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Induktives Bauelement Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf induktive Bauelemente, insbesondere auf induktive Miniaturbauelemente, wie sie etwa als übertrager in der Nachrichtentechnik benützt werden.
Die neueren Entwicklungen von hochpermeablen Magnetkernmaterialien, etwa polykristallinen, keramikartigen Ferriten gemäss den U. S. Patentschriften Nrn. 2452 529, 2 452 530 und 2 452 531 (J. L. Snoek), ermöglichen eine merkliche Verringerung der Kernabmessungen beim Bau von übertragen der Nachrichtentechnik, beispielsweise für die Verwendung bei Trägerfrequenztelephonie-Anlagen. Zwecks Ausnutzung der Vorteile durch die infolge der Ferritmateria- lien ermöglichten, kleineren Kernabmessungen ist die Verwendung von feindrähtigen Wicklungen erwünscht. Bei Schwachstromanlagen können Drähte bis zu 0,
04 mm Durchmesser verwendet werden.
Den Bemühungen zur Erzielung einer möglichst weitgehenden Verkleinerung der Abmessungen wurde bisher durch die Neigung der feinen Drähte zum Reissen, insbesondere in der Umgebung ihrer Anschlüsse, eine wegen der erforderlichen Zuverlässigkeit der Bauelemente gegebene Grenze gesetzt. Ferner tritt bei induktiven Miniaturbauteilen als hemmend in Erscheinung, dass mit den kleiner werdenden Abmessungen bei normaler Bauart eine grosse Erfahrung und Handfertigkeit für die Montage erforderlich ist.
Als hauptsächliche Ursache für Wicklungsmängel hat sich die unsachgemässe Handhabung beim Zusammenbau herausgestellt, insbesondere bei der Befestigung der Wicklungen an den Anschlüssen, sowie die Zugbelastung der Windungen bei Relativbewegungen zwischen dem Spulenteil und den Anschlüssen.
Um Bauelemente dieser Art feuchtigkeitsunempfindlich zu machen und mechanisch zu schützen, ist ein Umhüllen oder Kapseln derselben in einer durch einen Katalysator oder thermisch aushärtbaren bzw. thermoplastischen Vergussmasse erwünscht. Dann macht aber jeder Defekt in der Wicklung oder den Zuleitungen das betreffende Bauelement vollständig unbrauchbar, da es zu schwierig wäre, die Verguss- masse zu beseitigen. Deshalb ist die Zuverlässigkeit der Anschlussdrähte von grösster praktischer Bedeutung bei der Herstellung induktiver Miniaturbau- elemente.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines induktiven Bauelements hoher Betriebssicherheit, das als Miniaturinduktivität oder Miniaturtrans- formator einfacher, billiger Bauart ausgebildet sein kann.
Das erfindungsgemässe Bauelement, das mindestens eine Wicklung und eine Mehrzahl von Anschlüssen besitzt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Anschlüsse Verlängerungen aufweisen und käfigartig angeordnet sind, dass innerhalb der käfigartigen Anordnung ein isolierender Spulenkörper mit End- flanschen angebracht ist, dass die Wicklung auf dem Spulenkörper gewickelt ist und dass deren Enden mit den zugeordneten Anschlüssen verbunden sind, wobei ein Isolationsorgan die Anschlüsse umschliesst, diese mechanisch gegen die Endflanschen des Spulenkör- pers drückt und dadurch eine Relativbewegung zwischen diesen Anschlüssen und dem Spulenkörper verhindert.
Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 bis 3 näher beschrieben. Von diesen zeigt: Fig.1 eine perspektivische Aussenansicht des fertigen Bauelements, Fig. 2 einen Aufriss des in der aufgeschnitten gezeichneten Hülle befindlichen induktiven Bauelements, Fig.3 eine vergrösserte Wiedergabe des Bauelements nach Fig. 1, im zerlegten Zustand gezeichnet.
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Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte TransformatorBauelement 10 besteht aus der Anschlussplatte 11 aus Isoliermaterial, etwa gegossenem Phenolkunstharz, in Gestalt einer kreisrunden Scheibe mit einem Absatz 12 längs der Peripherie. Durch die Flachseite der Anschluss- oder Bodenplatte 11 ragen mehrere Anschlussdrähte rechtwinklig hindurch, welche die Aussenanschlüsse für den fertigen Transformator bilden. Das rohrartige Gehäuse 14 umschliesst den innen befindlichen Aufbau und ist mit einem umgebördelten, über den Absatz 12 der Bodenplatte 11 greifenden Rand 15 versehen. Das rohrförmige Gehäuse 14 ist mit einem Isolierdeckel 17 verschlossen.
Die Anschlussdrähte 13 sind als zylindrischer Käfig angeordnet. Innerhalb dieses Käfigs der Anschluss- drähte 13 auf der einen Seite der Bodenplatte 11 befindet sich ein Spulenkörper 20 mit Wicklungen aus einer Vielzahl von Windungen 21 aus isoliertem Draht. Die Wicklungsenden 22 ragen durch Öffnungen bzw. Sehlitze 41 im Flansch 23 des Spulenkörpers 20, wie aus Fig. 3 ersichtlich, und sind um den jeweiligen Anschlussdraht 13 in der Nähe von dessen Ende gewickelt.
Zwischen der Bodenplatte 11 und dem Spulenkörper 20 befindet sich eine U-förmige Magnetkernhälfte 25, beispielsweise aus Mangan-Zink-Ferrit. Die Unterseite der Magnetkernhälfte 25 ruht in einer Ausnehmung 28 der Bodenplatte 11, während die beiden seitlichen Schenkel 26 und 27 der U-förmigen Magnetkernhälfte nach aufwärts ragen, wobei der Schenkel 26 sich angenähert in der Symmetrieachse des Spulenkörpers 20 und der Anschlussdrähte 13 befindet. Dieser Schenkel 26 ragt dabei durch den unteren Flansch 24 in die mittlere Öffnung 30 des Spulenkörpers 20, wie aus Fig.3 ersichtlich.
Eine zweite U-förmige Magnetkernhälfte 29 befindet sich oberhalb des oberen Flansches 23 des Spulenkörpers 20, deren seitliche Schenkel 31 und 32 den Schenkeln 27 und 26 der unteren Magnetkernhälfte 29 zugekehrt sind. Die Magnetkernhälften 25 und 29 sind zusammengekittet und bilden einen rechteckigen Magnetkern, dessen einer Schenkel durch die mittlere Öffnung 30 des Spulenkörpers 20 hindurchführt und der mit dem anschliessenden Schenkel zwischen dem Spulenkörper 20 und der Bodenplatte 11 festgeklemmt ist.
Die Ansehlussdrähte 13 sind im Bereich zwischen dem oberen und unteren Flansch 23 bzw.24 des Spulenkörpers 20 mit einem straff gespannten Isolierband 35 umwickelt, etwa mit mehreren Windungen eines druckempfindlichen Isolierstreifens.
Das Band 35 drückt die Anschlussdrähte 13 in die passenden Öffnungen 36 der Spulenkörperflansche. Dabei werden die Anschlussdrähte 13 im Bereich zwischen den Flanschen 23 und 24 leicht radial nach innen gebogen und verhindern so jede Bewegung des Spulenkörpers 20 längs der Anschlussdrähte 13, welche Biegung der Anschlussdrähte 13 in Fig.2 der Deutlichkeit halber stark übertrieben wiedergegeben ist.
Die verschiedenen Kerben 36 in den Flanschen 23 und 24 verhindern eine Bewegung des Spulenaufbaus senkrecht zur Symmetrieachse des Schutzkäfigs aus den Anschluss- drähten 13, während die Bandumwicklung 35 aus Isolierstreifen zusammen mit den eingebogenen Teilen der Anschlussdrähte eine Längsbewegung des Spulenkörpers parallel zur Richtung der Anschlussdrähte 13 weg von der Bodenplatte 11 unmöglich macht. Der zwischen dem Flansch 24 des Spulenkörpers 20 und der Bodenplatte 11 eingeklemmte Schenkel der Magnetkernhälfte 25 hält den Abstand zwischen dem Spulenkörper 20 und der Bodenplatte 11 konstant.
Durch diese Konstruktion wird die Wicklung, obwohl ein gegenüber dem Magnetkern und den Anschlüssen unabhängiger Bauteil, relativ zu diesen Transformatorteilen fixiert. Die Wicklungsenden müssen nur den geringen Abstand zwischen dem Spulenkörper 20 und den Anschlussdrähten innerhalb des Schutzkäfigs überbrücken, was die Möglichkeit eines Drahtbruches stark verringert.
Die Einzelheiten des Transformators nach Fig. 1 und 2 sind am besten aus der Fig. 3 ersichtlich. Das rohrförmige Gehäuse 14 mit seinem umgebogenen Rand 15 an der unteren Mündung ist in Bereitschaft zur Aufnahme der Bodenplatte 11 mit den in ihr eingebetteten Anschlussdrähten 13 gezeichnet. Die Ausnehmung 28 in der Bodenplatte 11 zur Aufnahme der Magnetkernhälfte 25 ist deutlich erkennbar und verläuft innerhalb des kreisförmigen Käfigs aus den Anschlussdrähten 13.
Die einzelnen Anschlussdrähte 13 können ungleichen Abstand voneinander aufweisen, zwecks leichterer Kenntlichmachung der Reihenfolge und unverwechselbarer Einpassung in eine geeignete Fassung.
Von dem den kreisförmigen Käfig aus den Anschlussdrähten 13 umschliessenden Band 35 ist nur ein Stück in Fig.3 angedeutet. Beide Magnetkernhälften 25 und 29 weisen je einen Schenkel 26 bzw. 32 auf, welche in den mittleren, praktisch rechteckigen Durchgangskanal 30 im Spulenkörper 20 hineinragen. Die anderen beiden Schenkel 27 bzw. 31 erstrecken sich längs der abgeflachten Randstellen 40 der Flansche 24 bzw. 23 des Spulenkörpers 20. Wie angedeutet, ragen die Wicklungsenden 22 aus den Schlitzen 41 im oberen Flansch 23 des Spulenkörpers 20 heraus und können bequem zu den Anschluss- drähten 13 geführt werden.
Der in Fig.3 zu oberst dargestellte Isolierdeckel 17 dient zum Abschluss des Gehäuses 14 nach erfolgter Füllung desselben mit einer Ausgussmasse mit guten Isoliereigenschaften.
Im halbzusammengebauten Zustand befindet sich die Magnetkernhälfte 25 in der Ausnehmung 28 und der Spulenkörper 20 samt den Wicklungen 21 kann dann in den von den Anschlussdrähten 13 gebildeten Käfig geschoben werden, bis er auf der Magnetkernhälfte 29 aufsitzt. Dann werden, wie in Fig. 2 angedeutet, im Bereich zwischen den Flanschen 23 und 24 die Anschlussdrähte 13 mit dem Band 35 umwunden, so dass dieselben in die Kerben 36 des Spulenkörpers 20 gedrückt werden.
Die aus den Schlitzen 41 im oberen Flansch 23 herausragenden Wicklungsenden
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22 werden voneinander getrennt, falls erforderlich, abisoliert und dann um den zugehörigen Anschlussdraht 13 gewunden. Der soweit montierte Spulenaufbau wird dann umgekehrt mit den Enden der Anschlussdrähte 13 voran bis dicht an den Spulenkörper 20 in ein Bad aus geschmolzenem Lot eingetaucht, wodurch alle Wicklungsenden an ihren Anschlussdrähten 13 gleichzeitig befestigt werden. Anschliessend wird die Magnetkernhälfte 29 auf den Spulenkörper 20 gelegt und an den Stossstellen mit der Magnetkernhälfte 25 zusammengekittet.
Nach dem anschliessenden überziehen des ganzen Spulenaufbaus mit einer Isolierschicht durch Tauchen oder durch Vakuumimprägnieren mit Wachs ist der Transformator gebrauchsfertig. In den Zeichnungen ist diese Imprägnierung der Deutlichkeit halber nicht angedeutet.
Um das Bauelement noch besser zu schützen, wird der beschriebene Spulenaufbau im rohrartigen Gehäuse 14 untergebracht, das dann mit einer Verguss- masse gefüllt und mit dem Isolierdeckel 17 verschlossen wird. Auch diese Vergussmasse ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. Somit sind nur die Anschlüsse unterhalb der Bodenplatte 11 zugänglich, welche die von den Lötstellen der Wicklungsenden am weitesten entfernten Teile der Anschlussdrähte 13 bilden. Also kann beim Verbiegen eines Anschluss- endes praktisch kein Zug auf die Wicklungsenden ausgeübt werden.
Beim ganzen Herstellvorgang müssen die Wicklungsenden lediglich zum Durchziehen durch die Schlitze im Spulenkörper und zum Umwickeln um die Anschlussdrähte berührt werden. Auch beim Anlöten der Wicklungsenden werden diese lediglich vom geschmolzenen Lot berührt. Diese Tatsache, zusammen mit der sicheren Fixierung des Spulenaufbaus gegen jede Bewegung relativ zu den Anschlussdrähten, bewirkt, dass praktisch kein unerwünschter Zug auf die Wicklungsenden ausgeübt werden kann, was die Betriebssicherheit des Transformators erhöht.