DE102011117688B3

DE102011117688B3 - Electrical lifting magnet, has casing provided with conical disk and yoke disk that are connected with each other through projection welding process, where disks are aligned with each other by component through welding apparatus

Info

Publication number: DE102011117688B3
Application number: DE201110117688
Authority: DE
Inventors: Jochen Grünschlag; Bernhard Kirsch; Bernd Schmitz
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2031-11-05

Abstract

The magnet (1) has a set of iron metal sheets stamped from annealed steel strips. A welding projection (10) is formed at a later front face of a casing (8) during punching the iron metal sheets. The casing is provided with a conical disk (6) and a yoke disk (7) that are connected with each other through a projection welding process. The yoke disk and the conical disk are aligned with each other by a component or a set of components through a welding apparatus. The metal sheet of the casing is oriented during punching the metal sheets. Independent claims are also included for the following: (1) a method for manufacturing a stator of an electromagnet (2) a method for manufacturing an electromagnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Hubmagneten entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und ein Verfahren zur Herstellung dieses Hubmagneten.The invention relates to an electric lifting magnet according to the preamble of the first claim and a method for producing this lifting magnet.

Elektrische Hubmagnete sind bekannt und weit verbreitet, und auch die Herstellung hysteresearmer Hubmagnete ist schon in vielen Patentschriften beschrieben worden, zum Beispiel in der EP 2005448 B1 , der DE 10 2010 014 731 A1 und der DE 10 2011 011 362 A1 .Electric solenoids are known and widely used, and also the production hysteresearmer solenoids has been described in many patents, for example in the EP 2005448 B1 , of the DE 10 2010 014 731 A1 and the DE 10 2011 011 362 A1 ,

Im Unterschied zur Anwendung der EP 2005448 B1 ist in der Anwendung des hier beschriebenen Hubmagneten keine Abdichtung des Kolbenraums zur Umgebung erforderlich und damit entfällt die Notwendigkeit, ein Druckrohr zu verwenden, das den Kolbenraum abdichtet. Damit kann eine erhebliche Kostenreduzierung erreicht werden, allerdings muss wegen des Wegfalls des Druckrohrs die Herstellung des Magneten verändert werden.Unlike the application of the EP 2005448 B1 is in the application of the solenoid described here no sealing of the piston chamber to the environment required and thus eliminates the need to use a pressure tube that seals the piston chamber. Thus, a significant cost reduction can be achieved, however, because of the elimination of the pressure tube, the production of the magnet must be changed.

Aufgabe diese Erfindung ist es, die Herstellung eines Magneten ohne Druckrohr durch die genaue Ausrichtung des Konus und des Jochs zueinander auf die Erzielung einer möglichst geringen Hysterese des Magneten hin zu optimieren, und gleichzeitig die Herstellkosten bei einer Massenproduktion des Magneten gering zu halten.Object of this invention is to optimize the production of a magnet without pressure tube by the exact alignment of the cone and the yoke to each other to achieve the lowest possible hysteresis of the magnet out, and at the same time keep the manufacturing costs in a mass production of the magnet low.

Zur Lösung der Aufgabe wird der Elektromagnet mit einer zylindrischen Spule, einem im Innern der Spule beweglichen Anker, einem Konus, einem Joch, einer Konusscheibe, einer Jochscheibe und einem Mantel ausgeführt, wobei die Jochscheibe, die Konusscheibe und der Mantel aus Eisenblech bestehen. Die Eisenblechteile sind jeweils aus einem hysteresearm geglühten Bandstahl gestanzt und das Blech des Mantels ist in eine Zylinderform gebogen. Das Blech des Mantels ist beim Stanzen so orientiert, dass die Koerzitivfeldstärke des Bleches in der Richtung der späteren Magnetachse minimal wird und an den späteren Stirnseiten des Mantels sind Schweißbuckel angeformt.To achieve the object, the electromagnet is designed with a cylindrical coil, an armature movable inside the coil, a cone, a yoke, a conical disk, a yoke disk and a jacket, wherein the yoke disk, the cone disk and the jacket are made of sheet iron. The sheet metal parts are each punched from a hysteresis annealed strip steel and the sheet of the shell is bent into a cylindrical shape. The sheet metal of the shell is oriented during punching so that the coercive field strength of the sheet in the direction of the later magnetic axis is minimal and at the later end faces of the shell weld bumps are formed.

Der Konus, die Konusscheibe, die Spule, der Mantel, das Joch und die Jochscheibe werden in einer Schweißvorrichtung mittels eines Dornes so aufgestapelt und ausgerichtet, dass der Konus und das Joch mit hoher Genauigkeit zueinander zentriert werden. Der Dorn zur Ausrichtung der Bauteile besteht aus einem Material mit sehr geringer elektrischer Leitfähigkeit, zum Beispiel aus einem Keramikmaterial, damit der Schweißstrom nicht über den Dorn fließt.The cone, the cone disc, the coil, the sheath, the yoke and the yoke disc are stacked and aligned in a welding device by means of a mandrel so that the cone and the yoke are centered with high accuracy to each other. The mandrel for alignment of the components is made of a material with very low electrical conductivity, for example of a ceramic material, so that the welding current does not flow over the mandrel.

Die genaue Zentrierung ist für die Hysterese des Magneten von großer Bedeutung, weil der Anker des Magneten einerseits im Joch und andererseits mit seiner Stange im Konus gelagert ist.The exact centering is for the hysteresis of the magnet of great importance, because the armature of the magnet is mounted on the one hand in the yoke and on the other hand with its rod in the cone.

Alternativ zur Ausrichtung mittels des Dornes werden der Konus, die Konusscheibe, die Spule, der Mantel, das Joch und die Jochscheibe in einer Schweißvorrichtung aufgestapelt und an den überstehenden Absätzen von Konus und Joch von Bauelementen der Schweißvorrichtung zentriert, wobei durch die Wahl der Passungen vorrangig der Konus und das Joch mit hoher Genauigkeit gegeneinander ausgerichtet werden. Die zentrierenden Bauelemente der Schweißvorrichtung sind zueinander präzise geführt, aber beweglich.As an alternative to alignment by means of the mandrel, the cone, conical disk, coil, shell, yoke and yoke disc are stacked in a welder and centered on the projecting heights of the cone and yoke of components of the welder, with priority given to the choice of fits the cone and the yoke are aligned with high accuracy against each other. The centering components of the welding device are precisely guided to each other, but movable.

Die ausgerichtete Baugruppe der Magnetbauteile wird durch eine erhebliche, von der Schweißvorrichtung erzeugte, axiale Kraft, die auf die Jochscheibe und die Konusscheibe drückt, fixiert, und in dieser Lage wird der Mantel mit der Konusscheibe und der Jochscheibe durch ein Buckelschweißverfahren stoffschlüssig verbunden. Die Ausrichtung des Jochs zum Konus bleibt dabei erhalten, weil bei der Verwendung des Dorns der Dorn im Joch gleiten kann und bei der Verwendung der äußeren Zentrierung durch Bauelemente der Schweißvorrichtung diese zentrierenden Bauelemente sich zueinander bewegen können.The aligned assembly of the magnetic components is fixed by a substantial axial force generated by the welding device, which presses against the yoke disc and the cone disc, and in this position, the jacket is materially bonded to the cone disc and the yoke disc by a projection welding method. The orientation of the yoke to the cone is retained, because when using the mandrel of the mandrel can slide in the yoke and in the use of the outer centering by components of the welding device, these centering components can move to each other.

Wenn erforderlich, ist die verschweißte Baugruppe mit einer Umspritzung aus thermoplastischem Kunststoff versehen. Dazu weist die Spule Erhebungen auf, mit denen sie an dem Joch und an dem Konus abgestützt ist. Der Mantel weist eingestanzte Schlitze auf, die einen Durchtritt der flüssigen Spritzmasse beim Spritzvorgang erlauben.If necessary, the welded assembly is provided with a thermoplastic overmold. For this purpose, the coil has elevations with which it is supported on the yoke and on the cone. The jacket has punched slots, which allow passage of the liquid spray mass during the injection process.

Verfahren zur HerstellungProcess for the preparation

Der Konus, die Konusscheibe, die Spule, der Mantel, das Joch und die Jochscheibe werden in einer Schweißvorrichtung mittels eines Dornes so aufgestapelt und ausgerichtet werden, dass der Konus und das Joch mit hoher Genauigkeit gegeneinander zentriert werden. Die zueinander ausgerichtete Baugruppe wird durch eine erhebliche axiale Kraft auf die die Baugruppe abschließenden Scheiben fixiert. Alternativ zur Verwendung eines Dornes werden der Konus und das Joch an ihren überstehenden Absätzen durch Bauteile der Schweißvorrichtung umfasst und zueinander zentriert. Die ausgerichtete und fixierte Baugruppe wird durch ein Buckelschweißverfahren stoffschlüssig verbunden, ohne dabei die Ausrichtung des Jochs zum Konus wieder zu verlieren. Dabei wird der Mantel mit der Konusscheibe und der Jochscheibe verschweißt. Die durch Schweißen verbundene Baugruppe wird in einer Kunststoffspritzgussmaschine mit thermoplastischem Kunststoff umspritzt, wobei die flüssige Spritzmasse durch Schlitze den Mantel durchdringt. Nach dem Umspritzen wird der Anker gefügt und das Verschlussblech befestigt.The cone, the cone disc, the coil, the sheath, the yoke and the yoke disc are stacked and aligned in a welding device by means of a mandrel so that the cone and the yoke are centered with high accuracy against each other. The mutually aligned assembly is fixed by a considerable axial force on the assembly final discs. Alternatively to the use of a mandrel, the cone and the yoke are covered at their protruding shoulders by components of the welding device and centered on each other. The aligned and fixed assembly is materially bonded by a projection welding method without losing the alignment of the yoke to the cone again. The jacket is welded to the conical disk and the yoke disk. The assembly connected by welding is encapsulated in a plastic injection molding machine with thermoplastic material, wherein the liquid spray mass through slots penetrates the coat. After encapsulation, the anchor is joined and fastened the closure plate.

Die erfindungsgemäße Ausführung und Herstellung des Hubmagneten ergibt eine sehr geringe Hysterese, weil die Lagerstellen des Ankers präzise zueinander ausgerichtet sind, und das bei niedrigen Herstellungskosten in der Großserienfertigung.The inventive design and manufacture of the solenoid results in a very low hysteresis, because the bearings of the armature are precisely aligned with each other, and that at low manufacturing costs in mass production.

Anwendung finden die erfindungsgemäßen Hubmagnete in Getriebesteuerungen und in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen.Application find the solenoids invention in transmission controls and internal combustion engines of motor vehicles.

Bilder:Images:

1 zeigt den Hubmagneten 1 shows the lifting magnet

2 zeigt die Ausrichtung mittels eines Dornes 2 shows the alignment by means of a thorn

3 zeigt die Ausrichtung an den überstehenden Absätzen 3 shows the alignment on the protruding paragraphs

Beispielhafte Ausführung:Exemplary embodiment:

Der Elektromagnet (1) ist mit einer zylindrischen Spule (2), einem im Innern der Spule verschieblich gelagerten Anker (3), einem Konus (4), einem Joch (5), einer Konusscheibe (6), einer Jochscheibe (7) und einem Mantel (8) ausgeführt, wobei die Jochscheibe, die Konusscheibe und der Mantel aus Eisenblechen bestehen und das Blech des Mantels in eine zylindrische Form gebogen ist und die Eisenbleche jeweils aus einem hysteresearm geglühten Bandstahl gestanzt sind und beim Stanzen des Blechs für den Mantel (8) an den späteren Stirnseiten des Mantels Schweißbuckel (10) angeformt sind und der Mantel (8) mit der Konusscheibe (6) und der Jochscheibe (7) durch ein Buckelschweißverfahren stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das Joch (5) und der Konus (4) durch Bauteile der Schweißvorrichtung mit hoher Genauigkeit zueinander ausgerichtet sind.The electromagnet ( 1 ) is with a cylindrical coil ( 2 ), a displaceably mounted in the interior of the coil anchor ( 3 ), a cone ( 4 ), a yoke ( 5 ), a cone disk ( 6 ), a yoke disc ( 7 ) and a coat ( 8th ), wherein the yoke disc, the cone disc and the sheath made of iron sheets and the sheet of the shell is bent into a cylindrical shape and the iron sheets are each punched from a hysteresis annealed strip steel and punching the sheet for the shell ( 8th ) at the later end faces of the jacket weld hump ( 10 ) and the jacket ( 8th ) with the cone disk ( 6 ) and the yoke disc ( 7 ) are materially interconnected by a projection welding method, wherein the yoke ( 5 ) and the cone ( 4 ) are aligned with each other by components of the welding device with high accuracy.

Das Blech des Mantels (8) ist beim Stanzen so orientiert, dass die Koerzitivfeldstärke des Bleches in der Richtung der späteren Magnetachse minimal wird.The sheet metal of the coat ( 8th ) is oriented during punching so that the coercive force of the sheet in the direction of the later magnetic axis is minimal.

Der Konus (4), die Konusscheibe (6), die Spule (2), der Mantel (8), das Joch (5) und die Jochscheibe (7) wurden in einer Schweißvorrichtung mittels eines Dornes (9) so aufgestapelt und ausgerichtet, dass der Konus (4) und das Joch (5) mit hoher Genauigkeit gegeneinander zentriert sind.The cone ( 4 ), the cone disk ( 6 ), the sink ( 2 ), the coat ( 8th ), the yoke ( 5 ) and the yoke disc ( 7 ) were in a welding device by means of a thorn ( 9 ) are stacked and aligned so that the cone ( 4 ) and the yoke ( 5 ) are centered with high accuracy against each other.

Die zueinander ausgerichtete Baugruppe (11) wurde durch eine erhebliche axiale Kraft auf die Jochscheibe (7) und die Konusscheibe (6) fixiert. Die vorher ausgerichtete und fixierte Baugruppe (11) ist durch ein Buckelschweißverfahren stoffschlüssig verbunden.The aligned assembly ( 11 ) was due to a considerable axial force on the yoke ( 7 ) and the cone disk ( 6 ) fixed. The previously aligned and fixed assembly ( 11 ) is materially connected by a projection welding method.

Der Dorn (9) zur Ausrichtung der Baugruppe (11) besteht aus einem Material mit sehr geringer elektrischer Leitfähigkeit, zum Beispiel aus einem Keramikmaterial.The thorn ( 9 ) for aligning the assembly ( 11 ) consists of a material with very low electrical conductivity, for example of a ceramic material.

Die verschweißte Baugruppe (11) ist mit einer Umspritzung aus thermoplastischem Kunststoff versehen. Dazu weist die Spule (2) Erhebungen (15) auf, mit denen sie an dem Joch (5) und an dem Konus (4) abgestützt ist. Der Mantel (8) weist eingestanzte Schlitze (16) auf, die einen Durchtritt der flüssigen Spritzmasse beim Spritzvorgang erlauben.The welded assembly ( 11 ) is provided with an extrusion coating of thermoplastic material. For this purpose, the coil ( 2 ) Surveys ( 15 ), with which they at the yoke ( 5 ) and on the cone ( 4 ) is supported. The coat ( 8th ) has punched slots ( 16 ), which allow a passage of the liquid spray mass during the injection process.

Beispielhaftes Herstellverfahren:Exemplary production method:

Der Konus (4), die Konusscheibe (6), die Spule (2), der Mantel (8), das Joch (5) und die Jochscheibe (7) werden in einer Schweißvorrichtung mittels eines Dornes (9) so aufgestapelt und ausgerichtet, dass der Konus (4) und das Joch (5) mit hoher Genauigkeit gegeneinander zentriert werden. Alternativ zur Verwendung eines Dornes werden der Konus (4) und das Joch (5) an ihren überstehenden Absätzen (13 und 14) durch Bauteile der Schweißvorrichtung umfasst und zueinander zentriert. Die ausgerichtete Baugruppe wird durch eine erhebliche axiale Kraft auf die die Baugruppe abschließenden Scheiben fixiert. Die axiale Kraft wird durch die Schweißvorrichtung aufgebracht.The cone ( 4 ), the cone disk ( 6 ), the sink ( 2 ), the coat ( 8th ), the yoke ( 5 ) and the yoke disc ( 7 ) are in a welding device by means of a thorn ( 9 ) are stacked and aligned so that the cone ( 4 ) and the yoke ( 5 ) are centered with high accuracy against each other. Alternatively to using a thorn, the cone ( 4 ) and the yoke ( 5 ) to its parent paragraphs ( 13 and 14 ) by components of the welding device and centered to each other. The aligned assembly is fixed by a considerable axial force on the assembly final discs. The axial force is applied by the welding device.

Die ausgerichtete und fixierte Baugruppe wird durch ein Buckelschweißverfahren stoffschlüssig verbunden. Dabei wird der Mantel (8) mit der Konusscheibe (6) und der Jochscheibe (7) verschweißt.The aligned and fixed assembly is materially bonded by a projection welding process. The coat ( 8th ) with the cone disk ( 6 ) and the yoke disc ( 7 ) welded.

Die verschweißte Baugruppe (11) wird in einer Kunststoffspritzgussmaschine mit thermoplastischem Kunststoff umspritzt, wobei die flüssige Spritzmasse durch Schlitze (16) den Mantel (8) durchdringt. Nach dem Umspritzen wird der Anker (3) gefügt und das Verschlussblech (17) befestigt.The welded assembly ( 11 ) is encapsulated in a plastic injection molding machine with thermoplastic material, wherein the liquid spray mass through slots ( 16 ) the coat ( 8th ) penetrates. After encapsulation, the anchor ( 3 ) and the closure plate ( 17 ) attached.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Hubmagnetsolenoid
22: SpuleKitchen sink
33: Ankeranchor
44: Konuscone
55: Jochyoke
66: Konusscheibeconical disc
77: Jochscheibeyoke disc
88th: Mantelcoat
99: Dornmandrel
1010: Schweißbuckelweld projection
1111: Baugruppemodule
1212: Umspritzungencapsulation
1313: Absatzparagraph
1414: Absatzparagraph
1515: Erhebungensurveys
1616: Schlitzslot
1717: VerschlussblechSealing sheet

Claims

Electric lifting magnet ( 1 ) with a cylindrical coil ( 2 ), a displaceably mounted in the interior of the coil anchor ( 3 ), a cone ( 4 ), a yoke ( 5 ), a cone disk ( 6 ), a yoke disc ( 7 ) and a coat ( 8th ), wherein the yoke disc, the cone disc and the jacket consist of iron sheets and the sheet of the shell is bent into a cylindrical shape, characterized in that the iron sheets are each punched from a hysteresis annealed strip steel and punching the sheet for the shell ( 8th ) at the later end faces of the jacket weld hump ( 10 ) and the jacket ( 8th ) with the cone disk ( 6 ) and the yoke disc ( 7 ) are materially interconnected by a projection welding method, wherein the yoke ( 5 ) and the cone ( 4 ) are aligned with each other by a component or by a plurality of components of a welding device with high accuracy.

Electromagnet according to claim 1, characterized in that the sheet metal of the jacket ( 8th ) is oriented during punching so that the coercive force of the sheet in the direction of the later magnetic axis is minimal.

Electromagnet according to claim 1 or 2, characterized in that the cone ( 4 ), the cone disk ( 6 ), the sink ( 2 ), the coat ( 8th ), the yoke ( 5 ) and the yoke disc ( 7 ) in a welding device by means of a mandrel ( 9 ) were stacked and aligned so that the cone ( 4 ) and the yoke ( 5 ) are centered with high accuracy against each other.

Electromagnet according to claim 1 or 2, characterized in that the cone ( 4 ), the cone disk ( 6 ), the sink ( 2 ), the coat ( 8th ), the yoke ( 5 ) and the yoke disc ( 7 ) piled up in a welding device and on protruding shoulders ( 13 and 14 ) of the cone and yoke were centered by components of the welding device, wherein the choice of fits primarily the cone and the yoke are aligned with high accuracy against each other and the centering components of the welding device are guided to each other movable.

Electromagnet according to claim 1, 3 or 4, characterized in that before welding a mutually aligned assembly ( 11 ) by a considerable axial force on the yoke disc ( 7 ) and the cone disk ( 6 ) was fixed, with the axial force was applied by the welding device.

Electromagnet according to claim 1 or 5, characterized in that the aligned and fixed assembly ( 11 ) is materially connected by a projection welding method.

Electromagnet according to claim 1 or 3, characterized in that the mandrel ( 9 ) for aligning the assembly ( 11 ) consists of a material with very low electrical conductivity, for example of a ceramic material.

Electromagnet according to Claim 1 or according to one of Claims 2 to 7, characterized in that the welded assembly ( 11 ) is provided with an extrusion coating of thermoplastic material and that the coil ( 2 ) Surveys ( 15 ), with which they at the yoke ( 5 ) and on the cone ( 4 ), wherein the jacket ( 8th ) punched slots ( 16 ), which allow a passage of the liquid spray mass during the injection process.

Method for producing the stator of an electromagnet according to claim 1, characterized in that the cone ( 4 ), the cone disk ( 6 ), the sink ( 2 ), the coat ( 8th ), the yoke ( 5 ) and the yoke disc ( 7 ) in a welding device by means of a mandrel ( 9 ) are stacked and aligned so that the cone ( 4 ) and the yoke ( 5 ) are centered with high accuracy against each other, alternatively to the use of a mandrel, the cone ( 4 ) and the yoke ( 5 ) to its parent paragraphs ( 13 and 14 ) is aligned with each other by components of the welding apparatus and centered, then the aligned assembly is fixed by a considerable axial force on the assembly final discs and the aligned and fixed assembly is materially bonded by a projection welding method, the shell ( 8th ) with the cone disk ( 6 ) and the yoke disc ( 7 ) is welded.

Method for producing an electromagnet according to claim 1 and 9, characterized in that the assembly produced according to claim 9 ( 11 ) is encapsulated in a plastic injection molding machine with thermoplastic material, wherein the liquid spray mass through slots ( 16 ) the coat ( 8th ) penetrates and after the encapsulation of the anchor ( 3 ) and the closure plate ( 17 ) is attached.