DE10106837A1 - Federkappe und elektrisches Bauelement - Google Patents
Federkappe und elektrisches BauelementInfo
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Abstract
Eine Federkappe (10), insbesondere für ein elektrisches Bauelement, weist ein Joch (11) mit einem mittleren planen Bereich (12) und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Federbügel (17) sowie an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Schenkel (13) auf, die als Federbügel ausgebildet sind. Das elektrische Bauelement weist einen Spulenkörper (20) mit angeformten Kontaktleisten (24, 25), einen magnetisierbaren Kern (30), dessen Teile mit einem Mittelbutzen (31) in den Spulenkörper eingreifen und die auf den im Eingriff mit dem Spulenkörper befindlichen Kern aufschiebbare Federkappe auf, deren Schenkel in Kontakt mit den Kontaktleisten und deren Federbügel in Kontakt mit dem magnetisierbaren Kern stehen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federkappe,
insbesondere für ein induktives elektrisches Bauelement, die
ein Joch und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Schenkel
sowie an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Federbügel
aufweist, sowie ein elektrisches Bauelement, das einen
Spulenkörper mit endseitigen Spulenkörperflanschen und daran
angeformten Kontaktleisten, einen geteilten magnetisierbaren
Kern, dessen Teile mit einem Mittelbutzen in den
Spulenkörper eingreifen, und eine auf den im Eingriff mit
dem Spulenkörper befindlichen Kern aufschiebbare Federkappe
aufweist, welche ein Joch und an zwei sich
gegenüberliegenden Seiten Schenkel sowie an zwei sich
gegenüberliegenden Seiten Federbügel enthält, wobei bei
aufgeschobener Federkappe die Schenkel in Kontakt mit den
Kontaktleisten und die Federbügel in Kontakt mit dem
magnetisierbaren Kern stehen.
Eine derartige Federkappe und ein derartiges elektrisches
Bauelement sind aus der EP 0594031 bekannt.
Die bekannte Ausführungsform eines elektrischen Bauelements,
z. B. eines Übertragers, besitzt einen Spulenkörper sowie
einen auf diesen aufsteckbaren sogenannten E- oder Q-Kern,
der bevorzugt aus Ferritmaterial besteht und aus mehreren
Teilen, z. B. zwei Kernhälften zusammengesetzt wird. Der
Spulenkörper besitzt einen durch zwei Spulenkörperflansche
begrenzten Wickelraum mit einem zylindrischen Durchgangsloch
zur Aufnahme von Mittelbutzen der E- oder Q-Kernhälften. Der
Spulenkörper weist weiterhin angeformte Kontaktleisten auf,
die z. B. einstückig mit dem Spulenkörper sind und
Kontaktstifte zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements
nach seiner Montage auf einer gedruckten Leiterplatte
enthalten.
Die im Beispiel zwei E-Kernhälften mit Mittelbutzen und
Kernschenkeln sind derart auf den Spulenkörper aufschiebbar,
daß die Mittelbutzen in das zylindrische Durchgangsloch ein
greifen und typischerweise auf dem zylindrischen Innenteil
des Spulenkörpers aufsitzen.
Bei der bekannten Bauform mit einem sogenannten EP-Kern
werden die Kernhälften mittels einer Federkappe auf dem Spu
lenkörper gehalten. Die Federkappe hat ein konkav aus
gebildetes Joch und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten
Schenkel sowie zwei weiteren sich gegenüberliegenden Seiten
Federbügel. Bei aufgeschobener Federkappe greift der konkave
Jochbereich an der den Kontaktleisten abgewandten Außenseite
des magnetisierbaren Kerns an. Die Schenkel liegen auf den
Außenseiten der Kernhälften und der Kontaktleisten an und
sind über Rastnasen in zugeordnete Hinterschneidungen der
Kontaktleisten eingeschnappt. Die Federbügel drücken gegen
sich gegenüberliegende Seiten des Magnetkerns.
Das konkav ausgebildete Joch der Federkappe übt nach dem
Einrasten der Rastnasen in die Kontaktleisten durch seine
Federwirkung einen Kraftschluss zwischen den Kontaktleisten
und den Kernhälften aus, derart, dass die Kernhälften in
Richtung senkrecht zur Achse der Kernbutzen auf den
Spulenkörper gedrückt und gehalten werden. Darüberhinaus ge
währleisten die auf die Kernhälften drückenden Federbügel
einen Druck in Richtung der Achse der Kernbutzen (auch
magnetische Achse des Übertragers).
Eine weitere Ausführung einer typischen Übertragerbauform
besitzt einen sogenannten Q-Kern in Form zweier Kernhälften,
wobei diese Bauform hinsichtlich des Spulenkörpers und des
Ferritkerns generell mit der oben erläuterten Bauform mit
EP-Kern übereinstimmt.
Ausführungsformen der vorstehend erläuterten Art sind jedoch
nicht als oberflächenmontierbare elektrische Bauelemente
geeignet, weil einerseits Teile wie die Kontaktstifte,
Erdungsstifte und weitere Ansätze über die untere Begrenzung
der Kontaktleisten nach unten vorstehen und ein Einsetzen in
vorgefertigte Löcher einer Leiterplatte verlangen.
Andererseits kann die Federkappe allein oder in auf den Kern
aufgeschobener Form allenfalls umständlich von einer
Aufnahme- und Positioniereinrichtung, z. B. einem Sauggreifer
von oben gepackt und gehalten werden, weil das Joch der
Federkappe im Mittenbereich konkav sein muss, damit es
Federeigenschaften entwickelt und im Zusammenwirken mit den
Rastnasen einen Kraftschluss zwischen Kern und Spulenkörper
ausüben kann. Darüber hinaus erfordert die Herstellung des
konkaven Jochs der Federkappe spezielles Werkzeug und
separate Arbeitsschritte.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Federkappe und ein elektrisches Bauelement der in Rede
stehenden Art zu schaffen, die für eine Oberflächenmontage
geeignet sind.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1
bzw. 9 gelöst.
Die Federkappe bzw. das elektrische Bauelement gemäß den
unabhängigen Patentansprüchen hat den Vorteil, dass sie sich
für die Oberflächenmontage von Bauelementen eignen, weil das
Joch der Federkappe mindestens in seinem Mittenbereich oder
sogar ganzflächig plan ist. Dadurch kann es sehr einfach und
zuverlässig automatisch, z. B. mit einem Sauggreifer
ergriffen und anschliessend positioniert werden (sogenanntes
pick and place). Durch die grosse Planfläche ergeben sich
für diesen Vorgang grosse Arbeitstoleranzen, so dass sich
insgesamt eine bessere Montierbarkeit ergibt. Darüber hinaus
ist die plane Oberfläche der Federkappe einfach
beschriftbar, so dass man die aufgebrachten Angaben auch
nach der Montage auf eine Leiterplatte leicht von oben lesen
kann.
Die als Federbügel ausgebildeten, gegen die Kontaktleiste
drückenden Schenkel und das plane Joch der Federkappe
bewirken, dass kein Kraftschluss erfolgt, sondern die
Kernteile auf Grund eines Reibschlusses der Schenkel im
zugeordneten Bereich der Hinterschneidungen der
Kontaktleisten des Spulenkörpers zuverlässig in Position
bezüglich des Spulenkörpers gehalten werden, ohne dass auf
den Kern bzw. die Kernteile selbst durch die Schenkel eine
Kraft ausgeübt wird. Auf die Kernteile wirken somit nur noch
die durch die Federbügel der anderen Seiten ausgeübten
Kräfte. Durch den fehlenden Kraftschluss zwischen der
Federkappe und den Kontaktleisten werden die gegen Bruch
empfindlichen Kernmittelbutzen nicht mehr mit Kraft gegen
den Zylinderinnenteil des Spulenkörpers gedrückt und es
verringert sich die Gefahr eines Kernbruchs, der das
Bauelement funktionsuntüchtig machen würde. Dagegen erlaubt
die Erfindung, dass die Kernschalen sich bei der Montage der
Federkappe leicht gegeneinander bewegen dürfen und erst beim
Aufschieben der Federkappe durch die Aufschiebbewegung nach
unten gedrückt und fixiert werden.
Die Federkappe ermöglicht für die Oberflächenmontage des
Bauelements eine größere Prozeßsicherheit, weil zumindest
eine für die pick-and-place-Verarbeitung notwendige Fläche
des Jochs plan ist. Ohne Kappe kann es passieren, dass beim
Bauelement die Kernhälften mit einem Versatz zueinander
montiert und geklebt werden und dann die entsprechende pick-
and-place-Arbeitsfläche nicht mehr eben ist.
Die Ausbildung der Schenkel-Federbügel mit den Rastnasen und
der zugeordneten Hinterschneidungen des Spulenkörpers kann
sehr passgenau so erfolgen, dass ein Form- und Reibschluss
entsteht. Die Fertigungstoleranzen der entsprechenden
Elemente können sehr gering sein, z. B. +/-50 µm, weil die
sehr viel grösser streuenden Kernteile keinen Schluss mit
den Schenkeln haben. Deshalb kann die Anschnabelung des
Endbereichs der Schenkel-Federbügel sehr fein mit geringen
Toleranzen sein, weil diese nur auf die Rastnasenelemente
bzw. Hinterschneidungen der Kontaktleiste abgestimmt werden
müssen. Im Gegensatz dazu müssen die auf die Kernteile
drückenden Federbügel der anderen Seiten größere Toleranzen
der Kernteile erlauben und deshalb größere Anschnabelungen
und Federwege aufweisen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Federkappe nur im
Hooke'schen Bereich verformt und deshalb wiederverwendbar
bzw. recycling-fähig ist.
Ein zusätzlicher Vorteil des Reibschlusses der Schenkel-
Federbügel gegenüber der bekannten Ausführung mit
Kraftschluss besteht darin, dass die Koplanarität der
Unterseite des elekrischen Bauelements, z. B. des Übertragers
verbessert wird, da keine Zugspannung auf die Aussenbereiche
der Kontaktleiste erfolgt. Dadurch biegt sich die
Kontaktleiste weniger durch und die Kontakte des
oberflächenmontierbaren Bauelements können zuverlässiger und
mit geringerer Toleranz auf der Leiterplatte verlötet
werden. Weiterhin lässt sich dadurch Lotmaterial einsparen.
Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich
die Herstellung der Federkappe vereinfacht, weil das Joch
plan ist und der Schritt der Herstellung des konkaven
Bereichs entfällt. Dies spart ein Werkzeug und zwei
Arbeitsschritte ein.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran
sprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei
spiels gemäß der Figuren der Zeichnung näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht und zwei Seitenansichten der
Federkappe,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Federkappe und
Fig. 3 eine perspektivisch dargestellte Ansicht des
Spulenkörpers mit ansetzbaren Kernhälften.
In der Zusammenbetrachtung zeigen Fig. 2 und Fig. 3 eine
Explosionsdarstellung eines induktiven elektrischen
Bauelementes. In den Figuren haben gleiche Elemente gleiche
Bezugszeichen.
Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besitzt die Federkappe 10 ein Joch
11, das mindestens in seinem mittleren Bereich 12 plan
ausgebildet ist. An diesem Joch 11 sind an zwei sich
gegenüberliegenden Seiten Schenkel 13a, 13b vorgesehen,
welche Rastnasen 14a, 14b bzw. 14c, 14d aufweisen, die
jeweils vorzugsweise aus der Fläche der Schenkel 13 nach
aussen gebogen sind. Diese Rastnasen 14 sind dadurch
gebildet, daß die Schenkel 13 im Bereich ihrer freien Enden
Einschnitte 15a, 15b bzw. 15c, 15d aufweisen. Die Schenkel
13 setzen sich jenseits der Einschnitte 15 in
Anschnabelungen 16a, 16b fort. Die lichte Weite W zwischen
den Anschnabelungen entspricht den Abmessungen der
Kontaktleisten 24, 25 des Spulenkörpers 20 derart, dass ein
Reibkontakt zwischen den Schenkel-Federbügeln 13 und den
Kontaktleisten 24, 25 entsteht. Die Anschnabelungen haben
gemäß Fig. 1 eine gebogene Form und gemäß Fig. 2 einen
gerade, gegen die übrige Fläche der Schenkel 13 abgewinkelte
Form. Die Hauptfläche der Schenkel ist, um als Federbügel
wiken zu können, unter einem Winkel W1 gegen die Senkrechte
geneigt. Da die Toleranzen der Kontaktleisten sehr gering
sind, kann sich der Winkel W1 in einem vorgegebenen
Winkelbereich bewegen, z. B. zwischen etwa 1° und 10°, jedoch
auch kleiner oder größer als diese Werte sein.
In der anderen zum Joch 11 der Federkappe 10 senkrechten
Ebene sind am Joch 11 Federbügel 17a, 17b und 17c, 17d
vorgesehen. Die Federbügel haben die Aufgabe, die
Kernhälften 30 zu klemmen, deren Toleranzen größer sind als
diejenigen der Kontaktleisten. Der Winkel W2 der Federbügel
gegen die Senkrechte liegt vorzugsweise zwischen 20° und
40°, desgleichen wie die Winkel der Anschnabelungen der
Federbügel 17. Auch in diesem Fall sind kleinere oder
größere Winkel möglich.
Zur weiteren Verbesserung der Stabilität sind in den Schen
keln 13 der Federkappe 10 Ausnehmungen 19 vorgesehen, über
welche die Federkappe 10 mit den Kernhälften 30 verklebt
werden kann.
Zur generellen Ausführungsform des Spulenkörpers 20 sowie
des magnetisierbaren Kerns in Form zweier Magnetkernhälften
gemäß Fig. 3 wird auf die einleitenden Ausführungen Bezug
genommen.
Eine Ausführungsform eines elektrischen Bauelements, z. B.
eines Übertragers, besitzt einen Spulenkörper 20 sowie einen
auf diesen aufsteckbaren sogenannten E-Kern bzw. EP-Kern
30a, 30b, der bevorzugt aus Ferritmaterial besteht und aus
mehreren Teilen, z. B. zwei Kernhälften, zusammengesetzt
wird. Der Spulenkörper 20 besitzt einen durch zwei äußere
Spulenkörperflansche 21, 22 begrenzten Wickelraum mit einem
zylindrischen Durchgangsloch 23 zur Aufnahme der
Mittelbutzen 31 der EP-Kernhälften. Ausser E-Kernen können
auch Q-Kerne verwendet werden. Der Spulenkörper 20 weist
weiterhin angeformte Kontaktleisten 24, 25 auf, die z. B.
einstückig mit dem Spulenkörper sind und Kontaktanschlüsse
26a, 26b, 26c zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements
nach seiner Montage auf einer gedruckten Leiterplatte
enthalten. Die Kontaktanschlüsse sind so geformt, dass das
fertig montierte Bauelement oberflächenmontierbar ist.
Die im Beispiel zwei EP-Kernhälften 30 mit Mittelbutzen 31
und Kernschenkeln 32, 33 sind derart auf den Spulenkörper 20
aufschiebbar, daß die Mittelbutzen in das zylindrische
Durchgangsloch 23 eingreifen.
Bei dem Ausführungsbeispiel werden die Kernhälften 30a, 30b
mittels der Federkappe 10 auf dem Spulenkörper 20 gehalten.
Bei aufgeschobener Federkappe greifen die Federbügel 17 an
den Außenseiten des magnetisierbaren Kerns 30 an.
Der Spulenkörper 20 besitzt entsprechend in Anpassung an die
Rastnasen 14 der Federkappe 10 an den freien Enden der
Kontaktleisten 24, 25 Hinterschneidungen 27, 28, die durch
Anformung von Nasen an die Kontaktleisten gebildet werden
können. Die Schenkel-Federbügel 13 liegen auf den
Außenseiten der Kontaktleisten 24, 25 an und rasten über die
Rastnasen 14 in die zugeordneten Hinterschneidungen 27, 28
der Kontaktleisten und in entsprechende, nicht dargestellte
Hinterschneidungen der Kontaktleisten auf der
gegenüberliegenden Seite des Spulenkörpers ein.
Wird nach Aufschieben der Magnetkernhälften 30 auf den Spu
lenkörper 20, derart, daß die Mittelbutzen 31 in das zylin
drische Duchgangsloch 23 eingreifen und die äußeren Schenkel
32, 33 auf den Flanschen 21, 22 aufsitzen, die Federkappe 10
von oben auf die Einheit aus Spulenkörper 20 und Magnetkern
30 aufgeschoben, so rasten die Rastnasen 14 in die
Hinterschneidungen 27, 28 und die Hinterschneidungen der
gegenüberliegenden Seite ein. Die Einschnitte 15 sind dabei
so gross bemessen, dass die Rastnasen nur eine
Sicherungsfunktion gegen ein Abziehen der Federkappe
ausüben, jedoch keinen Kraftschluss mit den
Hinterschneidungen haben. Die Haltefunktion der Schenkel der
Federkappe erfolgt durch Reibschluss zwischen den
Anschnabelungen 16 und den Kontaktleisten 24, 25. In
Richtung der magnetischen Achse werden die Kernhälften 30
durch die Federbügel 17 zusammengehalten. Auf diese Weise
werden die Kernhälften 30 in zwei zueinander senkrechten
Richtungen sicher auf dem Spulenkörper 20 gehalten, so daß
Beeinträchtigungen der elektromagnetischen Eigenschaften des
induktiven Bauelementes nicht mehr auftreten können.
Claims (15)
1. Federkappe, insbesondere für ein induktives elektrisches
Bauelement, die ein Joch und an zwei sich gegenüberliegenden
Seiten Schenkel sowie an zwei sich gegenüberliegenden Seiten
Federbügel aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Joch (11) einen mittleren planen Bereich (12) aufweist
und die Schenkel (13a, 13b) als Federbügel ausgebildet sind.
2. Federkappe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Joch durchgehend plan ausgebildet ist.
3. Federkappe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hauptfläche der Schenkel (13) unter einem vorgegebenen
Winkel (W1) gegen die Senkrechte auf das Joch (11) geneigt
sind.
4. Federkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schenkel (13) länger als die Federbügel (17, 18)
ausgebildet sind, derart, daß die jeweilige Federkraft in
verschiedenen Ebenen wirkt.
5. Federkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Schenkel Rastnasen (14) aufweist, um in zugeordnete
Hinterschneidungen (27, 28) eines zwischen den Schenkeln
angeordneten Elements einzugreifen.
6. Federkappe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rastnasen (14) durch Einschnitte (15) im Bereich der
freien Enden der Schenkel (13) gebildet sind.
7. Federkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die freien Enden der Schenkel (13) aus der Fläche der
Schenkel hinaus nach außen gebogen sind.
8. Federkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schenkel Ausnehmungen (19) enthalten.
9. Elektrisches Bauelement, insbesondere elektrischer
Übertrager, das aufweist:
einen Spulenkörper mit endseitigen Spulenkörperflanschen und daran angeformten Kontaktleisten,
einen geteilten magnetisierbaren Kern, dessen Teile mit einem Mittelbutzen in den Spulenkörper eingreifen und
eine auf den im Eingriff mit dem Spulenkörper befindlichen Kern aufschiebbare Federkappe, die ein Joch und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Schenkel sowie an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Federbügel aufweist, wobei bei aufgeschobener Federkappe die Schenkel in Kontakt mit den Kontaktleisten und die Federbügel in Kontakt mit dem magnetisierbaren Kern stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Joch (11) einen mittleren planen Bereich (12) aufweist und die Schenkel (13a, 13b) als Federbügel ausgebildet sind, die mit ihren freien Endbereichen gegen die Kontaktstiftleisten (27, 28) drücken.
einen Spulenkörper mit endseitigen Spulenkörperflanschen und daran angeformten Kontaktleisten,
einen geteilten magnetisierbaren Kern, dessen Teile mit einem Mittelbutzen in den Spulenkörper eingreifen und
eine auf den im Eingriff mit dem Spulenkörper befindlichen Kern aufschiebbare Federkappe, die ein Joch und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Schenkel sowie an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Federbügel aufweist, wobei bei aufgeschobener Federkappe die Schenkel in Kontakt mit den Kontaktleisten und die Federbügel in Kontakt mit dem magnetisierbaren Kern stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Joch (11) einen mittleren planen Bereich (12) aufweist und die Schenkel (13a, 13b) als Federbügel ausgebildet sind, die mit ihren freien Endbereichen gegen die Kontaktstiftleisten (27, 28) drücken.
10. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Joch (11) der Federkappe (10) durchgehend plan
ausgebildet ist.
11. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hauptfläche der Schenkel (13) der Federkappe (10) unter
einem vorgegebenen Winkel (W1) gegen die Senkrechte auf das
Joch (11) geneigt sind.
12. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis
11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schenkel (13) der Federkappe jeweils Rastnasen (14)
aufweisen und die Kontaktleisten (24, 25) an ihren freien
Enden Hinterschneidungen (27, 28) zum Eingriff der Rastnasen
bei Aufschieben des Federbügels aufweisen.
13. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rastnasen (14) durch Einschnitte (15) im Bereich der
freien Enden der Schenkel (13) gebildet sind.
14. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis
13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die freien Enden der Schenkel (13) der Federkappe (10) aus
der Fläche der Schenkel hinaus nach außen gebogen sind.
15. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis
14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schenkel (13) der Federkappe (10) Ausnehmungen (19)
enthalten.
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