DE19636742A1 - Einrichtung zur Einstellung eines definierten elektrischen Potentials auf einem Ferritkern eines induktiven Bauelementes und/oder zur Verringerung einer Bedämpfung des induktiven Bauelementes durch von dessen Magnetfeld induzierten Verlusten - Google Patents
Einrichtung zur Einstellung eines definierten elektrischen Potentials auf einem Ferritkern eines induktiven Bauelementes und/oder zur Verringerung einer Bedämpfung des induktiven Bauelementes durch von dessen Magnetfeld induzierten VerlustenInfo
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Description
Einrichtung zur Einstellung eines definierten elektrischen
Potentials auf einem Ferritkern eines induktiven Bauelementes
und/oder zur Verringerung einer Bedampfung des induktiven
Bauelementes durch von des sen Magnetfeld induzierten Verlu
sten.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ein
stellung eines definierten elektrischen Potentials auf einem
Ferritkern eines induktiven Bauelementes und/oder zur Verrin
gerung einer Bedampfung des induktiven Bauelementes durch von
dessen Magnetfeld induzierten Verlusten nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Bei induktiven Bauelementen können Probleme sowohl aufgrund
eines undefinierten elektrischen Potentials auf dem Ferrit
kern des Bauelementes als auch durch Bedampfung des Bauele
mentes durch von dessen Magnetfeld induzierten Verlusten,
beispielsweise Wirbelstromverlusten, auftreten. Dies ist bei
spielsweise bei Induktivitäten für Schwingkreise von indukti
ven Annäherungsschaltern der Fall. Derartige induktive Annä
herungsschalter bzw. Sensoren enthalten als aktives Element
ein induktives System aus einer elektrischen Wicklung und ei
nem Ferritkern, der als Schalenkern ausgebildet ist. Durch
den Schalenkern wird das durch den in der Wicklung fließenden
elektrischen Strom erzeugte Magnetfeld so geführt und gerich
tet, daß es nur an einer Seite aus dem Kern austritt. Befin
det sich in der Nähe dieser Seite, d. h. der aktiven Fläche
des Näherungsschalters ein Gegenstand aus elektrisch oder ma
gnetisch leitendem Material, so wird das Magnetfeld defor
miert. Aus dieser Deformation bzw. Beeinflussung wird ein
elektrisches Schaltsignal des Naherungsschalters abgeleitet.
Für die Funktion des Naherungsschalters ist es entscheidend,
daß sich der Ferritkern auf einem definierten elektrischen
Potential befindet. Da Ferrite eine schlechte elektrische
Leitfähigkeit besitzen (was aus dem Gesichtspunkt von Verlu
sten im Kern an sich erwünscht ist), kommen übliche Methoden
zur Potentialdefinition, beispielsweise das Anlöten von elek
trischen Leitern, nicht in Betracht.
Man hat diesem Problem dadurch zu begegnen versucht, daß ein
Metallstück unter Druck mit der Oberfläche des Ferritkerns in
Kontakt gebracht wird. Dies hat jedoch den Nachteil, daß auf
grund von unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften von Fer
riten undefinierte Oberflächenwiderstände entstehen. Die
Streuung des Übergangswiderstandes von Ferrit zum Leiter ist
dabei relativ groß. Es kann sich etwa eine Standardabweichung
von 1,8 kOhm ergeben.
Ein weiteres Problem bei induktiven Annäherungsschaltern
tritt dann auf, wenn als Gehäuse ein Metallrohr, insbesondere
ein Edelstahlrohr, verwendet wird. Die in einem derartigen
Gehäuserohr induzierten Wirbelströme bewirken eine Vorbedämp
fung des Spulensystems des Näherungsschalters und senken da
durch den maximalen Schaltabstand ab. Um die durch diese Wir
belströme bedingte Bedampfung des Spulensystems zu verrin
gern, kann zwischen Spulensystem und Gehäuse ein Kupferring
angeordnet werden, wodurch die Wirbelstromverluste wesentlich
verringert werden, weil die elektrische Leitfähigkeit von
Kupfer um Größenordnungen höher als die des üblicherweise
verwendeten Gehäusematerials ist. Damit wird die Vorbedämp
fung des Spulensystems gesenkt und in Folge dessen auch der
mögliche Schaltabstand des Annäherungsschalters erhöht.
Zu einer derartigen Ausgestaltung von induktiven Annäherungs
schaltern wird auf "Sensoren in der Automatisierungstechnik"
von G. Schnell, Vieweg Verlag, Braunschweig 1991, Seiten 5
bis 10 verwiesen.
Dabei tritt jedoch der Nachteil auf, daß die relativ großen
Toleranzen des Ferrits - etwa 2 bis 3% - immer zu einem
Spalt zwischen dem Metallring und der Ferritwand führen. Da
durch wird ein unerwünschter Streufluß hervorgerufen und der
Schaltabstand gesenkt. Da der Metallring eine bestimmte Min
destdicke besitzen muß, werden darüber hinaus unter Berück
sichtigung der vorgenannten Toleranzen des Ferrits die Ge
samtabmessungen des Näherungsschalters vergrößert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
die vorgenannten Nachteile nicht aufweisende Möglichkeit zur
Potentialeinstellung und/oder Bedampfungsverringerung von in
duktiven Bauelementen anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genann
ten Art erfindungsgemäß durch die Maßnahme des kennzeichnen
den Teils des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran
sprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu
tert. Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Ferritkerns mit auf
geklebter Metallschicht; und
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Ferritkerns mit
aufgeklebter Metallfolie.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Ferritkern 1 mit Mittelloch
2, wie er für eine Induktivität eines induktiven Näherungs
schalters verwendbar ist.
Auf diesen Kern 1 ist erfindungsgemäß eine Metallschicht 3
mittels eines elektrisch leitfähigen und im Betriebstempera
turbereich des induktiven Bauelementes haftenden und tempera
turbeständigen Klebers (aus Fig. 1 aus Übersichtlichkeits
gründen nicht ersichtlich) aufgeklebt. Ein derartiger Kleber
mit extrem hoher Leitfähigkeit, hoher Haftung sowie Tempera
turbeständigkeit ist an sich bekannt und kommerziell erhält
lich.
Die Metallschicht 3 kann ein kreisförmig ausgebildetes Kup
ferplättchen vorgegebenen Durchmessers sein. Natürlich sind
auch andere Formen, beispielsweise rechteckige Formen, unter
schiedlicher Größe möglich.
Die erfindungsgemäße Maßnahme besitzt die folgenden Vorteile:
Es besteht eine sehr gute Haftung der Metallschicht auf der
Ferritoberfläche.
Der Übergangswiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen
Metallschicht und dem Ferrit ist relativ gering. Praktische
Messungen des Übergangswiderstandes zwischen einem Kupfer
plättchen mit einem Durchmesser von 6 mm und Ferrit ergibt
einen Wert von 3,67 kOhm gegenüber einem Wert von 5,39 kOhm
bei der bisher verwendeten Methode des Anpressens eines Me
tallplättchens.
Eine elektrische Verbindung kann durch thermische Verfahren,
z. B. durch Löten, hergestellt werden.
Die Streuung des Übergangswiderstandes zwischen Ferrit und
der Metallschichtoberfläche ist gering. Messungen des Über
gangswiderstandes zwischen einem Kupferplättchen mit 6 mm
Durchmesser und Ferrit haben eine Standardabweichung von 0,56
kOhm gegenüber einem Wert von 1,83 kOhm bei der bekannten Me
thode ergeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Neuerung nach Fig.
2, in der gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugs
zeichen versehen sind, wird auf die Oberfläche des Ferrit
kerns 1 mittels eines Klebers 21 eine Metallfolie 20 aufge
klebt. Damit ist das Problem der oben erläuterten Bedampfung
des induktiven Systems durch Wirbelströme gut beherrschbar.
Durch den Kleber 21 ist die Metallfolie 20 praktisch direkt
auf die Oberfläche des Ferritkerns aufgebracht. Daraus ergibt
sich der Vorteil, daß keine Toleranzprobleme wie bei der be
kannten Maßnahme der Verwendung eines Metallrings auftreten.
Darüber hinaus können sehr dünne Schichten bis hinunter zu
einigen 10 um aufgebracht werden. In der Praxis kann die Dic
ke z. B. 0,01 bis 0,1 mm betragen.
Claims (5)
1. Einrichtung zur Einstellung eines definierten elektrischen
Potentials auf einem Ferritkern (1) eines induktiven Bauele
mentes und/oder zur Verringerung einer Bedämpfung des induk
tiven Bauelementes durch von dessen Magnetfeld induzierten
Verlusten in Form einer auf dem Ferritkern (1) vorgesehen Me
tallschicht (3; 20),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallschicht (3; 20) mittels eines elektrisch leit
fähigen und im Betriebstemperaturbereich des induktiven Bau
elementes haftenden und temperaturbeständigen Klebers (21)
auf den Ferritkern (1) geklebt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Metallschicht (3; 20) eine Kupferschicht Verwendung
findet.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Metallschicht (3) ein Metallplättchen vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Metallplättchen (3) kreisförmig ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallschicht (20) in Form einer Folie auf den Fer
ritkern aufgeklebt ist.
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