DE10018701C1 - SMD-Spulenkörper mit verbesserter Spannungsfestigkeit - Google Patents

Abstract

Für einen SMD-Spulenkörper wird vorgeschlagen, U-förmig gebogene Anschlußelemente in Einstecktaschen eines Basisflansches anzuordnen, wobei die Einstecktasche von einer Führung und einem Biegeprofil begrenzt wird, wobei die Führung so angeordnet ist, daß sie mit einer Befestigungsebene einen spitzen Winkel einschließt. Durch die schräg verlaufende Führung wird die Kriechstrecke zwischen Anschlußelement und magnetischem Kern erhöht und damit die Spannungsfestigkeit verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper für ein induktives Bauelement, mit einem Wickelkörper, einem Basisflansch und darin angeordneten Einstecktaschen für Anschlußelemente, wo­ bei die Einstecktaschen an der zum Wickelträger weisenden Seite von einer zur Einsteckrichtung parallelen gradlinigen Führung und an der gegenüberliegenden Seite von einem die Form der Anschlußelemente bestimmenden Biegeprofil begrenzt wird.

Ein derartiger Spulenkörper ist aus der DE 39 10 750 C2 bekannt.

Üblicherweise werden Anschlußelemente für SMD-Spulenkörper aus U-förmig gebogenen Flachdrahtstücken gefertigt. Beide Schenkel des U-förmigen Anschlußelements sind dabei üblicher­ weise parallel zur Befestigungsebene ausgerichtet, wobei der untere Schenkel des U-förmigen Anschlußelements zur Befesti­ gung, z. B. auf einer Leiterplatte dient, während am oberen Schenkel (Endschenkel) des Anschlußelements jeweils die Drahtenden für die Wicklung angeschlossen werden können. Üb­ licherweise werden die Spulenkörper durch Spritzgießen herge­ stellt, wobei die Anschlußelemente erst nach dem Spritzen in den Spulenkörper eingebracht werden. Dazu können beispiels­ weise Flachdrähte von einer Rolle in den Spulenkörper einge­ steckt und anschließend zweimal um jeweils 90 Grad um ein ein Biegeprofil darstellenden Kunststoffsteg U-förmig gebogen werden. Anschließend werden die Anschlußelemente auf die richtige Länge beschnitten.

In Fig. 5 ist ein solcher bekannter SMD-Spulenkörper in schematischem Querschnitt dargestellt. Dieser besteht aus ei­ nem beispielsweise zylindrischen Wickelkörper WK, der beid­ seitig von Seitenflanschen SF begrenzt ist. Am unteren äuße­ ren Ende des Seitenflansches SF ist ein Basisflansch BS ange­ formt, in dem ein U-förmig gebogenes Anschlußelement AE befe­ stigt ist. Dazu wird das ursprünglich geradlinige Anschluß­ element in eine Einstecktasche eingesteckt, die von einer ge­ radlinigen Führungsfläche F und einem dazu beabstandeten Bie­ geprofil BP gebildet wird. Durch Umbiegen der Drahtenden um das Biegeprofil entsteht das U-förmige Anschlußelement AE.

Der dargestellte Spulenkörper weist eine parallel zu einer Befestigungsebene BE angeordnete magnetische Achse auf, so daß ein magnetischer Kern MK des damit bestückten Spulenkör­ pers beiderseits der Seitenflansche SF über den Wickelkörper hinaus ragt, vgl. Fig. 6. Damit ergibt sich ein relativ kurzer Abstand zwischen dem magnetischen Kern und dem Endschenkel ES des An­ schlußelements AE. Bei einem solchen Spulenkörper sind sowohl die der Oberfläche des Spulenkörpers folgende Kriechstrecke als auch die direkte Luftstrecke zwischen Endschenkel ES und magnetischem Kern MK häufig zu gering, so daß die Forderung nach hoher Spannungsfestigkeit von solchen Bauelementen nur schwer zu erfüllen ist. Dazu müssen die Anschlüsse, also die Lotstellen der Wickeldrahtenden an den Anschlußelementen, aufwendig abgedeckt und isoliert werden, beispielsweise mit Hilfe von Kunststofffolien. Dies ist ein aufwendiger Prozeß, der außerdem nicht bei allen üblicherweise aus Ferrit beste­ henden magnetischen Kernformen realisierbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Spu­ lenkörper anzugeben, der bei ansonsten gleichen Außenmaßen eine erhöhte Spannungsfestigkeit aufweist, ohne daß dazu ein erhöhter Herstellungsaufwand erforderlich ist.

Grundlegende Idee der Erfindung ist es, Kriech- und Luft­ strecke zwischen Anschlußelement und magnetischem Kern durch die erfindungsgemäße Bauform des Spulenkörpers zu erhöhen. Dazu wird im Basisflansch des Spulenkörpers eine Einsteckta­ sche für das Anschlußelement erzeugt. Die Einstecktasche wird in Richtung Wickelkörper von einer geradlinigen Führung be­ grenzt, die parallel zur Einsteckrichtung ausgerichtet ist. Auf der anderen Seite wird die Einstecktasche von einem Bie­ geprofil begrenzt, um das das Anschlußelement gebogen werden kann, und das daher dessen Form vorgibt. Erfindungsgemäß schließt die Führung und damit die Einsteckrichtung mit der den Basisflansch nach unten begrenzenden Befestigungsebene einen spitzen Winkel ein. Auf diese Weise wird der Basis­ flansch von der Führung schräg geteilt, wobei sowohl Kriech- als auch Luftstrecke gegenüber der in Fig. 5 dargestellten bekannten Bauform erhöht werden. Durch die schräge Teilung des Basisflansches bildet die Führung einen abschirmenden Überstand gegenüber dem magnetischen Kern, der die Spannungs­ festigkeit erhöht.

Vorzugsweise ist die Einstecktasche so ausgebildet, daß der Winkel der Führung im Bereich von 30-60 Grad liegt.

Das Biegeprofil bestimmt die Form der Anschlußelemente, die zunächst parallel zur Führung eingesteckt und dann um das Biegeprofil gebogen werden. Das Biegeprofil ist insbesondere so geformt, daß sowohl der obere Endschenkel des Anschlußele­ ments als auch der untere Schenkel zur Befestigung auf bei­ spielsweise einer Leiterplatte parallel zur Befestigungsebene ausgerichtet sind. Die Einstecktasche öffnet sich dann vor­ zugsweise schräg nach oben, also weg von der Befestigungsebe­ ne und weg vom Spulenkörper.

Die Einstecktasche ist so ausgebildet, daß zwischen Führung und Biegeprofil ein Klemmbereich für das Anschlußelement vor­ gesehen ist, in dem der Abstand zwischen Biegeprofil und Füh­ rung minimal ist. Dieser Abstand wird durch den Querschnitt des Anschlußelements bestimmt. Dieser Klemmbereich erstreckt sich dabei nicht über die gesamte Führung, sondern vorzugs­ weise über einen in Einsteckrichtung mittleren Abschnitt der Führung. Der Klemmbereich kann dabei eine beliebig kleine Länge aufweisen und ist sogar nur punktförmig, wenn das Bie­ geprofil in Einsteckrichtung keine parallel zur Führung ver­ laufende Kante aufweist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Biegeprofil im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist, sodaß der Klemmbereich von einer Ecke des Rechtecks und der Führung gebildet wird. In diesem Fall hat der Klemmbe­ reich in Einsteckrichtung eine minimale Ausdehnung. Diese ist jedoch ausreichend, das Anschlußelement sicher im Klemmbe­ reich zu befestigen, so daß ein selbsttätiges Verrutschen oder Loslösen des Anschlußelements nicht möglich ist.

Ein erfindungsgemäßer Spulenkörper weist üblicherweise mehre­ re, beispielsweise bis zu 12 Anschlußelemente auf. Die An­ schlußelemente können dabei jedes in eigenen Einstecktaschen angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Einstecktaschen jedoch so ausgebildet, daß darin mehrere parallel verlaufende An­ schlußelemente eingesteckt werden können. Dies wird in einfa­ cher Weise erreicht, wenn der Basisflansch eine im spitzen Winkel zur Befestigungsebene angeordnete Führungsfläche auf­ weist, zu der in geeignetem Abstand ein Steg mit einem das Biegeprofil bildenden Querschnitt angeordnet ist. Dieser Steg kann an beiden Enden mit dem Basisflansch befestigt sein. Möglich ist es jedoch auch, für den das Biegeprofil bildenden Steg mehrere Befestigungspunkte am Basisflansch bzw. auf der Führungsfläche vorzusehen.

Vorzugsweise weist ein Spulenkörper zwei zueinander parallele Reihen von Anschlußelementen auf, wobei die Endschenkel der Anschlußelemente einer Reihe in eine Richtung schauen, die Endschenkel der anderen Reihe jedoch in die dazu entgegenge­ setzte.

Vorzugsweise Verwendung findet der Spulenkörper zur Herstel­ lung SMD-fähiger Magnetspulen mit minimierten Außenmaßen, insbesondere von Magnetspulen mit waagrecht liegender magne­ tischer Achse.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen und der dazu gehörigen Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Spulenkörper in schema­ tischem Querschnitt

Fig. 2 zeigt im schematischen Querschnitt einen erfindungs­ gemäßen Basisflansch mit Einstecktasche und eingestecktem An­ schlußelement

Fig. 3 zeigt im schematischen Querschnitt einen Basisflansch mit U-förmig gebogenem Anschlußelement

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Spulenkörper in schema­ tischer Draufsicht

Fig. 5 zeigt einen bekannten Spulenkörper im schematischen Querschnitt

Fig. 6 zeigt den Basisflansch eines bekannten Spulenkörpers im ausschnittsweisen Querschnitt.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Spulenkörper SK mit ei­ nem Wickelkörper WK, dessen Wickelachse parallel zur Befesti­ gungsebene BE ausgerichtet ist. Beidseitig ist der Wickelkör­ per von einem Seitenflansch SF begrenzt, so daß sich dazwi­ schen ein die Wicklung aufnehmender Wickelraum ergibt. Am je­ weils unteren Ende der beiden Seitenflansche SF ist ein nach außen weisender Basisflansch BF angeordnet. In diesem ist ei­ ne Einstecktasche für ein Anschlußelement vorgesehen, die auf der einen Seite durch eine Führung F, auf der anderen Seite durch das Biegeprofil BP begrenzt ist. Die Führung F ist par­ allel zur Einsteckrichtung ER ausgerichtet und schließt mit der Befestigungsebene BE einen Winkel EW ein. Um das Befesti­ gungsprofil BP ist ein Anschlußelement AE gebogen, welches einen in der Befestigungsebene BE liegenden unteren Schen­ kel US und parallel dazu jedoch von der Befestigungsebene BE beabstandet einen Endschenkel ES aufweist. Das Anschlußele­ ment ist U-förmig gebogen, wobei das U wie in der Fig. 1 dargestellt, durch ein Rechteck angenähert sein kann. Möglich ist es jedoch auch, das Biegeprofil BP an der geschlossenen Seite des U rund zu gestalten. Auch sämtliche Zwischenzustän­ de zwischen Rechteck und einseitig rundem Biegeprofil sind möglich und geeignet. Aus fertigungstechnischen Gründen ist wegen der einfacheren Ausgestaltung der Spritzform bei der Herstellung des Basisflansches ein rechteckiges Biegeprofil bevorzugt.

Fig. 2 zeigt ausschnittsweise einen Querschnitt durch den Basisflansch BF. Parallel zur Führung F ist hier ein noch nicht gebogenes Anschlußelement AE eingesteckt, welches an der Führung anliegend zwischen der Führung und dem Biegepro­ fil BP eingeklemmt ist. Das fertige Anschlußelement AE ent­ steht durch Abbiegen der Enden so, daß diese den Anschlagkan­ ten des Biegeprofils BP folgen.

Fig. 3 zeigt im Querschnitt den Basisflansch BF mit in der Einstecktasche angeordneten und bereits in die endgültige U- Form gebogenem Anschlußelement AE. Oberhalb des Basisflan­ sches BF ist beim fertigen Spulenkörper der magnetische Kern MK angeordnet. Die Spannungsfestigkeit des fertigen Bau­ elements wird durch die Kriechstrecke KS und die Luftstrecke (= kürzester lichter Abstand) zwischen Anschlußelement und magnetischem Kern bestimmt, die ausreichend groß sein müssen. Ansonsten bildet sich ein parasitärer Strompfad zwischen ge­ genpolig angeschlossenen Anschlußelementen aus, der sich aus Kriechstrecke, magnetischem Kern und weiterer am Spulenkörper gegenüberliegender Kriechstrecke oder Luftstrecke zusammen setzt.

Die durch die erhöhte Kriechstrecke KS verbesserte Spannungs­ festigkeit des erfindungsgemäßen Spulenkörpers wird am besten durch Vergleich der Fig. 3 mit dem in Fig. 6 dargestellten entsprechendem Ausschnitt eines bekannten Spulenkörpers mit vertikal verlaufender Einsteckrichtung bzw. vertikal geöffne­ ter Einstecktasche verdeutlicht. Bei gleichem Querschnitt bzw. Raumbedarf des Basisflansches ist eindeutig die verlän­ gerte Kriechstrecke KS des in Fig. 3 dargestellten erfin­ dungsgemäßen Spulenkörpers gegenüber dem bekannten Spulenkör­ per ersichtlich. Durch die schräge Teilung des Basisflansches bzw. die den Basisflansch schräg teilende Einstecktasche bil­ det sich im Basisflansch eine abschirmende Kante AK aus, die bei der bekannten Lösung wie in Fig. 6 dargestellt nicht möglich ist. Dies wird bei gleich bleibendem Gesamtquer­ schnitt des Basisflansches erreicht.

Als weiterer Vorteil ergibt sich eine vereinfachte Herstel­ lung, da mit der größeren Einstecköffnung der Einstecktasche ein vereinfachtes Einstecken der Anschlußelemente möglich ist. Wie aus der Fig. 3 klar ersichtlich ist, erhält man ei­ ne optimale weil maximale Kriechstrecke bei diagonaler Tei­ lung des Basisflansches. Je nach Querschnitt des Basisflan­ sches wird so ein entsprechender Einsteckwinkel EW erhalten. Eine Teilung des Basisflansches mit einem die Diagonale des üblicherweise rechteckigen Basisflansches unterschreitenden Einsteckwinkel erhöht die Kriechstrecke KS zwar weiter, redu­ ziert jedoch die mechanische Festigkeit des Biegeprofils BP und ist daher weniger vorteilhaft. Reduziert man den Ein­ steckwinkel EW weiter, so gelangt man im Grenzfall zu einem Einsteckwinkel von 0 Grad, der ebenfalls gegenüber der diago­ nalen Teilung mit einem Einsteckwinkel um 45 Grad benachtei­ ligt ist. Diese Ausführung hätte gegenüber der bevorzugten erfindungsgemäßen Anordnung eine deutlich verringerte mecha­ nische Stabilität des Basisflansches, die allenfalls durch eine Erhöhung der Bauform auszugleichen wäre. Dies ist aber bei miniaturisierten Bauelementen unerwünscht, da dabei eine minimale Bauhöhe angestrebt wird. Die Form der Einstecktasche erleichtert auch die Herstellung der Spritzgießform, da sich mit der verbreiterten Einstecktasche die beiden Teile der Gießform besser voneinander trennen lassen.

Ein erfindungsgemäßer Spulenkörper kann mit mehreren An­ schlußelementen verbunden sein, die gleichmäßig über die bei­ den Basisflansche verteilt sein können. Vorzugsweise werden die Anschlußelemente so mit der Wicklung kontaktiert, daß sich für alle Wicklungen die gleiche Polungsrichtung von ei­ nem Basisflansch zum anderen ergibt. Damit ist die Gefahr ei­ nes Kurzschlusses zwischen unterschiedlichen Anschlußelemen­ ten weiter verringert.

Für die Anschlußelemente wird üblicherweise ein Flachdraht verwendet, der beispielsweise einen Querschnitt von 0,6 × 0,25 mm aufweisen kann. Dieser Flachdraht kann von einer Rolle zur Verfügung gestellt werden. Möglich ist es jedoch auch, sämtliche Anschlußelemente für einen Basisflansch gleichzeitig aus einem Blech so auszustanzen, daß sie von ei­ nem verbleibenden quer verlaufenden Materialstreifen verbun­ den bleiben. Diese kammartige Struktur hat den Vorteil, daß alle Anschlußelemente beim Einstecken in die Einstecktasche des Basisflansch gemeinsam gehandhabt werden können, wobei der Abstand der Anschlußelemente in der kammartigen Struktur bereits dem Abstand der Anschlußelemente in dem erfindungsge­ mäßen Spulenkörper entspricht. Damit wird das Anbringen der Anschlußelemente an den Spulenkörper vereinfacht.

Claims (10)

1. Spulenkörper für ein induktives Bauelement, mit einem Wickelkörper (WK), einem Basisflansch (BF) und darin angeordneten Einstecktaschen für ein Anschluß­ elemente (AE), wobei die Einstecktasche an der zum Wickel­ körper weisenden Seite von einer zur Einsteckrichtung (ER) parallelen geradlinigen Führung (F) und an der gegenüber­ liegenden Seite von einem die Form der Anschlußelemente (AE) bestimmenden Biegeprofil (BP) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (F) mit der den Basisflansch nach unten begrenzenden Befestigungsebene (BE) einen spitzen Winkel (EW) einschließt.

2. Spulenkörper nach Anspruch 1, bei dem der genannte Winkel (EW) im Bereich von 30° bis 60° liegt.

3. Spulenkörper nach Anspruch 1 oder 2 bei dem die Endschenkel (ES) der Anschlußelemente (AE) parallel zu der Befestigungsebene (BE) vorgesehen sind und bei dem sich die Einstecktasche in Richtung schräg nach oben weg vom Spulenkörper (SK) öffnet.

4. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem ein Klemmbereich (KB) für das Anschlußelement (AE) vorgesehen ist, in dem der Abstand zwischen Biegeprofil (BP) und Führung (F) minimal ist und bei dem der Klemmbe­ reich in einem in Einsteckrichtung (ER) mittleren Ab­ schnitt der Führung angeordnet ist.

5. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem der Klemmbereich (KB) und klein ist gegenüber der Länge der Führung (F) in Einsteckrichtung (ER).

6. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1-5, bei dem das Biegeprofil (BP) eine Anschlagkante für ein U- förmig gebogenes Anschlußelement (AE) ausbildet.

7. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1-6, durch Spritzguß einstückig ausgebildet aus einem duropla­ stischen Kunststoff.

8. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1-7, eine Einstecktasche für mehrere zueinander parallel ver­ laufende Anschlußelemente (AE) aufweisend, in die aus Flachdrahtstücken gefertigte und um die Anschlagkante ge­ bogene Anschlußelemente eingesteckt sind.

9. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1-8, aufweisend zwei parallele Reihen von Anschlußelementen (AE), deren Endschenkel (ES) in einander entgegengesetzte Richtungen weisen.

10. Verwendung eines Spulenkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Herstellung SMD fähiger Magnetspulen.