DE102017005255A1

DE102017005255A1 - Elektromagnetisches induktionsgerät und verfahren zum herstellen desselben

Info

Publication number: DE102017005255A1
Application number: DE102017005255.7A
Authority: DE
Inventors: Hisao Nakamura; Ryo Fukuzumi; Toshimitsu Kohinata
Original assignee: Tabuchi Electric Co Ltd
Current assignee: Diamond and Zebra Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2017-12-07
Also published as: KR102362161B1; JP2017220493A; KR20170137630A; CN107464655A; CN107464655B

Abstract

Aufgabe ist die Bereitstellung eines elektromagnetischen Induktionsgeräts, bei dem Fügeflächen eines Kerns stabil und richtig angepasst werden können, und eines Verfahrens zum Herstellen des elektromagnetischen Induktionsgeräts. Gelöst wird die Aufgabe durch ein elektromagnetisches Induktionsgerät, aufweisend einen Kernhaltekörper zum Halten des Kerns, zwei Kernstücke, die von dem Kernhaltekörper gehalten werden, und ein Vorspannmittel, das eins der zwei Kernstücke mit Kraft beaufschlagt, wobei wenigstens eins der zwei Kernstücke ein mit Füßen versehener Kern ist, der einen Basisabschnitt und mehrere Magnetfüße umfasst, wobei die zwei Kernstücke derart angeordnet sind, dass die Fügeflächen der zwei Kernstücke aneinander anliegen und ein Magnetkreis gebildet wird, und von dem Kernhaltekörper in einem Zustand gehalten werden, in dem sie durch das Vorspannmittel angedrückt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Induktionsgerät und ein Verfahren zum Herstellen desselben und betrifft insbesondere ein elektromagnetisches Induktionsgerät, das einen Kern aufweist, der durch Kombinieren mehrerer Kernstücke gebildet ist, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Allgemeiner Stand der Technik
Elektromagnetische Induktionsgeräte, die als Transistoren für Schaltstromquellen oder Drosselspulen benutzt werden, sind im Stand der Technik beispielsweise mit einem Spulenkörper, einer Spule, die um die Achse des Spulenkörpers gewickelt ist, und einem Magnetkern wie etwa einem Ferritkern und dergleichen gebildet. Der Magnetkern, der beispielsweise in der Bauart UI, EI oder UU vorliegt, ist aufgebaut, indem zwei Arten von Kern an Fügeflächen aneinander anliegen, wodurch ein einzelner geschlossener Magnetkreis gebildet wird. Solange nicht mit Absicht ein Spalt an den Fügeflächen gebildet ist, ist eine Fixierung erforderlich, damit an den Fügeflächen möglichst kein Spalt vorliegt, da dieser sich auf die magnetische Charakteristik auswirkt. Als Fixierungsverfahren wird der Kern im Allgemeinen mit Klebeband fixiert und dann einer Lacktauchverarbeitung unterzogen, oder es wird Klebstoff verwendet. In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-57942 beispielsweise ist ein EI-Ferritkern unter Verwendung von Klebstoff offenbart.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-57942

Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Bei solchen Montageverfahren wird nach der Tauchverarbeitung jedoch Zeit zum Härten des Lacks und nach dem Auftragen des Klebstoffs Zeit zum Härten des Klebstoffs benötigt, und durch Ungleichförmigkeit im Arbeitsverfahren oder Handhabungsverfahren ergeben sich Qualitätsschwankungen. Daher entstehen an den Fügeflächen Spalte oder Verschiebungen, was Probleme wie etwa elektrische Fehler oder Rauschen oder dergleichen verursacht. Eine Ursache für diese Probleme liegt darin, dass die Abmessungstoleranz von Ferritkernen im Vergleich zu normalen Formprodukten sehr hoch ist, was auf Ungleichförmigkeiten in den Brennbedingungen bei der Herstellung des Ferritkerns zurückzuführen ist. Daher ist auch hinsichtlich der Spulenkörperabmessungen Spiel erforderlich, und hieraus ergeben sich die problematischen Spalte oder Verschiebungen an den Fügeflächen. Es liegt außerdem das Problem vor, dass sich Spalte oder Verschiebungen an den Fügeflächen im Laufe der Zeit bilden, denn wenn beispielsweise Strom durch die Spule fließt, erzeugt die Spule oder der Kern Wärme, und aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Spule, Kern, Spulenkörper usw. entstehen allmählich Spalte oder Verschiebungen an den Fügeflächen.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Umstände getätigt, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Induktionsgerät, bei dem die Fügeflächen des Kerns stabil und richtig angepasst werden können, und ein Verfahren zum Herstellen desselben bereitzustellen.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein elektromagnetisches Induktionsgerät, gekennzeichnet durch einen Kernhaltekörper zum Halten des Kerns, zwei Kernstücke, die von dem Kernhaltekörper gehalten werden, und ein Vorspannmittel, das eins der zwei Kernstücke mit Kraft beaufschlagt, wobei wenigstens eins der zwei Kernstücke ein mit Füßen versehener Kern ist, der einen Basisabschnitt und mehrere Magnetfüße umfasst, wobei die zwei Kernstücke derart angeordnet sind, dass die Fügeflächen der zwei Kernstücke aneinander anliegen und ein Magnetkreis gebildet wird, und von dem Kernhaltekörper in einem Zustand gehalten werden, in dem sie durch das Vorspannmittel angedrückt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung mit dieser Ausgestaltung werden die zwei Kernstücke von dem Kernhaltekörper in einem Zustand gehalten, in dem sie durch das Vorspannmittel angedrückt werden. Dadurch wird ein Andrückzustand der Fügeflächen der zwei Kernstücke aufrechterhalten, und die zwei Kernstücke werden fixiert. Indem auf diese Weise die zwei Kernstücke unter Ausübung einer konstanten Andrückkraft auf die Fügeflächen fixiert werden, können die Fügeflächen des Kerns stabil gehalten werden, wodurch das Entstehen von Spalten oder Verschiebungen unterbunden werden kann, das auf Abmessungstoleranzen bei der Herstellung des elektromagnetischen Induktionsgeräts oder Veränderungen im Zeitverlauf zurückgeht.
Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung außerdem um ein elektromagnetisches Induktionsgerät, gekennzeichnet durch eine Spule, einen Kernhaltekörper mit einem Rumpfabschnitt, auf den die Spule aufgewickelt ist, und einem Seitenplattenabschnitt, der an beiden Endabschnitten des Rumpfabschnitts vorgesehen ist, wobei am mittleren Abschnitt des Rumpfabschnitts ein Durchgangsloch gebildet ist, das in Axialrichtung des Rumpfabschnitts durch den Rumpfabschnitt und den Seitenplattenabschnitts verläuft, wobei ein Paar Fußabschnitte am Seitenplattenabschnitt gebildet ist, das sich getrennt durch die Breite des Durchgangslochs symmetrisch erstreckt, einen I-Kern, der durch das Durchgangsloch verlaufend angeordnet ist, einen U-Kern, umfassend einen Basisabschnitt und ein Paar Magnetfüße an beiden Endabschnitten des Basisabschnitts, bei dem eine Innenfläche des Paars Magnetfüße auf der Außenfläche des Seitenplattenabschnitts angeordnet ist und der derart angeordnet ist, dass an einer Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns, die aus dem Durchgangsloch herausragen, eine Vorderendfläche des Paars Magnetfüße anliegt, wodurch ein Magnetkreis gebildet wird, und ein Vorspannmittel, das mit dem I-Kern in Kontakt steht und auf einer Seite gegenüber der Seite angeordnet ist, auf der der U-Kern angeordnet ist, wobei am Kernhaltekörper an einer jeweiligen Vorderendfläche in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte ein Verriegelungsabschnitt gebildet ist, der den U-Kern auf der Innenseite des Kernhaltekörpers verriegelt, wobei der U-Kern durch den Verriegelungsabschnitt in einem Zustand verriegelt ist, in dem das Vorspannmittel über den I-Kern gedrückt wird, wobei der I-Kern und der U-Kern fixiert sind, indem die Vorderendfläche des Paars Magnetfüße des U-Kerns und die Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns in einem aneinander gedrückten Zustand gehalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung mit dieser Ausgestaltung wird der U-Kern durch den Verriegelungsabschnitt in einem Zustand verriegelt, in dem das Vorspannmittel über den I-Kern angedrückt ist, wobei das angedrückte Vorspannmittel mittels seiner Rückstellkraft den I-Kern zum U-Kern hin drückt und der angedrückte U-Kern durch den Verriegelungsabschnitt auf der Seite des I-Kerns mit Kraft beaufschlagt wird. Die Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns und die Vorderendfläche des Paars Magnetfüße des U-Kerns, also die Fügeflächen des I-Kerns und des U-Kerns, werden auf diese Weise in einem Andrückzustand gehalten, wodurch der I-Kern und der U-Kern fixiert werden. Indem der I-Kern und der U-Kern auf diese Weise fixiert sind, kann das Entstehen von Spalten oder Verschiebungen unterbunden werden, das auf Abmessungstoleranzen bei der Herstellung des elektromagnetischen Induktionsgeräts oder Veränderungen im Zeitverlauf zurückgeht.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Vorspannmittel vorzugsweise um eine Blattfeder, die am Kernhaltekörper angebracht ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung mit dieser Ausgestaltung kann das Vorspannmittel eine Blattfeder sein. Da auf diese Weise der I-Kern und der U-Kern in vorgespanntem (zusammengedrücktem) Zustand der Blattfeder am Kernhaltekörper angebracht sind, kann der I-Kern ständig in einem von der Blattfeder angedrückten Zustand gehalten werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist am Seitenplattenabschnitt vorzugsweise ein Brückenabschnitt gebildet, der Teile verbindet, die jeweils am Vorderendabschnitt in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte gebildet sind und in Axialrichtung des Rumpfabschnitts nach außen vorspringen, wobei an der Vorderendfläche des Brückenabschnitts in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte Verriegelungsabschnitte gebildet sind, die den U-Kern auf der Innenseite des Kernhaltekörpers verriegeln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung mit dieser Ausgestaltung ist der U-Kern auf der Innenseite des Brückenabschnitts aufgenommen, und der U-Kern kann mithilfe der am Brückenabschnitt gebildeten Verriegelungsabschnitte in stabilem Zustand gehalten werden.
Bei der vorliegenden Erfindung sind außerdem vorzugsweise Anschlüsse bzw. Klemmen am Kernhaltekörper angebracht, die von der jeweiligen Vorderendfläche in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte in der Erstreckungsrichtung vorspringen, wobei jeweils Durchführungslöcher gebildet sind, die ein Durchführen durch die jeweilige Vorderendfläche und die Innenfläche des Seitenplattenabschnitts ermöglichen, wobei ein Herausführungsdraht der Spule durch die Durchführungslöcher mit den jeweiligen Anschlüssen bzw. Klemmen verbunden ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung mit dieser Ausgestaltung kann ein Herausführungsdraht der Spule, die auf den Rumpfabschnitt aufgewickelt ist, mit den am Kernhaltekörper angebrachten Anschlüssen verbunden sein. Auf diese Weise wird ein elektromagnetisches Induktionsgerät ermöglicht, das benutzt wird, indem die Anschlüsse in ein Substrat eingeführt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung weist das elektromagnetische Induktionsgerät außerdem vorzugsweise eine Primärspule auf, die einen plattenförmigen Leiter umfasst, der einmal um den Basisabschnitt des U-Kerns gewickelt ist, wobei die Spule eine Sekundärspule ist, die mehrere aufgewickelte Leitungsdrähte umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung mit dieser Ausgestaltung kann ein elektromagnetisches Induktionsgerät erzielt werden, das als ein Transformator benutzt werden kann, der Leistung mit relativ niedriger Spannung und starkem Strom in Leistung mit relativ hoher Spannung und schwachem Strom umwandelt.
Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung außerdem um ein Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Induktionsgeräts, das zur Herstellung einen Kernhaltekörper mit einem Rumpfabschnitt, auf den die Spule aufgewickelt ist, und einem Seitenplattenabschnitt verwendet, der an beiden Endabschnitten des Rumpfabschnitts vorgesehen ist, wobei am mittleren Abschnitt des Rumpfabschnitts ein Durchgangsloch gebildet ist, das in Axialrichtung des Rumpfabschnitts durch den Rumpfabschnitt und den Seitenplattenabschnitt verläuft, wobei ein Paar Fußabschnitte am Seitenplattenabschnitt gebildet ist, das sich getrennt durch die Breite des Durchgangslochs symmetrisch erstreckt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Aufwickeln einer Spule auf den Rumpfabschnitt, Anordnen eines I-Kerns derart, dass er durch ein Durchgangsloch verläuft, und Anordnen eines Vorspannmittels derart, dass es in Kontakt mit dem I-Kern gelangt, Anordnen eines U-Kerns, der einen Basisabschnitt und ein Paar Magnetfüße an beiden Endabschnitten des Basisabschnitt umfasst, derart, dass eine Innenfläche des Paars Magnetfüße des U-Kerns auf einer Außenfläche des Seitenplattenabschnitts angeordnet wird und an einer Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns, die aus dem Durchgangsloch herausragen, eine Vorderendfläche des Paars Magnetfüße in Anlage gebracht und ein Magnetkreis gebildet wird, wobei der Schritt des Anordnens des U-Kerns das Halten des U-Kerns in einem Zustand, in dem er über den I-Kern an das Vorspannmittel angedrückt ist, durch einen Verriegelungsabschnitt umfasst, der an einer jeweiligen Vorderendfläche des Kernhaltekörpers in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte gebildet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung mit dieser Ausgestaltung wird der U-Kern durch den Verriegelungsabschnitt an den I-Kern angedrückt verriegelt, wodurch das gedrückte Vorspannmittel mittels seiner Rückstellkraft den I-Kern zum U-Kern hin drückt und der angedrückte U-Kern durch den Verriegelungsabschnitt auf der Seite des I-Kerns mit Kraft beaufschlagt wird. Die Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns und die Vorderendfläche des Paars Magnetfüße des U-Kerns, also die Fügeflächen des I-Kerns und des U-Kerns, werden auf diese Weise in einem Andrückzustand gehalten, wodurch der I-Kern und der U-Kern fixiert werden. Indem der I-Kern und der U-Kern auf diese Weise fixiert sind, kann das Entstehen von Spalten oder Verschiebungen unterbunden werden, das auf Abmessungstoleranzen bei der Herstellung des elektromagnetischen Induktionsgeräts oder Veränderungen im Zeitverlauf zurückgeht. Da außerdem die Klebebandverarbeitung, Lacktauchverarbeitung oder Klebstoffverarbeitung des Stands der Technik wegfallen oder reduziert werden kann, kann das elektromagnetische Induktionsgerät in einem einfacheren Verfahren und zu geringeren Kosten zusammengebaut werden.
Wirkung der Erfindung
Gemäß dem elektromagnetischen Induktionsgerät und dem Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Induktionsgeräts der vorliegenden Erfindung können die Fügeflächen des Kerns stabil und korrekt angepasst werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines elektromagnetischen Induktionsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht eines elektromagnetischen Induktionsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine perspektivische Ansicht eines Spulenkörpers des elektromagnetischen Induktionsgeräts aus 2;
4 eine Seitenansicht des Spulenkörpers des elektromagnetischen Induktionsgeräts aus 2;
5 eine Ansicht des Spulenkörpers des elektromagnetischen Induktionsgeräts aus 2 von unten;
6 eine Ansicht des elektromagnetischen Induktionsgeräts aus 2 von unten; und
7 eine Schnittansicht an einer Fläche parallel zur Axialrichtung eines Rumpfabschnitts des elektromagnetischen Induktionsgeräts aus 2.
Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden soll eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben werden. In den einzelnen Ansichten bezeichnen gleiche Bezugszeichen, soweit nicht anders angegeben, identische oder einander entsprechende Teile, wobei es vorkommen kann, dass der vertikale oder horizontale Maßstab von Elementen oder Teilen der Zweckdienlichkeit halber nicht mit den tatsächlichen Maßen übereinstimmt. Das elektromagnetische Induktionsgerät der vorliegenden Erfindung wird am Beispiel der Anwendung auf einen Stromtransformator zur Montage auf einem Substrat beschrieben, doch ist auch eine Anwendung auf einen gewöhnlichen Transformator oder eine Drosselspule möglich.
1 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines elektromagnetischen Induktionsgeräts 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des elektromagnetischen Induktionsgeräts 1. Das elektromagnetische Induktionsgerät 1 weist einen Spulenkörper 10, einen I-Kern 20, einen U-Kern 30, ein Vorspannmittel 40, eine Primärspule 50 und eine Sekundärspule 60 auf. In den einzelnen Ansichten einschließlich 1 sind der Einfachheit halber einander kreuzende Koordinatenachsen in x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung gezeigt. Soweit nicht anders angegeben, gilt in dieser Beschreibung die positive z-Achsenrichtung als Aufwärtsrichtung und die negative z-Achsenrichtung als Abwärtsrichtung.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Spulenkörpers 10 des elektromagnetischen Induktionsgeräts 1 aus 2, 4 ist eine Seitenansicht des Spulenkörpers 10 (in x-Achsenrichtung betrachtet), und 5 ist eine Ansicht des Spulenkörpers 10 von unten (eine Bodenansicht). Der Spulenkörper 10 weist einen Rumpfabschnitt 11, auf den die Spule aufgewickelt ist, und einen Seitenplattenabschnitt 12 auf, der an beiden Endabschnitten des Rumpfabschnitts 11 in Axialrichtung (y-Achsenrichtung) vorgesehen ist. Am Spulenkörper 10 ist ein Durchgangsloch 11a gebildet, das in Axialrichtung des Rumpfabschnitts 11 durch den Rumpfabschnitt 11 und den Seitenplattenabschnitt 12 verläuft. Um Platz zum Aufwickeln der Spule zu schaffen, ist der Spulenkörper 10, wie in 4 gezeigt, vorzugsweise so gebildet, dass unterhalb des Rumpfabschnitts 11 kein Element des Spulenkörpers 10, beispielsweise kein Element des Seitenplattenabschnitts 12, vorliegt.
Der Seitenplattenabschnitt 12 ist mit einem Flanschabschnitt 12a, der orthogonal zur Axialrichtung des Rumpfabschnitts 11 an beiden Endabschnitte des Rumpfabschnitts 11 gebildet ist, derart, dass er die auf den Rumpfabschnitt 11 aufgewickelte Spule einschließt, und einem Paar Fußabschnitte 12b gebildet, das sich auf der Außenseitenfläche des Rumpfabschnitts 11 am Flanschabschnitt 12a getrennt durch das Durchgangsloch 11a symmetrisch erstreckt und vom Flanschabschnitt 12a (nach unten) vorspringt. Es genügt, wenn das Paar Fußabschnitte 12b sich durch die Breite des Durchgangslochs 11a getrennt symmetrisch erstreckt, und es kann sich beispielsweise auch von einer Seite unten am Außenumfang des Flanschabschnitts 12a vertikal nach unten durch die Breite des Durchgangslochs 11a getrennt symmetrisch erstrecken.
Am Vorderendabschnitt in Erstreckungsrichtung der Fußabschnitte 12b ist jeweils ein Anschlussblock bzw. Klemmenblock 12c gebildet.
Die Anschlussblöcke bzw. Klemmenblöcke 12c weisen jeweils einen Anschluss bzw. eine Klemme 13 auf, wobei die Anschlüsse 13 in Erstreckungsrichtung der Fußabschnitte 12b (nach unten) von der Vorderendfläche vorspringen. Die vorspringenden Anschlüsse 13 werden in eine Leiterplatte (nicht dargestellt) eingeführt.
Wie in 3 gezeigt, ist am Seitenplattenabschnitt 12 ein Brückenabschnitt 12d gebildet, der Teile verbindet, die an den Anschlussblöcken 12c des Paars Fußabschnitte 12b gebildet sind und in Axialrichtung des Rumpfabschnitts nach außen vorspringen. Durch den Flanschabschnitt 12a, die Fußabschnitte 12b und den Brückenabschnitt 12d dieser Ausgestaltung wird ein Fensterabschnitt 12e zum Aufnehmen des U-Kerns 30 gebildet.
Wie in 5 gezeigt, ist an den Fußabschnitten 12b und dem Brückenabschnitt 12d an der Vorderendfläche in Erstreckungsrichtung der Fußabschnitte 12b ein Verriegelungsabschnitt 12f gebildet, der ein in Annäherungsrichtung an den Rumpfabschnitt 11 (in Aufwärtsrichtung) durch den Fensterabschnitt 12e tretendes Element auf der Innenseite des Spulenkörpers 10 (in Aufwärtsrichtung) verriegelt. Der Verriegelungsabschnitt 12f kann einen allgemeinen Verriegelungsmechanismus umfassen und ist vorzugsweise derart gebildet, dass er in den Raum zwischen dem Paar Fußabschnitte 12b vorspringt.
In einem anderen Beispiel kann der Verriegelungsabschnitt 12f ein klauenförmiges Befestigungselement sein. In diesem Fall kann das Befestigungselement wahlweise einen Zustand einnehmen, in dem es in den Raum zwischen dem Paar Fußabschnitte 12b vorspringt, oder einen Zustand, in dem es in der Fläche der Fußabschnitte 12b bzw. des Brückenabschnitts 12d aufgenommen ist, an denen das Befestigungselement angebracht ist.
Der Spulenkörper 10 ist einstückig durch die oben beschriebenen Elemente gebildet. Allerdings kann der Spulenkörper 10 auch einstückig gebildet sein, indem die separaten Elemente durch Kleben aneinander befestigt sind. Der Spulenkörper 10 ist beispielsweise aus einem isolierenden Kunststoff wie etwa Polyethylenterephthalat (PET) oder Phenol (PF) hergestellt.
Der I-Kern 20 ist ein quaderförmiger Magnetkern, beispielsweise ein Ferritkern oder ein Eisenkern. Der I-Kern 20 ist durch das Durchgangsloch 11a verlaufend mit beiden Endabschnitten aus dem Durchgangsloch 11a vorspringend angeordnet.
Wie in 1 gezeigt, ist ein Vorspannmittel 40 benachbart zu (in Kontakt mit) dem I-Kern 20 gegenüber der Anordnungsseite des U-Kerns 30 angeordnet. Das heißt, das Vorspannmittel 40 ist außerhalb eines Magnetkreises angeordnet, der gebildet wird, wenn die Spule mit Strom versorgt wird. Das Vorspannmittel 40 ist ein Element, das Eigenschaften einer Druckfeder aufweist. In einem Beispiel ist das Vorspannmittel 40 eine Blattfeder, die am Spulenkörper 10 angebracht ist. Wenn die Blattfeder im zusammengedrückten Zustand am Spulenkörper 10 angebracht ist, drückt sie aufgrund ihrer Rückstellkraft gegen den in Kontakt stehenden I-Kern 20. In einem anderen Beispiel ist das Vorspannmittel 40 eine einstückig mit dem Spulenkörper 10 gebildete Blattfeder.
Bei dem U-Kern 30 handelt es sich um einen U-förmigen Kern, der einen Basisabschnitt 31 und an den beiden Endabschnitten des Basisabschnitts 31 ein Paar Magnetfüße 32 umfasst und vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der I-Kern 20 gebildet ist. Der U-Kern 30 ist derart angeordnet, dass die Innenfläche des Paars Magnetfüße 32 an der Außenfläche des Flanschabschnitts 12a (Seitenplattenabschnitts 12) zwischen dem Paar Fußabschnitte 12b des Spulenkörpers 10 angeordnet ist, und derart, dass die Vorderendfläche des Paars Magnetfüße 32 von unten an der Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns 20, die aus dem Durchgangsloch 11a vorspringen, anliegt, wodurch ein Magnetkreis gebildet wird. Der U-Kern 30 ist dabei durch den Verriegelungsabschnitt 12f in einem Zustand verriegelt angeordnet, in dem er nach oben an den I-Kern 20 angedrückt ist und außerdem über den I-Kern 20 an das Vorspannmittel 40 angedrückt ist, wie in 6 gezeigt. In diesem Zustand drückt das Vorspannmittel 40 aufgrund seiner Rückstellkraft den I-Kern 20 zum U-Kern 30 hin, während der angedrückte U-Kern 30 durch den Verriegelungsabschnitt 12f zum I-Kern 20 hin mit Kraft beaufschlagt wird. Dadurch werden die Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns 20 und die Vorderendfläche des Paars Magnetfüße 32 des U-Kerns 30 in einem aneinander gedrückten Zustand gehalten.
Indem auf diese Weise der I-Kern 20 und der U-Kern 30 unter Ausübung einer konstanten Andruckkraft auf die Fügeflächen fixiert werden, kann das Entstehen von Spalten oder Verschiebungen unterbunden werden, das auf Abmessungstoleranzen bei der Herstellung des elektromagnetischen Induktionsgeräts oder Veränderungen im Zeitverlauf zurückgeht.
Für die oben beschriebene Ausgestaltung ragt der I-Kern 20 vorzugsweise um die Länge der Breite (Länge in y-Achsenrichtung) der Vorderendfläche der Magnetfüße 32 des U-Kerns 30 aus den beiden Enden des Durchgangslochs 11a heraus. Die Größe des Vorspannmittels 40 ist ferner vorzugsweise derart, dass es die Seitenfläche des I-Kerns 20 bedecken kann.
Durch diese Ausgestaltung ist der U-Kern 30 auf der Innenseite des Brückenabschnitts 12d aufgenommen, und der U-Kern 30 kann mithilfe der am Brückenabschnitt 12d gebildeten Verriegelungsabschnitte 12f in stabilem Zustand gehalten werden. Der Brückenabschnitt 12d muss jedoch nicht am Seitenplattenabschnitt 12 gebildet sein.
Bei der Primärspule 50 handelt es sich um eine einmal um den Basisabschnitt 31 des U-Kerns 30 gewickelte Spule, beispielsweise um einen plattenförmigen Leiter, dessen beide Endabschnitte gebogen sind. Der plattenförmige Leiter ist vorzugsweise ein Kupferblech. Bei der Sekundärspule 60 handelt es sich um einen Leitungsdraht, der auf den Rumpfabschnitt 11 des Spulenkörpers 10 gewickelt ist, wobei es sich bei dem Leitungsdraht um ein oder mehrere Litzendrähte oder ein oder mehrere Einzeldrähte handeln kann. Da die Primärspule 50 und die Sekundärspule 60 benachbart angeordnet sind, ist, wie in 1 gezeigt, an der Primärspule 50 am Innenseitenteil des Spulenkörpers 10 eine Isolationsabdeckung 51 angebracht.
Die beiden Enden der Primärspule 50 werden unverändert in eine Leiterplatte (nicht dargestellt) eingeführt. Im Inneren des Spulenkörpers 10 sind für jeden Anschluss 13 Durchführungslöcher (nicht dargestellt) gebildet, die durch die Innenfläche des Flanschabschnitts 12a auf der Anordnungsseite des Rumpfabschnitts 11 und die Vorderendfläche in Erstreckungsrichtung der Fußabschnitte 12b führen, und ein Herausführungsdraht der Sekundärspule 60 ist jeweils durch die Durchführungslöcher geführt und mit den Anschlüssen 13 verbunden. Wenn es sich bei der Sekundärspule 60 um eine einzelne Spule handelt, sind die beiden Enden des Herausführungsdrahts der Sekundärspule 60 jeweils mit den Anschlüssen 13 verbunden, die von dem Paar Fußabschnitte 12b vorspringen, das am Seitenplattenabschnitt 12 an dem einen Endabschnitt des Rumpfabschnitts 11 gebildet ist. In diesem Fall ist mit den Anschlüssen 13, die von dem Paar Fußabschnitte 12b vorspringen, das am Seitenplattenabschnitt 12 an dem anderen Endabschnitt des Rumpfabschnitts 11 gebildet ist, kein Herausführungsdraht verbunden.
In einem Abwandlungsbeispiel ist die Primärspule 50 nicht einmal um den Basisabschnitt 31 des U-Kerns 30 gewickelt, und stattdessen ist sie ebenso wie die Sekundärspule 60 auf den Rumpfabschnitt 11 des Spulenkörpers 10 gewickelt. In diesem Fall werden die Primärspule 50 und die Sekundärspule 60 beispielsweise durch Umwickeln mit Isolierband isoliert. Der Herausführungsdraht der Primärspule 50 ist in diesem Fall mit den Anschlüssen 13 verbunden, die von dem Paar Fußabschnitte 12b vorspringen, das am Seitenplattenabschnitt 12 an dem anderen Endabschnitt des Rumpfabschnitts 11 gebildet ist, und mit denen der Herausführungsdraht der Sekundärspule 60 nicht verbunden ist.
7 ist eine Schnittansicht VII-VII an einer Fläche parallel zur Axialrichtung des Rumpfabschnitts 11 des elektromagnetischen Induktionsgeräts 1 aus 2. Wie dargestellt, drückt das gedrückte Vorspannmittel 40 gegen den I-Kern 20 und drückt außerdem über den I-Kern 20 gegen die Vorderendfläche des Paars Magnetfüße 32 des U-Kerns 30, während der U-Kern 30 durch den Verriegelungsabschnitt 12f verriegelt wird und in einem Zustand gehalten wird, in dem er zum I-Kern 20 hin mit Kraft beaufschlagt wird.
Der Spulenkörper 10 ist ein Beispiel für den Kernhaltekörper. Der I-Kern 20 und der U-Kern 30 sind ein Beispiel für die zwei Kernstücke, die vom Kernhaltekörper gehalten werden. Der U-Kern 30 kann auch ein E-Kern sein, und in diesem Fall können der Rumpfabschnitt 11 des Spulenkörpers 10, der Seitenplattenabschnitt 12 usw. ergänzt werden, und ein Magnetfuß am mittleren Abschnitt des E-Kerns kann auf die Seitenfläche am mittleren Abschnitt des I-Kerns 20 drücken, wodurch ein elektromagnetisches Induktionsgerät erzielt werden kann, bei dem die zwei Kernstücke derart fixiert werden können, keine Spalte oder Verschiebungen entstehen.
Als Nächstes soll ein Verfahren zum Herstellen des elektromagnetischen Induktionsgeräts 1 beschrieben werden. Wie in 3 gezeigt, wird zunächst ein Spulenkörper 10 vorbereitet, die Sekundärspule 60 wird auf den Rumpfabschnitt 11 gewickelt, und die Herausführungsdrähte an beiden Enden der Sekundärspule 60 werden jeweils durch die Durchführungslöcher geführt und vorläufig an den Anschlüssen 13 befestigt. Nach dem vorläufigen Befestigen werden die Sekundärspule 60 und der Anschluss 13 miteinander verbunden, indem sie an den vorläufig befestigten Stellen gelötet werden, beispielsweise durch Eintauchen in ein Lötbad.
Anschließend werden der I-Kern 20 und die Blattfeder (das Vorspannmittel 40), die mit dem I-Kern 20 verbunden ist, durch das Durchgangsloch 11a geführt und angeordnet. Wie in 1 gezeigt, wird die Blattfeder 40 dabei mit einer oberen Seitenfläche des I-Kerns 20 verbunden und angeordnet.
Die Primärspule (das Primärspulenkupferblech) 50, deren beide Endabschnitte gebogen sind, wird mit den Vorderenden der gebogenen beiden Endabschnitte nach unten auf der Unterseite des Rumpfabschnitts 11 angeordnet, derart, dass, wie in 1 gezeigt, die Axialrichtung des Rumpfabschnitts 11 (y-Achsenrichtung) und die Axialrichtung des mittleren Teils des Primärspulenkupferblechs 50 senkrecht sind. Vor dem Anordnen wird Isolationsfolie am mittleren Teil des Primärspulenkupferblechs 50 angebracht. Die beiden Endabschnitte des Primärspulenkupferblechs 50 können auch nach dem Anbringen des Primärspulenkupferblechs 50 am Spulenkörper 10 gebogen werden.
Um diesen Zustand beizubehalten, wird der U-Kern 30 von der Unterseite des Primärspulenkupferblechs 50 in Aufwärtsrichtung angeordnet, derart, dass die Innenfläche des Paars Magnetfüße 32 an der Außenfläche des Flanschabschnitts 12a zwischen dem Paar Fußabschnitte 12b des Spulenkörpers 10 angeordnet wird, und derart, dass die Vorderendfläche des Paars Magnetfüße 32 in Anlage an die Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns 20 gelangt, die aus dem Durchgangsloch 11a vorspringen. Dabei wird das Paar Magnetfüße 32 von der Unterseite in Aufwärtsrichtung in den Fensterabschnitt 12e geführt, um den U-Kern 30 anzuordnen.
Um den U-Kern 30 in dem oben beschriebenen Anordnungszustand zu fixieren, wird der U-Kern 30 an den I-Kern 20 angedrückt und außerdem über den I-Kern 20 an die Blattfeder 40 angedrückt. In diesem Andrückzustand wird die Außenfläche des Basisabschnitts 31 des U-Kerns 30 durch den Verriegelungsabschnitt 12f, der jeweils an der Vorderendfläche in Erstreckungsrichtung der Fußabschnitte 12b des Spulenkörpers 10 gebildet ist, verriegelt, wodurch der U-Kern 30 gehalten wird. Auf diese Weise kann ein elektromagnetisches Induktionsgerät 1 hergestellt werden, bei dem die zwei Kernstücke (20, 30) fixiert sind.
Durch eine solche Ausgestaltung kann die Klebebandverarbeitung, Lacktauchverarbeitung oder Klebstoffverarbeitung des Stands der Technik wegfallen oder reduziert werden. Somit kann das elektromagnetische Induktionsgerät 1 in einem einfacheren Verfahren und zu geringeren Kosten zusammengebaut werden.
Als Nächstes soll die Wirkung des elektromagnetischen Induktionsgeräts 1 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der U-Kern 30 durch den Verriegelungsabschnitt 12f in einem Zustand verriegelt, in dem das Vorspannmittel 40 über den I-Kern 20 angedrückt ist, wobei das gedrückte Vorspannmittel 40 mittels seiner Rückstellkraft den I-Kern 20 zum U-Kern 30 hin drückt und der angedrückte U-Kern 30 durch den Verriegelungsabschnitt 12f auf der Seite des I-Kerns 20 mit Kraft beaufschlagt wird. Die Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns 20 und die Vorderendfläche des Paars Magnetfüße 32 des U-Kerns 30, also die Fügeflächen des I-Kerns 20 und des U-Kerns 30, werden auf diese Weise in einem Andrückzustand gehalten, wodurch der I-Kern 20 und der U-Kern 30 fixiert werden. Indem der I-Kern 20 und der U-Kern 30 auf diese Weise fixiert sind, kann das Entstehen von Spalten oder Verschiebungen unterbunden werden, das auf Abmessungstoleranzen bei der Herstellung des elektromagnetischen Induktionsgeräts oder Veränderungen im Zeitverlauf zurückgeht.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das Vorspannmittel 40 eine Blattfeder sein. Da auf diese Weise der I-Kern 20 und der U-Kern 30 in vorgespanntem (zusammengedrücktem) Zustand der Blattfeder am Spulenkörper 10 angebracht sind, kann der I-Kern 20 ständig in einem von der Blattfeder angedrückten Zustand gehalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der U-Kern 30 auf der Innenseite des Brückenabschnitts 12d aufgenommen, und der U-Kern 30 kann mithilfe der am Brückenabschnitt 12d gebildeten Verriegelungsabschnitte 12f in stabilem Zustand gehalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform kann ein Herausführungsdraht der Spule, die auf den Rumpfabschnitt 11 aufgewickelt ist, mit den am Kernhaltekörper angebrachten Anschlüssen verbunden sein. Auf diese Weise wird ein elektromagnetisches Induktionsgerät 1 ermöglicht, das benutzt wird, indem die Anschlüsse 13 in das Substrat eingeführt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen nur der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Die Ausführungsbeispiele können nach Bedarf kombiniert werden und auf beliebige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewandt werden, sofern sich hierdurch keine Widersprüche ergeben. Das heißt, die Erfindung kann in unterschiedlicher Weise abgewandelt werden, ohne von ihrem Umfang abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: elektromagnetisches Induktionsgerät
10: Spulenkörper (Kernhaltekörper)
11: Rumpfabschnitt
11a: Durchgangsloch
12: Seitenplattenabschnitt
12a: Flanschabschnitt
12b: Fußabschnitt
12c: Anschlussblock
12d: Brückenabschnitt
12e: Fensterabschnitt
12f: Verriegelungsabschnitt
13: Anschluss
20: I-Kern
30: U-Kern
31: Basisabschnitt
32: Magnetfuß
40: Vorspannmittel
50: Primärspule
51: Isolationsabdeckung
60: Sekundärspule

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 7-57942 [0002, 0003]

Claims

Elektromagnetisches Induktionsgerät, gekennzeichnet durch: einen Kernhaltekörper zum Halten des Kerns, zwei Kernstücke, die von dem Kernhaltekörper gehalten werden, und ein Vorspannmittel, das eins der zwei Kernstücke mit Kraft beaufschlagt, wobei wenigstens eins der zwei Kernstücke ein mit Füßen versehener Kern ist, der einen Basisabschnitt und mehrere Magnetfüße umfasst, wobei die zwei Kernstücke derart angeordnet sind, dass die Fügeflächen der zwei Kernstücke aneinander anliegen und ein Magnetkreis gebildet wird, und von dem Kernhaltekörper in einem Zustand gehalten werden, in dem sie durch das Vorspannmittel angedrückt werden.
Elektromagnetisches Induktionsgerät, gekennzeichnet durch: eine Spule, einen Kernhaltekörper mit einem Rumpfabschnitt, auf den die Spule aufgewickelt ist, und einem Seitenplattenabschnitt, der an beiden Endabschnitten des Rumpfabschnitts vorgesehen ist, wobei am mittleren Abschnitt des Rumpfabschnitts ein Durchgangsloch gebildet ist, das in Axialrichtung des Rumpfabschnitts durch den Rumpfabschnitt und den Seitenplattenabschnitt verläuft, wobei ein Paar Fußabschnitte am Seitenplattenabschnitt gebildet ist, das sich getrennt durch die Breite des Durchgangslochs symmetrisch erstreckt, einen I-Kern, der durch das Durchgangsloch verlaufend angeordnet ist, einen U-Kern, umfassend einen Basisabschnitt und ein Paar Magnetfüße an beiden Endabschnitten des Basisabschnitts, bei dem eine Innenfläche des Paars Magnetfüße auf der Außenfläche des Seitenplattenabschnitts angeordnet ist und der derart angeordnet ist, dass an einer Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns, die aus dem Durchgangsloch herausragen, eine Vorderendfläche des Paars Magnetfüße anliegt, wodurch ein Magnetkreis gebildet wird, und ein Vorspannmittel, das mit dem I-Kern in Kontakt steht und auf einer Seite gegenüber der Seite angeordnet ist, auf der der U-Kern angeordnet ist, wobei am Kernhaltekörper an einer jeweiligen Vorderendfläche in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte ein Verriegelungsabschnitt gebildet ist, der den U-Kern auf der Innenseite des Kernhaltekörpers verriegelt, wobei der U-Kern durch den Verriegelungsabschnitt in einem Zustand verriegelt ist, in dem das Vorspannmittel über den I-Kern gedrückt wird, wobei der I-Kern und der U-Kern fixiert sind, indem die Vorderendfläche des Paars Magnetfüße des U-Kerns und die Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns in einem aneinander gedrückten Zustand gehalten werden.
Elektromagnetisches Induktionsgerät nach Anspruch 2, wobei das Vorspannmittel eine Blattfeder ist, die an dem Kernhaltekörper angebracht ist.
Elektromagnetisches Induktionsgerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei am Seitenplattenabschnitt ein Brückenabschnitt gebildet ist, der Teile verbindet, die jeweils am Vorderendabschnitt in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte gebildet sind und in Axialrichtung des Rumpfabschnitts nach außen vorspringen, wobei an der Vorderendfläche des Brückenabschnitts in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte Verriegelungsabschnitte gebildet sind, die den U-Kern auf der Innenseite des Kernhaltekörpers verriegeln.
Elektromagnetisches Induktionsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei Anschlüsse am Kernhaltekörper angebracht sind, die von der jeweiligen Vorderendfläche in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte in der Erstreckungsrichtung vorspringen, wobei jeweils Durchführungslöcher gebildet sind, die ein Durchführen durch die jeweilige Vorderendfläche und die Innenfläche des Seitenplattenabschnitts ermöglichen, wobei ein Herausführungsdraht der Spule durch die Durchführungslöcher mit den jeweiligen Anschlüsse verbunden ist.
Elektromagnetisches Induktionsgerät nach Anspruch 5, ferner aufweisend eine Primärspule, die einen plattenförmigen Leiter umfasst, der einmal um den Basisabschnitt des U-Kerns gewickelt ist, wobei die Spule eine Sekundärspule ist, die einen mehrfach aufgewickelten Leitungsdraht umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Induktionsgeräts, das zur Herstellung einen Kernhaltekörper mit einem Rumpfabschnitt, auf den eine Spule aufgewickelt ist, und einem Seitenplattenabschnitt verwendet, der an beiden Endabschnitten des Rumpfabschnitts vorgesehen ist, wobei am mittleren Abschnitt des Rumpfabschnitts ein Durchgangsloch gebildet ist, das in Axialrichtung des Rumpfabschnitts durch den Rumpfabschnitt und den Seitenplattenabschnitts verläuft, wobei ein Paar Fußabschnitte am Seitenplattenabschnitt gebildet ist, das sich getrennt durch die Breite des Durchgangslochs symmetrisch erstreckt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Aufwickeln der Spule auf den Rumpfabschnitt, Anordnen eines I-Kerns derart, dass er durch ein Durchgangsloch verläuft, und Anordnen eines Vorspannmittels derart, dass es in Kontakt mit dem I-Kern gelangt, Anordnen eines U-Kerns, der einen Basisabschnitt und ein Paar Magnetfüße an beiden Endabschnitten des Basisabschnitts umfasst, derart, dass eine Innenfläche des Paars Magnetfüße des U-Kerns auf einer Außenfläche des Seitenplattenabschnitts angeordnet wird und an einer Seitenfläche der beiden Endabschnitte des I-Kerns, die aus dem Durchgangsloch herausragen, eine Vorderendfläche des Paars Magnetfüße in Anlage gebracht und ein Magnetkreis gebildet wird, wobei der Schritt des Anordnens des U-Kerns das Halten des U-Kerns in einem Zustand, in dem er über den I-Kern an das Vorspannmittel angedrückt wird, durch einen Verriegelungsabschnitt umfasst, der an einer jeweiligen Vorderendfläche des Kernhaltekörpers in Erstreckungsrichtung des Paars Fußabschnitte gebildet ist.