DE9011875U1 - Induktive Vorrichtung - Google Patents

Description

PHH 13.056 " 1 02.08.1990

Induktive Vorrichtung.

Die Heuerung betrifft eine induktive Vorrichtung sit einen weichmagnetischen Ksrs, der aas zwei E-förmigen Kernhälften mit je drei parallelen Schenkeln besteht, die durch ein Jocn miteinander verbunden siaS, vsbei die Kernhalf ten mit den freies Enden <?.er Schenkel aneinander gestellt sind, wobei die MitteIschenkel von eine« &igr; Spulenkörper umgeben sind, auf de« eine Wicklung angebracht ist, ur.u

wobei die äußeres £; ^»nkel sivi; zwischen einer oberen Grenzfläche ■ uad eint ' unteren Grenzfläche ^rstreHfcen, 'ind diese Grenzfläc'^n £>*rallel zu den Längsrichtung*. -3er Scherzi und der Joche verlaufen. wobiu ier Abstand zwischen den Grenzflächen durch die Abmessung der äußeren Schenkel in Richtung seaJu&uii j.u dt - Grenzflächen bestiaet wird, diese Abmessung die Höhe der äuBeren Schenkel und diese Höhe größer ist als die Höhe der Mittelschenkel, die eine zu den Grenzflächen para'i IeI verlaufende Symeetriefliehe besitzen. 15

Die induktive Vorrichtung kann beispielsweise ein

Transformator oder eine Drossel sein. Ein derartiger Transformator ist aus der US-Patentschrift 4 760 366 bekannt. Derartige Transformatoren eignen sich insbesondere «um Montieren auf einer Leiterplatte, wobei die Grenzflächen zu der Plattenebene parallel verlaufen. Die untere Grenzfläche ist dabei die am nächsten bei der Platte liegende Grenzfläche. Der Spulenkörper kann mit einer AnschluBleiste mit AnschluBstiften versehen sein, die mit Aueläuferdrähten der Wicklung verbunden sind und in einer Richtung senkrecht zu den Grenzflächen unter die untere Grenzfläche herausragen. Die untere Begrenzung des Spulenkörpers liegt dabei an der Plattenfläche an. Der Grund der geringeren Höhe des Mittelschenkels als der Höhe der Seitenschenkel ist dabei, daß hierdurch die Bauhöhe des Kernes kleiner sein kann als bei herkömmlichen &Egr;-Kernen. Dies ist insbesondere wichtig, weil Leiterplatten oft übereinander angebracht werden und der Abstand zwischen benachbarten Platten möglichst klein sein soll,

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beispielsweise 25,4 mm. Da in vielen Fällen der Transformator der größte (höchste) Bauteil auf einer derartigen Platte ist, soll seine Höhe Möglichst klein sein.

fteuenssg liegt dis äü.: idb* .ugrunde, einen Transformator der eingangs erwähnten Art anzugeben, dessen Bauhohe kleiner als die des bekannten Transformators sein kann, beispielsweise 12,5 mm oder weniger. Der neuerungsgemäfie Transformator ist zur

Losung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß die untere

Begrenzung des Mitteischenkeis so weit über oder unter der auferen Grenzfläche liegt, daß die Symmetrieebene der Mittelschenkel halbwegs zwischen der oberen Grenzfläche und einer zu den Grenzflächen parallelen Fläche liegt, die 0,1 bis 1 mm Ober der untere Begrenzung des Spulenkörpers liegt.

Der Neuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die weitere Reduzierung der Bauhöhe in bezug auf den bekannten Transformator nur durch eine Reduzierung des weichmagnetischen Jochs und/oder des Spulenkörpers erreichbar ist. Durch eine Reduzierung des Jochs oder des Spulenkörpers wird aber bzw. unter dem Mittelschenkel der verfügbare Wickelraum kleiner werden, so daß ein Teil des insgesamt verfügbaren Wickelraums nicht benutzt wird. Der hierdurch verloren gegangene Wickelraum erhöht die Bauhöhe des Transformators. Beim neuerungsgemäßen Transformator ist der

Nittelschenkel in bezug auf das Joch (sowie in bezug auf den

Spulenkörper) in vertikaler Richtung verschoben, wodurch dennoch in allen Richtungen nahezu der gleiche wickelraur zur Verfugung steht, so daß er g*mz von der Wicklung eingenommen werden kann. Die Größe des Wickelraucs wird durch den Abstand zwischen der oberen Grenzfläche des Kernes und der oberen Begrenzung des Mittelschenkels bestimmt. Diesen Abstand kann der Entwerfer ziemlich frei wählen, wonach die Abmessungen des Spulenkörpers zum Genügen der neuerungsgemäßeti Maßnahmen angepaßt werden können. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der unteren Begrenzung des Mittelschenkels und der unteren

Grenzfläche wenigstens 0,2 mm.

Die seitlichen Abmessungen des Wickelraume werden durch den Abstand zwischen den einander zugewandten Seitenflächen der

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Mittelschenkel und der Seitenschenkel bestimmt. Es ist erwünscht, diesen Abstand möglichst klein zu halten, um möglichst wenig Kernmaterial zu verwenden und die vom Transformator auf der Platte belegte Fläche möglichst klein zu halten. Andererseits nuß dieser Abstand so groQ sein, daß der mit einer Wicklung versehene Spulenkörper ohne groOen Aufwand auf den Mittelschenkel geschoben werden kann. Ein bevorzugtes AusfÖhrungsbeispiel des neuerungsgemaOen Transformators ist dadurch gekennzeichnet, daQ der A&si'üd zwischen einander »u«»¥»ndt?!* Seitenflächen der Mittelschenkel und der Seitenschenkel um 0,1 bie 0,2 mm grftßer als der Abstand zwischen dar Oberseite des Mittelschenkels und der oberen Grenzfläche ist. Der Spielraum von 0,1 bis 0,2 mm genagt zum leichten Aufschieben des Spulenkörpers samt der Wicklung auf den Mittelschenkel, während die durch das Anbringen dieses Spielraums bewirkte Vergrößerung der

Transformatorbreite vernachlassigbar klein ist.

Ausfahrungsbeispiele der Neuerung werden nachstehend an hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Explosiv-Darstellung eines Spulenkörpers mit zwei Kernhälften for ein erstes Ausführungsbeispiel eines neuerungsgemäfien Transformators,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine der in Fig. 1 dargestellten Kernhälften,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 2 dargestellte Kernhälfte,

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch das vollständige erste AusfOhrungsbeispiel,

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht von Bauteilen für ein zweites Ausführungsbeispiel eines neuerungsgeaä&en Transformators,

Fig. 6 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt durch eine Kernhälfte fox das zweite Ausführungsbeispiel, und Fig. 7 einen der Fig. 4 entsprechenden Querschnitt durch das zweite Ausfohrungsbeispiel.

In Fig. 1 ist eine Explosiv-Darstellung zweier identischer Kernhalften 1 und eines Spulenkörper 3 dargestellt. Die

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Kernhälften 1 sind aus weichaagnetischem Material hergestellt, beispielsweise aus Ferrit, sie besitzen in etwa die Fora des Großbuchstaben E mit zwei Seitenschenkeln 5 und eine· Mittelschenkel 7. Die drei Schenkel 5, 7 verlaufen parallel und sind durch ein senkrecht zn den Schenkeln verlaufendes Joch 9 miteinander verbunden. Der Spulenkörper 3 enthalt einen rohrförmigen Mittenteil 11 mit einem durchgehenden Hohlraum 13, dessen Fora im Querschnitt dem Querschnitt der Mittelschenkel 7 entspricht. An den beiden Enden des Mittenteils 11 sind 7,"~i ssnkrscht zur Längsachse de? Mittenteile ve.rlAuf«nd<> Flansche 1*) angebracht, an deren Unterseite sich Anschlußleisten 17 befinden. Der Spulenkörper ist als Einheit aus eines geeigneten, elektrisch isolierenden Kunststoff hergestellt, beispielsweise im Spritzgußverfahren. Dabei sind die Anschlußleisten 17 mit Metallanschlußstiften 9 versehen. Bei der Herstellung des Transformators wird auf dem Mittenteil 11 zwischen den Flanschen 15 eine Transformatorwicklung angebracht, die aus einigen Spulen besteht (in Fig 1 nicht dargestellt). Zum Herstellen beispielsweise einer Drossel kann man mit einer aus einer einzigen Spule bestehenden Wicklung auskopien. Anschließend werden die beiden Kernhälften 1 mit ihren Mitteischenkeln 7 in den Hohlraum 13 in Richtung der Pfeilspitzen 21, hineingeschoben, bis die freien Enden der entsprechenden Schenkel der beiden Kernhälften einander berühren. In diesem Zustand werden die Kernhälften 1 festgesetzt, beispielsweise mit Hilfe von Klebstoff oder von Federklemmen (nicht dargestellt).

In Fig. 2 und 3 ist eine der Kernhälften 1 im

Querschnitt bzw. in Draufsicht dargestellt. Die Seitenschenkel 5 jeder Kernhälfte 1 erstrecken sich zwischen einer oberen Grenzfläche 25 und einer unteren Grenzfläche 27. Dies? Grenzflächen sind in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien angegeben. Die obere Grenzfläche 25 yerläuft parallel zur Längsrichtung der Schenkel 5, 7 und des Joches 9 und ihre Lage wird durch die Oberseite der Seitenschenkel 5 bestimmt. Die untere Grenzfläche 27 verläuft parallel zur oberen Grenzfläche 27 und ihre Lage wird durch die Unterseite der Seitenschenkel 5 bestimmt. Der Abstand d zwischen den beiden Grenzflächen 25, 27 wJ.rd somit durch die Hohe &khgr; der beiden Seitenschenkel 5 bestimmt, d.h. ihre Abmessung senkrecht zu den Grenzflächen. Da die beiden Kernhälften 1 identisch sind, fallen die oberen Grenzflächen 25 nach der Montage des

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Transformators zusammen sowie die beiden unteren Grenzflächen 27. Es sei noch bemerkt, daß Begriffsbestimmungen wie "oben', 'unten' und "Höhe" in dieser Beschreibung verhältnismäßig zu verstehen sind.

Als Unterseite des Transformators wird jene Seite betrachtet, die dazu

bestimmt ist, einer Leiterplatte zugewandt zu sein bei der Montage des

Transformators auf dieser Platte. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel

[ ist es jene Seite, auf der sich die Kontaktleisten 17 befinden. Die

?{ Bezeichnung "Unterseite des Transformators" ändert sich also nicht,

- wenn der Transformator in einer anderen als in der dargestellten

! 10 Stellung gebracht wird, beispielsweise vertikal.

% Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Länge der drei

Schenkel 5, 7 gleich groß ist, so daß Enden der Schenkel der beiden Kernhälften einander gleichzeitig berühren, wenn diese Kernhälften mit den Mittelschenkeln 7 in den Hohlraum 13 hineingeschoben werden. Wenn es erwünscht ist, daß der Kern einen Luftspalt enthält, kann die Länge der Mittelschenkel 7 etwas kleiner als die Länge der Seitenschenkel 5 gewählt werden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Höhe y des Mittelschenkels 7 kleiner als die Höhe &khgr; der Seitenschenkel 5 ist, und daß die Höhe y des MitteIschenkels kleiner ist als die Breite s des Mittelschenkels.

In Fig. 4 ist ein der Fig. 2 entsprechender Querschnitt des ganzen Transformators mit einer um den Mittenteil 11 des Spulenkörper 3 angebrachten Wicklung 29 dargestellt. Der MitteIschenkel 7 besitzt eine zu den Grenzflächen 25 und 27 parallel verlaufende Symmetriefläche 31, die halbwegs zwischen der oberen Grenzfläche 25 und einer zu len Grenzflächen parallel verlaufenden Fläche 33 liegt, die um 0,1 bis 1 mm über der unteren Begrenzung 34 des Spulenkörpers 3 liegt. Im dargestellten Beispiel fällt die untere Begrenzung 34 des Spulenkörpers 3 mit der Unterseite der Kontaktleiste 17 zusammen. Auch ist es möglich, an der Unterseite der Konu-ktleisten 17 Vorspränge anzubringen, deren Unterseite d?a untere Begrenzung 34 bestimmt (nicht dargestellt). Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der Fläche 33 und der unteren Begrenzung 34 des Spulenkörpers 3 0,5 mm. Die Flächen 31 und 33 sind in Fig. 4 strichliert angegeben. Die untere Begrenzung des MitteIschenkels 7 liegt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, über der unteren Grenzfläche 27. Der Abstand beträgt vorzugs«sis&euro; höchstens 0,2 as und kann in

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Abhängigkeit von den Abmessungen des Kernes und des erforderlichen Wickelraums größer gewählt werden, bis zu etwa 2 am. Durch d^n beschriebenen Aufbau erstreckt sich die Wicklung 29 zwischen r*en Flachen 25 und 33 und sie fällt den verfügbaren Rau· an der 5 Oberseite und an der Unterseite nahezu vollständig aus. Es bleibt also aber und unter der Wicklung 29 nahezu kein Raun übrig, der die GesamtbOhe des Transformators vergrftQern wörde. Der zwischen der Fliehe 33 und der Unterseite 34 des Spulenkörpers 3 vorliegende Abstand von 0,1 bis 1 mm wird dazu benötigt, nach der Montage des Transformators auf einer Leiterplatte einigen Abstand zwischen dieser Platte und der Wicklung 29 aufrechtzuerhalten, so daß die Luft zur Kühlung die Wicklung umfließen kann. Denn bei der Montage legt sich im allgemeinen die Unterseite 34 des Spulenkörper an die Platte.

Der Abstand zwischen den Seitenflächen 35 der Seitenschenkel 5 und den diesen Seitenflachen zugewandten Seitenflächen 3 des Mittelschenkels 7 ist üb 0,1 bis 0,2 mm großer als der instand zwischen der Oberseite des Mittelschenkels und der oberen Grenzfläche 25. Dadurch gibt es zwischen dem Mittelschenkel 7 und den Saitenschenkeln 5 gerade genagend Raum zum mühelosen Aufschieben des Spulenkörpers 3 samt der Wickli;.., 29 auf den Mittelschenkel. Wäre dieser Abstand größer, würde der Raum von der Wicklung 29 nicht mehr ganz ausgefällt werden, so daU der Transformator unnötig breit werden wurde. Dies wörde zur Felge haben, daß mehr Material zur Bildung des Kerns erforderlich wäre, <nd daß der Transformator eine größere Fläche auf einer Leiterplatte einnehmen wurde.

Da die Wicklung 29 den verfügbaren Raum nahezu ganz ausfüllt, gibt es aber und unter dieser Wicklung &eegr; .t .. keinen Platz zum Verlegen von Ausläuferdrahten der Wicklung zu den Anschlußstiften 19. Deshalb ist etwa halbwegs des Jochs 9 an der Oberseite eine Ausnehmung 39 angebracht, in die die (nicht dargestellten) Auslaufdrähte verlegt werden können Entsprechnde Ausnehmungen 41 befinden sich an der Oberseite der Flansche

In Fig. 5 bis 7 ist ein zweites Ausfuhrangsbeispiel

eines neuerungsgemäBen Transformators dargestellt. In diesen Figuren sind Eliäente, die Elementen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit gleichen Bezugsziffern wie in den entsprechenden Fig.

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1, 2 und 4 bezeichnet, jedoch unter Zugabe eines Akzents.

Der wichtigste Unterschied zum ersten

Ausffihrungsbeispiel besteht darin, daß die untere Begrenzung des Mittelschenkels 7' nicht über, sondern unter der unteren Grenzfläche 27' liegt (siehe Fig. 6). Der Abstand kann in diese· Fall auch etwa 0,2 bis 2 na betragen. Die Höhe x' der Seitenschenkel 5' ist kleiner als die Höhe &khgr; im ersten Ausfohrungsbeispiel. Die Höhe der Anschlußleisten 17' ist dementsprechend größer, so daß die Syaaetrieflache 31' auch im zweiten Ausfohrungsbeispiel halbwegs zwischen der oberen Grenzflache 25' und der zu den Grenzflächen 25' und 27' parallel verlaufender Fläche 33' liegt, die üb 0,1 bis 1 mm fiber der unteren Begrenzung 34' des Spulenkörpers 3' liegt. Wie aus Fig. 7 klar ersichtlich ist, fallt auch beia zweiten Ausfohrungsbeispiel die Wicklung 29' den verfügbaren Raum zwischen den Flächen 25' und 33' nahezu ganz aus.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß der Hittelschenkel T einen Teil 43 besitzt, der unter dem Joch 9' und den äußeren Schenkeln 5' liegt. Die Anschlußleisten 17' sind an der Oberseite in der Mitte mit einer Ausnehmung 45 deshalb versehen, daait verhindert wird, daß sie durch ihre große Höhe den Hohlraum 13' zua Teil abschließen.

Die beiden beschriebenen AusfQhrungsbeispiele zeigen, daß der Entwerfer eines neuerungsgemäßen Transforaators große Freiheit bei der Formwahl der Kernhälften hat. Dadurch läßt sich der Transformator ziemlich leicht an die durch mehrere Anwendungen gestellten Anforderungen anpassen.

Claims (4)

G 90 II 875.8 ■ ■ · &bull; t · ■ lilt» * PHM 13.056 8 02.08.1990 SCHDTZANSPROCHE

1. Induktive Vorrichtung »it eines weicheagnetischen Kern, der aus zwei E-föreigen Kernhalften (1) ext je drei parallele Schenkeln (5, 7) besteht, di.« durch ein Joch (9) «itsinander verbunden sind, wobei die Kernhäiften »it den freien Enden der Schenkel aneinander gestellt sind, wobei die Mittelschenkel (7) von eine» Sau! Vftrper (3) umgehen sind, auf de« eine Wicklung (29) w_gebracht ist, und wobei die äußeren Schenkel (5) sich zwischen einer oberen Grenzflache (25) und einer ts:: ten Grenzflache (27) erstrecken, und diese Gr erwachen parallel zu den Längsrichtungen der Schenkel und der Joche verlaufen, wobei der Abstand (d) zwischen den Grenzflächen durch die Abmessung der aufleren Schenkel in Richtung senkrecht zu den Grenzflächen bestitat wird, die Abmessung die Höhe (x) der Auflenschenkel ist, und diese Höhe größer ist als die Höhe (y) der Mittelschenkel, die eine zu den Grenzflächen parallel verlaufende

Syuetriefläche (31) besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die

untere Begrenzung des Mittelschenkels (7) so weit ober oder unter der unteren Grenzfläche (27) liegt, daB die Symeetrieflache (31) der Mittelschenkel (7) halbwegs zwischen der oberen Grenzfläche (25) und einer zu den Grenzflächen (25, 27) parallel verlaufenden Fläche

(33) liegt, die um 0,1 bis 1 u ober der unteren Begrenzung (34) des Spulenkörpers (3) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der unteren Begrenzung de3 Mittelschenkels (7) und der unteren Grenzfläche (27) wenigstens 0,2 &eegr; beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einanderzugewandten Seitenflächen (35, 37) der Mittelschenkel (7) und der Seitenschenkel (5) üb 0,1 bis 0,2 na größer ist als der Abstand zwischen der Oberseite des Mittelschenkele und der oberen Grenzfläche (25).

4. Kombination eines weichiagnetischen Kerns und eines Spulenkörpers, die au« Herstellen einer Vorrichtung nach einea oder eehreren der vorangehenden Ansprüche geeignet ist.