Induktives Miniatur-Bauelement, insbesondere Antenne
Die Erfindung betrifft ein induktives Miniatur-Bauelement, insbesondere eine Antenne, mit einem als flaches rechteckiges oder vieleckiges Bauteil ausgebildeten Wickelkörper, auf eichen drei Spulenwicklungen derart aufgebracht sind, ass die Achsen dieser Spulenwicklungen in die drei jeweils senkrecht zueinander ausgerichteten Raumrichtungen (X, Y, Z) weisen, wobei eine erste und eine zweite Spulenwicklung in zwei senkrecht zueinander in der Mittel- ebene des Wickelkörpers Hegende Raumrichtungen der Breite und der Länge des Wickelkörpers um diesen herumgewickelt sind und die dritte Spulenwick- lung entlang der Schmalseite des Wickelkörpers seinem Umfang folgend um diesen herumgewickelt ist, wobei der Wickelkörper an seiner Unterseite Führungselemente zur Führung der dritten Spulenwicklung an einer ihrer Seiten aufweist und das Bauelement einen von den Spulenwicklungen umfassten Ferritkern besitzt.
Derartige Bauelemente sind grundsätzlich bekannt.
Bei bisher bekannten Bauelementen dieser Art besteht der Wickelkörper, auf welchen die drei Spulenwicklungen aufgebracht sind, mindestens teilweise aus Femtmaterial, was herstellungstechnisch gewisse Schwierigkeiten aufwirft. Weiterhin ergeben sich bei der Herstellung oft Schwierigkeiten, indem einzelne Schritte des Herstellungsverfahrens, insbesondere das Aufbringen der dritten Spulenwicklung, von Hand durchgeführt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein induktives Miniatur-Bauelement, insbesondere eine Antenne, mit den eingangs und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Merkmalen so auszubilden, dass eine wenig aufwendige Herstellung möglich ist, die insbesondere vollautomatisch durchgeführt werden kann, die aber insbesondere einen sicheren Sitz der dritten Spulenwicklung gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß dadurch, dass der Wickelkörper aus Kunststoffmaterial besteht und innerhalb seiner Außenflächen einen Führungsflächen enthaltenden, im wesentlichen parallel zur Mittelebene verlaufenden Aufnahmeraum aufweist, in den der als flaches Bauteil ausgebildete Ferritkern eingesetzt oder eingeschoben ist, wie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiter- bildungen des erfindungsgemäßen Bauelements sind in den abhängigen Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Verfahren zur automatischen Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelements sind weiter unten und in den Verfahrensansprüchen 10 und 11 beschrieben.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Wickelkörper des Bauelements insgesamt aus Kunststoff herzustellen und zwar derart, dass er innerhalb seiner Außenflächen einen Aufhahmeraum aufweist, in den ein als flaches Bauelement ausgebildeter Ferritkern vollautomatisch von oben eingesetzt oder von der Seite eingeschoben wird. Anschließend daran werden ebenfalls automatisch die drei Spulenwicklungen auf den Wickelkörper aufgebracht. Hierbei wird die dritte Spulenwicklung durch die am Wickelkörper angeordneten Führungselemente, welche Aufnahmetaschen bilden, durch welche die Windungen der dritten Spulenwicklung hindurchgeführt werden, in einem sicheren Sitz gehalten. Die Führungselemente sind in den Eckbereichen des Wickelkörpers angeordnet, so dass die dritte Spulenwicklung in diesen Bereichen besonders sicher geführt ist.
Das erfindungsgemäße induktive Miniatur-Bauelement lässt sich rasch und wenig aufwendig auf entsprechend ausgestatteten Automaten herstellen.
Im folgenden wird anhand er beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für ein induktives Miniatur-Bauelement nach der Erfindung näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 in einer ersten Ausführungsform den nur teilweise mit zwei Wicklungen bewickelten Wickelkörper eines Miniatur-Bauelements von unten gesehen;
Fig. 2 den teilweise mit drei Wicklungen bewickelten Wickelkörper nach Fig. 1 in einer Ansicht auf die Schmalseite;
Fig. 3. den Wickelkörper nach Fig. 1 und 2 in einer Ansicht von oben;
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie C-D in Fig. 3;
Fig. 6 in einer Darstellung analog Fig. 1 eine Variante des Wickelkörpers im unbewickelten Zustand;
Fig. 7 u. 8 den Wickelkörper nach Fig. 6 jeweils in einer Ansicht auf die Schmalseite;
Fig. 9 den Wickelkörper nach Fig. 6 bis 8 in einer Ansicht von oben;
Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie A'-B' in Fig. 9;
Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie C'-D' in Fig. 9;
Fig. 12 in einer zweiten Ausführungsform den mit drei Wicklungen bewickelten Wickelkörper eines Miniatur-Bauelements von unten gesehen;
Fig. 13 den Wickelkörper nach Fig. 12 im teilweise bewickelten Zustand in einer Ansicht auf die Schmalseite;
Fig. 14 in einer Darstellung analog Fig. 12 den Wickelkörper im unbewickelten Zustand;
Fig. 15 in einer Darstellung analog Fig. 13 den Wickelkörper im unbewickelten Zustand.
Der in den Fig. 1 bis 5 im nur teilweise bewickelten Zustand dargestellte Wickelkörper 1 ist als in seinen Außenumrissen achteckiges, flaches Bauteil ausgebildet und zum Aufbau einer isotropen Antenne gedacht, indem auf ihn drei Spulenwicklungen derart aufgebracht werden, dass die Achsen dieser Spulenwicklungen in die drei j eweils senkrecht zueinander ausgerichteten Raumrichtungen X, Y und Z weisen. Diese Raumrichtungen X, Y und Z sind in den Zeichnungen angegeben. Die Spulenwicklungen sind so auf den Wickelkörper 1 aufgebracht, dass eine erste Spulenwicklung 2X und eine zweite Spulenwicklung 2 Y in zwei senkrecht zueinander und parallel zur Mittelebene des Wickelkörpers 1 liegenden Richtungen der Breite und der Länge des
Wickelkörpers um diesen herumgewickelt sind und die dritte Spulenwicklung 2Z entlang der Schmalseite des Wickelkörpers 1 seinem Umfang folgend um diesen herumgewickelt ist.
In den vier Eckbereichen des Wickelkörpers 1 sind den Umfang des Wickelkörpers überragende, parallel zu einer Mittelebene des Wickelkörpers verlaufende und zu beiden Seiten des Windungsverlaufs der dritten Spulenwicklung 2Z liegende Führungselemente 3.1 bis 3.4 und 4.1 bis 4.4 angeordnet, die derart einander gegenüberliegen, dass, wie aus den Zeichnungen zu ersehen, j eweils zwei Führungselemente 3.1 und 4.1, 3.2 und 4.2, 3.3 und 4.3 sowie 3.4 und 4.4 Aufnahmetaschen mit U-förmigem Querschnitt bilden, in denen die Windungen der dritten Spulenwicklung 2Z verlaufen.
An den äußeren Kanten der Fünrungselemente 3.1 bis 3.4 an der Unterseite des Wickelkörpers 1 sind jeweils Anschlussfahnen 6.1 bis 6.4 angeordnet zum Anschluss der Enden der Spulenwicklungen und zum Anschluss des Bauelements an die Leiterbahnen einer nicht dargestellten Leiterplatte.
Der Wickelkörper 1 besteht aus Kunststoffmaterial und besitzt innerhalb seiner Außenflächen einen von Führungsflächen 7.1, 7.2, 7.3 begrenzten, im wesentlichen parallel zur Mittelebene verlaufenden, sich zur Oberseite des Wickelkörpers 1 hin öffnenden Aufnahmeraum 5, in den ein als flaches Bauteil ausgebildeter Ferritkern von oben eingesetzt werden kann. Dieses Einsetzen des
Ferritkerns geschieht, bevor die drei Spulenwicklungen auf den Wickelkörper 1 aufgebracht werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Aufnahmeraum 5 die Innenkontur eines regelmäßigen Achtecks. Dementsprechend besitzt der in ihn einzusetzende Ferritkern die Außenform eines regelmäßigen Achtecks. Der Ferritkern kann durch Verkleben im Aufnahmeraum fixiert sein.
Die Fig. 6 bis 11 zeigen eine Variante des Wickelkörpers nach Fig. 1 bis 5 im unbewickelten Zustand. Die wesentlichen Unterschiede bestehen in einer etwas anderen Ausgestaltung der Führungselemente für die dritte Spulenwicklung sowie der Anschlusselemente, an welche die Enden der Spulenwicklungen an- geschlossen sind. In den Fig. 6 bis 11 sind die den Einzelheiten des Wickelkörpers nach Fig. 1 und 5 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, die mit einem Apostrophstrich versehen sind. Eine ausführliche Beschreibung des Wickelkörpers nach Fig. 6 bis 11 erscheint nicht erforderlich.
Selbstverständlich sind auch Ausfuhrungsformen möglich, bei denen sich der Aufnahmeraum zur Unterseite des Wickelkörpers oder zu einer der Schmalseiten hin öffnet. Im letzteren Fall wird der Ferritkern dann von einer der Schmalseiten her in den Aufnahmeraum eingeschoben.
In den Fig. 12 bis 15 ist im bewickelten und unbewickelten Zustand eine zweite Ausfuhrungsform eines Wickelkörpers dargestellt.
Der Wickelkörper 11 ist wiederum als flaches, im wesentlichen achteckiges Bauteil ausgebildet, auf den drei Spulenwicklungen derart aufgebracht sind, dass wiederum die Achsen dieser Spulenwicklungen 12X, 12Y, 12Z in die drei jeweils senkrecht zueinander ausgerichteten Raumrichtungen X, Y und Z weisen. Die Spulenwicklungen 12X, 12Y, 12Z sind in der gleichen Weise aufgebracht wie bei den oben beschriebenen Ausfuhrungsformen.
In den vier Eckbereichen des Wickelkörpers 11 sind den Umfang des Wickelkörpers überragende, parallel zu einer Mittelebene des Wickelkörpers ver-
laufende und zu beiden Seiten des Windungsverlaufs der dritten Spulenwicklung 12Z liegende Führungselemente angeordnet, von denen die an der Unter- seite des Wickelkörpers 11 liegenden Führungselemente 13.1 bis 13.4 in den Fig. 12 und 14 sichtbar sind, während von den an der Oberseite des Wickelkörpers 11 liegenden Führungselementen nur die Führungselemente 14.1 und 14.2 in den Fig. 13 und 15 sichtbar sind. Die Führungselemente an der Oberseite und an der Unterseite liegen wiederum derart einander gegenüber, dass sie Aufnahmetaschen bilden, in denen die Windungen der dritten Spulenwicklung 12Z verlaufen. Um Fortsätze der an der Unterseite angeordneten Führungselemente 13.2 und 13.4 sind jeweils die Enden von Spulenwicklungen herumgewickelt und dort verlötet, so dass Anschlusselemente 16.2 bzw. 16.4 gebildet werden zum Anschluss des Bauelements an die Leiterbahnen einer nicht darge- stellten Leiterplatte .
Innerhalb seiner Außenflächen besitzt der Wickelkörper 11 einen von Führungsflächen 17 begrenzten, im wesentlichen parallel zur Mittelebene verlaufenden, sich zu einer Schmalseite des Wickelkörpers 11 hin öffnenden Auf- nahmeraum 15, in den ein als flaches Bauteil ausgebildeter Ferritkern 18 eingeschoben ist. Das Einschieben des Ferritkerns 18 geschieht, bevor die drei Spulenwicklungen auf den Wickelkörper 11 aufgebracht werden.
Im folgenden werden Verfahren beschrieben, nach denen ein induktives Miniatur-Bauelement, wie anhand der Fig. 1 bis 5 bzw. Fig. 12 bis 15 beschrieben, auf einem entsprechend ausgestatteten Fertigungsautomaten hergestellt werden kann.
Im Fall eines Bauelements nach Fig. 1 bis 5 laufen folgende Verfahrensschritte automatisch ab:
a) Herstellen eines Wickelkörpers aus Kunststoffmaterial mit einem Aufnahmeraum für einen Ferritkern und mit einstückig angeordneten Führungselementen an der Oberseite und an der Unterseite;
b) Bereitstellen eines als flaches Bauteil ausgebildeten Ferritkerns;
c) Einsetzen des Ferritkerns von oben in den Aufnahmeraum des Wickelkörpers;
d) Wickeln einer ersten und zweiten Spulenwicklung auf den Wickelkörper in zwei senkrecht zueinander in der Mittelebene des Wickelkörpers liegenden Richtungen;
e) Wickeln einer dritten Spulenwicklung entlang der Schmalseite des Wickelkörpers in den Raum zwischen den Führungselementen der Oberseite und den Führungselementen der Unterseite;
f) Verbinden der Wicklungsenden der drei Spulenwicklungen mit Kontakt- elementen an der Unterseite des Wickelkörpers durch Löten;
g) Abfuhren des Bauelements zum Messen und Verpacken.
Im Fall eines Bauelements nach Fig. 12 bis 15 laufen folgende Verfahrensschritte automatisch ab:
a) Herstellen eines Wickelkörpers aus Kunststoffmaterial mit einem Aufnahmeraum für einen Ferritkern und mit einstückig angeordneten Führungselementen an der Oberseite und an der Unterseite;
b) Bereitstellen eines als flaches Bauteil ausgebildeten Ferritkerns;
c) Einschieben des Ferritkerns von der Schmalseite her in den Aufnahme- räum des Wickelkörpers;
d) Wickeln einer ersten und zweiten Spulenwicklung auf den Wickelkörper in zwei senkrecht zueinander in der Mittelebene des Wickelkörpers liegenden Richtungen;
e) Wickeln einer dritten Spulenwicklung entlang der Schmalseite des Wickelkörpers in den Raum zwischen den Führungselementen der Oberseite und den Führungselementen der Unterseite;
f) Wickeln der Wicklungsenden der drei Spulenwicklungen um Vorsprünge der Führungselemente an der Unterseite des Wickelkörpers und Verlöten der Enden;
g) Abführen des Bauelements zum Messen und Verpacken.