EP1367612B1 - Spulenkörper und Kerndrossel mit dem Spulenkörper - Google Patents

Spulenkörper und Kerndrossel mit dem Spulenkörper Download PDF

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EP1367612B1
EP1367612B1 EP03012440A EP03012440A EP1367612B1 EP 1367612 B1 EP1367612 B1 EP 1367612B1 EP 03012440 A EP03012440 A EP 03012440A EP 03012440 A EP03012440 A EP 03012440A EP 1367612 B1 EP1367612 B1 EP 1367612B1
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wire
core
coil former
inductor
bobbin
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Anneliese Drespling
Klaus Zimmermann
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TDK Electronics AG
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Epcos AG
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
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    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
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    • H01F17/06—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
    • H01F17/062—Toroidal core with turns of coil around it
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    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/16—Toroidal transformers

Definitions

  • the invention relates to an improvement of the embodiment of the bobbin of a core choke, preferably a toroidal core choke.
  • Ring core chokes are devices having at least two wires wound around the ring-like insulated core (wire windings). Such devices may, for. B. to avoid electrical interference in industrial equipment, vehicle control units, consumer electronics or household appliances.
  • the insulation of the metal wires is achieved by using a copper enameled wire.
  • Another isolation option is that an electrically conductive core itself umsinterert or painted.
  • the insulation of the wire windings to the core can be ensured by arranging the core in a tight insulating plastic sheath.
  • the potential separation between the wire windings is usually realized with cardboard inserts.
  • the potential separation can also be achieved by a middle wall separating two wire feedthroughs.
  • the attachment of the inductor windings on the inductor core or compliance with the grid, d. H. the distance between the electrical connections, is usually ensured with a casting.
  • the encapsulation additionally serves to improve the thermal conductivity of the component and protects the toroidal core from moisture.
  • An encapsulation may consist, for example, of adhesive, epoxy resin or polyurethane.
  • the pouring of the chokes represents an additional workload in the production of the components and is associated with correspondingly high costs.
  • Another known way of attaching the wire windings around the choke core is a loose wire arrangement around the core sheath.
  • the loose wire arrangement around the core is disadvantageous, because in this case the mechanical instability of the construction can lead to the lability of the grid dimension between the electrical connections and thus to short-circuits.
  • Object of the present invention is to improve a core choke having a choke core in the form of a closed yoke (preferably toroidal core choke) so that when radial arrangement of the wire connections the risk of Short circuits are reduced and the manufacturing process is simplified.
  • a closed yoke preferably toroidal core choke
  • the invention provides a bobbin which serves to receive a magnetic throttle core.
  • the bobbin according to the invention is an insulating Kernumhüllung, wherein the reactor core to be wrapped is formed as a closed yoke.
  • the invention For insulating individual windings of a wire winding from each other and for maintaining a grid dimension, which means the distance between the radially arranged electrical terminals of the device, according to the invention-arranged front wire guide means are provided, which are formed as part of the bobbin.
  • the inventive, integrated in the bobbin wire guide saves additional effort for the attachment of the wire windings on the bobbin and ensures a particularly high reliability of the core choke with regard to short circuits by ensuring the grid size.
  • the mentioned wire guide devices may be formed, for example, as highlights on the underside of the bobbin or the trough.
  • Said throttle core is preferably annular. However, it may have any other closed shape, for example that of a closed yoke bent to a triangle. It may also be O-, D-shaped or rectangular in cross-section.
  • the bobbin may consist of solid heat-resistant insulating plastic, such as LCP. It is possible to form the bobbin as a tightly closable trough with a cover plate of the same material.
  • the cover plate can either be snapped or rest on the trough.
  • Said bobbin is completely filled with a throttle core or - to set predetermined magnetic properties of the component - partially filled.
  • the choke core consists of a material suitable for storing magnetic energy with magnetic properties, eg. B. of ferrites, iron powder or amorphous iron.
  • the bobbin may be wrapped with one or two wire windings (through the wire feedthroughs) disposed on opposite sides of the bobbin.
  • a wire winding means a wire wound around the reactor core, including all windings between two terminals at both ends of the wire. This wire can z.
  • As copper enamel, aluminum wire, wire or metal hoses. The insulation of the windings is achieved by applying a lacquer layer or by means of an insulating plastic tube.
  • the potential separation between several wire windings in an advantageous embodiment of a core throttle according to the invention is carried out by a corresponding number of formed in the middle of the bobbin separating webs.
  • the design of the dividers depends on the number of wire windings or wire feedthroughs. For example, in two wire feedthroughs, such a divider connects the opposite sides of the yoke. If there are more than two wire windings, this can be configured star-shaped, for example.
  • fixation of the core throttle according to the invention in the housing or on the board of a terminal in a further advantageous embodiment is z. B. by means of hooks formed on at least one end face of the bobbin, or on at least one of the end face of the trough or the cover plate brackets.
  • Said bobbin can also have defined gripping surfaces for a picking arm for automatic assembly. This has the advantage that the corresponding manual work is avoided in the production of the terminals.
  • the coil body enveloping the choke core thus assumes several functions simultaneously in advantageous exemplary embodiments. It serves to insulate the reactor core, to separate the potential between the wire windings, to guide the wire and to ensure the grid dimension and to fix the position of the reactor in application devices.
  • the production process of a core choke becomes simpler and less expensive than before.
  • FIG. 1 the invention is explained with reference to a view of a core choke with a bobbin according to the invention from below.
  • the wire windings DW1 and DW2 are wound around the ring-like bobbin SK through the wire feedthroughs DD and separated from each other by means of separating webs TS.
  • the fixed arrangement the wire windings in the component as well as the adherence to the grid dimension between the upwardly running electrical connections of the two wire windings DW1, DW2 is ensured by frontally arranged between individual windings wire guides DF.
  • a gripping surface for automatic assembly is marked GF1.
  • a holder HA1 is provided for fixing the position of the component in application devices.
  • FIG. 2 An inventive bobbin SK is in FIG. 2 shown in perspective view from below.
  • FIG. 3 represents an advantageous embodiment of a bobbin SK according to the invention in a perspective view from above.
  • the bobbin consists of a trough TR with a cover plate DP. It is possible that the cover plate is snapped or rests on the trough.
  • the gripping surface GF2 is ensured here by the planar geometry of the cover plate DP.
  • a mounting device HA2 formed on the cover plate serves to fix the position of the component.
  • FIG. 4 is another cut of one in FIG. 3 Shown already shown inventive bobbin of a nuclear reactor.
  • the cover plate DP is snapped in this embodiment. Another possibility is that the cover plate rests on the trough.
  • the trough TR and the cover plate DP surround the throttle core KE.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Ausführung des Spulenkörpers einer Kerndrossel, vorzugsweise einer Ringkerndrossel.
  • Ringkerndrosseln sind Bauelemente mit zumindest zwei um den ringartigen isolierten Kern gewickelten Drähten (Drahtwicklungen). Solche Bauelemente können z. B. zur Vermeidung von elektrischen Störungen in Industrieanlagen, Kfz-Steuergeräten, Unterhaltungselektronik oder in Haushaltsgeräten eingesetzt werden.
  • Es ist bekannt, daß die Isolierung der Metalldrähte durch Verwendung eines Kupferlackdrahtes erreicht wird. Eine weitere Isolierungsmöglichkeit besteht darin, daß ein elektrisch leitender Kern selbst umsintert oder lackiert wird. Außerdem ist es bekannt, daß die Isolierung der Drahtwicklungen zum Kern dadurch gewährleistet werden kann, daß der Kern in einer dichten isolierenden Umhüllung aus Kunststoff angeordnet wird.
  • Die Potentialtrennung zwischen den Drahtwicklungen wird normalerweise mit Einlagen aus Pappe realisiert. Die Potentialtrennung kann außerdem durch eine zwei Drahtdurchführungen trennende Mittelwand erreicht werden.
  • Der Nachteil von vielen herkömmlichen, bei Herstellung der Ringkerndrosseln eingesetzten Umhüllungen besteht darin, daß diese keine definierten Greifflächen für einen Greifarm zur automatischen Bestückung aufweisen, weswegen nur eine manuelle Bestückung möglich ist. Es sind jedoch Ausführungen der Umhüllungen bekannt, in welchen die genannten Greifflächen vorgesehen sind.
  • Aus der Druckschrift DE 10013143 ist eine Kernumhüllung mit einem eingearbeiteten Haltesockel bekannt, der bei der Montage auf einer Leiterplatte in eine dafür vorgesehene Vertiefung oder Öffnung eingeführt wird, wodurch die Kerndrossel auf der Leiterplatte fixiert wird.
  • Die Befestigung der Drosselwicklungen am Drosselkern bzw. die Einhaltung des Rastermaßes, d. h. des Abstandes zwischen den elektrischen Anschlüssen, wird üblicherweise mit einem Verguß sichergestellt. Der Verguß dient zusätzlich zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des Bauteils und schützt den Ringkern vor Feuchtigkeit. Ein Verguß kann beispielsweise aus Klebemasse, Epoxiharz oder Polyurethan bestehen. Das Eingießen der Drosseln stellt jedoch einen zusätzlichen Arbeitsaufwand bei Herstellung der Bauteile dar und ist mit entsprechend hohen Kosten verbunden.
  • Eine weitere schon bekannte Möglichkeit, die Drahtwicklungen um den Drosselkern anzubringen, ist eine lose Drahtanordnung um die Kernumhüllung. Die lose Drahtanordnung um den Kern ist von Nachteil, weil dabei die mechanische Instabilität der Konstruktion zur Labilität des Rastermaßes zwischen den elektrischen Anschlüssen und damit zu Kurzschlüssen führen kann.
  • Aus der Druckschrift DE 4216248 ist bekannt, zur Fixierung der Drahtwicklungen auf einer Kernumhüllung axiale Rillen auszubilden.
  • Die Druckschrift US-A-4 975 672 zeigt einen Spulenkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kerndrossel, die einen Drosselkern in Form eines geschlossenen Jochs aufweist (vorzugsweise Ringkerndrossel), so zu verbessern, daß bei radialer Anordnung der Drahtanschlüsse die Gefahr von Kurzschlüssen verringert und der Herstellungsprozeß vereinfacht wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.
  • Die Erfindung gibt einen Spulenkörper an, welcher zur Aufnahme eines magnetischen Drosselkerns dient.
  • Der erfindungsgemäße Spulenkörper stellt eine isolierende Kernumhüllung dar, wobei der zu umhüllende Drosselkern als ein geschlossenes Joch ausgebildet ist.
  • Zur Isolierung einzelner Wicklungen einer Drahtwicklung voneinander und zur Einhaltung eines Rastermaßes, womit der Abstand zwischen radial angeordneten elektrischen Anschlüssen des Bauelements gemeint ist, sind erfindungsgemäß -stirnseitig angeordnete Drahtführungseinrichtungen vorgesehen, welche als Bestandteil des Spulenkörpers ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße, in den Spulkörper integrierte Drahtführung erspart einen zusätzlichen Aufwand für die Befestigung der Drahtwicklungen am Spulenkörper und gewährleistet eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Kerndrossel im Hinblick auf Kurzschlüsse durch Sicherstellung des Rastermaßes.
  • Die genannten Drahtführungseinrichtungen können beispielsweise als Hervorhebungen an der Unterseite des Spulenkörpers bzw. des Trogs ausgebildet sein.
  • Der genannte Drosselkern ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Er kann jedoch eine beliebige andere geschlossene Form haben, beispielsweise die eines zu einem Dreieck gebogenen geschlossenen Jochs. Er kann außerdem O-, D-förmig oder rechteckig im Querschnitt sein.
  • Der Spulenkörper kann aus festem hitzebeständigem isolierendem Kunststoff, beispielsweise aus LCP, bestehen. Es ist möglich, den Spulenkörper als einen dicht verschließbaren Trog mit einer Deckelplatte aus dem gleichen Material auszubilden.
  • Die Deckelplatte kann entweder eingeschnappt sein oder auf dem Trog aufliegen.
  • Der genannte Spulenkörper wird mit einem Drosselkern vollständig oder - zur Einstellung vorgegebener magnetischer Eigenschaften des Bauteils - teilweise ausgefüllt. Der Drosselkern besteht aus einem zur Speicherung magnetischer Energie geeigneten Material mit magnetischen Eigenschaften, z. B. aus Ferriten, Eisenpulver oder amorphem Eisen. Der Spulenkörper kann mit einer oder mit zwei, auf einander gegenüberliegenden Seiten des Spulenkörpers angeordneten Drahtwicklungen (durch die Drahtdurchführungen durch) umwickelt sein. Unter einer Drahtwicklung versteht man einen um den Drosselkern gewickelten Draht einschließlich aller Wicklungen zwischen zwei Anschlüssen an beiden Enden des Drahtes. Dieser Draht kann z. B. Kupferlackdraht, Alu-Draht, Aderleitung oder Metallitze sein. Die Isolierung der Wicklungen wird durch das Auftragen einer Lackschicht oder mittels eines isolierenden Kunststoffschlauchs erreicht.
  • Die Potentialtrennung zwischen mehreren Drahtwicklungen bei einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kerndrossel erfolgt durch eine entsprechende Anzahl von in der Mitte des Spulenkörpers ausgebildeten Trennstegen. Die Ausgestaltung der Trennstege hängt von der Anzahl der Drahtwicklungen bzw. Drahtdurchführungen ab. Beispielsweise bei zwei Drahtdurchführungen verbindet ein solcher Trennsteg die gegenüberliegenden Seiten des Jochs. Bei mehr als zwei Drahtwicklungen kann dieser beispielsweise sternförmig ausgebildet sein.
  • Die Lagefixierung der erfindungsgemäßen Kerndrossel im Gehäuse oder auf der Platine eines Endgeräts in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist z. B. mittels Haken durch auf zumindest einer Stirnseite des Spulenkörpers, bzw. auf zumindest einer der Stirnseite des Trogs oder der Deckelplatte ausgebildete Halterungen vorgesehen.
  • Der genannte Spulenkörper kann außerdem definierte Greifflächen für einen Greifarm zur automatischen Bestückung aufweisen. Das hat den Vorteil, daß die entsprechende manuelle Arbeit bei Herstellung der Endgeräte vermieden wird.
  • Der den Drosselkern umhüllende Spulenkörper übernimmt also in vorteilhaften Ausführungsbeispielen mehrere Funktionen gleichzeitig. Er dient zur Isolation des Drosselkerns, zur Potentialtrennung zwischen den Drahtwicklungen, zur Führung des Drahtes und Sicherstellung des Rastermaßes sowie zur Lagefixierung der Drossel in Anwendungsgeräten. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Spulenkörpers wird das Herstellungsverfahren einer Kerndrossel einfacher und kostengünstiger als zuvor.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen schematischen und daher nicht maßstabsgetreuen Figuren näher erläutert.
    • Figur 1
    zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kerndrossel mit einem erfindungsgemäßen Spulenkörper von unten.
    Figur 2
    zeigt einen erfindungsgemäßen Spulenkörper in perspektivischer Darstellung von unten.
    Figur 3
    zeigt einen erfindungsgemäßen Spulenkörper in perspektivischer Darstellung von oben.
    Figur 4
    zeigt eine Rißzeichnung einer vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers.
  • In Figur 1 ist die Erfindung anhand einer Ansicht einer Kerndrossel mit einem erfindungsgemäßen Spulenkörper von unten erläutert.
  • Die Drahtwicklungen DW1 und DW2 sind um den ringartigen Spulenkörper SK durch die Drahfdurchführungen DD gewickelt und voneinander mittels Trennstegs TS getrennt. Die feste Anordnung der Drahtwicklungen im Bauteil sowie die Einhaltung des Rastermaßes zwischen den hier nach oben ausgeführten elektrischen Anschlüssen der beiden Drahtwicklungen DW1, DW2 ist durch stirnseitig zwischen Einzelwicklungen angeordnete Drahtführungen DF gewährleistet. Eine Greiffläche zur automatischen Bestückung ist als GF1 gekennzeichnet. Eine Halterung HA1 ist zur Lagefixierung des Bauteils in Anwendungsgeräten vorgesehen.
  • Ein erfindungsgemäßer Spulenkörper SK ist in Figur 2 in perspektivischer Ansicht von unten gezeigt.
  • Figur 3 stellt eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers SK in perspektivischer Ansicht von oben dar. Der Spulenkörper besteht aus einem Trog TR mit einer Deckelplatte DP. Es ist möglich, daß die Deckelplatte eingeschnappt ist oder auf dem Trog aufliegt. Die Greiffläche GF2 ist hier durch die planare Geometrie der Deckelplatte DP gewährleistet. Eine auf der Deckelplatte ausgebildete Halterungsvorrichtung HA2 dient zur Lagefixierung des Bauteils.
  • In Figur 4 ist ein weiterer Schnitt eines in Figur 3 schon gezeigten erfindungsgemäßen Spulenkörpers einer Kerndrossel dargestellt. Die Deckelplatte DP ist in diesem Ausführungsbeispiel eingeschnappt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Deckelplatte auf dem Trog aufliegt. Der Trog TR und die Deckelplatte DP umschließen den Drosselkern KE.

Claims (11)

  1. Spulenkörper (SK) zur Aufnahme eines magnetischen Drosselkerns (KE) in Form eines geschlossenen Jochs,
    - bei dem zumindest eine in einem Mittelbereich angeordnete Drahtdurchführung (DD) ausgebildet ist,
    - bei dem stirnseitig angeordnete Drahtführungseinrichtungen (DF) zur Führung von einer oder mehreren Drahtwicklungen (DW1, DW2) mit bei einer der Drahtwicklungen radial angeordneten elektrischen Anschlüssen und zur Einhaltung eines Rastermaßes ausgebildet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drahtführungseinrichtungen (DF) als Bestandteil des Spulenkörpers (SK) ausgebildet sind.
  2. Spulenkörper nach Anspruch 1,
    der aus einem Trog (TR) mit einer Deckelplatte (DP) besteht.
  3. Spulenkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem in einem Mittelbereich angeordnete Drahtdurchführungen durch wenigstens einen Trennsteg voneinander isoliert sind.
  4. Spulenkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem Greifflächen (GF1, GF2) für einen Greifarm zur automatischen Bestückung an zumindest einer Stirnseite des Spulenkörpers (SK) vorgesehen sind.
  5. Spulenkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eingearbeitete Halterungen (HA1, HA2) an zumindest einer Stirnseite des Spulenkörpers zur Lagefixierung des Bauteils in Endgeräten vorhanden sind.
  6. Kerndrossel mit einem Spulenkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5,
    und mit einem Drosselkern (KE) in Form eines geschlossenen Jochs, bei welcher der Spulenkörper (SK) mit zumindest einer durch die Drahtdurchführung (DD) geführten Drahtwicklung (DW1) umwickelt ist.
  7. Kerndrossel nach Anspruch 6,
    die zumindest zwei Drahtwicklungen (DW1, DW2) und eine entsprechende Anzahl von in einem Mittelbereich angeordeten Drahtdurchführungen (DD) aufweist.
  8. Kerndrossel nach zumindest einem der Ansprüche 6 oder 7, bei welcher der Drosselkern (KE) den Spulenkörper (SK) vollständig ausfüllt.
  9. Kerndrossel nach zumindest einem der Ansprüche 6 oder 7, bei welcher der Drosselkern (KE) den Spulenkörper (SK) nur teilweise ausfüllt.
  10. Kerndrossel nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welcher die Drahtwicklungen (DW1, DW2) aus Metalldraht, einer Aderleitung oder einer Metallitze bestehen.
  11. Kerndrossel nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 10, bei welcher die Drahtwicklungen (DW1, DW2) mit einer isolierenden Lackschicht oder einem Kunststoffschlauch versehen sind.
EP03012440A 2002-05-29 2003-05-30 Spulenkörper und Kerndrossel mit dem Spulenkörper Expired - Lifetime EP1367612B1 (de)

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