NL9002753A - Inductieve inrichting met een ringvormige kern. - Google Patents

Description

N.V. Philips' GloeilampenfabriekenInductieve inrichting met een ringvormige kern.

De uitvinding heeft betrekking op een inductieveinrichting bevattende een kern van zacht magnetisch materiaalin de vorm van een ring met een centrale opening, die omgevenis door ten minste een eerste wikkeling bevattende een aantalelektrisch geleidende segmenten die ongeveer de vorm hebbenvan een U-vormig gebogen plaat met twee nagenoeg evenwijdigverlopende eindgedeelten van ongelijke breedte en eenwigvormig centraal gedeelte, waarbij de vrije uiteinden vande eindgedeelten voorzien zijn van aansluitorganen, welkesegmenten de kern zodanig omgeven, dat de eindgedeelten metde kleinste breedte door de centrale opening steken en deeindgedeelten met de grootste breedte aan de buitenzijde vande ringvormige kern liggen, en waarbij elektrische geleidersverbonden zijn met de aansluitorganen, welke geleiderstezamen met de segmenten de eerste wikkeling vormen. Deinrichting kan bijvoorbeeld een transformator of een spoelzijn.

Een dergelijke inrichting is bekend uit US-A-4 536733. Bij de bekende inrichting zijn de segmenten, die deeluitmaken van de eerste wikkeling (die de secundaire wikkelingvan een transformator vormt), uitgevoerd als U-vormigemetalen beugels die over de kern met de primaire wikkelingheen geplaatst zijn. De segmenten hebben aangevormdepenvormige aansluitorganen die door gemetalliseerde gaten ineen paneel met gedrukte bedrading heen steken en aan demetallisering gesoldeerd zijn. De configuratie van de eerste wikkeling wordt bepaald door het verloop van op het paneelaangebrachte geleidersporen die verbindingen tussen deaansluitorganen vormen volgens een tevoren bepaald schema. Desegmenten moeten afzonderlijk op het paneel worden geplaatst.De mechanische constructie van de transformator is pasvoltooid, wanneer de segmenten op het paneel gesoldeerd zijn.Deze wijze van montage is betrekkelijk tijdrovend en kostbaaren het is noodzakelijk, de transformator in losse onderdelen(de van de primaire wikkeling voorziene kern plus desegmenten) te leveren. De gebruiker moet dan het paneelverschaffen en de montage voltooien.

De uitvinding heeft tot doel, een inrichting van deaangegeven soort te verschaffen, die relatief eenvoudig tevervaardigen is en desgewenst als een enkel, compleetgemonteerd onderdeel geleverd kan worden.

De inrichting volgens de uitvinding heeft daartoehet kenmerk, dat de segmenten gevormd zijn alsgemetalliseerde delen van het buitenoppervlak van een uitelektrisch isolerend materiaal vervaardigde, om de kerngeplaatste kap in de vorm van een ring met een U-vormigedoorsnede, en elektrisch van elkaar gescheiden zijn doorniet-gemetalliseerde strookvormige delen van hetbuitenoppervlak van de kap.

Wanneer de kap om de kern geplaatst wordt, wordendaarmee alle segmenten tegelijk aangebracht. De kern met dedaarop geplaatse kap vormt een enkel onderdeel datgemakkelijk te hanteren is. De afnemer kan evenals bij debekende inrichting de configuratie van de eerste wikkelingzelf bepalen door de keuze van het verloop van de geleidersop een paneel met gedrukte bedrading, waarop de inrichtingwordt aangebracht. Desgewenst is het ook mogelijk, deaansluitorganen tevoren reeds met elkaar te verbinden in een gewenst patroon. De configuratie van de eerste wikkeling ligtdan bij levering van de inrichting vast.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens deuitvinding heeft het kenmerk, dat de niet-gemetalliseerdestrookvormige delen zich bevinden op ribben die zich tussenelk paar naast elkaar liggende segmenten over de buitenzijdevan de kap uitstrekken. Deze uitvoeringsvorm heeft hetvoordeel dat het gehele oppervlak van de kap, inclusief deribben, gemetalliseerd kan worden, waarna de ribben zoverafgeslepen of afgedraaid worden, dat de metaallaag op deribben onderbroken wordt. Dit is een betrekkelijk eenvoudigemanier om de door isolerende stroken gescheiden segmenten tevormen.

Een verdere uitvoeringsvorm van de inrichtingvolgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat deaansluitorganen gevormd worden door gemetalliseerde pennendie gevormd zijn uit hetzelfde isolerende materiaal als dekap en met de kap een geheel vormen. De pennen kunnen zonderextra kosten tijdens het vervaardigen van de kap(bijvoorbeeld door spuitgieten) aan de kap aangevormd wordenen tijdens het metalliseren van de segmenten gemetalliseerdworden.

Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van deinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat zichtussen de kern en de eerste wikkeling ten minste een tweedewikkeling bevindt, die omgeven is door een elektrischisolerend huis dat bestaat uit twee delen in de vorm van eenring met U-vormige doorsnede, welke delen met hun open zijdennaar elkaar toe gericht over de tweede wikkeling geplaatstzijn. Dankzij het huis wordt een goede galvanische scheidingtussen de eerste en tweede wikkelingen verkregen.

In sommige gevallen is het gewenst, een elektrischgeleidend scherm tussen de eerste en tweede wikkeling teplaatsen. Daartoe heeft een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding het kenmerk, dat hetbinnenoppervlak van de kap gemetalliseerd is en tezamen meteen het open einde van de kap afsluitend, ringvormig dekseleen elektrisch geleidend scherm tussen de eerste en tweedewikkeling vormt.

Deze en andere aspecten van de uitvinding zullennader worden toegelicht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 is een schematische langsdoorsnede van eenuitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2 is een explosie-aanzicht van een aantalonderdelen van een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichtingvolgens de uitvinding;

Fig. 3 is een eerste aanzicht in perspectief vaneen uitvoeringsvoorbeeld van een onderdeel van de inrichtingvolgens de uitvinding; en

Fig. 4 is een tweede aanzicht in perspectief vanhet in Fig. 3 getoonde onderdeel.

De in Fig. 1 getoonde inrichting is eentransformator met een kern 1 van zacht magnetisch materiaal,bijvoorbeeld ferriet. Zoals in Fig. 2 duidelijk te zien is,heeft de kern 1 de vorm van een ring met een centrale opening3. De kern 1 is rotatiesymmetrisch en heeft een met eenstreep-stiplijn aangegeven symmetrie-as 5. De kern 1 isomgeven door een spoelkoker die bestaat uit een eerstegedeelte 7 dat de vorm heeft van een ring met een U-vormigedoorsnede en een tweede gedeelte 9 dat de vorm heeft van eenplatte ring en dat de opening van het eerste gedeelteafsluit. Het eerste gedeelte 7 omvat de kern 1 aan driezijden en het tweede gedeelte 9 bedekt de vierde zijde. Despoelkoker 7, 9 is vervaardigd uit elektrisch isolerendmateriaal, bijvoorbeeld een geschikte kunststof. Om despoelkoker 7, 9 is een tweede wikkeling 11 aangebracht, die bijvoorbeeld uit elektrisch geleidende draad gevormd is en deprimaire wikkeling van de transformator vormt. De tweedewikkeling 11 is in Fig. 1 schematisch als een enkele draadaangegeven.

De tweede wikkeling 11 is omgeven door een uitelektrisch isolerend materiaal (bijvoorbeeld een geschiktekunststof) vervaardigd huis dat bestaat uit een eerste deel13 en een tweede deel 15. De beide delen 13, 15 hebben elk devorm van een ring met een U-vormige doorsnede. Zij zijn methun open zijden naar elkaar toe gericht over de eerstewikkeling 11 heen geplaatst. Het is niet noodzakelijk, dat debeide delen 13, 15 elkaar raken. Zoals in Fig. 1 te zien is,kan tussen deze delen zonder bezwaar een spleet 17opengelaten worden, temeer, daar de transformator bijvoorkeur in een isolerende kunststof ingegoten wordt, zoalsverderop beschreven zal worden. Aan het tweede deel 15 is eenzijdelings uitstekend draadgeleidingsgedeelte 16 gevormd voorhet naar buiten voeren van de aansluitdraden van de tweedewikkeling 11 (niet getekend).

Het huis 13, 15 met daarin de tweede wikkeling 11is omgeven door een eerste wikkeling die de secundairewikkeling van de transformator vormt. Daartoe is om het huis13, 15 heen een kap 19 geplaatst, die de vorm heeft van eenring met een U-vormige doorsnede. In de buitenste wand van dekap 19 is een uitsparing 20 gevormd voor hetdraadgeleidingsgedeelte 16. De kap 19 zal nu mede aan de handvan de Figuren 3 en 4 nader beschreven worden.

Fig. 3 toont een aanzicht in perspectief van de kap19 in dezelfde stand als in Fig. 1 getoond is (met de openzijde naar boven gericht) en Fig. 4 toont een aanzicht inperspectief van de kap in omgekeerde stand (met de open zijdenaar beneden gericht). De kap 19 is gevormd uit eenelektrisch isolerende kunststof, bijvoorbeeld doorspuitgieten. Aan de kap 19 zijn tijdens het spuitgieten pennen 21 gevormd, die dus uit dezelfde isolerende kunststofbestaan als de kap. De pennen 21 zijn opgesteld in tweeconcentrische cirkels die de open zijde van de kap begrenzen.De kap 19 bevat een aantal u-vormige, over zijnbuitenoppervlak verlopende ribben 23 die boven het tussen deribben gelegen opervlak van de kap uitsteken. Na hetspuitgieten is de kap 19 over zijn gehele oppervlak voorzienvan een metaallaag, bijvoorbeeld door electroless neerslaanvan koper. Deze metaallaag bedekt tevens het oppervlak van depennen 21. Vervolgens zijn, bijvoorbeeld door een draai- ofslijpbewerking, de bovenste delen (toppen) van de ribben 23tezamen met de daarop aanwezige metaallaag verwijderd,waardoor U-vormig over het buitenoppervlak van de kapverlopende, strookvormige delen 25 onstaan zijn, dieelektrisch isolerend zijn en elektrisch geleidende segmenten27 van elkaar scheiden. Op het binnenoppervlak van de kap 19zijn nabij de open zijde van de kap twee cirkelvormige banden29 eveneens vrij van metaal gemaakt, die via kortemetaalvrije stroken 31 met de strookvormige delen 25verbonden zijn. Daardoor zijn de elektrisch geleidendesegmenten 27 elektrisch volledig van elkaar gescheiden,terwijl het binnenoppervlak van de kap 19 nagenoeg geheel meteen elektrisch geleidende metaallaag 30 bedekt is. Deelektrisch geleidende segmenten 27 hebben, zoals in Fig. 4 tezien is, ongeveer de vorm van een U-vormig gebogen plaat.

Deze plaat heeft een eerste, relatief smal eindgedeelte 33 eneen tweede, relatief breed eindgedeelte 35, welkeeindgedeelten met elkaar verbonden zijn door een wigvormigcentraal gedeelte 37. Na plaatsing van de kap 19 op de kern 1steekt het smalle eerste eindgedeelte 33 door de centraleopening 3 en ligt het brede tweede eindgedeelte 35 aan debuitenzijde van de door de kern gevormde ring. Het wigvormigecentrale gedeelte 37 strekt zich uit over één der eindvlakkenvan de kern 1 (het onderste eindvlak in Fig. 1). De gemetalliseerde pennen 21 zijn elektrisch verbonden met demetaallaag die de segmenten 27 vormt. Zij dienen alsaansluitorgaan voor het elektrisch verbinden van de segmenten27 met bijvoorbeeld geleidersporen 39 op een paneel 41 metgedrukte bedrading (zie Fig. 1).

De segmenten 27 vormen tezamen met degeleidersporen 39 de eerste (secundaire) wikkeling van detransformator. Zoals in het reeds genoemde OctrooischriftUS-A-4 536 733 beschreven is, kan door een geschikte keuzevan het verloop van de geleidersporen 39 de configuratie vande eerste wikkeling bepaald worden.

In plaats van het beschreven uitvoeringsvoorbeeld,waarbij de kap 19 gevormd is met ribben 23, waarvan later detoppen verwijderd worden om de isolerende strookvormigegedeelten 25 te vormen zijn ook andere uitvoeringen van dekap mogelijk. Zo kan de kap 19 bijvoorbeeld vervaardigdworden uit twee soorten kunststof met behulp van een procédédat bekend staat als "doublé shot moulding". Daarbij wordende delen die de geleidende segmenten 27 en de pennen 21moeten vormen uitgevoerd in een kunststof die gemakkelijkmetalliseerbaar is (bijvoorbeeld met het reeds genoemdeelectroless procédé), terwijl de delen die de strookvormigedelen 25 moeten vormen, gevormd worden uit een niet-metalliseerbare kunststof. Deze methode heeft het voordeel,dat na het aanbrengen van de metaallaag geen mechanischebewerking meer nodig is.

De constructie van de transformator is, mededoordat de segmenten 27 de kern 1 en de eerste wikkeling 11nagenoeg volledig omsluiten, zodanig, dat een zeer goedekoppeling tussen de eerste en tweede wikkeling aanwezig is enhet elektromagnetische veld van de transformator nagenoegniet buiten de ringvormige kern 1 treedt.

Een goede elektrische isolatie van de transformatorkan worden verkregen door deze in een geschikte kunststof in te gieten. Hiertoe kan om de kap 19 een bekervormig huis 43geplaatst worden (zie Fig. 2), waarna het huis en de openruimten binnen de kap 19 gevuld worden met de vloeibarekunststof (niet getekend). Nadat de kunststof hard gewordenis, vormt de transformator een stevig, elektrisch goedgeïsoleerd onderdeel. Teneinde de eventueel tijdens hetbedrijf van de transformator gevormde warmte af te voeren,bevat de bodem 45 van het huis 43 bij vorkeur een plaat vanthermisch goed geleidend materiaal, bijvoorbeeld aluminium.

De transformator kan naar keuze met het huis 43, 47 of zonderhuis geleverd worden. In het laatste geval vormt de kap 19 debuitenzijde van de transformator. In beide gevallen vormt detransformator mechanisch één enkel onderdeel, dat slechts opeen paneel met gedrukte bedrading gesoldeerd behoeft teworden om elektrisch te kunnen functioneren.

Voor het ingieten van de transformator wordt hetopen einde van de kap 19 bij voorkeur afgedekt met eenringvormig deksel 47 dat evenals de metaallaag 30 op hetbinnenoppervlak van de kap elektrisch geleidend is enbijvoorbeeld bestaat uit een laag koper tussen twee lagenkunststof. Het is voorzien van twee elektrisch geleidende,met de koperlaag verbonden pennen 49 die tezamen met twee metde metaallaag 30 verbonden pennen 21' van de kap 19 verbondenkunnen worden met een punt met constante potentiaal,bijvoorbeeld een massa-geleider van het paneel 41. Het deksel47 en de metaallaag 30 vormen tezamen een rondom nagenoeggesloten elektrisch geleidend scherm tussen de eerste en detweede wikkeling.

In het beschreven uitvoeringsvoorbeeld bestaat detweede wikkeling 11 uit een om de kern 1 gewikkelde draad. Detweede wikkeling 11 kan echter ook op soortgelijke wijze alsde eerste wikkeling gevormd zijn, bijvoorbeeld met behulp vangemetalliseerde segmenten op een kap of met een "doublé shotmoulding" techniek, waarbij een schroeflijnvormig rondom de kern 1 verlopende band metalliseerbare kunststof en eentussen de windingen daarvan verlopende band nietmetalliseerbare kunststof op de kern wordt aangebracht.Indien de inrichting een spoel is in plaats van eentransformator, kan de eerste wikkeling 11 vervallen.

In plaats van de aangevorrade, gemetalliseerdekunststof pennen 21 en 21' kunnen ook uit metaaldraadgevormde, in de kunststof van de kap 19 ingebedde pennenworden gebruikt.

Claims (5)

1. Inductieve inrichting bevattende een kern (1) vanzacht magnetisch materiaal in de vorm van een ring met eencentrale opening (3), die omgeven is door ten minste eeneerste wikkeling bevattende een aantal elektrisch geleidendesegmenten (27) die ongeveer de vorm hebben van een U-vormiggebogen plaat met twee nagenoeg evenwijdig verlopendeeindgedeelten (33, 35) van ongelijke breedte en een wigvormigcentraal gedeelte (27), waarbij de vrije uiteinden van deeindgedeelten voorzien zijn van aansluitorganen (21), welkesegmenten de kern zodanig omgeven, dat de eindgedeelten (33)met de kleinste breedte door de centrale opening (3) stekenen de eindgedeelten (35) met de grootste breedte aan debuitenzijde van de ringvormige kern (1) liggen, en waarbijelektrische geleiders (39) verbonden zijn met deaansluitorganen, welke geleiders tezamen met de segmenten deeerste wikkeling vormen, met het kenmerk dat de segmenten (27) gevormd zijn alsgemetalliseerde delen van het buitenoppervlak van een uitelektrisch isolerend materiaal vervaardigde, om de kern (1)geplaatste kap (19) in de vorm van een ring met een U-vormigedoorsnede, en elektrisch van elkaar gescheiden zijn doorniet-gemetalliseerde strookvormige delen (25) van hetbuitenoppervlak van de kap.

2. Inrichting volgens Conclusie 1, met het kenmerk datde niet-gemetalliseerde strookvormige delen (25) zichbevinden op ribben (23) die zich tussen elk paar naast elkaarliggende segmenten (27) over de buitenzijde van de kap (19)uitstrekken.

3. Inrichting volgens één van de Conclusies 1 of 2,met het kenmerk dat de aansluitorganen gevormd worden door gemetalliseerde pennen (21) die gevormd zijn uit hetzelfdeisolerende materiaal als de kap (19) en met de kap (19) eengeheel vormen.

4. Inrichting volgens één der voorgaande Conclusies,met het kenmerk dat zich tussen de kern (1) en de eerstewikkeling ten minste een tweede wikkeling (11) bevindt, dieomgeven is door een elektrisch isolerend huis dat bestaat uittwee delen (13, 15) in de vorm van een ring met U-vormigedoorsnede, welke delen met hun open zijden naar elkaar toegericht over de tweede wikkeling geplaatst zijn.

5. Inrichting volgens Conclusie 4, met het kenmerk dathet binnenoppervlak van de kap (19) gemetalliseerd is entezamen met een het open einde van de kap afsluitend,ringvormig deksel (47) een elektrisch geleidend scherm tussende eerste en tweede wikkeling vormt.