EP1105893B1 - Verfahren zum herstellen von induktiven bauelementen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing inductive Components, in particular current transformers for electricity meters.
- a cable run through a hole in the housing wall requires an additional seal and thus also one greater effort, which is economically disadvantageous.
- Object of the present invention is therefore a new Manufacturing method for inductive components, in particular for Current transformers, specify in which the above problems be largely avoided.
- the molds used are usually made of aluminum or an aluminum alloy that is substantially less expensive are considered to be the injection molds required for the housing used in the prior art.
- These shapes can also be compared to the prior art significantly shorter time-to-market, because the shapes are much easier. This happens quick and easy changes of customized Embodiments of the inductive components.
- Hot melt adhesive composition under a pressure of 0 to 20 bar, preferably from about 10 to 20 bar, being used as melt adhesive mass a polyamide-based thermoplastic hot melt adhesive is provided is.
- This is in particular one non-porous polyamide-based hotmelt adhesive.
- the usage This polyamide hot melt adhesives opens up significantly better ways of recycling inductive components, because with the inductive components only a single Plastic is used.
- the terminals of the winding or the terminals of the windings before inserting the magnetic core into the mold from the mold in a well-defined way led out.
- connections while cables are provided.
- the lead out of these cables takes place directly via grooves in the form, with an exit through the special process is prevented by hot melt adhesive composition.
- toroidal cores of metallic Alloys in particular toroidal cores of amorphous or nanocrystalline alloys.
- amorphous or nanocrystalline alloys results over the previously used crystalline Alloys or ferrite cores a significant volume reduction as well as much better technical characteristics of the inductive components of the type mentioned.
- the advantage and the properties of these amorphous or nanocrystalline Alloys are described, for example, in EP 0 271 657 B1 described in detail.
- the secondary winding 3 consists mostly of some 100 to some 1000 turns.
- the secondary winding 3 of this Current transformer 1 consists of relatively thin wire, d. H. the wire has a thickness of 0.05 to 0.25 mm.
- the ends the secondary winding 3 shown here are as two-wire Litz 5 executed so that the current transformer 1 on a circuit board (not shown) can be connected.
- the magnetic core 2 of the current transformer 1 shown here is a Ring band core made of an amorphous alloy.
- the ring band core with the secondary winding 3 was on the Low-pressure Schmelzgußhabilit according to the invention produced.
- a mold made of an aluminum alloy was provided (Not shown).
- the ring band core loaded with the secondary winding 3 thereon, wherein the secondary winding 3, the ends as a two-wire strand 5 are executed, is led out of the mold.
- Form was closed and in the mold was melted thermoplastic melt adhesive composition based on polyamide introduced a pressure of about 15 bar. This creates around the magnetic core 2 a casting enclosing this 4.
- the cast body 4 In the area the opening of the ring band core, the cast body 4 a through opening 5, through which the primary winding (not shown) of the current transformer 1 can be performed.
- the mold was cooled in a defined manner. After cooling the Mold was opened the mold and the molded-on current transformer 1 was taken. After removal of the cast-iron current transformer 1, the gate was removed.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von induktiven
Bauelementen, insbesondere Stromwandlern für Elektrizitätszähler.
Stromwandler sind induktive Bauelemente, die durch ihre Auslegung
bezüglich Abbildungsverhalten und Phasenfehler die genaue
Erfassung von Netzströmen in Industriezählern bzw. Haushaltszählern
ermöglichen. Zusammen mit einer Auswerteelektronik
ersetzen sie mittlerweile die sogenannten Ferraris-Meßinstrumente
(Drehstromzähler).
Es ist allgemein bekannt, solche Stromwandler aber auch andere
induktive Bauelemente wie Transformatoren für geschaltete
Netzteile, Drosseln und Übertrager auf der Basis von in
Kunststoffgehäusen eingeklebten oder vergossenen Magnetkernen
herzustellen. Dabei wird in ein thermoplastisches Kunststoffgehäuse
der mit einer Wicklung oder mehreren Wicklungen versehene
Magnetkern eingelegt und mit einem Gießharz, das in
der Regel aus Polyurethan bzw. einem Epoxidharz besteht, umgossen.
Die Herausführung der Anschlußkabel der Wicklungen
führt dabei zu mehreren Problemen. Das Herausführen der Anschlußkabel
durch die Vergußoberfläche erfordert eine genau
definierte Lage des Kabels während des Vergußvorgangs, so daß
sogenannte Vergußpaletten mit Kabelfixierungen in der Regel
notwendig sind. Die Verwendung solcher Vergußpaletten ist
sehr aufwendig.
Eine weitere Möglichkeit stellt die Fixierung der Kabel in
einer Doppelnut am oberen Rande des Gehäuses dar. Dabei kommt
es jedoch häufig zum Austreten des Gießharzes in Folge auftretender
Kapillarkräfte durch diese Nut.
Eine Kabelherausführung durch eine Bohrung in der Gehäusewand
erfordert eine zusätzliche Abdichtung und damit ebenfalls einen
größeren Aufwand, der ökonomisch nachteilig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues
Herstellverfahren für induktive Bauelemente, insbesondere für
Stromwandler, anzugeben, bei dem die obengenannten Probleme
weitgehend vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren von
Herstellen von induktiven Bauelementen mit folgenden Schritten
gelöst:
Durch dieses Verfahren wird der Fertigungsablauf im Vergleich
zum Stand der Technik wesentlich vereinfacht, was zu merklich
verringerten Kosten führt.
Die verwendeten Formen bestehen in der Regel aus Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung, die wesentlicher preisgünstiger
sind als die Spritzgußformen, die für die Gehäuse gemäß
dem Stand der Technik verwendet werden. Durch die Verwendung
dieser Formen können auch im Vergleich zum Stand der Technik
wesentlich kürzere Produkteinführungszeiten erzielt werden,
da die Formen wesentlich einfacher sind. Dadurch kommt es zu
schnellen und einfachen Änderungen von kundenspezifischen
Ausführungsformen der induktiven Bauelemente.
Vorzugsweise erfolgt das Einfüllen der aufgeschmolzenen
Schmelzklebermasse unter einem Druck von 0 bis 20 bar, vorzugsweise
von ca. 10 bis 20 bar, wobei als Schmelzklebermasse
ein thermoplastischer Schmelzklebstoff auf Polyamidbasis vorgesehen
ist. Dabei handelt es sich insbesondere um einen
füllstofffreien Schmelzklebstoff auf Polyamidbasis. Die Verwendung
dieser Polyamid-Schmelzklebstoffe eröffnet wesentlich
bessere Möglichkeiten des Recycling von induktiven Bauelementen,
da bei den induktiven Bauelementen nur noch ein einziger
Kunststoff verwendet wird. Insbesondere sind verschiedene Polyamid-Schmelzklebe-stoffe
kompostierbar. Ferner müssen diese
thermoplastischen Kunststoffe nicht unbedingt aus fossilen
Stoffen, wie Erdöl bzw. Kohle, hergestellt werden sondern
können auch aus nachwachsenden Rohstoffen (Holzharze) hergestellt
werden.
In einer Ausführungsform werden die Anschlüsse der Wicklung
bzw. die Anschlüsse der Wicklungen vor dem Einlegen des Magnetkerns
in die Form aus der Form in fest definierter Weise
herausgeführt. Als Anschlüsse sind dabei Kabel vorgesehen.
Die Herausführung dieser Kabel erfolgt unmittelbar über Nuten
in der Form, wobei durch den speziellen Prozeß ein Heraustreten
von Schmelzklebermasse verhindert wird.
In einer anderen Ausführung werden die Anschlüsse der Wicklung
bzw. die Anschlüsse der Wicklungen in der Form in Sackbohrungen
gelegt. Dies ermöglicht die Verwendung von relativ
biegesteifen Anschlüssen, so daß mit dem erfindungsgemäßen
Herstellverfahren auch induktive Bauelemente hergestellt werden
können, die direkt SMD-tauglich (Service Mounted Device)
sind.
Vorzugsweise werden als Magnetkerne Ringkerne aus metallischen
Legierungen, insbesondere Ringbandkerne aus amorphen
oder nanokristallinen Legierungen verwendet. Durch die Verwendung
von solchen amorphen bzw. nanokristallinen Legierungen
ergibt sich gegenüber den bisher verwendeten kristallinen
Legierungen bzw. Ferritkernen eine erhebliche Volumenreduzierung
sowie wesentlich bessere technische Eigenschaften der
induktiven Bauelemente der eingangs genannten Art. Der Vorteil
und die Eigenschaften dieser amorphen bzw. nanokristallinenen
Legierungen ist beispielsweise in der EP 0 271 657 B1
ausführlich geschildert.
Die Erfindung ist im folgenden beispielsweise anhand der
Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen:
- Figur 1
- eine Draufsicht auf einen Stromwandler, der mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, und
- Figur 2
- einen Schnitt entlang der Linie I-I durch den Stromwandler aus Figur 1.
Wie in den Figuren dargestellt ist, besteht ein nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellter Stromwandler 1 aus
einem Magnetkern 2, der mit einer Sekundärwicklung 3 versehen
ist. Die Sekundärwicklung 3 besteht zumeist aus einigen 100
bis einigen 1000 Windungen. Die Sekundärwicklung 3 dieses
Stromwandlers 1 besteht dabei aus relativ dünnem Draht, d. h.
der Draht weist eine Dicke von 0,05 bis 0,25 mm auf. Die Enden
der hier gezeigten Sekundärwicklung 3 sind als zweiadrige
Litze 5 ausgeführt, so daß der Stromwandler 1 auf einer Platine
(nicht gezeigt) angeschlossen werden kann.
Der Magnetkern 2 des hier gezeigten Stromwandlers 1 ist ein
Ringbandkern aus einer amorphen Legierung. Der Ringbandkern
mit der darauf befindlichen Sekundärwicklung 3 wurde über das
erfindungsgemäße Niederdruck-Schmelzgußverfahren hergestellt.
Dabei wurde eine Form aus einer Aluminiumlegierung bereitgestellt
(nicht gezeigt). In diese Form wurde der Ringbandkern
mit der darauf befindlichen Sekundärwicklung 3 eingelegt, wobei
die Sekundärwicklung 3, deren Enden als zweiadrige Litze
5 ausgeführt sind, aus der Form herausgeführt wird. Die Form
wurde geschlossen und in die Form wurde eine aufgeschmolzene
thermoplastische Schmelzklebermasse auf Polyamidbasis unter
einem Druck von ca. 15 bar eingeführt. Dadurch entsteht um
den Magnetkern 2 ein diesen umhüllender Gußkörper 4. Im Bereich
der Öffnung des Ringbandkerns weist der Gußkörper 4 eine
durchgehende Öffnung 5 auf, durch die die Primärwicklung
(nicht gezeigt) des Stromwandlers 1 geführt werden kann.
Danach wurde die Form definiert abgekühlt. Nach Abkühlen der
Form wurde die Form geöffnet und der umgossene Stromwandler 1
wurde entnommen. Nach der Entnahme des umgossenen Stromwandlers
1 wurde der Anguß entfernt.
Claims (9)
- Verfahren zum Herstellen von induktiven Bauelementen (1) mit folgenden Schritten:1) Bereitstellen einer metallischen Form;2) Einlegen des mit zumindest einer Wicklung (3) versehenen Magnetkerns (2) in die Form;3) Schließen der Form;4) Einfüllen einer aufgeschmolzenen thermoplastischen Schmelzklebermasse (4) unter Druck in die Form;5) Definiertes Abkühlen der Form;6) Öffnen der Form und Entnahme des umgossenen, induktiven Bauelements.
- Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Form aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das Einfüllen der aufgeschmolzenen Schmelzklebermasse unter einem Druck von 10 bis 20 bar erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei als Schmelzklebermasse ein thermoplastischer Schmelzklebstoff auf Polyamidbasis vorgesehen ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Anschlüsse der Wicklung vor dem Einlegen des Magnetkerns in die Form aus der Form herausgeführt werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Anschlüsse der Wicklung in der Form in Sackbohrungen gelegt werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei als Magnetkern ein Ringkern aus einer metallischen Legierung verwendet wird. - Verfahren nach Anspruch 7,
wobei als Ringkern ein Ringbandkern aus einer amorphen oder nanokristallinen Legierung verwendet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei als induktives Bauelement ein Stromsensor vorgesehen ist.
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