DE102008062870A1

DE102008062870A1 - Induktionsbauteil

Info

Publication number: DE102008062870A1
Application number: DE200810062870
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr. Stiehler
Original assignee: Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Current assignee: Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-07-01

Abstract

Ein Induktivitätsbauteil mit einem Spulenkern und einer Spulenwicklung wird vorgeschlagen, bei dem die Spule aus einzelnen identisch ausgebildeten U-förmigen Leiterabschnitten und ebenen die Enden der U-förmigen Leiterabschnitte verbindenden Verbindungsabschnitten aufgebaut ist. Es ist ein Gehäuse vorgesehen, in das sich die Leiterabschnitte einschieben lassen, wobei sie in dem Gehäuse mithilfe von Gehäusestegen festgelegt sind. Zwischen die beiden Schenkel der U-förmigen Leiterabschnitte kann dann ein ringförmiger Spulenkern eingeschoben werden. Anschließend erfolgt die Verbindung mit den Verbindungsabschnitten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Induktionsbauteil zur Herstellung einer einen Spulenkern umgebende Spule.
Induktionsbauteile enthalten einen Kern aus ferromagnetischem Material, beispielsweise aus Ferrit. Auf den Kern ist eine Wicklung oder mehrere Wicklungen aus leitendem Material, insbesondere Draht, aufgebracht. Bauteile dieser Art werden auf Leiterplatten benötigt.
Es ist bereits ein Induktivitätsbauteil dieser Art bekannt, bei dem die Wicklung aus einzelnen Leiterabschnitten besteht, die U-förmig ausgebildet sind. Diese werden in der Weise ausgerichtet, dass die Enden der Schenkel der U-förmigen Leiterabschnitte alle in die gleiche Richtung zeigen, so dass der Kern eingelegt werden kann. Anschließend werden die Enden der Leiterabschnitte in der Weise miteinander verbunden, dass ein Ende eines Leiterabschnitts mit dem anderen Ende des benachbarten Leiterabschnitts verbunden wird. Auf diese Weise kann ein solcher Induktivitätsbauteil automatisch montiert werden. Zum Verbinden der Leiterabschnitte können geradlinige Verbindungsabschnitte verwendet werden.
Ebenfalls bekannt ist es ( US 4536733 ), als Leiterabschnitte U-förmig gebogene Elemente aus Flachmaterial zu verwenden, wobei die freien Enden der Schenkel mithilfe von Vorsprüngen in durchkontaktierte Bohrungen von Leiterplatten eingepresst werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Induktivitätsbauteil zu schaffen, das sich einfacher herstellen und montieren lässt als es im Stand der Technik möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Induktivitätsbauteil mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die einzelnen U-förmigen Leiterabschnitte sind anders als bei dem Umwickeln eines Kerns mit einem langen Draht schwierig zu handhaben. Hier hat nun die Erfindung eine Möglichkeit gefunden, solche einzelnen Leiterabschnitte so zu halten, dass anschließend der Kern eingesetzt und die einzelnen Windungen durch Verbindungsabschnitte zu einer Spule verbunden werden können. Diese Halterung der Leiterabschnitte in dem Gehäuse hat den weiteren Vorteil, dass dieses Gehäuse anschließend nach Herstellung des Induktionsbauteils als fertiges Bauteil auch mit Automaten gehandhabt werden kann.
Die zur Verbindung ausgebildeten Enden der in dem Gehäuse gehalterten Leiterabschnitte können in unterschiedlicher Weise miteinander verbunden werden. Im einfachsten Fall kann beispielsweise ein Ende eines Leiterplatte mit dem jeweils anderen Ende eines benachbarten Leiterabschnitts verbunden werden, so dass eine Spule mit einem Spulenkern entsteht.
Es ist aber ebenfalls möglich, dass eine solche Spule eine oder mehrere Zwischenanzapfungen aufweist, so dass eigentlich je nach Schaltung zwei oder sogar drei Spulen gebildet sind.
Weiterhin kann ein solches Induktionsbauteil zum Darstellen eines Transformators verwendet werden, oder auch zum Parallelschatten mehrerer Leiterabschnitte.
Alle diese Elemente sollen hier als Induktionsbauteile verstanden werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, die Halterung des Gehäuses derart auszubilden, das sich die U-förmigen Leiterabschnitte in ihre Halterung einschieben lassen, und zwar insbesondere unabhängig voneinander. Es kann also jeder Leiterabschnitt einzeln in seine Halterung eingeschoben werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die beiden Schenkel des Leiterabschnitts parallel zueinander und parallel zu Gehäusewänden verlaufen.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, die Halterung derart auszubilden, dass die beiden Schenkel des Leiterabschnitts an Gehäusewänden anliegen. Das Anliegen der Schenkel an den Gehäusewänden verbessert die Handhabung der Leiterabschnitte in dem Gehäuse vor und während des Einlegens des Ferritkerns.
Es muss sichergestellt sein, dass die Leiterabschnitte im Gehäuse sich nicht berühren. Dies kann in Weiterbildung der Erfindung dadurch sichergestellt werden, dass die Leiterplattenabschnitte in dem Gehäuse durch Gehäusestege voneinander getrennt sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse aus Kunststoff besteht.
Dabei brauchen die Stege in dem Gehäuse nicht so ausgebildet sein, dass sie viel Platz benötigen, da es ausreicht, wenn die Gehäusestege die Schenkel der Leiterabschnitte und/oder die die Schenkel der Leiterabschnitte verbindenden Stege der Leiterabschnitte voneinander trennen.
Die beiden Schenkel der U-förmigen Leiterabschnitte können unterschiedlich lang sein. Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass die beiden Schenkel die gleiche Länge aufweisen. In diesem Fall gestaltet sich die Verbindung der Enden der Schenkel der Leiterabschnitte besonders einfach.
Die Enden der beiden Schenkel können in Weiterbildung der Erfindung umgebogen sein, um dadurch eine größere Fläche zur Verbindung mit den Verbindungsabschnitten zu bilden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Enden in entgegengesetzte Richtungen umgebogen werden, insbesondere voneinander weg.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Leiterabschnitte und gegebenenfalls die sie verbindenden Verbindungsabschnitte aus flächigem Material hergestellt sind. Ein solches Material lässt sich leichter in die benötigte Form bringen.
Die Leiterabschnitte werden in dem Gehäuse in der Weise angeordnet, wie es für den jeweiligen Zweck erforderlich ist. Besonders sinnvoll ist es, wenn die Leiterabschnitte in Kreisform angeordnet sind, zur Aufnahme eines ringförmigen Kerns.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die einander zugewandten Kanten benachbarter Leiterabschnitte parallel zueinander verlaufen.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die die beiden Schenkel verbindenden Stege der Leiterabschnitte divergierende Kanten aufweisen.
Zur Verbindung der Enden der U-förmigen Leiterabschnitte können insbesondere ebene Verbindungsabschnitte vorgesehen sein.
Diese ebenen Verbindungsabschnitte können beispielsweise auf einem mit dem Gehäuse zu verbindenden Deckel angeordnet sein, oder aber direkt auf einer Leiterplatte, auf der dann noch weitere elektronische Bauelemente angeordnet sein können.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die in das Gehäuse eingesetzten Leiterabschnitte und ein zwischen deren Schenkeln aufgenommener Kern in dem Gehäuse eingeklebt sind.
Das Gehäuse kann Positioniermittel aufweisen, um es gegenüber einer Leiterplatte, die die Verbindungsleitungen zwischen den Enden der U-förmigen Leiterabschnitte aufweist, einfacher positionieren zu können. Das Gehäuse kann auch Rastmittel aufweisen, um es mechanisch an der Leiterplatte sichern zu können.
Die Erfindung ermöglicht ein Induktionsbauteil, bei dem die Wicklungsanzahl, die einzelnen Windungszahlen und die Windungsverhältnisse durch den Anwender frei definiert werden können.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Gehäuse zur Unterbringung eines Induktionsbauteils nach der Erfindung;
2 eine Seitenansicht des Gehäuses;
3 eine Draufsicht auf einen Leiterabschnitt zur Bildung einer Spule;
4 eine Seitenansicht des Leiterabschnitts der 3;
5 eine Draufsicht auf die Anordnung von Verbindungsabschnitten zum Verbinden der Enden der Leiterplattenabschnitte der 4;
6 einen Schnitt durch ein Induktionsbauteil nach der Erfindung.
1 zeigt eine Draufsicht auf die offene Seite eines Gehäuses 1 zur Unterbringung eines Induktionsbauteils. Das Gehäuse 1 weist eine kreiszylindrische Außenwand 2 auf, die an ihrer Außenseite zum Teil ebene Flächen 3 in Form eines Achtecks aufweist. Mittig in dem Gehäuse 1 ist eine Nabe 4 gebildet, die ebenfalls Kreiszylinderform aufweist. Sie ist konzentrisch zu der Außenwand 2 ausgebildet. Dadurch wird ein Ringraum um die Nabe 4 herum gebildet.
An der Innenseite der Außenwand 2 sind in regelmäßigen Abständen über den Umfang gleichmäßig verteilt in Axialrichtung verlaufende Stege 5 angeformt. Diese reichen von dem Boden 6 des Gehäuses bis zu der in 1 zu sehenden Oberkante der Außenwand 2. Im dargestellten Beispiel sind zwölf derartige Stege 5 vorhanden, die alle die gleiche Dicke und den gleichen Winkelabstand voneinander aufweisen.
Den Stegen 5 an der Innenseite der Außenwand 2 gegenüberliegend sind an der Außenseite der Nabe 4 ebenfalls Stege 7 ausgebildet, deren radiale Verlängerung auf die äußeren Stege 5 trifft. Die Stege 7 haben untereinander die gleiche Breite, die der Breite der Stege 5 entspricht. Auch sie reichen von dem Boden 6 des Gehäuses. bis zu der Oberkante der Nabe 4.
Die 2 zeigt eine Seitenansicht des Gehäuses 1 der 1, und zwar von unten in 1. Die in der Draufsicht der 1 ein regelmäßiges Achteck bildenden Abflachungen 3 der Außenseite des Gehäuses reichen von dem Boden des Gehäuses über einen großen Teil der Höhe des Gehäuses, aber nicht bis zur Oberkante 8. An der Außenseite des Gehäuses können im Bereich der der Leiterplatte zugewandten Seite, in 2 also oben, über die Oberkante 8 vorspringende Zapfen 18 angeformt sein, die als Positioniermittel dienen können, um ein solches Bauteil gegenüber einer Leiterplatte leichter oder schneller positionieren zu können.
Die Stege 5 an der Innenseite der Außenwand 2 und die Stege 7 an der Außenseite der Nabe 4 bilden Abteile, in denen U-förmige Leiterabschnitte 9 angeordnet werden können, die in Draufsicht in 3 und in Seitenansicht in 4 dargestellt sind. Diese Leiterabschnitte sind aus flachem Material, also Blech, ausgestanzt. Sie enthalten zwei Schenkel 10, 11, von denen ein Schenkel, nämlich der Schenkel 10, breiter ist als der andere Schenkel 11. Der breitere Schenkel 10 stellt den äußeren Schenkel dar, während der schmalere Schenkel 11 dem inneren Schenkel darstellt. Die beiden Schenkel, die geradlinig und parallel zueinander verlaufen, sind durch einen ebenfalls geradlinig verlaufenden Steg 12 miteinander verbunden. Der Außenabstand der beiden Schenkel 10, 11 entspricht dem Abstand zwischen der Außenseite der Nabe 4 und der Innenseite der Außenwand 2 des Gehäuses 1. Die oberen Enden der beiden Schenkel 10, 11 des Leiterabschnitts 9 sind rechtwinklig umgebogen, und zwar jeweils voneinander weg, so dass der Zwischenraum zwischen den beiden Schenkeln 10, 11 nach oben vollständig offen ist. Die beiden abgebogenen Enden 13, 14 liegen in einer Ebene. Ein solcher Leiterabschnitt, wie er in den 3 und 4 dargestellt ist, kann von oben in das Gehäuse der 1 eingeschoben werden, wobei die äußeren Schenkel 10 zwischen zwei Stegen 5 festgehalten sind, und die inneren Schenkel 11 zwischen zwei Stegen 7 an der Außenseite der Nabe 4. Dadurch sind diese Leiterabschnitte 9 in dem Gehäuse festgelegt beziehungsweise gehaltert. Die Seitenkanten der Stege 12, zu sehen in 3, divergierende nach außen. Wenn die Leiterabschnitte 9 in dem Gehäuse eingesetzt sind, verlaufen die Seitenkanten benachbarter Leiterabschnitte 9 parallel zueinander.
In der Darstellung der Figur eins sind die Stege 5 an der Außenwand und Stege 7 an der Nabe angeordnet. Es ist auch möglich, dass auf dem Boden 6 radial verlaufende Stege ausgebildet sind.
Wenn alle zwölf Leiterabschnitte 9 in dem Gehäuse eingesetzt sind, wird in den Zwischenraum zwischen die Schenkel 10, 11 der Leiterabschnitte 9 ein Ferritkern in Form eines Rings eingeschoben, der den Raum zwischen den Schenkeln 10, 11 und dem Steg 12 im Wesentlichen ausfüllt. Anschließend wird auf dieses Gehäuse eine Leiterplatte oder ein Deckel aufgelegt, an dem den Enden 13, 14 der Leiterabschnitte 9 zugewandt Verbindungsabschnitte 15 angebracht sind, wie sie die 5 zeigt. Die Verbindung geschieht beispielsweise durch Löten. Durch die Verbindungsabschnitte 15 werden die inneren Enden 14 der Leiterabschnitte 9 mit den äußeren Enden 13 des in gleicher Richtung benachbarten Leiterabschnitts 9 verbunden. Dies gilt mit Ausnahme eines ersten und eines letzten Anschlusses. Auf diese Weise wird eine Spule gebildet.
Die 6 zeigt in einem Schnitt, wie die Leiterabschnitte in dem Gehäuse angeordnet sind und wie zwischen den Schenkeln der Leiterabschnitte 9 der Ferritkern 16 angeordnet ist.
Die Art der Verbindung der Enden der Leiterabschnitte 9, wie sie in 5 angedeutet ist, ist nur eines von mehreren möglichen Beispielen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4536733 [0004]

Claims

Induktivitätsbauteil, mit 1.1 einer Vielzahl von einzelnen U-förmigen Leiterabschnitten (9), 1.2 zwischen deren Schenkeln (10, 11) ein Raum zur Unterbringung eines als Spulenkern geeigneten Kerns (16) gebildet ist und 1.3 deren Enden zur Bildung mindestens einer den Kern (16) umgebenden Spule verbindbar ausgebildet sind, sowie mit 1.4 einem Gehäuse (1), in dem 1.5 jeder U-förmige Leiterabschnitt (9) gehaltert ist.
Induktivitätsbauteil nach Anspruch 1, bei dem die Halterung des Gehäuses (1) derart ausgebildet ist, dass sich die U-förmigen Leiterabschnitte (9) in die Halterung einschieben lassen.
Induktivitätsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die beiden Schenkel (10, 11) des Leiterabschnitts (9) parallel zueinander und parallel zu Gehäusewänden (2, 4) verlaufen.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halterung derart ausgebildet ist, dass die beiden Schenkel (10, 11) des Leiterabschnitts (9) an Gehäusewänden (2) anliegen.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leiterabschnitte (9) in dem Gehäuse (1) durch Stege (5, 7) voneinander getrennt sind.
Induktivitätsbauteil nach Anspruch 5, bei dem die Gehäusestege (5, 7) die Schenkel (10, 11) und/oder die Stege (12) der Leiterabschnitte (9) trennen.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die beiden Schenkel (10, 11) der Leiterabschnitte (9) gleich lang sind.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Enden (13, 14) der beiden Schenkel (10, 11) der Leiterabschnitte (9) um 90° umgebogen sind, vorzugsweise in entgegengesetzte Richtungen.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leiterabschnitte (9) aus flächigem Material hergestellt sind.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leiterabschnitte (9) in Kreisform angeordnet sind.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die einander zugewandten Kanten benachbarter Leiterabschnitte (9) parallel zueinander verlaufen.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die die beiden Schenkel (10, 11) verbindenden Stege (12) der Leiterabschnitte (9) divergierende Kanten aufweisen.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Verbindung der U-förmigen Leiterabschnitte (9) ebene Verbindungsabschnitte (15) vorgesehen sind.
Induktivitätsbauteil nach Anspruch 13, bei dem die Verbindungsabschnitte (15) auf einem mit dem Gehäuse (1) zu verbindenden Deckel angeordnet sind.
Induktivitätsbauteil nach Anspruch 13, bei dem die Verbindungsabschnitte (15) auf einer weitere Elemente enthaltenden Leiterplatte angeordnet sind.
Induktionsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die in der Halterung eingesetzten Leiterabschnitte (9) und gegebenenfalls ein zwischen den Schenkeln der Leiterabschnitte (9) eingesetzter Kern (16) in dem Gehäuse (1) verklebt sind.
Induktionsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse (1) Positioniermittel zum Ausrichten gegenüber einer Leiterplatte aufweist.
Induktionsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse (1) Rastmittel zur Verrastung an einer Leiterplatte aufweist.