DE2132095A1 - Elektrische Spulen und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Elektrische Spulen und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Description
LESSINGSTRASSE TELEFON C0722I) 224
Anmelder: J. DENTON LIMITED 4 Priory Gardens, Corbridge, Northumberland, England
Elektrische Spulen und Verfahren zur Herstellung derselben
Die Erfindung betrifft elektrische Spülen und verbesserte Herstellungsverfahren derselben.
Die elektrische Spule gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Träger mit wenigstens einem Oberflächenbelag aus einem
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elektrisch isolierenden Material, einer in wenigstens einer
Oberfläche des Trägers eingeformtenNut und aus einem Streifen
eines elektrisch leitenden Materials in der oder jeder Nut, wobei der oder jeder Streifen durch die Wandflächen der Nut
abgegrenzt wird.
Das zur Herstellung einer elektrischen Spule gemäß der Erfindung
angewendete Verfahren besteht darin, daß die Oberfläche des Trägers mit wenigstens einer durch Kämme begrenzten Nut gebildet wird, der Träger mit wenigstens einem Oberflächenbeiag
aus einem elektrisch isolierenden.Material versehen wird, ein Überzug eines elektrisch leitenden Materials auf die Oberfläche
des Trägers aufgebracht wird und schließlich das Material von der Oberfläche entfern-t wird, um eine Spule aus elektrisch lei-.
tendem Material zu erhalten,., weiche duxch die .Wandflächen der.
Nut begrenzt wird* .
Die Nut kann gerade sein, wenn z. B. eine Spule vom Paralleltyp gewünscht wird, wo zwei gerade axiale Nuten diametral entgegengesetzt auf einem Stab oder einem röhrenförmigen Träger
gebildet werden. Die, Nut ist jedoch Üblicherweise schraubenförmig, wobei Mehrfachnuten vorgesehen sein,können, z. B. zwei
Nuten zur Erzeugung einer bifilaren Spule. Die Nuten können
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auch in Form eines Mehrfachgewindes mit mehreren Anfängen ausgebildet sein. Alternativ können die Nut oder die Nuten
spiralenförmig in einem Scheiben- oder Plattenträger eingeformt werden, wenn z. B. eine flache, scheibenförmige Spule
gewUnscht wird.
Es ist möglich, Material aus den Mulden der Nuten der Überzogenen Träger, beispielsweise durch Vorsehen eines Drahtes
in den Mulden, vor dem Überziehen der Träger und anschließenden Abziehen des Drahtes mit dem darauf liegenden Uberzugsmaterial,
zu entfernen. Vorzugsweise werden jedoch die Kämme oder Spitzen, welche die Nut begrenzen, entfernt. Die Kämme oder Spitzen
können durch geeignete Verfahren, wie Abdrehen, Abschleifen oder im Falle von inneren Nuten durch Bohren oder Ausreiben,
leicht entfernt werden, um einen schraubenförmigen Streifen des elektrisch leitenden Materials in der Mulde und den Seiten
der Nut zu erhalten. Gemäß der Erfindung können Spulen beliebiger Länge und in beliebig zugeschnittenem Format hergestellt
werden.
Der Träger kann aus einem beliebigen starren isolierenden Material, wie z. B. Kunststoff oder Keramik, oder aus Metall mit
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einer Schicht eines isolierenden Werkstoffes gebildet werden, und er kann einen beliebigen gewünschten Querschnitt aufweisen, wobei die Träger fUr schraubenförmige Spulen entweder
einen konstanten oder einen verjüngten Querschnitt aufweisen können. Der Träger kann auch eine feste volle oder hohle Form
haben, in welch letzterem Falle die schraubenförmige Nut und der spiralförmige Streifen des elektrisch leitenden Materials
P im Innern des Trägers vorgesehen sein können, wodurch eine Spule hergestellt werden kann, die durch ihren Träger umschlossen und geschützt wird und wobei Spulen ineinandergesetzt
oder Kerne eingesetzt werden können. Alternativ können auch auf der inneren und äußeren Fläche des Trägers derartige Nuten
und Streifen zur Bildung eines konzentrischen Spulenpaares vorgesehen werden.
| Der überzug kann durch irgendein geeignetes Verfahren, wie z. B.
durch Flüssigkeitsspray, chemische Adhäsion, Tauchen, Malen, VakuumUberziehen, Elektroplattieren, Laminieren oder Kupferummanteln, wie bei gedruckten Schaltungen, durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird ein Kunststoff- oder keramischer Träger durch anfänglichen stromlosen metallischen Niederschlag überzogen.
Die Dicke des niedergeschlagenen Metalls ist sehr dünn, in der Größenordnung von beispielsweise einigen tausendstel Zoll, und es
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besteht aus Zinn und Palladium und/oder Nickel oder Kupfer, wobei die Metalldicke im allgemeinen aus Kupfer durch eine
geeignete Elektroplattierung hergestellt werden kann, um die gewünschte Streifendicke, gewöhnlich einige Hundertstel von
2,5 mm, zu erreichen. Es kann ferner ein weiterer Überzug, ζ. B. aus Silber oder Gold, in einem sehr dünnen Belag folgen.
Außer zur Erzeugung einer leitenden Metallschicht, die in gutem
Kontakt mit dem Träger steht, wird durch den stromlosen Niederschlag eine Bindung mit dem keramischen Material und einigen
Kunststoffen einschließlich Acrylonitril Butadien Styren Copolymer, welche als ABS-Kunststoffe bezeichnet werden, sowie
Polypropyhlen und Polytetrafluoräthylen, welche Kunststoffe bevorzugt werden, erreicht.
Beim Entfernen der Kämme nach dem Elektroniederschlag, dieser Ausdruck umfaßt den stromlosen Niederschlag und die Elektroplattierung, werden die Kämme der darunterliegenden Isolationsschicht, im allgemeinen Keramik oder ABS-Kunststoffe, ebenfalls
in vielen Anwendungsbereichen, wo Spulen, z. B. bei Transistorradios oder Verstärkerschaltungen, erforderlich sind, im allgemeinen um einen Betrag von einigen tausendstel Zoll entfernt.
Derartige kleine Spule weisen z. B. dreißig oder vierzig Win-
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düngen pro Zoll auf.
Zur Herstellung einer Spule mit genau vorbestimmter Windungszahl können elektrisch leitende Drähte, z. B. durch Lötverbindungen, mit jeder beliebigen Stelle des schraubenförmigen Streifens verbunden werden. Der Streifen kann auch, falls gewünscht,
außerhalb dieser Verbindungen abgeschnitten werden, um eine ^ verbesserte elektrische Sicherheit zu erhalten. Alternativ
kann eine einstellbare oder abstimmbare Spule durch Vorsehen eines elektrischen Anschlusses, der in Gewindeeingriff mit
der oder jeder schraubenförmigen Nut bei inneren und/oder äußeren Spulen steht, geschaffen werden, wobei die Zahl der Windungen
zwischen den Enden in gewünschter Weise eingestellt werden kann.
Die Spulen gemäß der Erfindung haben gegenüber den bekannten
^ Spulen mehrere Vorteile. Die Windungen der Spulen werden auch unter hohen Stoßbelastungen mit konstantem Zwischenraum aufrechterhalten. Die Spulencharakteristiken zeigen eine hohe
Stabilität in einem großen Temperaturbereich. Das Material des Trägers kann ausgewählt werden, um positive oder negative Temperaturkoeffizienten zu erzeugen. Die Spulen gemäß der Erfindung können ferner wirtschaftlich hergestellt werden.
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Anhand der Zeichnungen soll am Beispiel einiger bevorzugter Ausfuhrungsformen der Gegenstand der Erfindung näher erläutert
werden.
Fig. 1 eine hohle bifilare schraubenförmige Spule mit vierzig
Windungen pro Zoll mit einem Kunststoffträger.
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt eines Teiles der Spule von Fig. 1.
Fig. 4 zeigt eine schraubenförmige Spule mit drei Windungen
auf 0,5 cm.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch einen Mehrschichtkopplungstransformator.
Fig. 7 zeigt einen Grundriß einer flachen Scheibenspule mit
drei Windungen.
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Fig. 9 zeigt eine Spule vom geraden Paralleltyp und Fig.IO zeigt eine Endansicht auf die Spule von Fig. 9.
In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Spule gemäß den Fig. 1 bis 3 wurde durch Drehen eines ABS-Kunststoffrohlings mit einem Gewinde mit zwei Anfängen
von vierzig Windungen pro 2,5 cm hergestellt. Der abgedrehte Rohling wurde dann in eine alkalische Reinigungsflüssigkeit,
beispielsweise PM900, zur Reinigung und Verminderung der Oberflächenspannung des Kunststoffmaterials eingetaucht und mit
Wasser abgespult. Darauf folgte ein Ätzen mit Chromschwefelsäure, eine Wasserspülung und ein Eintauchen in Salzsäure, worauf
sich eine Behandlung in einer colloidalen Zinn- und Palladiumlösung, z. B. Catalyst 9F, anschloß. Darauf folgte eine Wasserspülung und die Anwendung eines Säurebeschleunigers, z. B. ein
Beschleuniger F906. Darauf folgt eine weitere Wasserspülung, welcher sich eine Behandlung in einer alkalischen stromlosen
Nickellösung, z. B. PM-980, anschließt, welche in fünf Minuten
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einen Nickelniederschlag von acht millionenstel Zoll bildet.
Die se vorbereiteten abgedrehten Rohlinge wurden dann in
ein Kupfersäurebad während vierzig Minuten und mit vierzig
Ampere pro 9,29 dm elektrolytisch plattiert, um eine durchschnittliche
Kupferdicke 3 von 0,05 mm zu erzeugen.
Der metallbedeckte Rohling wurde dann um 0,075 mm abgedreht, um die Kämme oder Grate der Überstehenden Kunststoffteile
zwischen den Gewindegängen zu entfernen und um dadurch einen schraubenförmigen Metallstreifen in den Gewindegängen zu erhalten.
Die sich so ergebende Spule kann fUr Hochfrequenzschaltungen
im Bereich von zwei bis drei MHZ in Radiofrequenzstufen oder in einem Oszillator verwendet werden.
Die Spule gemäß Fig. 4 wurde ähnlich^räpariert, jedoch mit
einer Dicke von 0,037 mm Kupfer, auf welche eine Silberschicht von 0,0025 mm aufgebracht wurde. Die Spule wurde für sehr hohe
Frequenzen, z. B. Eingangsstufen in einem VHF-Tuner mit einem Frequenzbereich von achtzig bis einhundertzehn MHz, wobei in
einem Resonanzkreis der induktive Teil durch die Spule erhalten wird, zu welcher parallel ein Kondensator geschaltet ist,
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so daß eine Frequenzabstimmung durchgeführt werden kann^ verwendet,
Eine Spule, wie in Fig. 4 gezeigt, wurde mit einer gestrichelt dargestellten Nut 5 im Teil 6 versehen. Die Spule ist als
induktives Bauteil für einen VHF-Oszillator geeignet, um eine Frequenz von 90,6 bis 120,2 MHz zu erzeugen.
Die Bifilarspule gemäß Fig. 5 wurde in ähnlicher Weise wie diejenige von Fig. 1 hergestellt und dient zur Kopplung für
zwei Induktivkräfte mit sehr genauem Ausgleich zwischen diesen. Es wurden vierzig V/indungen für den HF-Arbeitsbereich,
fünf Windungen für den VHF-Arbeitsbereich und eine Windung für den UHF-Arbeitsbereich verwendet.
Der Kopplungstransformator von Fig. 6 besteht aus zwei Spulen,
die ähnlich wie diejenigen von Fig. 1 hergestellt wurden. Die äußere Spule ist auch innen entsprechend den äußeren Windungen der inneren Spule abgedreht, wodurch die innere Spule
in die äußere Spule eingeschraubt werden kann.
Die flache Scheibenspule gemäß den Fig. 7 und 8 wurde in ähnlicher Weise wie die Spule von Fig. 1 hergestellt, wobei 0,12 mm
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entfernt wurden, so daß das gesamte Kupfer mit Ausnahme der spiralen Nut entfernt wurde. Die Spule wurde für einen VHF-Breitbandbereich
in Breitbandfrequenzschaltungen verwendet. Sie besaß einen niederen Q-Faktor in dem Frequenzbereich
von 90 bis 110 MHz. Eine ähnliche Spule, jedoch mit vierzig
Windungen, wurde in gleicher Weise für die Verwendung im HF-Bereich
hergestellt mit einem niederen Q-»Faktor im Frequenzbereich
von 5 bis 30 MHz.
Die Spule vom geraden Paralleltyp gemäß den Fig. 9 und 10
wurde aus einem Keramikrohling ähnlich wie die Spule von Fig. hergestellt und mit einem Kupferbelag 3 von etwa 0,2 mm plattiert,
welcher ausgearbeitet wurde, um zwei parallele Streifen 7 und einen mit Kupfer bedeckten Endteil zu erhalten.
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Claims (28)
- Patentansprü c h eλ Elektrische Spule, gekennzeichnet durch einen Träger (i) mit wenigstens einem Oberflächenbelag aus einem elektrisch isolierenden Material, eine in wenigstens einer Oberfläche des Trägers eingeformte Nut (2) und einen Streifen (3) aus einem elektrisch leitenden Material in der oder jeder Nut, wobei der oder jeder Streifen (3) durch die Wandflächen der Nut begrenzt wird.
- 2. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut(en) und der/die Streifen schraubenförmig verlaufen .
- 3. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut(en) und der/die Streifen spiralförmig ausgebildet sind.
- 4. Elektrische Spule nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus Metall ist.- 12 -109883/1184
- 5. Elektrische Spule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus einer Kupferschicht besteht.
- 6. Elektrische Spule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der streifen eine Nickelunterlage aufweist.
- 7. Elektrische Spule nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zinn- und Palladiumunterlage unter der Nickel- und/oder Kupferschicht vorgesehen Jsi.
- 8. Elektrische Spule nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Keramik besteht.
- 9. Elektrische Spule nach einem oder mehreren der Ansprüche1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Kunststoff besteht.
- 10. Elektrische Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Acryloiiitril Butadien Styren Copolymer ist.
- 11. Elektrische Spule nach einem oder mehreren der Ansprüche- 13 -109883/11844 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Tröger hohl ist.
- 12. Elektrische Spule nach Anspruch 2 oder 2 und einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Anschluß in gewindeformigem Eingriff mit der oder jeder schraubenförmigen Nut vorgesehen ist.t
- 13. Elektrische Spule nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß sie als ringförmige umgebende andere elektrische Spule ausgebildet ist.
- 14. Elektrische Spule nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Nut der inneren Spule in Eingriff mit einer inneren Schraubenwindung der äußeren Spule steht.^
- 15. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Spule, dadurchgekennzeichnet, daß die Oberfläche des Trägers mit wenigstens einer durch Kämme begrenzten Nut gebildet wird, der Träger mit wenigstens einem Oberflächenbelag aus einem elektrisch isolierenden Material versehen wird, ein Überzug eines elektrisch leitenden Materials auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht wird und schließlich das Material von der Ober-- 14 -109883/1184flöche entfernt wird, um eine Spule aus elektrisch leitendem Material zu erhalten, welche durch die Wandflächen der Nut begrenzt wird.
- 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die Nut(en) begrenzenden Kämme entfernt werden.
- 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren, die inneren Nutfen) begrenzenden Kämme entfernt werden.
- 18. Verfahren nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zylindrisch und die Nut(en) schraubenförmig ausgebildet werden.
- 19. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut(en) spiralförmig ausgebildet werden.
- 20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger keramisch ist.
- 21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19,- 15 -109883/11dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Kunststoff besteht.
- 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Acrylonitril Butadien Styren Copolymer besteht.
- 23. Verfahren nach Anspruch 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferstreifen elektrolytisch auf dem Träger niedergeschlagen wird.
- 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nickelstreifen elektrolytisch auf dem Träger vor dem elektrolytischen Niederschlag des Kupfers niedergeschlagen wird.^
- 25. Verfahren nach den Ansprüchen 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer oder Nickel auf dem Träger durch stromlosen Niederschlag aufgebracht wird.
- 26· Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zinn- und Palladiumschicht auf dem Träger vor dem Niederschlag von Nickel und/oder Kupfer stromlos nieder-- 1:6-109883/118 kgeschlagen wird.
- 27. Verfahren nach den Ansprüchen 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupferstreifen elektrolytisch auf einer stromlos niedergeschlagenen Metallschicht plattiert wird.
- 28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß
Silber oder Gold elektrolytisch auf dem elektrolytisch
plattierten Kupferstreifen niedergeschlagen wird.- 17 -109883/1184
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