AT393179B - Induktives schaltungselement fuer leiterplattenmontage - Google Patents

Description

AT 393 179 B

Gegenstand der Erfindung ist ein induktives Schaltungselement für Leiterplattenmontage mit einem wenigstens einen, vorzugsweise jedoch mehrere durch Joche verbundene Schenkel aufweisenden, zusammengesetzten Kern, wobei die Längsachsen der Schenkel parallel und äquidistant zur Leiterplatte angeordnet werden und bei dem mindestens ein Schenkel einen Spulenkörper mit einer in herkömmlicher Weise aufgebrachten ersten Wicklung aufweist und eine zweite Wicklung vorgesehen ist, die aus bügelförmigen, U-förmig gebogenen Drahtelementen besteht, die den oder die Schenkel des Kems überwölben und die zusammen mit Leiterbahnen in die ihre Enden eingelötet werden, vollständige Windungen bilden.

Im Stand der Technik ist es bekannt, für viele Geräte typen, die getaktet betrieben werden, wie z. B. DC/DC-Wandler, Hochsetzsteller, Tiefsetzsteller etc., hohe Schaltfrequenzen anzuwenden, da damit sowohl eine Reduktion der Eisenquerschnitte von induktiven Elementen als auch eine Verringerung der Windungszahlen wegen der hohen Windungsspannungswerte ermöglicht ist Weiterhin ist es bekannt bei den erforderlichen induktiven Schaltungselementen wie Übertragern oder Drosseln soweit sie auf Leiterplatten angeordnet werden die sekundären, den höheren Strom führenden Wicklungen dadurch zu realisieren, daß man bügelförmige U-förmige Drahtelemente benützt die den Schenkelquerschnitt überwölben und in die Leiterplatte einzeln und parallel zueinander eingesteckt werden, so daß sie zusammen mit altsprechenden Leiterbahnen, mit denen sie verlötet werden, vollständige Windungen bilden.

Derartige induktive Schaltelemente sind im Stand der Technik bekannt. Bei da DE-OS 33 06 923 (Grundig) dienen bügelförmige Windungselemente im Verband mit passend angeordneten Leiterbahnen zur Spulenbildung und schließen einen Kunststoffkörper mit quadratischem Querschnitt ein, der einen Schraubkem enthält Aus der US-PS 47 77 465 (Meinel) ist ein im wesentlichen O-förmiger Kern bekannt, der durch eingelötete Windungsbügel, die zur Bildung zweier, auf beide Schenkel verteilter Wicklungen dienen, auf da Platine gehalten wird.

Diese Technik hat den Vorteil, daß die Wicklung durch Verwendung vorgeformter Drahtelemente in der gewünschten Konfiguration einfach herzustellen ist und ein herkömmlicher Wickelvorgang entfällL Sie weist jedoch in da bekannten Form Nachteile auf. Die Drahtelemente müssen einzeln eingesteckt werden, sie sind bis zur Valötung nur wenig mechanisch gesichert, können sich also unzulässig nahe kommen und müssen daher aus isoliertem Draht bestehen. Dies verursacht Mehrarbeit durch das Abisolieren der Enden und verringert die thermische Belastbarkeit.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Drahtelonente auf einem tunnelförmigen Wicklungsträger mit im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufliegen und gehaltert sind. Der dadurch erzielte Vorteil liegt darin, daß die Drahtelemente durch einen automatisierbaren Vorgang in den Wicklungsträger eingesetzt waden können und die so vormontierte Baugruppe in einem in die Leiterplatte eingesetzt werden kann. Da die Drahtelemente gegeneinander unverschieblich gehaltert sind, besteht die Gefahr des Unterschreitens eines geforderten gegenseitigen Mindestabstandes nicht und es können aus blanken Drähten hergestellte Drahtelemente verwendet waden. Diese sind gegenüba einer auf dem Spulenträger angeordneten osten Wicklung durch den tunnelförmigen Wicklungsträger isoliert

Vorteilhaft weist der Wicklungsträger in seinem gekrümmten Teil nach oben und außen offene Rinnen oder Nuten zur Aufnahme da gebogenen Bereiche der U-förmigen Drahtelemente und in seinen beiden ebenen Teilen Kanäle zur Aufnahme der geraden Bereiche da U-förmigen Drahtelemente auf. Der ozielte Vorteil liegt darin, daß die zwischen den Drahtelementen befindliche Kriechstiecke groß ist was insbesondere dann von wesentlicher Bedeutung ist wenn benachbarte Windungen untaschiedlichen Wicklungen angehören.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet daß der Wicklungsträger in seinem mittleren gekrümmten Teil an beiden Enden angesetzte hakenförmige Fedoschenkel aufweist die in zueinander weisender Richtung auf die Stirnflächen der Joche der Kerne wirken, mittels derer der Wicklungsträger auf Kem und Spulenkörpa klemmbar ist. Dadurch ergibt sich vorteilhaft auch vor dem Aufbringen des induktiven Schaltungselementes auf die Leiterplatte ein guter mechanischer Zusammenhalt aller Teile, sodaß Lagerung und Transport problemlos möglich sind. Der Wicklungsträger wird in Richtung der Längsachse der Kernschenkel exakt auf dem Spulenkörper positioniot Da zu einer anfälligen Verklebung der Kone erforderliche Preßdruck wird durch die Wirkung der hakenförmigen Elemente erzeugt

Eine weitere Vabesserung der mechanischen Stabilität να dem Einlöten sowie ein leichtoes Einsetzen in die Leiterplatte ist dadurch gegeben, daß die beiden, die Kanäle beinhaltenden Bereiche des Wicklungsträgers als flache Steckleisten ausgebildet sind und daß diese Steckleisten mit Paßsitz in Taschen einsteckbar sind, die auf einem plattenförmigen Element, welches unter dem Spulenkörper anordenbar ist, senkrecht zu dessen Ebene derart angeordnet sind, daß der Abstand zwischen ihren Außenflächen dem Abstand der Innenwände oder Innenkanten da äußeren Schenkel der Kerne entspricht Es ofolgt dadurch auch eine genaue Positionierung des Wicklungsträgers auf dem Spulenkörpa senkrecht zur Richtung da Längsachse da Kemschenkel.

Anhand eines in da Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispieles soll nachfolgend das Wesen da Erfindung näha aläutat werden.

Ein im wesentlichen doppel T-förmig ansgebildeta Spulenkörpa (1) weist einen rohrförmig ausgebildeten Mittelteil (2) auf, dessen innerer Querschnitt auf den Durchmesser des mittleren Kemschenkels (3) abgestimmt ist, seine äußere Kontur kann vorteilhaft, wie hier gezeigt, U-förmig gestaltet sein, um die Windungsform der hia nicht dargestellten Primärwicklung der U-förmigen Windungsform da Sekundärwicklung anzugleichen und -2-

Claims (4)

1. AT 393 179 B damit die Streuung zu vermindern. Die angesetzten Querstege (4) sind trogförmig ausgeführt und dienen zur Aufnahme des Jochteiles (5) der beiden Kerne (6). Dazu weisen sie Öffnungen (7) zum Durchtritt der Außenschenkel (8) der Kerne (6) auf. An den Enden (9) bzw. Verlängerungen (10) der Querstege (4) sind Lötschwerter (11) eingesetzt, mit deren oberen Enden (12) die Wicklungsenden (13) verlötet worden und deren untere Enden (14) zum Einschwallen in die Leiterplatte vorgesehen sind. Der Wicklungsträger (15) besteht wesentlich aus einem tunnelförmigen Teil (16,17) mit etwa U-förmigen Querschnitt, dessen ebene Teile (16) als Steckleisten (18) ausgebildet sind. Diese beinhalten Kanäle (19) zur Aufnahme der geraden Bereiche (20) der U-förmig gestalteten Drahtelemente (21). Diese Kanäle (19) gehen im gekrümmten Teil (17) des Wicklungsträgers (15) in Nuten oder Rinnen (22) über, die nach oben und außen offen sind und zur Aufnahme der gebogenen Bereiche (23) der Drahtelemente (21) dienen. Diese Drahtelemente (21) sind also im eingestecktem Zustand durch die Wände der Kanäle (19) und der Nuten oder Rinnen (22) mechanisch gut gehaltert und elektrisch gut von einander isoliert, sodaß eine Isolation des Drahtmaterials entbehrlich ist und blanke Drähte verwendet werden können. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität sind im gekrümmten Teil (17) des Wicklungsträgers (15) an dessen Endkanten Querwände (24) angesetzt, die durch Längswände (25) verbunden sind, die ihrerseits in die Stecldeisten (18) übergehen. In Fortsetzung dieser Längswände (25) sind beidseitig hakenförmige Elemente (26) angefügt. Diese sind zum Schutz gegen Abbrechen und Ausknicken durch Querstege (27) verbunden. Zusammenbau und Montage des erfindungsgemäßen induktiven Schaltungselementes sind einfach und leicht erklärbar. Der Mittelteil (2) des Spulenkörpers (1) aus Kunststoff wird in herkömmlicher Weise mit der oder den Primärwicklung(en) bewickelt Dies ist hier nicht gezeigt. Die Wicklungsenden (13) werden an die oberen Enden (12) der Lötschwerter (11) angelötet. In den Spulenkörper (1) werden von beiden Seiten die Ferritkerne (6) eingeschoben, ggf. werden deren Stoßflächen (28) vorher mit Klebstoff bestrichen. Dann wird von unten ein weiteres Element in Form einer Isolierstoffjplatte (29) mit aufgesetzten, unten offenen Taschen (30) eingesetzt. Die Taschen (30) sind entlang zweier paralleler Kanten (31) der Isolierstoffplatte (29) angeordnet, ihr Mittenabstand und ihre Wandstärke sind so gewählt, daß die Außenflächen (32) der Taschen (30) an den Innenwänden oder Innenkanten der äußeren Schenkel (8) der Kerne (6) anliegen; die äußere Länge der Taschen (30) entspricht dem Abstand zwischen den einander zugekehrten Flächen (34) der Querstege (4), sodaß die Lage der Isolierstoffplatte (29) durch die Taschen (30) genau fixiert ist Die Innenabmessungen der Taschen (30) sind auf die Außenabmessungen der Steckleisten (18) zur Schaffung eines Paßsitzes abgestimmt. Die Isolierstoffplatte (29) ist zwischen den Taschen (30) mit einer muldenförmigen Eintiefung (33) versehen, um den Wickelquerschnitt auch unter dem Mittelteil (2) des Spulenkörpers (1) sicher zustellen. Nun wird zuletzt von oben der mit Drahtelementen (21) bestückte Wicklungsträger (15) auf den Spulenkörper (1) aufgesetzt, wobei die Steckleisten (18) in die Taschen (30) eingeschoben werden und die hakenförmigen Elemente (26) unter geringer elastischer Verformung mit ihren Innenkanten (35) auf die einander entgegengesetzten Stirnflächen (36) der Kemjoche (5) geschoben werden. Auf diese Weise wird ein guter Zusammenhalt aller Elemente erreicht, wobei insbesondere der Wicklungsträger (15) gegen seitliche Verschiebungen gesichert ist, sodaß auch bei einer eventuellen Zwischenlagerung vor dem Einlöten in die Leiterplatte kein Auseinanderfallen zu befürchten ist Durch die genaue Positionierung des Wicklungsträgers (15) gegenüber dem Spulenkörper (1) treffen beim Einsetzen des zusammengestellten Schaltungselementes in die Leiterplatte neben den unteren Enden (14) der Lötschwerter (11), die mit unveränderlichen gegenseitigen Abständen im Spulenkörper (1) angeordnet sind, auch die Enden der Drahtelemente (21) genau auf die zugeordneten Bohrungen in der Leiterplatte, sodaß das Einsetzen rasch und einfach durchführbar ist PATENTANSPRÜCHE 1. Induktives Schaltungselement für Leiterplattenmontage mit einem wenigstens einen vorzugsweise jedoch mehrere durch Joche verbundene Schenkel aufweisenden zusammengesetzten Kern, wobei die Längsachsen der Schenkel parallel und äquidistant zur Leiterplatte angeordnet werden und bei dem mindestens ein Schenkel einen Spulenkörper mit einer in herkömmlicher Weise aufgebrachten ersten Wicklung aufweist und eine zweite Wicklung vorgesehen ist, die aus bügelförmigen, U-förmig gebogenen Drahtelementen besteht, die den oder die Schenkel des Kerns überwölben und die zusammen mit Leiterbahnen, in die ihre Enden eingelötet werden vollständige Windungen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtelemente (21) auf einem tunnelförmigen Wicklungsträger (15) mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt aufliegen und gehaltert sind. -3- AT 393 179 B
2. 2. Induktives Schaltungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsträger (15) in seinem gekrümmten Teil (17) nach oben und außen offene Rinnen oder Nuten (22) zur Aufnahme der gebogenen Bereiche (23) der U-förmigen Drahtelemente (21) aufweist und in seinen beiden ebenen Teilen (16) Kanäle (19) zur Aufnahme der geraden Bereiche (20) der U-förmigen Drahtelemente (21) aufweist.
3. 3. Induktives Schaltungselement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsträger (15) in seinem mittleren gekrümmten Teil (17) an beiden Enden angesetzte hakenförmige Federschenkel (26) auftveist, die in zueinander weisender Richtung auf die äußeren Stirnflächen (36) der Joche (5) der Kerne (6) wirken, mittels derer der Wicklungsträger (15) auf Kern (6) und Spulenkörper (1) klemmbar ist
4. 4. Induktives Schaltungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden die Kanäle (19) beinhaltenden Teile (16) des Wicklungsträgers (15) als flache Steckleisten (18) ausgebildet sind und daß diese Steckleisten (18) mit Paßsitz in Taschen (30) einsteckbar sind, die auf einem plattenförmigen Element (29), welches unter dem Spulenkörper (1) angeordnet ist, senkrecht zu dessen Ebene derart angeordnet sind, daß der Abstand zwischen ihren Außenflächen (32) dem Abstand der Innenwände oder Innenkanten der äußeren Schenkel (8) der Kerne (6) entspricht. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-