具有冷却结构的电磁线圈以及具有这种电磁线圈的电磁阀的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电磁线圈和一种具有这种电磁线圈的电磁阀。
2.电磁线圈能够用于将电能转换成磁能。为此，电磁线圈在其内部具有导线，所述导线布置在多个叠置的绕组中。在导线中，通过供应给电磁线圈的电能产生磁场，由此电磁线圈被激励。通常，缠绕的导线包围铁芯，所述铁芯增强在导线中产生的磁场。借助于由此产生的磁场，与电磁线圈分离地构造的部件能够被吸引并且因此运动。
3.机构尤其用于切换电磁阀。在此，借助于电磁线圈可以切换/操纵电磁阀。为此，电磁线圈的电接口与能量源连接。借助于由能量源供应的电能（通常以24v电压的形式），电磁线圈产生磁场并且因此将电能转换成磁能。布置在电磁阀中的活塞被由电磁线圈产生的磁场这样运动（吸引），使得电磁阀的介质入口和介质出口彼此置于连接中。以这种方式，电磁阀被打开并且介质可以流过。如果不再向电磁线圈供应能量，则电磁线圈不再产生磁场，从而活塞不再被电磁线圈吸引并且运动回到其初始位置中。在此，电磁阀的介质入口和介质出口又彼此分离。在这种情况下，电磁阀处于关闭状态，并且没有介质可以流过电磁阀。


背景技术：

4.这种由电磁线圈切换的电磁阀例如可以用作用于驱动喷射喷嘴的阀体的致动器，如尤其在de 10 2007 000 358 a1中所描述的那样。
5.实践证明，传统电磁线圈的平均使用寿命与其最大可达到的使用寿命相比往往缩短。
6.如果电磁阀切换得更少或更短，则这对电磁线圈的使用寿命有积极的影响。因此，当电磁阀的能量需求降低时，在延长电磁线圈的使用寿命方面是有帮助的。
7.例如可以将具有脉宽调制的放大器与电磁阀连接。通过放大器，电磁阀的切换时间明显缩短。因此，电磁线圈必须被激励较短的时间。这一方面明显降低了电磁线圈或电磁阀的能量需求并且另一方面可以由此延长电磁线圈的使用寿命。然而，这种用于延长电磁线圈的使用寿命的方法是耗费和昂贵的。


技术实现要素：

8.与此相对，本发明的目的在于提供一种电磁线圈，其使用寿命可以（进一步）延长。特别地，应该以简单的方式并且成本有利地延长电磁线圈的使用寿命。
9.所述目的在电磁线圈方面通过权利要求1的特征组合来实现，并且在电磁阀方面通过权利要求14的特征组合来实现。
10.本发明的其他有利的设计方案在从属权利要求中描述。
11.所要求保护的电磁线圈设计用于操纵/切换/改变电磁阀的阀位置。电磁线圈具有基本上柱形的线圈外表面。电磁线圈的外表面具有增大外表面的冷却结构。
12.即在实践中已经证实，被激励的电磁线圈由于以电能的能量供应而被加热，并且
电磁线圈的加热对其使用寿命具有负面影响。通过线圈外表面具有冷却结构，由电磁线圈产生的热可以简单且不复杂地导出到周围环境中。因此，在其外表面上具有冷却结构的电磁线圈的加热效果相对于不具有冷却结构的电磁线圈明显减小。因此，在其外表面上的具有冷却结构的电磁线圈的使用寿命与传统的电磁线圈的使用寿命相比可以明显延长。
13.在一种优选的实施方式中，冷却结构设置为与电磁线圈的外表面分开构造的具有冷却肋的无源冷却体。
14.具有冷却肋的无源散热体简单且廉价地制造。无源冷却体在其安置到电磁线圈上的状态下增大其表面并通过其冷却肋将电磁线圈产生的热导出到周围环境中。通过将冷却体与电磁线圈分开地设置，所述冷却体可以根据需要布置在电磁线圈上或者也可以从所述电磁线圈上移除，例如如果电磁线圈的周围没有提供足够的空间用于冷却体。冷却体也可以很容易地更换。
15.一个有利的实施方式规定，无源冷却体具有空心柱体形状，并且布置在冷却体外表面上的冷却肋沿冷却体-周向方向延伸、尤其彼此平行地延伸，并且沿冷却体-纵向方向彼此间隔开、尤其总是以相同的间距间隔开，并且被至少一个纵向缝隙、尤其两个正相对对置的纵向缝隙中断。
16.有利地，第一纵向缝隙在此沿径向方向连续地设置，使得冷却体-壁面在所述部位处沿纵向方向连续地中断。与第一纵向缝隙正相对对置的第二纵向缝隙沿径向方向不连续地设置，而是作为沿冷却体纵向方向、尤其在整个冷却体长度上延伸的缺口设置在冷却体外壁上并且用作额定弯曲部位。在将空心柱形的冷却体布置在电磁线圈上时，第一纵向缝隙被扩宽，并且冷却体在通过第二纵向缝隙限定的额定弯曲部位处被弯曲。当冷却体布置在电磁线圈上时，冷却体又呈现出其空心柱形的原始形状。
17.在此期望的是，冷却肋分布在空心柱形的冷却体的整个高度/长度上。通过冷却肋在无源冷却体上的这种布置，可以最佳地增大用于导出由电磁线圈产生的热的表面。
18.最佳地，空心柱形的冷却体的高度/长度（大致）对应于柱形的电磁线圈的高度/长度。因此，电磁线圈的整个外表面可以被冷却肋遮盖，从而经由这些冷却肋的热传导是最佳的。
19.此外有利的是，空心柱形的无源冷却体的内尺寸小于（不够）电磁线圈的外尺寸，从而无源冷却体在布置在线圈外表面上时能够压配合到线圈外表面上并且在此至少一个（第一）纵向缝隙加宽。
20.也就是说，空心柱形的冷却体的内尺寸、尤其是内径至少略小于柱形的电磁线圈的外尺寸、尤其是外径。此外，通过所述至少一个纵向缝隙（以及对此替代地或附加地，由于空心柱形的冷却体的材料弹性）可行的是，冷却体可逆地膨胀以布置在电磁线圈上。如果冷却体布置在电磁线圈上，则存在于冷却体材料内的复位力作用为，使得冷却体“包围”电磁线圈并且因此固定地布置在电磁线圈上。由于这些特征，冷却体可以简单且可靠地布置在电磁线圈上。
21.在替代的有利的实施方式中，无源冷却体具有（半）圆弧形状，并且布置在冷却体外表面上的冷却肋沿冷却体-纵向方向延伸并且沿冷却体-周向方向彼此间隔开、尤其总是以相同的间距间隔开。在此，冷却肋有利地至少分布在冷却体周向的一部分上。
22.最佳地，冷却肋在圆弧形的冷却体的整个高度/长度上延伸，但仅分布在冷却体周
向的一部分上。当所述无源冷却体布置在电磁线圈上时，冷却肋由于其布置可以特别好地将热从电磁线圈导出到其周围环境中。
23.最佳地，在此圆弧形的冷却体的高度/长度小于柱形的电磁线圈的高度/长度。因此，无源冷却体仅遮盖线圈外表面的一部分。这种圆弧形的冷却体在特定的应用中对于电磁线圈的冷却来说是足够的并且比例如遮盖整个线圈外表面的无源的空心柱形的冷却体更有利并且占用更少的空间。
24.在圆弧形的无源冷却体中有利的是，所述无源冷却体在其端部区域中沿周向方向不具有冷却肋。在这种情况下，这些端部区域可以更简单地被抓持并且容易地布置在电磁线圈上。
25.此外有利的是，（半）圆弧形的无源冷却体的内尺寸小于（不够）电磁线圈的外尺寸，从而无源冷却体在布置在线圈外表面上时能够压配合到所述线圈外表面上。
26.也就是说，（半）圆弧形的冷却体的内尺寸、尤其是内径至少略小于柱形的电磁线圈的外尺寸、尤其是外径。由于（半）圆弧形的冷却体的材料弹性，冷却体可以可逆地膨胀以布置在电磁线圈上。如果冷却体布置在电磁线圈上，则存在于冷却体材料内的复位力作用为，使得冷却体“包围”电磁线圈并且因此固定地布置在电磁线圈上。由于这些特征，冷却体可以简单且可靠地布置在电磁线圈上。
27.特别地，遮盖整个线圈外表面的空心柱形的冷却体以及仅遮盖线圈外表面的一部分的圆弧形的冷却体由金属制成。
28.另一有利的实施方式规定，冷却结构构造为与电磁线圈的外表面分开的有源通风（有源冷却）的外部供能的冷却体。
29.如果布置在电磁线圈上的冷却体是有源通风的冷却体（以下也简单地称为有源冷却体），则所述冷却体与无源冷却体相比能够将更多的热从电磁线圈导出到周围环境中。当担心电磁线圈的强烈加热时，有源冷却体在电磁线圈上的布置是特别有意义的。
30.此外可设想的是，有源通风的外部供能的冷却体具有风扇，所述风扇由能量源供能，所述能量源至少与电磁线圈分开地构造。
31.当有源冷却体具有风扇时，有源冷却体可以特别有效地冷却电磁线圈。
32.在一种特别优选的实施方式中，冷却结构构造为与电磁线圈的外表面分开的有源通风的能量自供给的冷却体。
33.能量自供给在此意味着，布置在电磁线圈上的有源冷却体从电磁线圈获得其能量。
34.在此优选的是，有源通风的能量自供给的冷却体具有风扇，所述风扇被供给来自电磁线圈的损耗能量、尤其是形式为（废）热的损耗能量。因此，来自电磁线圈的热能可以用于驱动有源冷却体的风扇。因此，这种自供给的有源冷却体是极其节能的并且不需要来自外部能量源的能量供应。
35.在此优选地，有源通风的能量自供给的冷却体（尤其是其风扇）被供给来自电磁线圈的馈送信号。即电磁阀或电磁线圈和有源通风的能量自供给的冷却体（或其风扇）同时经由操控信号接通，经由所述操控信号将电磁阀置于有源/切换状态中。
36.在此有利的是，在电磁线圈和冷却体之间、尤其在电磁线圈和风扇之间布置热电偶或热电发电机，所述热电偶/热电发电机将来自电磁线圈的损耗能量转换成能量形式、尤
其转换成电压，所述能量形式被供应给冷却体的风扇。
37.因此，借助于热电偶或热电发电机可以从电磁线圈的废热中产生电能（电压），所述电能然后被供应给有源的能量自供给的冷却体以驱动其风扇。
38.原则上可以考虑的是，有源通风的（外部供能的或能量自供给的）冷却体、尤其是其风扇仅当电磁阀或电磁线圈激活时才是有源的（风扇转动）。然而，同样可能的是，有源通风的（外部供能的或能量自供给的）冷却体替代与此地在电磁阀或电磁线圈不激活时也冷却。因此存在如下可能性，即有源通风的冷却体仅在电磁阀激活时才冷却，并且有源通风的冷却体与电磁阀的激活状态无关地（连续地）冷却。
39.另一实施方式规定，电磁线圈的外表面本身至少部分地、尤其完全地构造为冷却肋形状的冷却结构。
40.这具有的优点是，冷却结构从一开始就集成到电磁线圈中并且因此不必在附加的装配步骤中才被放置到电磁线圈上/布置在电磁线圈上。
41.在此，磁线圈有利地构造为空心柱体，所述空心柱体在其外周面上、尤其在整个外周面上一体地具有多个沿空心柱体纵向方向、尤其彼此平行地延伸的并且从外周面向外伸出的冷却肋。在此，冷却肋沿周向方向彼此间隔开、尤其总是以相同的间距彼此间隔开。
42.电磁线圈的外表面的这种构造在散热方面是非常有利的。
43.替代于此可考虑的是，冷却肋（电磁线圈的外表面（与外表面一体）的一部分）沿基本上柱形的电磁线圈的周向方向延伸并且沿其纵向方向彼此间隔开。
44.根据本发明的电磁阀具有之前描述的电磁线圈。此外，电磁阀具有至少一个阀体、阀座和关闭元件。电磁线圈使关闭元件与阀座接触并且终止关闭元件与阀座之间的接触，以便至少在关闭位置与打开位置之间操纵电磁阀。
45.由于电磁线圈在其外表面上具有使其增大的冷却结构，由电磁线圈产生的（废）热的至少大部分被导出到周围环境中并且电磁线圈几乎不加热。因此，与没有冷却结构的电磁线圈相比，所述电磁线圈的使用寿命提高，并且根据本发明的电磁线圈可以可靠地切换根据本发明的电磁阀。
46.在附图中示出了根据本发明的电磁线圈和具有这种电磁线圈的电磁阀的多个实施例。
附图说明
47.图1示出了电磁线圈的透视图；图2示出了电磁线圈的基面的俯视图；图3示出了根据第一实施例的无源冷却体的透视图；图4示出了根据第二实施例的无源冷却体的透视图；图5示出了根据第三实施例的有源通风的冷却体的透视图；图6示出了热转换元件的俯视图，所述热转换元件布置在根据第三实施例的电磁线圈和冷却体之间；图7示出了电磁线圈的透视图，所述电磁线圈的外表面构造为冷却结构；并且图8示出了与两个电磁线圈连接的电磁阀的透视图。
具体实施方式
48.图1是电磁线圈1的透视图。电磁线圈1在此构造为空心柱体。电磁线圈1具有外表面2，在所述外表面上可以安置增大所述外表面2的冷却体，或者所述冷却体本身可以构造为增大其表面的冷却结构。电接口4从外表面2伸出。通过电接口4，电磁线圈1可以与（电）能量源连接，所述（电）能量源可以激励电磁线圈1。在空心柱形的电磁线圈1的更靠近电接口4的基面上构造有栓/芯轴6。通过芯轴6，电磁线圈1可以与电磁阀连接。电磁线圈1在图1中示出了没有冷却结构的情况。
49.图2是电磁线圈1的基面的俯视图，所述电磁线圈具有栓/芯轴6。电接口4被保护帽8遮盖，所述保护帽应防止电接口4的损坏/变形。在电接口4与能量源连接之前移除保护帽8。
50.图3是根据第一实施例的无源冷却体10的透视图。所述冷却体10构造为空心柱体，所述空心柱体的内径如此定尺寸，使得所述冷却体能够套在所述电磁线圈1上并且能够夹紧到所述电磁线圈上。因此，在冷却体10和电磁线圈1之间存在力配合的连接。
51.冷却体10在此与电磁线圈1分开地构造。冷却体10构造为无源冷却结构并且具有多个冷却肋12。冷却肋12构造为冷却体10的外表面的一部分并且在其周向方向上彼此平行地延伸。在中空柱形的冷却体10的整个高度上，冷却肋12沿周向方向以一间距彼此布置。在冷却体10的整个高度上延伸的两个正相对对置的第一和第二纵向缝隙13a和13b中断冷却肋12。在此，第一纵向缝隙13a沿径向方向连续地构造，从而其突破冷却体壁。第二纵向缝隙13b沿径向方向设置为冷却体外壁的缺口并且限定冷却体10的额定弯曲部位。第一纵向缝隙13在将冷却体10布置在电磁线圈1上时加宽，并且冷却体10在额定弯曲部位处以增大半径的方式弯曲，以便于将冷却体10布置在电磁线圈1上。附加地，第一和第二纵向缝隙13a、13b用于节省冷却体10上的材料并且使冷却体10更轻。
52.如果冷却体10围绕电磁线圈1布置并且电磁线圈1变热，则热通过冷却肋12向外传导并且排出到周围环境中。因此，电磁线圈1借助于冷却体10无源地通过传导来冷却。有利的是，冷却体10具有留空部（未示出），所述留空部如此确定尺寸，使得当冷却体10布置在电磁线圈1的外表面2上时，所述留空部至少部分地包围电磁线圈1的电接口4。有利地，冷却体10的高度对应于电磁线圈1的高度。
53.图4是根据第二实施例的无源冷却体14的透视图。所述冷却体14构造为（挤出的）圆弧形状，其中，圆弧的半径如此定尺寸，使得冷却体14能够布置在电磁线圈10上、尤其能够夹紧到电磁线圈上。多个冷却肋16从冷却体14的外表面向外伸出，所述冷却肋在冷却体14的整个高度上沿其高度方向延伸。冷却肋16在周向方向上彼此相距预定的、可选地总是相同的间距并且分布在冷却体14的周向上。然而，在此冷却肋16仅布置在冷却体14的外周面的一部分上并且不分布在冷却体的整个外周面上。冷却肋16优选地全部具有相同的尺寸。通过其冷却肋16，冷却体14构造为无源冷却结构并且在放置到电磁线圈1上的状态下将热从电磁线圈1向外导出到周围环境中。冷却体14如此确定尺寸，使得其仅遮盖电磁线圈1的外表面2的一部分。特别地，冷却体14的高度小于电磁线圈1的高度。
54.此外，图5示出了根据第三实施例的有源通风的冷却体18的透视图。冷却体18在此具有下部部件20和上部部件22。下部部件20与根据第二实施例的冷却体14类似地构造。然而，在此下部部件20的冷却肋21具有彼此不同的深度并且如此构造，使得它们形成一种平
坦的平台。在所述平台上布置有上部部件22，所述上部部件构造为风扇。下部部件和上部部件20、22可以通过夹紧连接、即力配合地相互连接。然而替代于此，下部部件和上部部件也可以形状配合地或材料配合地彼此连接。风扇22利用能量运行并且具有在此未示出的螺旋桨元件。如果将能量供应给风扇22，则螺旋桨元件置于运动、特别是旋转运动中，并且在此产生空气运动。
55.冷却体18通过下部部件20布置在电磁线圈1的外表面2上。在此，下部部件20的内径如此定尺寸，使得下部部件20能够布置在电磁线圈1的外表面2上、尤其可以夹紧到所述外表面上（根据与无源的圆弧形的冷却体14相同的原理）。因此，在冷却体18和电磁线圈1之间存在力配合的连接。如果冷却体18布置在电磁线圈1的外表面2上并且电磁线圈1或电磁线圈的外表面2变热，则下部部件20通过冷却肋21将热从电磁线圈1传导到风扇22上。风扇22中的螺旋桨元件运动（转动）并且因此将暖空气分配给周围环境。因此，冷却体18作为有源通风的冷却体起作用，所述冷却体能够通过传导导出由电磁线圈1产生的热。
56.风扇22还能够具有框架结构23。这通过固定器件、例如螺栓形状配合地（通过固定器件）与风扇22连接。框架结构23提高了风扇22的稳定性并且保护其免受冲击等。
57.冷却体18具有在此未示出的电接口，通过所述电接口给风扇22获得供应的能量。在此，在一个实施方式中风扇22可以获得从外部能量源供应的能量。在另一实施方式中，热转换元件可以将来自电磁线圈1的（废）热转换成可用于风扇22的能量、尤其是电能。在这种情况下，风扇22通过其电接口直接从电磁线圈1获得其螺旋桨元件运动所需的能量。如果热转换元件设置在电磁线圈1和/或冷却体18上，则根据本发明的冷却结构因此构造为与电磁线圈1的外表面2分开的有源通风的能量自供给的冷却体18。
58.图6是热转换元件的俯视图，所述热转换元件在此构造为热电偶24。热电偶24在此具有金属。然而替代于此，热转换元件可以构造为热电发电机，所述热电发电机代替金属具有半导体材料（类似于珀尔帖元件）。
59.热电偶24根据第三实施例布置在电磁线圈1和冷却体18之间。如上所述，热电偶24从电磁线圈1获得热（能）并将其转换成电能。在此，热电偶24具有电接口25。其与冷却体18的电接口连接，使得冷却体18可以获得由热电偶24转换的电能。然后可以利用所述电能来运行风扇22。在一个有利的实施方式（在此未示出）中，热电偶24布置在下部部件20与风扇22之间的平台上。
60.图7是电磁线圈1的透视图，所述电磁线圈的外表面2本身构造为冷却结构。在此，外表面2构造为多个冷却肋26，所述冷却肋沿着电磁线圈1的高度方向在其整个高度上延伸。冷却肋26沿周向方向以尤其相同的间距彼此布置并且均匀分布在电磁线圈1的整个外周上。
61.图8是电磁阀28的透视图，所述电磁阀与两个电磁线圈1连接。电磁阀28构造为长方体并且在其两个短的端侧上分别具有电磁线圈1。电磁线圈1在所述图示1中虽然不具有冷却结构。然而可以考虑的是冷却体10、14或18中的一个根据第一、第二或第三实施例能够与电磁线圈1连接。替代与此，电磁线圈1的外表面2本身可以构造为无源冷却结构，如图7中所示那样。
62.两个电磁线圈1的电接口4在此未示出为与能量源连接。然而，如果要运行/操纵/切换电磁阀，则每个电磁线圈1的电接口4与能量源连接。通过由能量源供应的电能，电磁线
圈1产生磁场/被激励并且在此将电能转换成磁能。布置在电磁阀28中的活塞（未示出）被由电磁线圈产生的磁场这样运动，使得电磁阀28的介质入口和介质出口（两者未示出）彼此置于连接中。在这种情况下，电磁阀28打开并且介质可以流过。如果不再向电磁线圈1供应能量，则电磁线圈1不再产生磁场，从而活塞运动回到其初始位置中并且在此电磁阀28的介质入口和介质出口又彼此分离。在这种情况下，电磁阀28处于关闭状态，并且没有介质能够流过电磁阀28。
63.电磁线圈1可以通过栓/芯轴6引入到设置在电磁阀28上的相应的凹部（未示出）中并且由此与其连接。在图8中，电磁线圈1还分别具有辅助操纵装置30。在此，辅助操纵装置30分别设置在电磁线圈1的自由端部上。即使当电磁线圈1未被激励/未产生磁场时，辅助操纵装置30也允许电磁阀28的切换。因此，通过辅助操纵装置30可以手动地直接切换电磁阀28。
64.在一种替代的实施方式中，电磁阀28仅与一个电磁线圈1连接。
65.附图标记列表1
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电磁线圈2
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（电磁线圈的）外表面4
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（电磁线圈的）电接口6
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栓/芯轴8
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保护帽10
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冷却体12
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冷却肋13a
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第一纵向缝隙13b
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第二纵向缝隙14
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冷却体16
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冷却肋18
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冷却体20
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下部部件21
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冷却肋22
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上部部件/风扇23
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框架结构24
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热电偶/热电发电机25
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（热电偶/热电发电机的）电接口26
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冷却肋28
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电磁阀30
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辅助操纵装置