EP0621612B1 - Verfahren zur Umhüllung eines Ringkerns als Kantenschutz - Google Patents

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EP0621612B1
EP0621612B1 EP94102520A EP94102520A EP0621612B1 EP 0621612 B1 EP0621612 B1 EP 0621612B1 EP 94102520 A EP94102520 A EP 94102520A EP 94102520 A EP94102520 A EP 94102520A EP 0621612 B1 EP0621612 B1 EP 0621612B1
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EP
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inner opening
magnet core
shrink tube
magnetic core
core
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EP94102520A
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Harald Dipl.-Ing. Hundt
Armin Dipl.-Phys. Labatzke
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Original Assignee
Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/12—Insulating of windings
    • H01F41/125—Other insulating structures; Insulating between coil and core, between different winding sections, around the coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/16—Toroidal transformers

Definitions

  • the invention relates to a method for encasing a substantially cylindrical magnetic core with an inner opening to achieve effective edge protection, in particular for toroidal cores with sharp edges, using a shrink tube drawn over the outer circumference of the magnetic core, the length of which projects beyond the length of the magnetic core in the axial direction on both sides .
  • Magnetic cores for electrical components are in many cases designed as ring band cores and often have a substantially cylindrical circumference and an inner opening in the axial direction. Such magnetic cores are then surrounded with one or more windings for the production of inductors. These windings consist of insulated electrical conductors and are wound in a toroidal shape around the magnetic core. Here, the winding must be protected against damage during wrapping by the edges of the magnetic core. For ring cores made of sensitive or brittle materials, e.g. amorphous metals, edge protection is also necessary for the inner and outer layers of tape against the forces that occur during winding. For magnetic cores made of pressed ferrites, this protection is relatively easy to achieve by powder coating in the whirl sintering bath, since the edges of the ferrites can be rounded off here and a thin coating also ensures adequate edge protection.
  • plastic troughs in which the magnetic cores are inserted.
  • a disadvantage of such plastic troughs is that the walls of the plastic troughs have a certain Must have minimum thickness for reasons of strength and that it can be ensured by suitable dimensioning that all magnetic cores intended for this fit in the plastic troughs.
  • the tolerances that are necessarily to be selected in this case result in a relatively large increase in volume, particularly in the case of small magnetic cores, due to the protection to be provided for the toroidal cores.
  • the object of the present invention is to provide cores with an unfavorable ratio of outer and inner diameter with a shrink tube.
  • the object is achieved by a method of the type mentioned, which is characterized in that perforated disks are glued to the end faces of the magnetic core, the hole diameter of which is smaller than the diameter of the inner opening of the magnetic core, and that these perforated disks are shrunk by the shrink tube when heated and the ends of which are pressed a little into the inner opening of the magnetic core and are held therein.
  • a wound ring band core is shown as the magnetic core 1, which is surrounded by a shrink tube 2.
  • This shrink tube 2 projects with its ends 3 on both sides in the axial direction beyond the magnetic core 1.
  • the magnetic core 1 has a cylindrical outer diameter and a relatively large inner opening 4.
  • the magnetic core 1 and the shrink tube 2 are then heated, for example by hot air. This causes the shrink tube 2 to press against the outer circumference of the magnetic core 1 and the protruding ends 3 of the shrink tube 2 to be pulled inwards, as shown in FIG. 1b.
  • the shrink ratio of the shrink tube leads to the fact that the remaining opening of the shrink tube in the area of the ends 3 is smaller than the diameter of the inner opening 4.
  • a magnetic core 1 with a relatively small inner opening 4 it results after heating the core and the shrink tube that the ends 3 of the shrink tube after shrinking have a diameter of the same size or greater than the diameter of the inner opening 4. This is shown in FIG. 2a shown. In this case, the ends 3 can no longer be pressed into the inner opening 4 by simple, conical tools 5, as in FIG. 1c. Instead of the tools 5 z.
  • the insertion of the ends 3 of the shrink tube is also possible with a compressed air nozzle and temperature and pressure-controlled heating air.
  • the heating air simultaneously keeps the shrink tube material in a deformable, flexible state and moves the ends of the shrink tube 3 into the desired position via the direction and pressure of the air. After cooling, there is again an envelope, as shown in Fig. 1c.
  • perforated disks 7 are placed on the end faces of the magnetic core 1 and fastened, for example, by pressure-sensitive adhesive. These perforated disks have a smaller hole diameter than the diameter of the inner opening 4 of the magnetic core 1. There are two possibilities for further processing.
  • the perforated discs 7 are preferably made of a plastic that is deformable at the shrinking temperature of the shrink tube 2.
  • the protruding ends of the shrink tube 2 shrink inward again and clamp the perforated disks 7 on the end faces of the magnetic core.
  • conical tools 5 can be used to press the inner parts of the perforated disks 7 into the inner opening 4 of the magnetic core 1. If one chooses a material for the perforated disks that is softened at the shrinking temperature of the shrink tube, there is also the effect that shrink tube 2 and perforated disks 7 connect to one another, so that in turn - apart from the inner walls of the inner opening 4 - solid Sheathing for the magnetic core 1 results.
  • the perforated disks 7 are made of a material which is characterized by high resistance to tearing and notching. The deformability at the shrink temperature is not necessary.
  • the ends of the shrink tube 2 shrink inward again and clamp the perforated disks 7 on the end faces of the magnetic core.
  • the inner parts of the perforated discs 7 are unchanged.
  • the edge protection for the inner opening 4 of the magnetic core 1 results only from the winding of the part with a preferably insulated conductor 8.
  • the magnetic core shown in FIGS. 3a to 3c has been provided with an insulating layer 9 on the side facing the inner opening 4 before the shrink tube is applied, which is then separated from the perforated disk 7 or the shrink tube 3 in the case of FIGS. 1 and 2 described method is surrounded.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umhüllung eines im wesentlichen zylinderförmigen Magnetkerns mit Innenöffnung zur Erzielung eines wirksamen Kantenschutzes, insbesondere für Ringbandkerne mit scharfen Kanten, unter Verwendung eines über den Außenumfang des Magnetkerns gezogenen Schrumpfschlauches, dessen Länge die Länge des Magnetkerns in Achsrichtung an beiden Seiten überragt.
  • Magnetkerne für elektrische Bauelemente werden in vielen Fällen als Ringbandkerne ausgeführt und haben oft einen im wesentlichen zylindrischen Umfang sowie eine Innenöffnung in Achsrichtung. Derartige Magnetkerne werden zur Herstellung von Induktivitäten dann mit einer oder mehreren Wicklungen umgeben. Diese Wicklungen bestehen aus isolierten elektrischen Leitern und werden torusförmig um den Magnetkern gewickelt. Hierbei muß die Wicklung gegen Beschädigungen beim Umwickeln durch die Kanten des Magnetkerns geschützt werden. Bei Ringkernen aus empfindlichen bzw. spröden Materialien, z.B. amorphen Metallen, ist der Kantenschutz auch für die inneren und äußeren Bandlagen vor den auftretenden Kräften beim Bewickeln notwendig. Für Magnetkerne aus gepreßten Ferriten ist dieser Schutz relativ einfach durch Pulverbeschichten im Wirbelsinterbad möglich, da hier die Kanten der Ferrite abgerundet sein können und so auch eine dünne Beschichtung einen außreichenden Kantenschutz gewährleistet.
  • Wird jedoch der Magnetkern aus gewickelten Bändern oder gestanzten Blechen hergestellt, so sind oftmals scharfe Kanten unvermeidlich, was einen besseren Schutz für die später aufzubringende Wicklung erfordert. Hierzu ist es üblich, Kunststofftröge anzuwenden, in die die Magnetkerne eingesetzt werden. Ein Nachteil derartiger Kunststofftröge besteht jedoch darin, daß die Wandungen der Kunststofftröge eine gewisse Mindestdicke aus Festigkeitsgründen aufweisen müssen und daß durch geeignete Dimensionierung sichergestellt werden kann, daß alle dafür vorgesehene Magnetkerne in die Kunststofftröge passen. Die dabei notwendigerweise zu wählenden Toleranzen bedingen eine besonders bei kleinen Magnetkernen relativ große Erhöhung des Volumens durch den für die Ringbandkerne vorzusehenden Schutz.
  • Aus der DD 202963 ist es bekannt, auf Ferritringkerne einen einstöckigen, nicht leitenden PVC-Schrumpfschlauch aufzubringen, dessen Randbereiche in die Durchgangsbohrungen der Ferritringkerne eingedrückt werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Kerne mit ungünstigem Verhältnis von Außen- und Innendurchmesser mit einem Schrumpfschlauch zu versehen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf die Stirnseiten des Magnetkerns Lochscheiben aufgeklebt werden, deren Lochdurchmesser kleiner als der Durchmesser der Innenöffnung des Magnetkerns sind und daß diese Lochscheiben von dem Schrumpfschlauch bei Erwärmung umschrumpft und deren Enden ein Stück in die Innenöffnung des Magnetkerns gedrückt und darin gehalten werden.
  • Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Hierdurch gelingt es, eine dünnwandige und ausreichend sichere Umhüllung zu schaffen, die sich auch bei unterschiedlichen Toleranzen und ungünstigen Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser verschiedener Ringbandkerne an die Abmessungen jedes einzelnen Ringbandkerns anpaßt.
  • Ausführungsbeispiele für verschiedene Magnetkerne mit unterschiedlichem Verhältnis von Außendurchmesser und Durchmesser der Innenöffnung sind im einzelnen in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1a bis 1c
    eine besonders einfache Herstellung für Magnetkerne mit relativ großer Innenöffnung gemäß dem Stand der Technik;
    Fig. 2a und 2b
    eine Möglichkeit, die Innenkanten des Magnetkerns durch die Enden des Schrumpfschlauches auch bei relativ kleiner Innenöffnung zu schützen gemäß dem Stand der Technik und
    Fig. 3a bis 3d
    eine Anordnung, bei der zusätzlich zum Schrumpfschlauch weitere Teile zur Bildung der erfindungsgemäßen Umhüllung angewendet werden.
  • In Fig. 1a ist als Magnetkern 1 ein gewickelter Ringbandkern dargestellt, der von einem Schrumpfschlauch 2 umgeben ist. Dieser Schrumpfschlauch 2 ragt mit seinen Enden 3 beidseitig in Achsrichtung über den Magnetkern 1 hinaus. Der Magnetkern 1 besitzt einen zylinderförmigen Außendurchmesser und eine relativ große Innenöffnung 4. Zur Umhüllung des Magnetkerns 1 wird dann Magnetkern 1 und Schrumpfschlauch 2 beispielsweise durch Heißluft erhitzt. Dies bewirkt, daß sich der Schrumpfschlauch 2 an den Außenumfang des Magnetkerns 1 anpreßt und daß die überstehenden Enden 3 des schrumpfschlauches 2 nach innen gezogen werden, wie dies in Fig. 1b dargestellt ist. In diesem Beispiel wird angenommen, daß das Schrumpfverhältnis des Schrumpfschlauches dazu führt, daß die verbleibende Öffnung des Schrumpfschlauches im Bereich der Enden 3 kleiner ist als der Durchmesser der Innenöffnung 4. Infolgedessen ist es möglich - wie Fig. lc zeigt -, durch z. B. kegelförmige Werkzeuge 5 die Enden 3 des Schrumpfschlauches in die Innenöffnung 4 zu pressen. In diesem Zustand wird dann die Anordnung abgekühlt, so daß die in Fig. 1c dargestellte Form des Schrumpfschlauches 2 erhalten bleibt. Damit erhält man eine relativ dünnwandige Umhüllung, die auch bei scharfkantigen Magnetkernen 1 eine sichere Abdeckung der Außen- und Innenkanten des Magnetkernes 1 gewährleistet.
  • Verwendet man einen Magnetkern 1 mit relativ kleiner Innenöffnung 4, so ergibt sich nach dem Erhitzen von Kern und Schrumpfschlauch, daß die Enden 3 des Schrumpfschlauches nach dem Schrumpfen einen gleichgroßen oder größeren Durchmesser aufweisen, als der Durchmesser der Innenöffnung 4. Dies ist in Fig. 2a dargestellt. In diesem Fall lassen sich die Enden 3 durch einfache, kegelförmige Werkzeuge 5, wie in Fig. 1c, nicht mehr in die Innenöffnung 4 drücken. Anstelle der Werkzeuge 5 werden jetzt z. B. hakenförmige Mitnehmer 6 verwendet, die zunächst die Enden 3 des Schrumpfschlauches zur Mittelachse der Innenöffnung 4 drücken, sich dann in Achsrichtung verschieben und die Enden 3 des Schrumpfschlauches in die Innenöffnung 4 einführen. Statt der hakenförmigen Mitnehmer 6 ist das Einführen der Enden 3 des Schrumpfschlauches auch mit einer Druckluftdüse und temperatur- und druckgesteuerter Heizluft möglich. Hierbei hält die Heizluft gleichzeitig das Schrumpfschlauchmaterial in einem verformbaren flexiblen Zustand und bewegt die Schrumpfschlauchenden 3 über Richtung und Druck der Luft in die gewünschte Lage. Nach der Abkühlung ergibt sich wieder eine Umhüllung, wie sie in Fig. 1c dargestellt ist.
  • Will man Kerne mit noch ungünstigerem Verhältnis von Außen- und Innendurchmesser mit dem erfindungsgemäßen Verfahren umhüllen, so kann man vorteilhafter Weise entsprechend Fig. 3a bis 3d vorgehen. Hier werden vor dem Schrumpfvorgang auf die Stirnseiten des Magnetkerns 1 Lochscheiben 7 aufgesetzt und beispielsweise durch Haftkleber befestigt. Diese Lochscheiben haben einen kleineren Lochdurchmesser als der Durchmesser der Innenöffnung 4 des Magnetkerns 1. Für die weitere Verarbeitung sind zwei Möglichkeiten gegeben. Bei der ersten Variante bestehen die Lochscheiben 7 vorzugsweise aus einem Kunststoff, der bei der Schrumpftemperatur des Schrumpfschlauches 2 verformbar ist. Wenn jetzt diese Schrumpftemperatur erreicht ist, schrumpfen die überstehenden Enden des Schrumpfschlauches 2 wieder nach innen und klemmen die Lochscheiben 7 an den Stirnseiten des Magnetkerns fest. Wiederum können kegelförmige Werkzeuge 5 - wie in Fig. 3c gezeigt - dazu benutzt werden, die inneren Teile der Lochscheiben 7 in die Innenöffnung 4 des Magnetkerns 1 zu drücken. Wählt man für die Lochscheiben einen Werkstoff, der bei der Schrumpftemperatur des Schrumpfschlauches erweicht ist, so ergibt sich zusätzlich der Effekt, daß sich Schrumpfschlauch 2 und Lochscheiben 7 miteinander verbinden, so daß sich wiederum eine allseits - bis auf die Innenwandungen der Innenöffnung 4 - feste Umhüllung für den Magnetkern 1 ergibt.
  • Bei der zweiten Variante bestehen die Lochscheiben 7 aus einem Werkstoff, der sich durch hohe Einreiß- und Kerbfestigkeit auszeichnet. Die Verformbarkeit bei der Schrumpftemperatur ist nicht notwendig. Beim Schrumpfvorgang schrumpfen die Enden des Schrumpfschlauches 2 wieder nach innen und klemmen die Lochscheiben 7 an den Stirnseiten des Magnetkerns fest. Wie in Fig. 3b gezeigt, sind die inneren Teile der Lochscheiben 7 unverändert. Der Kantenschutz für die Innenöffnung 4 des Magnetkerns 1 ergibt sich erst durch die Bewicklung des Teils mit einem vorzugsweise isolierten Leiter 8. Hierbei werden bei entsprechender Auslegung der geometrischen Verhältnisse zwischen Lochscheiben-Innendurchmesser und Innendurchmesser des Magnetkerns 1 die inneren Teile der Lochscheiben 7 durch den Leiter 8 nach innen gedrückt und bilden wie bei Variante 1 einen sicheren Kantenschutz im kompletten Innenloch, wie in Fig. 3d dargestellt.
  • Wenn man eine vollständige Abdeckung des Magnetkerns erreichen will, so läßt sich dies ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bewerkstelligen. Hierzu ist der in Fig. 3a bis 3c dargestellte Magnetkern vor dem Aufbringen des Schrumpfschlauches an der zur Innenöffnung 4 zugewandten Seite mit einer Isolierschicht 9 versehen worden, die dann von der Lochscheibe 7 bzw. dem Schrumpfschlauch 3 bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Verfahren umgeben wird.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Umhüllung eines im wesentlichen zylinderförmigen Magnetkerns (1) mit Innenöffnung zur Erzielung eines wirksamen Kantenschutzes, insbesondere für Ringbandkerne mit scharfen Kanten, unter Verwendung eines über den Außenumfang des Magnetkerns (1) gezogenen Schrumpfschlauches (2), dessen Länge die Länge des Magnetkerns (1) in Achsrichtung an beiden Seiten überragt, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stirnseiten des Magnetkerns Lochscheiben (7) aufgeklebt werden, deren Lochdurchmesser kleiner als der Durchmesser der Innenöffnung des Magnetkerns sind und daß diese Lochscheiben von dem Schrumpfschlauch bei Erwärmung umschrumpft und deren Enden ein Stück in die Innenöffnung (4) des Magnetkerns (1) gedrückt und darin gehalten werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen kegelförmige Werkzeuge (5) die Ränder der Löcher in den Lochscheiben (7) in erwärmtem Zustand in die Innenöffnung (4) des Magnetkerns (1) drücken, so daß sie nach Abkühlung in dieser Form fixiert sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Löcher in den Lochscheiben (7) während der Bewicklung des Kerns mit elektrisch leitenden Windungen in die Innenöffnung (4) des Magnetkerns (1) gedrückt und durch die elektrischen Windungen (8) darin gehalten werden.
EP94102520A 1993-03-31 1994-02-19 Verfahren zur Umhüllung eines Ringkerns als Kantenschutz Expired - Lifetime EP0621612B1 (de)

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