NL2013279B1

NL2013279B1 - Electronic unit with power transformer.

Info

Publication number: NL2013279B1
Application number: NL2013279A
Authority: NL
Inventors: Wilhelmus Maria Bertels Augustinus
Original assignee: Compact Electro-Magnetic Tech And Eco-Logical Entpr B V
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-09-21
Also published as: WO2016018151A1

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een elektronische eenheid, omvattende een drager met ten minste één elektronische schakeling, van welke drager een aantal aansluitingen uitsteken, die intern met de of elke schakeling verbonden zijn. De drager draagt ten minste één transformator, welke transformator een voedingsspanning, in het bijzonder een netspanning van bijvoorbeeld 230 V AC, omzet in een lagere spanning, bijvoorbeeld 1 V AC, en de drager tevens gelijkrichter-middelen draagt, die de omlaag getransformeerde spanning omzetten in ten minste één voor het functioneren van de of elke schakeling noodzakelijke gelijkspanning.The invention relates to an electronic unit, comprising a carrier with at least one electronic circuit, of which carrier a number of connections protrude internally to the or each circuit. The carrier carries at least one transformer, which transformer converts a supply voltage, in particular a mains voltage of for example 230 V AC, into a lower voltage, for example 1 V AC, and the carrier also carries rectifier means which convert the down-transformed voltage in at least one direct voltage necessary for the operation of the or each circuit.

Description

ELEKTRONISCHE EENHEID MET VOEDINGSTRANSFORMATORELECTRONIC UNIT WITH POWER SUPPLY FORMATOR

De uitvinding betreft een elektronische eenheid, omvattende een drager met ten minste één elektronische schakeling, van welke drager een aantal aansluitingen uitsteken, die intern met de of elke schakeling verbonden zijn.The invention relates to an electronic unit, comprising a carrier with at least one electronic circuit, of which carrier a number of connections protrude internally to the or each circuit.

Een dergelijke elektronische eenheid is algemeen bekend. Elke computer en server omvat grote hoeveelheid dergelijke eenheden. Gebruikelijk is een DC voedingsspanning in de orde van grootte van 1 V. In verband met deze geringe waarde van de voedingsspanning en door het feit dat dergelijke elektronische eenheden een relatief grote hoeveelheid energie verbruiken, zijn de voedingsstromen vaak substantieel, bijvoorbeeld in de orde van enkele tientallen tot honderd A. Een voedingstransformator die bijvoorbeeld een server met een vermogen van 5 kW moet voeden is een log en zeer zwaar apparaat. Daarbij komt dat in het bijzonder door wervelstroomverliezen en door ohm-se verliezen worden dergelijke transformatoren warm en moeten door middel van koelvinnen of dergelijke voorzieningen in combinatie met een sterke geforceerde luchtstroom of zelfs door waterkoeling onder een gekozen temperatuur worden gehouden.Such an electronic unit is generally known. Each computer and server includes a large amount of such units. A DC supply voltage is usually of the order of 1 V. Due to this low value of the supply voltage and the fact that such electronic units use a relatively large amount of energy, the supply currents are often substantial, for example of the order of a few tens to one hundred A. A power transformer that, for example, has to feed a server with a capacity of 5 kW is a bulky and very heavy device. Moreover, such eddy current losses and ohmic losses cause such transformers to become warm and must be kept below a selected temperature by means of cooling fins or similar provisions in combination with a strong forced air flow or even by water cooling.

Omdat er naar elke elektronische eenheid een grote voedingsstroom vloeit is het noodzakelijk de in het algemeen uit koper bestaande voedingsleidingen een relatief grote dwarsdoorsnede te geven. Koper is een zwaar metaal en de diverse voedingsleidingen die afkomstig zijn van de voedingstransformator en naar de elektronische eenheden voeren, leveren dan ook een zeer substantiële bijdrage aan het totale gewicht van de server.Because a large supply current flows to each electronic unit, it is necessary to give the supply lines generally consisting of copper a relatively large cross-section. Copper is a heavy metal and the various supply lines that come from the supply transformer and lead to the electronic units make a very substantial contribution to the total weight of the server.

Het is een doel van de uitvinding, de beschreven nadelen van de algemeen gebruikelijke bekende techniek op te heffen.It is an object of the invention to eliminate the described disadvantages of the generally known art.

Met het oog daarop verschaft de uitvinding een elektronische eenheid van het in de aanhef vermelde type, die volgens de uitvinding het kenmerk vertoont, dat de drager ten minste één transformator draagt, welke transformator een voedingsspanning, in het bijzonder een netspanning van bijvoorbeeld 230 V AC, omzet in een lagere spanning, bijvoorbeeld 1 V AC, en de drager tevens gelijkrichter-middelen draagt, die de omlaag getransformeerde spanning omzetten in ten minste één voor het functioneren van de of elke schakeling noodzakelijke gelijkspanning.In view of this, the invention provides an electronic unit of the type mentioned in the preamble, which according to the invention is characterized in that the carrier carries at least one transformer, which transformer supplies a supply voltage, in particular a mains voltage of, for example, 230 V AC converts to a lower voltage, for example 1 V AC, and the carrier also carries rectifier means, which convert the down-transformed voltage into at least one direct voltage necessary for the operation of the or each circuit.

Door deze decentralisatie en distributie van de netspanning en het lokaal plaatsen van substantieel kleinere dan de gebruikelijke transformatoren heeft het de voorkeur om de elektronische eenheid zodanig uit te voeren, dat de of elke transformator een vorm bezit, die is aangepast aan de op de drager beschikbare ruimte.Due to this decentralization and distribution of the mains voltage and the local placement of substantially smaller transformers than the conventional transformers, it is preferable to design the electronic unit in such a way that the or each transformer has a shape adapted to the available on the support. space.

Een belangrijk voorbeeld hiervan is een uitvoering waarin zich in het gebied van de randzones van de drager ten minste één langwerpige transformator bevindt.An important example of this is an embodiment in which there is at least one elongated transformer in the area of the edge zones of the support.

Met het oog op het bovenstaande verschaft de uitvinding een elektrische inrichting, in het bijzonder een spoel of een transformator, omvattende een stapel elektrische elementen, waarbij: in de stapel een hartlijn gedefinieerd is die zich loodrecht op de elektrische elementen uitstrekt; elk element een elektrisch isolerende platte drager omvat; de drager ten minste één elektrisch geleidende lusvormige baan draagt; de beide eindzones van de of elke baan zich in de randzone van de drager bevinden; de lusvormige banen elk een winding vormen en in de stapel rond de hartlijn gerangschikt zijn; de eindzones zodanig elektrisch geleidend met elkaar verbonden zijn, dat de windingen althans groepsgewijs één wikkeling vormen en dat de tijdens bedrijf van de inrichting door de windingen heen geleide elektrische stromen sommerende magnetische velden in het door de windingen omsloten gebied genereren; de dragers congruent zijn en elk een zodanige vorm vertonen, dat ze vanuit een uitgangspositie over een hoek α rond de hartlijn geroteerd kunnen worden tot een geroteerde positie waarin ze dezelfde ruimte innemen als in de uitgangspositie; aangrenzende elementen waarvan de banen tezamen een wikkeling vormen onderling over een hoek geroteerd opgesteld zijn, zodanig dat slechts één eindzone van de baan van het ene element in registerpositie verkeert ten opzichte van slechts één eindzone van de baan van het aangrenzende element, en die onderling geregistreerde eindzones met elkaar verbonden zijn door een elektrische geleider die zich dwars op de elementen uitstrekt; de vrije eindzones van de banen van de uiterste elementen van de stapel elementen, of althans dat deel van de stapel waarvan de banen samen één wikkeling vormen, de extern toegankelijke aansluitingen van de of elke wikkeling vormen; de elementen onverbrekelijk met elkaar verbonden zijn, en de stapel een omtreksvlak met een althans ongeveer middenzone prismatische vorm bezit, dat wil zeggen op elke axiale positie dezelfde dwarsdoorsnede-vorm vertoont.In view of the above, the invention provides an electrical device, in particular a coil or a transformer, comprising a stack of electrical elements, wherein: a central axis is defined in the stack that extends perpendicular to the electrical elements; each element comprises an electrically insulating flat support; the carrier carries at least one electrically conductive looped web; the two end zones of the or each web are in the edge zone of the carrier; the loop-shaped webs each form a turn and are arranged in the stack around the center line; the end zones are electrically conductively connected to each other such that the windings form at least one winding and that the electric currents guided through the windings during operation of the device generate summing magnetic fields in the area enclosed by the windings; the carriers are congruent and each have a shape such that they can be rotated from a starting position through an angle α around the center line to a rotated position in which they occupy the same space as in the starting position; adjacent elements whose paths together form a winding are arranged mutually rotated through an angle such that only one end zone of the path of the one element is in register position relative to only one end zone of the path of the adjacent element, and which mutually recorded end zones are connected to each other by an electrical conductor extending transversely to the elements; the free end zones of the tracks of the extreme elements of the stack of elements, or at least that part of the stack whose tracks together form one winding, form the externally accessible connections of the or each winding; the elements are inseparably connected to each other, and the stack has a peripheral surface with an at least approximately central zone prismatic shape, that is to say has the same cross-sectional shape at each axial position.

Volgens een belangrijk aspect van de uitvinding vertoont de inrichting de bijzonderheid, dat elke baan zich op enige afstand van de omtreksrand van de drager bevindt; de eindzones van de baan zich nabij de omtreksrand van de drager, in de randzone daarvan, bevinden; en zich aan de buitenzijde van de stapel over de gehele hoogte daarvan uitstrekkende elektrische geleiders bevinden, die elk twee onderling geregistreerde eindzones van de banen van aangrenzende elementen elektrisch met elkaar verbinden.According to an important aspect of the invention, the device has the special feature that each web is at some distance from the peripheral edge of the carrier; the end zones of the web are located near the peripheral edge of the carrier, in the edge zone thereof; and electrical conductors extending over its entire height on the outside of the stack, which electrically connect two mutually registered end zones of the paths of adjacent elements.

De aangrenzende elementen waarvan de banen tezamen een wikkeling vormen bestrijken in totaal een rotatiehoek van n a, waarbij n a kleiner moet zijn dan 360°.The adjacent elements whose paths together form a winding cover a total rotation angle of n a, where n a must be less than 360 °.

In verband met het voorgaande kan de inrichting met voordeel de bijzonderheid vertonen, dat elke drager rond is.In connection with the foregoing, the device can advantageously have the special feature that each carrier is round.

Als alternatief kan de inrichting zodanig uitgevoerd zijn, dat elke drager de vorm van een regelmatige veelhoek bezit. De veelhoek omvat een aantal zijden dat gelijk is aan 360°/a.Alternatively, the device can be designed such that each carrier has the shape of a regular polygon. The polygon includes a number of sides that is equal to 360 ° / a.

Bij voorkeur vertoont de inrichting de bijzonderheid, dat zich in de door de windingen omsloten ruimte van de stapel een ferromagnetische kem bevindt. Hiermee wordt voor een spoel een sterk vergrote zelfinductie bereikt en wordt voor een transformator bereikt, dat de wikkelingen een substantieel sterkere onderlinge elektromagnetische koppeling vertonen.The device preferably has the special feature that a ferromagnetic core is present in the space of the stack enclosed by the windings. Hereby a greatly increased inductance is achieved for a coil and it is achieved for a transformer that the windings exhibit a substantially stronger mutual electromagnetic coupling.

In een verdere praktische uitvoering vertoont de inrichting de bijzonderheid, dat zich in de door de winding van elk elektrisch element omsloten ruimte een ferromagnetische zone bevindt; elke platte drager een kunststof substraat omvat; en de ferromagnetische zone een poedervormig magnetisch materiaal omvat dat door het substraatmateriaal gemengd is en aldus daarin in hoofdzaak homogeen verdeeld ingebed is.In a further practical embodiment the device has the special feature that a ferromagnetic zone is present in the space enclosed by the winding of each electrical element; each flat carrier comprises a plastic substrate; and the ferromagnetic zone comprises a powdered magnetic material that is mixed by the substrate material and thus embedded therein substantially homogeneously distributed.

In het bijzonder een dergelijke uitvoering kan met een beperkt aantal productiestappen zeer eenvoudig op grote industriële schaal in massa vervaardigd worden.In particular, such an embodiment can very easily be mass-produced on a large industrial scale with a limited number of production steps.

Bij voorkeur vertoont een inrichting van het laatstgenoemde type het kenmerk dat de eindzones van de kem door een zich buiten de stapel uitstrekkend ferromagnetisch juk althans magnetisch met elkaar gekoppeld zijn, zodanig, dat de kem en het juk samen een gesloten magnetisch circuit vormen. Hiermee worden strooivelden voorkomen en wordt de effectiviteit van de werking van de ferromagnetische kem substantieel versterkt.A device of the latter type is preferably characterized in that the end zones of the core are at least magnetically coupled to each other by a ferromagnetic yoke extending outside the stack, such that the core and the yoke together form a closed magnetic circuit. This prevents stray fields and substantially increases the effectiveness of the ferromagnetic core.

Een verdere verbetering wordt bereikt met een uitvoering waarin het juk twee zich ter weerszijden van de stapel uitstrekkende jukdelen omvat.A further improvement is achieved with an embodiment in which the yoke comprises two yoke parts extending on either side of the stack.

Een voorkeursuitvoering vertoont de bijzonderheid, dat het juk twee met de eindzones van de kem althans magnetisch gekoppelde ferromagnetische platen en een althans magnetisch met die platen gekoppelde ferromagnetische koker omvat; en zich in de koker en/of in ten minste één van de platen een doorgang bevindt voor het doorlaten van met de beide aansluitingen van de of elke wikkeling verbonden elektrische geleiders.A preferred embodiment has the special feature that the yoke comprises two ferromagnetic plates at least magnetically coupled to the end zones of the core and a ferromagnetic sleeve at least magnetically coupled to said plates; and a passage is provided in the sleeve and / or in at least one of the plates for passage of electrical conductors connected to the two connections of the or each winding.

In een belangrijke variant vertoont de inrichting de bijzonderheid, dat het ferromagnetische juk een kunststof substraat omvat waarin poedervormig magnetisch materiaal gemengd is en aldus daarin in hoofdzaak homogeen verdeeld ingebed is; en het juk door spuitgieten vervaardigd is.In an important variant, the device has the special feature that the ferromagnetic yoke comprises a plastic substrate in which powdered magnetic material is mixed and is thus embedded therein substantially homogeneously distributed; and the yoke is injection molded.

Volgens weer een ander aspect van de uitvinding vertoont de inrichting het kenmerk dat met de beide aansluitingen van de of elke wikkeling respectieve elektrisch geleidende pennen verbonden zijn, welke pennen zich buiten het omtreksvlak van de inrichting uitstrekken.According to yet another aspect of the invention, the device is characterized in that the two connections of the or each winding and electrically conductive pins are connected, which pins extend outside the peripheral surface of the device.

Volgens een belangrijk aspect van de uitvinding kan de inrichting de bijzonderheid vertonen, dat de pennen zich bevinden in een gebied dat deel uitmaakt van een zich in longitudinale richting uitstrekkend plat deel van het omtreksvlak van de inrichting en de pennen zich loodrecht op dat platte deel uitstrekken.According to an important aspect of the invention, the device can have the special feature that the pins are located in an area that forms part of a longitudinally extending flat part of the peripheral surface of the device and that the pins extend perpendicularly to that flat part .

Een als transformator, bijvoorbeeld voedingstransformator, ontworpen inrichting kan het kenmerk vertonen, dat de banen van de elementen van de stapel samen ten minste twee wikkelingen vormen, waarbij een primaire wikkeling is ingericht om een relatief hoge wisselspanning te ontvangen en de of elke overige, secundaire wikkeling is ingericht om een relatief lage wisselspanning af te geven; en de met de primaire wikkelingen verbonden pennen zich aan de ene axiale eindzone van de inrichting bevinden en de met de of elke secundaire wikkeling verbonden pennen zich aan de andere axiale eindzone van de inrichting bevinden.A device designed as a transformer, for example a power supply transformer, can be characterized in that the paths of the elements of the stack together form at least two windings, a primary winding being arranged to receive a relatively high alternating voltage and the or any other, secondary winding is arranged to supply a relatively low alternating voltage; and the pins connected to the primary windings are located at one axial end zone of the device and the pins connected to the or each secondary winding are located at the other axial end zone of the device.

Volgens een belangrijk aspect vertoont de hiervoor omschreven, als transformator dienst doende inrichting volgens de uitvinding de bijzonderheid, dat de pennen zich bevinden in een gebied dat deel uitmaakt van een zich in axiale richting uitstrekkend plat deel van het omtreksvlak van de inrichting en de pennen zich loodrecht op dat platte deel uitstrekken. Een dergelijke transformator kan gemakkelijk op een printplaat of andere drager worden aangebracht, welke drager vooraf is voorzien van bijvoorbeeld doorgaande gaten of andere aansluitvoorzieningen voor het correct positioneren en elektrisch aansluiten van de transformator en de elektrische aansluitpennen.According to an important aspect, the device according to the invention described above as a transformer serving as a transformer has the special feature that the pins are situated in an area which forms part of a flat part of the circumferential surface of the device extending in axial direction and the pins extend perpendicular to that flat portion. Such a transformer can easily be provided on a printed circuit board or other support, which support is provided in advance with, for example, through holes or other connection arrangements for correct positioning and electrical connection of the transformer and the electrical connection pins.

Volgens een verder praktisch aspect van de uitvinding kan de inrichting de bijzonderheid vertonen, dat de banen van de of elke secundaire wikkeling een grotere dwarsdoorsnede bezitten dan de banen van de primaire wikkeling. In een dergelijke uitvoering kan de warmte-ontwikkeling per volume-eenheid in de banen van de primaire wikkeling in de of elke secundaire wikkeling tijdens bedrijf nagenoeg gelijk zijn, waardoor temperatuurverschillen tot verwaarloosbare proporties teruggebracht kunnen zijn.According to a further practical aspect of the invention, the device can have the special feature that the webs of the or each secondary winding have a larger cross-section than the webs of the primary winding. In such an embodiment, the heat development per unit volume in the paths of the primary winding in the or each secondary winding during operation can be substantially the same, whereby temperature differences can be reduced to negligible proportions.

Het is bekend, dat bijvoorbeeld voedingstransformatoren voor elektronische eenheden, die de beschikbare netspanning omzetten in een lagere spanning, in het algemeen een grote massa moeten bezitten in verband met de relatief lage netfrequentie, in het bijzonder 50 of 60It is known that, for example, power supply transformers for electronic units, which convert the available mains voltage into a lower voltage, must generally have a large mass due to the relatively low mains frequency, in particular 50 or 60

Hz. Met het oog op een nog verdere miniaturisatie volgens de uitvinding wordt de voorkeur gegeven aan een uitvoering, waarin aan de als transformator uitgevoerde inrichting een frequentieomzetter toegevoegd is, die de frequentie van de aan de primaire wikkeling toe te voeren wisselstroom omzet van een relatief lage waarde, bijvoorbeeld 50 of 60 Hz, in een relatief hoge waarde van minimaal 100 kHz.Hz. In view of a still further miniaturization according to the invention, preference is given to an embodiment in which a frequency converter is added to the device designed as a transformer which converts the frequency of the alternating current to be supplied to the primary winding from a relatively low value , for example 50 or 60 Hz, in a relatively high value of at least 100 kHz.

Nog meer bij voorkeur vertoont de inrichting de bijzonderheid, dat de relatief hoge waarde van de frequentie minimaal 1 MHz bedraagt.Even more preferably, the device has the special feature that the relatively high value of the frequency is at least 1 MHz.

Volgens een belangrijk aspect van de uitvinding kan de inrichting de bijzonderheid vertonen dat zich aan de buitenzijde van de inrichting thermisch geleidende uitsteeksels bevinden, bijvoorbeeld pennen, draden of vinnen, die in de inrichting gegenereerde warmte althans ten dele aan de omgeving afstaan.According to an important aspect of the invention, the device can have the special feature that there are thermally conductive protrusions on the outside of the device, for example pins, wires or fins, which at least partly release heat generated in the device to the environment.

Dergelijke uitsteeksels kunnen op op zichzelf bekende wijze zijn uitgevoerd in een geschikt thermisch geleidend materiaal, bijvoorbeeld een metaal zoals koper, aluminium, zilver.Such protrusions can be designed in a manner known per se in a suitable thermally conductive material, for example a metal such as copper, aluminum, silver.

Als praktisch alternatief kan de inrichting zodanig zijn uitgevoerd, dat de uitsteeksels gezamenlijk of in groepen bestaan uit een kunststof substraat waardoorheen poedervormig thermisch geleidend materiaal, bijvoorbeeld aluminiumpoeder, koperpoeder, zilverpoeder, koolstofpoeder, diamantpoeder, gemengd is en aldus daarin in hoofdzaak homogeen verdeeld ingebed is; en de uitsteeksels gezamenlijk of groepsgewijs door spuitgieten of extrusie vervaardigd zijn.As a practical alternative, the device can be designed such that the protrusions consist, collectively or in groups, of a plastic substrate through which powdered thermally conductive material, for example aluminum powder, copper powder, silver powder, carbon powder, diamond powder, is mixed and is thus embedded substantially homogeneously distributed therein ; and the protrusions are produced jointly or in groups by injection molding or extrusion.

Volgens weer een ander aspect van de uitvinding vertoont de inrichting de bijzonderheid dat elke platte drager bestaat uit foliemateriaal met een dikte van ten hoogste ongeveer 100 pm.According to yet another aspect of the invention, the device has the special feature that each flat carrier consists of foil material with a thickness of at most approximately 100 µm.

In het bijzonder kan worden gedacht aan foliedikten van 50 pin of minder, tot zelfs in de orde van 10 pm toe.In particular, film thicknesses of 50 pin or less, even in the order of 10 µm, can be envisaged.

Een praktische keuze in het kader van de uitvinding is die, volgens welke het foliemateriaal PI (polyimide) of PEI (polyetherimide) is.A practical choice in the context of the invention is that according to which the film material is PI (polyimide) or PEI (polyetherimide).

Polyimide en polyetherimide zijn materialen met een extreem goede temperatuurbelastbaarheid. Het smelten van de materialen, zowel als het degenereren door verhitting treden pas op bij extreem hoge temperaturen, namelijk boven 400°C.Polyimide and polyetherimide are materials with an extremely good temperature-carrying capacity. The melting of the materials, as well as the degeneration by heating, only occur at extremely high temperatures, namely above 400 ° C.

De inrichting volgens de uitvinding leent zich zeer goed voor miniaturisering. Zo kan worden gedacht aan een uitvoering, waarin de maximale lineaire afmeting van de inrichting, bijvoorbeeld de diameter van een cilindrische inrichting, dwars op de hartlijn 10 mm, bij voorkeur 8 mm, nog meer bij voorkeur 6 mm bedraagt.The device according to the invention lends itself very well to miniaturization. For example, an embodiment in which the maximum linear dimension of the device, for example the diameter of a cylindrical device, transversely of the axis is 10 mm, preferably 8 mm, even more preferably 6 mm.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen. In de tekeningen tonen: figuur 1 een perspectivisch aanzicht, ten dele in plofaanzicht, van een stapel elektrische elementen in de voorfase van het vervaardigen van een daarop gebaseerde spoel, figuur 2 de gerede stapel volgens figuur 1, waarin de eindaansluitingen van de spoel zijn gevormd en naar buiten toe uitsteken; figuur 3 een met figuur 2 corresponderend perspectivisch aanzicht van een spoel, waarin in de door de koperbanen omsloten ruimte een ferromagnetische kem aanwezig is; figuur 4 een bovenaanzicht van een vierkante folievormige platte drager met een koperbaan; figuur 5 een met figuur 4 corresponderend aanzicht van een platte folievormige drager met de vorm van een regelmatige achthoek; figuur 6 een met de figuren 4 en 5 corresponderend bovenaanzicht van een uitvoering waarin de drager de vorm van een regelmatige twaalfhoek heeft; figuur 7 een met de figuren 4, 5 en 6 overeenkomend bovenaanzicht van een drager met een cirkelronde vorm; figuur 8 een opengewerkt perspectivisch aanzicht, ten dele in plofaanzicht, van een transformator met een ferromagnetische kem en een ferromagnetisch juk; figuur 9 een plofaanzicht van een variant van de transformator volgens figuur 8; figuur 10 een plofaanzicht van een variant van de transformator volgens figuur 9, die van koelvinnen voorzien is; figuur 11 een elektronische eenheid met een drager, een daarop aanwezige elektronische processor en een aantal microtransformatoren; figuur 12 een gedeeltelijk opengewerkt perspectivisch aanzicht van de langwerpige transformator die in figuur 11 met XII is aangeduid, op vergrote schaal; figuur 13 een met figuur 12 corresponderend perspectivisch aanzicht van een alternatieve transformator, die voorzien is van verticaal opgestelde koelvinnen; figuur 14 een dwarsdoorsnede door de transformator volgens figuur 13 in de fase, waarin de de koelvinnen dragende aluminium spuitgietdelen strak passend rond de transformator worden geplaatst en gefixeerd; figuur 15 een met figuur 1 corresponderend perspectivisch aanzicht, ten dele in plofaanzicht, van een stapel meervoudige nog niet onderling verbonden en uitgeharde dragers met lusvormige koperbanen, waarbij de eindzones van de koperbanen van aangrenzende dragers telkens over een hoek α geroteerd zijn, welke hoek α overeenkomt met de hoekafstand tussen de eindzones van de koperbanen, zodanig, dat slechts één eindzone van elke koperbaan in register is geplaatst met slechts één eindzone van een naburige koperbaan; figuur 16 een schematische weergave van de wijze waarop uit de stapel volgens figuur 15 door middel van een laser een aantal stapels elektrische elementen wordt uitgesneden; figuur 17 een schematisch perspectivisch aanzicht van een vervolgbewerking, waarbij door middel van een laser longitudinale angulair equidistante (a) groeven in het mantelvlak van de cilinder worden aangebracht in de gebieden van de eindzones van de koperbanen; figuur 18 een met figuur 17 corresponderend aanzicht van de vervolgfase, waarin, door stapsgewijze rotatie over telkens de hoek α en diagonaal wikkelen, koperdraden met een soldeermantel in de volgens figuur 17 verkregen groeven worden geplaatst over de gehele effectieve mantel van de stapel; figuur 19 een van een compleet stel verbindingsdraden voorziene stapel elektrische elementen, welke stapel in een schematisch aangeduide oven of magnetron-inrichting wordt verhit, zodanig dat het drager-foliemateriaal uithardt en de eindzones, die van een laag soldeermateriaal voorzien zijn, ter plaatse van de longitudinale groeven door solderen elektrisch geleidend met de van een laag soldeermateriaal voorziene draden verbonden worden; figuur 20 een schematische weergave van de gerede en uitgeharde stapel volgens figuur 19, waarin door middel van een laser een doorgaand coaxiaal cilindrisch gat wordt aangebracht ten behoeve van het aanbrengen van een ferromagnetische kem en het verwijderen van de centrale zones rond de hartlijn van de verbindingsdraden; figuur 21 een plofaanzicht van een complete transformator met ferromagnetische kem en juk, en externe aansluitpennen, op basis van de stapel elektrische elementen volgens figuur 20; figuur 22 een verticale doorsnede op vergrote schaal van de aansluiting tussen de eindzones van een wikkeling en de bijbehorende externe elektrische aansluitpennen, in combinatie met het sluiten van het ferromagnetische juk; figuur 23 een ronde, vlakke, membraanvormige kunststof-drager met een in hoofdzaak cirkelvormige lusvormige koperbaan en een in de middenzone daarvan aanwezige ferromagnetische zone, waarin ferromagnetisch poedermateriaal fijn verdeeld is opgenomen in het kunststof substraat van de vlakke drager ter vorming van een ferromagnetische doorlopende kem binnen de door de windingen van een wikkeling omsloten mimte van een stapel elektrische elementen; en figuur 24 een perspectivisch aanzicht van een stapel elektrische elementen, voorafgaand aan het uitharden van de kunststof, in de fase waarin door middel van een schematisch aangeduide laser een aantal doorgaande longitudinale gaten in het kunststof substraatmateriaal worden aangebracht ter versnelling van het verdampen van oplosmiddel uit het basis-kunststof-materiaal.The invention will now be explained with reference to the accompanying drawings. In the drawings: figure 1 shows a perspective view, partly in exploded view, of a stack of electrical elements in the preliminary phase of manufacturing a coil based thereon, figure 2 shows the finished stack according to figure 1, in which the end connections of the coil are formed and project outwards; figure 3 shows a perspective view corresponding with figure 2 of a coil, in which a ferromagnetic core is present in the space enclosed by the copper tracks; figure 4 is a top view of a square foil-shaped flat carrier with a copper web; figure 5 shows a view corresponding with figure 4 of a flat foil-shaped carrier in the form of a regular octagon; figure 6 shows a top view corresponding with figures 4 and 5 of an embodiment in which the carrier has the shape of a regular octagon; figure 7 shows a top view corresponding with figures 4, 5 and 6 of a carrier with a circular shape; Figure 8 shows a cut-away perspective view, partly in exploded view, of a transformer with a ferromagnetic core and a ferromagnetic yoke; Figure 9 is an exploded view of a variant of the transformer according to Figure 8; Fig. 10 is an exploded view of a variant of the transformer according to Fig. 9, which is provided with cooling fins; Figure 11 shows an electronic unit with a carrier, an electronic processor present thereon and a number of micro transformers; Figure 12 is a partially cut-away perspective view of the elongated transformer designated XII in Figure 11, on an enlarged scale; figure 13 shows a perspective view corresponding with figure 12 of an alternative transformer, which is provided with vertically arranged cooling fins; Fig. 14 shows a cross-section through the transformer according to Fig. 13 in the phase in which the aluminum fins carrying the cooling fins are placed and fixed tightly around the transformer; figure 15 shows a perspective view corresponding with figure 1, partly in exploded view, of a stack of multiple carriers not yet interconnected and cured with loop-shaped copper tracks, wherein the end zones of the copper tracks of adjacent supports are each rotated through an angle α, which angle α corresponds to the angular distance between the end zones of the copper strips, such that only one end zone of each copper strip is placed in register with only one end zone of an adjacent copper strip; figure 16 shows a schematic representation of the manner in which a number of stacks of electrical elements are cut from the stack according to figure 15 by means of a laser; Fig. 17 is a schematic perspective view of a follow-up operation, wherein longitudinal angularly equidistant (a) grooves are provided in the lateral areas of the copper tracks by means of a laser; figure 18 shows a view corresponding with figure 17 of the follow-up phase, in which, by stepwise rotation through the angle α and diagonal winding respectively, copper wires with a solder jacket in the grooves obtained according to figure 17 are placed over the entire effective jacket of the stack; Fig. 19 shows a stack of electrical elements provided with a complete set of connecting wires, which stack is heated in a schematically indicated oven or microwave device, such that the carrier film material hardens and the end zones, which are provided with a layer of solder material, at the location of the longitudinal grooves are electrically conductively connected by soldering to the wires provided with a layer of soldering material; figure 20 shows a schematic representation of the finished and cured stack according to figure 19, wherein a through-going coaxial cylindrical hole is provided by means of a laser for the purpose of providing a ferromagnetic core and removing the central zones around the axis of the connecting wires ; Figure 21 is an exploded view of a complete transformer with ferromagnetic core and yoke, and external connection pins, based on the stack of electrical elements according to Figure 20; Fig. 22 is an enlarged vertical sectional view of the connection between the end zones of a winding and the associated external electrical connection pins, in combination with the closure of the ferromagnetic yoke; Fig. 23 shows a round, flat, membrane-shaped plastic support with a substantially circular loop-shaped copper web and a ferromagnetic zone present in the central zone thereof, in which ferromagnetic powder material is finely distributed in the plastic substrate of the flat support to form a ferromagnetic continuous core within the space enclosed by the windings of a winding of a stack of electrical elements; and Figure 24 is a perspective view of a stack of electrical elements, prior to curing of the plastic, in the phase where a number of through-going longitudinal holes are provided in the plastic substrate material by means of a schematically indicated laser in order to accelerate the evaporation of solvent from the basic plastic material.

Figuur 1 toont in perspectivisch aanzicht een gedeeltelijke stapel 1 hierna te beschrijven elektrische elementen 2.Figure 1 shows in perspective view a partial stack 1 of the electrical elements 2 to be described below.

Zoals in het bijzonder figuur 7 in bovenaanzicht duidelijk toont, omvat elk elektrisch element 2, dat in deze uitvoering een cirkelronde vorm bezit, een folievormige kunststof drager, in het bijzonder van PI of PEI, waarop een lusvormige elektrisch geleidende baan 3 van koper aanwezig is. De eindzones van de baan 3, die met 4, 5 zijn aangeduid strekken zich uit tot de omtreksrand van de kunststof drager 6. Ter plaatse van die omtreksrand 7 hebben de eindzones 4, 5 een onderlinge hoekafstand ten opzichte van de hartlijn 8 (zie figuur 1) ter grootte a. In dit verband wordt in het bijzonder verwezen naar figuur 1.As in particular Figure 7 clearly shows in top view, each electrical element 2, which in this embodiment has a circular shape, comprises a foil-shaped plastic carrier, in particular of PI or PEI, on which a loop-shaped electrically conductive copper track 3 is present . The end zones of the web 3, which are indicated by 4, 5, extend to the peripheral edge of the plastic carrier 6. At the location of said peripheral edge 7, the end zones 4, 5 have an angular distance relative to the center line 8 (see figure). 1) the size a. Reference is made in particular to Figure 1.

De aangrenzende elementen 2 van de complete stapel 9 zijn zodanig geplaatst, dat elke eindzone 4, 5 van een element 2 geregistreerd is met slechts één eindzone van het naburige element 2. Aldus verkrijgen de geregistreerde zones van de complete stapel, die alle met het verwijzingsgetal 10 zijn aangeduid, de onder meer in figuur 1 duidelijk aangeduide lineaire helixvorm. Nadat de stapel 9 aldus gevormd is en op later te beschrijven wijze de elektrische elementen onverbrekelijk met elkaar verbonden zijn, moeten de geregistreerde zones elektrisch geleidend met elkaar worden verbonden. Daartoe zijn vooraf de eindzones 4, 5 van een laag soldeermateriaal voorzien, bijvoorbeeld een eutectisch mengsel van lood en tin. Volgens figuur 1 is de eindzone 4 van elk bovengelegen element verbonden met elke eindzone 5 van elk daaronder gelegen element. Aldus wordt de onderling versprongen relatie verkregen met de getekende helixvorm als resultaat.The adjacent elements 2 of the complete stack 9 are arranged such that each end zone 4, 5 of an element 2 is registered with only one end zone of the neighboring element 2. Thus, the registered zones of the complete stack obtain all of which with the reference number 10, the linear helical form clearly indicated, inter alia, in Figure 1. After the stack 9 is thus formed and the electrical elements are inseparably connected to each other in a manner to be described later, the registered zones must be electrically conductively connected to each other. To this end, the end zones 4, 5 are provided in advance with a layer of soldering material, for example a eutectic mixture of lead and tin. According to Figure 1, the end zone 4 of each upper element is connected to each end zone 5 of each element located below it. Thus the mutually staggered relationship is obtained with the drawn helix shape as a result.

Door de beschreven koppeling van telkens een eindzone 4 met de daaropvolgende eindzone 5 wordt gerealiseerd, dat de als windingen van een spoel respectievelijk een wikkeling van een transformator in serie met elkaar zijn aangesloten.The coupling of an end zone 4 with the subsequent end zone 5 in each case ensures that the windings of a coil or a winding of a transformer are connected in series with each other.

Figuur 17 toont, op welke wijze met laser 11 de longitudinale groeven in het mantelvlak van de stapel 9 zijn aangebracht. De hoekafstand tussen deze groeven bedraagt a, zoals uit de hiervoorgaande beschrijving duidelijk zal zijn.Figure 17 shows how the longitudinal grooves are arranged in the lateral surface of the stack 9 with laser 11. The angular distance between these grooves is a, as will be clear from the foregoing description.

Op hierna aan de hand van de figuren 18, 19, 20 te beschrijven wijze worden in de groeven 12 koperdraden gepositioneerd, die van een deklaag van soldeermateriaal voorzien zijn, in het bijzonder een eutectisch mengsel van lood en tin.In the manner to be described below with reference to Figures 18, 19, 20, copper wires are positioned in the grooves 12, which wires are provided with a coating of soldering material, in particular a eutectic mixture of lead and tin.

Figuur 2 toont de situatie, waarin de draden 13 in de groeven gepositioneerd zijn.Figure 2 shows the situation in which the wires 13 are positioned in the grooves.

In die, althans een technisch daarmee gelijkwaardige situatie vindt verhitting van de stapel 9 met de aldus geplaatste draden 13 plaats. Daardoor vindt uitharding van het kunststof materiaal van de dragers 6 plaats, terwijl tevens door een het reduceren van een toereikend hoge temperatuur, namelijk een temperatuur boven de smelttemperatuur van het soldeer materiaal, door de aanwezigheid van de draden de geregistreerde zones individueel met elkaar worden verbonden, zonder het gevaar op enige vorm van verder, ongewenst contact tussen dergelijke zones.In that, at least a technically equivalent situation, heating of the stack 9 with the wires 13 thus placed takes place. As a result, curing of the plastic material of the carriers 6 takes place, while also by reducing a sufficiently high temperature, namely a temperature above the melting temperature of the solder material, the registered zones are individually connected to each other by the presence of the wires without the risk of any further undesired contact between such zones.

Zoals figuur 2 toont, steken twee draden, die met 14 zijn aangeduid, aan de bovenzijde boven de stapel 9 uit. Dit zijn aansluitingen van de complete spoel. Hieruit moge duidelijk zijn, dat de beschreven helixvorm van de geregistreerde zones 10 zich volgens het voorliggende concept over een hoek van minder dan 360° kan uitstrekken.As Figure 2 shows, two wires, indicated by 14, protrude above the stack 9 at the top. These are connections of the complete coil. From this it will be clear that the helix shape of the registered zones 10 described can, according to the present concept, extend over an angle of less than 360 °.

De op de hiervoor beschreven wijze vervaardigde spoel volgens figuur 2 is met het verwijzingsgetal 15 aangeduid.The coil according to Figure 2 manufactured in the manner described above is indicated by the reference numeral 15.

De spoel 15 is van het type dat geen ferromagnetische kem bezit. In de door de als windingen werkzame banen 3 aanwezige ruimte bevindt zich uitsluitend de kunststof van de dragers 6.The coil 15 is of the type that does not have a ferromagnetic core. Only the plastic of the carriers 6 is present in the space provided by the webs 3 serving as windings.

Figuur 3 toont een variant, waarin in de door de banen 3 omsloten ruimte zich een ferromagnetische kem 16 bevindt. Deze kan in principe op twee manieren zijn aangebracht. Een eerste wijze van aanbrengen bestaat hieruit, dat bijvoorbeeld door gebruikmaking van een laser een cilindrisch deel van het kunststof materiaal wordt verwijderd en in de aldus ontstane cilindrische ruimte een vooraf vervaardigde kem wordt verplaatst, bijvoorbeeld van ferriet materiaal.Figure 3 shows a variant in which a ferromagnetic core 16 is located in the space enclosed by the tracks 3. This can in principle be arranged in two ways. A first method of application consists of, for example, using a laser to remove a cylindrical part of the plastic material and to move a prefabricated core in the thus created cylindrical space, for example of ferrite material.

Als alternatief kunnen de dragers 6 in hun middenzone, dat wil zeggen in de zone binnen de geleidende banen 3 zodanig zijn uitgevoerd, dat in de kunststof van de meestal folievormige dragers 3 poedervormig ferromagnetisch materiaal is ingebed. Door het samenstellen en het onder hoge temperatuur en eventueel druk doen uitharden van de stapel 9 wordt aldus een onverbrekelijke eenheid gevormd, die van een ferromagnetische kem voorzien is.Alternatively, the carriers 6 in their central zone, i.e. in the zone within the conductive paths 3, can be designed such that powdered ferromagnetic material is embedded in the plastic of the usually foil-shaped carriers 3. By assembling and allowing the stack 9 to harden under high temperature and optionally pressure, an unbreakable unit is thus formed which is provided with a ferromagnetic core.

Figuur 4 toont bij wijze van voorbeeld een andere vorm van een drager, namelijk een vierkante vorm. Een dergelijke vorm zou gebruikt kunnen worden als element voor een stapel, waarin de eindzones 4 alle met elkaar verbonden zijn en de eindzones 5 alle met elkaar verbonden zijn. De windingen, bestaande uit de banen 3, van een dergelijke spoel, staan in een dergelijke uitvoering niet in serie maar zijn parallel geschakeld. Een dergelijke spoel kan ook vervaardigd worden door middel van de bewerking die getekend is in en beschreven is aan de hand van de voorgaande figuren.Figure 4 shows by way of example another shape of a carrier, namely a square shape. Such a shape could be used as an element for a stack, in which the end zones 4 are all connected to each other and the end zones 5 are all connected to each other. In such an embodiment, the windings consisting of the webs 3 of such a coil are not connected in series but are connected in parallel. Such a coil can also be manufactured by means of the operation which is drawn in and described with reference to the preceding figures.

Figuur 5 toont een variant met een platte folievormige kunststof drager met de vorm van een regelmatige achthoek.Figure 5 shows a variant with a flat foil-shaped plastic carrier with the shape of a regular octagon.

Figuur 6 toont een uitvoering waarin de folievormige kunststof drager, bijvoorbeeld van PE of van PEI, de vorm van een regelmatige twaalfhoek heeft.Figure 6 shows an embodiment in which the foil-shaped plastic carrier, for example of PE or PEI, has the shape of a regular hexagon.

Figuur 7 toont de in het voorgaande reeds beschreven drager 2 die een cirkelronde vorm bezet.Figure 7 shows the carrier 2 already described above, which occupies a circular shape.

Figuur 8 toont een opengewerkt perspectivisch aanzicht met weggenomen boven-jukdeel of deksel, van een transformator met een ferromagnetische kem en een ferromagnetisch juk. Op basis van de hiervoor gegeven beschrijving zal duidelijk zijn op welke wijze een transformator met een interne doorgaande cilindrische holte kan worden vervaardigd. Deze transformator in engere zin is met het verwijzingsgetal 17 aangeduid. Hij omvat een stapel dragers, waarvan het bovenste deel 18 de primaire wikkeling vormt en het onderste deel 19 de secundaire wikkeling. De eindaansluitingen van de primaire wikkeling en die van de secundaire wikkeling worden naar buiten gevoerd en zijn aangeduid met het verwijzingsgetal 20.Figure 8 shows a cut-away perspective view with the upper yoke part or cover removed, of a transformer with a ferromagnetic core and a ferromagnetic yoke. On the basis of the description given above, it will be clear how a transformer with an internal continuous cylindrical cavity can be manufactured. This transformer in the narrower sense is indicated by the reference numeral 17. It comprises a stack of carriers, the upper part 18 of which forms the primary winding and the lower part 19 of which forms the secondary winding. The end connections of the primary winding and those of the secondary winding are fed out and are indicated by the reference number 20.

De elektromagnetische koppeling tussen de primaire wikkeling en de secundaire wikkeling is in deze uitvoering substantieel verbeterd, doordat aan de transformator een kern en een daarmee samenwerkend juk is toegevoegd. De ferromagnetische kem 16 is als monolithische eenheid gevormd met een ferromagnetische bodemplaat 22 en een ferromagnetische mantel 23. Aan de bovenzijde is het aldus ontstane magnetische circuit gesloten na het plaatsen van een ferromagnetisch deksel 24, dat een randuitsparing 25 vertoont, waar doorheen de aansluitingen van de primaire wikkeling en die van de secundaire wikkeling zich uitstrekken. De randuitsparing 25 werkt voor positionering samen met een corresponderend gevormde nok 37 die uitsteekt van het kopse vlak 26.The electromagnetic coupling between the primary winding and the secondary winding is substantially improved in this embodiment, because a core and a cooperating yoke are added to the transformer. The ferromagnetic core 16 is formed as a monolithic unit with a ferromagnetic base plate 22 and a ferromagnetic sheath 23. At the top, the thus created magnetic circuit is closed after placing a ferromagnetic cover 24, which has an edge recess 25 through which the connections of the primary winding and those of the secondary winding extend. For positioning, the edge recess 25 cooperates with a correspondingly shaped cam 37 protruding from the front face 26.

De koppeling tussen het kopse vlak 26 van de mantel en het kopse vlak 27 van de kem en het ondervlak van het deksel 24 kan tot stand worden gebracht door gebruikmaking van een zeer dunne lijmlaag.The coupling between the end face 26 of the jacket and the end face 27 of the core and the bottom face of the cover 24 can be achieved by using a very thin layer of glue.

De aandacht wordt erop gevestigd, dat de koperbanen 3 van de primaire wikkeling 18 een geringer dwarsdoorsnedeoppervlak hebben dan die van de secundaire wikkeling 19. Zoals immers algemeen bekend uit de transformator-techniek moet het dwarsdoorsnedeoppervlak van een winding worden gekozen met het oog op de door te leiden stroom. Deze is voor een secundaire wikkeling die een spanning van bijvoorbeeld 1 V afgeeft substantieel groter dan geldt voor de primaire wikkeling die bestemd is voor bijvoorbeeld een wisselspanning van bijvoorbeeld 230 V.Attention is drawn to the fact that the copper paths 3 of the primary winding 18 have a smaller cross-sectional area than that of the secondary winding 19. As is generally known from the transformer technique, the cross-sectional area of a winding must be selected in view of the current to be led. This is substantially larger for a secondary winding that supplies a voltage of, for example, 1 V than it applies to the primary winding intended for, for example, an alternating voltage of, for example, 230 V.

Figuur 9 toont een plofaanzicht van een variant van de transformator volgens figuur 8. De transformator 28 volgens figuur 9 omvat de primaire wikkeling 18 en twee secundaire wikkelingen, die gezamenlijk met het verwijzingsgetal 19 zijn aangeduid.Figure 9 shows an exploded view of a variant of the transformer according to figure 8. The transformer 28 according to figure 9 comprises the primary winding 18 and two secondary windings, which are jointly designated with the reference number 19.

De aansluitingen van de primaire wikkeling zijn met het verwijzingsgetal 128 aangeduid, terwijl de aansluitingen van de drie secundaire wikkelingen gezamenlijk met het verwijzingsgetal 29 zijn aangeduid.The connections of the primary winding are indicated by the reference numeral 128, while the connections of the three secondary windings are collectively indicated by the reference numeral 29.

Figuur 9 toont, dat de twee aansluitdraden van de primaire wikkeling, die met 128 zijn aangeduid, zich naar boven toe uitstrekken, terwijl de zes draden, die de aansluitingen van de drie secundaire wikkelingen vormen, zich omlaag uitstrekken.Figure 9 shows that the two lead wires of the primary winding, designated at 128, extend upwards, while the six wires forming the connections of the three secondary windings extend downwards.

Een ferromagnetische kem met juk is symmetrisch opgebouwd en kan door tussenkomst van een dunne elektrisch isolerende mantel 30 van beide zijden over de einden van de stapel 9 worden aangebracht en vervolgens bijvoorbeeld met een kleine hoeveelheid lijm vastgezet.A ferromagnetic core with yoke has a symmetrical structure and can be applied over the ends of the stack 9 from both sides through a thin electrically insulating sheath 30 and subsequently secured, for example, with a small amount of glue.

Het is van belang op te merken, dat de twee ferromagnetische jukdelen 31, 32 aan hun buitenzijde samen een plat vlak 33, 34 definiëren, waar de aansluitpennen 35 van de primaire wikkeling zich aan de ene axiale eindzone loodrecht op uitstrekken, terwijl de aansluitpennen 36 van de drie secundaire wikkelingen zich aan de andere axiale zijde loodrecht daarop uitstrekken. Als gevolg van de aanwezigheid van dit platte vlak en het feit dat de pennen 35, 36 zich loodrecht daarop uitstrekken, kan de transformator 28 gemakkelijk op een drager van een elektronische eenheid worden gepositioneerd, waarna, bijvoorbeeld een las- of soldeerbewerking, de pennen 35, 36 worden vastgezet aan elektrisch geleidende banen.It is important to note that the two ferromagnetic yoke parts 31, 32 together define on their outside a flat surface 33, 34, on which the connecting pins 35 of the primary winding extend perpendicularly to the one axial end zone, while the connecting pins 36 of the three secondary windings extend perpendicularly thereto on the other axial side. As a result of the presence of this flat surface and the fact that the pins 35, 36 extend perpendicularly thereto, the transformer 28 can easily be positioned on a carrier of an electronic unit, whereafter, for example a welding or soldering operation, the pins 35 36 are secured to electrically conductive tracks.

Figuur 10 toont een transformator 28, die een plat oplegvlak 38 vertoont en een ferromagnetische kem 16 omvat. De ferromagnetische kern werkt samen met een eveneens ferromagnetische bodemplaat 39 en een ferromagnetisch deksel 40, waarvan de randzones magnetisch met elkaar gekoppeld zijn door middel van een min of meer cilindrisch element 41, omvattende een door extrusie gevormde aluminium cilinder 42 met zich in langsrichting uitstrekkende koelvinnen 43 waarbij in de ruimte tussen de aluminium cilinder 42 en de koelvinnen 43 zich een min of meer cilindrisch discreet element 44 van ferromagnetisch materiaal bevindt, welk element 44 zich uitstrekt tussen de bodemplaat en het deksel en aldus het magnetische circuit sluit. De monolithisch gevormde aluminium cilinder 42 en de koelvinnen 43 kunnen met voordeel door coëxtrusie samen met het discrete ferromagnetische element 44 gevormd zijn. Het ferromagnetische element 44 kan zijn uitgevoerd als een bijvoorbeeld thermoplastische kunststof die als substraat fungeert waarin poedervormig ferromagnetisch materiaal is ingebed.Figure 10 shows a transformer 28, which has a flat support surface 38 and comprises a ferromagnetic core 16. The ferromagnetic core cooperates with a also ferromagnetic base plate 39 and a ferromagnetic cover 40, the edge zones of which are magnetically coupled to each other by means of a more or less cylindrical element 41, comprising an aluminum cylinder 42 formed by extrusion with longitudinal cooling fins 43 wherein in the space between the aluminum cylinder 42 and the cooling fins 43 there is a more or less cylindrical discrete element 44 of ferromagnetic material, which element 44 extends between the bottom plate and the cover and thus closes the magnetic circuit. The monolithically shaped aluminum cylinder 42 and the cooling fins 43 can advantageously be formed by co-extrusion together with the discrete ferromagnetic element 44. The ferromagnetic element 44 can be designed as a, for example, thermoplastic plastic which acts as a substrate in which powdered ferromagnetic material is embedded.

Figuur 11 toont een elektronische eenheid 45 met een drager, bijvoorbeeld van het type van een printplaat, waarop zich een elektronische processor 47 bevindt, die met lage gelijkspanningen gevoed wordt. Daartoe zijn op de drager tevens voedingstransformatoren aangebracht. De acht verticaal opgestelde hoofdzakelijk cilindrische transformatoren zijn alle met 48 aangeduid terwijl twee langwerpige horizontale transformatoren zijn aangeduid met respectievelijk 49 en 50.Fig. 11 shows an electronic unit 45 with a support, for example of the type of a printed circuit board, on which there is an electronic processor 47 which is supplied with low direct voltages. To this end, power transformers are also provided on the carrier. The eight vertically arranged mainly cylindrical transformers are all indicated by 48 while two elongated horizontal transformers are indicated by 49 and 50 respectively.

Ter vergelijking is een lucifer 51 naast de elektronische eenheid 45 geplaatst. Hiermee wordt in het bijzonder een indicatie beoogd van de geringe afmetingen van de transformatoren 48, 49, 50.For comparison, a match 51 is placed next to the electronic unit 45. This is in particular an indication of the small dimensions of the transformers 48, 49, 50.

Alle transformatoren zijn van koelvinnen voorzien. De transformatoren 48 kunnen grosso modo van het type volgens figuur 10 zijn, met dien verstande, dat de aansluitpennen zich aan de kopse onderzijde van de transformatoren bevinden. De transformatoren 49 en 50 kunnen van het type van de transformator 28 volgens figuur 10 zijn, zij het dat de transformatoren 49 en 50 meer langwerpig zijn uitgevoerd.All transformers are equipped with cooling fins. The transformers 48 can be broadly of the type according to Fig. 10, provided that the connecting pins are located at the lower end of the transformers. The transformers 49 and 50 can be of the type of the transformer 28 according to Fig. 10, although the transformers 49 and 50 are more elongated.

Uit figuur 11 wordt duidelijk, dat de op de drager 46 nog beschikbare ruimte zeer effectief kan worden benut voor het plaatsen van de transformatoren. Dit is een groot voordeel van de principes van de uitvinding. Immers, de transformatoren kunnen zeer klein worden vervaardigd en kunnen door de aanwezigheid van de koelvinnen in samenwerking met een geforceerde luchtstroom, zoals gebruikelijk in computer- en in het bijzonder in server-omgevingen, een zeer effectieve koeling met zich meebrengen.It is clear from Figure 11 that the space still available on the carrier 46 can be used very effectively for placing the transformers. This is a major advantage of the principles of the invention. After all, the transformers can be made very small and can, thanks to the presence of the cooling fins in conjunction with a forced air flow, such as usual in computer and in particular in server environments, entail a very effective cooling.

Figuur 12 toont de transformator 50, die in figuur 11 voor de volledigheid met de referentie XII is aangeduid, op grotere schaal en gedeeltelijk open gewerkt.Figure 12 shows the transformer 50, which is indicated by reference XII for completeness in Figure 11, on a larger scale and partially opened.

Aan de onderzijde van de transformator 50 bevindt zich het platte oplegvlak, waarmee in de gemonteerde situatie volgens figuur 11 de transformator stabiel in contact verkeerd met het bovenvlak van de plaatvormige kunststof, bijvoorbeeld kunststof drager 46. De pennen 35, 36 steken loodrecht uit van dat vlak 38 en strekken zich in de gemonteerde toestand uit door doorgaande gaten in de drager 46. Aan de onderzijde daarvan bevinden zich geleidende banen, waarbij de aansluitpennen 35, 36 elektrisch geleidend verbonden zijn.The flat support surface is located on the underside of the transformer 50, with which, in the mounted situation according to Fig. 11, the transformer is in stable contact with the upper surface of the plate-shaped plastic, for example plastic carrier 46. The pins 35, 36 project perpendicularly from that plane 38 and, in the mounted state, extend through through holes in the carrier 46. Conductive tracks are provided on the underside thereof, the connecting pins 35, 36 being electrically conductively connected.

Als gevolg van de gebruikelijke toepassing van een geforceerde koelende luchtstroom langs een elektronische eenheid van het type volgens figuur 11 maakt het in de praktijk niet veel verschil, in welke richting de koelvinnen 43 zich uitstrekken. De koelvinnen van de transformatoren 49 en 50 strekken zich in horizontale richting uit, terwijl de koelvinnen van de transformatoren 48 zich verticaal uitstrekken.As a result of the usual application of a forced cooling air flow along an electronic unit of the type according to Fig. 11, it makes little difference in practice in which direction the cooling fins 43 extend. The cooling fins of the transformers 49 and 50 extend horizontally, while the cooling fins of the transformers 48 extend vertically.

Figuur 13 toont een variant, waarin een langwerpige transformator 52 is voorzien van een gedeelde en na montage samengestelde aluminium huls 53, waarvan de beide delen zijn voorzien van verticale koelvinnen 54. Elk hulsdeel met koelvinnen kan als aluminium spuitgietdeel zijn uitgevoerd.Figure 13 shows a variant in which an elongated transformer 52 is provided with a divided aluminum sleeve 53 and assembled after assembly, the two parts of which are provided with vertical cooling fins 54. Each sleeve part with cooling fins can be in the form of an aluminum injection-molded part.

Figuur 14 toont dat de aluminium hulsdelen 53 door tussenkomst van een elektrisch isolerende mantel 55 over de stapel 9 geplaatst is. Deze elektrisch isolerende mantel is bijvoorbeeld van een geschikte kunststof met een zodanig geringe dikte dat zijn warmteweerstand verwaarloosbaar is. Aan de onderzijde en aan de bovenzijde van de stapel 57 bevindt zich een elektrisch isolerende plaat 58, 59.Figure 14 shows that the aluminum sleeve parts 53 have been placed over the stack 9 through the intervention of an electrically insulating sheath 55. This electrically insulating sheath is, for example, of a suitable plastic with such a small thickness that its heat resistance is negligible. An electrically insulating plate 58, 59 is located on the bottom and top of the stack 57.

Figuur 16 toont op vergrote schaal, op welke wijze uit de stapel 57 volgens figuur 15 door middel van een schematisch aangeduide laser 60 een aantal stapels elektrische elementen, bijvoorbeeld van het type volgens figuur 7, wordt uitgesneden. De snijcontouren van de laser zijn aangeduid met het verwijzingsgetal 61. De aandacht wordt erop gevestigd, dat het snijcontour van de laser cirkelrond is en zich uitstrekt door de eindzones 4, 5 van de koperbaan 3. Aldus wordt verzekerd, dat de eindzones, die van een laag soldeermateriaal voorzien zijn, zich altijd geheel tot het buitenvlak of het mantelvlak van de betreffende stapel volgens bijvoorbeeld figuur 1 uitstrekken.Figure 16 shows on an enlarged scale how a stack of electrical elements, for example of the type according to Figure 7, is cut out of the stack 57 according to Figure 15 by means of a schematically indicated laser 60. The cutting contours of the laser are indicated by reference numeral 61. Attention is drawn to the fact that the cutting contour of the laser is circular and extends through the end zones 4, 5 of the copper strip 3. Thus, it is ensured that the end zones, those of provided with a layer of soldering material, always extend entirely to the outer surface or the lateral surface of the relevant stack according to, for example, figure 1.

Figuur 17 is in het voorgaande reeds besproken. Dooreen stapsgewijze rotatie van de stapel 9 volgens pijl 62 wordt de stapel telkens successievelijk over een hoek α verder gedraaid, zodanig dat de laser 11 in de gelegenheid is, de groeven 12 aan te brengen in de mantelzone van de cilindrische stapel 9.Figure 17 has already been discussed above. By a stepwise rotation of the stack 9 according to arrow 62, the stack is successively further rotated through an angle α such that the laser 11 is able to make the grooves 12 in the jacket zone of the cylindrical stack 9.

Figuur 18 toont de vervolgfase waarin, opnieuw door stapsgewijze rotatie volgens pijl 62 over telkens successievelijk een hoek α en door diagonaal wikkelen de draden op de aangegeven gewenste wijze worden gepositioneerd. Na het met de laser 11 aanbrengen van een centraal cilindrisch gat in de stapel 9 kan door verwarming daarvan de inrichting 9 door uitharding van de kunststof dragers voltooid worden. De verwarming vindt plaats tot een temperatuur waarbij het soldeermateriaal smelt en de draden 13 aan de eindzones worden vastgesoldeerd, en waarbij het materiaal van de kunststof dragers uithardt. Deze temperatuur moet onder alle omstandigheden substantieel lager worden gekozen dan de waarde waarbij degeneratie van het kunststof materiaal zou kunnen optreden.Figure 18 shows the follow-up phase in which, again by stepwise rotation according to arrow 62, in each case an angle α and by diagonal winding, the wires are positioned in the indicated desired manner. After providing a central cylindrical hole in the stack 9 with the laser 11, the device 9 can be completed by heating it by curing the plastic carriers. The heating takes place to a temperature at which the solder material melts and the wires 13 are soldered to the end zones, and at which the material of the plastic supports hardens. This temperature must under all circumstances be chosen substantially lower than the value at which degeneration of the plastic material could occur.

Figuur 20 toont een schematische weergave van de gerede en uitgeharde stapel volgens figuur 19, waarin door middel van de laser 11 een doorgaand coaxiaal cilindrisch gat 64 wordt aangebracht ten behoeve van het aanbrengen van een ferromagnetische kern en het verwijderen van de verbindingsdraden ter plaatse van de beide centrale zones rond de hartlijn.Figure 20 shows a schematic representation of the finished and cured stack according to Figure 19, in which a through-going coaxial cylindrical hole 64 is provided by means of the laser 11 for the purpose of providing a ferromagnetic core and removing the connecting wires at the location of the both central zones around the center line.

Figuur 21 toont een plofaanzicht van een transformator 65 met een basistransformator, bestaande uit een eenheid van wikkelingen die is verkregen na de bewerking met een laser 11 volgens figuur 20, een ferromagnetische kem 67, een ferromagnetische mantel 68, een ferromagnetische bodemplaat 69 en een ferromagnetisch deksel 70. Tussen het buitenvlak van de eenheid 66, waar de spanning voerende draden 13 onbeschermd liggen, strekt zich een elektrisch isolerende folievormige huls 71 uit. Deze isoleert de draden 13 van het binnenvlak van de ferromagnetische mantel 68. Aan de bovenzijde bevindt zich een isolerende plaat 72, die doorgaande gaten vertoont voor het doorlaten van de aansluitdraden naar de aansluitpennen 35 voor de primaire wikkeling. Aan de onderzijde bevindt zich een functioneel daarmee overeenkomende isolerende plaat 73 met een doorgang voor het doorlaten van de verbindingen van de secundaire wikkelingen naar de aansluitpennen 36 voor die secundaire wikkelingen.Figure 21 shows an exploded view of a transformer 65 with a base transformer, consisting of a unit of windings obtained after processing with a laser 11 according to Figure 20, a ferromagnetic core 67, a ferromagnetic sheath 68, a ferromagnetic bottom plate 69 and a ferromagnetic cover 70. An electrically insulating foil-shaped sleeve 71 extends between the outer surface of the unit 66, where the conductive wires 13 lie unprotected. This insulates the wires 13 from the inner surface of the ferromagnetic sheath 68. At the top there is an insulating plate 72 which has through holes for passage of the connecting wires to the connecting pins 35 for the primary winding. At the bottom there is a functionally corresponding insulating plate 73 with a passage for passage of the connections from the secondary windings to the connection pins 36 for those secondary windings.

Figuur 22 toont een verticale doorsnede op vergrote schaal van de aansluiting tussen de eindzones van een wikkeling en de bijbehorende externe aansluitpennen 35, welke aansluitpennen 35 zich uitstrekken door een vulblok 76 van elektrisch isolerend materiaal, dat is opgenomen in een uitsparing in het ferromagnetische deksel 70.Figure 22 shows an enlarged vertical section of the connection between the end zones of a winding and the associated external connection pins 35, which connection pins 35 extend through a filler block 76 of electrically insulating material, which is received in a recess in the ferromagnetic cover 70 .

Het ferromagnetische deksel 70 met het vulblok 76 en de koppelvlakken 75, aan de onderzijde van de aansluitpennen 35 vindt plaats door tussenkomst van de elektrisch isolerende plaat 72, die bijvoorbeeld als folie uitgevoerd kan zijn. De aandacht wordt erop gevestigd dat ter wille van goede positionering en een betrouwbare elektrisch geleidende verbinding tussen de pennen 35 en de eindzones 74 de koppelvlakken voorzien zijn van ondiepe groeven die zich in de richting van de zich ongeveer radiaal uitstrekkende bovenzijden van de draden 13 bevinden.The ferromagnetic cover 70 with the filling block 76 and the coupling surfaces 75 on the underside of the connection pins 35 takes place through the intermediary of the electrically insulating plate 72, which can be designed, for example, as a foil. Attention is drawn to the fact that for the sake of good positioning and a reliable electrically conductive connection between the pins 35 and the end zones 74 the coupling surfaces are provided with shallow grooves which are situated in the direction of the approximately radially extending upper sides of the wires 13.

Figuur 23 toont een ronde, vlakke, membraanvormige kunststof drager 78 met een in hoofdzaak cirkelvormige, lusvormige koperbaan 3 en een in de middenzone daarvan aanwezige ferromagnetische zone 77, in welke zone ferromagnetisch poedermateriaal fijn verdeeld is opgenomen in het kunststof substraat van de vlakke drager ter vorming van een ferromagnetische doorlopende kem binnen de door de windingen of elektrisch geleidende banen 3 van een wikkeling omsloten ruimte van een stapel elektrische elementen 79 van het type volgens figuur 23.Figure 23 shows a round, flat, membrane-shaped plastic carrier 78 with a substantially circular, loop-shaped copper strip 3 and a ferromagnetic zone 77 present in the central zone thereof, in which zone ferromagnetic powder material is finely distributed in the plastic substrate of the flat carrier for formation of a ferromagnetic continuous core within the space enclosed by the windings or electrically conductive paths 3 of a winding of a stack of electrical elements 79 of the type according to Figure 23.

Figuur 24 toont een stapel elektrische elementen conform figuur 2, voorafgaand aan het uitharden van de kunststof, in de fase waarin door middel van een schematisch aangeduide laser 80 een aantal doorgaande longitudinale gaten 81 in het nog niet uitgeharde kunststof-substraatmateriaal worden aangebracht ter bevordering van het snel uitdampen van oplosmiddel uit het basis-kuststofmateriaal. Het moge duidelijk zijn, dat deze variant alleen zinvol is in het geval waarin aan het substraatmateriaal oplosmiddel is toegevoegd.Fig. 24 shows a stack of electrical elements according to Fig. 2, prior to curing of the plastic, in the phase in which a number of through-going longitudinal holes 81 are provided in the not yet cured plastic substrate material by means of a schematically indicated laser 80 to promote the rapid evaporation of solvent from the basic coastal material. It will be clear that this variant is only useful in the case where solvent is added to the substrate material.

Claims

An electronic unit comprising a carrier with at least one electronic circuit, a number of terminals of which carrier protruding intimately with the or each circuit, characterized in that the carrier carries at least one transformer, which transformer supplies a supply voltage , in particular a mains voltage of for example 230 V AC, converts into a lower voltage, for example 1 V AC, and the carrier also carries rectifier means which convert the down-transformed voltage into at least one for the operation of the or each circuit necessary DC voltage.

The electronic unit of claim 1, wherein the or each transformer has a shape adapted to the space available on the support.

The electronic unit according to claim 2, wherein at least one elongated transformer is located in the region of the edge zones of the carrier.

An electronic unit according to any one of the preceding claims, wherein the transformer comprises a stack of electrical elements, wherein a centerline is defined in the stack that extends perpendicular to the electrical elements; each element comprises an electrically insulating flat support; the carrier carries at least one electrically conductive looped web; the two end zones of the or each web are in the edge zone of the carrier; the loop-shaped webs each form a turn and are arranged in the stack around the center line; the end zones are electrically conductively connected to each other such that the windings form at least one winding and that the electric currents guided through the windings during operation of the device generate summing magnetic fields in the area enclosed by the windings; the carriers are congruent and each have a shape such that they can be rotated from a starting position through an angle α around the center line to a rotated position in which they occupy the same space as in the starting position; adjacent elements whose paths together form a winding are arranged mutually rotated through an angle α such that only one end zone of the path of the one element is in register position with respect to only one end zone of the path of the adjacent element, and which registered end zones are connected to each other by an electrical conductor extending transversely to the elements; the free end zones of the tracks of the extreme elements of the stack of elements, or at least that part of the stack whose tracks together form one winding, form the externally accessible connections of the or each winding; the elements are inseparably connected to each other, and the stack has a peripheral surface with a prismatic shape at least in its central zone, that is to say has the same cross-sectional shape at each axial position.

An electronic unit according to any one of the preceding claims, wherein each web is at some distance from the peripheral edge of the carrier; the end zones of the web are located near the peripheral edge of the carrier, in the edge zone thereof; and electrical conductors extending over its entire height on the outside of the stack, which electrically connect two mutually registered end zones of the paths of adjacent elements.

An electronic unit according to any one of the preceding claims, wherein each carrier is round.

The electronic unit according to any of claims 1-6, wherein each carrier is in the form of a regular polygon.

8. An electronic unit according to any one of the preceding claims, wherein a ferromagnetic core is present in the space of the stack enclosed by the windings.

The electronic unit of claim 8, wherein a ferromagnetic zone is located in the space enclosed by the winding of each electrical element; each flat carrier comprises a plastic substrate; and the ferromagnetic zone comprises a powdered magnetic material that is mixed by the substrate material and thus embedded therein substantially homogeneously distributed.

An electronic unit according to claim 8 or 9, wherein the end zones of the core are at least magnetically coupled to each other by a ferromagnetic yoke extending outside the stack, such that the core and the yoke together form a closed magnetic circuit.

An electronic unit according to claim 10, wherein the yoke comprises two yoke portions extending on either side of the stack.

The electronic unit of claim 10, wherein the yoke comprises two ferromagnetic plates at least magnetically coupled to the end zones of the core and a ferromagnetic sleeve at least magnetically coupled to said plates; and a passage is provided in the sleeve and / or in at least one of the plates for passage of electrical conductors connected to the two connections of the or each winding.

An electronic unit according to claim 10, 11 or 12, wherein the ferromagnetic yoke comprises a plastic substrate into which powdered magnetic material is mixed and is thus embedded therein substantially homogeneously distributed; and the yoke is injection molded.

An electronic unit according to any one of the preceding claims, wherein electrically conductive pins are connected to the two connections of the or each winding, which pins extend outside the peripheral surface of the device.

The electronic unit of claim 14, wherein the pins are located in an area that is part of a longitudinally extending flat portion of the peripheral surface of the device and the pins extend perpendicularly to that flat portion.

The electronic unit according to claim 14 or 15, wherein the paths of the elements of the stack together form at least two windings, wherein a primary winding is arranged to receive a relatively high alternating voltage and the or each other, secondary winding is arranged to to provide a relatively low alternating voltage; and the pins connected to the primary windings are on the one axial side of the device and the pins connected to the or each secondary winding are on the other axial side of the device.

The electronic unit of claim 16, wherein the pins are in an area that is part of an axially extending flat portion of the peripheral surface of the device and the pins extend perpendicularly to that flat portion. Such a transformer can easily be provided on a printed circuit board or other support, which support is provided in advance with, for example, through holes or other connection arrangements for correct positioning and electrical connection of the transformer and the electrical connection pins.

An electronic unit according to claim 16 or 17, wherein the webs of the or each secondary winding have a larger cross-section than the webs of the primary winding.

Electronic unit according to claim 16, 17 or 18, wherein a frequency converter is added to the transformer which converts the frequency of the alternating current to be supplied to the primary winding from a relatively low value, for example 50 or 60 Hz, to a relative high value of at least 100 kHz.

The electronic unit of claim 19, wherein the relatively high value of the frequency is at least 1 MHz.

An electronic unit according to any one of the preceding claims, wherein there are thermally conductive protrusions on the outside of the device, for example pins, wires or fins, which at least partially release heat generated in the device to the environment.

An electronic unit according to claim 21, wherein the protrusions consist, collectively or in groups, of a plastic substrate through which powdered thermally conductive material, for example aluminum powder, copper powder, silver powder, carbon powder, diamond powder, is mixed and is thus embedded substantially homogeneously distributed therein; and the protrusions are produced jointly or in groups by injection molding or extrusion.

An electronic unit according to any one of the preceding claims, wherein each flat carrier consists of foil material with a thickness of at most approximately 100 μηι. preferably at most 50 µm, up to the order of 10 μηι.

The electronic unit of claim 23, wherein the film material is PI (polyimide) or PEI (polyetherimide).

Electronic unit according to any one of the preceding claims, wherein the maximum linear dimension of the device, for example the diameter of a cylindrical device, is 10 mm, preferably 8 mm, more preferably 6 mm transversely to the axis.