DD272731A1

DD272731A1 - WINDING ELEMENT FOR INDUCTIVITIES

Info

Publication number: DD272731A1
Application number: DD31623388A
Authority: DD
Inventors: Olaf Laske; Joachim Kasbohm; Bernd Niedermueller
Original assignee: Fahrzeugausruestung Berlin Sta
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-10-18
Also published as: DD272731B5

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wickelbauelement fuer Induktivitaeten, das aus handelsueblichem amorphen Bandmaterial in einer technologisch einfachen, automatisierten Fertigung hergestellt werden kann ohne dass dabei die magnetischen Eigenschaften des Bandmaterials beeintraechtigt werden. Erfindungsgemaess wird durch geeignete Form und durch Anordnung von amorphem Metallband zueinander eine technologisch guenstige Form eines magnetisch geschlossenen Kreises geschaffen, dessen prinzipieller konstruktiver Aufbau eine Kompatibilitaet zu einem Teil der traditionellen Kernschnitte ermoeglicht. Das Wickelbauelement besteht aus einem an sich bekannten Spulenkoerper und zweier Wickel aus amorphem Metallband, die miteinander verbunden sind. Der erste Wickel des amorphen Metallbandes ist so gestaltet, dass ein rechteckiger Querschnitt entsteht, dessen Abmasse mit der Kerndurchfuehrung des Spulenkoerpers uebereinstimmen, so dass dieser erste Wickel als Stabkern mit seitlichen Ueberstaenden vom Spulenkoerper umschlossen wird. Der zweite Wickel umschliesst den Spulenkoerper und den Stabkern so, dass durch die seitlichen Ueberstaende des zum Stabkern geformten ersten Wickels zwei magnetische Kontaktflaechen entstehen, die den magnetischen Kreis zwischen dem ersten und zweiten amorphen Bandwickel schliessen. Fig. 2The invention relates to a winding component for inductances, which can be made of commercial amorphous strip material in a technologically simple, automated production without causing the magnetic properties of the strip material are impaired. According to the invention, a technologically favorable form of a magnetically closed circle is created by suitable shape and by arrangement of amorphous metal strip to each other, whose principle constructive structure allows compatibility with a part of the traditional core cuts. The winding component consists of a known coil body and two coils of amorphous metal band, which are interconnected. The first coil of the amorphous metal strip is designed so that a rectangular cross-section is formed, the dimensions of which match the core passage of the coil body, so that this first coil is enclosed as a bar core with lateral projections of the coil body. The second winding encloses the coil body and the rod core so that two magnetic contact surfaces are formed by the lateral supernatants of the first coil formed into the rod core, which close the magnetic circuit between the first and second amorphous band coils. Fig. 2

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Wickelbauelement für Induktivitäten unter Verwendung von amorphem Metallband, vorzugsweise zum Aufbau von Übertragern, Netztransformatoren und Drosseln kleiner bis mittlerer Leistung.The invention relates to a winding component for inductors using amorphous metal strip, preferably for the construction of transformers, power transformers and chokes small to medium power.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bereits bekannt, amorphes Metall für den Aufbau von Induktivitäten einzusetzen. So wird beispielsweise beschrieben, aus diesem unter Verwendung der Kryotechnik in einer Kugelmühle ein Mahlgut herzustellen, das die Spulenanordnung voilstän ^ig umschließt und von einer Kunststoffhülle umgeben ist.It is already known to use amorphous metal for the construction of inductors. Thus, it is described, for example, to produce a grinding stock from this using cryotechnology in a ball mill, which completely encloses the coil arrangement and is surrounded by a plastic casing.

Nachteilig ist die aufwendige und zeitintensive Mahltechnologie. Bei der mechanischen Bearbeitung von amorphen Metallen besteht die Gefanr der Gefügestrukturänderung, so daß sich größere kristalline Bereiche ausbilden, die die vorteilhaften magnetischen Eigenschaften negativ beeinträchtigen. Weiterhin erweist sich die Dichteeinstellung des zusammengepreßten Pulvers und damit die Einstellung der Eigenschaften des magnetischen Kreises als problematisch.A disadvantage is the complex and time-consuming grinding technology. In the mechanical processing of amorphous metals, the Gefanr the microstructure structure, so that form larger crystalline areas that adversely affect the beneficial magnetic properties. Furthermore, the density adjustment of the compressed powder and thus the adjustment of the properties of the magnetic circuit proves to be problematic.

Eine bereits seit langem verwendete Kernanordnung von Bandmaterial ist der toroide Wickel, welcher auch für amorphes Bandmaterial verwendet werden kann, wenn eine Kunststoffumhüllung zur mechanischen Stabilisierung vorgesehen ist (DE-OS 3415435, DE-OS 3407852). Als besonders nachteilig erweist sich bei diesen Anordnungen das Aufbringen der Spulenwicklungen, dd der geschlossene Kern eine komplizierte Wickeltechnologie erfordert.A long-used core arrangement of strip material is the toroidal winding, which can also be used for amorphous strip material, if a plastic sheath is provided for mechanical stabilization (DE-OS 3415435, DE-OS 3407852). Particularly disadvantageous in these arrangements proves the application of the coil windings, dd the closed core requires a complicated winding technology.

Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines lamellierten Magnetkerns beschrieben, bei dem aus sehr dünnem, amorphen Magnetmaterial ein Blechstapel aus I-förmigen Blechen gebildet wird, auf des=en verfestigtem Teil die Wicklung aufgebracht wird (WP 221 oO'). Die Herstellung dieses Magnetkerns erfordert eine intensive mechanische Bearbeitung des Bandmaterial, was für dessen magnetische Eigenschaften nachteilig ist. Außerdem weist sie eine ungünstige Montage des Kerns an den magnetischen Kontaktstellen auf.The invention also relates to a method for producing a laminated magnetic core, in which a sheet stack of I-shaped metal sheets is formed from very thin, amorphous magnetic material, onto which the winding is applied to the solidified part (WP 221 oO '). The preparation of this magnetic core requires intensive mechanical processing of the strip material, which is disadvantageous for its magnetic properties. In addition, it has an unfavorable mounting of the core at the magnetic contact points.

Es sind auch Ringbandkerne für Transformatoren bekannt, bei denen das amorphe Bandmaterial in die fertig vorbereitete Spule eingewickelt wird. Solche Ringbandkerne erfordern zu ihrer Herstellung einen komplizierten technologischen Aufwand (DE-OS 2914123).There are also ring band cores for transformers known in which the amorphous strip material is wrapped in the ready-prepared coil. Such toroidal cores require for their preparation a complicated technological effort (DE-OS 2914123).

Beschrieben werden auch gewickelte Kerne mit Luftspalt, bei denen amorphes Bandmaterial aufgewickelt wird und anschließend an dem harzimprägnierten Kern mechanisch ein Spalt angebracht wird (DE-OS 3414056). Diese amorphen gewickelten Kerne sind nur für einen speziellen Anwendungsfall vorgesehen, erfordern aber einmal eine mechanische Bearbeitung bei der Spaltherstellung, eine Harzstabilisierung und eine nachfolgende Wärmebehandlung zur Verbesserung seiner magnetischen Eigenschaften.Also described wound cores with air gap, in which amorphous strip material is wound and then mechanically attached to the resin-impregnated core a gap (DE-OS 3414056). These amorphous wound cores are intended only for a specific application, but once required a mechanical working in the gap preparation, a resin stabilization and a subsequent heat treatment to improve its magnetic properties.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, aus handelsüblichem amorphen Bandmaterial ein Wickelbauelement für den Aufbau von Übertragern, Netztransformatoren und Drosseln kleiner bis mittlerer Leistung zu schaffen, das eine technologisch einfache, automatisierte Fertigung erlaubt, ohne cioil dabei die magnetischen Eigenschaften des Bandmaterials beeinträchtigt werden.It is an object of the invention to provide a winding component for the construction of transformers, power transformers and chokes small to medium power from commercially available amorphous strip material that allows a technologically simple, automated production, without cioil while the magnetic properties of the strip material are affected.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugri'^r.ub, durch geeignete Form und Anordnung von amorphem Metallband zueinander eine technologisch günstige Form eines magnetisch geschlossenen Kreises zu schaffen, deren prinzipieller konstruktiver Aufbau eine Kompatibilität zu einem Teil der traditionellen Kernschritte ermöglicht.The invention has the object zugri ' ^r .ub to create by suitable shape and arrangement of amorphous metal strip to each other a technologically favorable form of a magnetically closed circuit whose principle constructive design allows compatibility with part of the traditional core steps.

Erfind jngsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Verwendung eines an sich bekannten Spulenkörpers mittels zweier Wickel aus amorphem Metallband ein geschlossener magnetischer Kreis entsteht.According to jngsgemäß the object is achieved in that using a coil body known per se by means of two coils of amorphous metal strip, a closed magnetic circuit is formed.

Der erste Wickel des amorphem Metallbandes ist durch gebräuchliche Preßbehandlung so gestaltet, daß ein rechteckiger Querschnitt entsteht, dessen Abmaße mit der Kerndurchführung des Spulenkörpers übereinstimmen, so daß dieser erste Wickel als Stabkern mit seitlichen Überständen vom Spulenkörper eingeschlossen wird. Der zweite Wickel des amorphen Metallbandes umschließt den Spulenkörper und den Stabkern so, daß durch die seitlichen Überstände des zum Stabkern geformten ersten Wickels zwei magnetische Kontaktflächen entstel ien, die den magnetischen Kreis zwischen dem ersten und zweiten amorphen Bandwickel schließen.The first winding of the amorphous metal strip is designed by conventional pressing treatment so that a rectangular cross-section is formed, the dimensions of which coincide with the core passage of the bobbin, so that this first coil is included as a rod core with lateral protrusions from the bobbin. The second winding of the amorphous metal strip surrounds the bobbin and the rod core so that two magnetic contact surfaces, which close the magnetic circuit between the first and second amorphous ribbon wound, are formed by the lateral protrusions of the first coil formed into the rod core.

An den jeweiligen Kontaktflächen des Stabkernes toiIt sich der magnetische Fluß φ zu f/2 auf, so daß der effektive Eisenquerschnitt des zweiten Wickels nur halb so groß ist wie der des zum Stabkern geformten ersten Wickels.At the respective contact surfaces of the rod core, the magnetic flux φ to f / 2, so that the effective iron cross section of the second coil is only half as large as that of the first coil formed to the rod core.

Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Bandwickel sind zwei parallel zueinanderstehende Seitenteile mit entsprechenden Durchbrüchen für den pulenkörper durch Abstandshalter so miteinander verbunden, daß die gesamte Anordnung in ihrer Lage fixiert ist.To increase the mechanical stability of the tape roll two parallel side parts with corresponding openings for the pulenkörper by spacers are connected together so that the entire assembly is fixed in position.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden: In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment: In the accompanying drawings:

Fig. 1: die Prinzipanordnung des Wickelbauelementes mit dem Spülenkörper; Fig. 2: die Draufsicht auf das Wickelbauelement mit den stabilisierenden Seitenteilen; Fig.3: die seitliche Schnittdarstellung von Fig. 2Fig. 1: the principle arrangement of the winding component with the sink body; FIG. 2 shows the plan view of the winding component with the stabilizing side parts; FIG. 3: the lateral sectional view of Fig. 2nd

Die praktische Ausführung bezieht sich auf einen Übertrager für einen Kleinwechselrichter, welcher für eine Umrichterfrequenz von 50Hz und eine Wirkleistung von 15 VA ausgelegt ist. Es wird ein amorphes Wickelband der Vorzugsreihe mit den Mischungsanteilen Eisen 79, Bor 14 und Silizium 17 und einer Breite des Wickelbandes von 20 mm eingesetzt. Als Spulenkörper wird ein für den Transformator M 55 üblicher Plastspulenkörper 1 verwendet. Der Wickel 4 weist im Stabkernzustand den für den Spulenkörper 1 erforderlichen Kernquerschnitt auf. Der seitliche Überstand 10 des Stabkernes, welcher sich aus dem Abstand vom Rand des Spulenkörpers 1 bis zur Kontaktfläche 3 ergibt, beträgt etwa 6 mm. Die Wickelhöhe des Außenwickels 2 ergibt sich bei dem notwendigen magnetischen Fluß "Ii mit 5 mm, so dnß für die quadratischen Seitenteile 6 die äußeren Kantenlängen von 60mm und für den Spulenkörperdurchbruch 8 Kantenlängen um 40mm entstehen. Die Abstandshalter 5 sind als Rohrniete ausgebildet, die den Abstand zwischen den Seitenteilen 6 fixieren und eine Vernietung an der Oberseite der Seitenteile 6 ermöglichen. Der Innendurchmesser der Abstandshalter 5 ist für Schraubenbolzen M 3 ausgelegt. Der Wicklungsaufbau 7 des Spulenkörpers 1 sowie die Herausführung der Spulenanschlüsse 9 sind in üblicher V/eise ausgeführt.The practical version refers to a transformer for a small inverter, which is designed for a frequency converter of 50Hz and an active power of 15 VA. An amorphous winding band of the preferred series with the mixing proportions iron 79, boron 14 and silicon 17 and a width of the winding band of 20 mm is used. As a bobbin, a usual for the transformer M 55 Plastspulenkörper 1 is used. The reel 4 has the rod core state required for the bobbin 1 core cross-section. The lateral projection 10 of the rod core, which results from the distance from the edge of the bobbin 1 to the contact surface 3, is about 6 mm. The winding height of the outer winding 2 results from the necessary magnetic flux "Ii" with 5 mm, so that the outer edge lengths of 60 mm are created for the square side parts 6 and 40 mm for the coil body breakthrough 8. The spacers 5 are designed as tubular rivets, which form the Fix the distance between the side parts 6 and allow riveting on the upper side of the side parts 6. The inner diameter of the spacers 5 is designed for bolts M 3. The winding structure 7 of the bobbin 1 and the lead-out of the coil terminals 9 are designed in the usual way.

Claims

1. A winding device for inductors using amorphous metal strip and a conventional bobbin and winding coil body, preferably for the construction of transformers, power transformers and low to medium power chokes, characterized in that a rod core coil (4) of amorphous metal strip, the one by conventional pressing treatment achieved rectangular cross-section, the dimensions of the core of the Spulerk body (1) match, is surrounded by this, that the rod core coil (4) has lateral projections (10) to the bobbin (1) and that the rod core coil (4) and the bobbin (1) are enclosed by an outer winding (2) of amorphous metal strip, wherein the lateral projections (10) of the rod core coil (4) with the outer coil (2) form two magnetic contact surfaces (3).

2. Winding element for inductors according to item 1, characterized in that it has two mutually parallel and with spacers (5) provided side parts (6) having openings for the bobbin (1).