DE102012102806A1

DE102012102806A1 - Elektrisches Gerät und Verfahren zur Herstellung einer Spuleneinrichtung

Info

Publication number: DE102012102806A1
Application number: DE201210102806
Authority: DE
Inventors: Jörg Gross
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-02

Abstract

Es wird ein elektrisches Gerät bereitgestellt, umfassend eine Spuleneinrichtung mit mindestens einem Spulenkern, welcher eine Oberfläche aufweist, wobei mindestens abschnittsweise eine Metallbeschichtung direkt auf die Oberfläche aufgetragen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, umfassend eine Spuleneinrichtung mit mindestens einem Spulenkern, welcher eine Oberfläche aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Spuleneinrichtung.
Aus der DE 699 11 285 T2 ist ein Verfahren zum Verbinden eines Ferrits mit einem Metallkörper bekannt, bei dem der Ferrit durch Abscheiden metallisiert wird und der metallisierte Ferrit mit dem Metallkörper verlötet wird.
Aus der DE 103 55 043 A1 ist ein Verfahren zum Befestigen eines elektrischen Leiters an einem Flächenelement bekannt, bei dem ein Befestigungsbereich des Leiters am Flächenelement in Anlage gebracht wird und der am Flächenelement anliegende Befestigungsbereich des Leiters und ein unmittelbar neben dem Befestigungsbereich liegende Bereich des Flächenelements mit einem Befestigungsmaterial thermisch überspritzt wird.
Aus der DE 196 36 742 C2 ist eine Einrichtung eines definierten elektrischen Potentials auf einem Ferritkern eines induktiven Bauelements und/oder zur Verringerung einer Bedämpfung des induktiven Bauelements durch von dessen Magnetfeld induzierte Wirbelströme in Form einer auf dem Ferritkern vorgesehenen Metallschicht bekannt, wobei die Metallschicht mittels eines elektrisch leitfähigen und im Betriebstemperaturbereich des induktiven Wirbelelements haftenden und temperaturbeständigen Klebers auf den Ferritkern geklebt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem sich auf einfache Weise die Spuleneinrichtung über eine Metallbeschichtung beeinflussen lässt.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten elektrischen Gerät erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens abschnittsweise eine Metallbeschichtung direkt auf die Oberfläche des mindestens einen Spulenkerns aufgetragen ist.
Dadurch lässt sich auf einfache Weise die Bedämpfung einstellen und/oder es lässt sich eine hohe EMV-Festigkeit erreichen.
Es ist dazu keine Zwischenschicht notwendig, die eine undefinierte Dämpfung in das System einbringen kann.
Ferner lässt sich über die Metallbeschichtung auf einfache Weise eine Fixierung eines elektrischen Leiters in den Herstellungsvorgang integrieren.
Insbesondere ist der Spulenkern ein Ferritkern oder ein ferromagnetischer Kern.
Insbesondere liegt ein direkter Kontakt der Oberfläche des mindestens einen Spulenkerns mit dem Metallmaterial der Metallbeschichtung vor, um definierte Verhältnisse einstellen zu können.
Bei einer Ausführungsform ist die Metallbeschichtung an einem Bereich des mindestens einen Spulenkerns angeordnet, welcher einer Spule, die an dem mindestens einen Spulenkern sitzt, abgewandt ist. Dadurch wird die Kopplung der Spule mit dem mindestens einen Spulenkern nicht gestört.
Es kann auch günstig sein, wenn die Metallbeschichtung einer Spule, welche am Spulenkern sitzt, zugewandt ist. Dadurch wird eine kapazitive Abschirmung des Spulenkerns gegenüber der Spule erreicht. Eine unerwünschte kapazitive Kopplung zwischen der Spule der Spuleneinrichtung und dem Spulenkern lässt sich dadurch zumindest reduzieren.
Es ist günstig, wenn die Metallbeschichtung an einer Außenseite des mindestens einen Spulenkerns angeordnet ist. Dadurch lassen sich auf einfache Weise Eigenschaften der Spuleneinrichtung über die Metallbeschichtung einstellen, ohne die Kopplung zwischen Spulenkern und Spule zu beeinflussen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Metallbeschichtung an einer Stirnseite des mindestens einen Spulenkerns angeordnet, wobei die Stirnseite insbesondere scheibenförmig oder ringförmig ist. Durch eine solche Stirnseite wird eine relativ große Fläche zur Aufnahme der Metallbeschichtung bereitgestellt.
Insbesondere ist die Stirnseite einem Schaltungsträger zugewandt. Dadurch lässt sich eine Wechselwirkung der Metallbeschichtung bezüglich der Ankopplung der Spule an den Spulenkern weitgehend vermeiden.
Bei einer Ausführungsform ist die Metallbeschichtung an einem an einem sensitiven Ende der Spuleneinrichtung liegenden Ende des Spulenkerns angeordnet und/oder an einer lateralen Außenseite angeordnet. Eine solche Metallbeschichtung dient insbesondere zur Verhinderung eines magnetischen Streuflusses der Spuleneinrichtung. Eine solche Metallbeschichtung kann dabei an einem vorderen, sensitiven Ende des Spulenkerns angeordnet sein und/oder einer lateralen, beispielsweise zylindrischen Außenseite.
Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Metallbeschichtung an einer zylindrischen Außenfläche des mindestens einen Spulenkerns angeordnet ist. Es lassen sich dadurch entsprechende Eigenschaften der Spuleneinrichtung einstellen.
Bei einer Ausführungsform ist der mindestens eine Spulenkern als Schalenkern ausgebildet mit einer Außenschalenoberfläche und einer Innenschalenoberfläche, wobei an dem mindestens einen Spulenkern der Innenschalenoberfläche zugewandt mindestens eine Spule angeordnet ist und die Metallbeschichtung mindestens abschnittsweise an der Außenschalenoberfläche aufgetragen ist. Dadurch ergibt sich eine optimierte Anordnung der Komponenten. Einerseits lässt sich eine effektive Kopplung der Spule an den Spulenkern erreichen und andererseits lässt sich über die Metallbeschichtung eine definierte Einstellung der Eigenschaften der Spuleneinrichtung erreichen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Metallbeschichtung nicht flächig durchgängig ausgebildet ist und ein Beschichtungsbereich mindestens eine beschichtungsfreie Ausnehmung aufweist, wobei der Beschichtungsbereich insbesondere so ausgebildet ist, dass Wirbelströme verringert oder verhindert werden. In diesem Fall enthält die Metallbeschichtung ein oder mehrere Unterbrechungen ("Schlitze"), welche beschichtungsfrei sind. Dadurch wird der Ausbildung von Wirbelströmen entgegengewirkt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist an dem mindestens einen Spulenkern mindestens ein elektrisches Leiterelement angeordnet, welches insbesondere mit einem Schaltungsträger verbunden ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine elektrische Verbindung zwischen der Spuleneinrichtung und einem Schaltungsträger erreichen, wobei die thermischen, mechanischen usw. Einwirkungen zur Herstellung der elektrischen Verbindung auf den Spulenkern minimierbar sind. Ein solches elektrisches Leiterelement lässt sich auch auf einfache Weise in die Metallbeschichtung integrieren.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Leiterelement flexibel und insbesondere biegeflexibel und insbesondere bandförmig ist. Es kann dann mit geringen Höhenabmessungen ausgebildet werden. Es lässt sich mit der Metallbeschichtung überziehen, um auf einfache Weise einen elektrischen Kontakt herzustellen und dabei auch eine mechanische Fixierung zu erreichen.
Insbesondere ist das mindestens eine Leiterelement aus einem metallischen Material hergestellt wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer.
Es ist ferner günstig, wenn das mindestens eine elektrische Leiterelement in einem Bereich, welcher mit dem mindestens einen Spulenkern verbunden ist, mit der Metallbeschichtung überzogen ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein elektrischer Kontakt herstellen und es lässt sich auf einfache Weise eine mechanische Fixierung über die Metallbeschichtung erreichen. Beispielsweise ist das elektrische Leiterelement einseitig klebend ausgebildet (mit einer entsprechenden Adhäsionsschicht versehen). Dadurch kann bei der Herstellung eine erste Fixierung an dem Spulenkern erreicht werden. Das elektrische Leiterelement lässt sich bei der Herstellung der Metallbeschichtung mit dem entsprechenden Metallmaterial überziehen.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn im Bereich des elektrischen Leiterelements an dem mindestens einen Spulenkern eine flächig geschlossene Metallbeschichtung ausgebildet ist. Es lässt sich dadurch eine durchgängige Überdeckung mit der Metallbeschichtung erreichen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Metallbeschichtung mittels eines kalt aktiven Plasmas aufgetragen ist. Bezüglich der Verfahrensführung wird auf die DE 10 2005 032 890 B4 , die DE 10 2007 043 291 A1 und die DE 10 2008 011 248 A1 verwiesen. Ein solcher Beschichtungsvorgang lässt sich unter Atmosphärenbedingungen, das heißt nicht unter Vakuumbedingungen, durchführen. Entsprechend lässt sich eine Beschichtung mit vorteilhaften Eigenschaften auf kostengünstige Weise herstellen. Die Metallbeschichtung kann auf einfache Weise mit vorgegebenen Konturen hergestellt werden, um beispielsweise auch ein oder mehrere beschichtungsfreie Bereiche vorzusehen bzw. um auf einfache Weise eine Anpassung an Konturen des Spulenkerns zu ermöglichen. Ferner wird die thermische Belastung des Spulenkerns bei der Herstellung der Beschichtung minimiert.
Insbesondere ist der mindestens eine Ferritkern an einem Schaltungsträger angeordnet, wobei der Schaltungsträger starr oder flexibel oder starr-flexibel ausgebildet ist. Es lässt sich dann auf einfache Weise eine Kombination zwischen dem Spulenkern und dem Schaltungsträger herstellen. Eine elektrische Verbindung zwischen der Spuleneinrichtung und dem Spulenkern und dem Schaltungsträger ist beispielsweise über ein flexibles Leiterelement hergestellt.
Insbesondere ist das elektrische Gerät als Näherungssensor oder Abstandssensor oder als Wegaufnehmer ausgebildet, um beispielsweise digitale oder analoge Abstandssignale zu ermitteln.
Das elektrische Gerät ist insbesondere als induktiver Sensor (insbesondere ein Näherungssensor, Abstandssensor oder als Wegaufnehmer) ausgebildet. Die Spuleneinrichtung ist die induktive Kerneinrichtung eines solchen induktiven Sensors; über sie erfolgt eine induktive Ankopplung an ein metallisches Target.
Es ist auch möglich, dass das elektrische Gerät als RFID-Vorrichtung ausgebildet ist, wobei die Spuleneinrichtung eine Sende- und/oder Empfangsspuleneinrichtung ist.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitgestellt, wobei auf einem Spulenkern direkt eine Metallbeschichtung aufgetragen wird.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Spuleneinrichtung weist die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Gerät erläuterten Vorteile auf.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit dem elektrischen Gerät erläutert.
Insbesondere wird die Metallbeschichtung mittels eines kalt aktiven Plasmas aufgetragen. Es lassen sich dadurch definierte Schichten insbesondere mit vorgegebener Schichtdicke und vorgegebenen Randkonturen realisieren.
Günstig ist es, wenn an dem Spulenkern vor der Metallbeschichtung mindestens ein elektrisches Leiterelement angeordnet wird. Dieses elektrische Leiterelement wird beispielsweise für eine erste Fixierung aufgeklebt. Es lässt sich dann integral mit dem Beschichtungsvorgang mit dem Material der Metallbeschichtung überziehen, um eine mechanische Fixierung an dem Spulenkern zu erreichen, wobei gleichzeitig eine elektrische Verbindung hergestellt ist. Das elektrische Leiterelement lässt sich insbesondere flexibel ausbilden, um auf einfache Weise eine elektrische Verbindung mit einem Schaltungsträger zu erreichen.
Es ist dann günstig, wenn das mindestens eine elektrische Leiterelement mit der Metallbeschichtung überzogen wird. Dadurch wird es gewissermaßen mit der Metallbeschichtung abgedeckt, um es mechanisch an dem Spulenkern zu fixieren.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines elektrischen Geräts mit einem Spulenkern;
2 eine vergrößerte Darstellung des Spulenkerns gemäß 1;
3 eine perspektivische Darstellung des Spulenkerns gemäß 1;
4 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spulenkerns;
5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 gemäß 4;
6 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spulenkerns;
7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 gemäß 6;
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spulenkerns in Draufsicht;
9 eine Schnittansicht längs der Linie 9-9 gemäß 8.
Ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Geräts 10, welches in 1 in einer Teildarstellung gezeigt ist, umfasst einen Schaltungsträger 12. Der Schaltungsträger 12 ist starr ausgebildet. Er ist insbesondere durch eine Platine gebildet. Auf dem Schaltungsträger 12 sind elektrische und elektronische Komponenten des elektrischen Geräts 10 angeordnet (in 1 nicht gezeigt).
Das elektrische Gerät 10 umfasst einen Spulenkern 14. Dieser ist insbesondere ein Ferritkern oder aus einem ferromagnetischen Material. An dem Ferritkern ist eine Spule angeordnet, welche in 1 durch das Bezugszeichen 16 angedeutet ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Spulenkern 14 als Schalenkern 18 ausgebildet. Der Schalenkern 18 weist dabei eine Außenschalenoberfläche 20 auf. Ferner hat er eine Innenschalenoberfläche 22. Die Innenschalenoberfläche 22 ist der Spule 16 zugewandt. Die Außenschalenoberfläche 20 ist der Spule 16 abgewandt.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Schalenkern 18 einen Boden 24. Der Boden 24 ist scheibenförmig ausgebildet und bildet eine Stirnseite 26 an der Außenschalenoberfläche 20 aus. Diese Stirnseite 26 ist dem Schaltungsträger 12 zugewandt.
An dem Boden 24 ist eine umlaufende Wandung 28 angeordnet, welche insbesondere eine zylindrische Außenkontur 30 aufweist.
Ferner ist an dem Boden 24 an einem zentralen Bereich 32 eine umlaufende Wandung 34 angeordnet, welche insbesondere konzentrisch zu der Wandung 28 liegt und dabei zu dem zentralen Bereich 32 einen kleineren Abstand aufweist als die Wandung 28. Dadurch ist zwischen der Wandung 28 und der Wandung 34 und begrenzt durch den Boden 24 ein ringförmiger Aufnahmeraum 36 für die Spule 16 gebildet. Die Wandung 34 bildet eine Art von zentralem Pfosten (Hub), um den die Spule 16 wickelbar ist bzw. auf welchen sie aufsetzbar ist.
Diejenigen Seiten der Wandungen 28, 34 und des Bodens 24, welche den Aufnahmeraum 36 begrenzen, bilden die Innenschalenoberfläche 22.
Es kann vorgesehen sein, dass die Wandung 34 eine Ausnehmung 38 in dem zentralen Bereich 32 aufweist. Diese Ausnehmung ist insbesondere dem Schaltungsträger 12 zugewandt offen. Die Ausnehmung 38 kann dabei durchgehend ausgebildet sein, wie in 1 gezeigt, oder zu einer Vorderseite 40 hin, welche der Stirnseite 26 abgewandt ist, nicht durchgehend ausgebildet sein. Über die Ausnehmung 38 lässt sich beispielsweise der Spulenkern 14 auf ein geeignetes Befestigungselement, welches an dem Schaltungsträger 12 fixiert ist, aufstecken und mit dem Schaltungsträger 12 fixieren.
Der Spulenkern 14 ist an seiner Außenschalenoberfläche 20 mit einer Metallbeschichtung 42 versehen. Das Metall der Metallbeschichtung 42 ist dabei ein Material metallischer elektrischer Leitfähigkeit wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Das Metall der Metallbeschichtung 42 kann auch eine Legierung sein. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass eine Pulvermischung für die Metallbeschichtung eingesetzt wird, wobei Pulverpartikel unterschiedlicher Materialien verwendet werden und die Auftragung derart erfolgt, dass sich keine Legierung ergibt. In diesem Falle hat dann die Metallbeschichtung 42 eine Matrixstruktur, in welche in eine Metallphase eines ersten Metalls Metallphasen mit mindestens einem zweiten Metalls eingebettet sind. Die Metallbeschichtung 42 kann auch eine Schichtenstruktur aufweisen, das heißt sie kann insbesondere mehrlagig bzw. mehrschichtig ausgebildet sein.
Die Metallbeschichtung 42 des Spulenkerns 14 dient zur Erhöhung der EMV-Festigkeit des elektrischen Geräts 10 bzw. zur Einstellung einer definierten Dämpfung (über Materialwahl und/oder Beschichtungsdicke).
Die Metallbeschichtung 42 ist direkt auf den Spulenkern 14 ohne Zwischenschicht aufgetragen.
Insbesondere ist die Innenschalenoberfläche 22 frei von der Metallbeschichtung, um die magnetische Kopplung zwischen dem Spulenkern 14 und der Spule 16 nicht zu stören.
Die Metallbeschichtung 42 ist direkt auf den Spulenkern 14 aufgetragen, das heißt es besteht direkter Kontakt zwischen dem ferritischen Material des Spulenkerns 14 und dem metallischen Material der Metallbeschichtung 42.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Metallbeschichtung 42 insbesondere an der Stirnseite 26 nicht flächig durchgängig ausgebildet; es sind ein oder mehrere beschichtungsfreie Bereiche 44 vorgesehen, wobei ein solcher beschichtungsfreier Bereich 44 insbesondere schlitzförmig ist. Durch eine solche Unterbrechung in der Metallbeschichtung 42 lässt sich eine Wirbelstromausbildung unterdrücken. Die Metallbeschichtung 42 ist dann topologisch mehrfach zusammenhängend ausgebildet.
Insbesondere ist ein solcher beschichtungsfreier Bereich 44 an der Ausnehmung 38 gebildet.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist an der Stirnseite 26 des Schalenkerns 18 ein elektrisches Leiterelement 46 angeordnet. Dieses ist aus einem elektrisch leitenden Material wie Kupfer hergestellt. Es ist bandförmig und insbesondere flexibel ausgebildet. Insbesondere ist es biegeflexibel. Das elektrische Leiterelement 46 kontaktiert den Spulenkern 14 an der Stirnseite 26. Es ist in einem Bereich 48 mit der Metallbeschichtung 42 überspritzt. Dadurch ist nach außen hin eine geschlossene Metallbeschichtung 42 ausgebildet. Die Metallbeschichtung 42 überdeckt das elektrische Leiterelement 46 und ist dabei in diesen Bereich und auch am Übergangsbereich außerhalb des elektrischen Leiterelements 46 flächig geschlossen ausgebildet.
Es kann dabei sein, dass eine Oberfläche 50 der Metallbeschichtung im Bereich des elektrischen Leiterelements 46 einen Höhenversatz zu der Metallbeschichtung 42 außerhalb des elektrischen Leiterelements 46 aufweist. Ein Bereich 48 der Metallbeschichtung 42, welcher oberhalb des elektrischen Leiterelements 46 angeordnet ist, ist dabei "einstückig" über einen Übergangsbereich 52 der Metallbeschichtung 42 mit dem restlichen Bereich der Metallbeschichtung 42 (außerhalb des elektrischen Leiterelements 46) verbunden.
Die Metallbeschichtung 42 sorgt dann für eine elektrische Kontaktierung einer Spuleneinrichtung 54, welche den Spulenkern 14 und die Spule 16 umfasst, mit dem Schaltungsträger 12 über das elektrische Leiterelement 46. Die Metallbeschichtung 42 sorgt für eine mechanische Verbindung zwischen dem elektrischen Leiterelement 46 und dem Spulenkern 14 unter gleichzeitiger Herstellung des elektrischen Kontakts.
Die Metallbeschichtung 42 ist insbesondere durch eine Beschichtungstechnik mit kalt aktivem Plasma hergestellt. In diesem Zusammenhang wird auf die DE 10 2007 043 291 A1 , die DE 10 2008 011 248 A1 und die DE 10 2008 011 249 A1 verwiesen.
Das elektrische Gerät 10 ist insbesondere ein Näherungssensor oder Abstandssensor oder Wegaufnehmer. Insbesondere ist das elektrische Gerät 10 ein induktiver Sensor. Die Spule 16 ist dann die eigentliche Sensoreinheit, welche induktiv an ein metallisches Target ankoppeln kann.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass das elektrische Gerät 10 eine RFID-Vorrichtung ist.
Die Spuleneinrichtung 44 wird dabei so hergestellt, dass auf vorgegebenem Spulenkern 14 an der Außenschalenoberfläche 20 (beispielsweise auf der Stirnseite 26 und/oder der Außenkontur 30) direkt die Metallbeschichtung 42 aufgetragen wird. Insbesondere erfolgt diese Auftragung mit kalt aktivem Plasma.
Insbesondere wird dabei vor der Metallbeschichtung 42 ein elektrisches Leiterelement 46, welches insbesondere bandförmig ist, an der Stirnseite 26 fixiert und überspritzt.
Durch dieses Verfahren lässt sich ein Hitzeschock vermeiden, welcher beispielsweise zu einer Schädigung des Ferritmaterials des Spulenkerns 14 führen kann. Solche Hitzeschocks können entstehen, wenn eine Lötverbindung realisiert wird. Bei der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich eine elektrische Verbindung zwischen der Spuleneinrichtung 54 und dem Schaltungsträger 12 über das elektrische Leiterelement 46 durchführen.
Auch eine leitende Klebeverbindung muss nicht vorgesehen werden. (Eine solche Klebeverbindung kann zu Druckspannungen in dem Spulenkern 14 führen, welche wiederum zu Änderungen der elektromagnetischen Eigenschaften des Ferritmaterials des Spulenkerns 14 führen kann.)
Durch die Auftragung der Metallbeschichtung 42 direkt auf den Ferritkern 14 ergeben sich vorteilhafte Eigenschaften für das EMV-Verhalten. Es lässt sich eine zuverlässige und langzeitstabile elektrische Verbindung der Spuleneinrichtung 54 mit dem Schaltungsträger 12 herstellen. Diese ist insbesondere flexibel (biegeflexibel) ausgebildet. Dadurch lassen sich mechanische Störeinflüsse auf den Spulenkern 14 minimieren.
Zur Herstellung der Metallbeschichtung 42 insbesondere mit kalt aktivem Plasma ist kein Vakuumprozess mit entsprechendem Aufwand notwendig. In einem Arbeitsschritt kann sowohl die Metallbeschichtung 42 als auch die Verbindung (mechanisch und elektrisch) mit dem elektrischen Leiterelement 46 hergestellt werden. Grundsätzlich ist eine Strukturierung der Beschichtung möglich. Beispielsweise können Masken verwendet werden und/oder der Spritzstrahldurchmesser wird entsprechend eingestellt bzw. variiert. Dadurch lassen sich auf einfache Weise auch eine oder mehrere beschichtungsfreie Bereiche 44 ausbilden bzw. ein Außenrand 56 der Metallbeschichtung 42 (vergleiche 3) lässt sich auf einfache Weise definiert einstellen, um diesen entsprechend an die Kontur des Spulenkerns 14 anzupassen.
Es lassen sich dabei Schichtdicken beispielsweise im Bereich von wenigen Mikrometern bis einigen Millimetern herstellen.
Ferner ist es durch die erfindungsgemäße Lösung möglich, unterschiedliche Materialien miteinander zu kombinieren. Beispielsweise kann eine leitende Verbindung zwischen einem Aluminiumbereich und einem Kupferbereich hergestellt werden. (Beispielsweise ist das elektrische Leiterelement 46 aus Kupfer hergestellt und die Metallbeschichtung 42 ist aus Aluminium hergestellt.) Beispielsweise ist das elektrische Leiterelement 46 selbstklebend, um eine erste Fixierung bei der Herstellung an der Stirnseite 26 zu erhalten. Für die endgültige mechanische Stabilität sorgt dann die Überspritzung des elektrischen Leiterelements 46 und dessen Integration in die Metallbeschichtung 42.
Ein starrer Schaltungsträger 12 lässt sich über ein biegbares elektrisches Leiterelement 46 flexibel mit der Spuleneinrichtung 54 elektrisch verbinden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in den 4 und 5 gezeigt ist, ist wiederum ein Spulenkern 14 vorgesehen, welcher als Schalenkern 18 ausgebildet ist. (Für gleiche Elemente wie bei der Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 werden gleiche Bezugszeichen verwendet).
An der Innenschalenoberfläche 22 ist beispielsweise an einem Boden 58 der Innenschalenoberfläche 22 eine Metallbeschichtung 60 angeordnet. Die Metallbeschichtung 60 ist dabei der Spule 16 zugewandt. Die Metallbeschichtung 60 bildet eine kapazitive Abschirmung zwischen der Spule 16 und dem Spulenkern 14. Sie sorgt für eine kapazitive Entkopplung zwischen der Spule 16 und dem Spulenkern 14.
Die Metallbeschichtung 60 ist grundsätzlich auf die gleiche Weise hergestellt wie die Metallbeschichtung 42.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass an der Metallbeschichtung 60 ein oder mehrere beschichtungsfreie Bereiche 62a, 62b, 62c angeordnet sind, um die Ausbildung von Wirbelströmen zu unterdrücken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches in den 6 und 7 gezeigt ist, umfasst einen Spulenkern 14, welcher als Pilzkern 64 ausgebildet ist. Dieser Pilzkern 64 umfasst einen Boden 66, welcher insbesondere scheibenförmig ist, an welchem ein zentraler Hub 68 (Pfosten) sitzt. Auf diesem Hub 68 ist eine Spule 70 angeordnet.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist an einer Oberfläche 72 des Boden 66, welche der Spule 70 zugewandt ist, ein Metallbeschichtung 74 angeordnet. Diese dient insbesondere zur kapazitiven Abschirmung zwischen der Spule 70 und dem Pilzkern 64.
Der Metallbeschichtung 74 sind ein oder mehrere insbesondere schlitzförmige beschichtungsfreie Bereiche 76 zur Unterdrückung der Wirbelstrombildung zugeordnet.
An dem Boden 66 ist der Spule 70 zugewandt ein elektrisches Leiterelement 78 angeordnet. Dieses wird von der Metallbeschichtung 74 überlappt, um ein elektrischen Kontakt herzustellen und für eine mechanische Fixierung zu sorgen.
Der Pilzkern 64 weist gegenüberliegende Ausnehmungen 80a, 80b auf. Das elektrischer Leiterelement 78 ist an dem Pilzkern 64 in einen Bereich angeordnet, welcher zwischen den Ausnehmungen 80a, 80b liegt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Spulenkerns, welcher beispielsweise ein Schalenkern ist und in den 8 und 9 gezeigt und dort mit 82 bezeichnet ist, ist an einem vorderen Stirnende 84 eine Metallbeschichtung 86 angeordnet (vergleiche auch 5). Diese ist grundsätzlich auf die gleiche Weise hergestellt wie die Metallbeschichtung 42 (bzw. 60 bzw. 74). Die Metallbeschichtung 86 hat einen ringförmigen Querschnitt. Sie dient zur Streuflussverhinderung. Beispielsweise ersetzt sie einen in einem Gehäuse des elektrischen Geräts 10 angeordneten Kupferring.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sitzt ein elektrisches Leiterelement 78 an dem Pilzkern, wobei dieses elektrische Leitelement 78 zum Bereich der Ausnehmung 80a sitzt.
Das elektrische Leitelement 78 ist an einem einer Spule zugewandten Boden 88 fixiert und mit einer Metallbeschichtung 90, welches sowohl direkt an dem Boden 88 sitzt als auch über das elektrische Leitelement 78 positioniert ist, an dem Pilzkern 82 fixiert.
Ansonsten funktioniert dieser Spulenkern 82 wie oben beschrieben.
Es ist alternativ oder auch zusätzlich möglich, dass an einer lateralen Außenseite 92, welche insbesondere zylindrisch ist, eine Metallbeschichtung 94 angeordnet ist. Diese Metallbeschichtung 94 dient ebenfalls zur Streuflussverhinderung. Sie kann auch zur elektrischen Kontaktierung eines elektrischen Leitelements dienen.
Bezugszeichenliste

10: Elektrisches Gerät
12: Schaltungsträger
14: Spulenkern
16: Spule
18: Schalenkern
20: Außenschalenoberfläche
22: Innenschalenoberfläche
24: Boden
26: Stirnseite
28: Wandung
30: Außenkontur
32: Zentraler Bereich
34: Wandung
36: Aufnahmeraum
38: Ausnehmung
40: Vorderseite
42: Metallbeschichtung
44: Beschichtungsfreier Bereich
46: Elektrisches Leiterelement
48: Bereich
50: Oberfläche
52: Übergangsbereich
54: Spuleneinrichtung
56: Außenrand
58: Boden
60: Metallbeschichtung
62a, b, c: Beschichtungsfreier Bereich
64: Pilzkern
66: Boden
68: Hub
70: Spule
72: Oberfläche
74: Metallbeschichtung
76: Beschichtungsfreier Bereich
78: Elektrisches Leiterelement
80a, b: Ausnehmung
82: Spulenkern
84: Vorderes Stirnende
86: Metallbeschichtung
88: Boden
90: Metallbeschichtung
92: Laterale Außenseite
94: Metallbeschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69911285 T2 [0003]
DE 10355043 A1 [0004]
DE 19636742 C2 [0005]
DE 102005032890 B4 [0027]
DE 102007043291 A1 [0027, 0066]
DE 102008011248 A1 [0027, 0066]
DE 102008011249 A1 [0066]

Claims

Elektrisches Gerät, umfassend eine Spuleneinrichtung (54) mit mindestens einem Spulenkern (14; 64; 82), welcher eine Oberfläche (20) aufweist, wobei mindestens abschnittsweise eine Metallbeschichtung (42; 60; 74; 86; 94) direkt auf die Oberfläche (20) aufgetragen ist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Spulenkern (14) ein Ferritkern oder ferromagnetischer Kern ist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen direkten Kontakt der Oberfläche (20) des mindestens einen Spulenkerns (14; 64; 82) mit dem Metallmaterial der Metallbeschichtung (42; 60; 74; 86; 94).
Elektrisches Gerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (42; 60; 74; 86; 94) an einem Bereich (20) des mindestens einen Spulenkerns (14) angeordnet ist, welcher einer Spule (16), die an dem mindestens einen Spulenkern (14) sitzt, abgewandt ist.
Elektrisches Gerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (60) einer Spule (16), welche an dem Spulenkern (14) sitzt, zugewandt ist.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (42; 60; 74; 86; 94) an einer Außenseite (20) des mindestens einen Spulenkerns (14; 64; 82) angeordnet ist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (42) an einer Stirnseite (26) des mindestens einen Spulenkerns (14) angeordnet ist, wobei die Stirnseite (26) insbesondere scheibenförmig oder ringförmig ist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (26) einem Schaltungsträger (12) zugewandt ist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (86) an einem Ende des Spulenkerns (82) angeordnet ist, welches an einem sensitiven Ende der Spuleneinrichtung (54) liegt, und/oder an einer lateralen Außenseite (92) angeordnet ist.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (94) an einer zylindrischen Außenfläche (92) des mindestens einen Spulenkerns (82) angeordnet ist.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Spulenkern (14) als Schalenkern (18) ausgebildet ist mit einer Außenschalenoberfläche (20) und einer Innenschalenoberfläche (22), wobei an dem mindestens einen Spulenkern (14) der Innenschalenoberfläche (22) zugewandt mindestens eine Spule (16) angeordnet ist und die Metallbeschichtung (42) mindestens abschnittsweise an der Außenschalenoberfläche (20) aufgetragen ist.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Spulenkern als Pilzkern (64) ausgebildet ist.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (42; 60; 74) nicht flächig durchgängig ausgebildet ist und ein Beschichtungsbereich mindestens eine beschichtungsfreie Ausnehmung (44) aufweist, wobei der beschichtungsfreie Bereich (44; 62a, 62b, 62c; 76) insbesondere so ausgebildet ist, dass Wirbelströme verringert oder verhindert werden.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindestens einen Ferritkern (14) mindestens ein elektrisches Leiterelement (46) angeordnet ist, welches insbesondere mit einem Schaltungsträger (12) verbunden ist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leiterelement (46; 78) flexibel ist und insbesondere biegeflexibel ist und insbesondere bandförmig ist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens einen Leiterelement (46; 78) aus einem metallischen Material hergestellt ist.
Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrische Leiterelement (46; 78) in einem Bereich (48), welcher mit dem mindestens einen Spulenkern (14) verbunden ist, mit der Metallbeschichtung (42; 74) überzogen ist.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des elektrischen Leiterelements (46) an dem mindestens einen Spulenkern (14) eine flächig geschlossene Metallbeschichtung (42) ausgebildet ist.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (42; 60; 74; 86; 94) mittels eines kalt aktiven Plasmas aufgetragen ist.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Spulenkern (14) an einem Schaltungsträger (12) angeordnet ist, wobei der Schaltungsträger (12) insbesondere starr oder flexibel oder starr-flexibel ausgebildet ist.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Näherungssensor oder Abstandssensor oder als Wegaufnehmer.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als induktiver Sensor.
Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als RFID-Vorrichtung.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (42; 60; 74; 86; 94) aus einem elementaren Metall oder einer Legierung hergestellt ist oder eine Metallmatrix aus einem ersten Metall umfasst, in welche Metallphasen aus mindestens einem zweiten Metall eingebettet sind.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (42; 60; 74; 86; 94) einlagig oder mehrlagig ist.
Verfahren zur Herstellung einer Spuleneinrichtung, bei der auf einem Spulenkern direkt eine Metallbeschichtung aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung mittels eines kalt aktiven Plasmas aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spulenkern vor der Metallbeschichtung mindestens ein elektrisches Leiterelement angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrische Leiterelement mit der Metallbeschichtung überzogen wird.