SE419009B

SE419009B - INductance coil AND SET OF MANUFACTURING A SUIT

Info

Publication number: SE419009B
Application number: SE7908898A
Authority: SE
Inventors: Sten Trolle
Original assignee: Sten Trolle
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1979-10-26
Publication date: 1981-07-06
Also published as: GB2083712A; WO1981001218A1; NL8020388A; SE7908898L; DE3049981A1; GB2083712B

Description

79oas9s~s Till följd av elasticiteten hos bandmaterialet skulle detta medföra att deformationskrafter från de inre varven skulle verka på det yttre varvet. Vidare kan det ej uteslutas, att vissa förskjutningar skulle förekomma mellan ändarna hos de avklippta varven, vilket skulle medföra att luftgapsbredden varierade något från varv till varv. 79oas9s ~ s Due to the elasticity of the strip material, this would cause deformation forces from the inner turns to act on the outer turns. Furthermore, it cannot be ruled out that certain displacements would occur between the ends of the cut yards, which would mean that the air gap width varied slightly from yards to yards.

I brist på acceptabla lösningar för åstadkommande av exakt definierade luftgap i ringformade järnkärnor för hög- kvalitativa ändamål utföres kärnorna idag vanligen i form av s.k. C-kärnor, vilka sammansättes parvis med mellanliggan- de luftgap, eller i form av en kombination av E- och I-kär- nor, varvid ett luftgap vanligen utbildas mellan E-kärnans mittben och I-kärnan. _ För de tillämpningar där en exakt toroidformad induk- tansspole önskas måste idag kärnan ingjutas i plastmaterial och därefter uppsågas. Detta representerar givetvis ett extra, fördyrande arbetsmoment, vilket begränsar denna metods till- lämpbarhet. " En variation i luftgapslängd får enligt ovan till följd av en multiplikationsfaktor på 100-1000 en mycket stor inverkan på induktansspolens karakteristikor. Således medför exempelvis en ändring av ett luftgap från 0,5-0,6 mm en 20% förlängning av detta, vilken till följd av den höga multi- plikationsfaktorn medför en än större ändring hos induktans- spolens karakteristikor. Detta medför att man hittills van- ligen utnyttjar betydligt större luftgap, där små ofullkom- ligheter ej får proportionellt sett lika stora effekter.In the absence of acceptable solutions for achieving precisely defined air gaps in annular iron cores for high-quality purposes, the cores today are usually made in the form of so-called C-cores, which are composed in pairs with intermediate air gaps, or in the form of a combination of E- and I-cores, whereby an air gap is usually formed between the middle legs of the E-core and the I-core. For those applications where an exact toroidal inductor is desired, today the core must be molded into plastic material and then sawn off. This of course represents an extra, expensive work step, which limits the applicability of this method. As mentioned above, a variation in air gap length due to a multiplication factor of 100-1000 has a very large effect on the characteristics of the inductor coil. Thus, for example, a change of an air gap from 0.5-0.6 mm results in a 20% elongation thereof, which As a result of the high multiplication factor, the inductance coil's characteristics change even more, which means that until now much larger air gaps are usually used, where small imperfections do not have proportionally equal effects.

Ett huvudändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en induktansspole av det inledningsvis angivna slaget, vilken kan förses med en smal och väldefinierad luft- spalt.A main object of the present invention is to provide an inductance coil of the type indicated in the introduction, which can be provided with a narrow and well-defined air gap.

Detta uppnâs enligt uppfinningen genom att kärnan för- ses med i radiell led genombrutna partier, vilka partier i varje skikt hos kärnan begränsas i axiell led,av minst ett obrutet och skiktet sammanhållande materialparti. Detta inne- bär, att de inre skikten ej medför någon pâkänning på det yttre skiktet,.då varje skikt innefattar minst en obruten materialtunga, som sammanhåller respektive skikt. Företrädes- 7908898-5 vis ges det eller de obrutna partierna i varje skikt sådan area, att de blir mättade vid de driftsförhållanden induktans- spolen är avsedd att arbeta under, då de härigenom kommer att få samma verkan som om även dessa utgjordes av luft.This is achieved according to the invention by providing the core with radially perforated portions, which portions in each layer of the core are delimited in the axial direction, by at least one unbroken and cohesive material portion. This means that the inner layers do not cause any stress on the outer layer, since each layer comprises at least one unbroken material tongue, which holds the respective layers together. Preferably, the unbroken portions or portions in each layer are given such an area that they become saturated under the operating conditions the inductor is intended to operate under, as they will thereby have the same effect as if they also consisted of air.

Ett sätt för tillverkning av en induktansspole enligt uppfinningen, vid vilket kärnan åstadkonnes genom lindning av ett kontinuerligt band av magnetiskt material i flera på varandra belägna skikt på en kärnform,karakteriseras av att de genombrutna partierna åstadkommas genom stansning av öpp- ningar i bandet före eller under upplindning av detta på nämnda form, så att nämnda öppningar vid bandets upplindning blir belägna mittför varandra, eller alternativt genom radiell borrning eller annan skärande bearbetning sedan kärnan är färdiglindad. Vid utnyttjande av radiell borrning kan luft- gapets dimensioner justeras successivt under uppmätning av kärnans egenskaper.A method of manufacturing an inductance coil according to the invention, in which the core is provided by winding a continuous strip of magnetic material in several superimposed layers on a core shape, is characterized in that the pierced portions are provided by punching openings in the strip before or during winding of this in said shape, so that said openings at the winding of the strip are located opposite each other, or alternatively by radial drilling or other cutting processing after the core has been completely wound. When using radial drilling, the dimensions of the air gap can be adjusted successively while measuring the properties of the core.

Bandet kan stansas under upplindning med hjälp av ett stansverktyg som styrs i beroende av bandets upplindningslängd på kärnformen eller som alternativt styrs av ett masterband.The belt can be punched during winding by means of a punching tool which is controlled depending on the winding length of the belt on the core mold or which is alternatively controlled by a master belt.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till de på bifogade.ﬁnﬁngar såsom exempel visade utföringsformerna.The invention will be described in more detail below with reference to the embodiments shown by way of example.

Fig. l är en planvy över en toroiddrosselkärna enligt uppfinningen.Fig. 1 is a plan view of a toroidal choke core according to the invention.

Fig. 2 är ett snitt genom kärnan enligt fig. l längs linjen II-II.Fig. 2 is a section through the core according to Fig. 1 along the line II-II.

Fig. 3 är en del av ett band av magnetiskt material, som utnyttjas vid tillverkning av en drosselkärna enligt fig. l och 2.Fig. 3 is a part of a strip of magnetic material used in the manufacture of a choke core according to Figs. 1 and 2.

Fig. 4 visar ett alternativt utförande av ett för en magnetkärna avsett band.Fig. 4 shows an alternative embodiment of a tape intended for a magnetic core.

Fig. 5 illustrerar en del av ett band för en drossel- kärna enligt ytterligare ett utförande.Fig. 5 illustrates a part of a belt for a choke core according to a further embodiment.

Fig. 6 är ett snitt genom en toroiddrossel med en järn- kärna tillverkad av ett band enligt fig. 5.Fig. 6 is a section through a toroidal choke with an iron core made of a belt according to Fig. 5.

Drosselkärnan enligt fig. l och 2 har erhållits genom lindnüvgav ett bandformat plåtämne l enligt fig. 3 omkring 7908898-5 en kärnform som senare avlägsnas och lämnar ett utrymme 2, vilket utnyttjas för den senare lindningen av själva drosseln.The choke core according to Figs. 1 and 2 has been obtained by winding a strip-shaped sheet blank 1 according to Fig. 3 around a core shape which is later removed and leaves a space 2, which is used for the later winding of the choke itself.

För âstadkommande av önskat luftgap har bandet l genom stans- ning försetts med parvisa slitsar 3, vilka vid upplindning av av bandet på nämnda kärnform blir belägna mittför varandra.In order to achieve the desired air gap, the belt 1 has been provided by punching with paired slots 3, which upon winding of the belt on said core shape are located opposite each other.

Avstånden a, b och c motsvarar således omkretsen hos suc- cessiva bandvarv. Mellan slitsarna 3 i varyapar finns ett obrutet parti 4, som håller samman bandet och medger upplind- ning av detta. Varje varv sammanhålles således med hjälp av nämnda obrutna partier, varför några återfjädringstendenser som kan påverka luftgapets storlek ej erhålles. Vidare kommer de inre varven ej att medföra att någon deformerande kraft verkar enbart på det yttre eller de yttre varven.The distances a, b and c thus correspond to the circumference of successive belt revolutions. Between the slots 3 in vary pairs there is an unbroken portion 4, which holds the band together and allows winding of this. Each revolution is thus held together by means of said unbroken portions, so that no resilience tendencies which can affect the size of the air gap are obtained. Furthermore, the inner turns will not cause any deforming force to act only on the outer or outer turns.

Bandet l' i fig. 4 har i motsats till bandet l enligt fig. 3 försetts med en sammanhängande slits 3', varvid ett obrutet parti 4' har sparats vid vardera änden av slitsen.The band 1 'in Fig. 4 has, in contrast to the band 1 according to Fig. 3, been provided with a continuous slot 3', an unbroken portion 4 'being saved at each end of the slot.

Partierna 4' fyller samma funktion som partiet 4 vid bandet enligt fig. 3. Företrädesvis utföres nämnda partier med så- dana dimensioner, att de blir mättade vid de driftsförhål- landen drosseln är avsedd att arbeta under. Detta innebär nämligen, att även de obrutna partierna kommer att få luft- gapsegenskaper. Slitsarna enligt fig. 3 och 4 visas endast såsom föredragna exempel, då dessa kan varieras enligt önskan, såväl till antal som utformning. Huvudsaken är att minst ett obrutet parti erhålles, som sammanhâller varje varv hos kärnan.The portions 4 'fulfill the same function as the portion 4 at the belt according to Fig. 3. Preferably, said portions are made with such dimensions that they become saturated at the operating conditions under which the choke is intended to work. This means that the unbroken parts will also have air gap properties. The slits according to Figs. 3 and 4 are shown only as preferred examples, as these can be varied as desired, both in number and design. The main thing is that at least one unbroken portion is obtained, which holds together each revolution of the core.

Slitsarna kan antingen stansas medelst ett helverk- tyg innan bandets upplindning påbörjas eller alternativt kan bandet stansas under upplindningen, varvid stansningen an- tingen styrs av upplindningslängden eller medelst ett masterband. Det är även möjligt att linda drosselkärnan av ett ostansat band och att i efterhand upptaga önskade luft- gap genom borrning, sågning eller annan skärande bearbetning.The slits can either be punched by means of a full tool before the winding of the belt begins or alternatively the belt can be punched during the winding, whereby the punching is either controlled by the length of the winding or by means of a master belt. It is also possible to wind the choke core of an unpunched strip and to subsequently absorb the desired air gaps by drilling, sawing or other cutting machining.

Kärnans egenskaper kan härvid kontinuerligt uppmätas under bearbetningens gång, så att önskade karakteristikor erhålles.The properties of the core can be continuously measured during the machining process, so that the desired characteristics are obtained.

Med det ovan beskrivna förfarandet kan drosselkärnor med mycket små luftgap, storleksordningen 0,5 mm, åstadkom- mas med stor precision, noggrannhet cirka 5/l0O mm. 7908898-5 5 I fig. 5 visas en del av ett s.k. kilformigt klipp av en plåt bildande ett band ll, vilket genom stansning enligt ovan försetts med slitsar 13, som vid bandets upplindning på en kärnform blir belägna mittför varandra. Till följd av kilformen hos bandet erhålles vid dettas upplindning en kärna med ett parallelltrapetsformat tvärsnitt, vilken kärna med- ger lindning av en drossel med väsentligen plana övre och undre ytor. Vid lindning av drosseln blir nämligen antalet lindningsskikt större inuti drosseln vid 16 än utmed dennas ytteryta vid 17. Skiktantalet kommer således att vid dros- selns ändar avta från den inre delen 16 till den yttre delen 17, såsom indikeras vid 15.With the method described above, choke cores with very small air gaps, of the order of 0.5 mm, can be achieved with great precision, accuracy of about 5/10 mm. Fig. 5 shows a part of a so-called wedge-shaped cut of a plate forming a strip 11, which by punching as above is provided with slots 13, which upon winding the strip on a core shape become located opposite each other. Due to the wedge shape of the belt, a winding with a parallel trapezoidal cross-section is obtained during its winding, which core allows winding of a choke with substantially flat upper and lower surfaces. Namely, when winding the choke, the number of winding layers becomes larger inside the choke at 16 than along its outer surface at 17. The number of layers will thus decrease at the ends of the choke from the inner part 16 to the outer part 17, as indicated at 15.

En sådan form hos drosseln medger bl.a., att kaps- lingen av denna blir betydligt enklare, då drosseln exempel- vis kan monteras i en burk eller liknande, varvid det ut- rymme som behöver utfyllas med fyllnadsmaterial blir mycket litet. Vidare medger denna utformning att god värmebortled- ning erhålles till följd av de plana som kylytor verkande monteringsytorna. Om endast en plan yta erfordras kan kärnan utföras med ett rombiskt tvärsnitt. Uppfinningen kan även varieras i andra avseenden inom ramen för patentkraven.Such a shape of the choke allows, among other things, that the enclosure of this becomes much simpler, as the choke can, for example, be mounted in a jar or the like, whereby the space that needs to be filled with filling material becomes very small. Furthermore, this design allows good heat dissipation to be obtained as a result of the flat mounting surfaces acting as cooling surfaces. If only a flat surface is required, the core can be made with a rhombic cross section. The invention can also be varied in other respects within the scope of the claims.

Claims

_ 7908898-5 q ... i s Patent Claims

1. An inductance coil with a core formed in the form of a closed loop, in particular a circular-cylindrical one, which core consists of a number of layers wound on each other of a continuous band (1, 1 ', 11) of magnetic material, characterized in that the core for obtaining air gap properties is provided with radially perforated portions (3, 3 ', 13), which portions in each layer are delimited in the axial direction by at least one unbroken and cohesive material portion (4, 4').

2. An inductor according to claim 1, characterized in that the unbroken portions (4, 4 ') in each layer have such an area that they become saturated at the operating conditions under which the inductor is intended to work.

A method of manufacturing an inductance coil according to claim 1, with a core made in the form of a closed loop, especially circular-cylindrical, wherein the core is provided by winding a continuous strip of magnetic material a number of turns of a core shape corresponding to the desired core thickness. , characterized in that the core for obtaining air gap properties is provided with radially perforated portions, which portions in each layer are delimited in the axial direction by at least one unbroken and layer cohesive material portion, by punching openings in the strip before or during winding this in said shape, so that said openings at the winding of the strip are located opposite each other, or alternatively by radial drilling or other cutting processing after the core has been completely wound.

4. A method according to claim 3, characterized in that the punching or drilling takes place over such a large part of the width of the strip that the remaining material tongue or tongues have such an area that they become saturated under the operating conditions the inductor is intended to work during.

5. A method according to claim 3 or 4, characterized in that the belt is punched during winding by means of a punching tool which is controlled depending on the winding length of the belt on the core mold. 7908898-5

6. A method according to claim 3 or 4, characterized in that the belt is punched during winding by means of a punching tool which is controlled by a master belt.