DE10216173A1

DE10216173A1 - Testing magnetic coil involves determining magnetic flux within coil for defined electrical current flowing through coil using magnetic flux sensitive element; flux in radial center of coil is determined

Info

Publication number: DE10216173A1
Application number: DE2002116173
Authority: DE
Inventors: Roland Schempp; Hermann Sanzenbacher; Matthias Stitz
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-30

Abstract

The method involves determining the magnetic flux within the coil (10) for a defined electrical current flowing through the coil using a magnetic flux sensitive element (23). The magnetic flux in the radial center of the coil is determined. A measurement pin (20) is inserted into the coil to concentrate the total magnetic flux in the radial center onto the measurement element. AN Independent claim is also included for the following: (a) a measurement pin for use in the inventive method.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1 ein Verfahren zum Testen einer Magnetspule, die eine Wicklung und magnetische Flußleitteile umfaßt, sowie gemäß Patentanspruch 5 einen Meßdorn zur Verwendung in dem genannten Verfahren. According to claim 1, the invention relates to a method for testing a Magnetic coil, which comprises a winding and magnetic flux control parts, and according to claim 5 a mandrel for use in said Method.

Im Zuge zunehmender Spezialisierung bei der Herstellung von Produkten gibt es heute eine Reihe von Unternehmen, die nur Magnetspulen inclusive der dem Schutz der Wicklung und der Leitung des Magnetflusses dienenden Eisenteile, wie Gehäuse und Polplatten produzieren. Im fertig montierten Zustand der Magnetspulen werden diese bei den Herstellern im Hinblick auf den elektrischen Widerstand der elektrischen Wicklung, auf die Hochspannungsfestigkeit zwischen Wicklung und Gehäuse, auf den Durchgangswiderstand zwischen einem Schutzleiter und dem Gehäuse und auf einen eventuellen Windungsschluß geprüft. Dies sind Sekundärfunktionen der Magnetspule. Primär soll die Magnetspule in ihrem Zentrum ein Magnetfeld erzeugen, das nach der Vervollständigung des Elektromagneten und im Betrieb die Kraft zwischen einem beweglichen Magnetanker und einem Magnetpol vermittelt. With increasing specialization in the manufacture of products there is Today a number of companies that only supply solenoids including the Protection of the winding and the conduction of the magnetic flux serving iron parts, such as Produce housings and pole plates. When fully assembled, the Magnetic coils are used by manufacturers in terms of electrical Resistance of the electrical winding, on the high voltage strength between Winding and housing, on the volume resistance between one Protective conductor and the housing and checked for a possible short circuit. This are secondary functions of the solenoid. The primary purpose of the magnet coil is in its Generate a magnetic field which, after completion of the Electromagnets and in operation the force between a movable magnet armature and mediated a magnetic pole.

Von den Herstellern der Magnetspulen werden diese an Kunden oder an andere Standorte geliefert, wo die Magnetspulen auf sogenannte Polrohre aufgesteckt werden, in denen sich der Magnetanker befindet und die unter Umständen schon mit hydraulischen oder mechanischen Komponenten zusammengebaut sind. Erst jetzt wird geprüft, ob der vollständige Elektromagnet oder das vollständige Gerät hinsichtlich Funktion und Kraft die gestellten Anforderungen erfüllt. Wird die Funktion nicht erfüllt oder die gewünschte Magnetkraft nicht erreicht, so können daran auch in der Magnetspule liegenden Umstände, wie Windungszahlfehler, Geometriefehler, Materialfehler oder Montagefehler der Eisenteile schuld sein. From the manufacturers of the magnetic coils, these are passed on to customers or to others Locations where the magnetic coils are placed on so-called pole tubes in which the magnet armature is located and which may already be are assembled with hydraulic or mechanical components. First now it is checked whether the complete electromagnet or the complete device fulfills the requirements in terms of function and power. Will the Function not fulfilled or the desired magnetic force is not reached, this can lead to it Circumstances in the solenoid, such as number of turns errors, Geometry errors, material errors or assembly errors of the iron parts are to blame.

Die Magnetspulenhersteller verzichten bisher auf eine Kraft- und Funktionsprüfung, weil dies von der erforderlichen Apparatur und vom Zeitbedarf ziemlich aufwändig ist. The magnetic coil manufacturers have so far been without a force and Functional test, because this is quite of the required equipment and time is complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich eine Magnetspule auf sehr einfache Weise im Hinblick auf ihre primäre Funktion prüfen läßt. Außerdem ist ein Prüfmittel aufzuzeigen, das zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignet ist. The invention has for its object to provide a method with which a solenoid in a very simple way in terms of its primary function can be checked. In addition, a test equipment is to be shown that is used to carry out the The method is particularly suitable.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß gemäß Patentanspruch 1 bei einem definierten durch die Magnetspule fließenden elektrischen Strom mit einem magnetflußempfindlichen Meßelement der Magnetfluß im Innern der Magnetspule bestimmt wird. Zur Durchführung des Verfahrens ist gemäß Patentanspruch 5 ein Meßdorn besonders geeignet, der gemäß Patentanspruch 5 zwei in Achsrichtung hintereinander befindliche, magnetisch leitfähige Flußleitkörper umfaßt, die den Magnetfluß im Spulenzentrum auf ein sich zwischen ihnen angeordnete Meßelement konzentrieren und die radial außerhalb des Meßelements durch magnetisch isolierendes Material miteinander verbunden sind. The object is achieved in terms of the method in that according to Claim 1 in a defined flowing through the solenoid electric current with a magnetic flux sensitive measuring element of the magnetic flux in the Inside the solenoid is determined. To carry out the procedure is According to claim 5, a measuring mandrel is particularly suitable, which according to Claim 5 two in the axial direction one behind the other, magnetically conductive Flußleitkörper includes that the magnetic flux in the coil center on a itself focus between them and measure the radially outside of the Measuring element are interconnected by magnetically insulating material.

Bei Anwendung des Verfahrens kann der Magnetspulenhersteller garantieren, daß jede Magnetspule die geforderte Hubkraft erzeugt, sofern jede Magnetspule auf dem Meßdorn geprüft wird. Diese Prüfung ist im Vergleich zu einer Kraft-Weg- Prüfung sehr einfach. Es ist keinerlei Mechanik mit bewegten Teilen, mit einer Kraftmeßdose und mit einer Längenmessung notwendig. Aus dem magnetflußempfindlichen Meßelement kommt eine flußproportionale elektrische Spannung, die sich leicht mit einem Mindestwert vergleichen läßt. Die Prüfung kann leicht in einen automatischen Ablauf eingefügt werden, in dem in einer Aufspannung auch die elektrischen Prüfungen im Hinblick auf den Wicklungswiderstand, einen eventuellen Windungsschluß, die Hochspannungsfestigkeit und den Isolationswiderstand durchgeführt werden. When using the method, the magnetic coil manufacturer can guarantee that each solenoid generates the required lifting force, provided each solenoid is on the arbor is checked. This test is compared to a force-displacement Exam very easy. It is not a mechanism with moving parts, with one Load cell and with a length measurement necessary. From the magnetic flux sensitive measuring element comes an electric proportional to the flux Voltage that can easily be compared to a minimum value. The exam can can easily be inserted into an automatic process in which in a Clamping also the electrical tests with regard to the winding resistance, a possible short circuit, the high voltage strength and the Insulation resistance are carried out.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Prüfverfahrens finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 4. There are advantageous refinements of a test method according to the invention in subclaims 2 to 4.

Vorzugsweise wird unter Einhaltung rotationssymmetrischer Verhältnisse, wie sie auch später nach dem Zusammenbau der Magnetspule mit dem Polrohr vorliegen, gemäß Patentanspruch 2 der Magnetfluß im radialen Zentrum der Magnetspule bestimmt. Bevorzugt wird dazu gemäß Patentanspruch 3 ein Meßdorn verwendet, der den Gesamtmagnetfluß im radialen Zentrum konzentriert, so daß das Meßelement ein großes Signal abgibt. für die Messung des Magnetflusses kann ein allgemein bekanntes Meßelement verwendet werden, wie zum Beispiel ein Hallelement oder eine Feldplatte. Preference is given to maintaining rotationally symmetrical conditions as they are also available later after assembling the magnet coil with the pole tube, according to claim 2, the magnetic flux in the radial center of the magnet coil certainly. For this purpose, a measuring mandrel is preferably used, which concentrates the total magnetic flux in the radial center, so that the Measuring element emits a large signal. for measuring the magnetic flux can be a generally known measuring element can be used, such as a Hall element or a field plate.

Die Konzentration des Magnetflusses im Zentrum, also in der Achse der Magnetspule gelingt auf einfache Weise dadurch, daß gemäß Patentanspruch 6 die beiden Flußleitkörper des Meßdorns an den einander zugewandten Stirnflächen derart ausgebildet sind, daß ihr axialer Abstand voneinander radial nach außen zunimmt. Insbesondere sind die Stirnflächen kegelig. The concentration of the magnetic flux in the center, i.e. in the axis of the Magnetic coil succeeds in a simple manner in that according to claim 6 two flow guide of the measuring mandrel on the facing end faces are designed so that their axial distance from each other radially outwards increases. In particular, the end faces are conical.

Das erfindungsgemäße Verfahren und ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Meßdorns werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Prüfaufbaus näher erläutert. The inventive method and an embodiment of a Measuring mandrel according to the invention are shown in the drawing Test setup explained in more detail.

Gemäß der schematischen Zeichnung umfaßt eine zu prüfende Magnetspule 10 eine elektrische Wicklung 11 und ein die Wicklung radial außen und stirnseitig abdeckende Eisenteile in Form eines topfartigen Gehäuses 12 und einer Polplatte 13. Zentral hat die Magnetspule 10 einen axialen Durchgang 14, mit dem sie auf ein nicht gezeigtes Polrohr aufgesteckt werden kann. Elektromagnete mit sogenannter aufsteckbarer oder abziehbarer Spule sind allgemein bekannt. Es sei dazu nur auf das US-Patent 5 842 679 verwiesen. According to the schematic drawing, a magnet coil 10 to be tested comprises an electrical winding 11 and an iron part in the form of a pot-like housing 12 and a pole plate 13, which covers the winding radially on the outside and on the end face. The magnet coil 10 has an axial passage 14 in the center , with which it can be plugged onto a pole tube (not shown). Electromagnets with a so-called plug-on or removable coil are generally known. For this purpose, reference is only made to US Pat. No. 5,842,679.

Zur Prüfung der primären Funktion der Magnetspule, also zur Prüfung im Hinblick auf die ausübbare Kraft ist die Magnetspule auf einen Meßdorn 20 aufgesteckt. Der Meßdorn 20 umfaßt zwei magnetisch leitfähige Flußleitkörper 21 von kreiszylindrischem Querschnitt, die sich mit nach außen hin kegelig abfallenden Stirnflächen 22 gegenüberliegen, so daß der axiale Abstand der beiden Flußleitkörper am Außenumfang am größten ist. Mittig sind die Stirnflächen 22 etwas abgestumpft, so daß dort der Abstand zwischen den Flußleitkörpern über eine kleine Strecke konstant ist, wenn man von der Achse aus radial fortschreitet. Innerhalb dieses Bereichs und im radialen Zentrum befindet sich zwischen den beiden Flußleitkörpern ein magnetflußempfindliches Meßelement 23, zum Beispiel ein Hallsensor oder eine Feldplatte. Auch in axialer Richtung befindet sich das Meßelement mittig der Wicklung 11. Außerhalb des Meßelements ist der Abstand zwischen den beiden Flußleitkörpern 21 durch magnetisch nicht leitfähiges Material 24, zum Beispiel Kunststoff, überbrückt, durch das die Flußleitköper zusammengehalten werden und ein kompakter und leicht als ein Stück handhabbarer Meßdorn entstanden ist. Jeder Flußleitkörper 21 ragt axial über die Magnetspule hinaus. Einerseits ist der Außendurchmesser der Flußleitkörper etwas kleiner als der Innendurchmesser der Magnetspule ist, so diese und der Meßdorn leicht ineinander gesteckt werden können. Andererseits ist der Unterschied in den Durchmessern auch nicht zu groß gemacht, damit der Magnetfluß von der Polplatte 13 und von dem Gehäuse 12 mit geringer Streuung durch den Radialspalt in die Flußleitkörper übertritt. To test the primary function of the magnet coil, that is to say to check the force that can be exerted, the magnet coil is plugged onto a measuring mandrel 20 . The measuring mandrel 20 comprises two magnetically conductive flux guide bodies 21 of circular cylindrical cross-section, which lie opposite each other with end faces 22 which taper conically, so that the axial distance between the two flux guide bodies is greatest on the outer circumference. The end faces 22 are somewhat blunted in the middle, so that there the distance between the flux guide bodies is constant over a small distance if one proceeds radially from the axis. Within this area and in the radial center there is a magnetic flux sensitive measuring element 23 , for example a Hall sensor or a field plate, between the two flux guide bodies. The measuring element is also located in the center of the winding 11 in the axial direction. Outside the measuring element, the distance between the two flux guide bodies 21 is bridged by magnetically non-conductive material 24 , for example plastic, by which the flux guide bodies are held together and a compact and easily manageable measuring mandrel has arisen. Each flux guide 21 projects axially beyond the solenoid. On the one hand, the outside diameter of the flux guide body is somewhat smaller than the inside diameter of the magnet coil, so that it and the measuring mandrel can be easily inserted into one another. On the other hand, the difference in the diameters is not made too large, so that the magnetic flux from the pole plate 13 and from the housing 12 passes through the radial gap into the flux guide body with little scatter.

Die elektrischen Anschlüsse der Wicklung 11 und des Meßelements sind in der Zeichnung nicht näher gezeigt. The electrical connections of the winding 11 and the measuring element are not shown in the drawing.

Sind wie gezeigt die Magnetspule und der Meßdorn ineinander gesteckt, so wird mit Hilfe einer Konstantstromquelle ein definierter elektrischer Strom durch die Wicklung 11 geschickt. Der von dem Strom erzeugte Magnetfluß wird von dem Meßelement 23 erfaßt, daß eine dem Magnetfluß proportionale elektrische Spannung liefert. Diese wird mit einer vorgegebenen Mindestspannung vergleichen. Die Magnetspule ist in Ordnung, wenn die von dem Meßelement geliefert Spannung größer oder gleich der Mindestspannung ist. If, as shown, the magnetic coil and the measuring mandrel are plugged into one another, a defined electrical current is sent through the winding 11 with the aid of a constant current source. The magnetic flux generated by the current is detected by the measuring element 23 that supplies an electrical voltage proportional to the magnetic flux. This is compared with a given minimum voltage. The solenoid is OK if the voltage supplied by the measuring element is greater than or equal to the minimum voltage.

Claims

1. A method for testing a magnetic coil ( 10 ) which comprises an electrical winding ( 11 ) and magnetic flux guide parts ( 12 , 13 ), characterized in that with a defined electrical current flowing through the magnetic coil ( 10 ) with a magnetic flux sensitive measuring element ( 23rd ) the magnetic flux inside the magnetic coil ( 10 ) is determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that the magnetic flux in the radial center of the magnet coil ( 10 ) is determined.

3. The method according to claim 2, characterized in that a measuring mandrel ( 20 ) is inserted into the magnet coil ( 10 ), which concentrates the total magnetic flux in the radial center on the measuring element ( 23 ).

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a Hall element or a field plate is used as the measuring element ( 23 ).

5. measuring mandrel ( 20 ) for use in a method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises two magnetically conductive flux guide bodies ( 21 ) located one behind the other in the axial direction, which the magnetic flux in the coil center on the measuring element arranged between them ( 23 ) and which are connected to one another radially outside of the measuring element ( 23 ) by magnetically insulating material ( 24 ).

6. measuring mandrel according to claim 5, characterized in that the two flux guide bodies ( 21 ) on the mutually facing end faces ( 22 ), in particular conical, are formed such that their axial distance from one another increases radially outward.