EP0175069B1 - Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauelements mit einem bewickelten Ringbandkern - Google Patents

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EP0175069B1
EP0175069B1 EP85107897A EP85107897A EP0175069B1 EP 0175069 B1 EP0175069 B1 EP 0175069B1 EP 85107897 A EP85107897 A EP 85107897A EP 85107897 A EP85107897 A EP 85107897A EP 0175069 B1 EP0175069 B1 EP 0175069B1
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wound core
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toroidal
toroidal strip
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Johannes Dipl.-Ing. Hoeflich
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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 a method for producing an inductive component with a toroidal core, which is inserted into a container made of insulating material, so that the toroidal core is enclosed by the container on one end face and - at least partially - on the inside and outside, and with at least one winding surrounding the toroidal core, which winding is formed from electrical conductors bent in a U-shape.
  • 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 - a high inductance with small dimensions can be achieved.
  • toroidal cores with not too many turns if the turns are composed of individual conductor pieces which are put together through the toroidal core and the ends of which are then used to complete the turns. be connected to each other.
  • 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.
  • JP-A-58 215 005 describes an inductive component in which U-shaped pins are introduced into an insulating body which is shaped in such a way that it fixes them. After inserting its toroidal core into the insulating body and placing a cover made of insulating material, the ends of the U-shaped pins are also connected to one another to complete the coil.
  • the object of the present invention is to provide a method of this type for producing an inductive component which at the same time ensures non-tensioning support for the toroidal core and allows the winding and fixing of a winding even more economically than the known methods mentioned.
  • FIG. 1 to 4 show an exemplary embodiment of the component according to the invention
  • FIG. 5 shows an example of a particularly advantageous way of connecting the pins.
  • Fig. 1 shows the container 1 with molded or pressed pins 3, as it looks before the use of the toroidal core 7. 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. 2) is then inserted into the recess 2 in the container 1 and the longer parts of the pins 3 which protrude upward in FIG. 1 with the ends 4 are turned radially outwards and then bent down.
  • a hood 9 shown in Fig. 3 the height of which is adapted to the container, so that the ends 4 are fixed in their bent position in grooves 10, which are z. B. at the corners of the container 1.
  • Fig. 3 also shows that spacers 11 are located below the upper side of the hood 9. In the exemplary embodiment, 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.
  • Fig. 4 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.
  • FIG. 5 shows a top view of a printed circuit board 12, contains the applied conductor tracks 13.
  • the printed circuit board 12 has holes 14 for pushing through the pins 3 of the component shown in FIG. 4 and, in addition to the illustrated conductor tracks 13, can contain any number of other conductor tracks and further inductive capacitive and electronic components.
  • Fig. 5 the connections of the fully wired component for a turn with A1 and E1 and for a winding with five turns with A5 and E5 are designated.
  • the necessary additional wiring of the turns that are open on the inside does not result in any noteworthy additional expenditure for series production, since the pins can be soldered to the printed circuit boards in one operation together with all the inserted components on the printed circuit board 12, and additional printed circuit boards are required Not significantly increase the manufacturing costs of a circuit board.
  • 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 B. 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.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauelements mit einem Ringbandkern, der in einen aus Isolierstoff bestehenden Behälter eingelegt ist, so daß der Ringbandkern von dem Behälter an einer Stirnseite und - mindestens teilweise - an der Innen- und Außenseite umschlossen ist, und mit mindestens einer den Ringbandkern umschließenden Wicklung, die aus U-förmig gebogenen elektrischen Leitern gebildet ist.
  • 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 vorgefertigen 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 Isoliertoffteile 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.
  • In der JP-A-58 215 005 wird ein induktives Bauelement beschrieben, bei dem U-förmige Stifte in einen Isolierkörper eingebracht sind, der so geformt ist, daß er diese fixiert. Nach dem Einlegen sines Ringbandkerns in den Isolierkörper und Auflegen eines Deckels aus Isoliermaterial werden zur Fertigstellung der Spule die Enden der U-förmigen Stifte ebenfalls miteinander verbunden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauelementes anzugeben, das gleichzeitig eine nicht verspannende Unterstützung für den Ringbandkern gewährleistet und noch wirtschaftlicher als die genannten bekannten Verfahren das Aufbringen und Fixieren einer Wicklung gestattet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Herstellung der Wicklung einzelne, geradlinige Stifte in den Behälter eingelegt oder eingegossen und nach dem Einsetzen des Ringbandkerns in den Behälter zur U-Form über den Ringbandkern nach außen abgebogen werden und daß die U-förmig abgebogenen Stifte durch Aufstecken einer Haube in Nuten fixiert werden, die sich außen am Behälter befinden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • In den Fig. 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Bauelement dargestellt, während Fig. 5 ein Beispiel für eine besonders vorteilhafte Beschaltungsmöglichkeit der Stifte zeigt.
  • Fig. 1 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 (Fig. 2) in die Aussparung 2 im Behälter 1 eingesetzt und es werden anschließend die in der Fig. 1 nach oben herausragenden längeren Teile der Stifte 3 mit den Enden 4 radial nach außen und dann nach unten umgebogen. Zum Verschließen des Behälters 1 dient eine in Fig. 3 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.
  • Fig. 3 läßt weiterhin erkennen, daß sich Abstandshalter 11 unterhalb der oberen Seite der Haube 9 befinden. Diese bestehen im Ausführungsbeispiel in segmentartigen Vorsprüngen und fixieren den Ringbandkern 7 in der Aussparung 2. Außerdem haben die Abstandshalter 11 die Aufgabe, einen Kontakt zwischen dem Ringbandkern 7 und den Stiften 3 zu verhindern, die jeweils zwischen zwei benachbarten Abstandshaltern 11 hindurchgeführt werden.
  • Fig. 4 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.
  • Fig. 5 zeigt in der Aufsicht eine Leiterplatte 12, die aufgebrachte Leiterbahnen 13 enthält. Die Leiterplatte 12 besitzt Bohrungen 14 zum Durch.- stecken der Stifte 3 des in Fig. 4 dargestellten Bauelementes und kann außer den dargestellten Leiterbahnen 13 beliebig viele andere Leiterbahnen und weitere induktive kapazitive und elektronische Bauelemente enthalten.
  • In Fig. 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 inseitig offenen Windungen kein nennenswerter Mehraufwand der Serienfertigung, da die Stifte mit den Leiterbahnen in einem Arbeitsgang zusammen mit allen eingesteckten Bauelementen auf der Leiterplatte 12 maschinell verlötet werden können und zusätzliche Leiterbahnen die Herstellkosten einer Leiterplatte nicht wesentlich erhöhen.
  • 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 (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauelementes mit einem Ringbandkern (7), der in einen aus Isolierstoff bestehenden Behälter (1) eingelegt ist, so daß der Ringbandkern (7) von dem Behälter (1) an einer Stirnseite und - mindestens teilweise - an der Innen- und Außenseite umschlossen ist, und mit mindestens einer den Ringbandkern umschließenden Wicklung, die aus U-förmig gebogenen elektrischen Leitern gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Wicklung einzelne, geradlinige Stifte in den Behälter (1) eingelegt oder eingegossen und nach dem Einsetzen des Ringbandkerns (7) in den Behälter (1) zur U-Form über den Ringbandkern (7) nach außen abgebogen werden, und daß die U-förmig abgebogenen Stifte (3) durch Aufstecken einer Haube (9) in Nuten (10) fixiert werden, die sich außen am Behälter (1) befinden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (9) unterhalb ihrer oberen Abdeckung Abstandshalter (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.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmigen Stifte zueinander parallel angeordnet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ovaler bzw. annähernd rechteckig gewickelter Ringbandkern (7) vorgesehen ist.
5. Verfahren 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.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aussparung (2) ein Ringbandkern aus amorphem Material vorgesehen ist.
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