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Dokumentenidentifikation DE19646986B4 19.04.2007
Titel Elektromagnetspule für Ventile
Anmelder Pierburg GmbH, 41460 Neuss, DE
Erfinder Buse, Werner, 41564 Kaarst, DE;
Kurth, Guido, 40221 Düsseldorf, DE
DE-Anmeldedatum 14.11.1996
DE-Aktenzeichen 19646986
Offenlegungstag 20.05.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse H01F 7/18(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16K 31/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Elektromagnetspule für Ventile und dergleichen mit einer Schaltung zur Temperaturkompensation, bestehend aus einem in der Stromzuführung angeordneten temperaturabhängigen Widerstand.

Bei modernen Kraftfahrzeugen werden häufig getaktete Elektromagnetspulen für Ventile und dergleichen eingesetzt, mit denen Druck- oder Durchsatzsteuerungen durchgeführt werden, z. B. bei elektrischen Druckwandlern zur Steuerung von Abgasrückführventilen.

Diese Ventile sind überwiegend im Motorraum des Kraftfahrzeuges angeordnet und unterliegen den dort herrschenden Temperaturen, die im Bereich von –30°C bis +120°C liegen können.

Durch den temperaturabhängigen Widerstand des Spulendrahtes ist die Magnetkraft der Elektromagnetspule ebenfalls temperaturabhängig, d. h. diese verringert sich bei höheren Temperaturen.

Aus der DE 43 08 479 C2 ist daher eine Temperaturkompensationsschaltung für einen Abgasrückführsteller einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem in der Anschlußleitung der Spule ein temperaturabhängiger Widerstand angeordnet ist, womit bei höheren Temperaturen eine größere Spannung an der Spule anliegt. Da die Magnetkraft der Spule auch spannungsabhängig ist, soll so die Magnetkraft nahezu konstant bleiben.

Es ist bekannt, dass bei temperaturabhängigen Widerständen die Widerstandsänderung nur angenähert linear zur Temperaturänderung erfolgt und darüber hinaus Exemplarstreuungen vorliegen.

Aus diesem Grunde findet bei Elektromagnetspulen von elektronischen Steuerungen/Regelungen bereits eine temperaturabhängige Stromsteuerung Verwendung. Die dabei verwendeten Stromsteuerbauteile sind normalerweise in dem Steuergerät einer Zentralelektronik angeordnet und bilden in diesem Wärmequellen, die Maßnahmen zur Wärmeabführung erfordern. Darüber hinaus ist ein erheblicher Aufwand für die Temperaturerfassung an der Spule selbst notwendig.

Aus der DE 42 05 563 A1 ist eine Elektromagnetspule bekannt, bei der parallel zu einem mit einer Hauptspule in Reihe geschalteten Widerstand (NTC) eine Nebenspule geschaltet wird, die auf dem Spulenkörper der Hauptspule angeordnet ist und in entgegengesetztem Wirksinn wie die Hauptspule betrieben wird. Somit wirken die Magnetkräfte entgegengesetzt, wodurch ein nutzloser Aufwand an Strom und Wicklungsdraht vorliegt.

Aus der US 5,128,826 A ist darüber hinaus eine Schaltung bekannt, die einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten in einer Reihe mit einer Spule aufweist, denen eine zweite Spule parallel geschaltet ist, die im gleichen Wirksinn betrieben wird, jedoch mit dem Ziel, den Strom durch die Hauptspule mit zunehmender Temperatur zu begrenzen.

Hiervon ausgehend stellt sich daher die Aufgabe, eine gattungsgemäße Elektromagnetspule derart auszubilden, daß bei vertretbarem Aufwand über einen größeren Temperaturbereich eine nahezu konstante Magnetkraft gegeben ist, wobei die herkömmliche Größe von Magnetspulen nicht überschritten werden soll.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Unteransprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemäße Elektromagnetspule ist als Ersatzschaltbild in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Diese zeigt eine Elektromagnetspule 1 mit einem als Hauptspule 2 wirkenden induktiven Widerstand, der über eine Anschlußleitung 3 bestromt werden kann.

Parallel zu diesem Widerstand ist ein weiterer induktiver Widerstand geschaltet, der als Nebenspule 5 auf einem nicht dargestellten Spulenkörper der Hauptspule 2 angeordnet ist und in einem zur Hauptspule 2 gleichgesetzten Wirksinn betrieben wird. Es ist vorgesehen, daß die Nebenspule 5 mit einem temperaturabhängigen Widerstand 4 mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) in Reihe geschaltet ist. Gegebenenfalls ist eine Diode 6 notwendig, um Induktionsströme zu unterbinden.

Bei Betrieb bauen beide induktiven Widerstände bzw. Spulen 2 und 5 ein Magnetfeld auf. Die Gesamtmagnetkraft summiert sich aus Hauptmagnetkraft plus Nebenmagnetkraft.

Mit steigender Betriebstemperatur verringert sich der Widerstand des temperaturabhängigen Widerstands (NTC) 4 und damit steigt die Spannung an der Nebenspule 5. Damit erhöht sich auch die Magnetkraft, womit die aus der ebenfalls erfolgten Widerstandsvergrößerung der Hauptspule 2 resultierende Verringerung der Hauptmagnetkraft kompensiert wird, d. h. die Gesamtmagnetkraft bleibt konstant.

Vorteilhafterweise können Haupt- und Nebenspule 2 und 5 auf dem selben Spulenkörper angeordnet sein, an dem u. U. auch der temperaturabhängige Widerstand 4 (NTC) angeordnet ist, und mit Kunststoff umspritzt werden. Die Ansteuerung kann durch pulsweiten modulierte Steuersignale eines elektronischen Steuergerätes erfolgen, in dem auch Druck- oder Durchsatzkennfelder der Ventile abgelegt sind, die durch die Elektromagnetspule 1 gesteuert werden sollen.

Mit der erfindungsgemäßen Elektromagnetspule 1 ist eine verbesserte Temperaturkompensation erreicht worden. Die Ausführung der Nebenspule 5 ist bezüglich der Windungszahl und der Drahtdicke frei wählbar und damit sehr gut an die nur in gestuften Größen erhältlichen temperaturabhängigen Widerstände 4 (NTC) anpaßbar.

Mit der vorliegenden Elektromagnetspule 1 braucht bei Betrieb in einem Kraftfahrzeug lediglich eine Kompensation der schwankenden Bordspannung zu erfolgen, z. B. über eine als Tabelle im Steuergerät abgespeicherte Kennlinie. Die erfindungsgemäße Elektromagnetspule 1 eignet sich hervorragend für den Einsatz bei Proportionalventilen.

Die neue Elektromagnetspule hat einen verbesserten Wirkungsgrad, da nun beide Magnetfelder miteinander arbeiten, d. h. die Magnetkräfte addieren sich.


Anspruch[de]
Elektromagnetspule für Ventile und dergleichen mit einer Schaltung zur Temperaturkompensation, bestehend aus einem temperaturabhängigen Widerstand (NTC) und einer Nebenspule, die auf einem Spulenkörper der Hauptspule angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenspule (5) parallel zur Hauptspule (2) geschaltet ist und im Wirksinn wie die Hauptspule (2) betrieben wird und mit dem temperaturabhängigen Widerstand (4) (NTC) in Reihe geschaltet ist. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Hauptspule (2), Nebenspule (5) und temperaturabhängiger Widerstand (4) als ein Bauteil ausgeführt und mit Kunststoff umspritzt sind. Spule nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung durch pulsweitenmodulierte Steuersignale eines elektronischen Steuergerätes erfolgt.






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