ЭЛЕКТРОМАГНИТ С ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫМ УЧАСТКОМ
ELECTROMAGNET WITH CONNECTING SECTION

Изобретение относится к электромагниту, состоящему из катушки, которая при протекании электрического тока создает магнитное поле, и присоединительного участка для источника тока, при этом на присоединительном участке расположен по меньшей мере один токопроводящий контактный штырь.
Типовые электромагниты применяют, например, в качестве приводного средства для клапанов или тому подобного. При этом присоединительный участок образован, например, штепсельным контактом. Известно образование соединения между катушкой и присоединительным участком, или же штепсельным контактом, при помощи многожильных гибких проводов. При этом многожильные гибкие провода или небольшие проволоки припаивают к контактному штырю, расположенному на присоединительном участке, и таким же способом, при помощи паяного соединения, соединяют их с проводом, который намотан на катушку. Таким образом, катушка включает в себя каркас катушки, на котором расположена катушечная обмотка.
Образование электрического контакта при этом осуществляют в смонтированном состоянии. Это означает, что в корпус электромагнита встраивают отдельные конструкционные элементы. Образование электрического соединения, например, при помощи паяного соединения является сравнительно трудоемким и поэтому дорогостоящим. При применении соединения многожильным гибким проводом между присоединительным участком, или же штепсельным разъемом, и катушкой предпочтительно, если это соединение является относительно устойчивым к вибрациям, то есть обладает относительно высокой надежностью, если типовой электромагнит установлен, например, в устройствах, которые колеблются или вибрируют.
Задачей изобретения является предоставить в распоряжение электромагнит описанного выше типа, который, с одной стороны, может экономично изготавливаться, а с другой стороны, является надежным в эксплуатации.
Для решения этой задачи в изобретении исходили из электромагнита описанного выше типа и было предложено, что контактный штырь при помощи сварного соединения соединен с жестким по существу соединителем, соединитель катушки соединен с катушкой и контактный штырь выполнен с возможностью позиционирования на своем конце, обращенном от присоединительного участка, при помощи надетого на него направляющего элемента.
В изобретении предложено несколько отдельных мероприятий, совместно поддерживающих друг друга.
Уже известно применение на катушке соединителя катушки, к которому, например, при помощи паяного соединения присоединен многожильный гибкий провод, идущий от штепсельного разъема. Согласно изобретению предложено соединение соединителя катушки с контактным штырем, который уже имеется на штепсельном контакте, штепсельном разъеме или же присоединительном участке (в рамках данной заявки эти понятия являются взаимозаменяемыми), при помощи сварного соединения. Сварное соединение выполнено, например, при помощи контактной сварки или лазерной точечной сварки и может осуществляться с высокими точностью и качеством автоматически и поэтому с приемлемыми затратами.
Преимущество применения направляющего элемента, который выполнен с возможностью надевания на контактный штырь, состоит в том, что монтаж электромагнита согласно изобретению осуществляется простым и надежным образом. При этом направляющий элемент служит для того, чтобы однозначно и надежно позиционировать контактный штырь или штыри (зачастую штепсельный контакт, или же присоединительный участок содержит несколько полюсов и, таким образом, контактных штырей), а также удерживать их в надлежащем положении во время соединения, то есть во время сварки. Направляющий элемент служит для реализации надежного сварного соединения.
Обычно присоединительный участок образован штепсельным соединением. При этом штепсельное соединение или штепсельный контакт реализованы, например, посредством точного сведения вместе вне плоскости корпуса двух взаимодействующих друг с другом элементов, например контактного штыря и захватывающей контактный штырь втулки. В рамках изобретения понятие контактный штырь относится к любому соединительному элементу, который служит для проведения тока, и не ограничен лишь вытянутой в продольном направлении конфигурацией. Так например, контактный штырь в штепсельном контакте может быть также выполнен в виде втулки. Предпочтительно, если предусмотренный на присоединительном участке контактный штырь при необходимости удлиняют и таким образом получают токопроводящий элемент, заменяющий известный многожильный гибкий провод. Трудоемкий способ пайки заменен согласно изобретению сваркой, которая представляет собой обладающую высокой стабильностью и возможностью быстрого изготовления технологию соединения, которая, например, может производиться частично или полностью автоматически и с наименьшими затратами. Согласно изобретению понятие «контактный штырь» включает в себя также втулку или трубку.
Соединитель катушки является достаточно твердым или жестким, чтобы во время процесса монтажа и последующей сварки оставаться в желаемом положении.
Направляющий элемент соответствующим образом надет по меньшей мере на один контактный штырь. Благодаря силовому замыканию между направляющим элементом и по меньшей мере одним контактным штырем осуществляется силовое взаимодействие между контактным штырем и направляющим элементом, вследствие чего контактный штырь может надлежащим образом позиционироваться при помощи направляющего элемента. При этом направляющий элемент, например, соответствующим способом ориентирован и/или зафиксирован в электромагните.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что присоединительный участок, то есть, в частности, штепсельный контакт, расположен в корпусе электромагнита, а направляющий элемент опирается на корпус. Электромагнит окружен корпусом. Присоединительный участок, который, например, образует штепсельный контакт, расположен в корпусе. При необходимости корпус разделен на несколько примыкающих друг к другу частичных корпусов и согласно изобретению выполнен таким образом, что направляющий элемент опирается на корпус. Опирание, в свою очередь, выполнено по меньшей мере с силовым замыканием или даже с геометрическим замыканием, благодаря чему обеспечивается позиционирование по меньшей мере одного контактного штыря при помощи направляющего элемента.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что направляющий элемент обеспечивает устойчивость к вибрациям по меньшей мере одного контактного штыря. Направляющий элемент не только существенно способствует экономичному и надежному изготовлению электромагнита согласно изобретению, но и надлежащим образом фиксирует контактный штырь на его стороне, обращенной от присоединительного участка (штепсельного участка). Благодаря этой дополнительной функции опирания, которую при этом выполняет направляющий элемент, дополнительно обеспечивают устойчивость к вибрациям всей конструкции, и, в частности, сварное соединение дополнительно механически не нагружается. Благодаря этому выполнению повышена надежность всего электромагнита согласно изобретению.
В одном предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что направляющий элемент содержит по меньшей мере одно отверстие и/или выемку для размещения по меньшей мере одного контактного штыря, а отверстие или же выемка имеют скос и контактный штырь в области отгибов имеет один или несколько отгибов. Чтобы надеть направляющий элемент по меньшей мере на один контактный штырь, на направляющем элементе предусмотрено одно или несколько отверстий или же выемок. Согласно изобретению при этом предусмотрено, что отверстие или же выемка имеют один или несколько скосов. Этот скос предпочтительно образует с продольным направлением контактного штыря острый угол с тем следствием, что при движении надевания направляющего элемента на контактный штырь последний вследствие этого отклоняется по типу кулисы, благодаря чему в области отгибов на контактном штыре образуется один или несколько отгибов.
При этом следует принять во внимание, что изобретение, с учетом количества выемок и отверстий, не ограничено в отношении количества контактных штырей на присоединительном участке или же на штепсельном разъеме. Таким образом, возможно проведение через одно отверстие или же выемку не только одного контактного штыря, но и нескольких контактных штырей. При этом направляющий элемент не только осуществляет отклонение по типу кулисы, но и фиксирует концы контактного штыря или же штырей от поворота (вращательного движения по отношению к оси, которая расположена параллельно проходящим в продольном направлении не отогнутым контактным штырям). Благодаря этому также облегчается позиционирование контактного штыря, в частности, при сварке с соединителем катушки.
Кроме того, согласно изобретению предусмотрено, что надетый направляющий элемент прижимает контактный штырь к корпусу, в частности электрически проводящему. Благодаря этому простым способом возможна реализация заземления корпуса через предусмотренный для этого контактный штырь присоединительного участка или же штепсельного контакта. Разумеется, в варианте выполнения изобретения дополнительно возможно также приваривание уже прижатого к корпусу контактного штыря к корпусу или же к предусмотренному для этого выступу.
В одном варианте выполнения изобретения описанная выше фиксация от поворота направляющего элемента, или же контактного штыря или штырей, предпочтительно осуществляется при помощи позиционирующего устройства между направляющим элементом и корпусом. При этом позиционирующее устройство может быть реализовано, например, при помощи взаимодействия с геометрическим замыканием выступа и выемки, которые соответственно расположены на направляющем элементе или же на корпусе. Позиционирующее устройство может быть также выполнено другим способом, например при помощи соответствующего формообразования наружного контура направляющего элемента и поперечного сечения корпуса, в который должен вводиться направляющий элемент.
В одном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что контактный штырь или штыри длиннее чем половина длины катушки, в частности длиннее чем 70% длины катушки. При этом в качестве длины контактного штыря принимают по меньшей мере длину контактного штыря, расположенного в корпусе. Обычно контактный штырь в штепсельном разъеме проходит через плоскость корпуса и выведен наружу с целью образования штепсельного контакта. В этом отношении изобретение включает в себя оба варианта, то есть как общую эффективную длину контактного штыря внутри и снаружи корпуса, так и тот вариант, при котором в качестве длины учитывают лишь длину контактного штыря, проходящего в корпусе. Преимущество этого варианта состоит в том, что присоединительные элементы, то есть, присоединительный участок или штепсельный контакт, расположены на одной стороне электромагнита согласно изобретению. Это расположение может осуществляться, например, на передней стороне, на которой также якорь приводит в действие соответствующий элемент, при этом соединение между контактным штырем и катушкой осуществляется на задней стороне, то есть на другом конце катушки. Поэтому контактный штырь предпочтительно проходит параллельно продольной оси катушки, в частности от передней стороны электромагнита, которая образована присоединительными элементами (отверстием для якоря и штепсельным контактом), вплоть до его задней стороны.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что направляющий элемент выполнен в виде пластмассовой детали, в частности, пластмассовой детали, полученной литьем под давлением. Таким образом, направляющий элемент может экономично изготавливаться в большом количестве экземпляров.
Как уже упоминалось, в одном варианте контактный штырь содержит как область, которая проходит в корпусе, так и область, которая может быть расположена вне корпуса. На этом участке контактный штырь является частью штепсельного соединения, при этом понятие «контактный штырь» равным образом охватывает также и выполнение в форме втулки (что имеет место в штепсельных контактах).
Предпочтительным образом соединитель катушки выполнен в виде штампованной детали или штампованной гнутой детали. Соединитель катушки представляет собой электрически проводящее соединение между проводом катушки и контактным штырем и таким образом, в конечном итоге, соединение с электропитанием, которое подключено к присоединительному участку или же к штепсельному разъему. Выполнение соединителя катушки в виде штампованной детали обеспечивает очень экономичное изготовление. На каркасе катушки, на котором намотан провод катушки, закреплен соединитель катушки, причем для этого предусмотрено, например, клеммовое, клеевое или аналогичное соединение.
Предпочтительным образом контактные штыри, которые проходят в штепсельном разъеме через корпус, вначале расположены параллельно. Обычно предусмотрено множество присоединительных элементов и поэтому также множество контактных штырей на присоединительном участке. Хотя изобретение описано с учетом одного контактного штыря, но оно этим не ограничено и, разумеется, равным образом оно включает в себя по смыслу также несколько контактных штырей. При этом направляющий элемент выполняет не только задачу соответствующего позиционирования контактного штыря или штырей, но и, как описано выше, достигнуто соответствующее отгибание контактного штыря или штырей надлежащим образом, чтобы, например, образовать контакт защитного заземления с корпусом или же выполнить соответствующее позиционирование контактных штырей друг по отношению к другу и по отношению к соединителю катушки. Поэтому получается, что по меньшей мере один штифт однократно или многократно отогнут. Разумеется, изобретение включает в себя также комбинацию неотогнутых и отогнутых контактных штырей.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что соединитель катушки имеет длину, которая больше чем 30% диаметра катушки. Поэтому соединитель катушки существенно больше, чем собственно поверхность соединения, и, кроме того, его функцией является проведение тока. Предпочтительно при этом предусмотрено, что соединитель катушки длиннее чем 50% диаметра катушки. В частности, предпочтительной является длина, которая больше чем 60% диаметра катушки. В специфических случаях применения может быть также благоприятна длина соединителя катушки, которая больше чем 75% диаметра катушки. При этом благоприятно, если соединитель катушки проходит по отношению к оси катушки по меньшей мере под острым углом, предпочтительно под прямым углом.
Кроме того, изобретение включает в себя также способ изготовления электромагнита. Поставленная выше задача равным образом решена также при помощи способа согласно изобретению. При этом согласно изобретению предложено, что в корпусе находится присоединительный участок, содержащий по меньшей мере один проходящий в корпусе контактный штырь и на контактный штырь вначале надевают направляющий элемент, после чего катушку, содержащую по меньшей мере один соединитель катушки, выполненный по существу жестким, устанавливают в корпус и после этого приваривают контактный штырь к соединителю катушки. При этом расположение выбирают таким образом, что соединитель катушки имеет относительно большую длину таким образом, что он соединяет с катушкой пространственно удаленный от нее присоединительный участок. Очередность этапов является при этом последовательной и благоприятной, поскольку направляющий элемент обеспечивает надлежащее позиционирование контактного штыря или штырей по отношению к соответствующим соединителям катушки. При этом применяемый направляющий элемент обеспечивает надлежащее расположение, в частности, при последующей сварке, причем надлежащее позиционирование благоприятствует быстрой сварке и благодаря этому в данной области существенно уменьшается неизбежное тепловыделение. Предпочтительно направляющий элемент применяют таким образом, что позиционирование контактного штыря по отношению к соединителю катушки осуществляется при «предварительном напряжении» контактного штыря по отношению к соединителю катушки, то есть уже образуется электрический контакт, который затем стабилизируют при помощи сварки.
При изготовлении штепсельного разъема, который содержит контактный штырь или штыри, контактные штыри или же штырьковые выводы выполняют значительно удлиненными. Предпочтительно при этом контактные штыри или штырьковые выводы выполняют в виде прямолинейно проходящих элементов, причем при необходимости между ними могут быть также предусмотрены дополнительные электронные компоненты, например сопротивления или диоды. Это зависит от соответствующей схемы соединений. Чтобы достигнуть оптимального позиционирования контактного штыря по отношению к соединителю катушки, контактный штырь при надевании направляющего элемента приобретает один или несколько отгибов.
В этой связи следует, в частности, указать на то, что все описанные в отношении электромагнита признаки и свойства, а также методы могут по смыслу переноситься на формулировку способа согласно изобретению и применяться в отношении содержания изобретения в качестве совместного описания. То же самое справедливо в обратном порядке, то есть конструктивные признаки, относящиеся к устройству и упомянутые лишь в отношении способа, могут также приниматься во внимание и заявляться в рамках пунктов формулы изобретения, относящихся к устройству, то есть пунктов, относящихся к электромагниту согласно изобретению, и также могут относиться к изобретению и предназначаться для опубликования.
Изобретение схематически представлено на чертежах в одном варианте выполнения. На чертежах изображено:
фиг.1а, 1b, 1c - последовательность предложенного в изобретении способа изготовления электромагнита согласно изобретению, соответственно на виде сбоку,
фиг.2 - трехмерное изображение направляющего элемента согласно изобретению,
фиг.3 - вид сверху электромагнита согласно изобретению в соответствии с фиг.1с.
Одинаковые или соответствующие друг другу элементы соответственно обозначены на чертежах одинаковыми номерами позиций и поэтому повторно не описываются, если это не является рациональным.
На фиг.1а, 1b, 1с схематически показан электромагнит 1 согласно изобретению.
Присоединительный участок 3 образован штепсельным контактом 30, образованным несколькими контактными штырями 4, которые проходят через штепсельный разъем снаружи внутрь, то есть в корпус 10. Контактные штыри 4а, 4b, 4с, 4d расположены на присоединительном участке 3. В варианте выполнения электромагнита 1 согласно изобретению, показанном на фиг.1а, 1b, 1с, присоединительный участок 3 расположен внизу, а контактные штыри 4 проходят от переднего (нижнего) конца корпуса 10 вверх.
Контактный штырь 4а содержит в области 40 отгибов два соответственно противоположных отгиба 41. Контактный штырь 4с выполнен с противоположенными отгибами.
Эти отгибы образованы при помощи направляющего элемента 7, надетого на контактные штыри 4, 4а, 4b, 4с.
Выше направляющего элемента 7 концы контактных штырей 4а, 4b, 4с выступают за него и образуют таким образом возможность присоединения отстоящих под прямым углом к ним соединителям 6 катушки, которые образуют электрическое соединение контактных штырей 4 с проводом катушки 2. При этом обмотка катушки 2 находится на каркасе 20 катушки.
Корпус 10, применяемый в электромагните 1 согласно изобретению, является относительно комплексным. Он состоит из двух частичных корпусов 12, 13, при этом в частичном корпусе 12 размещен штепсельный контакт 30 вместе с присоединенными к нему контактными штырями 4, 4а, 4b, 4с, проходящими внутри частичного корпуса 12. В частичном корпусе 13 по существу размещен каркас 20 катушки или же катушка 2.
В качестве примера частичные корпуса 12, 13 выполнены цилиндрическими и соединены друг с другом в задней области при помощи поперечной перемычки 14. С целью монтажа верхняя на фиг.1с область (фактически задняя область электромагнита 1) является открытой. Она может быть герметично закрыта при помощи крышки (не показана).
Электромагнит 1 отличается тем, что внутри катушки 2 предусмотрена полость якоря (не показана), в которой расположен якорь. Если через обмотку катушки 2 пропускают ток, то создаваемое магнитное поле перемещает якорь в направлении оси 21 катушки. К присоединительному элементу 22 может быть присоединено соответствующее устройство, на которое действует якорь. Это может быть, например, блок клапанов или тому подобное.
На фиг.1с показано (почти) окончательно смонтированное состояние электромагнита 1 согласно изобретению. Еще отсутствует крышка, накладываемая с задней стороны на катушку или же на соединители 6 катушки. На фиг.1а и 1b показаны более ранние стадии монтажа электромагнита 1 согласно изобретению. В частности, способ изготовления электромагнита 1, также относящийся к изобретению, начинается на фиг.1а. В представленном там состоянии показан штепсельный контакт 30, который установлен в левый частичный корпус 12, при этом расположенные в корпусе 10 контактные штыри 4 проходят по существу параллельно вверх, а направляющий элемент 7 еще не надет на контактные штыри 4, а размещен снаружи. Катушка 2 еще не установлена. Направляющий элемент 7 перемещают в направлении стрелки 73 вниз и тем самым нажимают на контактные штыри 4. Начало этого движения надевания хорошо видно на фиг.1b, при этом, например, правый контактный штырь 4с прилегает в выемке 71 к скосу 72, вследствие чего скос 72 отгибает контактный штырь 4с из относительно центрального положения наружу, как это показано на фиг.1с. Обычным образом штырьковые выводы или контактные штыри 4 расположены в штепсельном контакте 30 относительно тесно, с экономией места. Благодаря соответствующему расширению, в частности, посредством отгибов 41 в области 40 отгибов, существенно облегчается возможность присоединения контактных штырей 4, например, к соединителям 6 катушки или другим конструкционным элементам. При помощи скосов 72, расположенных на направляющем элементе 7, взаимодействующие со скосами 72 контактные штыри 4, 4а, 4с приобретают соответствующий отгиб, когда направляющий элемент 7, показанный на фиг.1b, продолжают надавливать на контактные штыри 4, как это показано при помощи стрелки 73 (которая параллельна оси 21 катушки).
Направляющий элемент 7 надевают на контактные штыри до тех пор, пока верхние концы не будут снова выступать из направляющего элемента. Это состояние показано на фиг.1с или на фиг.3 на виде сверху. Благодаря такому расположению контактный штырь 4 или же контактные штыри 4а, 4b, 4с позиционируются таким образом, что может быть простым способом образовано сварное соединение 5 с соединителем 6 катушки (для контактных штырей 4, 4а, 4b). Контактный штырь 4с прижимается скосом 72 к корпусу 10 и фиксируется на выступе 11 при помощи сварного соединения 50. Таким образом корпус 10 заземляется. Выступ 11 одновременно является частью позиционирующего устройства 8 и входит с геометрическим замыканием в паз или выемку 71а направляющего элемента 7. Благодаря этому определено угловое положение направляющего элемента 7 по отношению к контактному штырю или штырям 4, 4а, 4b, 4с, 4d. На фиг.3, в частности, хорошо виден соединитель 6 катушки (сверху). Соединитель 6 катушки неподвижно приварен к концевым областям контактных штырей 4а, 4b, 4d, что представляет собой простую, однако экономичную и, в частности, надежную технологию соединения.
Для соединений контактных штырей 4, 4а, 4b с соединителем 6 катушки предусмотрено сварное соединение 5.
На фиг.2 в трехмерном виде детально показан направляющий элемент 7 согласно изобретению. Направляющий элемент 7 имеет форму пробки и выполнен, например, из пластмассы. По существу в середине или по центру он содержит проходящие через него в направлении надевания отверстия 70, а в боковой области он содержит выемки 71, 71а в форме паза, которые образуют кулису для направления контактных штырей 4 в их окончательные положения или же положения сварки. При этом скосы 72 ориентированы таким образом, что в направлении 73 надевания, когда направляющий элемент 7 еще не надет на контактные штыри 4, они образуют с контактным штырем 4 острый угол.
Хотя изобретение было описано при помощи конкретного варианта выполнения, который детально представлен, следует указать на то, что это служит лишь для пояснения и что изобретение не обязательно этим ограничено, так как для специалистов с учетом описания очевидны альтернативные варианты выполнения и методы. Соответственно следует принимать во внимание изменения, которые могут производиться без отклонения от содержания описанного изобретения.