FESL, Franz (Kronawitten 1, Untergriesbach, 94107, DE)
MAYERHOFER, Klaus (Linden 50, Freyung, 94078, DE)
FESL, Franz (Kronawitten 1, Untergriesbach, 94107, DE)
Patentansprüche
1. Induktionsbauteil, mit
1.1 einem Spulensegment (1 ), das 1.2 ein Kernsegment (5) und
1.3 eine um das Kernsegment (5) gewickelte Spule aufweist, sowie mit
1.5 einem Mantelsegment (15), das
1.6 mit dem Spulensegment (1 ) an mindestens einer Stelle einen Luft- spalt bildet.
2. Induktionsbauteil nach Anspruch 1 , bei dem das Spulensegment (1) zwei parallele das Kernsegment (5) zwischen sich einschließende Plattenelemente (2,3) aufweist, zwischen denen die Spule gewickelt ist.
3. Induktionsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Kernsegment (5) und/oder das Mantelsegment (15) mindestens an der Stelle des Luftspalts mindestens eine Lackschicht aufweist.
4. Induktionsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eines der beiden Plattenelemente (3) größer als das andere ausgebildet ist.
5. Induktionsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem Mantelsegment (15) und mindestens einem Plattenelement (3) ein axialer Luftspalt gebildet ist.
6. Induktionsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem Mantelsegment (15) und mindestens einem
Plattenelement (2) ein radialer Luftspalt (18) gebildet ist.
7. Induktionsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in einem Gehäuse (9) vorzugsweise aus Kunststoff angeordnet.
8. Induktionsbauteil nach Anspruch 7, bei dem das Gehäuse (9) Po- sitioniermittel zum Ausrichten des Mantelsegments (15) und/oder das Mantelsegment (15) Positioniermittel zu seinem Ausrichten gegenüber dem Gehäuse (9) aufweist.
9. Induktionsbauteil nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Gehäuse (9) Positioniermittel zum Ausrichten des Spulensegments (1 ) aufweist
10. Induktionsbauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das Gehäuse (9) einen Boden (10) aufweist.
11. Induktionsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Plattenelement (3) an seiner dem Kernsegment (5) abgewandten Außenseite zur Verlötung in SMD- Technik ausgebildet ist.
12. Induktionsbauteil nach Anspruch 11 , bei dem die zur Verlötung ausgebildete Außenseite des Plattenelements (3) dem Boden (10) des Gehäuses (9) abgewandt angeordnet ist.
13. Induktionsbauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem ein Plattenelement (2) auf dem Boden (10) des Gehäuses (9) aufliegt.
14. Induktionsbauteile nach einem der Ansprüche 7 bis 13, bei dem das Mantelsegment (15) mit seiner Außenseite der Innenseite des Gehäuses (9) gegenüber liegt. |
Beschreibung Induktionsbauteil
Die Erfindung betrifft ein Induktionsbauteil. Induktionsbauteile mit einem Ferritkern und darum gewickelten Spulen werden in elektronischen Geräten benötigt, beispielsweise tragbaren Computern, tragbaren Telefongeräten oder dergleichen.
Bei einem bekannten Induktionsbauteil ist in einem allseits geschlosse- nen aus Ferritmaterial bestehenden Gehäuse ein von der Oberseite zur Unterseite des Gehäuses durchgehender Kern vorhanden. Um den Kern herum ist eine oder sind mehrere Spulen gewickelt. Die Enden der Spulen gehen durch den Boden des Gehäuses hindurch (US 6617198).
Ebenfalls bekannt ist ein Induktionsbauteil, bei dem die Enden der Spule aus Fenstern in den Seitenwänden des Gehäuses herausgeführt sind (US 6847280).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Induktionsbauteil zu schaffen, mit dem sich die Einhaltung von Luftspalten in dem magnetischen Kreis genau durchführen lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Induktionsbauteil mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Durch die Aufteilung des Induktionsbauteils in ein Spulensegment, das ähnlich aufgebaut ist wie ein Spulenkörper, und ein Mantelsegment ist es mit geringem Aufwand möglich, Luftspalte in radialer und in axialer Richtung vorzusehen und diese auch einzuhalten.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Spulensegment ein Kernsegment und zwei parallele das Kernsegment zwischen zwischen sich einschließende Plattenelemente aufweist, wobei die Spule um das Kernsegment zwischen den Plattenelementen gewi- ekelt ist.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur exakten Einhaltung der Dimension eines Luftspalts das Kernsegment und/oder das Mantelsegment an der Stelle des Luftspalts mindes- tens eine Lackschicht aufweist. Lackschichten lassen sich in sehr feiner Dicke auftragen, so dass sich dadurch der Luftspalt genau dimensionieren lässt. Gegebenenfalls können auch mehrere Lackschichten aufgetragen werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eines der beiden Plattenelemente größer als das andere ausgebildet ist, so dass es in Draufsicht allseits über das andere Plattenelement übersteht. Dies macht es möglich, dafür zu sorgen, dass das Spulensegment nur in einer bestimmten Orientierung gegenüber dem Mantelsegment angeord- net werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Mantelsegment und mindestens einem Plattenelement ein axialer Luftspalt vorhanden ist. Dieser axiale Luftspalt ist dann zwischen einer Stirnfläche des Mantelsegments und der Flachseite des Plattenelements gebildet.
Es ist ebenfalls in Weiterbildung der Erfindung möglich, dass zwischen dem Mantelsegment und mindestens einem Plattenelement ein radialer Luftspalt gebildet ist. Dieser radiale Luftspalt ist damit zwischen dem Außenrand des Plattenelements und der Innenwand des Mantelsegments gebildet. Vorzugsweise ist dieser Luftspalt an allen Stellen gleich-
groß. Mit anderen Worten ist die Außenkontur des Plattenelements geometrisch ähnlich der Innenkontur des Mantelsegments.
Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Induktionsbauteil in einem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Gehäuse angeordnet ist. Dieses Gehäuse hat keine Funktion in elektrischer Hinsicht, sondern kann eine Halterung bilden, um die verschiedenen Teile des Induktionsbauteils zu halten und festzulegen.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann das erwähnte Gehäuse Positioniermittel aufweisen, um das Mantelsegment auszurichten.
Es kann ebenfalls und auch zusätzlich vorgesehen sein, dass das Gehäuse Positioniermittel aufweist, um das Spulensegment auszurichten.
Wenn das Gehäuse Positioniermittel aufweist, ob um sowohl das Mantelsegment als auch das Spulensegment auszurichten, wird auf diese Weise auch eine Ausrichtung des Mantelsegments gegenüber dem Spulensegment bewirkt.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen Boden aufweist. Erfindungsgemäß kann ein Plattenelement des Spulensegments in fertigem Zustand auf dem Boden aufliegen.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Außenseite eines der beiden Plattenelemente, insbesondere des dem Boden des Gehäuses abgewandten Plattenelements, zur Verlötung in SMD- Technik ausgebildet ist. Dort können auch die Enden der Spule verlötet seien.
Das Gehäuse ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass die Außenwand des Mantelsegments mit geringem Abstand oder ohne Abstand der Innenseite der Wand des Gehäuses gegenüberliegt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Figur 1 perspektivisch ein Spulensegment eines Induktionsbauteils nach der Erfindung;
Figur 2 ein Gehäuse für das Induktionsbauteil;
Figur 3 das Gehäuse mit dem darin angeordneten Mantelsegment;
Figur 4 das fertige Induktionsbauteil mit seiner zur Verlötung vorgesehenen Außenseite nach oben;
Figur 5 stark vereinfacht einen Axialschnitt durch das Induktionsbauteil;
Figur 6 abgebrochen einen Teil des Mantelsegments 15.
Figur 1 zeigt perspektivisch das Spulensegment 1 eines Induktionsbauteils nach der Erfindung. Dieses Spulensegment 1 enthält zwei Plattenelemente 2, 3, die zwei parallel zueinander verlaufende Abflachungen 4 aufweisen. Das in Figur 1 obere Plattenelement 2 ist kleiner als das un- tere Plattenelement 3, so dass in einer Draufsicht das untere Plattenelement 3 allseits über das obere Plattenelement 2 hinausragt. Zwi-
sehen den beiden Plattenelementen 2, 3 ist ein Kernsegment 5 angeordnet, um den herum die Spule 6 gewickelt ist.
An im dargestellten Beispiel zwei diametral gegenüberliegenden Seiten weist das obere Plattenelement 2 jeweils eine etwa halbkreisförmige Einkerbung 7 auf. An der gleichen Stelle weist das untere Plattenelement 3 ebenfalls eine etwa halbkreisförmige Einkerbung 8 auf. Durch die Einkerbungen 8 des unteren Plattenelements 3 führen die Enden der Spulenwicklung zur Außenseite des Spulensegments 1. Die Form der Einkerbungen kann auch von der Kreisform abweichen.
Die Kerben 7 beziehungsweise 8 liegen in der Mitte der bogenförmigen Abschnitte des Umfangs der beiden Plattenelemente 2, 3 zwischen den Abflachungen 4.
Figur 2 zeigt ein Gehäuse 9, das zum Zusammensetzen des Induktionsbauteils nach der Erfindung dient. Das Gehäuse 9 enthält einen Boden 10, und von dem Boden nach oben ragend eine Seitenwand 1 1 , die in ihrer Form der Außenform der beiden Plattenelemente 2, 3 entspricht. Auf dem Boden 10 sind an der Innenseite Abstandselemente 12 aufgebracht, beispielsweise in Form von flachen sich längs des Umfangs über einen Teil oder den gesamten Umfang erstreckenden Leisten. Zusätzlich weist der Boden 10 zwei nach oben ragende Zapfen 13 auf, von denen die perspektivische Ansicht der Figur 2 nur einen solchen Zapfen 13 zeigt.
Zu dem Induktionsbauteil der Erfindung gehört auch ein Mantelsegment 15, das eine dem Gehäuse 9 ähnliche Form aufweist. Dieses Mantelsegment 15 wird in das Gehäuse 9 eingesetzt, siehe Figur 3. Es liegt mit seiner unteren ringförmigen Stirnkante auf den Abstandselementen 12 auf. Es wird durch diese Abstandselemente 12 und durch die seiner Au-
ßenform entsprechende Innenform der Wand 11 des Gehäuses 9 gegenüber dem Gehäuse 9 positioniert.
Das Mantelsegment 15 lässt, wie man der Figur 3 entnehmen kann, den Boden 10 des Gehäuses 9 vollständig frei. An seiner dem Boden 10 abgewandten oberen Stirnkante 16 enthält das Mantelsegment zwei diametral gegenüberliegende Kerben 17, wo die Stirnkante 16 gegenüber dem Rest der Stirnkante 16 vertieft angeordnet ist. Die Stelle diese Kerben 17 entspricht der Stelle der Kerben 8 zum Durchführen der Enden der Spulenwicklung.
Das Mantelsegment 15 weist an den abgeflachten Seiten einen schmalen Vorsprung 21 auf, dessen Außenseite parallel zu der Außenseite außerhalb des Vorsprungs 21 verläuft. Die in das Innere des Gehäuses 9 gerichtete in Figur 6 obere Seite 22 dieses Vorsprungs 21 ist abgeschrägt und verläuft unter einem flachen Winkel gegenüber der Wand 23. Dies ist in Figur 6 abgebrochen dargestellt. Wird das Mantelsegment 15 umgedreht und dann von oben in das Gehäuse 9 eingesetzt, führen die Vorsprünge 21 auf beiden einander gegenüberliegenden Flachseiten dazu, dass sich das Mantelsegment 15 gegenüber dem Gehäuse 9 und damit dann auch gegenüber dem Kern zentriert. Auf diese Weise ist die Einstellung des Luftspalts zwischen dem Mantelsegment 15 und dem dann unteren Plattenelement 2 mit einer erhöhten Genauigkeit möglich.
In das Gehäuse mit dem darin eingesetzten Mantelsegment 15 wird nun das Spulensegment 1 in einer Weise eingesetzt, dass das in Figur 1 o- bere Plattenelement 2 nach unten zu liegen kommt. Zwischen der Außenseite des dann unteren Plattenelements 2 und der Innenwand des Mantelsegments 15 wird dadurch ein radialer Luftspalt 18 gebildet, siehe auch Figur 5. Beim Einsetzen des Spulensegments 1 in das Innere des Gehäuses 9 sorgen die beiden Zapfen 13 dafür, dass das Spulensegment 1 gegenüber dem Gehäuse 9 korrekt positioniert ist. Die Zapfen 13
liegen in den Kerben 7 des dann unteren Plattenelements 2. Da das Gehäuse 9 sowohl das Mantelsegment 15 als auch das Spulensegment 1 ausrichtet, erfolgt damit auch eine Ausrichtung der beiden Teile des Induktionsbauteils.
An der Stelle des radialen Luftspalts zwischen dem unteren Plattenelement 2 und dem Mantelsegment 15, siehe links unten in Figur 5, kann zur genauen Einhaltung einer bestimmten Größe des Luftspalts eines der beiden Bauteile, vorzugsweise das Mantelsegment 15, eine Lack- schicht aufweisen. Es ist auch möglich, Lackschichten auf beiden Teilen aufzubringen. Falls der Luftspalt kleiner werden soll, ist es auch möglich, zwei Lackschichten aufzutragen.
Das gleiche gilt auch an dem axialen Luftspalt zwischen dem Mantel- segment 15 und dem oberen Plattenelement 3, siehe links oben und rechts oben in Figur 5.
Nach dem Einsetzen des Spulensegments 1 in das Mantelsegment 15 in dem Gehäuse 9 entsteht das Induktionsbauteil in der Weise, wie es in Figur 4 dargestellt ist. Die jetzt nach oben, das heißt von dem Boden 10 des Gehäuses 9 abgewandte Außenseite 18 des Plattenelements 3 weist zwei Vertiefungen 19 auf, die sich an die Kerben 8 anschließen. Die beiden Flächen der Vertiefungen 19 sind verzinnt. Mit dieser Verzinnung sind auch die Enden 20 der Spulenwicklung verlötet. Zum Auflöten in SMD- Technik werden die Vertiefungen 19 mit Lot ausgefüllt, so dass dann diese Außenseite des Plattenelements 3 als Lötfläche dienen kann.
Die Zuordnung der einzelnen Teile des Induktionsbauteils geht noch- mals aus der vereinfachten Zeichnung der Figur 5 hervor, die einen Axialschnitt durch die Anordnung zeigt. Aus Gründen der Vereinfachung ist die eigentliche Spule weg gelassen. Die Ausrichtung des Spulenseg-
ments 1 geschieht dadurch, dass das Plattenelement 2 auf dem Boden 10 des Gehäuses 9 aufliegt. Die korrekte Positionierung sowohl in Um- fangsrichtung als auch zur Ausrichtung zwischen links und rechts geschieht durch die Zapfen 13, die in die Kerben 7 eingreifen.
Das Mantelsegment 15 liegt auf den Abstandselementen 12 auf und wird dadurch in der Höhe positioniert. Die Kerben 17 in der Oberseite des Mantelsegments 15 fluchten mit den Kerben 8 in dem Plattenelement 3.
Ein Induktionsbauteil enthält ein Spulensegment, das ein Kernsegment zwischen zwei parallelen Plattenelementen aufweist. Die beiden Plattenelemente sind geometrisch ähnlich, eines der beiden Plattenelemente ist aber um die Dicke eines Mantelsegments kleiner ausgebildet. Da- durch kann das Spulensegment mit einer auf gewickelten Spule von einer Seite her in ein zylindrisches Mantelsegment eingeschoben werden. Zur gegenseitigen Ausrichtung dient ein Gehäuse, das Positioniermittel sowohl für das Mantelsegment als auch für das Spulensegment aufweist und bildet. Die einem Boden des Gehäuses abgewandte Außenseite eines der beiden Plattenelemente ist zur Oberflächenbefestigung in SMD-Technik ausgebildet.