DE19627819B4

DE19627819B4 - Spulenkörper für eine Flachspule

Info

Publication number: DE19627819B4
Application number: DE1996127819
Authority: DE
Inventors: Rene Weiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: DE19627819A1

Abstract

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 Anlage der anderen Seitenfläche der Wicklung (W),
wobei der Wickelkörper (10) eine längliche Ausnehmung (14) für die Aufnahme eines Schenkels eines Magneten hat,
dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (11, 12) einen Abstand voneinander haben, der dem Durchmesser oder der Dicke des Leiters (26) entspricht,
dass der Wickelkörper (10) mindestens eine Durchgangsöffnung (20) hat, die die zwischen beiden Flanschen (11, 12) gebildete Wickelkammer (28) mit der Außenseite mindestens eines der Flansche (11, 12) verbindet,
dass mindestens ein endseitiger Abschnitt (18) der Ausnehmung (14) durch mindestens einen Steg (16) abgetrennt ist,
und dass dieser Abschnitt (18) einen Teil der Durchgangsöffnung (20) bildet....

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper für eine Flachspule nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Spulenkörper wird für induktive Bauelemente, wie Drosselspulen, Transformatoren, etc. verwendet. Die Bauhöhe derartiger Bauelemente definiert im Allgemeinen die Gesamthöhe einer bestückten Leiterplatte und damit das Abstandsmaß 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 Leiterbahn 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 Spulenkörpern nicht erreichen.

Die oberbegriffsbildende JP 08316059 A beschreibt einen dünnen Transformator, der einlagige Wicklungen enthält. Der Wickelkörper hat eine längliche Ausnehmung, um den Schenkel eines Magneten aufzunehmen. Die Abstände zwischen den verschiedenen Flanschen mehrerer Wicklungen werden durch Rippen und hervorstehende Abstandselemente definiert.

Aus der EP 0 507 360 A2 ist eine Anordnung für eine Flachspule bekannt, bei der mehrere gleichartige Spulenkörper über einander fluchtend angeordnet sind. Ein einziger Magnet umgibt die Spulenkörper und bündelt die Magnetflüsse der jeweiligen Wicklungen.

Aus der JP 07263230 A ist ein Miniaturtransformator bekannt, der spiralartig gewickelte Leitungen in mehreren Lagen umfasst. Über eine mittige Durchgangsöffnung wird ein Ende der jeweiligen Wicklung kontaktiert.

Die JP 08069935 A beschreibt eine Multilayer-Anordnung für Spulen. Die Multilayer sind übereinander angeordnet und miteinander laminiert. Zentrisch wird ein Schenkel eines Magneten aufgenommen.

Aus der US 3,541,433 ist weiterhin eine Spulenanordnung bekannt, bei der auf einer Fläche des Magneten ein Kühlkörper angeordnet ist. Dieser Kühlkörper dient als Wärmesenke.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Spulenkörper eingangs genannter 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 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung wird die Bauhöhe des Spulenkörpers im wesentlichen 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 Bereich der üblichen Bauelemente einer Leiterplatte. Demzufolge können in einer Baugruppe mit beengten Raumverhältnissen eine Vielzahl von mit Spulenkörpern bestückte Leiterplatten angeordnet werden. Über die Durchgangsöffnung kann der Leiter zugeführt werden, der in einer einzigen Spirale um den Wickelkörper gewickelt wird.

Gemäß der Erfindung hat der Wickelkörper eine längliche Ausnehmung für die Aufnahme eines Schenkels eines Magneten. Mindestens ein endseitiger Abschnitt der Ausnehmung 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 eingesetzten Magneten isoliert.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß mindestens einer der Flansche einen Schlitz enthält, der vom äußeren Rand des Flansches ausgeht und vorzugsweise bis zum Wickelkörper verläuft, 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 Wicklungen 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:
1 schematisch den Aufbau eines Spulenkörpers nach der Erfindung sowie eine Anordnung mit mehreren Spulenkörpern,
2 Ansichten des Spulenkörpers,
3 eine Explosionsdarstellung einer Anordnung mit mehreren Spulenkörpern, und
4 eine perspektivische Ansicht eines Transformators mit mehreren Spulenkörpern.
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 Ausnehmung 14 sind Stege 16 vorgesehen, welche Durchgangsabschnitte 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 geführt. Der Leiter ist eine Litze 26, die eine Vielzahl von isolierten, miteinander versponnenen Einzeldrähten enthält. Die Litze 26 hat eine quadratische Querschnittsform mit Seitenlänge s. Die Wicklung W besteht aus einer einzigen schneckenförmig gewickelten Lage der Litze 26.
Der Bildabschnitt c der 1 zeigt eine Draufsicht auf einen 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 entpricht der Seitenlänge s der Litze 26. Beide Flansche 11, 12 sowie der Wickelkörper 10 bilden eine Wickelkammer 28, in der die Wicklung 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 diesen Schlitz 30 hindurch kann das Ende 24 herausgeführt werden. Selbstverständlich ist es möglich, auch am Flansch 12 einen Schlitz zum Herausführen des Endes 24 vorzusehen. Alternativ 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 ebenfalls eine Durchgangsöffnung enthalten, um mehrere Möglichkeiten der Zuführung eines Leiters der Wickelkammer 28 zu schaffen.
Im Bildabschnitt d ist eine Spulenkörperanordnung mit mehreren 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, sodaß 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 jeweiligen Enden der Wicklungen W in den Wickelkammern werden über Schlitze 30 herausgeführt.
2 zeigt Ansichten zweier gleichartig aufgebauter Spulenkörper S4, S5. Sie unterscheiden sich lediglich im Abstand der jeweiligen Flansche 11, 12 voneinander. Im oberen Bildteil hat der Leiter einen kleineren Durchmesser als beim Beispiel nach dem unteren Bildteil. Dementprechend bemißt sich auch der Abstand der jeweiligen Flansche 11, 12 voneinander. Übertragen auf eine Spulenanordnung nach 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 Unterspannungsseite, die einen höheren Strom liefern muß. Demgemäß sind die Abstände zwischen Flanschen der Oberspannungsseite im allgemeinen kleiner als die der Unterspannungsseite. Wie sich aus der Beschreibung ergibt, kann eine Spulenanordnung mehrere Spulenkörper nach Art des Spulenkörpers S in 1, Bildteil c, haben, um die gewünschte Funktion induktiver Spulen zu realisieren, beispielsweise um eine Speicherdrossel oder einen Transformator aufzubauen.
3 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine Spulenkörperanordnung 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 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 potentialführenden Teilen der fertigen Flachspule.
Wie in 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

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 Anlage der anderen Seitenfläche der Wicklung (W), wobei der Wickelkörper (10) eine längliche Ausnehmung (14) für die Aufnahme eines Schenkels eines Magneten hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (11, 12) einen Abstand voneinander haben, der dem Durchmesser oder der Dicke des Leiters (26) entspricht, dass der Wickelkörper (10) mindestens eine Durchgangsöffnung (20) hat, die die zwischen beiden Flanschen (11, 12) gebildete Wickelkammer (28) mit der Außenseite mindestens eines der Flansche (11, 12) verbindet, dass mindestens ein endseitiger Abschnitt (18) der Ausnehmung (14) durch mindestens einen Steg (16) abgetrennt ist, und dass dieser Abschnitt (18) einen Teil der Durchgangsöffnung (20) bildet.
Spulenkörper nach Anspruch 1, dadurch 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) gering fügig breiter als der Durchmesser oder die Dicke des Leiters (26) ist.
Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper mindestens einen dritten Flansch hat, der mit dem zweiten Flansch und dem in Richtung 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 aufweist.
Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnet (35, 36) angeordnet ist, welcher die Wicklung (W) bzw. die Wicklungen umgibt, um den Magnetfluss zu bündeln.
Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter eine Litze (26) ist, die eine Vielzahl von isolierten, miteinander versponnenen Einzeldrähten enthält, dass die Litze (26) im Querschnitt eine im wesentlichen vieleckige Form hat, und dass die Wicklung (W) schneckenförmig zwischen den Flanschen (11, 12) ausgebildet ist.
Spulenkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Litze (26) eine äußere Isolierung hat.
Spulenkörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Litze im Wesentlichen rechteckig, quadratisch oder dreieckförmig ist.
Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldrähte einen kreisförmigen Querschnitt haben, deren Durchmesser im Bereich von 0,02 bis 0,4 mm liegt.
Anordnung mit mehreren im Wesentlichen gleichartigen Spulenkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenkörper (S1, S2, S3; S6, S7, S8) übereinander fluchtend angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 9, 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.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Jochfläche des Magneten ein Kühlkörper (40) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Flansche der aufeinander liegenden Spulenkörper (S6, S7, S8) durch zwei U-förmige, isolierende Schienen (38) verbunden sind.