FI113810B

FI113810B - Menetelmä magneettisen tehokomponentin valmistamiseksi ja magneettinen tehokomponentti

Info

Publication number: FI113810B
Application number: FI991084A
Authority: FI
Inventors: Goesta Baarman; Seppo Pelkonen; Bjoern Holmstroem; Markku Jaemsae
Original assignee: Nokia Corp
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2004-06-15
Also published as: FI991084A; WO2000068962A1; US20020057585A1; US6489878B2; AU4570400A; FI991084A0

Description

113810

Menetelmä magneettisen tehokomponentin valmistamiseksi ja magneettinen tehokomponentti

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mu-5 kainen menetelmä magneettisen tehokomponentin valmistamiseksi.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 3 johdanto-osan mukainen magneettinen tehokomponentti.

Sellaisissa magneettisissa tehokomponenteissa, jossa sydän muodostuu ensimmäisestä sydänosasta, joka on asennettu kerrosrakenteisen kää-10 min ensimmäiselle puolelle ja toisesta sydänosasta, joka on asennettu kerrosrakenteisen käämin toiselle puolelle, tarvitaan kytkentäjalkoja, koska magneettisen komponentin käämi asettuu jonkin etäisyyden päähän piirilevystä. Kyt-kentäjalkojen tarkoitus on yhdistää sähköisesti magneettisen tehokomponentin käämi ja piirilevyssä olevat johtimet siten, että sähkövirtaa on johdettavissa pii-15 rilevyssä olevista johtimista käämiin ja päinvastoin.

Tällaisten edellä mainittujen kytkentäjaikojen liittäminen käämiin on kallista.

Eräs ratkaisu, jolla pääsisi eroon kytkentäjaloista, olisi asettaa magneettisen tehokomponentin käämitys tasaisesti vasten piirilevyn pintaa, jolloin 20 kerrosrakenteisen käämin ensimmäiset ja toiset sähköjohtimet voitaisiin suoraan liittää sähköisesti piirilevyssä oleviin johtimiin ilman erillisiä kytkentäjalkoja· ·; Tämän tyyppinen ratkaisu on esitetty eurooppalaisessa patenttiha- ‘ kemusjulkaisussa EP 0 741 396 A1, jossa esitetään, että piirilevyssä voi olla l. ’ 25 aukko ferriittisydämen kohdalla. Aukko mahdollistaa kerrosrakenteisen käämin ': : asettumisen lähelle piirilevyä, josta syystä erillisiä kytkentäjalkoja ei välttämättä *·, ; tarvita.

Tällainen piirilevyssä oleva aukko pienentää kuitenkin piirilevyn hyötyalaa ja vaikeuttaa piirilevyn suunnittelua ja valmistusta.

I · 30 Keksinnön lyhyt selostus ';·* Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä magneettisen tehokomponentin valmistamiseksi ja magneettinen tehokomponentti, joka rat-; ' ‘: kaisee yllä mainitut ongelmat.

’.t Keksinnön tavoitteet saavutetaan menetelmällä magneettisen teho- 35 komponentin valmistamiseksi, jolle on tunnusomaista se, mitä sanotaan itse- I » • · · 113810 2 näisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Edellä mainitun menetelmän edullinen suoritusmuoto on epäitsenäisen patenttivaatimuksen 2 kohteena.

Keksinnön mukaiselle magneettiselle tehokomponentille on vastaa-5 vasti tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisen patenttivaatimuksen 3 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisen magneettisen tehokomponentin edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten 4-9 kohteena.

Keksinnön mukaisen ratkaisun etuna on se, että se yksinkertaistaa 10 magneettista tehokomponenttia, koska tehokomponentissa ei tarvita erillisiä kytkentäjalkoja, koska magneettisen tehokomponentin kerrosrakenteinen käämi voi asettua piirilevyä vasten, jossa se voidaan esimerkiksi suoraan juottaa kiinni piirilevyssä oleviin johtimiin ilman, että tarvitaan kytkentäjalkoja.

Koska piirilevyssä ei tarvitse olla aukkoa magneettisen tehokom-15 ponentin ferriittisydämen kohdalla, yksinkertaistaa keksinnön mukainen ratkaisu piirilevyn valmistusta ja suunnittelua sekä kasvattaa piirilevyn hyötyalaa.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista 20 kuvio 1 esittää magneettista tehokomponenttia, kuvio 2 esittää magneettista tehokomponenttia osiin purettuna, kuvio 3 esittää magneettista tehokomponenttia asennettuna piirile- vylle.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus • · ··· 25 Kuvioissa 1 on esitetty magneettinen tehokomponentti, joka esimer- :·. kiksi voi olla muuntaja. Kuviossa 2 on kuvion 1 magneettinen tehokomponentti :·. esitetty osiinsa purettuna.

Magneettinen tehokomponentti käsittää kerrosrakenteisen käämin 1, joka muodostuu useista silmukoista (ei esitetty), jotka on sijoitettu kerroksiin ;; 30 (ei esitetty). Kerrosrakenteisessa käämissä 1 ensimmäinen puoli 2 ja toinen puoli 3. Kuvion 2 kerrosrakenteinen käämi 1 käsittää lisäksi aukon 4.

Kuviossa 2 on esitetty sellainen kerrosrakenteinen käämi 1, jonka ensimmäinen puoli 2 ja toinen puoli 3 ovat oleellisesti tasomaiset sekä jossa ensimmäinen puoli 2 ja toinen puoli 3 ovat oleellisesti keskenään yhdensuun-;; 35 täiset. Kuviossa 2 on aukko 4 lisäksi oleellisesti kerrosrakenteisen käämin 1 113810 3 keskellä.

Kerrosrakenteinen käämi 1 on edullisesti, mutta ei välttämättä, ns. piirilevykäämi.

Kerrosrakenteisen käämin 1 paksuus on edullisesti 3-7 mm, edul-5 lisemmin 4-6 mm, edullisimmin noin 5 mm.

Magneettinen tehokomponentti käsittää lisäksi ensimmäiset sähköjohtimet 5 ja toiset sähköjohtimet 6, jotka on sähköisesti liitetty valittuihin silmukoihin. Ensimmäiset sähköjohtimet 5 ja toiset sähköjohtimet 6 ovat edullisesti sellaisia, että ne voidaan suoraan juottaa kiinni piirilevyssä 10 oleviin joh-10 timiin. Kuvioissa 2 muodostuu ensimmäiset sähköjohtimet 5 ja toiset sähköjohtimet 6 ensimmäisistä ja toisista sivuttaisista syvennyksistä, joissa on sähköä johtavaa ainetta, kuten esimerkiksi kuparia.

Mikäli magneettinen tehokomponentti on muuntaja, on ensimmäiset sähköjohtimet 5 ja toiset sähköjohtimet 6 liitetty sähköisesti silmukoihin siten, 15 että siinä on ainakin yksi ensiökäämi (ei esitetty) ja ainakin yksi toisiokäämi (ei esitetty).

Magneettinen tehokomponentti käsittää lisäksi ensimmäisen sydän-osan 7, joka on sijoitettu kerrosrakenteisen käämin 1 ensimmäiselle puolelle 2, ja toisen sydänosan 8, joka on sijoitettu kerrosrakenteisen käämin 1 toiselle 20 puolelle 3.

Ensimmäinen sydänosa 7 ja toisen sydänosa 8 on edullisesti kosketuksissa toisiinsa ja ne on edullisesti myös liitetty toisiinsa.

·:* Ensimmäinen sydänosa 7 ja/tai toinen sydänosa 8 on edullisesti, mutta ei välttämättä ainakin osittain sijoitettu kerrosrakenteisessa käämissä 1 > · ··. 25 olevaan aukkoon 4.

Ensimmäinen sydänosa 7 ja toinen sydänosa 8 ovat edullisesti vai- I * mistettu ferromagneettisesta materiaalista. Vaihtoehtoisesti voi ensimmäinen sydänosa 7 ja toinen sydänosa 8 olla valmistettu jostakin toisesta aineesta, joi- • · ’ la on magneettiset ominaisuudet.

30 Ensimmäinen sydänosa 7 ja toinen sydänosa 8 on kosketuksissa toisiinsa. Ensimmäinen sydänosa 7 ja toinen sydänosa 8 on sovitettu kohdista- .,: maan magneettisuutta silmukoihin.

Kerrosrakenteisessa käämin 1 ensimmäisellä puolella 2 on syvennys^ 35 Syvennys 9 voi olla muodostettu poistamalla ainetta kerrosrakentei- !:* sesta käämistä 1 siten, että on aikaansaatu syvennys 9.

113810 4

Ensimmäinen sydänosa 7 on ainakin osittain sijoitettu syvennykseen 9 siten, että magneettinen tehokomponentti on sijoitettavissa piirilevylle 10 niin, että kerrosrakenteisen käämin 1 ensimmäinen puoli 2 asettuu piirilevyä 10 vasten ja syvennyksessä 9 oleva ensimmäinen sydänosa 7 asettuu vä-5 Iin päähän piirilevystä 10 sekä ensimmäiset sähköjohtimet 5 ja toiset sähköjohtimet 6 on liitettävissä piirilevyssä 10 oleviin johtimiin (ei esitetty) siten, että sähkövirtaa on johdettavissa piirilevyssä 10 olevista johtimista kerrosrakentei-seen käämiin 1 ja päinvastoin. Syvennyksen 9 tulee olla mitoitettu ja muotoiltu siten, että ensimmäinen sydänosa 7 voi sijoittua siihen siten, että edellä maini-10 tut vaatimukset täyttyvät. Kuviossa 4 on esitetty magneettinen tehokomponentti, joka on sijoitettu piirilevylle 10.

Kuviossa 2 on esitetty sellainen magneettinen tehokomponentti, jossa ensimmäinen sydänosa 7 on l-sydänosa ja toinen sydänosa 8 on E-sy-dänosa.

15 E-sydänosalla on kolme uloketta ja keskimmäinen uloke on sijoitet tu kerrosrakenteisessa käämissä 1 olevaan aukkoon 4.

Vaihtoehtoisesti voi ensimmäinen sydänosa 7 olla E-sydänosa ja toinen sydänosa 8 l-sydänosa. Ensimmäinen sydänosa 7 ja toinen sydänosa 8 voivat myös olla toisenmuotoiset. Magneettinen tehokomponentti voi esimer-20 kiksi käsittää kaksi E-sydänosaa.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä magneettisen tehokom-ponentin valmistamiseksi.

Menetelmä käsittää vaiheen, jossa valmistetaan kerrosrakenteinen käämi 1, joka käsittää useita silmukoita, jotka on sijoitettu kerroksiin.

25 Kerrosrakenteiseen käämiin 1 tehdään edullisesti aukko 4.

• ·

Kerrosrakenteinen käämi 1 valmistetaan edullisesti, mutta ei välttä-:. t mättä jollakin piirilevymuodostustekniikalla.

Menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa sähköisesti ensimmäiset ’ ’ sähköjohtimet 5 ja toiset sähköjohtimet 6 liitetään valittuihin silmukoihin.

30 Mikäli magneettinen tehokomponentti on muuntaja, liitetään sähköi- sesti ensimmäiset sähköjohtimet 5 ja toiset sähköjohtimet 6 silmukoihin siten, ..: että aikaansaadaan ainakin yksi ensiökäämi ja ainakin yksi toisiokäämi.

.·. Menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa sijoitetaan ensimmäinen ··, sydänosa 7 kerrosrakenteisen käämin 1 ensimmäiselle puolelle 2 ja toinen sy- ’’ 35 dänosa 8 kerrosrakenteisen käämin 1 toiselle puolelle 3 siten, että ensimmäi- !; ‘ nen sydänosa 7 ja toinen sydänosa 8 ovat kosketuksissa toisiinsa.

t 113810 5

Ensimmäinen sydänosa 7 ja toinen sydänosa 8 on sovitettu kohdistamaan magneettisuutta siimukoihin.

Menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa poistetaan ainetta kerros-rakenteisen käämin 1 ensimmäiseltä puolelta 2 siten, että aikaansaadaan sy-5 vennys 9. Ainetta poistetaan edullisesti työstämällä, esimerkiksi jyrsimällä.

Menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa sijoitetaan ensimmäinen sydänosa 7 ainakin osittain syvennykseen 9 siten, että magneettinen teho-komponentti on sijoitettavissa piirilevylle 10 niin, että kerrosrakenteisen käämin 1 ensimmäinen puoli 2 asettuu piirilevyä 10 vasten ja että syvennyksessä 9 10 oleva ensimmäinen sydänosa 7 asettuu välin päähän piirilevystä 10 sekä ensimmäiset sähköjohtimet 5 ja toiset sähköjohtimet 6 on liitettävissä piirilevyssä 10 oleviin johtimiin.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-15 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims

113810

1, Menetelmä magneettisen tehokomponentin valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa 5 valmistetaan kerrosrakenteinen käämi (1), joka käsittää useita sil mukoita, jotka on sijoitettu kerroksiin, liitetään sähköisesti ensimmäiset sähköjohtimet (5) ja toiset sähköjohtimet (6) valikoidusti silmukoihin, ja sijoitetaan ensimmäinen sydänosa (7) kerrosrakenteisen käämin (1) 10 ensimmäiselle puolelle (2) ja toinen sydänosa (8) kerrosrakenteisen käämin (1) toiselle puolelle (3), jolloin ensimmäinen sydänosa (7) ja toinen sydänosa (8) on sovitettu kohdistamaan magneettisuutta silmukoihin, tunnettu siitä, 15 että poistetaan ainetta kerrosrakenteisen käämin (1) ensimmäiseltä puolelta (2) siten, että aikaansaadaan syvennys (9), ja että sijoitetaan ensimmäinen sydänosa (7) ainakin osittain syvennykseen (9) siten, että magneettinen tehokomponentti on sijoitettavissa piirilevylle (10) niin, että kerrosrakenteisen käämin (1) ensimmäinen puoli (2) aset-20 tuu piirilevyä (10) vasten ja että syvennyksessä (9) oleva ensimmäinen sydänosa (7) asettuu välin päähän piirilevystä (10) sekä ensimmäiset sähköjohtimet , |* (5) ja toiset sähköjohtimet (6) ovat liitettävissä piirilevyssä (10) oleviin johtimiin. V:

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine poistetaan työstämällä. ..: 25

3. Magneettinen tehokomponentti, joka käsittää :·. kerrosrakenteisen käämin (1), joka muodostuu useista silmukoista, jotka on sijoitettu kerroksiin, ja jossa kerrosrakenteisessa käämissä (1) on ensimmäinen puoli (2) ja toinen puoli (3), ensimmäiset sähköjohtimet (5) ja toiset sähköjohtimet (6), jotka on * · 30 sähköisesti liitetty valittuihin silmukoihin, ensimmäisen sydänosan (7), joka on sijoitettu kerrosrakenteisen käämin (1) ensimmäiselle puolelle (2), ja toisen sydänosan (8), joka on sijoitettu kerrosrakenteisen käämin •' (1) toiselle puolelle (3), •: 35 jolloin ensimmäinen sydänosa (7) ja toinen sydänosa (8) on sovitet- tu kohdistamaan magneettisuutta silmukoihin, 113810 tunnettu siitä, että kerrosrakenteisessa käämin (1) ensimmäisellä puolella (2) on syvennys (9), ja että ensimmäinen sydänosa (7) on ainakin osittain sijoitettu syven-5 nykseen (9) siten, että magneettinen tehokomponentti on sijoitettavissa piirilevylle (10) niin, että kerrosrakenteisen käämin (1) ensimmäinen puoli (2) asettuu piirilevyä (10) vasten ja että syvennyksessä (9) oleva ensimmäinen sydänosa (7) asettuu välin päähän piirilevystä (10) sekä ensimmäiset sähköjohtimet (5) ja toiset sähköjohtimet (6) on liitettävissä piirilevyssä (10) oleviin joh-10 timiin.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen magneettinen tehokomponentti, tunnettu siitä, että ensimmäinen sydänosa (7) on E-sydänosa.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen magneettinen tehokomponentti, tunnettu siitä, että ensimmäinen sydänosa (7) on l-sydänosa.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen magneettinen tehokomponentti, tunnettu siitä, että kerrosrakenteisessa käämissä (1) on aukko (4).

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen magneettinen tehokomponentti, tunnettu siitä, että kerrosrakenteinen käämi (1) on piirilevykäämi.

8. Patenttivaatimuksen 3 mukainen magneettinen tehokomponentti, 20 tunnettu siitä, että kerrosrakenteisen käämin (1) paksuus on 3 - 7 mm, edullisemmin 4-6 mm, edullisimmin noin 5 mm.

9. Patenttivaatimuksen 3 mukainen magneettinen tehokomponentti, tunnettu siitä, että silmukat muodostavat muuntajan ensiökäämin ja toi- : siokäämin. 113810