DE19631375C2 - Verfahren zur Herstellung einer stromkompensierten Drossel - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer stromkompensierten Drossel

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stromkompensierten Drossel, insbesondere Datenleitungsdros­ sel, in Chip-Bauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.
Aus dem Stand der Technik (z. B. DE-AS 11 09 268, CH-PS 233 027, FR 2 585 504, DE 44 32 739 A1, GB 2 080 044 A, DE-GM 19 09 044) sind Drosseln mit offenem Spulenkörper bekannt, der nach der Bewicklung mit einem ferromagnetischen Schluß versehen wird.
Bei Drosseln werden hohe Induktivitäten durch große Windungs­ zahlen n (L ~ n2) und geringen magnetischen Widerstand Rmg (L ~ 1/Rmg) erreicht.
Geringe magnetische Widerstände erzielt man durch Einsatz hochpermeabler ferromagnetischer Werkstoffe (Rmg ~ 1/µrel) und geometrisch günstiger Kernformen, wie dem luftspaltfreien Ringkern.
Diese sogenannten Ringkerndrosseln werden zur Unterdrückung störender magnetischer Sättigungseffekte bevorzugt als strom­ kompensierte Drosseln eingesetzt.
Die Ringkernform erlaubt jedoch bei kleinem Ringkern-Durch­ messer (Außendurchmesser ≦ 4 mm), wie sie z. B. bei Datenlei­ tungsdrosseln in Chip-Bauweise verwendet werden, keine ratio­ nelle maschinelle Bewicklung des Ringkerns.
Die Bewicklung bei kleinen Ringkerndurchmessern erfolgt beim jetzigen Stand der Technik daher mit erhöhtem Personalaufwand von Hand und den damit verbundenen Fehlermöglichkeiten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer stromkompensierten Drossel mit "Ringkern­ eigenschaften" anzugeben, welche auch bei kleinen Bauformen rationell maschinell bewickelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren ge­ löst, das die im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale auf­ weist.
Zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In der dazugehörenden Zeichnung zeigen
Fig. 1 auf einem Trägerband montierte Wickelkörper mit Wick­ lung
Fig. 2 ein zum Bewickeln aufgebogenes Trägerband,
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung einer stromkompensierten Drossel,
Fig. 4 eine auf dem Trägerband umhüllte Drossel,
Fig. 5 eine vereinzelte SMD-Drossel und
Fig. 6 eine mit einem Joch versehene Drossel.
In der Fig. 1 ist ein einspuriges Trägerband 1 dargestellt, welches Anschlußlaschen 2, 3 sowie 4, 5 besitzt. An den An­ schlußlaschen 2 und 4 sowie 3 und 5 ist jeweils ein Spulen­ körper 6 bzw. 7 angeordnet.
Die Größe des Trägerbandes 1 ist so bemessen, daß mehrere Spulenkörper 6, 7 jeweils paarweise angeordnet werden können.
Die Spulenkörper 6, 7 sind derart geformt, das sie Wickelkam­ mern 8, 9 aufweisen und so die mit der Wicklung 12 zu verse­ henen Abschnitte 10, 11 bilden.
Die Wickelkörper 6, 7 weisen dabei an ihren Stirnseiten ver­ schmälerte Abschnitte 13, 14 auf, mit denen sie an den An­ schlußlaschen 2, 4 bzw. 3, 5 befestigt sind. An den den Ab­ schnitten 13, 14 gegenüberliegenden Seiten weisen die Wickel­ körper 6, 7 Abschnitte 15 mit vergrößertem Querschnitt auf.
Zum Anbringen der Bewicklung wird nun das Trägerband 1 derart aufgebogen, daß die Spulenkörper 6, 7 mit ihren Anschlußla­ schen 2, 3 einen Winkel α bilden. Typische Abmessungen der Spulenkörper 6, 7 sind in der Fig. 2 angeführt. Beispiels­ weise beträgt die Größe A des Wickelraums 8 1,7 mm, während die Größe B der Stirnflächen 1 mm beträgt. Die Höhe C des Wickelkörpers 6 ist z. B. 2,5 mm, während der Durchmesser D des Wickelabschnittes 10 1,4 mm beträgt.
Durch das in Fig. 2 dargestellte Aufbiegen des Trägerbandes 1 kann die Bewicklung unter Verwendung von nur einer Wic­ keleinrichtung erfolgen, wodurch sich die in Fig. 3 angege­ bene Schaltung ergibt.
Nach erfolgter Bewicklung erfolgt die Kontaktierung des Wic­ keldrahtes 12 durch Fixierung und Schweißung in den Laschen 16.
Anschließend an die Bewicklung wird der Wickeldraht 12 an den in der Fig. 1 mit 17 bezeichneten Stellen abgetrennt.
Nachdem die Flächen 15 mit einem Kleber beschichtet sind, werden die bewickelten Spulenkerne 6, 7 wieder in eine Ebene zurückgebogen und zusammengepreßt, bis der Kleber ausgehärtet ist. Vorzugsweise werden dabei Kleber verwendet, die durch Zugabe von ferromagnetischen Pulvern ferromagnetische Eigen­ schaften erhalten und Luftspalteffekte minimieren.
Die Spulenkörper 6, 7 selbst bestehen ebenfalls aus ferroma­ gnetischen Werkstoffen und können an den Verbindungsflächen 15 durch Vorbehandlung (Schleifen) einen minimalen Luftspalt ermöglichen.
Das Zusammenpressen der Wickelkörper 6, 7 erfolgt beispiels­ weise durch mechanische Kräfte (Federelemente), oder durch elektromagnetische Kräfte mittels einer Gleichstrombelastung der Wicklungen 12 (gleichzeitig als "burn-in"-Test zu verwen­ den).
In der Fig. 3 ist das Schaltbild einer stromkompensierten Drossel dargestellt, die durch Bewickeln in nur einer Wickel­ richtung hergestellt ist.
In der Fig. 4 ist dargestellt, wie die zusammengefügten Wic­ kelkörper 6, 7 mit einer Kunststoffumhüllung 18 versehen wer­ den.
Nach Herstellung der Umhüllung 18 erfolgt eine elektrische Prüfung und eventuell ein Induktivitäts-Abgleich und an­ schließend eine Vereinzelung der in Fig. 5 dargestellten fertigen stromkompensierten Drosseln 19. Die Anschlußlaschen 2-5 werden auf die Grundfläche 20 umgebogen und bilden so­ mit Lötlaschen 21, 22. An der der Grundfläche 20 gegenüber­ liegenden Fläche 23 kann die Bestempelung und Kennzeichnung der Drossel 19 erfolgen.
In der Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der ein an einem einspurigen Trägerband 29 befestigter Spulenkörper 24 nach Fertigstellung der Bewicklung 30 zur Herstellung des magnetischen Schlusses mit einem Joch 31 der Dicke E (z. B. 0,8 mm) versehen wird. Die Drähte der Bewick­ lung 30 sind dabei an Anschlußflächen 25-28 ankontaktiert.
Das Joch besteht aus ferromagnetischem Material, z. B. Ferrit oder µ-Metall.
Wenn eine Doppeldrahtwicklung angewandt wird, ergibt sich ebenfalls die in Fig. 3 dargestellte Schaltung. Es ist aber auch möglich eine Zweikammerwicklung auf den Spulenkörper 24 aufzubringen.
Die Fertigungsschritte bei dem in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ähnlich wie es anhand der Fig. 1 bis 5 für zwei zusammengefügte Spulenkörper beschrieben ist.
Induktivitätskontrolle und Abgleich durch Steuerung des Preß­ vorgangs während der Gleichstrombelastung können durch Über­ lagerung des Gleichstroms mit einem hochfrequenten Meßstrom erfolgen.
Weiterhin ist ein Induktivitätsabgleich durch Veränderung des magnetischen Widerstandes an den verklebten Verbindungsflä­ chen, z. B. durch Einschnitte an den Verbindungsstellen (Induktivitäts-Reduzierung durch Anhebung des magnetischen Widerstandes) möglich.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer stromkompensierten Dros­ sel, insbesondere Datenleitungsdrossel, in Chip-Bauweise, die aus zumindest einem bewickelten offenen Spulenkern besteht, der nach der Bewicklung mit einem ferromagnetischen Schluß versehen wird, derart, daß eine Drossel mit Ringkerneigen­ schaften resultiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelkörper (6, 7, 24) auf Trägerbändern (1, 29) an­ geordnet werden, und daß zum Anbringen der Bewicklung die Trägerbänder derart aufgebogen werden, daß jeweils zwei nebeneinander angeordnete Spulenkörper (6, 7) mit ihren Anschlußlaschen (2, 3) einen Winkel (α) bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkern (24) nach der Bewicklung mit einem ferro­ magnetischen Joch (31) versehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bewickelte offene Spulenkörper (6, 7) zu einem ge­ schlossenen ferromagnetischen Kreis verbunden werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungsflächen (15) durch Vorbehandlung (Schleifen) ein minimaler Luftspalt angeordnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungsflächen (15) eine Querschnittsvergröße­ rung zur Minimierung des magnetischen Widerstandes angeordnet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügung des magnetischen Schlusses mittels einer Ver­ klebung vorgenommen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kleber verwendet wird, der ein ferromagnetisches Pulver zur Minimierung von Lufspalteffekten enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelkörper (6, 7) zur Herstellung des ferromagneti­ schen Schlusses durch mechanische Kräfte zusammengepreßt wer­ den.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Kräfte durch Federelemente erzeugt wer­ den.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des ferromagnetischen Schlusses die Wic­ kelkörper (6, 7) durch elektromagnetische Kräfte mittels ei­ ner Gleichstrombelastung der Wicklungen (12) zusammengepreßt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Induktivitätskontrolle und zum Abgleich die Drosseln mit einem von einem hochfrequenten Meßstrom überlagerten Gleichstrom beaufschlagt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktivitätsabgleich durch Veränderung des magneti­ schen Widerstandes an den verklebten Verbindungsflächen (15) vorgenommen wird.
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