EP1122750A1 - Drossel - Google Patents
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- EP1122750A1 EP1122750A1 EP01101756A EP01101756A EP1122750A1 EP 1122750 A1 EP1122750 A1 EP 1122750A1 EP 01101756 A EP01101756 A EP 01101756A EP 01101756 A EP01101756 A EP 01101756A EP 1122750 A1 EP1122750 A1 EP 1122750A1
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- H01F30/16—Toroidal transformers
Definitions
- the invention relates to a choke or coil according to the preamble of Claim 1.
- the invention can for example in electrical / electronic installation devices be used.
- Chokes are used, for example, to suppress interference in dimmers. It is there generally known for the manufacture of such chokes an insulated wire around Core (toroidal core, rod core). In the case of an air coil without a core, the winding is the Winding over a body of a suitable shape is required.
- the winding of the winding with the required number of turns is used an insulated copper wire is a relatively complex operation.
- the invention has for its object a simple choke of the beginning specified type.
- the advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the process the wire winding in the proposed choke is eliminated because the winding quasi integrated into a housing - formed by the base with cover - and after Connection of base and lid "automatically" is formed.
- the housing contributes to one has the desired winding and the other takes up the core.
- the housing ensures the desired stability and also enables mechanical Attachment in a simple manner, d. H. A separate housing is no longer required for this.
- the proposed choke or coil is vibration-proof and has a relatively low level Dead weight on.
- a base of a choke is shown in a perspective view.
- the one out a plastic injection molded base 1 is hollow cylindrical and without cover-side Wall - d. H. with lid-side opening - designed, in or on a large number of the two side walls and in or on the bottom wall of conductor track sections 2 is arranged, preferably both on the outer lateral surfaces as well as on the inner surface.
- the conductor track sections 2 in or on the side walls are axial and the conductor track sections 2 in or on the bottom wall are aligned radially.
- the conductor track sections 2 open each on the lid-side edges of the side walls in contact pins 3, which protrude over the edges.
- a large number of each U-shaped conductor tracks in / on the inner surface and in / on the outer surface of the base, which (without cover) with each other no electrical To have connection.
- a cover of the throttle is shown in a perspective view.
- the one Plastic injection molded part cover 4 is circular disk-shaped, a plurality of conductor track sections 5 in or on its outer lateral surface is arranged.
- the conductor track sections 5 extend from the edge to the center a length which corresponds to the distance between the two side walls of the base 2 corresponds so that in the center of the cover 4 a free area 8 free of conductor track sections is formed.
- the alignment of these conductor track sections 5 is essentially radial, but in relation to an exact radial alignment by one Slight predetermined angle inclined to this:
- the conductor track sections 5 each end in holes 6 (connecting eyes), the diameter of which is slightly larger than the diameter of the contact pins 3.
- Two conductor track sections 5 end in winding connections 7, which protrude into the open area 8.
- the free area 8 can preferably be used for the assembly of electrical / electronic components are used for which they with conductor tracks, electrical connections (Connecting eyes) and / or mechanical fastening devices is provided (Not shown).
- the winding connections 7 to these conductor tracks / connecting eyes can also be used to lead.
- a core of the throttle is shown in a perspective view.
- the annular core 9 formed is dimensioned in such a way that it can be inserted exactly into the annular cavity formed by the base 1.
- FIG. 4 is a perspective view of the top of a completed choke shown.
- the core 9 is inserted into the base 1 and the lid 4 placed on the lid-side opening of the base 1, so that a Base + cover existing closed housing is formed.
- the contact pins 3 reach through the holes 6 of the cover 4 and are connected to the conductor track sections 5 electrically connected, for example soldered.
- it results from the Conductor sections 2, 5 electrically connected to one another via the contact pins 3 the desired ring-shaped, closed choke winding with winding connections 7, wherein the choke winding consists of an inner one with respect to the base 1 and an external winding section electrically connected in series for this purpose put together. It is of course also to increase the current carrying capacity possible to connect these two winding sections electrically in parallel.
- FIG. 5 is a perspective view of the underside of a finished choke 10 shown. It is the base 1 with the lying in / on its outer surface Track sections 2 and the lid 4 with the contact pins 3 can be seen.
- the production is preferably carried out using MID technology (Molded Interconnect Devices) especially in two-component injection molding technology.
- MID technology Molded Interconnect Devices
- This special MID manufacturing process enables a high degree of design freedom, through-connection without additional Measures and a high flexibility with regard to the layer structure, whereby the efficiency of the manufacturing process is very high.
- a component is used to manufacture the base 1 in a first step 11 molded from a galvanizable plastic ("first shot").
- first shot molded from a galvanizable plastic
- second shot component 11 is partially coated with a Component 12 made of a non-galvanizable, electrically insulating plastic
- the component 12 is used in particular to ensure a mechanically robust construction of the base 1 and for electrical insulation between the conductor track sections 2.
- component 11 is activated from the surface galvanizable plastic.
- the exposed ones are metallized Areas of the component 11 from the galvanizable plastic Application of a first metal layer 13 (basic metallization).
- a fifth Step is surface refinement by applying a second metal layer 14 with very good electrical conductivity to the base metallization Creation of the electrical contact surfaces of the contact pins 3 and the conductor track sections 2nd
- a MID manufacturing process is preferably also used in the manufacture of the cover 4 used, except for the two-component injection molding process explained above a one-component injection molding process, especially the hot stamping process is usable.
- a plastic injection molded part 15 from an electrical insulating plastic manufactured using the hot stamping process with conductor track sections 5 is provided, which together with the conductor track sections 2 of the base 1 form the choke winding and the desired electrical Have contact surfaces for contacting the contact pins 3.
- the plastic injection molded part is manufactured in a first step 15.
- an electrically conductive film 16 is applied the plastic injection molded part located on a table 18 and below a pressing tool 17 15 hung up.
- a fourth Step are non-embossed / glued sections of the film as residual film 19 from Plastic injection molded part 15 removed.
- Required vias 20 can be made in a subsequent one Step be filled with conductive paste 21.
- a toroidal choke is used a hollow cylindrical base and a circular disk-shaped cover.
- the throttle can of course also be implemented in a different form are, for example as a rod-shaped choke with rod core.
- the necessary for this Base is designed as a hollow cuboid with a U-shaped cross-section, which of one rectangular lid is covered.
- the configuration with trace sections and Contact pins in or on the outer surface and / or inner surface of the Base and with conductor track sections with connection eyes of the cover is the same Designed wisely.
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Abstract
Es wird eine Drossel mit einer Wicklung und Wicklungsanschlüssen vorgeschlagen, wobei die Drossel (10) aus einem Körper (1) mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt und einem Deckel (4) zusammengesetzt ist. In oder an den Außenmantelflächen und/oder Innenmantelflächen des Körpers (1) sind U-förmige Leiterbahnabschnitte (2) angeordnet, die in elektrisch leitfähigen Kontaktstiften (3) münden. Der Deckel (4) ist mit Leiterbahnabschnitten (5) versehen, welche Bohrungen (6) zum Durchgriff der Kontaktstifte (3) aufweisen. Die Leiterbahnabschnitte (2) des Körpers (1) und die Leiterbahnabschnitte (5) des Deckels (4) sind über die Kontaktstifte (3) zur Bildung einer Wicklung miteinander verbunden. Vorzugsweise ist der Sockel (1) hohlzylinderförmig ausgebildet und die Leiterbahnabschnitte (2) sind in oder an den Seitenwandungen axial sowie die Leiterbahnabschnitte (2) in oder an der bodenseitigen Wandung radial ausgerichtet. Vorzugsweise ist ein Kern (9) im Innenraum des Körpers (1) eingelegt. <IMAGE>
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drossel bzw. Spule gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei elektrischen/elektronischen Installationsgeräten
verwendet werden.
Drosseln werden beispielsweise zur Entstörung in Dimmern verwendet. Es ist dabei
allgemein bekannt, zur Fertigung derartiger Drosseln einen isolierten Draht um einen
Kern (Ringkern, Stabkern) zu wickeln. Bei einer Luftspule ohne Kern ist das Wickeln der
Wicklung über einen Körper geeigneter Form erforderlich.
Dabei ist das Wickeln der Wicklung mit der erforderlichen Windungszahl unter Einsatz
eines isolierten Kupferdrahtes ein relativ aufwendiger Arbeitsgang. Induktivitäten haben
im Vergleich zu anderen elektronischen Bauteilen ein relativ hohes Eigengewicht, wodurch
es vielfach erforderlich ist, die Drossel in einem eigenen Gehäuse mechanisch zu
befestigen oder zumindest eine gleichwertige mechanische Befestigung zu realisieren,
um eine ausreichende Rüttelsicherheit zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Drossel der eingangs
genannten Art anzugeben.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß
durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Vorgang
des Draht-Wickelns bei der vorgeschlagenen Drossel entfällt, da die Wicklung
quasi in ein Gehäuse - gebildet durch den Sockel mit Deckel - integriert ist und nach
Verbindung von Sockel und Deckel "automatisch" gebildet wird. Das Gehäuse trägt zum
einen die gewünschte Wicklung in sich und nimmt zum anderen den Kern auf. Das Gehäuse
gewährleistet die gewünschte Stabilität und ermöglicht auch die mechanische
Befestigung in einfacher Weise, d. h. ein eigenes Gehäuse ist hierzu nicht mehr erforderlich.
Die vorgeschlagene Drossel bzw. Spule ist rüttelsicher und weist ein relativ geringes
Eigengewicht auf.
Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
erläutert. Es zeigen:
- Fig.1
- einen Sockel einer Drossel in perspektivischer Ansicht,
- Fig. 2
- einen Deckel der Drossel in perspektivischer Ansicht,
- Fig. 3
- einen Kern der Drossel in perspektivischer Ansicht,
- Fig. 4
- eine perspektivische Sicht auf die Oberseite einer fertiggestellten Drossel,
- Fig. 5
- eine perspektivische Sicht auf die Unterseite einer fertiggestellten Drossel,
- Fig. 6
- die einzelnen Schritte zur Herstellung des Sockels,
- Fig. 7
- die einzelnen Schritte zur Herstellung des Deckels.
In Fig. 1 ist ein Sockel einer Drossel in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der aus
einem Kunststoff-Spritzgußteil gebildete Sockel 1 ist hohlzylinderförmig und ohne dekkelseitige
Wandung - d. h. mit deckelseitiger Öffnung - ausgebildet, wobei in bzw. an
den beiden Seitenwandungen und in bzw. an der bodenseitigen Wandung eine Vielzahl
von Leiterbahnabschnitten 2 angeordnet ist, und zwar vorzugsweise sowohl an den Außenmantelflächen
als auch an den Innenmantelflächen. Die Leiterbahnabschnitte 2 in
bzw. an den Seitenwandungen sind axial und die Leiterbahnabschnitte 2 in bzw. an der
bodenseitigen Wandung sind radial ausgerichtet. Die Leiterbahnabschnitte 2 münden
jeweils an den deckelseitigen Kanten der Seitenwandungen in Kontaktstiften 3, welche
über die Kanten ragen. Insgesamt wird auf diese Art und Weise eine Vielzahl von jeweils
U-förmigen Leiterbahnen in/an der Innenmantelfläche und in/an der Außenmantelfläche
des Sockels gebildet, welche (ohne Deckel) untereinander keine elektrische
Verbindung haben.
In Fig. 2 ist ein Deckel der Drossel in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der aus einem
Kunststoff-Spritzgußteil gebildete Deckel 4 ist kreisscheibenförmig ausgebildet,
wobei in bzw. an seiner Außenmantelfläche eine Vielzahl von Leiterbahnabschnitten 5
angeordnet ist. Die Leiterbahnabschnitte 5 erstrecken sich vom Rand aus zur Mitte über
eine Länge, welche dem Abstand zwischen beiden Seitenwandungen des Sockels 2
entspricht, so daß im Zentrum des Deckels 4 eine Freifläche 8 frei von Leiterbahnabschnitten
gebildet wird. Die Ausrichtung dieser Leiterbahnabschnitte 5 ist zwar im wesentlichen
radial, jedoch in Relation zu einer exakten radialen Ausrichtung um einen
geringen vorgegebenen Winkel hierzu geneigt: Die Leiterbahnabschnitte 5 enden jeweils
in Bohrungen 6 (Anschlußaugen), deren Durchmesser geringfügig größer ist als
der Durchmesser der Kontaktstifte 3. Zwei Leiterbahnabschnitte 5 enden in Wicklungsanschlüssen
7, welche in die Freifläche 8 ragen.
Die Freifläche 8 kann vorzugsweise zur Montage von elektrischen/elektronischen Bauelementen
verwendet werden, wozu sie mit Leiterbahnen, elektrischen Anschlüssen
(Anschlußaugen) und/oder mechanischen Befestigungsvorrichtungen versehen ist
(nicht gezeigt). Dabei können auch die Wicklungsanschlüsse 7 zu diesen Leiterbahnen/Anschlußaugen
führen.
In Fig. 3 ist ein Kern der Drossel in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der aus einem
Ferritmaterial oder pulverisiertem Eisen/Eisenoxyd oder Eisenblech (Eisenblechpaket)
gebildete ringförmige Kern 9 ist in seinen Abmessungen derart dimensioniert, daß er
exakt in den vom Sockel 1 gebildeten ringförmigen Hohlraum einlegbar ist. Vorzugsweise
ist das magnetisch/elektrisch wirksame Material des Kerns mit einer elektrisch isolierenden
Schicht überzogen.
In Fig. 4 ist eine perspektivische Sicht auf die Oberseite einer fertiggestellten Drossel
dargestellt. Bei der fertiggestellten Drossel 10 ist der Kern 9 in den Sockel 1 eingelegt
und der Deckel 4 auf die deckelseitige Öffnung des Sockels 1 aufgelegt, so daß ein aus
Sockel + Deckel bestehendes geschlossenes Gehäuse gebildet wird. Die Kontaktstifte 3
greifen durch die Bohrungen 6 des Deckels 4 und sind mit den Leiterbahnabschnitten 5
elektrisch verbunden, beispielsweise verlötet. Wie zu erkennen ist, ergibt sich durch die
über die Kontaktstifte 3 elektrisch miteinander verbundenen Leiterbahnabschnitte 2, 5
die gewünschte ringförmige, geschlossene Drosselwicklung mit Wicklungsanschlüssen
7, wobei sich die Drosselwicklung aus einem bezüglich des Sockels 1 innen liegenden
und einem hierzu elektrisch in Serie geschalteten außen liegenden Wicklungsabschnitt
zusammensetzt. Zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit ist es selbstverständlich auch
möglich, diese beiden Wicklungsabschnitte elektrisch parallel zu schalten.
In Fig. 5 ist eine perspektivische Sicht auf die Unterseite einer fertiggestellten Drossel
10 dargestellt. Es ist der Sockel 1 mit den in/an seiner Außenmantelfläche liegenden
Leiterbahnabschnitten 2 und der Deckel 4 mit den Kontaktstiften 3 zu erkennen.
In Fig. 6 sind die einzelnen Schritte zur Herstellung des Sockels 1 dargestellt. Die Herstellung
erfolgt vorzugsweise in MID-Technik (Molded Interconnect Devices) und zwar
speziell in Zweikomponentenspritzguß-Technik. Dieses spezielle MID-Herstellungsverfahren
ermöglicht eine hohe Gestaltungsfreiheit, eine Durchkontaktierung ohne zusätzliche
Maßnahmen und eine hohe Flexibilität bezüglich des Schichtaufbaues, wobei
die Effizienz des Herstellungsprozesses sehr hoch ist.
In einzelnen wird zur Herstellung des Sockels 1 in einem ersten Schritt eine Komponente
11 aus einem galvanisierbarem Kunststoff gespritzt ("erster Schuß"). Diese Komponente
11 bildet die Grundlage für die Leiterbahnabschnitte 2 und Kontaktstifte 3. In
einem zweiten Schritt erfolgt die teilweise Umhüllung der Komponente 11 mit einer
Komponente 12 aus einem nicht galvanisierbarem, elektrisch isolierendem Kunststoff
("zweiter Schuß"). Die Komponente 12 dient insbesondere zur Gewährleistung eines
mechanisch robusten Aufbaus des Sockels 1 und zur elektrischen Isolation zwischen
den Leiterbahnabschnitten 2.
In einem dritten Schritt erfolgt eine Oberflächenaktivierung der Komponente 11 aus dem
galvanisierbarem Kunststoff. In einem vierten Schritt erfolgt eine Metallisierung der freiliegenden
Bereiche der Komponente 11 aus dem galvanisierbarem Kunststoff durch
Aufbringung einer ersten Metallschicht 13 (Grundmetallisierung). In einem fünften
Schritt erfolgt eine Oberflächenveredelung durch Aufbringung einer zweiten Metallschicht
14 mit sehr guter elektrischer Leitfähigkeit auf die Grundmetallisierung zur
Schaffung der elektrischen Kontaktflächen der Kontaktstifte 3 und der Leiterbahnabschnitte
2.
Bei der Herstellung des Deckels 4 kommt vorzugsweise ebenfalls ein MID-Herstellungsverfahren
zum Einsatz, wobei außer dem vorstehend erläuterten Zweikomponenten-Spritzgußverfahren
ein Einkomponenten-Spritzgußverfahren, insbesondere das Heißprägeverfahren
verwendbar ist. Es wird ein Kunststoff-Spritzgußteil 15 aus einem elektrisch
isolierenden Kunststoff gefertigt, das mit Hilfe des Heißprägeverfahrens mit Leiterbahnabschnitten
5 versehen wird, welche zusammen mit den Leiterbahnabschnitten
2 des Sockels 1 die Drosselwicklung bilden und hierzu die gewünschten elektrischen
Kontaktflächen zur Kontaktierung der Kontaktstifte 3 aufweisen.
In Fig. 7 sind die einzelnen Schritte zur Herstellung eines Deckels 4 gemäß dem Heißprägeverfahren
dargestellt. In einem ersten Schritt erfolgt die Fertigung des Kunststoff-Spritzgußteils
15. In einem zweiten Schritt wird eine elektrisch leitfähige Folie 16 auf
das auf einem Tisch 18 und unterhalb eines Preßwerkzeuges 17 befindliche Kunststoff-Spritzgußteil
15 aufgelegt. In einem dritten Schritt erfolgt durch Aufdrücken des auf eine
gewünschte Temperatur aufgeheizten Preßwerkzeuges 17 auf das Kunststoff-Spritzgußteil
15 mit Folie 16 das Prägen und Kleben in gewünschter Form. In einem vierten
Schritt werden nicht aufgeprägte/aufgeklebte Abschnitte der Folie als Restfolie 19 vom
Kunststoff-Spritzgußteil 15 entfernt.
Erforderliche Durchkontaktierungen 20 können in einem sich anschließenden weiteren
Schritt mit Leitpaste 21 aufgefüllt werden.
Beim vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird von einer Ringkern-Drossel mit
einem hohlzylindrischen Sockel und einem kreisscheibenförmigem Deckel ausgegangen.
Darüber hinaus kann die Drossel selbstverständlich auch in anderer Form realisiert
werden, beispielsweise als stabförmige Drossel mit Stabkern. Der hierzu erforderliche
Sockel ist als Hohlquader mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet, welcher von einem
rechteckigen Deckel abgedeckt wird. Die Konfiguration mit Leiterbahnabschnitten und
Kontaktstiften in oder an den Außenmantelflächen und/oder Innenmantelflächen des
Sockels und mit Leiterbahnabschnitten mit Anschlußaugen des Deckels ist in gleicher
Weise gestaltet.
Claims (5)
- Drossel mit einer Wicklung und Wicklungsanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (10) aus einem Körper (1) mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt und einem Deckel (4) zusammengesetzt ist, daß in oder an den Außenmantelflächen und/oder Innenmantelflächen des Körpers (1) U-förmige Leiterbahnabschnitte (2) angeordnet sind, die in elektrisch leitfähigen Kontaktstiften (3) münden, daß der Deckel (4) mit Leiterbahnabschnitten (5) versehen ist, welche Bohrungen (6) zum Durchgriff der Kontaktstifte (3) aufweisen und daß die Leiterbahnabschnitte (2) des Körpers (1) und die Leiterbahnabschnitte (5) des Deckels (4) über die Kontaktstifte (3) zur Bildung einer Wicklung miteinander verbunden sind, daß die in oder an den Innenmantelflächen gebildeten Windungen mit den in oder an den Außenmantelflächen gebildeten Windungen elektrisch in Serie geschaltet sind, daß der Sockel (1) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und die Leiterbahnabschnitte (2) in oder an den Seitenwandungen axial sowie die Leiterbahnabschnitte (2) in oder an der bodenseitigen Wandung radial ausgerichtet sind, und daß der Deckel (4) kreisscheibenförmig ausgebildet ist und die Ausrichtung der Leiterbahnabschnitte (5) zwar im wesentlichen radial, jedoch in Relation zu einer exakten radialen Ausrichtung um einen vorgegebenen Winkel hierzu geneigt ist.
- Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kern (9) aus einem elektrisch/magnetisch wirksamen Material im Innenraum des Körpers (1) eingelegt ist.
- Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) aus zwei Hauptkomponenten aufgebaut ist, nämlich einer ersten Komponente (11) aus einem galvanisierbarem Kunststoff und einer zweiten Komponente (12) aus einem nicht galvanisierbarem, elektrisch isolierenden Kunststoff, wobei die erste Komponente (11) in Verbindung mit mindestens einer aufgebrachten Metallschicht (13, 14) zur Bildung der Leiterbahnabschnitte (2) und Kontaktstifte (3) dient und die zweite Komponente (12) den mechanisch robusten Aufbau und die elektrische Isolierung zwischen den Leiterbahnen und Kontaktstiften gewährleistet.
- Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,. daß die Leiterbahnabschnitte (2) und/oder Kontaktstifte (3) aus einer Grundmetallisierung und einer hierauf aufgebrachten elektrisch gut leitenden Schicht aufgebaut sind.
- Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) als den mechanisch robusten Aufbau und die elektrische Isolation gewährleistendes Kunststoff-Spritzgußteil (15) ausgebildet ist, auf welches zur Bildung der Leiterbahnabschnitte (5) eine elektrisch leitfähige Folie (16) aufgeprägt/aufgeklebt ist
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