DE19627819A1 - Spulenkörper für eine Flachspule - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper für eine Flachspu­ le, mit einem Wickelkörper, auf den eine Wicklung eines läng­ lichen Leiters wickelbar ist, einem mit dem Wickelkörper ver­ bundenen ersten Flansch zur Anlage einer Seitenfläche der Wicklung, und mit mindestens einem zweiten Flansch zur Anlage der anderen Seitenfläche der Wicklung.

Ein derartiger Spulenkörper wird für induktive Bauelemente, wie Drosselspulen, Transformatoren, etc. verwendet. Die Bau­ höhe derartiger Bauelemente definiert im allgemeinen die Ge­ samthöhe einer bestückten Leiterplatte und damit das Ab­ standsmaß zwischen zwei Leiterplatten in einer Baugruppe. Herkömmliche Spulenkörper haben eine relativ hohe Bauhöhe, so daß die Anzahl von Leiterplatten je Baugruppe beschränkt ist.

Es ist bekannt, eine Flachspule durch eine spiralförmige Lei­ terbahn auf der Leiterplatte zu erzeugen. Eine derartige Flachspule hat jedoch geringe Induktivität und schlechte elektrische Eigenschaften. Bei einer Weiterentwicklung dieses Flachspulenprinzips wird die Wicklung in Dickschichttechnik als spiralförmige Leiterbahnschicht erzeugt. Durch Anwendung der Dickschicht-Multilayertechnik können mehrere Lagen von Wicklungen übereinander erzeugt werden. Nachteilig bei dieser Art von Flachspule sind ihre elektrischen Eigenschaften, die die Gütewerte herkömmlicher Spulen mit herkömmlichen Spulen­ körpern nicht erreichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Spulenkörper eingangs ge­ nannter Art anzugeben, dessen Bauhöhe klein ist und der die Herstellung einer Flachspule ermöglicht, die gute elektrische Eigenschaften hat.

Diese Aufgabe wird für einen Spulenkörper eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß die Flansche einen Abstand voneinan­ der haben, der im wesentlichen dem Durchmesser oder der Dicke des Leiters entspricht, und daß der Wickelkörper mindestens eine Durchgangsöffnung hat, die die zwischen beiden Flanschen gebildete Wickelkammer mit der Außenseite mindestens eines der Flansche verbindet.

Gemäß der Erfindung wird die Bauhöhe des Spulenkörpers im we­ sentlichen durch die Dicke der Flansche und die Dicke des in einer einzigen Schicht gewickelten Leiters bestimmt. Demgemäß ist der Spulenkörper sehr flach - seine Bauhöhe liegt im Be­ reich der üblichen Bauelemente einer Leiterplatte. Demzufolge können in einer Baugruppe mit beengten Raumverhältnissen eine Vielzahl von mit Spulenkörpern bestückten Leiterplatten ange­ ordnet werden. Über die Durchgangsöffnung kann der Leiter zu­ geführt werden, der in einer einzigen Spirale um den Wickel­ körper gewickelt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hat der Wickelkörper eine längliche Ausnehmung für die Aufnahme eines Schenkels eines Magneten. Mindestens ein endseitiger Abschnitt der Aus­ nehmung ist durch mindestens einen Steg abgetrennt, wobei dieser Abschnitt einen Teil der Durchgangsöffnung bildet. Durch diese Maßnahmen ist der dem Wickelkörper zugeführte Leiter elektrisch gut gegen einen in die Ausnehmung einge­ setzten Magneten isoliert.

Eine andere Weiterbildung sieht vor, daß mindestens einer der Flansche einen Schlitz enthält, der vom äußeren Rand des Flansches ausgeht und vorzugsweise bis zum Wickelkörper ver­ läuft, und daß die Breite des Schlitzes geringfügig breiter als der Durchmesser oder die Dicke des Leiters ist. Auf diese Weise kann das von der Durchgangsöffnung entfernte Ende des Leiters leicht durch den Schlitz herausgeführt und weiter verbunden werden.

Mehrere derartige Spulenkörper lassen sich auf einfache Weise übereinander stapeln, um mehrere voneinander getrennte Wick­ lungen zu erzeugen, beispielsweise für einen Transformator, oder um die Anzahl der Windungen einer oder mehrerer Spulen um die miteinander fluchtende Ausnehmung, d. h. die Anzahl der Windungen um einen Mittelschenkel eines Magneten, zu erhöhen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Spulenkörpers nach der Erfindung sowie eine Anordnung mit mehreren Spulenkörpern,

Fig. 2 Ansichten des Spulenkörpers,

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung einer Anordnung mit mehreren Spulenkörpern, und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Transfor­ mators mit mehreren Spulenkörpern.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers in drei Teilbildern a, b, c sowie im Teilbild d eine Anordnung mit mehreren Spulenkörpern. Gemäß Teilbild a ist ein Wickelkörper 10 mit einem rechteckförmigen Flansch 12 verbunden. Der Wickelkörper 10 hat eine Ausnehmung 14, die sich längs der Längsachse L erstreckt. An den Enden der Aus­ nehmung 14 sind Stege 16 vorgesehen, welche Durchgangsab­ schnitte 18 definieren. Auf der einen Seite des Wickelkörpers 10 ist eine Öffnung 19 eingelassen, die zusammen mit dem Durchgangsabschnitt 18 eine Durchgangsöffnung 20 bildet. Über diese Durchgangsöffnung 20 wird, wie im Teilbild b zu sehen ist, ein Ende des zu einer Wicklung W gewickelten Leiters ge­ führt. Der Leiter ist eine Litze 26, die eine Vielzahl von isolierten, miteinander versponnenen Einzeldrähten enthält. Die Litze 26 hat eine quadratische Querschnittsform mit Sei­ tenlänge s. Die Wicklung W besteht aus einer einzigen schnec­ kenförmig gewickelten Lage der Litze 26.

Der Bildabschnitt c der Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ei­ nen fertig montierten Spulenkörper S mit einem zweiten Flansch 11, der mit dem Wickelkörper 10 verbunden ist. Beide Flansche 11, 12 liegen an den Seitenflächen der Wicklung W an. Der Abstand zwischen den beiden Flanschen entspricht der Seitenlänge s der Litze 26. Beide Flansche 11, 12 sowie der Wickelkörper 10 bilden eine Wickelkammer 28, in der die Wick­ lung W aufgenommen ist. Die Enden 22, 24 der Wicklung W sind herausgeführt, um sie elektrisch weiter zu verbinden.

Der Flansch 11 enthält einen Schlitz 30, der vom äußeren Rand des Flansches 11 bis zum Wickelkörper 10 verläuft. Durch die­ sen Schlitz 30 hindurch kann das Ende 24 herausgeführt wer­ den. Selbstverständlich ist es möglich, auch am Flansch 12 einen Schlitz zum Herausführen des Endes 24 vorzusehen. Al­ ternativ können die Flansche 11, 12 auch mehrere Schlitze enthalten, um eine Vielzahl von Anschlußmöglichkeiten für das Ende 24 zu schaffen. Außerdem kann der Wickelkörper 10 auf der der Durchgangsöffnung 20 gegenüberliegenden Seite eben­ falls eine Durchgangsöffnung enthalten, um mehrere Möglich­ keiten der Zuführung eines Leiters der Wickelkammer 28 zu schaffen.

Im Bildabschnitt d ist eine Spulenkörperanordnung mit mehre­ ren Spulenkörpern S1, S2, S3 dargestellt, die Flansche 32a, 32b; 32c, 32d; bzw. 32e, 32f haben. Die Spulenkörper S1, S2, S3 haben denselben Aufbau wie der im Bildabschnitt c gezeigte Spulenkörper S. Die Spulenkörper S1, S2, S3 liegen fluchtend übereinander, so daß ihre jeweiligen Ausnehmungen 14 und ihre Durchgangsabschnitte 18 miteinander fluchten. Somit ist jede zwischen den Flanschen 32a bis 32f gebildete Wickelkammer von den äußeren Flanschen 32a bis 32f her zugänglich, so daß in jede Wickelkammer ein Leiter geführt werden kann. Die jewei­ ligen Enden der Wicklungen W in den Wickelkammern werden über Schlitze 30 herausgeführt.

Fig. 2 zeigt Ansichten zweier gleichartig aufgebauter Spu­ lenkörper S4, S5. Sie unterscheiden sich lediglich im Abstand der jeweiligen Flansche 11, 12 voneinander. Im oberen Bild­ teil hat der Leiter einen kleineren Durchmesser als beim Bei­ spiel nach dem unteren Bildteil. Dementsprechend bemißt sich auch der Abstand der jeweiligen Flansche 11, 12 voneinander. Übertragen auf eine Spulenanordnung nach Fig. 1, Bildteil d, bedeutet dies, daß die Abstände zwischen den verschiedenen Flanschen 32a bis 32f unterschiedlich ausfallen können, je nach dem, welche Dicke der jeweilige Leiter hat. So ist z. B. bei einer als Transformator ausgeführten Spulenanordnung der Leiter für die Oberspannungsseite dünner als der für die Un­ terspannungsseite, die einen höheren Strom liefern muß. Dem­ gemäß sind die Abstände zwischen Flanschen der Oberspannungs­ seite im allgemeinen kleiner als die der Unterspannungsseite. Wie sich aus der Beschreibung ergibt, kann eine Spulenanord­ nung mehrere Spulenkörper nach Art des Spulenkörpers S in Fig. 1, Bildteil c, haben, um die gewünschte Funktion indukti­ ver Spulen zu realisieren, beispielsweise um eine Speicher­ drossel oder einen Transformator aufzubauen.

Fig. 3 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine Spulenkör­ peranordnung mit drei Spulenkörpern S6, S7, S8, die jeweils nach Art eines Spulenkörpers S aufgebaut sind und Wicklungen aufnehmen können. Der jeweils oberste und der unterste Flansch tragen Montageelemente 34, um Magnetschalen 36 eines Magneten zu halten, wie in Fig. 4 zu sehen ist. U-förmige Schienen 38 umgreifen die Flansche der Spulenkörper S6, S7, S8. Jede Schiene 38 hat abstehende Schenkel 39, welche in Ausnehmungen 41 des obersten und untersten Flansches passen. Die Schienen 38 halten das Paket an Spulenkörpern S6, S7, S8 kompakt zusammen und erhöhen die Kriechstrecke zwischen po­ tentialführenden Teilen der fertigen Flachspule.

Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, ist auf der Jochfläche der oberen Magnetschale 36 ein Kühlkörper 40 mit Kühlrippen 42 befestigt. Die äußere Jochfläche der unteren Magnetschale 36 kann zum Befestigen auf einer Leiterplatte verwendet werden. Durch diese Spulenkörperanordnung nach der Erfindung bleibt die Bauhöhe eines induktiven Bauelements klein. Aufgrund der großen Kontaktfläche mit der Leiterplatte und gegebenenfalls unter Nutzung eines Kühlkörpers 40 kann die im induktiven Bauelement entstehende Wärme gut abgeführt werden.

Claims (14)

1. Spulenkörper für eine Flachspule, mit
einem Wickelkörper (10), auf den eine Wicklung (W) eines länglichen Leiters (26) wickelbar ist,
einem mit dem Wickelkörper (10) verbundenen ersten Flansch (12) zur Anlage einer Seitenfläche der Wicklung (W) und mit mindestens einem zweiten Flansch (11) zur An­ lage der anderen Seitenfläche der Wicklung (W),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flansche (11, 12) einen Abstand voneinander haben, der im wesentlichen dem Durch­ messer oder der Dicke des Leiters (26) entspricht, und
daß der Wickelkörper (10) mindestens eine Durchgangs­ öffnung (20) hat, die die zwischen beiden Flanschen (11, 12) gebildete Wickelkammer (28) mit der Außenseite minde­ stens eines der Flansche (11, 12) verbindet.

2. Spulenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper (10) eine längliche Ausnehmung (14) für die Aufnahme eines Schenkels eines Magneten hat.

3. Spulenkörper nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein endseitiger Abschnitt (18) der Ausnehmung (14) durch mindestens einen Steg (16) abgetrennt ist, und
daß dieser Abschnitt (18) einen Teil der Durchgangs­ öffnung (20) bildet.

4. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Flansche (11, 12) einen Schlitz (30) enthält, der vom äußeren Rand des Flansches (11) ausgeht und vorzugsweise bis zum Wickelkörper (10) verläuft, und daß die Breite des Schlitzes (30) geringfügig breiter als der Durchmesser oder die Dicke des Leiters (26) ist.

5. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper einen dritten Flansch hat, der mit dem zweiten Flansch und dem in Rich­ tung senkrecht der Flansche vom ersten Flansch bis zum dritten Flansch verlaufende Wickelkörper eine weitere Wickelkammer bildet, und daß jede Wickelkammer eine Durchgangsöffnung bis zur Außenseite mindestens eines des ersten und des dritten Flansches hat.

6. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Magnet (35, 36) vorgesehen ist, welcher die Wicklung (W) bzw. die Wicklungen umgibt, um den Magnetfluß zu bündeln.

7. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Leiter eine Litze (26) ist, die eine Vielzahl von isolierten, miteinander versponne­ nen Einzeldrähten enthält,
daß die Litze (26) im Querschnitt eine im wesentliche vieleckige Form hat, und
daß die Wicklung (W) schneckenförmig zwischen den Flanschen (11, 12) ausgebildet ist.

8. Spulenkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Litze (26) eine äußere Isolierung hat.

9. Spulenkörper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Form der Litze im wesentlichen rechteckig, quadratisch oder dreieckförmig ist.

10. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte einen kreis­ förmigen Querschnitt haben, deren Durchmesser im Bereich von 0,02 bis 0,4 mm liegt.

11. Anordnung mit mehreren im wesentlichen gleichartigen Spu­ lenkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spulenkörper (S1, S2, S3; S6, S7, S8) übereinander fluchtend angeordnet sind.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Magnet, gegebenenfalls bestehend aus zwei Schalen (36), die Spulenkörper (S6, S7, S8) umgibt, um die Magnetflüsse der jeweiligen Wicklungen zu bündeln.

13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Jochfläche des Magneten ein Kühlkörper (40) ange­ ordnet ist.

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Flansche der aufeinanderliegenden Spulenkörper (S6, S7, S8) durch zwei U-förmige, isolierende Schienen (38) verbunden sind.