DE2101138C3 - An einer Schaltungsträgerplatte befestigbare elektrische Spule - Google Patents

Description

35

Die Erfindung bezieht sich auf eine an einer Schaltungsträgerplatte befestigbare elektrische Spule mit einem röhrenartigen Spulenkörper, der an einem Ende mit einem Flansch versehen ist und welcher eine Wicklung aus Leitungsdraht aufweist, die ihrerseits zwei sich einstückig an die Wicklung anschließende und aus dem Flansch axial hervorstehende Anschlußleitungen besitzt.

Bei der Herstellung gedruckter Schaltungen werden elektrische Schaltungsbauteile, welche Teil der herzustellenden Schaltung bilden, im allgemeinen dadurch in die Schaltung eingefügt, daß Anschlußleitungen der Schaltungsbauteile in Löcher eingeführt werden, die in der Schaltungsträgerplatte vorgesehen sind, wonach die Schaltungsbauteile an der Schaltungsträgerplatte durch Löten, beispielsweise durch Tauchiötung befestigt werden. Vor dem Löten sind die Schaltungsbauteile bekanntermaßen in den Befestigungslöchern beweglieh, und es kann vorkommen, daß während des Zusammenbaus der Schaltung einzelne Teile aus der gewünschten Lage auf der Schaltungsträgerplatte herausgeschüttelt oder in anderer Weise verschoben werden. Im Falle von elektrischen Spulen, beispielsweise von Induktionsspulen oder von Übertragern, kann eine Bewegung aus der gewünschten Lage bedeuten, daß sich auch die beabsichtigten elektrischen Werte verändern, so daß die Eigenschaften der herzustellenden Schaltung beeinflußt werden. Spulen der hier betrachteten Art sind im allgemeinen größer und haben andere Gestalt als die übrigen Schaltungsbauteile, wie Halbleiter und Widerstände, welche in einer elektrischen Schaltung im allgemeinen anzutreffen sind. Spulen sind aus diesem Grunde bezüglich fehlerhafter Bewegungen vor dem Löten noch empfindlicher.

Bei einer aus der USA.-Patentschrift 2 941 172 bekannten elektrischen Spule der eingangs angegebenen Art sind die aus dem Spulenkörperflansch axia¹ hervorstehenden Anschlußleitungen als Kontaktstifte zum Einstecken der Spule in einen Stecksockel ausgebildet. Über die Reibung der Kontaktstifte in den Steckbuchsen des Stecksockels hinaus wirkt auf die bekannte Spule keine Haltekraft nach dem Einstecken und vor der Lötung zur Verbindung mit einer SchaltungsträgerpIaUe, so daß die Spule bei Vibrationen aus der Halterung oder dem Stecksockel herausrutschen kann.

Aus der USA.-Patentschrift 2 958 063 ist es ferner bekannt, an einen? isolierenden Spulenkörper einzelne Anschluß-Komaktfahnen zu befestigen, deren axial vorstehende, in eine Fassung oder in Ausnehmungen einer Schaltungsträgerplatte einsteckbare Enden mit Ausbiegungen versehen sind, um das gesamte Bauteil in die Schaltungsirägerplatte einschnappen lassen zu können und die Verbindung zu Leiterstegen der Schaitungsträgerplatte im Bereich der Ränder der Ausnehmungen herstellen zu können. Die am Spulenkörper einzeln zu befestigenden Kontaktfahnen verteuern jedoch die Herstellung außerordentlich und bieten nicht die Möglichkeit, die Enden der Spulenwicklung selbst als Anschlußelemente zu verwenden.

Schließlich ist es aus der schweizerischen Patentschrift 340 906 bekannt, zusammen mit der Spulenwicklung auch die Anschlußenden der Wicklung in Kunststoff einzugießen, doch wird hierdurch das Erwärmungsverhalten der Spule verändert, und die Konstruktion eignet sich nicht zur Anbringung an Schaltungsträgerplatten.

Durch die Erfindung soll demgegenüber die Aufgabe gelöst werden, eine elektrische Spule der eingangs kurz beschriebenen, allgemeinen Art so auszubilden, daß unerwünschte Verlagerungen beim Zusammenbau der Schaltung, welche zu einer Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Spule und auch der Schaltung führen könnten, in solcher Weise vermieden werden, daß die Spule an einer Schaltungsträgerplatte vor dem Anlöten sicher festgehalten wird, ohne daß die besondere Ausbildung der Spule die Herstellung verteuert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch zwei sich einstückig an den Spulenkörper anschließende, längliche Radialrippen, weiche die Anschlußleitungen oberhalb des Flansches umgeben und mindestens einige der in einer Spiralrille des Spulenkörpers liegenden Windungen der Leitungsdrahtwicklung in fester Lage in der Spiralrille halten und durch an jeder Anschlußleitung vorgesehene, radial verlaufende V-förmige Biegungen in solcher Form und Lage des Biegungsscheitels gegenüber dem Flansch, daß sie beim Einführen der Anschlußleitungen in zugehörige Befestigungslöcher der Schaltungsträgerplatte eine Haltekraft zwischen Schaltungsträgerplatte und Spule erzeugen.

Die Biegungen der Anschlußleitungen ziehen also die Spule nach Einstecken in die Befestigungslöcher gegen die Schaltungsträgerplatte, so daß die Spule bereits vor dem Verlöten so an der Schaltungsträgerplatte gesichert ist, daß Vibrationen oder Erschütterungen od. dgl. nicht zu einem Herausfallen oder Sichverlagern der Spule gegenüber der Schaltungsträgerplatte führen können. Besonders ist darauf hinzuweisen, daß diese Wirkung mit außerordentlich einfachen Mitteln erzielt wird, welche die Herstellung von Spulen dieser Art

nicht verteuern.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der zuvor kurz beschriebenen Spule bilden Gegenstand der anliegenden Unteransprüche. Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Spule,

F i g. 2 eine Seitenansicht einer vorgeformten Wicklung für eine Spule vor dem Eingießen in den Spulenkörper,

F i g. 2 A eine gegenüber F i g. 2 abgewandelte Ausführungsform der vorgeformten Wicklung in Teildarstellung,

F i g. 3 eine Untersicht der Spule nach F i g. 1,

F i g. 4 eine teilweise im Schnitt gezeichnete perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Befestigung einer Spule an einer Schaltungsträgerplatte und

F i g. 5 eine im Schnitt gezeichnete Teilansicht einer Spule, welche an einer Schaltungsträgerplatte befestigt ist.

In F i g. 1 ist eine Spule gezeigt, welche ohne die Verwendung zusätzlicher Befestigungsorgane genau und sicher in ihrer Lage an einer Schaltungsträgerplatte festgelegt werden kann. Die Spule weist eine Wicklung 10 auf, welche aus schraubenförmig ausgeführten Windungen 11 eines Drahtes gebildet und durch einen röhrenartigen Spulenkörper 12 abgestützt ist, welche um die Wicklung 10 herumgegossen ist und eine Spiralrille J4 aufweist, welche zur Aufnahme der Windungen 11 der Spule in vorbestimmtem Abstand in dem Spulenkörper vorgesehen ist. Die Wicklung 10 weist zwei Anschlußleitungen 16 und 18 auf, die sich einstückig an die Windungen 11 der Spule anschließen und in axialer Richtung von der Spule wegragen. An jeder der Anschlußleitungen 16 und 18 ist eine im wesentlichen V-förmige Einbiegung oder pin Knie 20 vorgesehen, mittels welchen die Spule an einer Schaltungsträgerplatte befestigt und in einer gewünschten Lage gehalten werden kann, welche für die endgültige Befestigung der Spule vorgesehen ist. Jede der Biegungen oder knieartigen Ausbildungen 20 verläuft mit Bezug auf die Spule radial nach einwärts und ist gegenüber der jeweils anderen Biegung und gegenüber einem Flansch des Spulenkörpers 12 so angeordnet, daß sich eine Haltekraft zwischen Spulenbauteil und Schnitungsträgerplatte erzielen läßt. Gemäß der in F i g. 2 A gezeigten Ausführungsform kann aber jede Biegung auch radial nach auswärts gerichtet sein, so daß eine entsprechende Haltewirkung erreicht wird. Die Spule kann also in einer gewünschten Lage auf der Schaltungsträgerplatte vor dem Festlöten an der Trägerplatte so fixiert werden, daß Verlagerungen vor dem Löten vermieden werden. Als Folge davon werden innerhalb der fertigen Schaltung die erwarteten elektrischen Eigenschaften der Spule stets in gleicher Weise erreicht.

Die Wicklung 10 wird zur Erzielung der gewünschten elektrischen und mechanischen Eigenschaften im allgemeinen vorgeformt, so daß sich die in F i g. 2 gezeigte Gestalt ergibt, und der Spulenkörper 12 wird um die Wicklung 10 herumgegossen, beispielsweise durch Einsetzen in eine Gießform. Die Fertigung der Wicklung erfolgt mit einer Durchmessertoleranz, welche derjenigen des gegossenen Spulenkörpers größenordnungsmäßig vergleichbar ist und etwa 0,0025 mm beträgt. Der zur Herstellung der Wicklung 10 verwendete Draht und die Anschlußleitungen sind nach dem Eingießen in den Spulenkörper 12 ausreichend steif und abgestützt, um gegeneinander und gegenüber dem Spulenkörper in einer bestimmten Lage zu bleiben.

Der Spulenkörper 12 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, gefertigt, der die gewünschten elektrischen Eigenschaften besitzt und s-ch leicht vergießen läßt uno beim Abkühlen aushärtet Der Spulenkörper hat rohrförmige Gestalt und weist die erwähnte Spiralrille 14 auf, welche sich auf Grund des Vorhandenseins der Wicklung 10 während des Gießens ausbildet und die Windungen 11 der Wicklung 10.

ίο aufnimmt, so daß die Windungen isoliert im Abstand voneinander gehalten sind. Ein Paar einander diametral gegenüberliegender Rippen 24, 26, welche jeweils radial vom Spulenkörper nach außen wegragen und sich mit Bezug auf den Spulenkörper in axialer Richtung erstrecken, dienen zum Festhalten der Windungen 11 der Spule innerhalb der Spiralrille 14. Auch haben die Rippen 24 und 26 die Aufgabe, die Anschlußleitungen 16 und 18 sicher und starr am Spulenkörper zu befestigen, so daß ein genauer Abstand und eine relative Lage der Anschlußleitungen gegeneinander und gegenüber der unteren Fläche des Flansches des Spulenkörpers 12 eingehalten wird.

Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, umschließt die Rippe 24 den Abschnitt 17 der Anschlußleitung 16, während die Rippe 26 den Abschnitt 19 der Anschlußleitung 18 umschließt. Die in solcher Weise fixierten und abgestützten Anschlußleitungen 16 und 18 sind also mit Bezug auf einander genau und sicher im Abstand gehalten, so daß jede der Biegungen 20 solche Lage hat, daß die gewünschte Haltekraft zum Festlegen des Spulenbauteils erzielt wird. Der Flansch 28 des Spulenkörpers 12 weist eine in tangentialer Richtung wegstehende Zunge 30 auf, die in der Nähe der Anschlußleitung 18 liegt und zur Kennzeichnung dieser Anschlußleitung dient.

Eine solche Kennzeichnung kann auch durch die ungleiche axiale Länge der Rippen 24 und 26 erreicht werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rippe 26 langer als die Rippe 24 und erstreckt sich über die gesamte Länge der Spiralrille 14.

Der röhrenartige Spulenkörper kann außerdem noch eine Reihe innerer Rippen 32 aufweisen, die sich mit Bezug auf den Spulenkörper in axialer Richtung erstrecken und am Innenumfang umfangsmäßig verteilt angeordnet sind. Die Rippen 32 sind im Querschnitt im wesentlichen rechteckig und dienen dazu, über Gewinde einen Abstimm- oder Trimmkern zu haltern. Der Trimmkern 33 ist aus einem geeigneten magnetischen Werkstoff, beispielsweise aus einem geformten Ferrit hergestellt und besitzt einen Gewindedurchmesser, welcher etwas größer als der Innendurchmesser der Rippen 32 ist, so daß der Trimmkern 33 mit seinem Gewinde zwischen den Rippen 32 eingeschraubt werden kann. Der die Rippen 32 bildende Kunststoff ist so weich, daß die Gewindegänge des Trimmkerns 33 entsprechende Gewindegänge in die Rippen einschneiden, wenn der Trimmkern in die Spulenform eingeschraubt wird. In bekannter Weise wird der Trimmkern innerhalb der Spule in solche Lage gebracht, daß sich die erwarteten elektrischen Eigenschaften des Bauteils ergeben.

Von der unteren Fläche des Flansches 28 des Spulenkörpers 12 ragen in axialer Richtung um ein bestimmtes Stück drei Abstiitzvorsprünge 34 weg, die in der

S₅ dargestellten Weise etwa am Rande des Flansches 28 gelegen sind. Die Abslützvorsprünge 34 sind so ausgebildet und bemessen, daß sie sich gegen eine Befestigungsfläche der Schaltungsträgerplatte abstützen und

die Spule an der Schaltungsträgerplatte in einer bestimmten Lage unterstützen. Die äußerste Stirnfläche der Abstützvorsprünge 34 bildet die eigentliche, den Biegungen 20 und 22 der Anschlußdrähte 16 und 18 zugeordnete Befestigungs-Gegenfläche, so daß die Biegungen ihre federnde Haltekraft auf die Spule ausüben können, wenn diese in die Schaltungsträgerplatte eingesetzt ist, so daß eine genaue Lage der Spule vor der Lötung sichergestellt ist.

Der Spulenkörper 12 wird als ein einziges, einstückiges Bauteil um die vorgeformte Wicklung 10 herumgegossen, welche bei der Herstellung in eine geeignete Form eingesetzt wird. Formen mit einer Vielzahl von Formhohlräumen werden gewöhnlich dazu verwendet, gleichzeitig viele Spulen herstellen zu können.

Wie oben erwähnt, werden für die Wicklung 10 und den Spulenkörper 12 sehr genaue Abmessungen eingehalten und in gleicher Weise wird die Lage der Anschlußleitungen 16 und 18 gegeneinander und gegenüber der Befestigungsfläche des Spulenkörpers so gesichert, daß sich die mechanische federnde Haltewirkung der Spule beim Ansetzen an die Schaltungsträgerplatte einstellt. Die Löcher der Schaltungsträgerplatte, durch welche die Anschlußleitungen eingeführt werden, haben den gleichen von Mittelachse zu Mittelachse gemessenen Abstand wie die Anschlußleitungen 16 und 18 und sind so mit Spiel ausgeführt, daß die knieartigen Biegungen der Anschlußdrähte so weit durch die Bohrungen oder Löcher hindurchgeschoben werden, bis die Mitte der Biegung über die betreffende Bohrung hinausreicht. Die sich danach einstellende Haltekraft reicht dazu aus, ein Zurückziehen oder Kippen der Spule zu verhindern, wenn beim Zusammenbau der Schaltung Kräfte wirksam sind, die zu einer Verlagerung führen könnten. Die Biegungen 20 der Anschlußleitungen 16 und 18 erstrecken sich radial nach einwärts in Richtung aufeinander zu und hierbei ergibt sich eine Haltekraft, die in Richtung auf die Achse der Spule nach einwärts und von der Stütz- und Befestigungsfläche der Spulenform weg gerichtet ist, um die Spule in fester Lage an der zugehörigen Schaltungsträgerplatte zu halten. Die Haltekraft kann aber auch durch die radial nach auswärts gerichteten Biegungen 20 erzeugt werden, welche in F i g. 2A gezeigt sind. Die Schrägung des Abschnitts 40 der Biegung 20 nahe der Stütz- und Befestigungsfläche 28 ergibt sich aus dem Abstand zwischen dem Punkt 42, an welchem jede Anschlußleitung aus dem Flansch 28 austritt und der zugehörigen Fläche auf der Unterseite der Schaltungsträgerplatte, gegenüber welcher die beabsichtigte Haltekraft zur Wirkung kommt Die Schrägung des Abschnitts 44 der Biegung 20 wird so gewählt, daß eine gewisse Kraft zum Einsetzen der Anschlußleitungen 16 und 18 in die Schaltungsträgerplatte erforderlich ist. Die Lage der Biegung 20 an einer bestimmten Stelle der zugehörigen Anschlußleitung wird so gewählt, daß der Scheitel 21 der Biegung etwas über die Unterseite der Schaltungsträgerplatte hinausgeschoben wird, wenn die Spule in die Schaltungsträgerplatte eingesetzt wird.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel ist die Wicklung 10 aus einem verzinnten Kupferdraht von 0,8 mm Durchmesser mit einer Steigerung von 8,7 Windungen je cm hergestellt, wobei der Durchmesser des Spulenformkörpers 8,1 mm beträgt. An den Anschlußleitungen 16 und 18 sind V-förmige, knieartige Biegungen 20 vorgesehen, wobei die Abschnitte 40 und 44 nach einwärts unter einem Winkel von 24° gegenüber der Spulenlängsachse verlaufen. Die Anschlußleitungen 16 und 18 ragen von der Fläche 28 etwa 7,6 mm weg und der Scheitel 21 jeder der Biegungen 20 besitzt einen Abstand von etwa 2,1 mm von der Stirnfläche des Flansches 28. Die Abstützvorsprünge 34 ragen von dem Flansch 28 etwa 0,76 mm weg. Die Anschlußleitungen 16 und 18 liegen mit Bezug auf die Spulenachse etwa auf einem Kreis mit einem Radius von 6 mm. Wie bereits erwähnt, sollen die Befestigungsöffnungen für die Spule auf der Schaltungsträgerplattc auf gleichem Radius wie die Anschlußleitungen liegen und ausreichend Spiel zum Einführen der Anschlußleitungen mit einer bestimmten Einschiebekrafl betitzen. Die Befestigungs-

*5 bohrungen bei dem vorstehend kurz beschriebenen praktischen Ausführungsbeispiel weisen einen Durchmesser von 1,15 mm auf und gewähren so ausreichendes Spiel zum sicheren Einsetzen der Spule.

in den Fig.4 und 5 ist die Spule in ihrem an der

^ao Schaltungsträgerplatte befestigten Zustand dargestellt. Die Schaltungsträgerplatte 50 ist aus einer Isolierstoffplatte gefertigt, auf der elektrisch leitende Stromwege 52 an einer Oberfläche vorgesehen sind, die in bekannter Weise durch Schablonentechnik und im Ätzverfah-

^a5 ren aufgebracht sein können. Durch die Schaltungsträgerplatte 50 führen in bestimmten Bereichen Öffnungen 54, die zum Einsetzen elektrischer Schaltungsbauteile, beispielsweise von Widerständen 55 dienen. Im allgemeinen werden die Schaltungsbauteile an dcrjenigen Fläche der Schaltungsträgerplatte 50 befestigt, welche der die Leitungswege 52 enthaltenden Fläche gegenüberliegt. Ferner sind Öffnungen 56 zum Einsetzen einer Spule 58 vorgesehen, welche in der hier angegebenen Weise an der Schaltungsträgerplatte 50 zu bcfestigen ist. Die Abstützvorsprünge 34 legen sich an die gegenüberliegende Oberfläche der Schalungsträgerplatte 50 an und die Biegungen 20 haben relativ zu den öffnungen 56 solche Lage, daß die Scheitel 21 der Biegungen 20 etwas über diejenige Fläche der Schaltungsträgerplatte 50 hinausragen, welche der die Spule tragenden Fläche der Schaltungsträgerplatte gegenüberliegt.

Die Gestalt der Anschlußleitungen ermöglicht eine sichere Halterung der Spule 58 in der gewünschten Lage auf der Schaltungsträgerplatte 50. Nach dem Zusammensetzen der Spule 58 und weiterer elektrischer Schallungsbauteile in der herzustellenden Schaltung können sämtliche Bauteile zusammen mit dem Teil 5Ϊ an zugehörigen Verbindungsleitungen festgelötet wer-

den. die auf einer Fläche der Schaltungsträgerplatte 5C zusammen mit den Leitungswegen 52 vorgesehen sind Diese Verlötung wird im allgemeinen in einem einziger Arbeitsgang ausgeführt, wobei bekannte Lötverfahrer oder Tauchverfahren eingesetzt werden. Die hier vor geschlagene konstruktive Erfindung kann auf eine Viel zahl bekannter Schaltungsträgerplatten angewende werden. Beispielsweise kann die Schaltungsträgerplatt« einer Mehrschicht-Bauart angehören, bei welcher di( Befestigungsbohrungen 56 zur Aufnahme der An

Schlußleitungen der Spule 58 sowie andere Befesti gungslöcher 54 zur Aufnahme weiterer Schaltungsbau teile die Form durchkontaktierter Bohrungen haben welche eine Verbindung zwischen Schaltungswegen au einer Fläche der Schaltungsträgerplattc 50 und be

⁶S stimmten Leitungswegen auf de^r gegenüberliegendei Fläche der Schaltungsträgerplatte herstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. An einer SchaltungsträgerpIaUe befestigbare elektrische Spule mit einem röhrenartigen Spulenkörper, der an einem Ende mit einem Flansch versehen ist und welcher eine Wicklung aus Leitungsdraht aufweist, die ihrerseits zwei sich einstückig an die Wicklung anschließende und aus dem Flansch axial hervorstehende Anschlußleitungen besitzt, xo gekennzeichnet durch zwei sich einstückig an den Spulenkörper (12) anschließende, längliche Radialrippen (24, 26), welche die Anschlußleitungen (16, 18) oberhalb des Flansches umgeben und mindestens einige der in einer Spiralrille des Spulenkörpers (12) liegenden Windungen der Leitungsdrahtwicklung in fester Lage in der Spiralrille halten, und durch an jeder Anschlußleitung vorgesehene radial verlaufende V-förmige Biegungen (20) mit solcher Form und Lage des Biegungsscheitels gegenüber ao dem Flansch, daß sie beim Einführen der Anschlußleitungen in zugehörige Befestigungslöcher der Schaltungsträgerplatte eine Haltekraft zwischen Schaltungsträgerplatte und Spule erzeugen.

2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- »5 net, daß der Flansch des Spulenkörpers mehrere um ein bestimmtes Stück über das Ende des Spulenkörpers (12) hinausstehende Abstützvorsprünge (34) aufweist.

3. Spule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Radialrippen (24, 26) zur Kennzeichnung der zugehörigen Anschlußleitungen (16,18) ungleiche Länge besitzen.