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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement, wie
zum Beispiel einen Signaltransformator, und ein Gehäuse für solch
ein Bauelement.
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Elektronische
Bauelemente werden oftmals in Gehäusen angebracht, bevor sie
mit anderen Bauelementen auf einer Schaltplatte montiert werden.
In der Regel ist der Raum zwischen dem Bauelement und den Innenwänden des
Gehäuses
(und jeglicher Innenraum in dem Bauelement) mit einem Harz gefüllt, um
das Bauelement zu verkapseln. Das Anbringen des Bauelements in einem
Gehäuse
gewährleistet,
daß das
Bauelement von benachbarten Bauelementen auf der Schaltplatte elektrisch
isoliert ist, schützt
das Bauelement vor Beschädigung
und erleichtert die Handhabung und die Montage des Bauelements.
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Des
weiteren ist (zum Beispiel aus der
DE
91 04 253.4 ) bekannt, ein elektronisches Bauelement durch
Einschnappen des Bauelements in das Gehäuse in ein geformtes Kunststoffgehäuse zu montieren.
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Diese
Ausführungsart
weist im Vergleich zu den herkömmlichen „Verguß-" und „Verkapsel-"Verfahren viele Vorteile
auf. Die Montage des Bauelements in das Gehäuse erfordert nun nur eine
mechanische Aktion und kann elektrische Isolierung und Entkopplung
für das
Bauelement bereitstellen. Da das Bauelement von keiner Verkapselungsverbindung
umgeben ist, können
die Materialien, aus denen das Bauelement hergestellt ist, leicht
auseinandergenommen und recycelt werden.
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Gemäß der Erfindung
wird ein elektronisches Bauelement bereitgestellt, das in einem
Gehäuse
montiert ist, wobei das Bauelement eine Spule und einen in den Spulenkern
eingepaßten
Stapel von Laminierungen hat, wobei das Gehäuse einen die Spule und die
Laminierungen umgebenden Satz von Wänden, eine offene Basis, durch
die das Bauelement in das Gehäuse
eingeführt
werden kann und durch die Bauelement klemmen frei zugänglich sein können, so
daß das
Bauelement auf einer Schaltplatte montiert werden kann, sowie Einschnappmittel, um
das Bauelement im Gehäuse
zurückzuhalten,
sowie interne Federn hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnappmittel
so ausgeführt
sind, daß sie in
die Spule eingreifen und daß die
internen Federn im Gebrauch die Laminierungen vorspannen, so daß sie in
einer Richtung senkrecht zur Ebene der Laminierungen in Kontakt
miteinander stehen, und die Spule in Kontakt mit den Einschnappmitteln
vorspannen.
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Das
Gehäuse
ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial geformt, wobei die
Federn integral geformt sind. Das Gehäuse kann fünf Wände, eine offene Stirnseite,
durch die das Bauelement eingeführt
werden kann und Öffnungen
an den Scheiteln oder in der Nähe
der Scheitel des Gehäuses
aufweisen. Dies ist die herkömmliche
Form für
Bauelementgehäuse
und gestattet ihre leichte Handhabung und Ausrichtung.
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Die
Einschnappmittel können
einen Satz von elastisch nachgiebigen Laschen umfassen, die als Teil
des Gehäuses
geformt sind und an denen vorbei das Bauelement einschnappen kann,
damit es in dem Gehäuse
gehalten wird. Als Alternative dazu kann das Gehäuse einen Satz von Öffnungen
oder Aussparungen aufweisen, in die Mittel am Bauelement mit einem
Einschnappvorgang angeordnet werden können.
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Des
weiteren verhindern interne Federn, die im Gebrauch das Bauelement
in Kontakt mit den Einschnappmitteln vorspannen, jegliches Klappern
oder jegliche Lockerheit.
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Das
Gehäuse
weist vorzugsweise Seitenwände
auf, und mindestens ein Teil der unteren Kante von mindestens einem
Teil der Seitenwände
ist im Verhältnis
zu mindestens anderen Teilen der Seitenwände weggeschnitten, so daß die nicht
weggeschnittenen Teile Füße bilden,
die, wenn das Gehäuse
im Gebrauch ist, einen Träger
berühren,
wobei die weggeschnittenen Teile einen Fluidströmungsweg in das Gehäuse hinein
und aus dem Gehäuse
heraus zulassen. Das Gehäuse
kann auch in seinen Wänden Öffnungen
aufweisen, um einen Fluidströmungsweg
in das Gehäuse
hinein und aus dem Gehäuse heraus
zuzulassen. Diese Öffnungen
können
sich an den Ecken des Gehäuses
befinden.
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Die
obere Wand des Gehäuses
ist vorzugsweise flach und kann als eine Fläche zum Tragen einer Herstellermarkierung
und/oder eine Fläche
dienen, die durch Vakuumhandhabungsausrüstung kontaktiert werden kann.
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Die
Größe und die
Position der Öffnungen durch
die Gehäusewände sollten
so sein, daß hinsichtlich
der notwendigen Kriechstrom- und Abstandserfordernisse keine Kompromisse
gemacht werden müssen,
und die Dicke der Gehäusewände sollte
dazu ausreichen, den Feststoffisolationerfordernissen des Transformators
zu entsprechen.
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Die
Laminierungen sind in der Spule übereinander
gestapelt, und die Federn im Gehäuse
drücken
die Laminierungen aneinander, um eine gute magnetische Leistung
zu gewährleisten,
während
die Federkraft durch die Laminierungen auf die Spule übertragen
wird, um die Einschnappmittel an der Spule gegen die Einschnappmittel
im Gehäuse
zu drücken.
Die Laminierungen sind nicht direkt aneinander oder an der Spule
befestigt, werden jedoch durch die Nähe der Wände des Gehäuses daran gehindert, sich
nach der Montage zu verschieben.
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Des
weiteren umfaßt
die Erfindung ein Gehäuse
für ein
Bauelement, das eine Spule und einen in den Spulenkern eingepaßten Stapel
von Laminierungen hat, wobei das Gehäuse einen die Spule und die
Laminierungen umgebenden Satz von Wänden, eine offene Basis, durch
die das Bauelement in das Gehäuse
eingeführt
werden kann und durch die Bauelementklemmen frei zugänglich sein
können,
so daß das
Bauelement auf einer Schaltplatte montiert werden kann, sowie Einschnappmittel,
um das Bauelement im Gehäuse
zurückzuhalten,
sowie interne Federn hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnappmittel
so ausgeführt
sind, daß sie
in die Spule eingreifen und daß die
internen Federn im Gebrauch die Laminierungen vorspannen, so daß sie in einer
Richtung senkrecht zur Ebene der Laminierungen in Kontakt miteinander
stehen, und die Spule in Kontakt mit den Einschnappmitteln vorspannen.
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Wenn
es sich bei dem Bauelement um einen Transformator handelt, wie unten
beschrieben, ergeben sich wesentliche Recycling-Vorteile. Das Kunststoffgehäuse kann
abgetrennt werden, um den Transformator zu entfernen. Die Laminierungen
können
extrahiert werden, da sie nur durch das Gehäuse in Position gehalten werden,
und der Kupferdraht kann von der Spule abgewickelt werden. Die Kunststoffspule
und das Kunststoffgehäuse
können
unter Verwendung herkömmlicher
Kunstoffrecyclingtechniken recycelt werden (und es spielt keine
Rolle, ob die Einschnappmittel während
des Auseinanderbaus beschädigt
werden, da beim Recycling die Kunststoffe normalerweise umgeschmolzen
werden); der Kupferdraht kann nach dem Umschmelzen recycelt werden und
die Laminierungen können
ohne weitere Behandlung wiederverwendet werden. Das Material der Laminierungen
ist teuer, und dieses Recycling kann sich lohnen, auch wenn es nur
der Rückgewinnung und
Wiederverwendung der Laminierungen dient. Dies alles wäre bei einem
verkapselten oder lackimprägnierten
Bauelement, das in einer Deponie entsorgt werden müßte, nicht
möglich.
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Die
Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter
beschrieben; in den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Unteransicht eines Transformatorgehäuses gemäß der Erfindung;
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2 eine
Draufsicht des Gehäuses
von 10;
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3 eine
zur Verwendung mit dem Gehäuse
der 1 und 2 ausgeführte Transformatorspule;
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4 eine
Seitenansicht, die Federn darstellt, welche den Druck zwischen den
Laminierungen in einem Transformator steuern;
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5 einen
fertiggestellten, im Gehäuse
untergebrachten Transformator; und
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6 bis 10 erfindungsgemäße Gehäuse mit
verschiedenen Federanordnungen.
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Ein
Gehäuse 70 liegt
in Form eines geformten, fünfseitigen
Kastens vor. Der Kasten kann mit einem einfachen Mehrfach-Öffnungs-/Schließ-Werkzeug
ohne Schieber geformt werden.
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1 stellt
eine Unteransicht dar. In dem Kasten sind Einschnappmittel in Form
von Laschen 72 zu sehen (bei dieser Ausführungsform
sind vier davon vorgesehen), in denen geeignet angeordnete Einschnappmittel
in Form von Füßen 74 der
Spule (3) angeordnet werden. Die Spule ist in 3 „nackt" gezeigt, wird jedoch
vor dem Einschnappen in die Laschen 72 umwickelt und mit
Laminierungen versehen.
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Des
weiteren befinden sich vier geformte Federn 76 (von denen
in 1 zwei zu sehen sind) im Kasten. Diese Federn
sind aus dem gleichen Material wie die Wände des Gehäuses geformt und wirken zur Bereitstellung
des erforderlichen Drucks zwischen den Laminierungen, wie unten
beschrieben.
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Der
Kasten weist offene Ecken 78 auf (siehe insbesondere die 2 und 5),
aufgrund derer jegliche in den Kasten eindringende Flüssigkeit
ablaufen und Luft zirkulieren kann. Da der im Kasten unterzubringende
Transformator nicht verkapselt ist, ist es wichtig, daß jegliches
Spülfluid
entweichen kann, wenn die Schaltplatte nach dem Montieren der Bauelemente
gespült
werden muß.
Darüber
hinaus weisen die unteren Kanten des Kastens weggeschnittene Teile 80 zwischen
den Ecken 82 auf, um ein Ablaufen zu gestatten.
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Schließlich weist
der Oberteil des Kastens einen flachen Bereich 84 auf,
der Bauelementidentifikationsinformationen und Herstellerwarenzeichen empfangen
kann.
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Ein
wie in dem eigenen britischen Patent 2 333 646 beschrieben ausgeführter Transformator muß nicht
verkapselt werden, was manchmal erforderlich ist, um den durch internationale
Standards spezifizierten Isolierungserfordernissen zu entsprechen.
Es ist wünschenswert,
das Erfordernis einer Verkapselung zu vermeiden, weil dies die Kosten
und die Produktionszeit erhöht
und Signalverzerrungsleistung beeinträchtigt.
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Aufgrund
der mit dieser Ausführung
erzielten Vorteile hinsichtlich der Leistungsfähigkeit brauchen einige Transformatoren
möglicherweise
weniger magnetisches Material in ihrem Kern als bei Transformatoren
des Stands der Technik der Fall wäre. Dies kann durch Verwendung
von weniger Laminierungen erreicht werden. Die Laminierungen, die
zusammen den magnetischen Kern des Transformators ausmachen, müssen leicht
zusammengepreßt
werden, um ihre Funktion zu erfüllen.
Die 1 bis 5 zeigen, wie dies unter Verwendung
eines geformten Gehäuses,
das der fertiggestellten Konstruktion auch andere Vorteile verleiht,
erreicht werden kann.
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5 zeigt
die im Bereich der Laschen 72 weggeschnittenen Kastenwände. Es
wird bevorzugt, wenn diese Laschen hinter einem durchgehenden Wandbereich
angeordnet sind, wie in den 1 und 2 gezeigt,
um zu gewährleisten,
daß die
ordnungsgemäßen Kriechstrom-/Abstandsabmessungen
durch die Wände
des Kastens aufrechterhalten werden.
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Die
Kastenwände
bestehen aus elektrisch isolierendem Material mit einer Dicke von
vorzugsweise mindestens 0,4 mm, so daß der Kasten Feststoffisolation
und ausreichend lange Kriechstrom- und Abstandswege durch die offenen
Teile bereitstellt, um den Transformator gegen andere benachbarte
Bauelemente und gegen jegliche nahe Flächen eines Gehäuses, in
dem die den Transformator enthaltende Schaltung untergebracht ist,
zu isolieren.
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Wie
zuvor erwähnt,
wird durch die sich aus der hier beschriebenen Transformatorausführung ergebende
Leistungsfähigkeit
die Verwendung einer geringeren Anzahl von Laminierungen zum Erreichen
der gewünschten
Transformatorleistung gestattet. Aus 2 geht hervor,
daß der
mittlere Kern der Spule zur Aufnahme einer bestimmten Anzahl von Laminierungen,
die einen Stapel mit einer bestimmten Höhe bilden, ausgeführt ist.
Wenn eine geringere Anzahl von Laminierungen verwendet wird, muß es eine
Möglichkeit
geben, sie leicht zusammenzupressen, um eine optimale Leistung zu
erreichen.
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Dies
kann durch die geformten Federn 76 im Kasten 70 erreicht
werden. Wenn der fertiggestellte Transformator in den Kasten eingepaßt wird,
liegen die äußeren Schenkel 77 der
Laminierungen 32 an den Federn 76 an. Wenn der
Transformator in den Kasten eingeschoben ist, so daß die Füße 74 in
die Laschen 72 einschnappen, werden die Federn 76 niedergedrückt, wie
in 4 im linken Teil gezeigt. Dadurch wird eine Kraft
auf die Laminierungen bereitgestellt, die sie leicht gegeneinander
drückt,
und die Form, Länge
und Position der Federn wird zur Bereitstellung dieser Kraft ausgeführt, unabhängig davon, ob
der Transformator einen vollen Stapel von Laminierungen oder weniger
als einen vollen Stapel aufweist.
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Des
weiteren gewährleisten
die Federn, daß Druck
auf die Laschen-/Fuß-Verbindungen 72, 74 aufrechterhalten
wird, wodurch eine klapperfreie Anordnung erzeugt wird.
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Bei
der gezeigten besonderen Einschnappausführung werden durch die Wirkung
der Federn (oder einer externen Kraft, die versucht, den Kasten und
den Transformator auseinanderzuziehen) lediglich die Laschen 72 in
engeren Kontakt mit der Transformatorspule gezogen, das heißt, es liegt
eine Verriegelungspassung vor. Bei übermäßiger Kraft werden die Laschen 72 parallel
zu den Seitenwänden abgeschert,
anstatt zur Freigabe der Spule zurückgebogen zu werden, so daß die Anordnung
nur zerstörend
(oder mit einem Spezialwerkzeug) auseinandergebaut werden kann.
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In
den 6 bis 10 ähnelt die
Grundform des Gehäuses
der in den 1, 2, 4 und 5 gezeigten.
Es werden die gleichen Bezugszahlen für die gleichen Merkmale verwendet.
Diese Figuren zeigen verschiedene Weisen, wie die Funktion der Federn 76 bereitgestellt
werden kann.
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Die 6a und 6b zeigen
ein Gehäuse mit
auf jeder Seite zwei unabhängigen
Federarmen 176, 178. Diese Arme bilden jeweils
mit einem der Enden 180 jedes integral mit den Wänden des
Gehäuses
geformten Arms eine V-Form, wobei das andere Ende 182 frei
ist. Das freie Ende 182 drückt gegen den Stapel von Laminierungen.
Der Oberteil des Gehäuses
ist quer über
den Oberteil der Federn weggeschnitten, wie in 6b zu
sehen.
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Die 7a und 7b zeigen
ein Gehäuse mit
zwei unabhängigen
Federarmen 276, 278 auf jeder Seite. Diese Arme überkreuzen
sich, weisen ein integral mit den Wänden des Gehäuses geformtes Ende 280 auf
und erstrecken sich zur gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses,
so daß sich
ihre freien Enden 282 auf der gegenüberliegenden Seite der Mitte
des Gehäuses
bezüglich
ihrer festen Enden befinden. Der Oberteil des Gehäuses ist
quer über
den Oberteil der Federn weggeschnitten, wie in 7b zu
sehen.
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Die 8a und 8b zeigen
ein Gehäuse mit
einem einzigen, zwei Enden aufweisenden Arm 376 auf jeder
Seite, der an seiner Mitte 380 integral an einer Seitenwand
des Gehäuses
angeformt ist. Federarme 382 und 384 erstrecken
sich in entgegengesetzten Richtungen von der Mitte 380,
und die Enden dieser Arme sind mit herabhängenden Flanschen 386 versehen,
die im Gebrauch, gegen den Laminierungsstapel drücken. Der Oberteil des Gehäuses ist
quer über
den Oberteil der Federn weggeschnitten, wie in 8b zu
sehen.
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9a und 9b zeigen
ein Gehäuse
mit Federarmen 476 ähnlich
den Armen 276 der 7 auf jeder
Seite. Der Unterschied zwischen diesen beiden besteht darin, daß in den 9 sich die Arme nicht überkreuzen und sie durch Kontaktenden 482 in der
Mitte des Gehäuses
anstatt an Punkten nahe den Seitenwänden Druck auf den Laminierungsstapel ausüben. Der
Oberteil des Gehäuses
ist quer über den
Oberteil der Federn weggeschnitten, wie in 9b zu
sehen.
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Die 10a und 10b zeigen
ein Gehäuse,
bei dem sich auf jeder Seite ein einziger Federarm 576 befindet,
wobei die Arme jeweils durch einen durchgehenden Steg gebildet werden,
der sich bei 580 von einer Gehäusewand zur gegenüberliegenden
Wand bei 582 erstreckt. In der Mitte des Arms 576 befindet
sich ein Kontaktbereich 584, der einen Federdruck auf den
Laminierungsstapel ausübt.
Diese Ausführungsform
weist den Nachteil auf, daß die Federarme 576 bei
ihrem Durchbiegen eine nach außen
verlaufende Kraft auf die Gehäusewände ausüben, wodurch
sie ein gewisses Biegen dieser Wände verursachen.
Der Oberteil des Gehäuses
ist quer über
den Oberteil der Federn weggeschnitten, wie in 10b zu sehen.
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Die
Kombination des Transformators und des Kastens 70 liefert
somit neben den bereits erwähnten
viele weitere Vorteile. Zum Beispiel verleiht das Vorhandensein
des Gehäuses
den Bauelementen Robustheit sowohl vor als auch nach ihrer Montage
auf einer Leiterplatte. Sobald sie sich auf der Leiterplatte befinden,
wird durch Kontakt zwischen den Füßen 82 und der Platte
Spannung auf die Transformatorstifte reduziert, wenn eine Kraft
angelegt wird; die flachen Flächen
gestatten eine Vakuumhandhabung der Bauelemente und gestatten im
allgemeinen ihre Handhabung mit der gleichen Ausrüstung, die
für verkapselte
Bauelemente verwendet wird.
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Ein
Gehäuse
wie oben beschrieben kann auch zur Unterbringung von anderen elektronischen Bauelementen
als die oben beschriebenen Transformatoren verwendet werden. Die
hier beschriebene Gehäuseausführung kann
eine allgemeinere Anwendung haben.
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Das
Gehäuse
weist vorzugsweise fünf
Wände (das
heißt
einen offenen Boden, durch den das Bauelement eingeführt werden
kann) und Öffnungen an
den Scheiteln oder in der Nähe
der Scheitel des Gehäuses
auf.
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Das
Gehäuse
eignet sich, besonders für Bauelemente,
die auf einer Leiterplatte montiert werden sollen.