DE10005029A1

DE10005029A1 - Drossel

Info

Publication number: DE10005029A1
Application number: DE2000105029
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Neumann; Friedrich Vogt; Robert Zapp; Karsten Schmidt
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-08-09
Also published as: EP1122750A1

Abstract

Es wird eine Drossel mit einer Wicklung und Wicklungsanschlüssen vorgeschlagen, wobei die Drossel (10) aus einem Körper (1) mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt und einem Deckel (4) zusammengesetzt ist. In oder an den Außenmantelflächen und/oder Innenmantelflächen des Körpers (1) sind U-förmige Leiterbahnabschnitte (2) angeordnet, die in elektrisch leitfähigen Kontaktstiften (3) münden. Der Deckel (4) ist mit Leiterbahnabschnitten (5) versehen, welche Bohrungen (6) zum Durchgriff der Kontaktstifte (3) aufweisen. Die Leiterbahnabschnitte (2) des Körpers (1) und die Leiterbahnabschnitte (5) des Deckels (4) sind über die Kontaktstifte (3) zur Bildung einer Wicklung miteinander verbunden. Vorzugsweise ist der Sockel (1) hohlzylinderförmig ausgebildet und die Leiterbahnabschnitte (2) sind in oder an den Seitenwandungen axial sowie die Leiterbahnabschnitte (2) in oder an der bodenseitigen Wandung radial ausgerichtet. DOLLAR A Vorzugsweise ist ein Kern (9) im Innenraum des Körpers (1) eingelegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drossel bzw. Spule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei elektrischen/elektronischen Instal lationsgeräten verwendet werden.

Drosseln werden beispielsweise zur Entstörung in Dimmern verwendet. Es ist dabei allgemein bekannt, zur Fertigung derartiger Drosseln einen isolierten Draht um einen Kern (Ringkern, Stabkern) zu wickeln. Bei einer Luftspule ohne Kern ist das Wickeln der Wicklung über einen Körper geeigneter Form erforderlich.

Dabei ist das Wickeln der Wicklung mit der erforderlichen Windungszahl unter Einsatz eines isolierten Kupferdrahtes ein relativ aufwendiger Arbeitsgang. Induktivitäten haben im Vergleich zu anderen elektronischen Bauteilen ein relativ hohes Eigengewicht, wo durch es vielfach erforderlich ist, die Drossel in einem eigenen Gehäuse mechanisch zu befestigen oder zumindest eine gleichwertige mechanische Befestigung zu realisieren, um eine ausreichende Rüttelsicherheit zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Drossel der ein gangs genannten Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungs gemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Vor gang des Draht-Wickelns bei der vorgeschlagenen Drossel entfällt, da die Wicklung quasi in ein Gehäuse - gebildet durch den Sockel mit Deckel - integriert ist und nach Verbindung von Sockel und Deckel "automatisch" gebildet wird. Das Gehäuse trägt zum einen die gewünschte Wicklung in sich und nimmt zum anderen den Kern auf. Das Gehäuse gewährleistet die gewünschte Stabilität und ermöglicht auch die mechanische Befestigung in einfacher Weise, d. h. ein eigenes Gehäuse ist hierzu nicht mehr erfor derlich. Die vorgeschlagene Drossel bzw. Spule ist rüttelsicher und weist ein relativ ge ringes Eigengewicht auf.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich net.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Sockel einer Drossel in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 einen Deckel der Drossel in perspektivischer Ansicht,

Fig. 3 einen Kern der Drossel in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 eine perspektivische Sicht auf die Oberseite einer fertiggestellten Drossel,

Fig. 5 eine perspektivische Sicht auf die Unterseite einer fertiggestellten Drossel,

Fig. 6 die einzelnen Schritte zur Herstellung des Sockels,

Fig. 7 die einzelnen Schritte zur Herstellung des Deckels.

In Fig. 1 ist ein Sockel einer Drossel in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der aus einem Kunststoff-Spritzgußteil gebildete Sockel 1 ist hohlzylinderförmig und ohne dec kelseitige Wandung - d. h. mit deckelseitiger Öffnung - ausgebildet, wobei in bzw. an den beiden Seitenwandungen und in bzw. an der bodenseitigen Wandung eine Vielzahl von Leiterbahnabschnitten 2 angeordnet ist, und zwar vorzugsweise sowohl an den Außenmantelflächen als auch an den Innenmantelflächen. Die Leiterbahnabschnitte 2 in bzw. an den Seitenwandungen sind axial und die Leiterbahnabschnitte 2 in bzw. an der bodenseitigen Wandung sind radial ausgerichtet. Die Leiterbahnabschnitte 2 mün den jeweils an den deckelseitigen Kanten der Seitenwandungen in Kontaktstiften 3, welche über die Kanten ragen. Insgesamt wird auf diese Art und Weise eine Vielzahl von jeweils U-förmigen Leiterbahnen in/an der Innenmantelfläche und in/an der Au ßenmantelfläche des Sockels gebildet, welche (ohne Deckel) untereinander keine elektrische Verbindung haben.

In Fig. 2 ist ein Deckel der Drossel in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der aus ei nem Kunststoff-Spritzgußteil gebildete Deckel 4 ist kreisscheibenförmig ausgebildet, wobei in bzw. an seiner Außenmantelfläche eine Vielzahl von Leiterbahnabschnitten 5 angeordnet ist. Die Leiterbahnabschnitte 5 erstrecken sich vom Rand aus zur Mitte über eine Länge, welche dem Abstand zwischen beiden Seitenwandungen des Sockels 2 entspricht, so daß im Zentrum des Deckels 4 eine Freifläche 8 frei von Leiterbahnab schnitten gebildet wird. Die Ausrichtung dieser Leiterbahnabschnitte 5 ist zwar im we sentlichen radial, jedoch in Relation zu einer exakten radialen Ausrichtung um einen geringen vorgegebenen Winkel hierzu geneigt. Die Leiterbahnabschnitte 5 enden je weils in Bohrungen 6 (Anschlußaugen), deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kontaktstifte 3. Zwei Leiterbahnabschnitte 5 enden in Wicklungs anschlüssen 7, welche in die Freifläche 8 ragen.

Die Freifläche 8 kann vorzugsweise zur Montage von elektrischen/elektronischen Bau elementen verwendet werden, wozu sie mit Leiterbahnen, elektrischen Anschlüssen (Anschlußaugen) und/oder mechanischen Befestigungsvorrichtungen versehen ist (nicht gezeigt). Dabei können auch die Wicklungsanschlüsse 7 zu diesen Leiterbah nen/Anschlußaugen führen.

In Fig. 3 ist ein Kern der Drossel in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der aus einem Ferritmaterial oder pulverisiertem Eisen/Eisenoxyd oder Eisenblech (Eisenblechpaket) gebildete ringförmige Kern 9 ist in seinen Abmessungen derart dimensioniert, daß er exakt in den vom Sockel 1 gebildeten ringförmigen Hohlraum einlegbar ist. Vorzugs weise ist das magnetisch/elektrisch wirksame Material des Kerns mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen.

In Fig. 4 ist eine perspektivische Sicht auf die Oberseite einer fertiggestellten Drossel dargestellt. Bei der fertiggestellten Drossel 10 ist der Kern 9 in den Sockel 1 eingelegt und der Deckel 4 auf die deckelseitige Öffnung des Sockels 1 aufgelegt, so daß ein aus Sockel + Deckel bestehendes geschlossenes Gehäuse gebildet wird. Die Kontaktstifte 3 greifen durch die Bohrungen 6 des Deckels 4 und sind mit den Leiterbahnabschnitten 5 elektrisch verbunden, beispielsweise verlötet. Wie zu erkennen ist, ergibt sich durch die über die Kontaktstifte 3 elektrisch miteinander verbundenen Leiterbahnabschnitte 2, 5 die gewünschte ringförmige, geschlossene Drosselwicklung mit Wicklungsanschlüs sen 7, wobei sich die Drosselwicklung aus einem bezüglich des Sockels 1 innen lie genden und einem hierzu elektrisch in Serie geschalteten außen liegenden Wicklungs abschnitt zusammensetzt. Zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit ist es selbstverständ lich auch möglich, diese beiden Wicklungsabschnitte elektrisch parallel zu schalten.

In Fig. 5 ist eine perspektivische Sicht auf die Unterseite einer fertiggestellten Drossel 10 dargestellt. Es ist der Sockel 1 mit den in/an seiner Außenmantelfläche liegenden Leiterbahnabschnitten 2 und der Deckel 4 mit den Kontaktstiften 3 zu erkennen.

In Fig. 6 sind die einzelnen Schritte zur Herstellung des Sockels 1 dargestellt. Die Her stellung erfolgt vorzugsweise in MID-Technik (Molded Interconnect Devices) und zwar speziell in Zweikomponentenspritzguß-Technik. Dieses spezielle MID-Herstellungs verfahren ermöglicht eine hohe Gestaltungsfreiheit, eine Durchkontaktierung ohne zu sätzliche Maßnahmen und eine hohe Flexibilität bezüglich des Schichtaufbaues, wobei die Effizienz des Herstellungsprozesses sehr hoch ist.

In einzelnen wird zur Herstellung des Sockels 1 in einem ersten Schritt eine Kompo nente 11 aus einem galvanisierbarem Kunststoff gespritzt ("erster Schuß"). Diese Kom ponente 11 bildet die Grundlage für die Leiterbahnabschnitte 2 und Kontaktstifte 3. In einem zweiten Schritt erfolgt die teilweise Umhüllung der Komponente 11 mit einer Komponente 12 aus einem nicht galvanisierbarem, elektrisch isolierendem Kunststoff ("zweiter Schuß"). Die Komponente 12 dient insbesondere zur Gewährleistung eines mechanisch robusten Aufbaus des Sockels 1 und zur elektrischen Isolation zwischen den Leiterbahnabschnitten 2.

In einem dritten Schritt erfolgt eine Oberflächenaktivierung der Komponente 11 aus dem galvanisierbarem Kunststoff. In einem vierten Schritt erfolgt eine Metallisierung der freiliegenden Bereiche der Komponente 11 aus dem galvanisierbarem Kunststoff durch Aufbringung einer ersten Metallschicht 13 (Grundmetallisierung). In einem fünften Schritt erfolgt eine Oberflächenveredelung durch Aufbringung einer zweiten Metall schicht 14 mit sehr guter elektrischer Leitfähigkeit auf die Grundmetallisierung zur Schaffung der elektrischen Kontaktflächen der Kontaktstifte 3 und der Leiterbahnab schnitte 2.

Bei der Herstellung des Deckels 4 kommt vorzugsweise ebenfalls ein MID-Herstel lungsverfahren zum Einsatz, wobei außer dem vorstehend erläuterten Zweikomponen ten-Spritzgußverfahren ein Einkomponenten-Spritzgußverfahren, insbesondere das Heißprägeverfahren verwendbar ist. Es wird ein Kunststoff-Spritzgußteil 15 aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gefertigt, das mit Hilfe des Heißprägeverfahrens mit Leiterbahnabschnitten 5 versehen wird, welche zusammen mit den Leiterbahnab schnitten 2 des Sockels 1 die Drosselwicklung bilden und hierzu die gewünschten elektrischen Kontaktflächen zur Kontaktierung der Kontaktstifte 3 aufweisen.

In Fig. 7 sind die einzelnen Schritte zur Herstellung eines Deckels 4 gemäß dem Heiß prägeverfahren dargestellt. In einem ersten Schritt erfolgt die Fertigung des Kunststoff- Spritzgußteils 15. In einem zweiten Schritt wird eine elektrisch leitfähige Folie 16 auf das auf einem Tisch 18 und unterhalb eines Preßwerkzeuges 17 befindliche Kunststoff- Spritzgußteil 15 aufgelegt. In einem dritten Schritt erfolgt durch Aufdrücken des auf eine gewünschte Temperatur aufgeheizten Preßwerkzeuges 17 auf das Kunststoff-Spritz gußteil 15 mit Folie 16 das Prägen und Kleben in gewünschter Form. In einem vierten Schritt werden nicht aufgeprägte/aufgeklebte Abschnitte der Folie als Restfolie 19 vom Kunststoff-Spritzgußteil 15 entfernt.

Erforderliche Durchkontaktierungen 20 können in einem sich anschließenden weiteren Schritt mit Leitpaste 21 aufgefüllt werden.

Beim vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird von einer Ringkern-Drossel mit einem hohlzylindrischen Sockel und einem kreisscheibenförmigem Deckel ausgegan gen. Darüber hinaus kann die Drossel selbstverständlich auch in anderer Form reali siert werden, beispielsweise als stabförmige Drossel mit Stabkern. Der hierzu erforder liche Sockel ist als Hohlquader mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet, welcher von einem rechteckigen Deckel abgedeckt wird. Die Konfiguration mit Leiterbahnabschnit ten und Kontaktstiften in oder an den Außenmantelflächen und/oder Innenmantelflä chen des Sockels und mit Leiterbahnabschnitten mit Anschlußaugen des Deckels ist in gleicher Weise gestaltet.

Claims

1. Drossel mit einer Wicklung und Wicklungsanschlüssen, dadurch gekenn zeichnet, daß die Drossel (10) aus einem Körper (1) mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt und einem Deckel (4) zusammengesetzt ist, daß in oder an den Außen mantelflächen und/oder Innenmantelflächen des Körpers (1) U-förmige Leiterbahnab schnitte (2) angeordnet sind, die in elektrisch leitfähigen Kontaktstiften (3) münden, daß der Deckel (4) mit Leiterbahnabschnitten (5) versehen ist, welche Bohrungen (6) zum Durchgriff der Kontaktstifte (3) aufweisen und daß die Leiterbahnabschnitte (2) des Körpers (1) und die Leiterbahnabschnitte (5) des Deckels (4) über die Kontaktstifte (3) zur Bildung einer Wicklung miteinander verbunden sind.

2. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in oder an den Innenmantelflächen gebildeten Windungen mit den in oder an den Außenmantel flächen gebildeten Windungen elektrisch in Serie geschaltet sind.

3. Drossel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kern (9) aus einem elektrisch/magnetisch wirksamen Material im Innenraum des Kör pers (1) eingelegt ist.

4. Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sockel (1) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und die Leiterbahnab schnitte (2) in oder an den Seitenwandungen axial sowie die Leiterbahnabschnitte (2) in oder an der bodenseitigen Wandung radial ausgerichtet sind.

5. Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Deckel (4) kreisscheibenförmig ausgebildet ist und die Ausrichtung der Leiterbahnabschnitte (5) zwar im wesentlichen radial, jedoch in Relation zu einer exakten radialen Ausrichtung um einen vorgegebenen Winkel hierzu geneigt ist.

6. Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Körper (1) aus zwei Hauptkomponenten aufgebaut ist, nämlich einer ersten Komponente (11) aus einem galvanisierbarem Kunststoff und einer zweiten Komponente (12) aus einem nicht galvanisierbarem, elektrisch isolierenden Kunststoff, wobei die erste Komponente (11) in Verbindung mit mindestens einer aufgebrachten Metallschicht (13, 14) zur Bildung der Leiterbahnabschnitte (2) und Kontaktstifte (3) dient und die zweite Komponente (12) den mechanisch robusten Aufbau und die elek trische Isolierung zwischen den Leiterbahnen und Kontaktstiften gewährleistet.

7. Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leiterbahnabschnitte (2) und/oder Kontaktstifte (3) aus einer Grund metallisierung und einer hierauf aufgebrachten elektrisch gut leitenden Schicht aufge baut sind.

8. Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Deckel (4) als den mechanisch robusten Aufbau und die elektrische Isolation gewährleistendes Kunststoff-Spritzgußteil (15) ausgebildet ist, auf welches zur Bildung der Leiterbahnabschnitte (5) eine elektrisch leitfähige Folie (16) aufge prägt/aufgeklebt ist.