DE1956647C3 - Spulenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spulenanordnung mit geschlossenem ferromagnetischem Kraftlinienweg.

Seit langem sind Spulenanordnungen mit geschlossenem ferromagnetischem Spulenkern bekannt, wie sie als Schalenkerne in DIN 41 287 und DIN 41 293 genormt wurden. Sie bestehen aus zwei rotationssymme-Irischen Kernhälften mit E-förmigem Querschnitt, in deren Inneren auf einem Spulenkörper die Wicklung angeordnet ist, deren Enden durch Schlitze im Kernmantel herausgeführt werden. Beispiele hierfür zeigen die GB-PS 1 108 109 und das DT-Gbm 1 976 271. Be-•onders ist aus ihnen zu ersehen, wie der Induktivitätswert einer solchen Spule durch Überbrücken eines im Verlauf des Mittelbutzens angeordneten Luftspaltes mittels eines in einer längs der Symmetrieachse des Mittelbutzens verlaufenden Bohrung befindlichen Abgleichkernes, der mit Hilfe einer ihn tragenden Gewindespindel und eines als Gewindeführung dienenden Plastikteils in der Bohrung verstellt werden kann, abgleichbar ist.

Eine gewisse verbilligte Abwandlung dieser Art ist der sogenannte Glockenkern. Auf einem rohrförmigen Spulenkörper, in dessen Inneren sich ein ferromagnetischer Abgleichkern befindet, ist die Wicklung ßansch-S los. z.B. als Kreuzwickelspule aufgebracht Durch Überziehen eines glockenförmigen ferromagnetischen Mantels und eines ringförmigen Bodenteils wird eine Spulenanordnung mit praktisch geschlossenem Kraftlinienweg erhalten. Von dieser Aufbauform gibt es eine

ίο Reihe von Varianten. So beschreibt z.B. die FR-PS 1 236 058 einen zweiteiligen Spulenkern, bestehend aus dem unmittelbar als Wicklungsträger dienenden Mittelbutzen mit angeformter Grundplatte sowie einer die Wicklung umgebenden glockenförmigen Schale. Das

unmittelbare Aufbringen der Wicklung auf einen Kern, z. B. auf den Mittelbutzen ist dabei auch noch aus der FR-PS 1 417 319 und der OE-PS 164 993 bekannt. Bekannt sind ferner aus zwei gleichen Teilen zusammengesetzte Kernformen, von denen jedes Teil E-Form aufweist, wie sie z. B. in DlN 41 295 genormt wurden.

Eine Abwandlung dieser Kernform stellt der sogenannte SM-(Square Modul-)Kern dar, der von dem Technischen Komitee No. 51 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) vorgeschlagen wurde. Der Fachnormenausschuß Elektrotechnik erarbeitete hierauf die Normentwürfe DIN OO 41 980 »Weichmagnetische Ferrit-SM-Kerne, Abmessungen« und DIN 0041 981, die später unter Bezeichnung RM-Kern zu den Normen DIN 41 980 und DIN 41 981 führten. Im Bemühen, eine möglichst große Packungsdichte erzielen zu können, weist diese Spulenform, einschließlich der zum Einsatz benötigten Anschlußelemente, eine angenähert quadratische Aufbaufläche auf. Wie bei den Kernen nach DlN 41 295 wird auch der SM-Kern aus.

zwei gleichen Teilen mit E-förmigem Querschnitt zusammengesetzt. Er weist einen zylinderförmigen Mittelbutzen und zwei an diametralen Ecken der quadratischen Anbaufläche angeordne»e Schenkel auf. deren innere Begrenzungsfläche eine zum Mittelbutzen konzenlrische Zylinderfläche ist. Die Deckplatte, an der Mittelbutzen und Schenkel angebracht sind, weicht nur insoweit von der quadratischen Grundform ab, als an den den Schenkeln benachbarten Kanten Aussparungen im ferromagnetischen Kernmaterial vorgesehen sind, die an den Flanschen des rotationssymmetrischen Spulenkörpers fest angebrachte Anschlußelemente hindurchragen lassen. Elemente für den Induktivitätsabgleich sind dabei in gleicher Weise wie bei den Schalenkernen nach DIN 41 287 und DIN 41 293 in einer konzentrischen Bohrung im Mittelbutzen untergebracht, wobei ein Abgleichkern einen durch Verkürzung der Mittelbutzenlänge gebildeten Luftspalt mehr oder weniger überbrückt.
Ein solcher SM-Kern besteht also aus drei Hauptteilen, den beiden ferromagnetischen Kernhälften und dem Spulenkörper mit den Anschlußelementen. Der Spulenkörper muß dabei mit verhältnismäßig starken Wandungen ausgeführt werden, damit er einmal beim Aufbringen der Wicklung mittels einer Wickelmaschine die notwendige Festigkeit aufweist. Ferner hält der Wickelkörper mit seinen Anschlußelementen bei Einsatz in die Schaltung die ganze Spulenanordnung, wobei die beiden Kernhälften durch Ringverklebung miteinander verbunden sind.

Als Vorläufer dieser Kernform beschreibt das DT-Gbm 1 887 818 eine Spule mit einem zweiteiligen Spulenkern mit geschlossenem Kraftlinienweg und einem im Mittelbutzen angeordneten Abgleichkern,

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wobei der Spulenkern an zwei Mantelseiten Durchbrechungen für die Spulenenden aufweist und unterhalb dieser Unterbrechungen bis zur Stirnseite ausgespart ist. Der Spulenkörper weist dann diese Aussparungen ausfüllende Flanschansätze auf, in denen die Kontaktierungsorgane eingebettet sind.

Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, bei einer Spulenanordnung mit zweiteiligem Spulenkern und einschließlich der Anschlußstifte angenähert quadratischer Aufbaugrundfläche (sogenannter SM-Kern), insbesondere miniaturisierte Spulenanordnung für gedruckte Schaltungen, bei der durch je eine ferromagnetische Grund- und Deckplatte und zwei ferromagnetische Seitenstege ein geschlossener magnetischer Kreis für die um einen Mittelbutzen angeordnete Wicklung gebildet ist und deren Induktivitätswert ddrch Überbrücken eines im Verlauf des Mittelbutzens angeordneten Luftspaltes mittels eines in einer längs der Symmetrieachse des Mittelbutzens verlaufenden Bohrung befindlichen Abgleichkernes, der mit Hilfe einer ihn tragenden Gewindespindel und eines als Gewindeführung dienenden Plastikteils in der Bohrung verstellt werden kann, abgleichbar ist, eine Aufbauweise anzugeben, die ermöglicht, die durch einen Wicklungsträger verursachten Wickelraumverluste möglichst gering zu halten und dabei die Befestigungsmögüchkeit der Spulenanordnung auf dem Schaltungsträger zu verbessern.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

a) Das eine Kernteil besteht aus der Grundplatte und dem Mittelbutzen, das andere Kernteil aus der Deckplatte und den Seitenstegen, wobei zwischen der Deckplatte und der Stirnfläche des Mittelbutzens der beim Indukiivitätsabgieich teilweise überbrückte Luftspalt vorgesehen ist;

b) die Wand der Bohrung des Mittelbutzens weist eine Isolierschicht auf, die das als Gewindeführung dienende Plastikteil in seiner Lage fixiert und eine Berührung des Abgleichkerns mit der Wand der Bohrung verhindert;

c) die Außenseite des Mittelbuuens und die Oberseite der Grundplatte weisen Isolierschichten auf;

d) in Aussparungen der Grundplatte ist ein Isolierstoffteil mit eingebetteten Anschlußstiften befestigt;

e) die Wicklung ist flanschlos unmittelbar auf die äußere Isolierschicht des Mittelbutzens aufgebracht.

Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren eingehend beschrieben werden. Es zeigt dabei

F i g. 1 die erfindungsgemäße Spulenanordnung in einer Darstellung, deren einer leil die Aufsicht, deren anderer einen Schnitt zeigt,

F i g. 2 in gemischter Seitenansicht und Schnitt dies>e Anordnung.

Die in F i g. 1. und 2 dargestellte Anordnung zeigt eine Spulenkernanordnung mit geschlossenem magietischen Flußweg, dessen hauptsächlicher magnetischer Weg durch die beiden Kernteile 1 und 2 gebildet wird.

Das Kernteil 1 hat einen Mittelbutzen 3 mit einer konzentrischen Bohrung 4. Das Kernteil 2 hat zwei äußere Schenkel 5Λ und 5ß, die mit der äußeren Flanschfläche des Kernteiles 1 magnetischen Kontakt ergeben. Eine Zentralbohrung 6 in dem Kernteil 2 fluchtet mit der konzentrischen Bohrung 4 im Mittelbutzen des Kernteiles 1, wobei die ringförmige Endfläche des Mittelbutzens 3 von der ihr gegenüberstehenden Innenfläehe des Kernteiles 2 einen Abstand aufweist und so ein Luftspalt 7 gebildet wird.

In der Bohrung 4 und 6 befindet sich eine Abgleicheinrichtung — in F ,-g. 2 ist sie in der Einstellung für maximale Induktivität dargestellt —, die ans einer selbstschneidenden Schraube 8 und einem auf ihrem Schaft durch Kleben oder durch Aufpressen befestigten, magnetischen Abgleichkern 9 besteht. Das Schraubenende ist mit einem Plastikkopf umbettet, dessen

ίο Durchmesser so gewählt ist, daß er mit der Wandung der Bohrung 6 zusammen als Reibungsbremse wirkt.

Der Gewindeschaft der Schraube 8 durchdringt ein als Mutter wirkendes Plastikteil It, das durch eine Radialbohrung 13 in seiner Lage an einem auf der Wand

der Bohrung 4 aufgebrachten, festhaftenden Überzug festgehalten wird. Das Gewinde in dem Plastikteil 11 schneidet sich die selbstschneidende Schraube bei Drehung selbst. Um eine Berührung des Abgleichkernes 9 mit der Bohrungswandung zu verhindern, ist beim Einbetten des Plastikteiles 11 eine Verkleidung 14 auf der Bohrungswand mit angebracht worden.

Diese Abgleicheinrichtung und ihre Herstellung wird im deutschen Gebrauchsmuster 1976 271 ausführlich beschrieben. Der Abgleichkern 9 aus Ferrit überbrückt den Luftspalt 7 zwischen den Kernteilen t und 2 und ist zum Abgleich der Induktivität lageveränderlich.

Die Fläche zwischen den Innenkanten der Schenkel 5A und 5ß und der Außenseite des Mittelbutzens 3 steht als Wickelfläche 15 zur Verfugung. Die Wicklungen werden auf den Mittelbutzen 3 selbsttragend ohne Spulenkörper aufgebracht, wobei auf die Außenfläche des Mittelbutzens eine Isolierschicht gleichzeitig mit dem Einbetten des Plastikteiles 11 aufgebracht wird.

Anschlußelemente 17 für die Wicklungsenden sind in einem Isolierstoffteil 18 eingebettet, das in den Aussparungen 19 mit der Grundplatte des Kernteiles 1 festhaftend verbunden ist. Die Herstellung der Anschlußelementehalterung wird gleichzeitig mit der Einbettung des Plastikteiles 11 vorgenommen und dabei auch gleichzeitig eine mit dieser zusammenhängende Isolierschicht 20 auf der Innenseite der Grundplatte des Kernteiles 1 aufgebracht. Auf der gleichen Innenseite erstrecken sich Vertiefungen 2t vom Mittelbutzen 3 zu den Aussparungen 19 (durch die gestrichelte Linie 22 angedeutet), die das Herausführen der inneren Wicklungsenden zu den Anschlußelementen zwischen dem Kern und der Wicklung ermöglichen. Die Anschlußelemente ragen senkrecht aus der Auflagefläche des Kernteiles heraus, um z. B. das Einsetzen der Spule in eine Leiterplatte zu ermöglichen.

Bei der Herstellung des in F i g. 1 und 2 dargestellten und aus den Kernteilen 1 und 2 bestehenden Spulenkernes werden in einem Arbeitsgang am Kernteil 1 das Plastikteil 11 fixiert, die Isolierüberzüge 14, 16 und 20 aufgebracht und die Halterung für die Anschlußelemente angebracht. Das Kernteil 1 wird dann in eine Wickelmaschine eingespannt und auf dem Mittelbutzen die Wicklung gewickelt und deren Enden mit den Anschlußelementen 17 verbunden. Da das Kernteil 1 keine Schenkel hat, kann dabei die Wicklung direkt auf den Mittelbutzen aufgebracht werden. Schließlich wird das Kernteil 2 auf das Kernteil aufgesetzt und die Abgleichschraube 8 in das Plastikteil 11 eingedreht.

Entsprechend dem Verwendungszweck der Spulen werden für die Kernteile 1 und 2 entsprechende Magnetmaterialien gewählt. Es können z. B. hierfür Ferrite oder gepreßte Pulverkerne aus Eisen oder Nickel-Eisenlegierungen eingesetzt werden. Als Isoliermaterial

kann ζ. B. solches auf Epoxydharzbasis verwendet werden. Diesen Kunstharzen kann dabei ein Füllstoff zugesetzt werden, um eine Farbkennzeichnung oder eine größere mechanische Festigkeit bzw. einen bestimmten Ausdehnungskoeffizienten zu erzielen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Spulenanordnung mit zweiteiligem Spulenkern und einschließlich der Anschlußstifte angenähert quadratischer Aufbaugrundfläche (sogenannter SM-Kern), insbesondere miniaturisierte Spulenanordnung für gedruckte Schaltungen, bei der durch je eine ferromagnetische Grund- und Deckplatte und zwei ferromagnetische Seitenstege ein geschlossener magnetischer Kreis für die um einen Mittelbutzen angeordnete Wicklung gebildet ist und deren Induktivitätswert durch Überbrücken eines im Verlauf des Mittelbutzens angeordneten Luftspaltes mittels eines in einer längs der Symmetrieachse des Mittelbutzens verlaufenden Bohrung befindlichen Abgleichkernes, der mit Hilfe einer ihn tragenden Gewindespindel und eines als Gewindeführung dienenden Plastikteiles in der Bohrung verstellt werden kann, abgleichbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

   a) Das eine Kernteil (1) besteht aus der Grundplatte und dem Mittelbutzen (3), das andere Kernteil aus der Deckplatte und den Seitenstegen (5Λ, 5ß), wobei zwischen der Deckplatte und der Stirnfläche des Mittelbutzens (3) der beim Induktivitätsabgleich teilweise überbrückte Luftspalt (7) vorgesehen ist;

   b) die Wand der Bohrung (4) des Mittelbutzens (3) weist eine Isolierschicht (14) auf, die das als Gewindeführung dienende Plastikteil (ti) in seiner Lage fixiert und eine Berührung des Abgleichkernes (9) mit der Wand der Bohrung (4) verhindert;

   c) die Außenseite des Mittelbutzens (3) und die Oberseite der Grundplatte weisen Isolierschichten (16,20) auf;

   d) in Aussparungen (19) der Grundplatte ist ein Isolierstoffteil (18) mit eingebetteten Anschlußstiften (17) befestigt;

   e) die Wicklung ist flanschlos unmittelbar auf die äußere Isolierschicht (16) des Mittelbutzens (3) aufgebracht.