WO2018068964A1 - Verfahren zur herstellung eines leiterplattenstromwandlers - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a printed circuit board current transformer.
- a secondary circuit of such a current transformer typically comprises a ring winding, also called secondary winding
- the primary circuit of the current transformer is a wire which is passed through the ring core (iron circle) the design of the current transformer predetermined air and creepage distances, such as between the primary and the secondary side terminal or between the primary-side terminal and the ring winding
- the ring winding is usually made of enameled wire, which is considered not isolated for legal requirements wire forming the primary circuit, however, is the usual manner sufficiently insulated. There are certain min ⁇ least distances between the bared free ends of the primary circuit wire adhere to the ring winding.
- converters consisting of mutually layered sheets with a bobbin.
- the bobbin has the advantage that it can be wound easily and quickly. For the bobbin but you have once again tooling costs. Overall, however, the accuracy and the dynamic range in this converter are worse than the toroidal transformer.
- this object is achieved by a method for producing a printed circuit board current transformer with the steps:
- the beginning of the strip material after the first strip circulation is fastened to the following strip material by a fixing point.
- the fixation point can be implemented in the form of spot welding or gluing.
- This first coil winding also provides the same time the stable support of the subsequent belt revolutions or coil windings.
- the following strip material is to redesignwi ⁇ oped.
- the end of the Bandmaterais is ⁇ Strengthens on the already listed up coil also a fixation point buildin.
- the last coil winding is terminated with a fixing point.
- fixing points can be used as fixing points ⁇ spot welds or adhesive bonds.
- the printed circuit board current transformer according to the invention has an iron circuit.
- This iron circle has a gewi ⁇ ckelten coil structure of a ferromagnetic strip material.
- the structure of this circuit board current transformer according to the invention provides a printed circuit board with two preferably rectangular openings, which are positioned opposite one another. Through the openings a ferromagnetic strip material is wound. Between the openings in the circuit board, a primary wire is formed, over which the ferromagnetic strip material is laid. On the Lei ⁇ terplatte a conductor track is preferably printed around an opening as a secondary winding, preferably as a copper track. The ferromagnetic strip material is guided through the two openings of the circuit board and also extends above ⁇ half and below the circuit board.
- Figure 1 is a perspective view of the wound through openings in a printed circuit board ferromagnetic strip material.
- Fig. 2 is a schematic representation of the winding of the ferromagnetic strip material on the circuit board.
- a printed circuit board 1 is shown with two preferably rectangular openings 2, which are positioned opposite one another. Through the openings 2, a ferromagnetic strip material 3 is wound. Between the openings 2 in the circuit board 1, a primary wire 4 is formed from ⁇ over which the ferromagnetic strip material 3 is laid.
- a conductor 5 is preferably printed around an opening 2 as a secondary winding, preferably as a copper track.
- the ferromagnetic Bandmate- rial 3 is ge ⁇ through the two openings 2 of the circuit board 1 and also extends above and below the conductor plate ⁇ . 1
- FIG. 2 shows the winding of the ferromagnetic strip material 3 onto the printed circuit board 1.
- FIG. 2 comprises three different process sections. In the first Pro ⁇ zessabêt is shown as the beginning of a ferromag- netic tape material 3 is guided over a plurality of coil winding devices. 6 The second process section shows the termination of the first coil winding 7, which is characterized by a fixing point 8. The third process step shows the further winding of the ferromagnetic strip material 3 onto the first coil winding 7 serving as a stable support. The last coil winding is likewise characterized by a fixing point 8.
- the mounting and fixing of the wound strip material is characterized by a mechanically defined and reproduction ⁇ ducible fixation of the strip material. This means that the magnetic properties remain the same even under external mechanical influences and over the service life.
- the PCB current transformer according to the invention is characterized in that the time-consuming separate application of the se ⁇ ondary winding attributable to an iron circuit, since the Win ⁇ compounds are integrated in the circuit board.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leiterplattenstromwandlers mit den Schritten: Wickeln einer ersten Spulenwicklung (7) eines ferromagnetischen Bandmaterials (3) durch zwei Öffnungen (2) einer Leiterplatte (1) mit integrierter Leiterbahn (5); Abschließen der ersten Spulenwicklung (7) durch einen Fixierungspunkt (8); Aufwickeln des weiteren ferromagnetischen Bandmaterials (3) auf die erste Spulenwicklung (7) als Träger.
Description
Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Leiterplattenstromwandlers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leiterplattenstromwandlers .
Bekannt sind Stromwandler vom Typ „Ringkernwandler". Ein Sekundärkreis eines solchen Stromwandlers umfasst typischer Weise eine Ringwicklung, die auch Sekundärwicklung genannt wird. Der Primärkreis des Stromwandlers ist ein Draht, der durch den Ringkern (Eisenkreis) hindurchgeführt wird. Auf Grund gesetzlicher Erfordernisse sind bei der Ausgestaltung des Stromwandlers vorbestimmte Luft- und Kriechstrecken ein- zuhalten, etwa zwischen dem primär- und dem sekundärseitigen Anschluss oder zwischen dem primärseitigen Anschluss und der Ringwicklung. Die Ringwicklung besteht üblicher Weise aus Lackdraht, der für die gesetzlichen Vorgaben als nicht isoliert gilt. Der den Primärkreis bildende Draht hingegen ist üblicher Weise ausreichend isoliert. Es sind bestimmte Min¬ destabstände zwischen den abisolierten, freien Enden des Primärkreisdrahts zur Ringwicklung einzuhalten.
Neben diesen Ringkernwandlern gibt es auch Wandler, die aus wechselseitig geschichteten Blechen mit einem Spulenkörper bestehen. Der Spulenkörper hat den Vorteil, dass man ihn einfach und schnell wickeln kann. Für den Spulenkörper hat man jedoch wieder einmalige Werkzeugkosten. Insgesamt gesehen sind aber die Genauigkeit und der Dynamikumfang bei diesem Wandler schlechter als beim Ringkernwandler.
Die oben ausgeführten Beispiele für einen Stromwandler weisen mehrere Nachteile auf. So ist es mit einem erheblichen Auf¬ wand verbunden, die sekundären Windungen aufzubringen. Zudem müssen Anschlusslitzen angeschlagen werden, die wiederum mit der Leiterplatte kontaktiert werden müssen. Außerdem wird bei einer Trennung der Stromwandlerbaugruppe von der Leiterplatte mehr Bauraum benötigt.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung da¬ rin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Leiterplattenstromwandlers anzugeben, welches auf einfache Art und Weise die oben genannten Nachteile ausräumt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination mit- einander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Leiterplattenstromwandlers mit den Schrit- ten gelöst:
- Wickeln einer ersten Spulenwindung eines ferromagnetischen Bandmaterials durch zwei Öffnungen einer Leiterplatte mit in¬ tegrierter Leiterbahn;
- Abschließen der ersten Spulenwicklung durch einen Fixierungspunkt ;
- Aufwickeln des weiteren ferromagnetischen Bandmaterials auf die erste Spulenwicklung als Träger. Um den gewickelten Spulenaufbau aus einem ferromagnetischen Bandmaterial herzustellen, wird der Anfang des Bandmaterials nach dem ersten Bandumlauf, also nach der ersten Spulenwicklung, am folgenden Bandmaterial durch einen Fixierungspunkt befestigt. Der Fixierungspunkt kann in Form einer Punkt- schweißung oder einer Klebung umgesetzt werden. Diese erste Spulenwicklung stellt auch gleichzeitig den stabilen Träger der nachfolgenden Bandumläufe beziehungsweise Spulenwicklungen dar. Das nachfolgende Bandmaterial wird darauf aufgewi¬ ckelt. Das Ende des Bandmaterais wird auf der bereits aufge- wickelten Spule ebenfalls über einen Fixierungspunkt befes¬ tigt .
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die letzte Spulenwicklung mit einem Fixierungspunkt beendet wird. In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass als Fixierungs¬ punkte Punktschweißungen oder Klebungen verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Leiterplattenstromwandler weist einen Eisenkreis auf. Dieser Eisenkreis verfügt über einen gewi¬ ckelten Spulenaufbau aus einem ferromagnetischen Bandmaterial. Der Aufbau dieses erfindungsgemäßen Leiterplattenstrom- wandlers sieht eine Leiterplatte vor mit zwei vorzugsweise rechteckig ausgebildeten Öffnungen, die sich gegenüberliegend positioniert sind. Durch die Öffnungen ist ein ferromagneti- sches Bandmaterial gewickelt. Zwischen den Öffnungen in der Leiterplatte ist ein Primärdraht ausgebildet, über welchen das ferromagnetische Bandmaterial verlegt ist. Auf der Lei¬ terplatte ist vorzugsweise um eine Öffnung herum eine Leiter- bahn als Sekundärwicklung, vorzugsweise als Kupferbahn aufgedruckt. Das ferromagnetische Bandmaterial ist durch die zwei Öffnungen der Leiterplatte geführt und verläuft zudem ober¬ halb und unterhalb der Leiterplatte. Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung das durch Öffnungen in einer Leiterplatte aufgewickelte ferromagnetische Bandmaterial ; Fig. 2 in einer schematischen Darstellung das Aufwickeln des ferromagnetischen Bandmaterials auf die Leiterplatte.
In Fig. 1 ist eine Leiterplatte 1 mit zwei vorzugsweise rechteckig ausgebildeten Öffnungen 2 dargestellt, die sich gegenüberliegend positioniert sind. Durch die Öffnungen 2 ist ein ferromagnetisches Bandmaterial 3 gewickelt. Zwischen den Öffnungen 2 in der Leiterplatte 1 ist ein Primärdraht 4 aus¬ gebildet, über welchen das ferromagnetische Bandmaterial 3 verlegt ist. Auf der Leiterplatte 1 ist vorzugsweise um eine Öffnung 2 eine Leiterbahn 5 als Sekundärwicklung, vorzugsweise als Kupferbahn aufgedruckt. Das ferromagnetische Bandmate- rial 3 ist durch die zwei Öffnungen 2 der Leiterplatte 1 ge¬ führt und verläuft zudem oberhalb und unterhalb der Leiter¬ platte 1.
In Fig. 2 ist das Aufwickeln des ferromagnetischen Bandmate- rials 3 auf die Leiterplatte 1 dargestellt. Die Fig. 2 um- fasst drei unterschiedliche Prozessabschnitte. Im ersten Pro¬ zessabschnitt ist dargestellt, wie der Beginn eines ferromag- netischen Bandmaterials 3 über eine Mehrzahl von Spulenwicklungsvorrichtungen 6 geführt wird. Der zweite Prozessab- schnitt zeigt die Beendigung der ersten Spulenwicklung 7, die durch einen Fixierungspunkt 8 gekennzeichnet ist. Der dritte Prozessschritt zeigt die weitere Aufwicklung des ferromagne- tischen Bandmaterials 3 auf die als stabilen Träger dienende erste Spulenwicklung 7. Die letzte Spulenwicklung wird eben- falls durch einen Fixierungspunkt 8 gekennzeichnet.
Die Montage und Fixierung des gewickelten Bandmaterials zeichnet sich durch eine mechanisch definierte und reprodu¬ zierbare Fixierung des Bandmaterials aus. Das heißt, die mag- netischen Eigenschaften bleiben auch bei äußeren mechanischen Einflüssen und über die Lebensdauer gleich. Es wird eine Fixierung des Bandmaterials zur Leiterplatte vorgenommen. Außer den Fixierungspunkten, die über eine Punktschweißung oder eine Klebung vorgenommen werden können, am Wickelanfang bezie- hungsweise am Wickelende, sind keine weiteren Montagehilfen notwendig .
Der erfindungsgemäße Leiterplattenstromwandler zeichnet sich dadurch aus, dass das aufwändige separate Aufbringen der se¬ kundären Windung auf einen Eisenkreis entfällt, da die Win¬ dungen in der Leiterplatte integriert sind. Durch die Integ- ration der Sekundärwindung in die Leiterplatte müssen keine Anschlusslitzen angeschlagen werden und diese müssen auch nicht mit der Leiterplatte kontaktiert werden. Durch die In¬ tegration des Eisenkreises in die Leiterplatte ergibt sich ein deutlich kompakterer Aufbau für den erfindungsgemäßen Leierplattenstromwandler mit einem geringeren Bedarf an Bauraum .
Bezugs zeichenliste
1 Leiterplatte
2 Öffnung
3 Ferromagnetisches Bandmaterial
4 Primärdraht
5 Leiterbahn
6 Spulenwicklungs orrichtung
7 Erste Spulenwicklung
8 Fixierungspunkt
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Leiterplattenstromwandlers mit den Schritten:
- Wickeln einer ersten Spulenwicklung (7) eines ferromagneti- schen Bandmaterials (3) durch zwei Öffnungen (2) einer Leiterplatte (1) mit integrierter Leiterbahn (5) ;
- Abschließen der ersten Spulenwicklung (7) durch einen Fixierungspunkt (8);
- Aufwickeln des weiteren ferromagnetischen Bandmaterials (3) auf die erste Spulenwicklung (7) als Träger.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die letzte Spulenwicklung mit einem Fixierungspunkt (8) been- det wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fixierungspunkt (8) Punktschweißungen oder Klebungen verwendet werden.
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