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DE2358398A1 - Verfahren zur herstellung von flachspulen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von flachspulen

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DE2358398A1
DE2358398A1 DE19732358398 DE2358398A DE2358398A1 DE 2358398 A1 DE2358398 A1 DE 2358398A1 DE 19732358398 DE19732358398 DE 19732358398 DE 2358398 A DE2358398 A DE 2358398A DE 2358398 A1 DE2358398 A1 DE 2358398A1
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DE
Germany
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roll
mandrel
severed
flat coils
andrejewski
Prior art date
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Pending
Application number
DE19732358398
Other languages
English (en)
Inventor
Junro Tawara
Iwao Yamabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
Priority claimed from JP11917572A external-priority patent/JPS4976059A/ja
Priority claimed from JP3904873A external-priority patent/JPS49125842A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
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Description

23583S8
Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte
Diplom-Physiker
Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke
. o _,, , . 1, Diplom-Ingenieur
Anwalt5akte: 42 824/Ti-th „^ „J* Gesthuysen
Patentanmeldung '
Dainippon Printing Co., Ltd.
12, Kaga-eho, Ichigaya,
Shinjuku-ku, Tokyo, Japan
4300 Essen, den 22.11.1973 Theaterplatz 3
Verfahren zur Herstellung von Flachspulen.
Zur Herstellung von Flachspulen sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. So wird beispielsweise bei einem Verfahren ein vorgegebenes Spulenmuster in der gleichen Weise wie bei gedruckten Schaltungen aus einer Kupferbeschichteten Kunststoffplatte herausgeätzt. Bei einem anderen Verfahren wird aus einer elektrisch leitenden Platte oder Folie das Spulenmuster herausgestanzt und dann auf einer Kunstharzschicht befestigt. Bei einem weiteren Verfahren wird ein elektrisch leitender Draht mittels geeigneter Werkzeuge zu einer flachen Spirale geformt und dann mittels eines geeigneten Klebemittels in dieser Spiralenform fixiert.
409823/0820
Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplatz-3
Diese bekannten Verfahren eignen sich jedoch nicht dazu, dünne Flachspulen mit möglichst kleinen Abmessungen bei vorgegebener Kapazität durch eng aneinanderliegende Windungen herzustellen. So ist es bei dem erstgenannten Verfahren, bei welchem das Spulenmuster chemisch geätzt wird, schwierig, den Abstand zwischen den nebeneinanderliegenden Windungen kleiner als das 2-2,5-fache der Breite der Leiterbahn infolge der Hinterätzung durch das Ätzmittel zu machen, sodaß die Windungsdichte zwangsläufig begrenzt wird.
Beim zweitgenannten Verfahren, bei welchem das Spulenmuster ausgestanzt wird, ergeben sich Schwierigkeiten bei der Befestigung der ausgestanzten Leiterbahn auf einer Kunstharzschicht ohne Verformung, der Leiterbahn, insbesondere wenn die ausgestanzte Leiterbahn sehr dünn ist und die Windungen eng beieinander liegen. Auch dieses bekannte Verfahren ist daher auf die Herstellung von Flachspulen aus relativ dicken und in relativ weiten Abständen voneinander verlaufenden Leiterbahnen beschränkt.
Am bestehen geeignet erscheint noch das an dritter Stelle genannte Verfahren, bei welchem ein elektrisch leitender Draht in einer Ebene zu einer Spirale geformt wird. Wenn hierbei jedoch ein Draht mit rundem Querschnitt verwendet wird, ergibt sich der Nachteil einer verringerten elektrischen Stromkapazität, da bei dünnen Drähten die Querschnittsfläche klein ist. Wenn zwecks Verbesserung dieses Wertes ein Draht mit rechteckigem Querschnitt verwendet wird, ergeben sich Schwierigkeiten beim Formen eines derartigen Drahtes zu einer Spirale, ohne daß der Draht sich verdreht.
409823/0820
Andrejewski, Honke & Gesfnuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplatz
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von Flachspulen in der Weise zu verwirklichen, daß die .aufgezeigten Nachteile der bisher bekannten Herstellungsverfahren ausgeschaltet werden, sodaß auf einfache, unbedingt sichere Weise Flachspulen in kleineren Abmessungen mit enger aneinanderliegenden Windungen hergestellt werden können, als dies für die gleichen Spulenwerte bisher möglich war.
Gekennzeichnet ist ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Flachspulen im wesentlichen dadurch, daß eine elektrisch leitende Folie einseitig mit einer Isolierschicht und einer Klebemittelschicht oder einer elektrisch isolierenden Klebemittelschicht beschichtet wird, das entstandene Laminat auf einem Dorn fest zu einer Rolle aufgewickelt wird, die Klebemittelschicht zum Abbinden gebracht wird, die Rolle in scheibenförmige Flachspulen vorbestiminter Stärke zertrennt wird und der beim Zertrennen entstandene Grat oder Metallstaub von den Trennflächen entfernt wird.
Dabei kann die Rolle senkrecht oder schräg zur Achse des Dornes oder auch längs gekrümmter Flächen zertrennt werden. Zum Zertrennen der Rolle in einzelne scheibenförmige Flachspulen kann eine Guillotineschere, eine Diamantbeschichtete Trennscheibe öder auch ein Metalldraht verwendet werden. Zur Entfernung des Grates oder Metallstaubes von den Trennflachen können diese mechanisch poliert werden, sie können aber auch chemisch oder elektrochemisch behandelt, ζOB. chemisch geätzt werden.
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwähe, 4300 Essen 1, Theaterplatz
Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:
Figur 1 das Aufwickeln des Laminates auf einem Dorn in schematischer Darstellung;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer von der gemäß Fig.l hergestellten Rolle abgetrennten scheibenförmigen Flachspule vorgegebener Dicke;
Figur 3 einen Schnitt durch Fig.2 längs der Linie A-A;
Figur 4a einen Schnitt durch eine scheibenförmige Flachspule nach dem Entfernen des Grates oder Metallstaubes durch mechanisches Polieren;
Figur 4b einen Schnitt durch eine scheibenförmige Flachspule nach Entfernung des Grates oder Metallstaubes durch chemisches Ätzen;
Figur 5a und 5b die Spulen aus Fig.4a und 4b nach Beschichten ihrer Stirnflächen mit einer Isolierschicht; und
Figur 6 und 7 perspektivische Darstellungen erfindungsgernäßer Flachspulen in abgewandelter Form.
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ORiGiNAL INSPECTED
Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplatz 3
Wie Figur 1 zeigt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine elektrisch leitende Folie 1, welche an ihrer einen, d.h. ihrer Unterseite, mit einer Isolierschicht 2 und einer Klebemittelschicht 3 beschichtet ist, auf einem Dorn 4 aus Kunstharz, Keramik oder Metall aufgewickelt. Um den erforderlichen Druck beim Aufwickeln dieses Laminates auf dem Dorn 4 zu erreiche, ist eine Druckrolle 5 vorgesehen, welche sich in Gegenrichtung zum Dorn 4 dreht und das Laminat in Richtung auf di-e Achse des Dornes 4 beaufschlagt. Der Druck dieser Druckrolle 5 wird 'jeweils entsprechend der Abmessung der herzustellenden Spule eingestellt.
Die auf die elektrisch leitende Folie 1 aufgetragene Isolierschicht 2 dient zur gegenseitigen Isolierung der Windungen der aufgewickelten Spirale. Für diese Isolierschicht 2 kann eine Kunstharzfolie auf die elektrisch leitende Folie 1 aufgeklebt werden oder man kann ein Kunstharz wie beispielsweise PoIyvinylformal, Polyester, Epoxyharz, Polyurethan aufstreichen oder sonstwie auftragen. Diese Isolierschicht 2 kann allerdings entfallen, wenn die Klebemittelschicht 3 ihrerseits elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist. Da im allgemeinen Klebharze gleichzeitig elektrisch isolierend sindj, können sie sowohl als Isolier- wie auch als Klelaemittelschicht- verwendet werden. Dabei eignen sich insbesondere Epoxyharze, Polyesterharze, Polyurethanharze, Gummi und Akrylharze.
Nachdem das Laminat 1, 2, .3 auf den Dorn 4· aufgewickelt ist, sodaß eine Rolle 6 entstanden ist, wird die Klebemittelschicht 3 auf ihrer Zusammensetzung entsprechende Weise zum Abbinden
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ORIGINAL INSPECTED
Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte,4300 Essen !,Theaterplatz 3
oder Erhärten gebracht. Alsdann wird die Rolle 6 rechtwinklig zur Achse des Domes 4 in dünne Scheiben zertrennt, sodaß dünne Flachspulen 7 entstehen. Die elektrische Kapazität dieser dünnen Flachspulen hängt naturgemäß von der Dicke d der Spule 7 ab (Fig.2), sodaß durch entsprechende Wahl dieses Viertes d dünne Flachspulen mit dem Jeweils gewünschten elektrischen Kapazitätswert hergestellt werden können.
Zum Zertrennen der Rolle 6 in die dünnen scheibenförmigen Flachspulen 7 können Diamantbeschichtete Trennscheiben, Metalldrähte oder auch Scheren, wie beispielsweise Guillotinescheren verwendet werden. Im allgemeinen entsteht an den Trennflächen beim Zertrennen der Rolle 6 ein Grat oder Metallstaube, welcher zwangsläufig die Gefahr eines Kurzschlußes zwischen den eng beieinanderliegenden Windungen der elektrisch leitenden Folie mit sich bringt. Dies ist in Figur 5 angedeutet, wobei der entstandene Grat oder Metallstaub 8 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Windungen 1 der Spule ergeben kann. Zur Entfernung dieses Grates oder Metallstaubes werden die Trennflächen der Flachspule 7 mechanisch poliert oder chemisch oder elektrochemisch behandelt. Das Aussehen einer derartigen mechanisch polierten Flachspule zeigt im Querschnitt Figur 4a. Figur 4b zeigt den Querschnitt einer durch chemische Ätzung behandelten Flachspule, wobei der Isolationsabstand zwischen den Windungen 1 durch das Ausätzen vergrößert ist, sodaß der Dielektrizitätswert dieser Spule ebenfalls erhöht wird.
Nach dieser Behandlung der Trennflächen werden diese mit einer Isolierschicht 10 überzogen, wie dies in den Figuren 5a und 5b
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INSPECTED
Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplafz 3
dargestellt ist, wodurch eine erneute Kurzschlußbildung verhindert und die Festigkeit der Spule erhöht wird.
Wenn auch in der vorstehenden Beschreibung lediglich von der Herstellung einer Flachspule mit kreisförmiger Außenform die Rede war, so ist es auf die gleiche Weise auch möglich, rechteckige, polygonale, sternförmige oder andersförmige Spulen herzustellen. -
Außerdem kann die Rolle 6, statt rechtwinklig zur Achse des Dornes in scheibenförmige Flachspulen 7 zertrennt zu werden auch schräg zur Dornachse zertrennt werden, sodaß ellipsenförmige dünne Flachspulen entstehen, wie dies Figur 6 zeigt. Man kann die Rolle 6 auch längs gekrümmter Flächen zertrennen, sodaß auf einfachste Weise gekrümmte Flachspulen entstehen, wie dies in Figur 7 dargestellt ist.
Nachstehende Zahlenbeispiele sollen die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bisher bekannten Herstellungsverfahren für Flachspulen belegen.
Beispiel 1:
In Cresol-Lösung gelöstes Polyvinylformalharz wurde auf eine elektrisch leitende Folie 1 in einer Stärke von 50/U aufgerollt, 30 min lang bei einer Temperatur von 2000C getrocknet und zum Erhärten gebracht, sodaß eine Isolierschicht 2 in einer Stärke von 15/U entstand. Anschließend wurde auf diese Isolierschicht
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Andrejewski, Honice & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplafz 3
eine Klebemittelschicht 3 aufgetragen, welche im wesentlichen aus Polyvinylbutyralharz bestand und eine Stärke von 25 /u aufwies. Dieses Laminat, bestehend aus der elektrisch leitenden Folie 1, der Isolierschicht 2 und der Klebemittelschicht 3* wurde dann auf einen zylindrischen Keramikdorn 4 mit einem Außendurchmesser von 20 mm mit innenliegender Klebemittelschicht 3 aufgewickelt, wobei eine Druckwalze 5 für die feste Anlage der einzelnen Windungen aneinander sorgte. Es entstand schließlich eine Rolle 6 mit einem Durchmesser von 400 mm und 300 Windungen. Zum Abbinden der Klebernittelschicht 3 wurde die Rolle 6 dann in einen Ofen gelegt, 30 min lang bei 70 C vorgewärmt und schließlich 30 min lang bei 120°C zum endgültigen Abbinden gebracht.
Nach, erfolgter Abkühlung wurde die Rolle mittels einer Diamantbeschichteten Trennscheibe senkrecht zur Achse des Domes 4 in 1 mm starke Scheiben zertrennt, sodaß dünne, ebene Flachspulen 7 in einer Stärke von 1 mm entstanden.
Diese dünnen Scheiben wurden dann 10 min lang in eine Ferrichloridlösung bei einer Temperatur von 45°C eingetaucht, wodurch der beim Trennen entstandene Metallstaube und Grat durch Ätzung entfernt wurde. Die beiden Seitenflächen der geätzten Flachspulen wurden abschließend mit einer Epoxyharzschicht 10 versehen.
Für die einzelnen Plachspulen 7 in einer Stärke von 1 mm ergab sich bei einem Durchmesser von 74 mm ein elektrischer Widerstandswert von 16 0hm bei einer elektrischen Kapazität von 12 pF.
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Andrejewski, Honke & Gesfhuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theqterplatz 3 Vergleichs-Beispiel 1;
Zum.Vergleich wurde ein Draht mit rundem Querschnitt und einem Durchmesser von 0,25 mm entsprechend der gleichen Querschnittsfläche der im Beispiel 1 hergestellten erfindungsgemäßen Flachspule 7 mit Isolier- und Klebemittelschichten 2 und 3 von 20/U Dicke beschichtet und anschließend auf einen Keramikdorn 4 von 20 mm Durchmesser in einer einzigen Schicht mit 300 Windungen aufgewickelt. Der Durchmesser dieser nach dem bisher üblichen Verfahren hergestellten Spule betrug 194 mm und der Gleichstromwiderstand 36,4 0hm.
Gegenüber den beim erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Flachspulen erzielten Werten von 74 mm Durchmesser und 16 Ohm ergeben sich infolgedessen bei nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellten Flachspulen mehr als doppelt so hohe Werte.
Vergleichs-Beispiel 2:
Der gemäß Vergleichs-Beispiel 1 mit einer Isolier- und einer Klebemittelschicht von 20/u Dicke beschichtete runde Draht von 0,25 pn Stärke wurde auf den Keramikdorn in vier Lagen von jeweils 75 Windungen aufgewickelt, sodaß sich eine Gesamtwindungszahl von 300 ergab. Es entstand eine Spule mit einem Durchmesser von 64 mm, in einer Stärke von 1,2 mm bei einem Gleichstromwiderstand von 14,2 0hm. Der elektrische Kapazitätsw.ert dieser nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellten
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen Y, Theaterplatz 3
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Spule stieg jedoch auf 30 pP an, auf einen Wert also, welcher gegenüber dem bei der erfindungsgemäßen Spule erzielten Wert von 12 pP keineswegs als günstig anzusehen ist.
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Claims (8)

Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplatz 3 - 11 - Patentansprüche
1./ Verfahren zur Herstellung von Flaehspulen, dadurch
ekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Folie (1) einseitig mit einer Isolierschicht (2) und einer Klebemittelsehicht beschichtet wird, das entstandene Laminat (1, 2., 5 bezw. 1, j5) auf einem Dorn (4) fest zu einer Rolle (6) aufgewickelt wird, die Klebemittelschicht zum Abbinden gebracht wird, die Rolle in scheibenförmige Flachspulen (7) vorbestimmter Stärke zertrennt wird und der beim Zertrennen entstandene Grat oder Metallstaub (8) von den Trennflächen entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (6) senkrecht zur Achse des Dorens (4) zertrennt
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (6) schräg zur Achse des Dorens (4) zertrennt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (6) längs gekrümmter Flächen zertrennt wird.
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (6) mittels einer Guillotineschere in einzelne scheibenförmige Flachspulen (7) zertrennt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (6) mittels einer Diamantbeschichteten Trennscheibe zertrennt wird.
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte,4300 Essen !,Theaterplatz
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7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (6) mittels eines Metalldrahtes zertrennt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächen der Scheiben (7) zur Entfernung des Grates oder Metallstaubes (8) mechanisch poliert werden.
•9· Verfahren nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächen der scheibenförmigen Flachspulen (7) zur Entfernung des Grates oder Metallstaubes (8) chemisch oder elektrochemie]! behandelt, z.B. chemisch geätzt werden.
Patentanwalt.
409823/0820
m&rEQTED
DE19732358398 1972-11-27 1973-11-23 Verfahren zur herstellung von flachspulen Pending DE2358398A1 (de)

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