EP0175069A1 - Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauelements mit einem bewickelten Ringbandkern - Google Patents

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EP0175069A1
EP0175069A1 EP85107897A EP85107897A EP0175069A1 EP 0175069 A1 EP0175069 A1 EP 0175069A1 EP 85107897 A EP85107897 A EP 85107897A EP 85107897 A EP85107897 A EP 85107897A EP 0175069 A1 EP0175069 A1 EP 0175069A1
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container
inductive component
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recess
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Johannes Dipl.-Ing. Hoeflich
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/06—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
    • H01F17/062—Toroidal core with turns of coil around it
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2814—Printed windings with only part of the coil or of the winding in the printed circuit board, e.g. the remaining coil or winding sections can be made of wires or sheets

Definitions

  • the invention relates to an inductive component with a ring band core and with at least one winding surrounding the ring band core made of electrical conductors, the winding consisting of individual, U-shaped pre-shaped or U-shaped bendable pins, the ends of which can be connected to one another, and wherein the pins are inserted or cast into an insulating part.
  • Toroidal tape cores for inductive components usually consist of coiled soft magnetic tapes. They are generally wound into an annular ring; however, oval and approximately rectangular embodiments are also possible for certain applications. With such toroidal tape cores there is an essential advantage that there is practically no air gap in the magnetic circuit, since there are no joints between core halves or core parts compared to cutting tape cores. Particularly in connection with high-quality soft magnetic materials, such components can achieve good magnetic couplings between the applied windings with small dimensions or - in the case of use as a choke - realize a high inductance with small dimensions.
  • turns are composed of individual conductor pieces which are put together through the toroidal core and the ends of which are then connected to complete the turns.
  • the conductor pieces can also be introduced into insulating material parts or insulating material carriers, the insulating material carrier being expediently designed in the form of a ring and pushed over the ring band core.
  • the ends of the individual conductor pieces can be connected directly to one another or lead out to the wiring points of a switch plate.
  • a container with a recess adapted to the dimensions of the toroidal core is provided as the insulating material for receiving the pins and that the recess is shaped so that the toroidal core after insertion into the recess of the container on one end face and - at least partially - on the inside - and outside is enclosed.
  • FIGS. 1 to 4 Various exemplary embodiments of the component according to the invention are shown in FIGS. 1 to 4, while FIG. 5 shows an example of a particularly advantageous wiring option for the pins.
  • FIG. 1a shows a container which, for example, consists of a plastic injection molded body and has an annular recess 2 for an annular band core.
  • Four U-shaped pins 3 made of electrically conductive material have already been injected into the container 1 during its manufacture. Ends 4 of the pins 3 protrude on the outer periphery of the recess from the upper side 5 of the container 1, while the second ends 6 of each U-shaped pin 3 protrude from the same side 5 but inside the recess 2 from the container 1.
  • the ring band core 7 shown in FIG. 1b can now simply be inserted into the container 1 which has already been provided with turns.
  • the container 1 is then closed with a snap lid 8, as shown in Figure 1c.
  • the ends 4 and 6 can be connected to each other so that e.g. one winding with four turns or two windings with one and three turns or two windings with two turns each. Three or four windings can also be easily achieved with this arrangement by appropriate connections of the ends 4 and 6 of the pins 3.
  • FIG. 1 This arrangement shown in FIG. 1 is easy to produce by machine and does not require any complicated winding machines, as is the case with the conventional application of a winding to a toroidal core.
  • FIG. 2a shows the container 1 with cast-in or pressed-in pins 3, as it looks before the ring band core 7 is used. As can be easily seen, the pins 3 are still stretched in this state of manufacture and have not yet reached their final U-shape.
  • the toroidal core 7 (FIG. 2b) is then inserted into the recess 2 in the container 1 and the longer parts of the pins 3, which protrude upward in FIG. 2a, are bent with their ends 4 radially outwards and then downwards .
  • a hood 9 shown in Figure 2c the height of which is adapted to the container so that the ends 4 are fixed in their bent position in grooves 10 which e.g. located at the corners of the container 1, as shown in Figure 2a.
  • Figure 2c also shows that spacers 11 are located below the upper side of the hood 9. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, these consist of segment-like projections and fix the ring band core 7 in the recess 2. In addition, the spacers 11 have the task of preventing contact between the ring band core 7 and the pins 3, which are each passed between two adjacent spacers 11 .
  • Figure 2d shows the finished inductive component after assembly and before putting on the hood 9. Again, the ends 4 and 6 of the pins 3 protrude on one side from the container 1 and can be easily wired there.
  • Figure 3 shows a plan view of a container 1, which is constructed similar to that of Figure 1a, with the difference that it is provided for a substantially rectangular wound ring band core and has a correspondingly shaped recess 2. From the U-shaped pins 3, the ends 4 and 6 can be seen.
  • the U-shaped pins 3 in FIG. 3 are all arranged in series or parallel to one another. This arrangement can also be made when not too many pins are required if an annular toroidal core is used. It has the advantage that the production of the U-shaped pins in the final position is possible by bending straight pins in only two directions.
  • FIG. 4a shows the top view
  • FIG. 4b shows a side view of a container 1 designed in this way with the pins 3 and the ends 4 and 6 of these pins.
  • Figure 4b shows that the ends 4 and 6 of the pins 3 protrude equally far from the container 1. As with other components, this makes it possible to solder the inductive component onto a printed circuit board, as is indicated in the detail in FIG. 5.
  • FIG. 5 shows a top view of a printed circuit board 12 which contains applied conductor tracks 13.
  • the circuit board 12 has bores 14 for inserting the pins 3 of the component shown in FIG. 4 and, in addition to the conductor tracks 13 shown, can contain any number of other conductor tracks and further inductive capacitive and electronic components.
  • connections of the fully wired component are designated A1 and E1 for one turn and A5 and E5 for a winding with five turns.
  • the necessary additional wiring of the windings that are open on one side does not result in any significant additional effort for series production, since the pins can be soldered to the printed circuit board in one operation together with ellen plugged-in components on the printed circuit board 12 and additional printed circuit boards Not significantly increase the manufacturing costs of a circuit board.
  • the snap cover 8 For applications in which a printed circuit board does not take over the production of the additional connections, it is possible, for example, to design the snap cover 8 in accordance with the overall cross section of the container 1 and to provide it with openings for pushing through the pins and with conductor tracks adapted to the particular desired circuit connect the openings together.
  • soldering the pins in the inserted openings ensures a good and secure electrical connection; however, clamp connections and similar connection techniques can also be used.
  • brackets In the same way, it is also not necessary to pour the brackets into the body in the arrangement according to FIG. 1a, they can also be pressed mechanically into the container 1 from below.
  • the middle part of the pins 3 is preferably placed in grooves on the bottom of the container 1.
  • the arrangement according to the invention allows a ring band core to be inserted into the recess (2) in a simple manner.
  • the ring band core is held loosely in this recess and is nevertheless secured against deformation. In the case of crystalline magnetic materials, this ensures that the core windings are not braced against one another, which would affect the permeability.
  • the arrangement is particularly advantageous when winding toroidal tape cores from amorphous tapes.
  • the amorphous tape is held so securely in the recess that no fastening of the tape ends is required to hold the winding together.

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Abstract

Für Transformatoren oder Drosseln werden zur Vermeidung von Luftspalten insbesondere bei kleinen Baugrö-Ben mit Wicklungen versehene Ringbandkerne (7) verwendet, die aus mechanischen und aus Isolationsgründen in Behältern (1) gehalten sind. Zur Vereinfachung der Bewicklung derartiger Ringbandkerne werden in den Behälter U-förmige Stifte (3) eingesetzt, deren Enden aus einer Seite des Behälters (1) herausragen und nach Fertigstellung des Bauelementes beispielsweise durch entsprechende Leiterbahnen (13) auf einer Leiterplatte (12) zu kompletten Windungen verschaltet werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein induktives Bauelement mit einem Ringbandkern und mit mindestens einer den Ringbandkern umschließenden Wicklung aus elektrischen Leitern, wobei die Wicklung aus einzelnen, U-förmig vorgeformten oder zur U-Form biegbaren Stiften besteht, deren Enden miteinander verbindbar sind, und wobei die Stifte in ein Isolierstoffteil eingelegt oder eingegossen sind.
  • Ringbandkerne für induktive Bauelemente bestehen üblicherweise aus aufgewickelten weichmagnetischen Bändern. Sie werden im allgemeinen zu einem kreisringförmigen Ring aufgewickelt; es sind aber auch ovale und annähernd rechteckförmige Ausführungsformen für bestimmte Anwendungszwecke möglich. Bei derartigen Ringbandkernen besteht ein wesentlicher Vorteil darin, daß praktisch kein Luftspalt im magnetischen Kreis vorhanden ist, da gegenüber Schnittbandkernen Stoßstellen zwischen Kernhälften bzw. Kernteilen entfallen. Insbesondere in Verbindung mit hochwertigen weichmagnetischen Werkstoffen lassen sich mit derartigen Bauelementen bei kleinen Abmessungen gute magnetische Kopplungen zwischen den aufgebrachten Wicklungen erzielen oder - im Falle des Einsatzes als Drossel - eine hohe Induktivität bei kleinen Abmessungen realisieren.
  • Ein gewisser Nachteil der Ringbandkerne ergibt sich allerdings zwangsläufig aus diesem Aufbau. Er besteht darin, daß keine vorgefertigten Wicklungen verwendet werden können, vielmehr muß die Wicklung Windung für Windung um den Kern gewickelt werden.
  • Dies läßt sich für Ringbandkerne mit nicht allzu vielen Windungen vermeiden, wenn man die Windungen aus einzelnen Leiterstücken zusammensetzt, die man gemeinsam durch den Ringbandkern steckt und deren Enden dann zur Vervollständigung der Windungen miteinander verbunden werden. Dies ist aus der DE-AS 1 278 006 bekannt. Die Leiterstücke lassen sich außerdem in Isolierstoffteile oder Isolierstoffträger einbringen, wobei der Isolierstoffträger zweckmäßig ringförmig ausgebildet und über den Ringbandkern geschoben werden kann. Die Enden der einzelnen Leiterstücke lassen sich unmittelbar miteinander verbinden oder zu Verdrahtungspunkten einer Schalterplatte herausführen.
  • Aus der DE-AS 1 245 495 ist es weiterhin bekannt, einen Ringbandkern in Isolierstoff einzubringen, wobei an beiden Seiten des Ringbandkerns (innen und außen) Leiterstäbe mit in den Grundstoff eingegossen sind, deren Enden an den Stirnflächen später miteinander verbunden werden können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein derartiges induktives Bauelement anzugeben, das gleichzeitig eine nicht verspannende Unterstützung für den Ringbandkern gewährleistet und noch wirtschaftlicher als die genannten bekannten Verfahren das Aufbringen einer Wicklung gestattet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Isolierstoff zur Aufnahme der Stifte ein Behälter mit einer an die Abmessungen des Ringbandkerns angepaßten Aussparung vorgesehen ist und daß die Aussparung so geformt ist, daß der Ringbandkern nach dem Einlegen in die Aussparung von dem Behälter an einer Stirnseite und - mindestens teilweise - an der Innen- und Außenseite umschlossen ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • In den Figuren 1 bis 4 sind verschiedene Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Bauelement dargestellt, während Figur 5 ein Beispiel für eine besonders vorteilhafte Beschaltungsmöglichkeit der Stifte zeigt.
  • In Figur 1a ist ein Behälter dargestellt, der beispielsweise aus einem Kunststoffspritzgußkörper besteht und eine kreisringförmige Aussparung 2 für einen Ringbandkern aufweist. Vier U-förmig geformte Stifte 3 aus elektrisch leitendem Material sind bereits bei der Herstellung des Behälters 1 in diesen eingespritzt worden. Enden 4 der Stifte 3 ragen am äußeren Umfang der Aussparung aus der oberen Seite 5 des Behälters 1 heraus, während die zweiten Enden 6 jedes U-förmigen Stiftes 3 aus der gleichen Seite 5, aber innerhalb der Aussparung 2 aus dem Behälter 1 herausragen.
  • Der in Figur 1b dargestellte Ringbandkern 7 kann jetzt einfach in den schon mit Windungen versehenen Behälter 1 eingelegt werden. Beispielsweise wird der Behälter 1 dann mit einem Schnappdeckel 8 verschlossen, wie er in Figur 1c dargestellt ist.
  • Bei der Anwendung dieses Bauelementes können die Enden 4 und 6 so miteinander verbunden werden, daß sich z.B. eine Wicklung mit vier Windungen oder zwei Wicklungen mit einer und drei Windungen oder zwei Wicklungen mit je zwei Windungen ergeben. Auch drei oder vier Wicklungen sind mit dieser Anordnung durch entsprechende Anschlüsse der Enden 4 und 6 der Stifte 3 leicht erzielbar.
  • Diese in Figur 1 dargestellte Anordnung ist maschinell leicht herstellbar und erfordert keine komplizierten Wicklungsautomaten, wie es beim herkömmlichen Aufbringen einer Wicklung auf einen Ringbandkern der Fall ist.
  • Eine weitere Vereinfachung der maschinellen Herstellbarkeit ist möglich, wenn eine Anordnung entsprechend der Figur ?a gewählt wird.
  • Figur 2a zeigt den Behälter 1 mit eingegossenen oder eingepreßten Stiften 3, wie er vor dem Einsatz des Ringbandkerns 7 aussieht. Wie leicht zu erkennen ist, sind die Stifte 3 in diesem Fertigungszustand noch gestreckt und haben ihre endgültige U-Form noch nicht erreicht. Bei der Herstellung des Bauelementes wird dann der Ringbandkern 7 (Figur 2b) in die Aussparung 2 im Behälter 1 eingesetzt und es werden anschließend die in Figur 2a nach oben herausragenden längeren Teile der Stifte 3 mit ihren Enden 4 radial nach außen und dann nach unten umgebogen. Zum Verschließen des Behälters 1 dient eine in Figur 2c dargestellte Haube 9, deren Höhe an den Behälter angepaßt ist, so daß die Enden 4 in ihrer umgebogenen Lage in Nuten 10 fixiert werden, die sich z.B. an den Ecken des Behälters 1 befinden, wie Figur 2a zeigt.
  • Figur 2c läßt weiterhin erkennen, daß sich Abstandhalter 11 unterhalb der oberen Seite der Haube 9 befinden. Diese bestehen im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 in segmentartigen Vorsprüngen und fixieren den Ringbandkern 7 in der Aussparung 2. Außerdem haben die Abstandhalter 11 die Aufgabe, einen Kontakt zwischen dem Ringbandkern 7 und den Stiften 3 zu verhindern, die jeweils zwischen zwei benachbarten Abstandhaltern 11 hindurchgeführt werden.
  • Figur 2d zeigt das fertige induktive Bauelement nach dem Zusammenbau und vor dem Aufsetzen der Haube 9. Wiederum ragen die Enden 4 und 6 der Stifte 3 auf einer Seite aus dem Behälter 1 heraus und können dort leicht verdrahtet werden.
  • Figur 3 zeigt eine Aufsicht auf einen Behälter 1, der ähnlich wie derjenige aus Figur 1a aufgebaut ist, mit dem Unterschied, daß er für einen im wesentlichen rechteckförmig gewickelten Ringbandkern vorgesehen ist und eine dementsprechend geformte Aussparung 2 besitzt. Von den U-förmig gebogenen Stiften 3 sind die Enden 4 und 6 erkennbar.
  • Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen entsprechend den Figuren 1 und 2 sind in Figur 3 die U-förmigen Stifte 3 alle in Reihe bzw. parallel zueinander angeordnet. Diese Anordnung kann auch bei nicht zu vielen erforderlichen Stiften vorgenommen werden, wenn man einen kreisringförmigen Ringbandkern verwendet. Sie besitzt den Vorteil, daß die Herstellung der U-förmigen Stifte in der endgültigen Lage durch Biegen geradliniger Stifte in nur zwei Richtungen möglich ist.
  • Figur 4a zeigt die Aufsicht und Figur 4b eine Seitenansicht auf einen derartig ausgebildeten Behälter 1 mit den Stiften 3 und den Enden 4 und 6 dieser Stifte.
  • Figur 4b läßt erkennen, daß die Enden 4 und 6 der Stifte 3 gleich weit aus dem Behälter 1 herausragen. Hierdurch ist es wie bei anderen Bauelementen möglich, das induktive Bauelement auf eine Leiterplatte aufzulöten, wie sie im Ausschnitt in Figur 5 angedeutet ist.
  • Figur 5 zeigt in der Aufsicht eine Leiterplatte 12, die aufgebrachte Leiterbahnen 13 enthält. Die heiterplatte 12 besitzt Bohrungen 14 zum Durchstecken der Stifte 3 des in Figur 4 dargestellten Bauelementes und kann außer den dargestellten Leiterbahnen 13 beliebig viele andere Leiterbahnen und weitere induktive kapazitive und elektronische Bauelemente enthalten.
  • In Figur 5 sind die Anschlüsse des fertig verdrahteten Bauelementes für eine Windung mit A1 und E1 und für eine Wicklung mit fünf Windungen mit A5 und E5 bezeichnet. Bei Verwendung von Leiterplatten zur Beschaltung der Stiftenden ergibt sich durch die notwendige Mehrverdrahtung der einseitig offenen Windungen kein nennenswerter Mehraufwand der Serienfertigung, da die Stifte mit den Leiterbahnen in einem Arbeitsgang zusammen mit ellen eingesteckten Bauelementen auf der Leiterplatte 12 maschinell verlötet werden können und zusätzliche Leiterbahnen die Herstellkosten einer Leiterplatte nicht wesentlich erhöhen.
  • Für Anwendungen, bei denen nicht eine Leiterplatte die Herstellung der zusätzlichen Verbindungen übernimmt, ist es beispielsweise möglich, den Schnappdeckel 8 entsprechend dem Gesamtquerschnitt des Behälters 1 auszubilden und diesen mit Öffnungen zum Durchstecken der Stifte sowie mit der jeweiligen gewünschten Schaltung angepaßten Leiterbahnen zu versehen, die die Öffnungen miteinander verbinden. Auch hier sorgt beispielsweise eine Verlötung der Stifte in den durchgesteckten Öffnungen für eine gute und sichere elektrische Verbindung; es sind allerdings auch Klemmverbindungen und ähnliche Anschlußtechniken einsetzbar.
  • In gleicher Weise ist es auch nicht notwendig, bei der Anordnung nach Figur 1a die Bügel in den Körper einzugießen, sie können auch von unten maschinell in den Behälter 1 eingepreßt werden. Hierbei findet vorzugsweise der mittlere Teil der Stifte 3 in Nuten am Boden des Behälters 1 Platz.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es, auf einfache Weise einen Ringbandkern in die Aussparung (2) einzulegen. Der Ringbandkern wird in dieser Aussparung locker und trotzdem gegen Verformungen gesichert gehalten. Dies gewährleistet bei kristallinen Magnetwerkstoffen, daß keine Verspannung der Kernwindungen gegeneinander erfolgt, die die Magnetwerte, z.B. die Permeabilität, beeinträchtigen würde. Ganz besonders vorteilhaft ist die Anordnung dann, wenn man Ringbandkerne aus amorphen Bändern wickelt. Hier wird das amorphe Band in der Aussparung so sicher gehalten, daß keine Befestigung der Bandenden zum Zusammenhalten der Wicklung erforderlich ist.

Claims (11)

1. Induktives Bauelement mit einem Ringbandkern (7) und mit mindestens einer den Ringbandkern umschließenden Wicklung aus elektrischen Leitern, wobei die Wicklung aus einzelnen, U-förmig vorgeformten oder zur U-Form biegbaren Stiften (3) besteht, deren Enden (4, 6) miteinander verbindbar sind, und wobei die Stifte (3) in ein Isolierstoffteil eingelegt oder eingegossen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Isolierstoffteil zur Aufnahme der Stifte (3) ein Behälter (1) mit einer an die Abmessungen des Ringbandkerns angepaßten Aussparung (2) vorgesehen ist und daß die Aussparung (2) so geformt ist, daß der Ringbandkern (7) nach dem Einlegen in die Aussparung (2) von dem Behälter (1) an einer Stirnseite und - mindestens teilweisean der Innen- und Außenseite umschlossen ist.
2. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Verschließen des Behälters (1) ein an die Aussparung (2) mit dem eingelegten Ringbandkern (7) angepaßter Deckel (8) vorgesehen ist.
3. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die U-förmigen Stifte (3) in den Behälter (1) eingegossen sind.
4. Induktives Bauelement nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die U-förmigen Stifte (3) in Öffnungen sowie Nuten im Behälter (1) eingepreßt sind.
5. Verfa.hren zur Herstellung eines induktiven Bauelementes nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
daß zunächst geradlinige Stifte (3) im Behälter (1) vorgesehen und nach Einsetzen des Ringbandkerns (7) U-förmig abgebogen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die U-förmig abgebogenen Stifte (3) durch Aufstecken einer Haube (9) in Nuten (10) fixiert werden, die sich außen am Behälter (1) befinden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haube (9) unterhalb ihrer oberen Abdeckung Abstandhalter (11) besitzt, die bei aufgesetzter Haube in die Aussparung (2) hineinragen und damit den Ringbandkern (7) auf Abstand zu den Stiften (3) halten und ihn so fixieren.
8. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die U-förmigen Stifte (3) zueinander parallel angeordnet sind.
9. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
ddadurch gekennzeichnet ,
daß ein ovaler bzw. annähernd rechteckig gewickelter Ringbandkern (7) vorgesehen ist.
10. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge und die Lage der Enden (4, 6) der Stifte (3) an die Lage von Bohrungen (14) in einer Leiterplatte (12) angepaßt sind, so daß sich die Beschaltung der Enden (4, 6) durch Leiterbahnen (13) auf der Leiterplatte (12) ergibt.
11. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
daß in der Aussparung (2) ein Ringbandkern aus amorphem Material vorgesehen ist.
EP85107897A 1984-09-20 1985-06-26 Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauelements mit einem bewickelten Ringbandkern Expired EP0175069B1 (de)

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DE19843434497 DE3434497A1 (de) 1984-09-20 1984-09-20 Induktives bauelement mit einem bewickelten ringbandkern

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EP0175069A1 true EP0175069A1 (de) 1986-03-26
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