NL8103601A - Elektrische spoel. - Google Patents

Description

£i v% *

M

H3N 10.116 1 N.V. Philips* Gloeilampenfahrieken te Eindhoven "Elektrische spoel"

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische spoel met een spoeldrager die een staafvormig middengedeelte bevat met aan elk van zijn uiteinden een eindgedeelte dat een naar het midden-gedeelte gericht binnenqppervlak heeft, dat ongeveer loodrecht op 5 de as van het middengedeelte staat, tussen welke binnenoppervlakken zich een wikkeling bevindt, die gevormd is uit een elektrische geleider, waarvan de uiteinden zijn afgehecht qp afhechtplaatsen aan het eerste van de beide eindgedeelten.

Bij bekende spoelen van deze soort (zie bijvoorbeeld 10 het Duitse Aoslegeschrift 22 29 859) hebben de eindgedeelten de vorm van schijven die loodrecht cp de as van hetmddengedeelte staan, en waaraan zich uitsteeksels met afhechtplaatsen bevinden. Deze spoelen zijn bestemd voor montage cp een vlak substraat, bijvoorbeeld een plaat met gedrukte bedrading of een hybride schakeling. De stand 15 van de spoel ten cpzichte van het substraat wordt bepaald door de plaats van de uitsteeksels. Deze uitsteeksels zijn in het algemeen zo geplaatst, dat de as van het staafvormige middengedeelte van de spoeldrager voor een gegeven type spoel altijd ofwel loodrecht op het vlak van het substraat staat, ofwel evenwijdig met dat vlak is (zie 20 bijvoorbeeld het Duitse Offenlegungsschrift 1 815 479). Wanneer twee spoelen van hetzelfde type in elkaars nabijheid gemonteerd worden, zullen de assen van hun middengedeelten dan ook in het algemeen onderling evenwijdig zijn, zodat de spoelen een betrekkelijk grote onderlinge koppeling vertonen. Deze koppeling is in vele gevallen 25 nadelig voor het goed functicneren van de schakeling, waarvan de spoelen deel uitmaken. In andere gevallen is een koppeling juist wsl gewenst, maar dan dient de mate, waarin de spoelen gekoppeld zijn, veelal een vooraf bepaalde waarde te hebben. Nu is het weliswaar moge-lijk, de koppeling tussen twee evenwijdig opgestelde spoelen geleide-30 lijk te verminderen door de spoelen verder van elkaar te plaatsen, maar dit kost ruimte en maakt daardoor de schakeling duurder.

Ook is het mogelijk, de koppeling tussen twee dicht bij elkaar ge-plaatste spoelen zeer klein te maken door spoelen van verschillende 8103601 f EHN 10.116 2 typen toe te passen, te weten een spoel, waarvan de as loodrecht op . de plaat staat en een tweede spoel, waarvan de as evenwijdig net de plaat is. Het gebruik van verschillende typen spoelen in een schakeling is echter eveneens relatief duur enmaakt de schakeling bovendien 5 minder geschikt. voor autcmatische montagetechnieken. Een derde nethode am de kqppeling tussen twee spoelen te beinvloeden is, spoelen net de as evenwijdig net de plaat zodanig te monteren, dat hun assen een vooraf bepaalde hoek tussen 0° en 90° insluiten. In dat geval meet het gereedschap, dat de spoelen op de plaat plaatst, een van deze 10 spoelen over een overeenkemstige hoek verdraaien, wat.het gereedschap ingewikkelder maakt. Bovendien wooedt de ontwerper dan aanzienlijk beperkt in zijn vrijheid. bij het kiezen van het verloop van de ge-leidersporen en de digging van de soldeerplaatsen op het substraat.

De uitvinding heeft tot doel, een spoel van de in de 15 aanhef genoemde soort aan te geven, die met een tweede spoel van hetzelfde type op verschillende manieren gekoppeld kan warden door de tweede spoel in dezelfde stand te monteren als de eerste of 90° of 180° gedraaid ten opzichte van de eerste, zodat het gereedschap de spoelen slechts in een beperkt aantal gestandardiseerde standen 20 behoeft te kunnen plaatsen.

De spoel volgens de uitvinding. heeft daartoe het ken-merk, dat geen deel van de spoel uitsteekt buiten een eerste grens-vlak dat een buitenoppervlak van het eerste eindgedeelte bevat en een hoek van meer dan 5° en minder dan 85° insluit met de as van 25 het staafvormige middengedeelte.

Wanneer nu twee spoelen naast elkaar gemonteerd worden, kunnen hun assen evenwijdig zijn (maximale koppeling) of een hoek met elkaar maken die bepaald wordt door de stand van de as ten opzichte van het eerste grensvlak.

30 De elektrische verbinding tussen de spoel en een op het substraat aanwezig geleiderspoor kan op zeer eenvoudige wijze tot stand gebracht worden bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de spoel volgens de uitvinding, die het kenmerk heeft, dat het eerste grensvlak tenminste een elektrisch met een van de afhechtplaatsen 35 verbonden kontaktvlak bevat.

Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de spoel volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat zich diametraal tegen-over het eerste grensvlak een tweede grensvlak bevindt, waarbuiten 8103601 * ±- ^ 4 EHN 10.116 3 geen deel van de spoel uitsteekt, welke tweede grensvlak een buiten-cppervlak van het tweede eindgedeelte bevat en evenwijdig is met het eerste grensvlak. Dit maakt het bij zander gemakkelijk cm de spoel door middel van bijvoorbeeld een vacuumpipet in de juiste stand 5 cp het substraat te plaatsen.

De uitvinding zal nu nader warden toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin is:

Figuur 1 een zijaanzicht van een eerste uitvoerings-voorbeeld van een elektrische spoel volgens de uitvinding? 10 Figuur 2 een vooraanzicht van de in figuur 1 afgebeelde spoel;

Figuur 3 een perspectivisch aanzicht van een substraat, waarcp twee spoelen volgens een tweede uitvoeringsvoorbeeld gston-teerd zijn, en 15 Figuur 4 een zijaanzicht van een aantal montagemogelijk- heden van een derde uitvoeringsvoorbeeld van de spoel volgens de uitvinding.

De in figuur 1 en 2 afgebeelde elektrische spoel bevat een spoeldrager met een staafvormig middengedeelte 1 (in figuur 1 20 gestippeld getekend) en aan elk van de uiteinden daarvan een eindgedeelte 3, respectievelijk 5. Elk van de eindgedeelten 3, 5 heeft een naar het middengedeelte 1 gericht binnenqppervlak 7, respectievelijk 9, dat een hoek van ongeveer 90° insluit met de as 11 van het middengedeelte (als streep-stippellijn getekend). Cp het middengedeelte 1 is 25 tussen de beidebinnencppervlakken 7, 9 een wikkeling 13 aangehracht die gevormd is uit een elektrische geleider 15, bijvoorbeeld kcper-draad. De uiteinden van de geleider 15 verlcpen door een groef 16 in het eerste eindgedeelte 3 en zijn afgehecht cp afhechtplaatsen 17 die aan het eerste eindgedeelte zijn gevormd. Elk van deze afhecht-30 plaatsen bevindt zich cp een insnoering die de overgang vormt tussen het eindgedeelte 3 en een kontaktvoet 19, waarcp zich twee kcntakt-vlakken 21, 23 bevindfen. Deze kcntaktvlakken zijn gemetalliseerd en zij zijn elektrisch verbonden met de uiteinden van de geleider 15, bijvoorbeeld door een soldeerverbinding. De spoeldrager, bestaande 35 uit het middengedeelte 1, de beide eindgedeelten 3, 5 en de kontakt-voeten 19, is bij voorkeur als een geheel uit ferriet gevarmd.

De in figuur 1 en 2 naar beneden gerichte kontakt-vlakken 21 liggen in hetzelfde vlak als een eveneens naar beneden 8103601 φ· ~* t ΡΗΝ 10.116 4 gericht buitenoppervlak 25 van het eerste eindgedeelte 3. Dit door de kontaktvlakken 21 en het buitenoppervlak 25 gedef inieerde vlak vormt een eerste grensvlak van de spoel, waarbuiten geen enkel deel van de spoel -uitsteekt, Daardoor is het mogelijk, de spoel net de 5 kontaktvlakken 21 en het'buitenoppervlak 25 op een vlak substraat, zoals een paneel 27 met* oppervlakte-bedrading, te plaatsen. Het buitenoppervlak 25 wordt dan voor de nechanische bevestiging van de spoel door middel van een lijmlaag 29 net het paneel 27 verbonden en de kontaktvlakken 21 warden via soldeerverbindingen 31 elektrisch : en 10 mechanisch verbonden met (niet getekende) geleidersporen op het paneel. Het eerste grensvlak, waarin de kontaktvlakken 21 en het buitenoppervlak 25 liggen, sluit met de as 11 van het middengedeelte 1 een hoek van 45° in, zodat deze as dezelfde hoek maakt met het oppervlak van het paneel 27.

15 Teneinde een geautcmatiseerde montage van de spoel op het paneel 27 mogelijk te maken, is het wenselijk, dat de spoel door middel van bijvoorbeeld een vacuuirpipet 33 kan warden opgenonen en verplaatst. Daartoe bevindt zich diametriaal tegenover het eerste grensvlak, dus in figuur 1 en 2 aan de bovenzijde van de spoel, een 20 tweede grensvlak, waarbuiten geen enkel deel van de spoel uitsteekt en dat een buitenoppervlak 35 van het tweede eindgedeelte 5 bevat.

Dit buitenoppervlak 35 van het tweede eindgedeelte 5 is evenwijdig met het buitenoppervlak 25 van het eerste eindgedeelte 3, zodat ook het tweede grensvlak evenwijdig is met het eerste grensvlak.

25 Figuur 3 toant in perspectief twee spoelen 37 en 39 die gemanteerd zijn qp een substraat 41, bijvoorbeeld een plaat met oppervlaktebedrading. Elk van de spoelen 37 en 39 bevat evenals de in figuur 1 en 2 afgebeelde spoel een spoeldrager van ferriet met een eerste eindgedeelte 3 en een tweede eindgedeelte 5, waartussen 30 zich een (niet zichtbaar) middengedeelte met een daarop aangebrachte wikkeling 13 bevindt. De beide eindgedeelten hebben binnenoppervlakken 7, respectievelijk 9 die naar het middengedeelte toegekeerd zijn en de wikkeling 13 begrenzen. Voorts heeft het eerste eindgedeelte 3 een buitenoppervlak 25 dat in een eerste grensvlak ligt en een hoek van 35 45° insluit met de as 11 van het middengedeelte. Het tweede eindge deelte 5 heeft een buitenoppervlak 35 dat in een tweede grensvlak ligt, dat evenwijdig is met het eerste grensvlak. Tot zover kctien de spoelen 37 en 39 geheel overeen met de in figuur 1 en 2 afgebeelde 8103601 / ΕΗΝ 10.116 5 * -ί spoel.

Kontaktvlakken 21 zijn in dit uitvoeringsvoorbeeld niet aangebracht op een kontaktvoet 19 mar qp gedeelten van het naar het substraat 41 gerichte buitencppervlak 25 van het eerste eindge-5 deelte 3. Op een tweede buitencppervlak 43 van dit eindgedeeltefdat loodrecht staat cp het eerste buitencppervlak 25 en eveneens een hoek van 45° insluit met de as 11 van het middengedeelte, zijn kcntakt-vlakken 23 aangebraeht. Deze gemetalliseerde kontaktvlakken zijn elektrisch verbonden met eveneens gemetalliseerde gedeelten 45 van 10 een derde buitencppervlak 47 van het eerste eindgedeelte 3/ die afhechtplaatsen vormen voor de uiteinden van de geleider 15, waaruit de wikkeling 13 is gevarmd. Deze uiteinden zijn door middel van soldeer-verbindingen 49 elektrisch en mechanisch met de afhechtplaatsen 45 verbcnden. De verbinding tussen de kontaktvlakken 21 en cp het suhr-15 straat 41 aanwezige geleidersporen (niet getekend) kan eveneens door middel van solderen of bijvoorbeeld met behulp van een elektrisch geleidende lijm tot stand gebracht zijn. Een aparte bevestiging van de spoelen op het substraat, zoals de lijmlaag 29 in figuur 1 en 2, is dan veelal niet nodig. Anderzijds is het afhechten cp de vlakke 20 afhechtplaatsen 45 gecaipliceerder en tijdrovender dan het afhechten cp de door insnoeringen gevormde afhechtplaatsen 17. Het hangt van de cmstandigheden af, welke uitvoeringsvorm in een bepaald geval de voarkeur heeft.

De spoel 37 is zo gemonteerd, dat de as 11 naar links 25 wijst de spoel 39 is daarachter in een over 180° gedraaide stand gemonteerd, zodat zijn as 11 naar rechts wijst. Aangezien beide assen 11 een hoek van 45° insluiten met het bovenste vlak van het substraat 41 maken zij onderling een hoek van 90°. Dit betekent, dat het magnetische strooiveld van de voorste spoel 37 niet effectief kan 30 doordringen in de achterse spoel 39 en cmgekeerd. De beide spoelen zijn dan ook nagenoeg niet met elkaar gekcppeld, ook wanneer hun onderlinge af stand d zeer klein is.

Indian een onderlinge kcppeling van de spoelen juist wel gewenst is, kan men bijvoorbeeld de achterste spoel 39 in de-35 zelfde richting monteren als de voorste spoel 37, zodat de beide assen 11 onderling evenwijdig zijn. De mate van onderlinge kcppeling is dan afhankelijk van de af stand d en kan dus tevoren gekozen warden. Wanneer de wikkelingen 13 van de twee spoelen in serie geschakeld 8103601 ¥ * j EHN 10.116 6 warden', kunnen betrekkelijk grote zelfinducties gemaakt worden.

Wanneer twee spoelen met dezelfde zelfinductie elektrisch parallel geschakeld worden, wordt de thermische belastbaarheid ongeveer het dubbele van die van een enkele spoel. Hierdoor is het mogelijk, met 5 kleine spoelen grote belastingen te verwerken. Zowel bij serie-schakeling als bij parallelschakeling van twee of meer spoelen hangt de totale zelfinductie van de combinatie af van de mate van -¾ koppeling tussen de spoelen. Een verdere mogelijke toepassing van twee sterk gekqppelde spoelen is het vervaardigen. van een transformator, 10 waarbij de voorste spoel 37 de primaire wikkeling vormt en de achterste spoel 39 de secundaire wikkeling.

Men kan desgewenst de achterste spoel 39 ook over 90° verdraaid ten qpzichte van de voorste spoel 37 cpstellen. In dat geval sluiten de assen 11 van de beide spoelen een tussen 0° en 90° 15 liggende hoek met elkaar in (60°), zodat de onderlinge koppeling eveneens een tussenliggende. waarde heeft.

In figuur 3 is de eerste spoel 37 voor de tweede spoel 39 geplaatst, zodat hun assen 11 niet in een vlak liggen, wanneer zij loodrecht op elkaar staan. Het is ook mogelijk, de tweede spoel 39 20 rechts van de eerste spoel 37 te plaatsen, zodat de assen 11 wel in hetzelfde vlak liggen wanneer zij onderling loodrecht zijn. Ook in dat geval bepaalt de stand van de tweede spoel 39 ten qpzichte van de eerste spoel 37 of de spoelen onderling nagenoeg niet, matig, of maximaal gekqppeld zijn.

25 Figuur 4A toont een derde uitvoeringsvoorbeeld van een spoel volgensrde uitvinding in zijaanzicht. De constructie van deze spoel 51 is in wezen gelijk aan de constructie van de spoelen 37 en 39 in figuur 3 en voor overeerikomstige onderdelen zijn dezelfde verwijzingscijfers gebniikt. Het verschil is echter, dat de as 11 30 van het middengedeelte van de spoel 51 een hoek Oc van 60° insluit met het eerste grensvlak dat het eerste buitenoppervlak 25 van het eerste eindgedeelte 3 be vat. Het tweede buitenoppervlak 43 van dit eindgedeelte, dat loodrecht staat op het eerste buitenoppervlak 25, sluit in dit geval een hoek van 30° in met de as 11. Dit tweede 35 buitenoppervlak definieert een derde grensvlak, waarbuiten geen enkel deel van de spoel uitsteekt. Dit derde grensvlak staat derhalve loodrecht qp het eerste grensvlak en de hoek die het insluit met de as 11 is het complement van de hoek oc tussen de as en het eerste 8103601 IHN 10.116 7 t • Tfc » Jjf grensvlak. Een dergelijk derde grensvlak Is overigens ook aanwezig bij de spoelen 37 en 39 en eveneens bij de in figuur 1 en 2 afgebeelde spoel, waar bet de kontaktvlakken 23 bevat. Aangezien in die gevallen de hoek tussen het eerste grensvlak en de as 11 gelijk is aan 45°, 5 is het complement van die hoek (de hoek tussen het derde grensvlak en de as) eveneens gelijk aan 45°. Daarom maakt het geen wezenlijk verschil, of deze spoelen met het eerste of het derde grensvlak naar het sub-straat 41 of 27 toegekeerd gemonteerd warden. Bij de spoel 51 daaren-tegen kan de onderlinge stand van de assen 11 van twee spoelen niet 10 slechts bexnvloed warden door een van de spoelen over 90° of 180° om zijn vertikale as te draaien, maar ook door een van de spoelen over 90° an zijn horizontale as te kantelen. De gevolgen van de laatstgenoemde mogelijkheid zullen nu kart besproken warden aan de hand van de figuren 4B tot en net 4E. In elk van deze figuren is een spoel 53 15 in zijaanzicht afgebeeld, die gelijk is aan de spoel 51. De spoel 53 is qp het substraat 41 gemonteerd vo6r de spoel 51, zodat de figuren 4B tot en met 4E ook geacht moeten warden, zich v66r figuur 4A te bevinden. De onderlinge situatie van de beide spoelen 51, 53 is dan vergelijkbaar met die van de beide spoelen 37, 39 in figuur 3.

20 De in figuur 4B getoonde spoel 53 is in dezelfde stand gemonteerd als de spoel 51, zodat hun assen 11 onderling evenwijdig zijn en hun cnderlinge koppeling maximagi is.

Figuur 4C toont de spoel 53 gemonteerd met het tweede buitenqppervlak 43 naar het substraat 41 toegekeerd, waarbij de spoel 25. zo gedraaid is, dat de as 11 naar links wijst. De as 11 van de spoel 53 maakt dan een hoek van 30° net het substraat 41 en dus ook een hoek van 30° met de as van de spoel 51. De kqppeling tussen de beide spoelen is dan bij gelijkblijvende onderlinge afstand iets kleiner dan bij de cpstelling volgens figuur 4B.

30 111 figuur 4D is de spoel 53 weer gemcnteerd met het eerste tuitenoppervlak 25 naar het substraat 41 toegekeerd, maar ten cpzichte van de situatie in figuur 4B over 180° gedraaid cm de vertikale as. De as 11 van de spoel 53 maakt dan een hoek van 120° met het substraat 41 en de hoek tussen de assen 11 van de beide spoelen 51 35 en 53 is 60°. De kqppeling tussen de spoelen is derhalve weer kleiner dan bij de ops telling volgens figuur 4C.

In figuur 4E is de spoel 53 wedercm met het tweede buitenqppervlak 43 naar het substraat 41 gericht, maar vergeleken 8103601 t Τ' /> EHN 10.116 8 met f iguur 4C over 180° gedraaid cm zijn vertikale as, zodat de as 11 nu naar rechts wijst en een hoek van 150° maakt net het substraat 41.

De hoek van deze as met de as 11 van de spoel 51 is dan 90° en de koppeling tussen de beide spoelen is minimaal.

5 Uit de beschouwing van de figuren 4A tot en met 4E blijkt dus, dat door zeer eenvoudige variaties van de plaatsing van de spoelen, die zeer goed door geautanatiseerde apparatuur uit te voeren zijn, de anderlinge koppeling van de spoelen in verscheidene stappen te regelen is. Dit aantal stappen kan ook in dit geval nog vergroot warden 10 door behalve de draaiing over 180° cm de vertikale as ook een draaiing over 90° cm die as in de beschouwing te betrekken. Een verdere uitbreiding van het aantal mogelijkheden verkrijgt men, wanneer ook cp het andere hoofdvlak van het substraat 41 (het omdervlak in fig. 4) spoelen gemanteerd warden, of wanneer twee substraten met 15 de niet van spoelen voorziene hoofdvlakken tegen elkaar geplaatst warden.

In de besproken voorbeelden is de hoek tussen de as 11 en het eerste grensvlak 30° of 45°, waarbij bedacht moet warden, dat een hoek van 30° equivalent is met een hoek van 60°, aangezien 20 er geen verschil bestaat tussen het eerste en het derde grensvlak.

Door andere hoeken te kiezen kunnen andere reeksen van mogelijk onderlinge koppeling verwazenlijkt warden, waarbij het gewsnst is, dat deze hoeken steeds tussen 5° en 85° liggen, aangezien anders een draaiing over 180° cm de vertikale as een verwaarloosbaar kleine 25 invloed cp de koppeling tussen de twee spoelen heeft. Het is uiteraard eveneens mogelijk, op een substraat twee of meer spoelen met ver-schillende hoeken tussen de as 11 en het eerste grensvlak te plaatsen.

30 i j 8103601 35

Claims (7)

1. Elektrische spoel met een spoeldrager die een staaf-vormig middengedeelte (1) bevat met aan elk van zijn uiteinden een eindgedeelte (3, 5) dat een naar bet middengedeelte gericht binnen-qppervlak (7, 9) heeft, dat cngeveer loodrecht op de as (11) 5 van bet middengedeelte staat, tussen welke binnenoppervlakken zich een wikkeling (13) bevindt die gevocmd is uit een elektrische geleider (15) , waarvan de uiteinden zijn afgehecht op afhechtplaatsen (17, 45) aan het eerste (3) van de beide eindgedeelten, net het kenmerk, dat geen deel van de spoel uitsteekt fcuiten een eerste grensvlak dat TO een tuitenoppervlak (25) van het eerste eindgedeelte (3) bevat en een hoek van meer dan 5° en minder dan 85° insluit met de as (11) van het staafvormige middengedeelte (1).

2. Elektrische spoel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste grensvlak ten minste een elektrisch met een van de 15 afhechtplaatsen (17, 45) verbonden kontaktvlak (12, 23) bevat.

3. Elektrische spoel volgens conclusie 1 of 2, met bet -kenmerk, dat zich diametraal tegenover het eerste grensvlak een tweede grensvlak bevindt, waarbuiten geen deel van de spoel uitsteekt, welke tweede grensvlak een buitencppervlak (35) van bet tweede eind- 20 gedeelte (5) bevat en evenwijdig is met het eerste grensvlak.

4. Elektrische spoel volgens een der voorgaande ccnclusies, met bet kenmerk, dat de hoek tussen de as (11) van het staafvormige middengedeelte (1) en het eerste grensvlak gelijk is aan 45°.

5. Elektrische spoel volgens een der conclusies 1 tot en 25 met 3, met het kenmerk, dat de hoek tussen de as (11) van bet staaf- vormige middengedeelte (1) en bet eerste grensvlak gelijk is aan 30° of 60°.

6. Elektrische spoel volgens een van de voorgaande conclu-sies, met het kenmerk, dat een derde grensvlak aanwezig is, waarbuiten 30 geen deel van de spoel uitsteekt, welke derde grensvlak een buitencppervlak (43) van het eerste eindgedeelte (3) bevat en net de as (11) van het staafvormige middengedeelte (1) een hoek insluit, die bet corplenent is van de hoek tussen die as en bet eerste grensvlak.

7. Elektrische spoel volgens een van de conclusies 2 tot 35 en met 6, met het kenmerk, dat het kontaktvlak (21, 23) zich bevindt op een met het bijbehorende eindgedeelte (3) verbonden kontaktvoet (19) en dat tussen het eindgedeelte en de kontaktvoet een insnoering aanwezig is, waarop zich de afhechtplaats (17) bevindt. 8103601