Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
INDUCTIVE CIRCUIT ELEMENT FOR ASSEMBLY OF PRINTED CIRCUIT BROADS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/015021
Kind Code:
A1
Abstract:
It is known to make windings of inductive circuit elements for the assembly of printed circuit boards by bending wire elements into a U-shape, curving them over the core(s) and soldering their ends into conductive tracks with which they form complete windings. The wire elements are inserted individually in the printed circuit board. According to the invention, the wire elements (21) are laid and supported on a tunnel-shaped winding support (15) of essentially U-shaped cross-section. Embodiments which are advantageous for the electrical and mechanical properties are indicated in dependent claims.

Inventors:
HOFBAUER EDWIN (AT)
SPITALER WOLFGANG (AT)
RAMLOHR FRANZ (AT)
Application Number:
PCT/EP1991/000453
Publication Date:
October 03, 1991
Filing Date:
March 11, 1991
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG OESTERREICH (AT)
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01F27/30; (IPC1-7): H01F27/30
Domestic Patent References:
WO1985001387A11985-03-28
Foreign References:
FR2394160A11979-01-05
FR2181464A11973-12-07
DE2445143A11976-04-01
GB771701A1957-04-03
Other References:
See also references of EP 0479966A1
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT �STERREICH (M�nchen 22, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche:
1. Induktives Schaltungselement für Leiterplattenmontage mit einem wenigstens einen vorzugsweise jedoch mehrere durch Joche verbundene Schenkel aufweisenden zusammengesetzten Kern, wobei die Längsachsen der Schenkel parallel und äquidistant zur Lei¬ terplatte angeordnet werden und bei dem mindestens ein Schen¬ kel einen Spulenkörper mit einer in herkömmlicher Weise aufge¬ brachten ersten Wicklung aufweist und eine zweite Wicklung vorgesehen ist, die aus bügeiförmigen, Uförmig gebogenen Drahtelementen besteht, die den oder die Schenkel des Kerns überwölben und die zusammen mit Leiterbahnen, in die ihre En¬ den eingelötet werden vollständige Windungen bilden, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drahtelemen te 21 auf einem tunnelförmigen Wicklungsträger 15 mit im we¬ sentlichen Uförmigem Querschnitt aufliegen und gehaltert sind.
2. Induktives Schaltungselement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Wicklungsträger 15 in seinem gekrümmten Teil 17 nach oben und außen offene Rinnen oder Nuten 22 zur Aufnahme der gebogenen Bereiche 23 der Uför¬ migen Drahtelemente 21 aufweist und in seinen beiden ebenen Tei¬ len 16 Kanäle 19 zur Aufnahme der geraden Bereiche 20 der Uför¬ migen Drahtelemente 21 aufweist.
3. Induktives Schaltungselement nach Anspruch 1 und 2, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Wicklungs¬ träger 15 in seinem mittleren gekrümmten Teil 17 an beiden En¬ den angesetzte hakenförmige Federschenkel 26 aufweist, die in zueinander weisender Richtung auf die äußeren Stirnflächen 36 der Joche 5 der Kerne 6 wirken, mittels derer der Wicklungs¬ träger 15 auf Kern 6 und Spulenkörper 1 klemmbar ist.
4. Induktives Schaltungselement nach einem der vorherigen An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden die Kanäle 19 beinhaltenden Teile 16 des Wicklungs¬ trägers 15 als flache Steckleisten 18 ausgebildet sind und daß diese Steckleisten 18 mit Paßsitz in Taschen 30 einsteckbar sind, die auf einem plattenformigen Element 29, welches unter dem Spulenkörper 1 angeordnet ist, senkrecht zu dessen Ebene derart angeordnet sind, daß der Abstand zwischen ihren Außen¬ flächen (32) dem Abstand der Innenwände oder Innenkanten der äußeren Schenkel (8) der Kerne (6) entspricht.
Description:
Induktives Schaltungselement für Leiterplattenmontage

Gegenstand der Erfindung ist ein induktives Schaltungselement für Leiterplatteπmontage mit einem wenigstens einen, vorzugs- weise jedoch mehrere durch Joche verbundene Schenkel aufweisen¬ den, zusammengesetzten Kern, wobei die Längsachsen der Schen¬ kel parallel und äquidistant zur Leiterplatte angeordnet werden und bei dem mindestens ein Schenkel einen Spulenkörper mit ei¬ ner in herkömmlicher Weise aufgebrachten ersten Wicklung auf- weist und eine zweite Wicklung vorgesehen ist, die aus bügei¬ förmigen, U-förmig gebogenen Drahtelementen besteht, die den oder die Schenkel des Kerns überwölben und die zusammen mit Leiterbahnen in die ihre Enden eingelötet werden, vollständige Windungen bilden.

Im Stand der Technik ist es bekannt, für viele Gerätetypen, die getaktet betrieben werden, wie z.B. DC/DC-Wandler, Hoch- setzsteller, Tiefsetzsteller etc., hohe Schaltfrequenzen an¬ zuwenden, da damit sowohl eine Reduktion der Eisenquerschnitte von induktiven Elementen als auch eine Verringerung der Win¬ dungszahlen wegen der hohen Windungsspannungswerte ermöglicht ist. Weiterhin ist es bekannt, bei den erforderlichen induk¬ tiven Schaltungselementen wie Übertragern oder Drosseln soweit sie auf Leiterplatten angeordnet werden die sekundären, den höheren Strom führenden Wicklungen dadurch zu realisieren, daß man bügeiförmige U-förmige Drahtelemente benützt, die den Schenkelquerschnitt überwölben und in die Leiterplatte einzeln und parallel zueinander eingesteckt werden, so daß sie zusammen mit entsprechenden Leiterbahnen, mit denen sie verlötet werden, vollständige Windungen bilden.

Derartige induktive Schaltelemente sind im Stand der Technik bekannt. Bei der DE-OS 33 06 923 (Grundig) dienen bügeiförmige Windungselemente im Verband mit passend angeordneten Leiter- bahnen zur Spulenbildung und schließen einen Kunststoffkörper mit quadratischem Querschnitt ein, der einen Schraubkern ent-

hält. Aus der US-PS 47 77 465 (Meinel) ist ein im wesentlichen O-förmiger Kern bekannt, der durch eingelötete Windungsbügel, die zur Bildung zweier, auf beide Schenkel verteilter Wicklun¬ gen dienen, auf der Platine gehalten wird.

Diese Technik hat den Vorteil, daß die Wicklung durch Verwen¬ dung vorgeformter Drahtelemente in der gewünschten Konfigura¬ tion einfach herzustellen ist und ein herkömmlicher Wickelvor¬ gang entfällt. Sie weist jedoch in der bekannten Form Nachteile auf. Die Drahtelemente müssen einzeln eingesteckt werden, sie sind bis zur Verlötung nur wenig mechanisch gesichert, können sich also unzulässig nahe kommen und müssen daher aus isolier¬ tem Draht bestehen. Dies verursacht Mehrarbeit durch das Abiso¬ lieren der Enden und verringert die thermische Belastbarkeit.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Drahtelemente auf einem tunnelförmigen Wicklungsträger mit im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufliegen und gehaltert sind. Der dadurch erzielte Vorteil liegt darin, daß die Draht- elemente durch einen automatisierbaren Vorgang in den Wicklungs¬ träger eingesetzt werden können und die so vormontierte Baugrup¬ pe in einem in die Leiterplatte eingesetzt werden kann. Da die Drahtelemente gegeneinander unverschieblich gehaltert sind, be¬ steht die Gefahr des Unterschreitens eines geforderten gegen- seitigen Mindestabstandes nicht und es können aus blanken Dräh¬ ten hergestellte Drahtelemente verwendet werden. Diese sind ge¬ genüber einer auf dem Spulenträger angeordneten ersten Wicklung durch den tunnelförmigen Wicklungsträger isoliert.

Vorteilhaft weist der Wicklungsträger in seinem gekrümmten Teil nach oben und außen offene Rinnen oder Nuten zur Aufnahme der gebogenen Bereiche der U-förmigen Drahtelemente und in seinen beiden ebenen Teilen Kanäle zur Aufnahme der geraden Bereiche der U-förmigen Drahtelemente auf. Der erzielte Vorteil liegt darin, daß die zwischen den Drahtelementen befindliche Kriech¬ strecke groß ist, was insbesondere dann von wesentlicher Bedeu-

tung ist, wenn benachbarte Windungen unterschiedlichen Wick¬ lungen angehören.

Eine Vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsträger in seinem mittleren gekrümmten Teil an bei¬ den Enden angesetzte hakenförmige Federschenkel aufweist, die in zueinander weisender Richtung auf die Stirnflächen der Joche der Kerne wirken, mittels derer der Wicklungsträger auf Kern und Spulenkörper klemmbar ist. Dadurch ergibt sich vorteilhaft auch vor dem Aufbringen des induktiven Schaltungselementes auf die Leiterplatte ein guter mechanischer Zusammenhalt aller Tei¬ le, sodaß Lagerung und Transport problemlos möglich sind. Der Wicklungsträger wird in Richtung der Längsachse der Kernschen¬ kel exakt auf dem Spulenkörper positioniert. Der zu einer all- fälligen Verklebung der Kerne erforderliche Preßdruck wird durch die Wirkung der hakenförmigen Elemente erzeugt.

Eine weitere Verbesserung der mechanischen Stabilität vor dem Einlöten sowie ein leichteres Einsetzen in die Leiterplatte ist dadurch gegeben, daß die beiden, die Kanäle beinhaltenden Bereiche des Wicklungsträgers als flache Steckleisten ausge¬ bildet sind und daß diese Steckleisten mit Paßsitz in Taschen einsteckbar sind, die auf einem plattenförmigen Element, wel¬ ches unter dem Spuleπkörper anordenbar ist, senkrecht zu dessen Ebene derart angeordnet sind, daß der Abstand zwischen ihren Außenflächen dem Abstand der Innenwände oder Innenkanten der äußeren Schenkel der Kerne entspricht. Es erfolgt dadurch auch eine genaue Positionierung des Wicklungsträgers auf dem Spulen¬ körper senkrecht zur Richtung der Längsachse der Kernscheπkel.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei¬ spieles soll nachfolgend das Wesen der Erfindung näher er¬ läutert werden.

Ein im wesentlichen doppel T-förmig ausgebildeter Spulenkörper 1 weist einen rohrför ig ausgebildeten Mittelteil 2 auf, dessen

innerer Querschnitt auf den Durchmesser des mittleren Kernschen¬ kels 3 abgestimmt ist, seine äußere Kontur kann vorteilhaft, wie hier gezeigt, U-förmig gestaltet sein, um die Windungsform der hier nicht dargestellten Primärwicklung der U-förmigen Windungs- form der Sekundärwicklung anzugleichen und damit die Streuung zu vermindern. Die angesetzten Querstege 4 sind trogförmig aus¬ geführt und dienen zur Aufnahme des Jochteiles 5 der beiden Ker¬ ne 6. Dazu weisen sie Öffnungen 7 zum Durchtritt der Außenschen¬ kel 8 der Kerne 6 auf. An den Enden 9 bzw. Verlängerungen 10 der Querstege 4 sind Lötschwerter 11 eingesetzt, mit deren ober¬ en Enden 12 die Wicklungsenden 13 verlötet werden und deren un¬ tere Enden 14 zum Einschwallen in die Leiterplatte vorgesehen sind.

Der Wicklungsträger 15 besteht wesentlich aus einem tunnelför¬ migen Teil 16, 17 mit etwa U-förmigen Querschnitt, dessen ebene Teile 16 als Steckleisten 18 ausgebildet sind. Diese beinhalten Kanäle 19 zur Aufnahme der geraden Bereiche 20 der U-förmig ge¬ stalteten Drahtelemente 21. Diese Kanäle 19 gehen im gekrümmten Teil 17 des Wicklungsträgers 15 in Nuten oder Rinnen 22 über, die nach oben und außen offen sind und zur Aufnahme der geboge¬ nen Bereiche 23 der Drahtelemente 21 dienen. Diese Drahtelemen¬ te 21 sind also im eingestecktem Zustand durch die Wände der Kanäle 19 und der Nuten oder Rinnen 22 mechanisch gut gehal- tert und elektrisch gut von einander isoliert sodaß eine Iso¬ lation des Drahtmaterials entbehrlich ist und blanke Drähte verwendet werden können.

Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität sind im gekrümmten Teil 17 des Wicklungsträgers 15 an dessen Endkanten Querwände 24 angesetzt, die durch Läπgswände 25 verbunden sind, die ihrer¬ seits in die Steckleisten 18 übergehen. In Fortsetzung dieser Längswände 25 sind beidseitig hakenförmige Elemente 26 ange¬ fügt. Diese sind zum Schutz gegen Abbrechen und Ausknicken durch Querstege 27 verbunden.

Zusammenbau und Montage des erfindungsgemäßen induktiven Schal¬ tungselementes sind einfach und leicht erklärbar. Der Mittel¬ teil 2 des Spulenkörpers 1 aus Kunststoff wird in herkömmlicher Weise mit der oder den Primärwicklung(en) bewickelt. Dies ist hier nicht gezeigt. Die Wicklungsenden 13 werden an die oberen Enden 12 der Lötschwerter 11 angelötet. In den Spulenkörper 1 werden von beiden Seiten die Ferritkerne 6 eingeschoben, ggf. werden deren Stoßflächen 28 vorher mit Klebstoff bestrichen. Dann wird von unten ein weiteres Element in Form einer Isolier- stoffplatte 29 mit aufgesetzten, unten offenen Taschen 30 eingesetzt. Die Taschen 30 sind entlang zweier paralleler Kan¬ ten 31 der Isolierstoffplatte 29 angeordnet, ihr Mittenabstand und ihre Wandstärke sind so gewählt, daß die Außenflächen 32 der Taschen 30 an den Innenwänden oder Innenkanten der äußer- ren Schenkel 8 der Kerne 6 anliegen; die äußere Länge der Ta¬ schen 30 entspricht dem Abstand zwischen den einander zuge¬ kehrten Flächen 34 der Querstege 4, sodaß die Lage der Iso¬ lierstoffplatte 29 durch die Taschen 30 genau fixiert ist. Die Innenabmessungen der Taschen 30 sind auf die Außenabmessungen der Steckleisteπ 18 zur Schaffung eines Paßsitzes abgestimmt. Die Isolierstoffplatte 29 ist zwischen den Taschen 3.0 mit einer muldenförmigen Eintiefung 33 versehen, um den Wickelquerschnitt auch unter dem Mittelteil 2 des Spulenkörpers 1 sicher zustel¬ len.

Nun wird zuletzt von oben der mit Drahtelementen 21 bestückte Wicklungsträger 15 auf den Spulenkörper 1 aufgesetzt, wobei die Steckleisten 18 in die Taschen 30 eingeschoben werden und die hakenförmigen Elemente 26 unter geringer elastischer Verformung mit ihren Innenkanten 35 auf die einander entgegengesetzten Stirnflächen 36 der Kernjoche 5 geschoben werden.

Auf diese Weise wird ein guter Zusammenhalt aller Elemente er¬ reicht, wobei insbesondere der Wicklungsträger 15 gegen seit- liehe Verschiebungen gesichert ist, sodaß auch bei einer even¬ tuellen Zwischenlagerung vor dem Einlöten in die Leiterplatte

kein Auseinanderfallen zu befürchten ist. Durch die genaue Positionierung des Wicklungsträgers 15 gegenüber dem Spulen¬ körper 1 treffen beim Einsetzen des zusammengestellten Schal¬ tungselementes in die Leiterplatte neben den unteren Enden 14 der Lötschwerter 11, die mit unveränderlichen gegenseitigen Abständen im Spulenkörper 1 angeordnet sind, auch die Enden der Drahtelemente 21 genau auf die zugeordneten Bohrungen in der Leiterplatte, sodaß das Einsetzen rasch und einfach durch¬ führbar ist.




 
Previous Patent: MAGNETIC CORE

Next Patent: CABLE COUPLING TRANSFORMER