Title:
Magnetspule mit einem Wicklungsträger und Verfahren zum Aufbringen einer Wicklung
Kind Code:
A1
Abstract:

Verfahren zum Aufbringen einer Wicklung auf einen Wicklungsträger (1) und Magnetspule mit einem Wicklungsträger (1), auf dem eine Wicklung mit ungerader Lagenzahl aufgewickelt ist, wobei der Wicklungsträger (1) an seiner die erste Wicklungslage aufnehmenden Umfangsfläche seines Grundkörpers (2) erste Positionierungselemente (5) für die Positionierung einer Hinwicklung (7) und zweite Positionierungselemente (6) zur Positionierung einer Rückwicklung (8) in einem Kreuzungsbereich (9) hat, und dass die ersten Positionierungselemente (5) außerhalb des Kreuzungsbereichs (9) für die Hinwicklung (7) einen Windungszwischenraum (11) definieren, in den die Rückwicklung (8) eingelegt wird.



Inventors:
Bruns, Sebastian (31137, Hildesheim, DE)
Lange, Fabian (30175, Hannover, DE)
Application Number:
DE102015216010A
Publication Date:
02/23/2017
Filing Date:
08/21/2015
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102008043191A1N/A2010-04-29
Claims:
1. Magnetspule mit einem Wicklungsträger (1), auf dem eine Wicklung mit ungerader Lagenzahl aufgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsträger (1) an seinem die erste Wicklungslage (12) aufnehmenden Grundkörper (2) erste Positionierungselemente (5) für die Positionierung einer Hinwicklung (7) hat und zweite Positionierungselemente (6) zur Positionierung einer Rückwicklung (8) in einem Kreuzungsbereich (9) hat, und dass die ersten Positionierungselemente (5) außerhalb des Kreuzungsbereichs (9) für die Hinwicklung (7) Windungszwischenräume (11) definieren, in die die Rückwicklung (8) eingelegt ist.

2. Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (5, 6) Führungsstege sind, die vom Grundkörper (2) des Wicklungsträgers (1) abstehen.

3. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Positionierungselemente (5) zur Positionierung der ersten Wicklungslage (12) eine geringere Höhe haben als die Dicke des zwischen den ersten Positionierungselementen (5) einliegenden Wicklungsdrahts (10).

4. Magnetspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Positionierungselemente (6) zur Positionierung der Rückwicklung (8) in dem Kreuzungsbereich (9) eine Höhe haben, die größer ist als die Dicke der Hinwicklung (7) und kleiner ist als die doppelte Dicke des Wicklungsdrahts (10).

5. Magnetspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über der ersten aus Hinwicklung (7) und Rückwicklung (8) gebildeten Wicklungslage (12) weitere geradzahlige Wicklungslagen (17, 18) aufgebracht sind, die jeweils aus einer Hinwicklung oder einer Rückwicklung bestehen.

6. Magnetspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Wicklung eine Zwischenlage (15) als weiterer Wicklungsträger mit Positionierungselementen (5, 6) aufgebracht ist, und dass auf die Zwischenlage (15) eine aus Hinwicklung und Rückwicklung bestehende Wicklungslage aufbringbar ist.

7. Magnetspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzungsbereich (9) des Grundkörpers (2) und der Kreuzungsbereich (9) der Zwischenlage (15) in Bezug auf die Längsachse des Wicklungsträgers (1) nicht radial übereinander angeordnet sind.

8. Verfahren zum Aufbringen einer Wicklung mit einer ungeraden Anzahl von Wicklungslagen auf einem Wicklungsträger (1) einer Magnetspule, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Wicklungslage aus einer Hinwicklung (7) und einer Rückwicklung (8) gebildet wird, wobei die Hinwicklung (7) mit einem Windungsabstand ausgeführt wird, so dass in den sich daraus ergebenden Windungszwischenraum (11) zwischen den einzelnen Windungen der Hinwicklung (7) die Windungen der Rückwicklung (8) eingelegt werden, wobei jede Windung der Hinwicklung (7) in einem Kreuzungsbereich (9) von einer Windung der Rückwicklung (8) gekreuzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Wicklungslagen (17, 18) mit eng aneinander anliegenden Windungen als Hinwicklung oder als Rückwicklung ausgeführt werden.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Magnetspule mit einem Wicklungsträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Aufbringen einer Wicklung auf einen Wicklungsträger einer Magnetspule nach dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs.

Stand der Technik

Magnetspulen werden für unterschiedliche Einsatzzwecke verwendet. Startervorrichtungen für Verbrennungsmotoren besitzen ein Einrückrelais mit einer Magnetspule, die zwei konzentrisch zueinander liegende Wicklungen gleicher Windungszahl für unterschiedliche Aufgaben hat. Dabei dient eine Wicklung als so genannte Einzugswicklung, mit der der Einspurvorgang des Ritzels des Starters durchgeführt wird. Die andere Wicklung dient als Haltewicklung, mit der das bereits eingespurte Ritzel in seiner Position gehalten wird. Aufgrund des unterschiedlichen Kraftbedarfs der beiden beschriebenen Funktionen – Einspurvorgang und Haltevorgang – unterscheiden sich die Drahtdurchmesser für die Einzugswicklung und die Haltewicklung. Ein derartiges Einrückrelais ist aus der DE 10 2008 043 191 A1 bekannt.

Bei Magnetspulen besteht aus fertigungstechnischen Gründen in der Regel die Vorgabe, dass die Wicklungsenden an einer Seite der Spule herausgeführt werden. Dies wird beim Stand der Technik durch eine gerade Anzahl von Wicklungslagen erreicht, wobei eine Hinwicklung eine Wicklungslage bildet und die darauffolgende Rückwicklung wiederum eine Wicklungslage bildet. Weiterhin besteht die Forderung, dass die Wicklungslagen möglichst vollständig mit Wicklungen gefüllt sind, wobei ein maximaler Füllfaktor durch eine orthozyklische Wicklung erreicht wird.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Magnetspule mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auf den Wicklungsträger eine ungerade Anzahl von Wicklungslagen mit einem hohen Füllfaktor aufgebracht werden kann, wobei die beiden Drahtenden der Wicklung an einer Seite der Magnetspule herausgeführt werden können. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass eine Hinwicklung mit einem Windungsabstand ausgeführt wird, so dass die Rückwicklung in die sich dadurch ergebenden Windungszwischenräume eingebracht werden kann. Damit bilden die erste Hinwicklung und die erste Rückwicklung eine einzige Wicklungslage. Weitere Wicklungslagen können dann mit dicht aneinander liegenden Windungen ausgeführt werden, bei denen dann die Hinwicklung eine Wicklungslage bildet und die Rückwicklung eine weitere Wicklungslage bildet. Die Erfindung ermöglicht somit die Herstellung von Magnetspulen mit ungeradzahligen Wicklungen, bei denen ein hoher Füllfaktor erreicht wird und die Wicklungsenden einseitig an der Magnetspule herausgeführt werden können.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Positionierungselemente gewährleisten dabei, dass ein erforderlicher Windungsabstand bei der Wicklungslage für die Hinwicklung eingehalten wird, damit die Rückwicklung in die Zwischenräume der Windungen möglichst passgenau eingelegt werden kann. Außerdem definieren die Positionierungselemente einen Kreuzungsbereich, in welchem die Rückwicklung dieser Wicklungslage die Hinwicklung kreuzt. Damit ergeben sich definierte Wicklungsverhältnisse im Kreuzungsbereich und auch im übrigen Bereich dieser aus Hinwicklung und Rückwicklung bestehenden Wicklungslage.

Die Positionierungselemente werden vorzugsweise als schmale Führungsstege ausgebildet, die vom Grundkörper des Wicklungsträgers oder gegebenenfalls auch von einer Zwischenlage abstehen. Als Positionierungselemente können auch am Grundkörper umlaufende Führungsrinnen ausgebildet sein, in die die Hinwicklung mit Abstand der einzelnen Windungen eingelegt werden kann. In jedem Fall können die Positionierungselemente so ausgebildet sein, dass ein bündiges Anlegen der Rückwicklung zwischen die Windungen der Hinwicklung möglich ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Positionierungselemente die Windungen der Hinwicklung nur im unteren Bereich seitlich übergreift.

Damit die Positionierungselemente für die Hinwicklung der ersten Wicklungslage das Aufbringen der Rückwicklung nicht behindern, ist vorgesehen, dass die Höhe der vom Wicklungsträger abstehenden Positionierungselemente geringer ist als die Dicke des zwischen diesen Positionierungselementen einliegenden Wicklungsdrahts. Ist die Höhe der Positionierungselemente geringer als die halbe Dicke des Wicklungsdrahts kann erreicht werden, dass die Wicklungsdrähte von Hinwicklung und Rückwicklung dicht aneinander liegend auf den Wicklungsträger aufgewickelt werden können.

Für die zweiten Positionierungselemente, die zur Positionierung der Rückwicklung in einem Kreuzungsbereich vorgesehen sind, kann deren Höhe vorteilhaft so gewählt werden, dass diese Positionierungselemente die Rückwicklung nicht überragen. Dies bedeutet dass die Höhe der zweiten Positionierungselemente zwar größer ist als die Dicke der Hinwicklung, jedoch kleiner ist als die maximale Höhe der Rückwicklung im Kreuzungsbereich. Die zweiten Positionierungselemente können vorteilhaft eine Höhe haben, die dem 1,3 fachen bis zum 1,7 fachen der Dicke des Wicklungsdrahts entspricht.

Die weiteren Wicklungslagen, die über der ersten Wicklungslage aufgebracht werden, werden vorzugsweise als dicht beieinanderliegende Hinwicklungen und Rückwicklungen ausgeführt, so dass jede weitere Hinwicklung eine Wicklungslage und jede weitere Rückwicklung eine Wicklungslage bilden. Dadurch können Wicklungen mit ungeradzahligen Wicklungslagen so ausgeführt werden, dass die beiden Wicklungsenden an einer Seite des Wicklungsträgers herausgeführt werden können.

Die Magnetspule kann eine erste untere Wicklung und eine zweite obere Wicklung haben, die durch eine Zwischenlage voneinander getrennt sind. Die obere Wicklung kann dann in gleicher Weise auf der Zwischenlage mit ungerader Wicklungszahl ausgeführt werden, wie dies bei der am Grundkörper der Magnetspule vorgesehenen unteren Wicklung der Fall ist. Dabei ist es vorteilhaft, die Zwischenlage wiederum als Wicklungsträger mit Positionierungselementen auszubilden, so dass auf der Zwischenlage eine aus Hinwicklung und Rückwicklung bestehende erste Wicklungslage aufgebracht werden kann. Dabei werden dann außerhalb des Kreuzungsbereichs die Windungen der Hinwicklung und die der Rückwicklung auf Lücke versetzt nebeneinanderliegend in einer Lage ausgeführt. Damit ist es problemlos möglich, auch die auf der Zwischenlage aufgebrachte obere Wicklung mit einer ungeraden Anzahl von Wicklungslagen auszuführen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kreuzungsbereich am Grundkörper und der Kreuzungsbereich an der Zwischenlage in Bezug auf die Längsachse des Wicklungsträgers nicht radial übereinander angeordnet sind, sondern beispielsweise entgegengesetzt angeordnet sind, sodass sich die Wicklungsverdickungen der beiden Kreuzungsbereiche nicht addieren.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs, welches die Ausbildung einer ungeraden Lagenzahl bei einer Magnetspule ermöglicht. Damit lässt sich die Anzahl der Wicklungslagen optimal an die jeweiligen Anforderungen anpassen, wobei dennoch die Drahtenden der Wicklung einseitig an der Magnetspule herausgeführt werden können, was aus fertigungstechnischen Gründen oftmals erforderlich oder zumindest sehr vorteilhaft ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Wicklungsverfahren lassen sich aber auch geradzahlige Wicklungslagen ausführen, die dann an gegenüberliegenden Seiten der Magnetspule ein Herausführen der Wicklungsenden ermöglichen, sofern dies für bestimmte Anwendungsfälle gewünscht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

1 einen Wicklungsträger einer Magnetspule mit als Stege ausgebildeten Positionierungselementen,

2 den Wicklungsträger von 1 mit einer aufgebrachten Hinwicklung,

3 den Wicklungsträger von 1 mit Hinwicklung und teilweise aufgebrachter Rückwicklung,

4 den Wicklungsträger von 1 mit vollständig aufgebrachter Hinwicklung und Rückwicklung,

5 einen Schnitt A-A des in 1 dargestellten Wicklungsträgers,

6 den Wicklungsträger von 1 mit angedeuteter Position einer Zwischenlage,

7 eine Ansicht einer Zwischenlage, wie sie bei dem Wicklungsträger von 6 eingesetzt werden kann, und

8 die obere Hälfte eines Längsschnitts einer Magnetspule.

Der in 1 dargestellte Wicklungsträger 1 einer Magnetspule hat einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Grundkörper 2 mit zwei seitlichen Flanschen 3, 4. Am Grundkörper 2 können zur exakten Positionierung der einzelnen Windungen einer ersten aufzubringenden Wicklungslage Profilierungen oder andere Positionierungselemente vorgesehen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind erste Positionierungselemente 5 und zweite Positionierungselemente 6 vorgesehen, von denen die ersten Positionierungselemente 5 zur Positionierung einer auf den Wicklungskörper 1 aufzubringenden Hinwicklung 7, wie diese in 2 dargestellt ist, vorgesehen sind. Für die Rückwicklung 8, die in 3 teilweise und in 4 vollständig dargestellt ist, sind zusätzlich die zweiten Positionierungselemente 6 vorgesehen, die über die Hinwicklung 7 in einem Kreuzungsbereich 9 geringfügig überstehen. Als Kreuzungsbereich 9 ist dabei der Bereich zu verstehen, in welchem die Rückwicklung 8 die einzelnen Windungen der Hinwicklung 7 kreuzt.

Die ersten Positionierungselemente 5 stehen vom Grundkörper 2 mit einer Höhe ab, die geringer ist als die Dicke des Wicklungsdrahts 10. Dagegen stehen die zweiten Positionierungselemente 6 mit einer Höhe vom Grundkörper 2 ab, die größer ist als die Dicke des Wicklungsdrahts 10 und kleiner ist als die doppelte Dicke des Wicklungsdrahts 10. Damit wird erreicht, dass die zweiten Positionierungselemente 6 einerseits eine seitliche Führung für die Rückwicklung 8 im Kreuzungsbereich 9 darstellen, und andererseits aber nicht über die Rückwicklung 8 im Kreuzungsbereich 9 hinausragen.

Die zweiten Positionierungselemente 6 sind insbesondere in 1 und 2 gut ersichtlich, und zwar als kurze, geneigt dargestellte Führungsstege im Kreuzungsbereich 9.

Die ersten Positionierungselemente 5 erstrecken sich außerhalb des Kreuzungsbereichs 9 vorzugsweise über die gesamte verbleibende Mantelfläche des Grundkörpers 2, sodass außerhalb des Kreuzungsbereichs 9 die Windungen der Hinwicklung 7 exakt so positioniert werden können, dass in die verbleibenden Windungszwischenräume 11 die Rückwicklung 8 passgenau eingelegt werden kann. In 3 ist ersichtlich, wie die Rückwicklung 8 in die Windungszwischenräume 11 eingelegt wird.

In 4 ist die vollständig aufgebrachte erste Wicklungslage 12 einer Spulenwicklung dargestellt, wobei die erste Wicklungslage 12 von der Hinwicklung 7 und der Rückwicklung 8 gebildet wird. Die Drahtenden 13, 14 des Wicklungsdrahts 10 können somit an einer Seite des Wicklungsträgers 1 der Magnetspule herausgeführt werden. Sollen jedoch abweichend von der Darstellung von 4 weitere Wicklungslagen vorgesehen werden, so kann jede dieser Lagen in herkömmlicher Weise als Hinwicklung und dann als weitere Lage als Rückwicklung mit jeweils eng aneinander liegenden Windungen ausgeführt werden. Somit kann eine ungerade Anzahl von Wicklungslagen auf den Wicklungsträger 1 aufgebracht werden, wobei die Drahtenden 13, 14 gemeinsam an einer Seite des Wicklungsträgers 1 herausgeführt werden können. Die nach der ersten Wicklungslage aufgebrachten weiteren Wicklungslagen werden somit in herkömmlicher Weise ausgeführt.

5 zeigt den Schnitt A-A gemäß 1. Diese Darstellung zeigt insbesondere die Erstreckung und Anordnung der ersten Positionierungselemente 5 und der zweiten Positionierungselemente 6, die am Grundkörper 2 des Wicklungsträgers 1 abstehen. Der Kreuzungsbereich 9 befindet sich hier in der Zeichnung auf der rechten Seite des Grundkörpers 2, wo sich die zweiten Positionierungselemente 6 befinden.

Abweichend von 1 ist in der Schnittansicht A-A von 5 der Wicklungsdraht 10 der Hinwicklung 7 teilweise dargestellt, und zwar nur außerhalb des Kreuzungsbereichs 9. Die Darstellung des Wicklungsdrahts 10 veranschaulicht, dass dieser geringfügig über die ersten Positionierungselemente 5 übersteht, jedoch eine geringere Dicke hat, als die Höhe der zweiten Positionierungselemente 6, die im Kreuzungsbereich 9 die Positionierung der Rückwicklung 8 übernehmen.

6 und 7 betreffen ein Ausführungsbeispiel mit einer Zwischenlage 15, die auf eine erste hier nicht dargestellte Wicklung aufgebracht werden kann, um auf die Zwischenlage 15 dann eine zweite Wicklung mit ebenfalls ungerader Wicklungsanzahl aufbringen zu können, bei der ebenfalls das Herausführen der Drahtenden gemeinsam an einer Seite des Wicklungsträgers 1 möglich ist. Die in 7 separat dargestellte Zwischenlage 15 besitzt gleichermaßen Positionierungselemente 5, 6, wie diese bei dem in den 1 bis 4 und 6 dargestellten Wicklungsträger 1 am Grundkörper 2 vorgesehen sind. In 6 ist die Position der Zwischenlage 15 mit unterbrochenen Linien angedeutet. Im Zwischenraum 16 zwischen dem Grundkörper 2 und der später aufzubringenden Zwischenlage 15 kann eine erste Wicklung eingebracht werden, die beispielsweise zum Einrücken eines Relais vorgesehen ist. Auf die Zwischenlage 15 kann dann eine zweite Wicklung aufgebracht werden, die beispielsweise zum Halten eines eingerückten Relais geeignet ist. Damit können unterschiedliche Wicklungen auf den Wicklungsträger 1 aufgebracht werden, die unterschiedlich starke Magnetisierungen ermöglichen.

In 8 ist die obere Hälfte eines Längsschnitts einer Magnetspule dargestellt, die drei Wicklungslagen 12, 17, 18 hat. Die Rückwicklungen sind als schwarz ausgefüllte Drahtquerschnitte dargestellt. Die anderen kreisförmigen Drahtquerschnitte stellen Hinwicklungen dar.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102008043191 A1 [0002]