DE102022205342A1

DE102022205342A1 - Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für ein induktives Bauteil und induktives Bauteil

Info

Publication number: DE102022205342A1
Application number: DE102022205342.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Knorr
Original assignee: Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Current assignee: Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-11-30
Also published as: WO2023232659A1; TW202403802A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für ein induktives Bauteil mit den Schritten: Herstellen eines flächigen, einstückigen und elektrisch leitfähigen Zuschnitts, wobei der Zuschnitt wenigstens einen ersten Anschlussabschnitt, einen zweiten Anschlussabschnitt und einen streifenförmigen Wicklungsabschnitt mit konstanter Breite aufweist, und Verformen des flächigen Zuschnitts zum Ausbilden einer Wicklung mittels Umwickeln einer Biegeform mit dem Wicklungsabschnitt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für ein induktives Bauteil. Die Erfindung betrifft auch ein induktives Bauteil mit einer einstückigen Wicklung, die einen ersten Anschlussabschnitt und einen zweiten Anschlussabschnitt aufweist.
Mit der Erfindung soll ein Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für ein induktives Bauteil und ein induktives Bauteil mit einer einstückigen Wicklung verbessert werden.
Erfindungsgemäß sind bei einem Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für ein induktives Bauteil folgende Schritte vorgesehen: Herstellen eines flächigen, einstückigen und elektrisch leitfähigen Zuschnitts, wobei der Wicklungszuschnitt einstückig ausgebildet ist und wenigstens einen ersten Anschlussabschnitt, einen zweiten Anschlussabschnitt und einen streifenförmigen Wicklungsabschnitt mit konstanter Breite aufweist, und Verformen des flächigen Zuschnitts zum Ausbilden einer Wicklung mittels Umwickeln einer Biegeform mit dem Wicklungsabschnitt.
Bei Wicklungen für induktive Bauteile, insbesondere bei Wicklungen, die für große Stromstärken vorgesehen sind, ist es bezüglich der elektrischen Eigenschaften von Nachteil, wenn die Anschlussabschnitte mit dem Wicklungsdraht verbunden werden müssen, beispielsweise verlötet oder verschweißt werden müssen. Die Verbindungsstelle weist grundsätzlich andere elektrische Eigenschaften auf als der Anschlussabschnitt und/oder der Wicklungsdraht. Das maschinelle und insbesondere vollautomatische Herstellen von einstückigen Wicklungen ist aber problematisch. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wicklung aus einem flächigen, einstückigen und elektrisch leitfähigen Zuschnitt hergestellt, wobei der Zuschnitt einen ersten Anschlussabschnitt und einen zweiten Anschlussabschnitt aufweist. Die Anschlussabschnitte dienen zur Verbindung mit weiteren elektrischen Komponenten, beispielsweise einer Stromversorgung oder einer sonstigen elektrischen Schaltung. Einstückig mit den beiden Anschlussabschnitten verbunden ist ein streifenförmiger Wicklungsabschnitt mit konstanter Breite. Dieser Wicklungsabschnitt weist eine konstante Breite auf, so dass die fertiggestellte Wicklung gute elektrische Eigenschaften aufweist, da der streifenförmige Wicklungsabschnitt mit konstanter Breite sich vergleichbar zu einem konventionellen Wicklungsdraht verhält. Der streifenförmige Wicklungsabschnitt weist auch eine konstante Dicke und damit einen konstanten Ohm'schen Widerstand über seine gesamte Länge auf. Weiter erfolgt das Verformen des flächigen Zuschnitts zum Ausbilden einer Wicklung mittels Umwickeln einer Biegeform mit dem Wicklungsabschnitt. Das Umwickeln einer Biegeform mit Wicklungsdraht ist selbstverständlich bekannt. Überraschenderweise kann auch bei sorgfältiger Auswahl der geometrischen Form des flächigen Zuschnitts auch der streifenförmige Wicklungsabschnitt in sehr einfacher Weise um eine Biegeform gewickelt werden und gleichzeitig bleiben die Anschlussabschnitte bei der fertiggestellten Wicklung zugänglich. Beispielsweise werden die Anschlussabschnitte so angeordnet, dass sie in einer gemeinsamen Ebene liegen und dann beispielsweise mit Lötflächen auf einer Leiterplatte verlötet werden können. Auf sehr einfache Weise entsteht durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Wicklung für ein induktives Bauteil, wobei die Wicklung einstückig ausgebildet ist.
In Weiterbildung der Erfindung wird zum Ausbilden einer Wicklung der Wicklungsabschnitt um eine zylindrische Biegeform gewickelt, wodurch der Wicklungsabschnitt die Form einer Wendel erhält.
Die übliche Form einer Wicklung für ein induktives Bauteil ist eine Wendel. Überraschenderweise gelingt das Ausbilden einer Wendel auch mit einem einstückigen flächigen Zuschnitt, wenn die geometrische Form des Zuschnitts entsprechend ausgebildet ist.
In Weiterbildung der Erfindung besteht die Biegeform aus magnetisch leitfähigem Material und bildet nach Ausbilden der Wicklung einen Kern des induktiven Bauteils.
Der Kern des induktiven Bauteils kann dadurch gleichzeitig die Biegeform bereitstellen. Beispielsweise wird der flächige Zuschnitt vor dem Verformen lackiert und erhält dadurch eine elektrisch nicht leitfähige Schicht auf seiner Außenseite.
In Weiterbildung der Erfindung wird der flächige, einstückige und elektrisch leitfähige Zuschnitt mittels Ausstanzen aus einem elektrisch leitfähigen Blech hergestellt.
Auf diese Weise lassen sich Zuschnitte in sehr einfacher Weise und vollautomatisiert in hoher Stückzahl herstellen.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch ein induktives Bauteil mit einer einstückigen Wicklung gelöst, wobei die Wicklung einen ersten Anschlussabschnitt, einen zweiten Anschlussabschnitt und einen streifenförmigen Wicklungsabschnitt konstanter Breite aufweist, wobei die Wicklung aus einem flächigen Zuschnitt mittels Umwickeln einer Biegeform hergestellt ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Kern aus magnetischem Material vorgesehen, der mit dem Wicklungsabschnitt umwickelt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

1 einen flächigen Zuschnitt zum Herstellen einer Wicklung von schräg oben,
2 den flächigen Zuschnitt der 1 von der Seite,
3 den flächigen Zuschnitt der 1 von oben,
4 eine aus dem Zuschnitt der 1 hergestellte Wicklung von der Seite und
5 die Wicklung der 4 mit einer als Kern des induktiven Bauteils verwendeten Biegeform.

1 zeigt einen flächigen Zuschnitt 10 zum Herstellen einer Wicklung für ein induktives Bauteil. Der Zuschnitt 10 weist einen ersten Anschlussabschnitt 12 und einen zweiten Anschlussabschnitt 14 auf. Die beiden Anschlussabschnitte 12, 14 sind bei der fertiggestellten Wicklung dafür vorgesehen, mit einer elektrischen Schaltung, beispielsweise einer elektrischen Stromversorgung oder dergleichen, verbunden zu werden. Jeder der Anschlussabschnitte weist einen allgemein rechteckigen Umriss mit einem U-förmigen Ausschnitt 16 auf. Der U-förmige Ausschnitt kann beispielsweise dafür genutzt werden, die Anschlussabschnitte 12, 14 an der fertiggestellten Wicklung an Positionierstiften auf einer Leiterplatte auszurichten.
Zwischen den beiden Anschlussabschnitten 12, 14 ist ein Wicklungsabschnitt 20 vorgesehen, der streifenförmig ausgebildet ist und eine konstante Breite aufweist. Zwischen dem Wicklungsabschnitt 20 und den Anschlussabschnitten 12 ist jeweils noch ein Übergangsabschnitt 22, 24 vorgesehen, wobei die Seitenkanten der Übergangsabschnitte jeweils in einem Winkel von mehr als 90° zu den Seitenkanten des Wicklungsabschnitts 20 angeordnet sind. Die Seitenkanten der Übergangsabschnitte 22, 24 sind aber senkrecht zu den Seitenkanten der Anschlussabschnitte 12, 14 angeordnet, in die sie übergehen. Die Übergangsabschnitte 22, 24 sind dafür vorgesehen, nach einer Verformung den Übergang von der dann üblicherweise wendelförmigen Wicklung in die ebenen Anschlussabschnitte 12, 14 zu gewährleisten.
Der Wicklungsabschnitt 20 ist schräg zu den einander zugewandten Seitenkanten der Anschlussabschnitte 12, 14 angeordnet. Es ergibt sich dadurch insgesamt eine Z-artige Form des Zuschnitts. Der Winkel zwischen den Anschlussabschnitten sowie die Länge des Wicklungsabschnitts 20 können dann den Steigungswinkel der fertiggestellten Wicklung sowie auch die Anzahl der Umschlingungen der Wicklung festlegen. Die Abschlussabschnitte 12, 14 sind breiter als der Wicklungsabschnitt 20.
2 zeigt eine Seitenansicht des Zuschnitts 20. Der Zuschnitt 20 weist über seine gesamte Fläche eine konstante Dicke auf. Der Zuschnitt 20 wird beispielsweise aus einem Blech konstanter Dicke ausgestanzt.
3 zeigt den Zuschnitt 20 in einer Ansicht von oben.
4 zeigt eine Wicklung 30, die aus dem flächigen Zuschnitt 20 durch Umwickeln einer Biegeform mit dem Wicklungsabschnitt 20 hergestellt wurde. Zu erkennen ist die wendelartige Form des Wicklungsabschnitts 20. Es ist weiter zu erkennen, dass die Anschlussabschnitte 12, 14 in derselben Ebene angeordnet sind und nicht verformt wurden. Die Übergangsabschnitte 22, 24 bilden den Übergang von den ebenen und in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Anschlussabschnitten 12, 14 und dem zu einer Wendel verformten Wicklungsabschnitt 20.
Die Wicklung 30 weist eine Wendel auf, die insgesamt vier Umschlingungen aufweist. Die Anzahl der Umschlingungen kann durch Veränderung der Länge des Wicklungsabschnitts 20 verändert werden oder auch durch den Durchmesser einer beim Umwickeln verwendeten Biegeform.
5 zeigt ein induktives Bauteil 40 mit der Wicklung 30. Innerhalb des durch die Wicklung gebildeten Hohlraums ist ein Kern 50 aus magnetisch leitfähigem Material angeordnet. Der Kern 50 ist kreiszylindrisch ausgebildet und bildet gleichzeitig die Biegeform beim Herstellen der Wicklung 30. Beispielsweise wird der Anschlussabschnitt 12 in einer Wickelmaschine festgehalten und dann wird der Wicklungsabschnitt 20 um den Kern 50, der auch die Biegeform bildet, herumgewickelt, so dass sich die Wendelform der Wicklung 30 ergibt. Der Anschlussabschnitt 14 wird dann so angeordnet, dass er sich in einer gemeinsamen Ebene mit dem Anschlussabschnitt 12 befindet.
Über die Anschlussabschnitte 12, 14 kann das induktive Bauteil 40 dann mit Lötpads auf einer Leiterplatte verbunden werden.
Mit der Erfindung ist die vollautomatisierte Herstellung von induktiven Bauteilen mit einstückigen Wicklungen ermöglicht.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Wicklung (30) für ein induktives Bauteil (40) mit den Schritten: Herstellen eines flächigen, einstückigen und elektrisch leitfähigen Zuschnitts (10), wobei der Zuschnitt (10) wenigstens einen ersten Anschlussabschnitt (12), einen zweiten Anschlussabschnitt (14) und einen streifenförmigen Wicklungsabschnitt (20) mit konstanter Breite aufweist, und Verformen des flächigen Zuschnitts (10) zum Ausbilden der Wicklung (30) mittels Umwickeln einer Biegeform mit dem Wicklungsabschnitt (20).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Ausbilden der Wicklung (30) der Wicklungsabschnitt (20) um eine zylindrische Biegeform gewickelt wird, wodurch der Wicklungsabschnitt (20) die Form einer Wendel erhält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Biegeform aus magnetisch leitfähigem Material besteht und nach Ausbilden der Wicklung (30) einen Kern (50) eines induktiven Bauteils bildet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der flächige, einstückige und elektrisch leitfähige Zuschnitt (10) mittels Ausstanzen aus einem elektrisch leitfähigen Blech hergestellt wird.
Induktives Bauteil (40) mit einer einstückigen Wicklung (30), die einen ersten Anschlussabschnitt (12), einen zweiten Anschlussabschnitt (14) und einen streifenförmigen Wicklungsabschnitt (20) konstanter Breite aufweist, wobei die Wicklung (30) aus einem flächigen Zuschnitt (10) mittels Umwickeln einer Biegeform hergestellt ist.
Induktives Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kern (50) aus magnetischem Material vorgesehen ist, der mit dem Wicklungsabschnitt (20) umwickelt ist.