DE2361270A1

DE2361270A1 - Gedruckter flachspulensatz

Info

Publication number: DE2361270A1
Application number: DE19732361270
Authority: DE
Inventors: Junro Tawara; Iwao Yamabe
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1972-12-09
Filing date: 1973-12-08
Publication date: 1974-07-04
Also published as: FR2210077A1; FR2210077B1; CH565499A5; NL7316322A; JPS4978876A

Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: 42 9O4/Ti-th Hans Dieter Gesthuysen

4300 Essen, den 6.12.1973 Theaterplatz 3

Patentanmeldung
Dainippon Printing Co., Ltd.
12, Kaga-cho, Ichigaya,
Shinjuku-ku, Tokyo, Japan -

Gedruckter Flachspulensatz.

Die Erfindung betrifft einen gedruckten Flachspulensatz., bestehend aus einer Anzahl von übereinander angeordneten, elektrisch miteinander verbundenen gedruckten Flachspulen.

Bei der Herstellung von gedruckten Flachspulen wird gewöhnlich eine dünne elektrisch leitende Platte mit einer dem gewünschten Spulenmuster entsprechend zugeschnittenen oder gestanzten ätzfesten Folie abgedeckt oder mittels ätzfester Tusche auf die elektrisch leitende Platte das Spulenmuster aufgezeichnet und •anschließend die freiligenden Teile der Platte durch chemische

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oder elektrochemische Ätzung entfernt. Bei der-Herstellung einer derartigen Spule müssen im allgemeinen folgende.drei Vierte beachtet werden: die Form des Spulenleiters, die Anzahl der Windungen und der Widerstand der Spule. Beim Ätzen einer elektrisch leitenden Platte zur Herstellung des Spulenleiters verläuft jedoch die fitzung nicht nur in senkrechter Richtung, d.h. durch die elektrisch leitende Platte hindurch, sondern auch in deren wagerechter Richtung, sodaß die Ätzung unter den abgedeckten Teilen der Platte in das Plattenmaterial hineinlaufen kann. Infolge dieser Hinterätzung wird das Plattenmaterial bei fortschreitender Ätzung in vertikaler Richtung verstärkt auch in horizontaler Richtung geätzt, und zwar wird die Platte um annähernd das 2 - 2,5-fache ihrer Dicke in wagerechter Richtung geätzt, bis die Ätzung in senkrechter Richtung die volle Plattendicke durchwandert hat.

Bei gegebener Stärke der elektrisch leitenden Platte, gegebener Anzahl der Windungen und gegebener Form der Spule sowie bei sich bei der Anzahl der Windungen und der Spulenform ergebender Steigung der Spule wird der Abstand zwischen nebeneinander verlaufenden herausgeätzten Windungen oftmals wenigstens annähernd gleich dem 2 - 2,5-fachen der Dicke der elektrisch leitenden Platte. Dadurch wird die Querschnittsfläche des Spulenleiters begrenzt. Um diese Querschnittsfläche des Spulenleiters zu vergrößern, könnte man eventuell eine dickere elektrisch leitende Platte verwenden. So langejedoch die Steigung der Spule festliegt, ist durch diese Steigung die Querschnittsfläche des Spulenleiters, welche zum Ausgleich der Hinterätzung vergrößert werden könnte, auf einen-bestimmten

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Maximalwert begrenzt. Wenn es unmöglich ist, bei diesem Maximalwert der Querschnittsfläche den vorgeschriebenen Spulenwiderstand zu senken, dann wird üblicherweise eine Anzahl von gedruckten Flachspulen gleichartiger Ausbildung übereinandergestapelt und werden die Einzelspulen parallel geschaltet, sodaß sich der verlangte Spulenwiderstand ergibt. Die auf diese Weise übereinander angeordneten und miteinander verbundenen gedruckten Flachspulen können dadurch in ihrer Gesamtheit die verlangten Spulenwerte erfüllen, welche durch eine einzige ' gedruckte Flachspule nicht erfüllt werden könnten. Durch das übereinander Anordnen mehrerer gedruckter Flachspulen wird jedoch die Gesamtstärke erhöht, wodurch das spezielle Merkmal einer Flachspule verloren geht, welches in ihrer ebenen, dünnen Ausbildung besteht. Bei vorgegebenen Raumverhältnissen.ist es daher unmöglich, eine Spule vorzusehen, welche eine größere Anzahl von Windungen besitzt.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen gedruckten Flachspulensatz in der Weise auszubilden, daß die vorgenannten Nachteile einer üblichen gedruckten Flachspule und damit eines üblicherweise gedruckten Flachspulensatzes überwunden werden, sodaß einmal die Anzahl der Einzelspulen des Spulensatzes verringer und damit die Herstellung eines gedruckten Flachspulensatzes vereinfacht werden kann und zum anderen die Gesamtdicke eines derartigen Flachspulensatzes geringer gehalten werden kann.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß durch Verringerung der Windungszahl einer Spule die Querschnitts-

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fläche der Spule vergrößert werden kann und dadurch der Widerstand der Spule gesenkt werden kann. Gekennzeichnet ist ein gedruckter Flachspulensatz der eingangs beschriebenen Art dadurch, daß die Gesamtzahl der Windungen der Einzelspulen gleich der für den Spulensatz verlangten Windungszahl ist und die Einzelspulen derart hinteisLnander geschaltet sind, sodaß der elektrische Strom alle Einzelspulen in der gleichen Richtung durchfließt.

Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer herkömmlich hergestellten gedruckten Flachspule im Vergleich zu einem erfindungsgemäßen gedruckten Flachspulensatz anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf eine einzelne gedruckte Flachspule;

Figur 2 die Spule aus Fig. l..im Querschnitt;

Figur J5 eine Ausschnittsvergrößerung aus der geätzten Leiterplatte zur Darstellung der Hinterätzung;

Figur 4 die erfindungsgemäße Schaltung eines gedruckten Flachspulensatzes;

Figur 5 die erfindungsgemäß geschalteten Flachspulen in Draufsicht; und

Figur 6 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen gedruckten Flachspulensatz.

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Bei den bisher üblichen Verfahren wird ein den jeweiligen Erfordernissen entsprechend geformter Spulenleiter 1 mittels einer Klebemittelschicht 2 auf einer Isolierplatte J5 festgeklebt, wie 'dies insbesondere Figur 2 zeigt. Bei der Her- , stellung dieses Spulenleiters 1 im Ätzverfahren wird, wie Figur 3 zeigt, auf eine elektrisch leitende Platte 1 eine der Spulenform entsprechend geformte ätzfeste Folie 4 aufgeklebt oder aufgetragen, sodaß die durch diese Folie 4 abgedeckten Teile der elektrisch leitenden Platte 1 durch die Ätzflüssigkeit nicht angegriffen werden. Wie bereits erwähnt, geht der Ätzvorgang jedoch nicht nur in vertikaler Richtung direkt durch die Platte 1 hindurch, sondern es erfolgt eine Hinterätzung der Stege, welche durch die Folie 4 abgedeckt sind, wobei die elektrisch leitende Platte 1 in wagerechter Richtung etwa um das 2 - 2,5-fache der Dicke d der Platte 1 ausgeätzt werden kann, während die Ätzung die Platte in senkrechter Richtung im Ganzen durchwandert. Durch diese Hinterätzung wird bei gegebener Dicke d der elektrisch leitenden Platte 1 und gegebener Steigung h der Spulenwindungen der Abstand D zwischen nebeneinander liegenden Windungen oftmals wenigstens gleich dem 2 - 2,5-fachen der Dicke d der elektrisch leitenden Platte 1, wie dies bereits eingangs erläutert wurde, sodaß sich die ebenfalls bereits erläuterten Nachteile ergeben.

Das Schaltschema eines erfindungsgemäßen gedruckten Flachspulensatzes ist in Figur 4 dargestellt, wobei Einzelspulen 5* 6, 7 und 8 über Verbindungsleitungen 9, 10 und 11 hintereinander geschaltet sind. Die Windungszahlen n5, ηβ, ifj und n8 der Einzelspulen 5* 6, 7 und 8 tist gleich der für den herzustellenden Spulensatz verlangten Gesamtwindungszahl.

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Die Anzahl der Einzelspulen, welche übereinander angeordnet werden müssen, ergibt sich aus dem für den herzustellenden Flachspulensatz zur Verfügung stehenden Raum, dem verlangten Spulenwiderstand und der Anzahl der Windungen des Spulensatzes.

Bei dem erfindungsgemäßen Spulensatz verlaufen die Windungen der direkt aneinander anschließenden Einzelspulen in entgegengesetzter Richtung, d.h. die Spirale der Einzelspule 5 verläuft in entgegengesetzter Richtung zu der der Einzelspule 6, jedoch in der gleichen Richtung wie die der Einzelspule 7 und wiederum entgegengesetzt zu der der Einzelspule 8. Die Einzelspulen sind dabei derart untereinander verbunden, daß ein die Einzelspulen in ihrer Gesamtheit durchfließender Strom alle Einzelspulen in der gleichen Richtung durchfließt.

Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen gedruckten Flachspulensatzes werden die Einzelspulen beim Ubereinanderstapeln etwas um die Längsachse des Spulensatzes verdreht, sodaß die Verbindungen zwischen den Innen- und Außenklemmen der Einzelspulen genau übereinander liegen und die Verbindungsleitungen möglichst kurz gehalten werden können. Selbstverständlich ließen sich die Einzelspulen auch derart übereinander anordnen, daß ihre Spiralen alle in der gleichen Richtung verlaufen, doch ergeben sich hierbei oftmals große Schwierigkeiten bei der Verbindung ihrer Enden untereinander.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen gedruckten Flachspulensatzes soll nachstehend anhand eines Zahlenbeispieles weiter:-erläutert" werden.

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Beispiel 1;

Zur Herstellung eines gedruckten Flachspulensatzes mit einer Windungszahl 50, einem Spulenwiderstand von 1 Ohm oder weniger, einem Spulenaußendurchmesser von 73>7 mm und einem Spuleninnendurchmesser von 33*7 mm sowie einer Dicke von 0,1 mm für den Spulenleiter wurde die Windungszahl einer Einzelspule mit 10 festgelegt. Die Steigung der Windungen einer Einzelspule war hierbei annähernd 2 mm, während sich durch die Hinterätzung um 0,24 mm eine Breite des Spulenleiters von 1,76 mm ergab. Daraus ergab sich ein Widerstand für jede Einzelspule von annähernd 0,17 0hm. Um daher die geforderten 50 Spulenwindungen zu erhalten, wurden fünf Einzelspulen übereinander angeordnet und hintereinander geschaltet. Der Gesamtwiderstand der auf diese Weise miteinander verbundenen Einzelspulen ergab einen Wert von 0,85 0hm, sodaß mittels eines Spulensatzes von fünf übereinander angeordneten Flachspulen der geforderte Wert von 1 0hm oder weniger eingehalten werden konnte«

Ein Vergleichsbeispiel, gemäß welchem ein gedruckter Flachspulensatz in herkömmlicher Ausbildung hergestellt wurde, soll die Überlegenheit der Erfindung gegenüber den bisher üblichen gedruckten Flachspulen näher erläutern.

Vergleichsbeispiel 1t

Bei der Herstellung eines gedruckten Flachspulensatzes nach dem herkömmlichen Verfahren mit praktisch den gleichen Bedingungen wie im vorbeschriebenen Beispiel 1, bei welchem die

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Einzelspulen parallel zueinander geschaltet wurden, wurde die Anzahl der Einzelspulen wie folgt bestimmt. Beim Ätzen einer Kupferfolie von 0,1 mm Dicke durch chemische Ätzung wird die Breite des Spulenleiters um annähernd das 2,4-fache der Dicke der Kupferfolie hinterätzt, und zwar unabhängig von der Schlitzbreite einer auf die Kupferfolie aufgelegten ätzfesten, dem gewünschten Spulenmuster entsprechend ausgebildeten Folie. Es ergab sich daher eine Hinterätzung des Spulenleiters um mindestens 0,24 mm, sodaß die Breite des Spulenleiters schließlich annähernd 0,16 mm betrug. Daraus ergab sich ein Widerstand für jede Einzelspule von annähernd 9 0hm. Um daher für den gedruckten Flachspulensatz den gewünschten Widerstandswert von 1 0hm oder weniger zu erhalten, mußten neun Einzelspulen übereinander angeordnet und parallel zueinander geschaltet werden.

Während daher ein herkömmlicher gedruckter Flachspulensatz , dessen parallel zueinander geschaltete Einzelspulen jeweils fünfzig Windungen aufwiesen, aus neun derartigen Einzelspulen bestand, wurden für einen erfindungsgemäßen gedruckten Flachspulensatz, welcher die gleichen Bedingungen erfüllte, lediglich fünf Einzelspulen benötigt.

Es zeigt sich daher, daß bei einem erfindungsgemäßen gedruckten Flachspulensatz einmal die zeitraubende Arbeit des Übereinanderstapelns der Einzelspulen beträchtlich vereinfacht werden kann und zum anderen bei gleichen gegebenen Werten gegenüber einem herkömmlichen Spulensatz die Erfindung einen wesentlich dünneren Spulensatz ergibt. Die Erfindung ergibt somit bei der Herstellung gedruckter Flachspulen einen bedeutenden technischen Fortschritt.

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Wenn auch "bei der vorstehenden Beschreibung davon ausgegangen wurde, daß die Einzelspulen im Ätzverfahren hergestellt warden, so besteht naturgemäß auch ohne weiteres die Möglichkeit, die gedruckten Einzelspulen mittels einer Presse, auf elektrolytischem Wege oder durch Entladung herzustellen, ohne daß dadurch die speziellen Vorteile der Erfindung gemindert würden.

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Claims

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Patentanspruch :

Gedruckter Plachspulensatz, bestehend aus einer Anzahl von übereinander angeordneten, elektrisch miteinander verbundenen gedruckten Flachspulen, dadurch gekennzeich net, daß die Gesamtzahl der Windungen der Einzelspulen (5j 6, 7, 8) gleich der für den Spulensatz verlangten Windungszahl ist und die Einzelspulen derart hintereinander geschaltet sind, daß alle Einzelspulen in der gleichen Richtung vom Strom durchflossen werden.

Patentanwalt.

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