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Title:
METHOD FOR PRODUCING INDUCTIVE COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/010180
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rational, economical production method for inductive components, especially for current transformers. According to the inventive method, a mold comprised of an aluminum alloy is provided in which the magnet core of the inductive component is inserted, said core being provided with at least one winding. After closing the mold, the same is filled with a molten hot-melt adhesive material which is preferably comprised of a polyamide base. After a defined cooling of the mold, the same is opened and the molded inductive component is withdrawn and the sprues are removed. The inventive method is characterized in that it comprises, in comparison to the preart, a significantly simplified production sequence in which an exact positioning of the sprues, in particular, is possible.

Inventors:
HUNDT HARALD (DE)
TRABOLD KLEMENS (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/002493
Publication Date:
February 24, 2000
Filing Date:
August 10, 1999
Export Citation:
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Assignee:
VACUUMSCHMELZE GMBH (DE)
HUNDT HARALD (DE)
TRABOLD KLEMENS (DE)
International Classes:
H01F41/12; H01F38/28; H01F41/00; (IPC1-7): H01F41/00
Foreign References:
DE2242958A11974-03-14
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 005, no. 186 (E - 084) 25 November 1981 (1981-11-25)
PATTERSON J F B ET AL: "ENCAPSULATION OF SENSORS, SOLENOIDS AND TRANSFORMERS WITH ENGINEERING THERMOPLASTICS", PROCEEDINGS OF THE ELECTRICAL ELECTRONICS INSULATION CONFERENCE AND ELECTRICAL MANUFACTURING AND COIL WINDING CONFERENCE. (COMBINED CONFERENCE),US,NEW YORK, IEEE, 18 September 1995 (1995-09-18), pages 1-6, XP000559192, ISBN: 0-7803-2953-8
Attorney, Agent or Firm:
VACUUMSCHMELZE GMBH (Grüner Weg 37 Hanau, DE)
VACUUMSCHMELZE GMBH (Grüner Weg 37 Hanau, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von induktiven Bauelementen mit folgenden Schritten : 1) Bereitstellen einer metallischen Form ; 2) Einlegen des mit zumindest einer Wicklung versehenen Ma gnetkerns in die Form ; 3) Schließen der Form ; 4) Einfüllen einer aufgeschmolzenen thermoplastischen Schmelzklebermasse unter Druck in die Form ; 5) Definiertes Abkühlen der Form ; 6) Öffnen der Form und Entnahme des umgossenen, induktiven Bauelements.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Form aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Einfüllen der aufgeschmolzenen Schmelzklebermasse unter einem Druck von ca. 10 bis 20 bar erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als Schmelzklebermasse ein thermoplastischer Schmelz klebstoff auf Polyamidbasis vorgesehen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anschlüsse der Wicklung vor dem Einlegen des Ma gnetkern in die Form aus der Form herausgeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anschlüsse der Wicklung in der Form in Sackbohrun gen gelegt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Magnetkern ein Ringkern aus einer metallischen Le gierung verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei als Ringkern ein Ringbandkern aus einer amorphen oder nanokristallinen Legierung verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als induktives Bauelement ein Stromsensor vorgesehen ist.
Description:
Beschreibung Verfahren zum Herstellen von induktiven Bauelementen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von in- duktiven Bauelementen, insbesondere Stromwandlern für Elek- trizitätszähler.

Stromwandler sind induktive Bauelemente, die durch ihre Aus- legung bezüglich Abbildungsverhalten und Phasenfehler die ge- naue Erfassung von Netzströmen in Industriezählern bzw. Haus- haltszählern ermöglichen. Zusammen mit einer Auswerteelektro- nik ersetzen sie mittlerweile die sogenannten Ferraris- Meßinstrumente (Drehstromzähler).

Es ist allgemein bekannt, solche Stromwandler aber auch ande- re induktive Bauelemente wie Transformatoren für geschaltete Netzteile, Drosseln und Übertrager auf der Basis von in Kunststoffgehäusen eingeklebten oder vergossenen Magnetkernen herzustellen. Dabei wird in ein thermoplastisches Kunststoff- gehäuse der mit einer Wicklung oder mehreren Wicklungen ver- sehene Magnetkern eingelegt und mit einem Gießharz, das in der Regel aus Polyurethan bzw. einem Epoxidharz besteht, um- gossen. Die Herausführung der Anschlußkabel der Wicklungen führt dabei zu mehreren Problemen. Das Herausführen der An- schlußkabel durch die Vergugoberfläche erfordert eine genau definierte Lage des Kabels während des Vergußvorgangs, so dag sogenannte Vergußpaletten mit Kabelfixierungen in der Regel notwendig sind. Die Verwendung solcher Vergußpaletten ist sehr aufwendig.

Eine weitere Möglichkeit stellt die Fixierung der Kabel in einer Doppelnut am oberen Rande des Gehäuses dar. Dabei kommt es jedoch häufig zum Austreten des Gießharzes in Folge auf- tretender Kapillarkräfte durch diese Nut.

Eine Kabelherausführung durch eine Bohrung in der Gehäusewand erfordert eine zusätzliche Abdichtung und damit ebenfalls ei- nen größeren Aufwand, der ökonomisch nachteilig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues Herstellverfahren für induktive Bauelemente, insbesondere für Stromwandler, anzugeben, bei dem die obengenannten Probleme weitgehend vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren von Herstellen von induktiven Bauelementen mit folgenden Schrit- ten gelöst : 1. Bereitstellen einer metallischen Form ; 2. Einlegen des mit zumindest einer Wicklung versehenen Ma- gnetkerns in die Form ; 3. Schließen der Form ; 4. Einfüllen einer aufgeschmolzenen Schmelzklebermasse unter Druck in die Form ; 5. Definiertes Abkühlen der Form ; 6. Öffnen der Form und Entnahme des umgossenen, induktiven Bauelements.

Durch dieses Verfahren wird der Fertigungsablauf im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich vereinfacht, was zu merklich verringerten Kosten führt.

Die verwendeten Formen bestehen in der Regel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die wesentlicher preisgünsti- ger sind als die SpritzguSformen, die für die Gehäuse gemäß dem Stand der Technik verwendet werden. Durch die Verwendung dieser Formen können auch im Vergleich zum Stand der Technik

wesentlich kürzere Produkteinführungszeiten erzielt werden, da die Formen wesentlich einfacher sind. Dadurch kommt es zu schnellen und einfachen Änderungen von kundenspezifischen Ausführungsformen der induktiven Bauelemente.

Vorzugsweise erfolgt das Einfüllen der aufgeschmolzenen Schmelzklebermasse unter einem Druck von 0 bis 20 bar, vor- zugsweise von ca. 10 bis 20 bar, wobei als Schmelzklebermasse ein thermoplastischer Schmelzklebstoff auf Polyamidbasis vor- gesehen ist. Dabei handelt es sich insbesondere um einen füllstofffreien Schmelzklebstoff auf Polyamidbasis. Die Ver- wendung dieser Polyamid-Schmelzklebstoffe eröffnet wesentlich bessere Möglichkeiten des Recycling von induktiven Bauelemen- ten, da bei den induktiven Bauelementen nur noch ein einziger Kunststoff verwendet wird. Insbesondere sind verschiedene Po- lyamid-Schmelzklebe-stoffe kompostierbar. Ferner müssen diese thermoplastischen Kunststoffe nicht unbedingt aus fossilen Stoffen, wie Erdöl bzw. Kohle, hergestellt werden sondern können auch aus nachwachsenden Rohstoffen (Holzharze) herge- stellt werden.

In einer Ausführungsform werden die Anschlüsse der Wicklung bzw. die Anschlüsse der Wicklungen vor dem Einlegen des Ma- gnetkerns in die Form aus der Form in fest definierter Weise herausgeführt. Als Anschlüsse sind dabei Kabel vorgesehen.

Die Herausführung dieser Kabel erfolgt unmittelbar über Nuten in der Form, wobei durch den speziellen Prozeß ein Heraustre- ten von Schmelzklebermasse verhindert wird.

In einer anderen Ausführung werden die Anschlüsse der Wick- lung bzw. die Anschlüsse der Wicklungen in der Form in Sack- bohrungen gelegt. Dies ermöglicht die Verwendung von relativ biegesteifen Anschlüssen, so daß mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren auch induktive Bauelemente hergestellt wer- den können, die direkt SMD-tauglich (Service Mounted Device) sind.

Vorzugsweise werden als Magnetkerne Ringkerne aus metalli- schen Legierungen, insbesondere Ringbandkerne aus amorphen oder nanokristallinen Legierungen verwendet. Durch die Ver- wendung von solchen amorphen bzw. nanokristallinen Legierun- gen ergibt sich gegenüber den bisher verwendeten kristallinen Legierungen bzw. Ferritkernen eine erhebliche Volumenreduzie- rung sowie wesentlich bessere technische Eigenschaften der induktiven Bauelemente der eingangs genannten Art. Der Vor- teil und die Eigenschaften dieser amorphen bzw. nanokristal- linenen Legierungen ist beispielsweise in der EP 0 271 657 B1 ausführlich geschildert.

Die Erfindung ist im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen : Figur 1 eine Draufsicht auf einen Stromwandler, der mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, und Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie I-I durch den Strom- wandler aus Figur 1.

Wie in den Figuren dargestellt ist, besteht ein nach dem er- findungsgemäßen Verfahren hergestellter Stromwandler 1 aus einem Magnetkern 2, der mit einer Sekundärwicklung 3 versehen ist. Die Sekundärwicklung 3 besteht zumeist aus einigen 100 bis einigen 1000 Windungen. Die Sekundärwicklung 3 dieses Stromwandlers 1 besteht dabei aus relativ dünnem Draht, d. h. der Draht weist eine Dicke von 0,05 bis 0,25 mm auf. Die En- den der hier gezeigten Sekundärwicklung 3 sind als zweiadrige Litze 5 ausgeführt, so daß der Stromwandler 1 auf einer Pla- tine (nicht gezeigt) angeschlossen werden kann.

Der Magnetkern 2 des hier gezeigten Stromwandlers 1 ist ein Ringbandkern aus einer amorphen Legierung. Der Ringbandkern mit der darauf befindlichen Sekundärwicklung 3 wurde über das erfindungsgemäße Niederdruck-Schmelzgußverfahren hergestellt.

Dabei wurde eine Form aus einer Aluminiumlegierung bereitge- stellt (nicht gezeigt). In diese Form wurde der Ringbandkern mit der darauf befindlichen Sekundärwicklung 3 eingelegt, wo- bei die Sekundärwicklung 3, deren Enden als zweiadrige Litze 5 ausgeführt sind, aus der Form herausgeführt wird. Die Form wurde geschlossen und in die Form wurde eine aufgeschmolzene thermoplastische Schmelzklebermasse auf Polyamidbasis unter einem Druck von ca. 15 bar eingeführt. Dadurch entsteht um den Magnetkern 2 ein diesen umhüllender Gußkörper 4. Im Be- reich der Öffnung des Ringbandkerns weist der Gußkörper 4 ei- ne durchgehende Öffnung 5 auf, durch die die Primärwicklung (nicht gezeigt) des Stromwandlers 1 geführt werden kann.

Danach wurde die Form definiert abgekühlt. Nach Abkühlen der Form wurde die Form geöffnet und der umgossene Stromwandler 1 wurde entnommen. Nach der Entnahme des umgossenen Stromwand- lers 1 wurde der Anguß entfernt.