Die Erfindung betrifft ein elektrisches
Bauteil mit mindestens einem elektrischen oder elektronischen Bauelement.The invention relates to an electrical
Component with at least one electrical or electronic component.
Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, ein elektrisches Bauteil zu schaffen, bei dem mit einfachen
Mitteln eine kompakte, spaltfreie und hermetisch dichte Isolierung
sowie hohe Funktionstüchtigkeit
erzielt wird und das in extrem gefährdeten und/oder sensiblen
Bereichen einsetzbar ist.The object of the invention is
in creating an electrical component where simple
Compact, gap-free and hermetically sealed insulation
as well as high functionality
is achieved in extremely vulnerable and / or sensitive
Areas can be used.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the
Features of claim 1 solved.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.Preferred refinements and developments
the invention are characterized by the features of the subclaims.
Weitere Vorteile und wesentliche
Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und
der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte
Ausführungsformen
als Beispiel zeigt. Es stellen dar:Other advantages and essentials
Details of the invention are the following description and
the drawing shows the preferred schematic representation
embodiments
shows as an example. They represent:
1 ein
erfindungsgemäßes Bauteil
mit einer als Steckerstift ausgebildeten Elektrospule, die in eine
als Steckerbuchse ausgebildete Elektrospule eingesteckt ist, in
einer geschnittenen Seitenansicht, 1 1 shows a component according to the invention with an electrical coil designed as a plug pin, which is inserted into an electrical coil designed as a plug socket, in a sectional side view,
2 den
Grundkörper
des Steckerstifts der 1 in
einer geschnittenen Seitenansicht, 2 the main body of the connector pin 1 in a sectional side view,
3 den
Grundkörper
des Steckerstifts der 2 in
einer Gesamtansicht, 3 the main body of the connector pin 2 in an overall view,
4 die
fertige Steckerstift-Elektrospule der 1 in
einer Gesamtansicht, 4 the finished plug pin electrocoil 1 in an overall view,
5 den
Grundkörper
der Steckerbuchse der 1 in
einer geschnittenen Seitenansicht, 5 the main body of the socket 1 in a sectional side view,
6 den
Grundkörper
der Steckerbuchse der 5 in
einer Gesamtansicht und 6 the main body of the socket 5 in a general view and
7 die
fertige Steckerbuchsen-Elektrospule der 1 in einer Gesamtansicht. 7 the finished plug-in electrical coil of the 1 in an overall view.
Das in der Zeichnung dargestellte
erfindungsgemäße Bauteil
weist eine Elektrospule in Form eines Steckerstifts 1 auf,
der gemäß der Darstellung
in 1 in eine andere
Elektrospule koaxial einsteckbar, die in Form einer Steckerbuchse 2 ausgebildet
ist.The component according to the invention shown in the drawing has an electrical coil in the form of a plug pin 1 on, as shown in 1 can be inserted coaxially into another electrical coil, in the form of a plug socket 2 is trained.
Der Steckerstift 1 besitzt
einen Grundkörper 3,
der einen mit einer Längsbohrung 4 versehenen Zylinderteil 5 aufweist.
An dem einen Endbereich des Zylinderteils 5 befindet sich
ein Begrenzungsbund 6 und an dem gegenüberliegenden anderen Endbereich
ist ein Anschlusskopf 7 angeordnet. Außerdem besitzt der Grundkörper 3 zwei
vorstehende Rippen 8, 9, wobei die eine Rippe 8 an
dem Zylinderteil 5 in einem geringen Abstand zum Begrenzungsbund 6 und
die andere Rippe 9 in einem geringen Abstand zum Anschlusskopf 7 angeordnet
ist. Dadurch ist sowohl zwischen dem Begrenzungsbund 6 und der
Rippe 8 als auch zwischen dem Anschlusskopf 7 und
der Rippe 9 je ein Hinterschnitt 10, 11 gebildet
ist. Die Rippen 8, 9 können zweckmäßig als Teilkreissegmente ausgeführt sein
und mindestens eine Freisparung 12 aufweisen.The connector pin 1 has a basic body 3 , one with a longitudinal bore 4 provided cylinder part 5 having. At one end of the cylinder part 5 there is a bounding collar 6 and at the opposite other end area is a connection head 7 arranged. In addition, the body has 3 two protruding ribs 8th . 9 with the one rib 8th on the cylinder part 5 at a short distance from the boundary collar 6 and the other rib 9 at a short distance from the connection head 7 is arranged. This is both between the boundary collar 6 and the rib 8th as well as between the connection head 7 and the rib 9 one undercut each 10 . 11 is formed. Ribs 8th . 9 can expediently be designed as partial circle segments and at least one exemption 12 exhibit.
Der Grundkörper 3 wird mit dem
Zylinderteil 5, dem Begrenzungsbund 6, dem Anschlusskopf 7 und
den Rippen 8, 9 in einem Formwerkzeug einer Spritzgießmaschine
materialeinheitlich einstückig
als Spritzgussteil hergestellt. Dieses Spritzgussteil besteht aus
einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, zum Beispiel Ultramid,
dessen Schmelztemperatur beim Spritzgießen etwa 260 °C betragen
kann, und das nach dem Spritzvorgang zu einem harten Kunststoff
erstarrt. Auf dem Grundkörper 3 ist
ein elektrisches Bauelement angeordnet, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Spulenwicklung 13 ausgebildet ist, deren Spulendraht 14 zweckmäßig direkt
auf den Zylinderteil 5 gewickelt ist. Die Enden des Spulendrahtes 14 werden
an Anschlussstiften 15 kontaktiert, so dass eine einwandfreie
Verbindung gewährleistet
ist. Bei dem dargestellten Steckerstift 1 kann es günstig sein,
zunächst
eine Hauptwicklung 16 auf den Grundkörper 3 aufzubringen,
die vorzugsweise zwei übereinander
gewickelte Lagen aufweisen kann. Auf diese Hauptwicklung 16 kann dann
zusätzlich
eine sogenannte Hilfswicklung 17 aufgebracht werden, die
bevorzugt nur einlagig ist. Für
die Kontaktierung der insgesamt vier Spulendrahtenden sind somit
auch vier Anschlussstifte 15 vorgesehen. In dem Anschlusskopf 7 des
Grundkörpers 3 befinden
sich vier Kanäle 18,
in die die mit den Spulendrahtenden verbundenen Anschlussstifte 15 eingelegt
werden, und zwar so, dass je ein Endteil der Anschlussstifte 15 an
einer Stirnseite 19 des Anschlusskopfes 7 herausragt,
so dass an diese Endteile der Anschlussstifte 15 hier nicht
dargestelle elektrische Leiter angeschlossen werden können.The basic body 3 comes with the cylinder part 5 , the boundaries 6 , the connection head 7 and the ribs 8th . 9 Made in one piece as an injection molded part in a molding tool of an injection molding machine. This injection molded part consists of a thermoplastic material, for example Ultramid, whose melting temperature during injection molding can be around 260 ° C, and which solidifies into a hard plastic after the injection process. On the base body 3 an electrical component is arranged, which in the present exemplary embodiment is a coil winding 13 is formed, the coil wire 14 expediently directly on the cylinder part 5 is wrapped. The ends of the coil wire 14 are connected to connector pins 15 contacted so that a perfect connection is guaranteed. In the connector pin shown 1 it may be convenient to start with a main winding 16 on the main body 3 to apply, which may preferably have two layers wound one above the other. On this main winding 16 can then also use a so-called auxiliary winding 17 be applied, which is preferably only one layer. There are therefore four connection pins for contacting the four coil wire ends 15 intended. In the connection head 7 of the basic body 3 there are four channels 18 into which the connection pins connected to the coil wire ends 15 be inserted in such a way that one end part of the connecting pins 15 on one end 19 of the connection head 7 protrudes so that on these end parts of the connector pins 15 electrical conductors not shown here can be connected.
Der so mit den Wicklungen 16, 17 und
den Anschlussstiften 15 versehene Grundkörper 3 wird nun
in ein anderes Formwerkzeug der Spritzgießmaschine eingelegt und mit
einem thermoplastischen Kunststoffmaterial umspritzt, das vorzugsweise
derselben Werkstoffgruppe angehört
wie das Kunststoffmaterial des Grundkörpers 3 (z.B. Ultramid).
Allerdings unterscheiden sich die beiden Kunststoffmaterialen dadurch,
dass das für
die Umspritzung der Spulenwicklungen 16, 17 vorgesehene
zweite Kunststoffmaterial eine höhere
Schmeltemperatur aufweist als das für die Herstellung des Grundkörpers 3 verwendete
Kunststoffmaterial. Bevorzugt kann die Schmelztemperatur des zweiten
Kunststoffmaterials etwa 20 bis 30 °C höher sein als die Schmelztemperatur
des Grundkörpers 3 und
ungefähr
280 bis 290 °C
betragen. Beim Spritzgießvorgang
mit dem höher schmelzenden
Kunststoffmaterial füllt
letzteres alle Freiräume
aus und dringt dabei auch in die Hinterschnitte 10, 11,
die Freisparung 12 und die Kanäle 18 ein. Auf Grund
der hohen Wärmeenergie
wird das Kunststoffmaterial des Grundkörpers 3 insbesondere im
Bereich der Rippen 8, 9, des Begrenzungsbundes 6,
des Anschlusskopfes 7 und der Wand des Zylinderteils 5 derart
angeschmolzen, dass eine innige Verschmelzung der beiden Kunststoffmaterialien
eintritt und ein homogener Verbund der Materialgefüge erzielt
wird. Nach dem Spritzvorgang erstarrt das höher schmelzende Kunststoffmaterial
ebenfalls zu einem harten Kunststoff, so dass eine hermetisch dichte
Kapselung 20 gegeben ist, in der die Wicklungen 16, 17 sowie
die Anschlussstifte 15 spalt- und hohlraumfrei eingebettet
sind. Durch die Hinterschnitte 10, 11 und Rippen 8, 9 wird
zudem eine hohe mechanische Verbundfestigkeit erzielt, durch die
gewährleistet
ist, dass beim Erstarren des Kunststoffmaterials auftretende Schwundkräfte bzw.
mechanische Spannungen sicher aufgefangen und Rissbildungen vermieden
werden.The one with the windings 16 . 17 and the connector pins 15 provided basic body 3 is now inserted into another mold of the injection molding machine and overmolded with a thermoplastic material, which preferably belongs to the same group of materials as the plastic material of the base body 3 (e.g. Ultramid). However, the two plastic materials differ in that they are used for the extrusion coating of the coil windings 16 . 17 provided second plastic material has a higher melting temperature than that for the manufacture of the base body 3 used plastic material. The melting temperature of the second plastic material can preferably be about 20 to 30 ° C. higher than the melting temperature of the base body 3 and be about 280 to 290 ° C. During the injection molding process with the higher melting plastic material, the latter fills all the free spaces and also penetrates the undercuts 10 . 11 who have favourited Exemption 12 and the channels 18 on. Due to the high thermal energy, the plastic material of the base body 3 especially in the area of the ribs 8th . 9 , the bounding society 6 , the connection head 7 and the wall of the cylinder part 5 melted in such a way that an intimate fusion of the two plastic materials occurs and a homogeneous bond of the material structure is achieved. After the spraying process, the higher-melting plastic material also solidifies into a hard plastic, so that it is hermetically sealed 20 is given in the windings 16 . 17 as well as the connector pins 15 are embedded free of gaps and voids. Through the undercuts 10 . 11 and ribs 8th . 9 In addition, a high mechanical bond strength is achieved, which ensures that shrinkage forces or mechanical stresses that occur when the plastic material solidifies are safely absorbed and cracks are avoided.
Die Steckerbuchse 2 ist
im Wesentlichen wie der Steckerstift 1 ausgeführt und
weist einen Grundkörper 21 auf,
der einen Zylinderteil 22 mit einer Längsbohrung 23 besitzt.
An dem einen Endbereich des Zylinderteils 22 ist ein Begrenzungsbund 24 vorgesehen
und an dem gegenüberliegenden
anderen Endbereich befindet sich ein Anschlusskopf 25.
Eine Rippe 26 ist in einem geringen Abstand zum Begrenzungsbund 24 und
eine andere Rippe 27 ist ebenfalls in einem geringen Abstand
zum Anschlusskopf 25 angeordnet, so dass Hinterschnitte 28, 29 gebildet sind.
Die Rippen 28, 29 können vorzugsweise als Teilkreissegmente
ausgebildet sein und mindestens eine Freisparung 30 aufweisen.
Die Längsbohrung 23 des
Grundkörpers 21 weist
einen Durchmesser auf, der nur etwas größer ist als der Durchmesser
der kreiszylindrischen Kapselung 20 des Steckerstifts 1, so
dass letzterer beim Einstecken in die Steckerbuchse 2 in
deren Längsbohrung 23 eng
und weitgehend spielfrei gelagert ist.The socket 2 is essentially like the connector pin 1 executed and has a basic body 21 on the one cylinder part 22 with a longitudinal bore 23 has. At one end of the cylinder part 22 is a limitation society 24 provided and at the opposite other end area there is a connection head 25 , A rib 26 is at a short distance from the boundary collar 24 and another rib 27 is also a short distance from the connection head 25 arranged so that undercuts 28 . 29 are formed. Ribs 28 . 29 can preferably be designed as partial circle segments and at least one cutout 30 exhibit. The longitudinal bore 23 of the basic body 21 has a diameter that is only slightly larger than the diameter of the circular cylindrical encapsulation 20 of the connector pin 1 , so that the latter when plugged into the socket 2 in their longitudinal bore 23 is stored closely and largely free of play.
Der Grundkörper 21 wird mit dem
Zylinderteil 22, dem Begrenzungsbund 24, dem Anschlusskopf 25 und
den Rippen 26, 27 in einem Formwerkzeug einer
Spritzgießmaschine
materialeinheitlich einstückig
als Spritzgussteil hergestellt. Dieses Spritzgussteil besteht aus
einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, zum Beispiel Ultramid,
dessen Schmelztemperatur beim Spritzgießen etwa 260 °C betragen kann,
und das nach dem Spritzvorgang zu einem harten Kunststoff erstarrt.
Auf dem Grundkörper 21 ist ein
elektrisches Bauelement angeordnet, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Spulenwicklung 31 ausgebildet ist, deren Spulendraht 32 zweckmäßig direkt
auf den Zylinderteil 22 gewickelt ist. Die Enden des Spulendrahtes 32 werden
an Anschlussstiften 33 kontaktiert, so dass eine einwandfreie
Verbindung gewährleistet
ist. Bei der dargestellten Steckerbuchse 2 kann es günstig sein,
zunächst
eine Hauptwicklung 34 auf den Grundkörper 21 aufzubringen,
die vorzugsweise zwei übereinander
gewickelte Lagen aufweisen kann. Auf diese Hauptwicklung 34 kann
dann zusätzlich
eine sogenannte Hilfswicklung 35 aufgebracht werden, die
bevorzugt nur einlagig ist. Für
die Kontaktierung der insgesamt vier Spulendrahtenden sind somit
auch vier Anschlussstifte 33 vorgesehen. In dem Anschlusskopf 25 des
Grundkörpers 21 befinden
sich vier Kanäle 36,
in die die mit den Spulendrahtenden verbundenen Anschlussstifte 33 eingelegt
werden, und zwar so, dass je ein Endteil der Anschlussstifte 33 an
einer Stirnseite 37 des Anschlusskopfes 25 herausragt,
so dass an diese Endteile der Anschlussstifte 33 elektrische
Leiter angeschlossen werden können,
die hier nicht dargestellt worden sind.The basic body 21 comes with the cylinder part 22 , the boundaries 24 , the connection head 25 and the ribs 26 . 27 Made in one piece as an injection molded part in a molding tool of an injection molding machine. This injection molded part consists of a thermoplastic material, for example Ultramid, whose melting temperature during injection molding can be around 260 ° C, and which solidifies into a hard plastic after the injection process. On the base body 21 an electrical component is arranged, which in the present exemplary embodiment is a coil winding 31 is formed, the coil wire 32 expediently directly on the cylinder part 22 is wrapped. The ends of the coil wire 32 are connected to connector pins 33 contacted so that a perfect connection is guaranteed. In the connector shown 2 it may be convenient to start with a main winding 34 on the main body 21 to apply, which may preferably have two layers wound one above the other. On this main winding 34 can then also use a so-called auxiliary winding 35 be applied, which is preferably only one layer. There are therefore four connection pins for contacting the four coil wire ends 33 intended. In the connection head 25 of the basic body 21 there are four channels 36 into which the connection pins connected to the coil wire ends 33 be inserted in such a way that one end part of the connecting pins 33 on one end 37 of the connection head 25 protrudes so that on these end parts of the connector pins 33 electrical conductors can be connected, which have not been shown here.
Der so mit den Wicklungen 34, 35 und
den Anschlussstiften 33 versehene Grundkörper 21 wird dann
in ein anderes Formwerkzeug der Spritzgießmaschine eingelegt und mit
einem thermoplastischen Kunststoffmaterial umspritzt, das vorzugsweise
derselben Werkstoffgruppe angehört
wie das Kunststoffmaterial des Grundkörpers 21 (z.B. Ultramid).
Allerdings unterscheiden sich die beiden Kunststoffmaterialen dadurch,
dass das für
die Umspritzung der Spulenwicklungen 34, 35 vorgesehene
zweite Kunststoffmaterial eine höhere
Schmeltemperatur aufweist als das für die Herstellung des Grundkörpers 21 verwendete
Kunststoffmaterial. Bevorzugt kann die Schmelztemperatur des zweiten
Kunststoffmaterials etwa 20 bis 30 °C höher sein als die Schmelztemperatur
des Grundkörpers 21 und
ungefähr
280 bis 290 °C
betragen. Beim Spritzgießvorgang
mit dem höher schmelzenden
Kunststoffmaterial füllt
letzteres alle Freiräume
aus und dringt dabei auch in die Hinterschnitte 28, 29,
die Freisparung 30 und die Kanäle 36 ein. Auf Grund
der hohen Wärmeenergie
wird das Kunststoffmaterial des Grundkörpers 21 insbesondere
im Bereich der Rippen 26, 27, des Begrenzungsbundes 24,
des Anschlusskopfes 25 und der Wand des Zylinderteils 22 derart
angeschmolzen, dass eine innige Verschmelzung der beiden Kunststoffmaterialien
eintritt und ein homogener Verbund der Materialgefüge erzielt
wird. Nach dem Spritzvorgang erstarrt das höher schmelzende Kunststoffmaterial
ebenfalls zu einem harten Kunststoff, so dass eine hermetisch dichte
Kapselung 38 gegeben ist, in der die Wicklungen 34, 35 sowie
die Anschlussstifte 33 spalt- und hohlraumfrei eingebettet sind.
Durch die Hinterschnitte 28, 29 und Rippen 26, 27 wird
zudem eine hohe mechanische Verbundfestigkeit erzielt, durch die
gewährleistet
ist, dass beim Erstarren des Kunststoffmaterials auftretende Schwundkräfte bzw.
mechanische Spannungen sicher aufgefangen und Rissbildungen vermieden
werden.The one with the windings 34 . 35 and the connector pins 33 provided basic body 21 is then inserted into another mold of the injection molding machine and overmolded with a thermoplastic material, which preferably belongs to the same material group as the plastic material of the base body 21 (e.g. Ultramid). However, the two plastic materials differ in that they are used for the extrusion coating of the coil windings 34 . 35 provided second plastic material has a higher melting temperature than that for the manufacture of the base body 21 used plastic material. The melting temperature of the second plastic material can preferably be about 20 to 30 ° C. higher than the melting temperature of the base body 21 and be about 280 to 290 ° C. During the injection molding process with the higher melting plastic material, the latter fills all the free spaces and also penetrates the undercuts 28 . 29 who have favourited Exemption 30 and the channels 36 on. Due to the high thermal energy, the plastic material of the base body 21 especially in the area of the ribs 26 . 27 , the bounding society 24 , the connection head 25 and the wall of the cylinder part 22 melted in such a way that an intimate fusion of the two plastic materials occurs and a homogeneous bond of the material structure is achieved. After the spraying process, the higher-melting plastic material also solidifies into a hard plastic, so that it is hermetically sealed 38 is given in the windings 34 . 35 as well as the connector pins 33 are embedded free of gaps and voids. Through the undercuts 28 . 29 and ribs 26 . 27 In addition, a high mechanical bond strength is achieved, which ensures that shrinkage forces or mechanical stresses that occur when the plastic material solidifies are safely absorbed and cracks are avoided.
Wie der Zeichnung zudem zu entnehmen
ist, kann es günstig
sein, beim Steckerstift 1 den Durchmesser des Anschlusskopfes 7 größer auszubilden als
den Durchmesser der Spulenkapselung 20. Der Durchmesser
des Anschlusskopfes 7 kann dabei ungefähr gleich oder etwas kleiner
sein als der Durchmesser der Kapselung 38 der Steckerbuchse 2.
Außerdem
kann es vorteilhaft sein, die Kapselung 20 des Steckerstifts 1 und
die Kapselung 38 der Steckerbuchse 2 axial etwa
gleich lang zu gestalten.As can also be seen from the drawing, it can be advantageous for the connector pin 1 the diameter of the connection head 7 to be larger than the diameter of the coil encapsulation 20 , The diameter of the connection head 7 can be approximately the same or slightly smaller than the diameter of the encapsulation 38 the plug socket 2 , Encapsulation may also be beneficial 20 of the connector pin 1 and the encapsulation 38 the plug socket 2 axially about the same length.
Die erfindungsgemäßen Bauteile können auf Grund
ihrer hermetisch dichten und absolut spaltfreien Kapselungen vorteilhaft
in explosionsgefährdeten Bereichen
oder anderen kritischen Umgebungen eingesetzt werden und gewährleisten
eine hohe Sicherheit. Durch das magnetische Feld der dem Steckerstift 1 zugehörigen Spulenwicklung
kann ein magnetisches Feld in der Spulenwicklung der Steckerbuchse 2 induziert
werden oder umgekehrt, so dass eine galvanisch getrennte Stromübertragung
möglich
ist. Eine gemäß der Erfindung
hergestellte galvanisch getrennte Stromübertragungseinrichtung kann
in explosionsgefährdeter
Umgebung ohne vorheriges Abschalten der Stromkreise entkuppelt werden,
da keinerlei Funkenbildung entsteht.Due to their hermetically sealed and absolutely gap-free encapsulation, the components according to the invention can advantageously be used in potentially explosive areas or other critical environments and ensure a high level of safety Ness. By the magnetic field of the connector pin 1 Associated coil winding can create a magnetic field in the coil winding of the socket 2 induced or vice versa, so that a galvanically isolated power transmission is possible. A galvanically isolated power transmission device produced in accordance with the invention can be uncoupled in a potentially explosive environment without first switching off the circuits, since no sparking occurs.