EP0907190B1 - Induktives Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP0907190B1 EP98116940A EP98116940A EP0907190B1 EP 0907190 B1 EP0907190 B1 EP 0907190B1 EP 98116940 A EP98116940 A EP 98116940A EP 98116940 A EP98116940 A EP 98116940A EP 0907190 B1 EP0907190 B1 EP 0907190B1
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus 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
    • H01F41/005—Impregnating or encapsulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/266—Fastening or mounting the core on casing or support

Definitions

  • the present invention relates to an inductive component according to the preamble of claim 1 or 2 and a Method for producing such a component.
  • an inductive component from EP-A-0 315 527 is known according to the preamble of claim 1, in which to avoid a gap formation in hard Bump the two core halves together over the outer slug, as well as the bobbin with the core are glued.
  • an inductive component is known according to the preamble of claim 2, and is to be avoided a gap formation between the two core halves is known To provide the component with a plastic cap.
  • DE-A-30 40 334 is an inductive component with a magnetic core and a winding arranged on it known, in which the winding is glued directly to the core is.
  • the Carrier body can - which also applies in the following - just or be L-shaped, in which case the resilient bracket one leg of the L-shaped support body and the core of the unit Grips around core and winding body.
  • the plastic is in preferably by melting plastic flanges of the carrier body, which are inserted into the core, by means of melted a heating rod to then soften it thermoplastic towards the surface of the core press and then the plastic to solidify bring. If necessary, the plastic flanges on your Edge still have a nose that the plastic flanges snap onto the cores.
  • FIG. 1 and 2 show how a core 1 made of ferromagnetic Material on a carrier body 2 in the inventive inductive component is attached.
  • a so-called window core or double E core that in plan view (see FIG. 1) essentially square and has an opening bridged by a web.
  • Fig. 2 shows a section A-A through the inductive component of Fig. 1, this section in two different planes is guided: it initially runs through two slit-shaped Holes 3 in core 1 and is then a little further back lying level around the central web of the core 1 make visible (see the corresponding dashed line).
  • the carrier body 2 consists of a thermoplastic plastic and has flanges 4 which are plate-like are and protrude into the corresponding holes 3 of the core 1 so that they got something from the opposite ends of this Protrude holes.
  • flanges 4 on their protruding Ends still be provided with lugs 5, as shown schematically in the left half of Fig. 2 is indicated in dashed lines.
  • lugs 5 are attached to the ends of both flanges 4. They are used to compensate for large geometrical tolerances of the individual cores 1 is advantageous because more of them "Material" for melting is available.
  • the noses 5 can extend over the entire length of the flanges 4 or only partially extend over this length.
  • the protruding ends of the flanges 4 are according to the invention by means of a heating rod not shown in the figures for Softening or melting brought so that they over expand the end of holes 3 as shown in the right Half of Fig. 2 is indicated by a broken line 6 to after it solidifies, the core 1 is fixed to the carrier body 2 connect to.
  • the noses 5 can be over the entire length of the flanges 4 (cf. left half of 4) or only via, for example, their end parts (cf. right half of Fig. 4) extend.
  • the protruding ends of the flanges 4 are by means of for example, heating rods heated to the thermoplastic Soften and melt plastic, so that this extends beyond the ends of the holes 3 or openings (see dashed line 6 in Fig. 2).
  • the plastic is then solidified, causing the core 1 to safely the support body 2 is fixed.
  • Typical dimensions for the cores 1 are, for example 24 x 24 x 4 or 28 x 28 x 5 or 35 x 35 x 8 (each mm).
  • thermoplastic Plastic a carrier body made of thermoplastic Plastic is used and that certain areas of this thermoplastic plastic for melting and Freeze brought to the core after freezing firmly with a carrier body or with the winding body firmly to connect the core. In the areas that are melting brought, will be “additional.” Material “offered, such as with the mentioned Noses 5 happens.
  • the carrier bodies 2 need not be cuboid. she can - as already mentioned - for example L-shaped, with the flanges 4 on one leg and the electrical feed pins 9 on the other Legs of the "L" are attached.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein induktives Bauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauelements.
Bei induktiven Bauelementen, bei denen ein Kern aus ferromagnetischem Material, ein sogenannter Ferritkern, und ein Wickelkörper zur Aufnahme von elektrisch leitenden Wicklungen bereits zu einer Einheit zusammengefügt sind, wird bisher diese Einheit aus Kern und Wickelkörper durch Kleben fest mit einem Trägerkörper verbunden, der eine an die Einheit aus Kern und Wickelkörper angepaßte Form sowie Anschlußstifte für den elektrischen Anschluß der Wicklungen des Bauelements aufweist. Dabei kann es beispielsweise durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten des Klebers und der Bauelementeteile zu Beschädigungen und Zerstörungen dieser Bauelementeteile, insbesondere der Kerne, durch Brechen oder durch Risse kommen. Darüber hinaus können die Bauelementeeigenschaften auch durch Kleberverunreinigungen beeinträchtigt werden.
So ist z.B. aus der EP-A-0 315 527 ein induktives Bauelement bekannt gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei dem zur Vermeidung einer Spaltbildung bei harten Stößen sowohl die beiden Kernhälften miteinander über die äußeren Butzen, als auch der Spulenkörper mit dem Kern verklebt sind. Aus der DE-U-9010132 ist ein induktives Bauelement bekannt gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2, und ist es zur Vermeidung einer Spaltbildung zwischen den zwei Kernhälften bekannt, das Bauelement mit einer Kunststoffkappe zu versehen. Aus der DE-A-30 40 334 ist ein induktives Bauelement mit einem magnetischen Kern und einer darauf angeordneten Wicklung bekannt, bei dem die Wicklung direkt auf dem Kern aufgeklebt ist.
Um die oben genannten Schwierigkeiten zu überwinden, wurde bereits daran gedacht, für den Trägerkörper eine an die Einheit aus Kern und Wickelkörper angepaßte Form zu wählen und die Einheit aus Kern und Wickelkörper durch mindestens eine federnde Klammer am Trägerkörper zu haltern. Der Trägerkörper kann dabei - was auch im folgenden gilt - eben oder L-förmig ausgebildet sein, wobei in letzterem Fall die federnde Klammer einen Schenkel des L-förmigen Trägerkörpers und den Kern der Einheit aus Kern und Wickelkörper umgreift.
Mit solchen federnden Klammern können zwar die Nachteile eines Klebers überwunden werden, also insbesondere Störungen des Bauelements infolge der Eigenschaften des Klebers, wie Rißbildung aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten, Verunreinigungen durch den Kleber usw., jedoch hat sich gezeigt, daß über längere Zeit eine genaue Justierung des Trägerkörpers einerseits und der Einheit aus Kern und Wickelkörper andererseits zueinander, etwa infolge einer auch nur geringen Verschiebung der Klammer, nicht unbedingt gewährleistet ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein induktives Bauelement der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, das jeweils eine hohe Maßhaltigkeit über einen langen Zeitraum gewährleistet und dennoch ohne Verwendung von Kleber einfach herstellbar bzw. ausführbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein induktives Bauelement mit dem Merkmal des Patentanspruches 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Verfahren zur Herstellung eines solchen induktiven Bauelements sind jeweils in den Patentansprüchen 6 und 7 angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich jeweils aus den Patentansprüchen 2 bis 5.
Bei dem erfindungsgemäßen induktiven Bauelement wird also entweder der Wickelkörper am Kern durch einen Kunststoffüberschuß angeschmolzen, wenn das induktive Bauelement keinen Trägerkörper aufweist, oder der Kern wird am Trägerkörper durch Aufschmelzen von Kunststoff festgelegt, wenn ein solcher Trägerkörper vorhanden ist. Der Kunststoff wird dabei in bevorzugter Weise durch Aufschmelzen von Kunststoff-Flanschen des Trägerkörpers, die in den Kern eingeführt sind, mittels eines Heizstabes aufgeschmolzen, um sodann den erweichten thermoplastischen Kunststoff auf die Oberfläche des Kernes zu pressen und anschließend den Kunststoff zum Erstarren zu bringen. Gegebenenfalls können die Kunststoff-Flansche an ihrem Rand noch eine Nase aufweisen, die die Kunststoff-Flansche an den Kernen einrasten lassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes induktives Bauelement,
Figur 2
einen Schnitt durch das Bauelement von Fig. 1,
Figur 3
eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen induktiven Bauelements, und
Figuren 4 und 5
ähnlich zu den Fig. 1 und 2 eine Draufsicht bzw. einen Schnitt durch ein drittes, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 1 und 2 ist gezeigt, wie ein Kern 1 aus ferromagnetischem Material auf einem Trägerkörper 2 bei dem erfindungsgemäßen induktiven Bauelement angebracht ist. Bei dem Kern 1 handelt es sich um einen sog. Fensterkern oder Doppel-E-Kern, der in Draufsicht (vgl. Fig. 1) im wesentlichen quadratisch ist und einen durch einen Steg überbrückte Öffnung hat.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt A-A durch das induktive Bauelement von Fig. 1, wobei dieser Schnitt in zwei verschiedenen Ebenen geführt ist: er verläuft zunächst durch zwei schlitzförmige Löcher 3 im Kern 1 und ist dann in einer etwas weiter zurück liegenden Ebene gelegen, um den mittleren Steg des Kernes 1 sichtbar zu machen (vgl. die entsprechende Strichlinie).
Anstelle der beiden schlitzförmigen Löcher 3 können gegebenenfalls auch vier Löcher an den jeweiligen Ecken vorgesehen werden.
Der Trägerkörper 2 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff und weist Flansche 4 auf, die plattenartig ausgebildet sind und in die entsprechenden Löcher 3 des Kernes 1 so hineinragen, daß sie etwas aus den gegenüberliegenden Enden dieser Löcher vorstehen.
Werden die beiden schlitzförmigen Löcher 3 durch die vier Löcher ersetzt, so werden in diese Stifte anstelle der Flansche 4 eingeführt.
Gegebenenfalls können die Flansche 4 an ihren vorstehenden Enden noch mit Nasen 5 versehen sein, wie dies schematisch in der linken Hälfte von Fig. 2 in Strichlinien angedeutet ist.
Diese Nasen 5 sind dabei an den Enden beider Flansche 4 angebracht. Sie sind zum Ausgleich von großen geometrischen Toleranzen der einzelnen Kerne 1 von Vorteil, weil durch sie mehr "Material" zum Aufschmelzen zur Verfügung steht. Die Nasen 5 können sich über die gesamte Länge der Flansche 4 oder nur teilweise über diese Länge erstrecken.
Die vorstehenden Enden der Flansche 4 werden erfindungsgemäß mittels eines in den Figuren nicht gezeigten Heizstabes zum Erweichen bzw. Aufschmelzen gebracht, so daß sie sich über das Ende der Löcher 3 ausdehenen, wie dies in der rechten Hälfte von Fig. 2 durch eine Strichlinie 6 angedeutet ist, um nach ihrem Erstarren den Kern 1 fest mit dem Trägerkörper 2 zu verbinden.
Auf dem mittleren Steg des Kernes 1 befindet sich ein Wickeloder Spulenkörper 7, der in der Fig. 1 nur schematisch gezeigt und zur besseren Übersichtlichkeit in Fig. 2 weggelassen ist.
Es ist auch möglich, diesen Wickelkörper 7 gegebenenfalls direkt mit dem Kern 1 zu verbinden, indem der Kunststoff auf dem mittleren Steg des Kernes 1 in einem Bereich 8 (vgl. Fig. 3) zum Aufweichen gebracht wird, um so den Wickelkörper 7 auf dem mittleren Steg des Kernes 1 nach dem Erstarren des Kunststoffes zu fixieren.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem auf die schlitzförmigen Löcher 3 verzichtet wird und die Flansche 4 direkt durch die Öffnungen des Kernes 1 ragen. Die Nasen 5 können sich dabei über die gesamte Länge der Flansche 4 (vgl. linke Hälfte von Fig. 4) oder nur über beispielsweise deren Endteile (vgl. rechte Hälfte von Fig. 4) erstrecken.
Bei einem Verfahren zum Herstellen des induktiven Bauelements der Figuren 1 und 2 wird zunächst der Kern 1 mit dem Wickelkörper 7 auf den Trägerkörper 2 so aufgesetzt, daß die Flansche 4 durch die Löcher 3 des Kernes 1 (Fig. 1 und 2) oder dessen Öffnungen (Fig. 4 und 5)geführt sind und - gegebenenfalls mit den Nasen 5 versehen - aus den dem Träger 2 gegenüberliegenden Enden der Löcher 3 bzw. Öffnungen vorstehen. Sodann werden die vorstehenden Enden der Flansche 4 mittels beispielsweise Heizstäben erwärmt, um den thermoplastischen Kunststoff zu erweichen und aufzuschmelzen, so daß sich dieser über die Enden der Löcher 3 bzw. Öffnungen hinaus ausdehnt (vgl. Strichlinie 6 in Fig. 2). Der Kunststoff wird sodann zum Erstarren gebracht, wodurch der Kern 1 sicher auf dem Trägerkörper 2 fixiert wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 wird der Wickelkörper 7 auf den mittleren Steg des Kernes 1 aufgebracht. Sodann wird der Kunststoff in einem Bereich 8 zum Aufschmelzen gebracht und anschließend abgekühlt. Nach dem Erstarren des Kunststoffes 8 ist dadurch der Wickelkörper 7 sicher auf dem mittleren Steg des Kernes 1 fixiert. Bei diesem Kern 1 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel in bevorzugter Weise um einen Doppel-E-Kern, da ein solcher eine einfache Montage des Wickelkörpers 7 auf dem mittleren Steg erlaubt.
Typische Abmessungen für die Kerne 1 sind beispielsweise 24 x 24 x 4 oder 28 x 28 x 5 oder 35 x 35 x 8 (jeweils mm).
Wesentlich an der Erfindung ist also, daß bei dem beschriebenen induktiven Bauelement ein Trägerkörper aus thermoplastischem Kunststoff verwendet wird und daß bestimmte Bereiche von diesem thermoplastischen Kunststoff zum Aufschmelzen und Erstarren gebracht werden, um nach dem Erstarren den Kern fest mit einem Trägerkörper oder dem Wickelkörper fest mit dem Kern zu verbinden. In den Bereichen, die zum Aufschmelzen gebracht werden, wird in vorteilhafter Weise "zusätzliches Material" angeboten, wie dies beispielsweise mit den erwähnten Nasen 5 geschieht.
Die Trägerkörper 2 brauchen nicht quaderförmig zu sein. Sie können auch - wie bereits erwähnt wurde - beispielsweise L-förmig sein, wobei dann die Flansche 4 an einem Schenkel und der elektrischen Zuführung dienende Stifte 9 am anderen Schenkel des "L" angebracht sind.

Claims (9)

  1. Induktives Bauelement mit einem Kern (1) aus ferromagnetischem Material und einem Wickelkörper (7) zur Aufnahme von elektrisch leitenden Wicklungen, bei dem der Wickelkörper (7) und der Kern (1) in einem zu einer Einheit zusammengefügten Zustand montierbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper (7) am Kern (1) durch einen Kunststoffüberschuß (8) angeschmolzen ist.
  2. Induktives Bauelement mit einem Kern (1) aus ferromagnetischem Material, einem Wickelkörper (7) zur Aufnahme von elektrisch leitenden Wicklungen und einem Trägerkörper (2), bei dem der Wickelkörper (7) und der Kern (1) in einem zu einer Einheit zusammengefügten Zustand montierbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) am Trägerkörper (2) durch Aufschmelzen von Kunststoff (6) festgelegt ist.
  3. Induktives Bauelement nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) am Trägerkörper (2) durch Aufschmelzen von Kunststoff-Flanschen (4) festgelegt ist.
  4. Induktives Bauelement nach Anspruch 3,
    gekennzeichnet durch
    eine am Rand der Kunststoff-Flansche (4) angebrachte Nase (5).
  5. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (2) aus einem thermoplastischem Kunststoff besteht.
  6. Induktives Bauelement nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (5) sich wenigstens teilweise über die Länge des Flansches (4) erstreckt.
  7. Induktives Bauelement nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche in Öffnungen oder gesonderte Schlitze (3) des Kernes (1) eingeführt sind.
  8. Verfahren zum Herstellen eines induktiven Bauelements nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Kern (1) mit einem Wickelkörper (7) und elektrisch leitenden Wicklungen auf einem Trägerkörper (2) aufgesetzt wird, daß über den Kern (1) überstehende Enden eines Flansches (4) des Trägerkörpers (2) erwärmt werden, um den thermoplastischen Kunststoff der Enden des Flansches (4) aufzuschmelzen, und daß der erweichte thermoplastische Kunststoff auf die Oberfläche des Kernes (1) angepreßt und der erweichte thermoplastische Kunststoff zum Erstarren gebracht wird (6).
  9. Verfahren zum Herstellen eines induktiven Bauelements nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffüberschuß (8) durch einen Heizstab aufgeschmolzen wird.
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