EP0600059B1 - Spulenkörper - Google Patents

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EP0600059B1
EP0600059B1 EP93912606A EP93912606A EP0600059B1 EP 0600059 B1 EP0600059 B1 EP 0600059B1 EP 93912606 A EP93912606 A EP 93912606A EP 93912606 A EP93912606 A EP 93912606A EP 0600059 B1 EP0600059 B1 EP 0600059B1
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EP
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lower flange
coil body
webs
flange
coil
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Eberhard Lehmann
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Hohenloher Spulenkoerperfabrik GmbH and Co
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Hohenloher Spulenkoerperfabrik GmbH and Co
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers

Definitions

  • the invention relates to a coil former, in particular for RM cores.
  • Coil formers which have a hollow cylinder which, together with an upper and a lower flange, forms a coil winding space.
  • On the lower flange are essentially radially outwardly pointing webs which have a greater thickness than the lower flange. The webs hold protruding pins on their underside.
  • a wire guide slot which is open on one side and radially outward, is arranged between two webs and ends with its closed end in the region of the lower flange near the outside of the hollow cylinder.
  • the wire guide slots can be directed strictly radially or also be directed somewhat obliquely with respect to the radial direction.
  • Such coil formers are known for RM cores by DIN 41981 and EP-A-0 033 943. They are made from a thermosetting phenolic resin.
  • the copper wires of the coil windings have been provided with polyimide lacquers to increase the insulation.
  • the thermal load on the coil body has become significantly higher. This leads to a high failure rate of the coil formers. Attempts to remedy this have so far been unsuccessful.
  • this option is complex and considerably interferes with the other work processes.
  • the problem on which the invention is based is therefore that the desired insulation of the winding wires with polyimide lacquers had to be risked either with a sufficient soldering temperature and duration, a thermal deformation of the coil former or with a lower soldering temperature and duration, inadequate soldering of the coil wires.
  • the coil former according to the invention therefore no longer consists of a phenolic resin but of an unsaturated polyester.
  • Unsaturated polyesters of this type can only be used for parts that are difficult to remove from the mold, such as RM bobbins, in the injection molding process if you have been given the usual additives that favor processability, such as conditioners, release agents, etc.
  • a bobbin produced with such an unsaturated polyester has a temperature resistance which allows the soldering to be carried out, as is required for wires coated with polyimide lacquers, without the dimensional accuracy of the bobbin being impaired.
  • a bobbin made of an unsaturated polyester has the disadvantage that its strength is significantly reduced. The flange breaking strength in the area of the webs is only about half as large as that when using phenolic resins.
  • the present invention provides a bobbin that is mechanically equivalent to the phenolic resin bobbins, but has a higher temperature resistance, so that the soldering required for wires coated with polyimide lacquers can be carried out without dimensional accuracy problems for the bobbin.
  • the filler web has a surface which slopes away radially to the outside.
  • the bridge On its radially inner long side, the bridge is provided with an oblique edge, which merges into the web with a transition radius.
  • the inclination of the edge is preferably about 7 °. This ensures good releasability of the coil former with high stability, which - in contrast to the previous coil former - does not show any shrinkage, but only shrinks in the shape itself. Without the formation of the bevels, an undercut could form in the shrinkage in the mold, which would lead to demolding problems.
  • the bridge provided according to the invention is particularly advantageous for bobbins for RM cores of sizes ⁇ 4 and ⁇ 8. Bridges on the underside have not previously been provided for bobbins of this type.
  • FIG. 1 shows a coil former for RM cores, which has a hollow cylinder 1 which is delimited on its upper side by an upper flange 2 and on its underside by a lower flange 3, as a result of which an annular winding space 4 is formed.
  • connection pins 7 are usually injected into the webs 5, 6 during the manufacture of the coil former.
  • FIG. 2 The top view of the flange 3 and the webs 5, 6 according to FIG. 2, which results from the section along the line II-II, shows that between the webs 5, 6 a radially outwardly open wire guide slot 8 is formed, which with its closed end 9 ends in the area of the lower flange 3 near the outside of the hollow cylinder 1. It can also be seen that the end 9 of the wire guide slot 8 is closed over a small distance by a filler web 10.
  • This filler web 10 has - as in FIG. 1 reveals - a sloping radially outward top side.
  • FIG. 1 illustrates that the shape of the webs 5, 6 corresponds to the expediency for automatic winding of the coil body and is known per se, so that a further explanation can be omitted here.
  • Figure 2 illustrates that the wire guide slots 8 are not strictly radially aligned, but are slightly inclined relative to the radial direction. This orientation of the wire guide slots 8 is also known, for example by DIN 41981.
  • the view of the bobbin shown in FIG. 3 from below illustrates the position of the section line I-I, along which the vertical section according to FIG. 1 has been made.
  • Figure 3 also shows that the webs 5, 6 are thickened relative to the flange 3 and have known chamfered chambers 11, 12 for guiding the wire ends to the connecting pins 7.
  • the webs 5, 6 are connected on the underside to a bridge 13 crossing the wire guide slot 8.
  • the width of this bridge 13 is small and corresponds to only a fraction of the width of the lower flange 3.
  • the radially inner longitudinal edge 14 of the bridge 13 is provided with a bevel of approximately 7 °, which passes into the material of the flange 3 with a transition radius 15.
  • the coil former shown consists of a thermosetting unsaturated polyester which has been modified by the addition of release agents and conditioners in such a way that it can be processed reliably using injection molding technology.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper, insbesondere für RM-Kerne.
  • Es sind Spulenkörper bekannt, die einen Hohlzylinder aufweisen, der zusammen mit einem oberen und einem unteren Flansch einen Spulenwickelraum bildet. An dem unteren Flansch sind im wesentlichen radial nach außen zeigende Stege angesetzt, die eine größere Dicke aufweisen als der untere Flansch. Die Stege halten an Ihrer Unterseite herausragende Anschlußstifte. Zwischen jeweils zwei Stegen ist ein einseitig nach radial außen offener Drahtführungsschlitz angeordnet, der mit seinem geschlossenen Ende im Bereich des unteren Flansches nahe der Außenseite des Hohlzylinders endet. Die Drahtführungsschlitze können dabei streng radial gerichtet sein oder auch gegenüber der radialen Richtung etwas schräg gerichtet sein. Derartige Spulenkörper sind für RM-Kerne durch DIN 41981 und EP-A- 0 033 943 bekannt. Sie werden aus einem duroplastischen Phenolicharz hergestellt.
  • Seit einiger Zeit werden die Kupferdrähte der Spulenwicklungen zur Erhöhung der Isolierung mit Polyimid-Lacken versehen. Hierdurch ist eine Erhöhung der Löttemperatur auf über 500° C bei einer Lötdauer von ca. 3 Sekunden erforderlich. Gegenüber den bisherigen Löttemperaturen von 350 bis 420° C und einer Lötdauer von ca. einer Sekunde ist somit die thermische Belastung des Spulenkörpers erheblich höher geworden. Diese führt zu einer hohen Ausfallrate der Spulenkörper. Bisherige Versuche, hier Abhilfe zu schaffen, sind erfolglos geblieben. Es besteht allenfalls die Möglichkeit, die Polyimidisolierung am Wickeldraht durch Strippen - also mechanisch - zu entfernen. Diese Möglichkeit ist jedoch aufwendig und stört die übrigen Arbeitsabläufe erheblich.
  • Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht somit darin, daß bei der gewünschten Isolierung der Wickeldrähte mit Polyimid-Lacken entweder bei einer ausreichenden Löttemperatur und -dauer eine thermische Verformung des Spulenkörpers oder bei einer geringeren Löttemperatur und -dauer eine mangelhafte Verlötung der Spulendrähte riskiert werden mußte.
  • Ausgehend von dieser Problemstellung weist ein Spulenkörper, insbesondere ein Spulenkörper für RM-Kerne, erfindungsgemäß folgende Merkmale auf:
    • a) Ein Hohlzylinder bildet zusammen mit einem oberen und einem unteren Flansch einen Spulenwickelraum.
    • b) An dem unteren Flansch sind im wesentlichen nach radial außen zeigende Stege angesetzt, die eine größere Dicke aufweisen als der untere Flansch.
    • c) Die Stege halten aus ihrer Unterseite herausragende Anschlußstifte.
    • d) Zwischen jeweils zwei Stegen ist ein einseitig nach radial außen offener Drahtführungsschlitz angeordnet, der mit seinem geschlossenen Ende im Bereich des unteren Flansches nahe der Außenseite des Hohlzylinders endet.
    • e) Am geschlossenen Ende sind die Drahtführungsschlitze über ein kleines Stück durch einen Füllsteg verschlossen, dessen Oberseite abgestuft unter der Oberseite des unteren Flansches liegt.
    • f) Auf ihrer Unterseite sind die Stege durch eine den Drahtführungsschlitz querende Brücke verbunden, die sich über die Unterseite des Füllstegs erstreckt und mit diesem verbunden ist.
    • g) Der Spulenkörper ist aus einem duroplastischen ungesättigten Polyester hergestellt, der die Verarbeitbarkeit begünstigende Zusätze enthält.
  • Der erfindungsgemäße Spulenkörper besteht somit nicht mehr aus einem Phenolicharz sondern aus einem ungesättigten Polyester. Derartige ungesättigte Polyester sind für hinsichtlich der Entformung so diffizile Teile wie RM-Spulenkörper im Spritzgußverfahren nur verwendbar, wenn Ihnen übliche, die Verarbeitbarkeit begünstigende Zusätze beigegeben worden sind, wie beispielsweise Conditioner, Trennmittel usw.
  • Ein mit einem derartigen ungesättigten Polyester hergestellter Spulenkörper weist eine Temperaturbeständigkeit auf, die die Durchführung der Verlötung, wie sie bei mit Polyimid-Lacken beschichteten Drähten erforderlich ist, erlaubt, ohne daß die Maßhaltigkeit des Spulenkörpers beeinträchtigt wird. Ein aus einem ungesättigten Polyester hergestellter Spulenkörper weist jedoch den Nachteil auf, daß seine Festigkeit erheblich verringert ist. Die Flanschbruchfestigkeit im Bereich der Stege ist nur etwa halb so groß wie die bei der Verwendung von Phenolicharzen.
  • Es konnte daran gedacht werden, die Dicke der Flansche zu erhöhen, um die benötigte Flanschbruchfestigkeit zu erreichen.
  • Hierdurch würde jedoch entweder die Höhe des Spulenkörpers unzulässig vergrößert (vgl. DIN 41981) oder der Spulenwickelraum verkleinert, was für die Anwender nicht akzeptabel ist.
  • Überraschenderweise ist festgestellt worden, daß die Flanschbruchfestigkeit in dem erforderlichen Maße bereits durch die oben angegebenen, erfindungsgemäß vorgesehenen Merkmale e) und f) erhöht wird.
  • Die Realisierung der Merkmale e) und f) an Spulenkörpern, auch an RM-Spulenkörpern, ist an sich bereits bekannt gewesen. Die Ausbildung einer Brücke an der Unterseite der Stege und einer abgestuften Einführung in den Drahtführungsschlitz ist bei den bekannten Spulenkörpern aus Gründen der Festigkeit gegenüber Spannungsüberschlägen realisiert worden, nicht jedoch aus Gründen der mechanischen Festigkeit, weil bei der Verwendung der bisherigen Phenolicharze keine mechanischen Festigkeitsprobleme auftraten. Überraschenderweise führt jedoch die an sich bekannte Maßnahme des Vorsehens einer die Stege verbindenden Brücke an der Unterseite der Stege bereits zu einer solchen Erhöhung der mechanischen Festigkeit eines Spulenkörpers aus einem ungesättigten Polyester, daß dieser ohne weitere Maßnahmen in mechanischer Hinsicht für die gleichen Anwendungen wie die bisherigen Phenolicharz-Spulenkörper genutzt werden kann.
  • Somit ist durch die vorliegende Erfindung ein Spulenkörper angegeben, der mechanisch zu den Phenolicharz-Spulenkörpern praktisch gleichwertig ist, jedoch eine höhere Temperaturbeständigkeit aufweist, so daß die für mit Polyimid-Lacken beschichteten Drähte erforderliche Verlötung ohne Maßhaltigkeitsprobleme für den Spulenkörper durchgeführt werden kann.
  • In einer für die Stabilität günstigen Ausführungsform weist der Füllsteg an seiner Oberfläche eine nach radial außen abfallende Oberfläche auf.
  • Die Brücke ist an ihrer radial innen liegenden Längsseite mit einer schrägen Kante versehen, die mit einem Übergangsradius in den Steg übergeht. Die Schrägstellung der Kante beträgt dabei vorzugsweise ca. 7°. Hierdurch wird bei hoher Stabilität eine gute Entformbarkeit des Spulenkörpers gewährleistet, der - im Gegensatz zu den bisherigen Spulenkörpern - keinen Nachschwund aufweist, sondern ausschließlich in der Form selbst schwindet. Ohne die Ausbildung der Schrägen könnte sich bei der Schwindung in der Form eine Hinterschneidung ausbilden, die zu Entformungsproblemen führen würde.
  • Die erfindungsgemäß vorgesehene Brücke ist besonders vorteilhaft für Spulenkörper für RM-Kerne der Größen ≥ 4 und ≤ 8. Für derartige Spulenkörper sind bisher Brücken an der Unterseite nicht vorgesehen gewesen.
  • Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Figur 1 -
    einen durch zwei Drahtführungsschlitze hindurchlaufenden Vertikalschnitt durch einen Spulenkörper
    Figur 2 -
    einen Horizontalschnitt durch den Spulenkörper gemäß Figur 1 entlang der Linie II-II
    Figur 3 -
    eine Ansicht des Spulenkörpers gemäß Figur 1 von unten
  • Figur 1 zeigt einen Spulenkörper für RM-Kerne, der einen Hohlzylinder 1 aufweist, der an seiner Oberseite durch einen oberen Flansch 2 und an seiner Unterseite durch einen unteren Flansch 3 begrenzt ist, wodurch ein ringförmiger Wickelraum 4 gebildet ist.
  • An den unteren Flansch 3 sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils zwei radial etwa nach außen weisende Stege 5, 6 angesetzt, die nach unten aus den Stegen 5, 6 herausragende Anschlußstifte 7 halten. Zu diesem Zweck sind die Anschlußstifte 7 üblicherweise in die Stege 5, 6 bei der Herstellung des Spulenkörpers eingespritzt.
  • Die sich beim Schnitt entlang der Linie II-II ergebende Draufsicht auf den Flansch 3 und die Stege 5, 6 gemäß Figur 2 verdeutlicht, daß zwischen den Stegen 5, 6 jeweils ein radial nach außen offener Drahtführungsschlitz 8 gebildet ist, der mit seinem geschlossenen Ende 9 im Bereich des unteren Flansches 3 nahe der Außenseite des Hohlzylinders 1 endet. Erkennbar ist ferner, daß das Ende 9 des Drahtführungsschlitzes 8 über ein kleines Stück durch einen Füllsteg 10 geschlossen ist. Dieser Füllsteg 10 weist - wie Figur 1 erkennen läßt - eine schräg nach radial außen abfallende Oberseite auf.
  • Die Formengebung der Stege 5, 6 entspricht den Zweckmäßigkeiten für eine automatische Bewicklung des Spulenkörpers und ist an sich bekannt, so daß auf eine weitere Erläuterung hier verzichtet werden kann. Figur 2 verdeutlicht noch, daß die Drahtführungsschlitze 8 nicht streng radial ausgerichtet sind, sondern gegenüber der radialen Richtung etwas schräg gestellt sind. Auch diese Ausrichtung der Drahtführungsschlitze 8 ist - beispielsweise durch DIN 41981 - bekannt.
  • Die in Figur 3 dargestellte Ansicht des Spulenkörpers von unten verdeutlicht die Lage der Schnittlinie I-I, entlang derer der Vertikalschnitt gemäß Figur 1 vorgenommen worden ist.
  • Figur 3 zeigt ferner, daß die Stege 5, 6 gegenüber dem Flansch 3 verdickt ausgeführt sind und an sich bekannte abgeschrägte Kammern 11, 12 zur Führung der Drahtenden zu den Anschlußstiften 7 aufweisen. Die Stege 5, 6 sind an der Unterseite mit einer den Drahtführungsschlitz 8 querenden Brücke 13 verbunden. Die Breite dieser Brücke 13 ist gering und entspricht nur einem Bruchteil der Breite des unteren Flansches 3.
  • Wie Figur 1 erkennen läßt, ist die radial innen liegende Längskante 14 der Brücke 13 mit einer Schräge von ca. 7° versehen, die mit einem Übergangsradius 15 in das Material des Flansches 3 übergeht.
  • Der dargestellte Spulenkörper besteht aus einem duroplastischen ungesättigten Polyester, der durch Zugabe von Trennmitteln und Conditionern so modifiziert worden ist, daß er prozeßsicher in Spritzgußtechnik verarbeitbar ist.

Claims (5)

  1. Spulenkörper, insbesondere für RM-Kerne, mit folgenden Merkmalen:
    a) Ein Hohlzylinder (1) bildet zusammen mit einem oberen Flansch (2) und einem unteren Flansch (3) einen Spulenwickelraum (4).
    b) An dem unteren Flansch (3) sind im wesentlichen nach radial außen zeigende Stege (5, 6) angesetzt, die eine größere Dicke aufweisen als der untere Flansch (3).
    c) Die Stege (5, 6) halten aus ihrer Unterseite herausragende Anschlußstifte (7).
    d) Zwischen jeweils zwei Stegen (5, 6) ist ein einseitig nach radial außen offener Drahtführungsschlitz (8) angeordnet, der mit seinem geschlossenen Ende (9) im Bereich des unteren Flansches (3) nahe der Außenseite des Hohlzylinders (1) endet.
    e) Am geschlossenen Ende (9) sind die Drahtführungsschlitze (8) über ein kleines Stück durch einen Füllsteg (10) verschlossen, dessen Oberseite abgestuft unter der Oberseite des unteren Flansches (3) liegt.
    f) Auf ihrer Unterseite sind die Stege (5, 6) durch eine den Drahtführungsschlitz (8) querende Brücke (13) verbunden, die sich über die Unterseite des Füllstegs (10) erstreckt und mit diesem verbunden ist.
    g) Der Spulenkörper ist aus einem duroplastischen ungesättigten Polyester hergestellt, der die Verarbeitbarkeit begünstigende Zusätze enthält.
  2. Spulenkörper nach Anspruch 1, bei dem die Oberseite des Füllstegs (10) eine nach radial außen schräg abfallende Oberfläche aufweist.
  3. Spulenkörper nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine radial innen liegende Längskante (14) der Brücke (13) eine Schräge aufweist, die mit einem Übergangsradius (15) in das Material des unteren Flansches (3) übergeht.
  4. Spulenkörper nach Anspruch 3, bei dem die Schräge der Längskante (14) ca. 7° beträgt.
  5. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Spulenkörper für RM-Kerne der Größen ≥ RM 4 und ≤ RM 8.
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