DE19707177A1 - Induktivität - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Induktivität mit einem in sich geschlossenen Magnetkern und einer den Magnetkern umgebenden Wicklung.

Eine derartige Induktivität, die als Drosselspule für eine Schaltungsanordnung ausgebildet ist, ist bspw. aus der DE 44 10 956 C2 bekannt. Diese bekannte Drosselspule umfaßt eine Leiterplatte mit einer Vielzahl streifenförmiger, voneinander beabstandeter Leiterbahnen mit Kontaktbereichen an den Enden der Leiterbahnen. Ein ringförmiger, in sich geschlossener Magnetkern ist elektrisch isoliert auf den streifenförmigen Leiterbahnen unter Freilassung der Kontaktbereiche angeordnet. Vorgegebene Kontaktbereiche der Leiterbahnen sind mit Drähten derart verbunden, daß die Drähte den Kern jeweils rittlings unter Ausbildung von Spulenwindungen übergreifen. Die Manipulation der besagten Drähte, d. h. ihre Kontaktierung mit den vorgegebenen Kontaktbereichen bedingt einen nicht zu vernachlässigenden Produktionsaufwand.

Einen in sich geschlossenen Magnetkern mit wenigstens einer Wicklung zu umgeben, bedarf einer kompliziert ausgebildeten Wickelmaschine, deren Taktzeiten relativ groß sind. Das wirkt sich auf die Produktivität und somit auf die Herstellungskosten einer derartigen Induktivität entsprechend nachteilig aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Induktivität der eingangs genannten Art zu schaffen, die vergleichsweise einfach, zeitsparend und kostengünstig realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1, d. h. dadurch gelöst, daß der Magnetkern ein erstes, oberflächlich nicht metallisierbares Kunststoffmaterial aufweist, das mit schraubenlinienförmigen Rillen ausgebildet ist, die mit einem zweiten, oberflächlich metallisierbaren Kunststoffmaterial gefüllt sind, das an seiner freien Oberfläche mit einer die Wicklung bildenden Metallisierung versehen ist.

Aus der EP 0 208 087 B1 ist ein Kunststoff-Bauteil mit elektrischen Stromwegen bekannt, die in Leiterplatten vorgesehen sind. Jede Leiterplatte besteht aus einem Spritzgieß-Formteil aus isolierendem Kunststoff. Jedes Formteil weist Ausnehmungen bzw. Durchbrüche auf, die mindestens teilweise mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff gefüllt sind. Diese Füllungen aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff bilden entsprechende Stromwege. Bei diesem bekannten Kunststoff-Bauteil besteht die jeweilige Füllung aus einem elastischen thermoplastischen Spritzgießkunststoff.

Die DE 36 05 342 A1 bzw. die dazu parallele EP 0 192 233 A2 beschreiben ein Gießteil aus einem Isoliermaterial, das mindestens aus einem ersten Formteil aus einem ersten Isoliermaterial und aus einem zweiten Formteil aus einem zweiten Isoliermaterial besteht. Das erste Formteil ist oberflächlich mittels eines Adhäsionspromotions-Verfahrens mikroporös und somit benetzbar gemacht, so daß diese mikroporös und benetzbar gemachte Oberfläche entweder auf die Abscheidung eines festhaftenden Metallbelages katalysierend wirkt oder dafür katalysierbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Induktivität ist das erste Kunststoffmaterial also oberflächlich nicht metallisierbar, das zweite Kunststoffmaterial ist jedoch oberflächlich metallisierbar. Dabei kann zur Vorbereitung der Metallisierung in einem ersten Verfahrens schritt in an sich bekannter Weise bspw. eine Bekeimung erfolgen. Die Metallisierung kann dann auf chemischem Wege erfolgen. Die chemische Metallschicht kann bei der erfindungsgemäßen Induktivität galvanisch verstärkt werden, um die Ohm'schen Verluste der Induktivität entsprechend zu reduzieren.

Bei der erfindungsgemäßen Induktivität können die schraubenlinienförmigen Rillen im oberflächlich nicht metallisierbaren ersten Kunststoffmaterial eine konstante oder eine nicht konstante Breite besitzen. Desgleichen kann die Steigung der schraubenlinienförmigen Rillen konstant sein oder sich in Längs- bzw. Umfangsrichtung des in sich geschlossenen Magnetkernes ändern. Damit ist es einfach möglich, den Induktivitätswert der erfindungsgemäßen Induktivität wunschgemäß einzustellen, weil die Wicklung, die von der Metallschicht auf der Oberfläche des zweiten Kunststoffmaterials, welches die schraubenlinienförmigen Rillen im ersten Kunststoffmaterial ausfüllt, entsprechend variabel gestaltbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Induktivität kann der Magnetkern aus einem Gemisch aus Permanentmagnetpartikeln und erstem Kunststoffmaterial durch Spritzgießen hergestellt werden. Desgleichen ist es möglich, daß der Magnetkern aus zwei Kernhälften aus einem Gemisch aus Permanentmagnetpartikeln und erstem Kunststoffmaterial besteht. Nachdem der Füllgrad eines derartigen Gemisches aus Permanentmagnetpartikeln und erstem Kunststoffmaterial bezüglich des Anteils an Permanentmagnetpartikeln nach oben hin begrenzt ist, weil ein zu großer Anteil an Permanentmagnetpartikeln sich auf die Festigkeit und Formstabilität des Magnetkernes insgesamt entsprechend auswirkt, kann es bei einer erfindungsgemäßen Induktivität mit relativ großem Induktivitätswert zweckmäßig sein, wenn der Magnetkern einen in sich geschlossenen Sintermagnetkörper aufweist, der zwischen zwei Kernhälften aus dem ersten Kunststoffmaterial vorgesehen ist, wobei die beiden Kernhälften den Sintermagnetkörper vollständig und dicht, d. h. eng anliegend, umschließen. Dadurch, daß die beiden Kernhälften den Sintermagnetkörper vollständig umschließen, wird auf einfache Weise erreicht, daß auch das zweite, oberflächlich metallisierbare Kunststoffmaterial in den schraubenlinienförmigen Rillen des zwei Kernhälften und den Sintermagnetkörper aufweisenden Magnetkerns in sich schraubenlinienförmig geschlossen verläuft.

Nachdem durch das den in sich geschlossenen Sintermagnetkörper umschließende erste Kunststoffmaterial der beiden Kernhälften die Permeabilität und somit der zur Permeabilität proportionale Induktivitätswert der erfindungsgemäßen Induktivität entsprechend beeinflußt bzw. beeinträchtigt sein kann, kann es insbes. dann, wenn relativ große Induktivitätswerte realisiert werden sollten, zweckmäßig sein, wenn der Magnetkern einen in sich geschlossenen Sintermagnetkörper aufweist, der zwischen zwei Kernhälften aus einem aus Permanentmagnetpartikeln und erstem Kunststoffmaterial bestehenden Gemisch vorgesehen ist, wobei die beiden Kernhälften den Sintermagnetkörper vollständig und dicht, d. h. eng anliegend, umschließen. Auch hier bilden die beiden Kernhälften in sich geschlossene, schraubenlinienförmig verlaufende Rillen, die mit dem zweiten, oberflächlich metallisierbaren Kunststoffmaterial gefüllt sind, so daß die freie Oberfläche des schraubenlinienförmig umlaufenden Kunststoffmaterials nach der Metallisierung die Wicklung der Induktivität bildet.

Die Rillen im ersten Kunststoffmaterial können eingängig oder mehrgängig vorgesehen sein, so daß es möglich ist, eine ein- oder mehrgängige Wicklung zu realisieren.

Erfindungsgemäß ist es also in einem sog. Zwei- bzw. Mehrfarben-Spritzgieß-Verfahren bzw. im sog. MID-Verfahren möglich, die entsprechende Induktivität relativ einfach, zeitsparend und kostengünstig herzustellen, wobei die Variabilität in der Produktion in vorteilhafter Weise gut ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter Ausbildungen der erfindungsgemäßen Induktivität. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer ersten Ausbildung der Induktivität mit vom Magnetkern getrennt gezeichneter Wicklung,

Fig. 2 teilweise aufgeschnitten eine räumliche Darstellung der Induktivität gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausbildung der Induktivität mit vom Magnetkern getrennt gezeichneter Wicklung, und

Fig. 4 teilweise aufgeschnitten eine räumliche Darstellung der Induktivität gemäß Fig. 3.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausbildung der Induktivität 10 mit einem Magnetkern, der insgesamt mit der Bezugsziffer 12 bezeichnet ist, und mit einer den Magnetkern 12 umgebenden Wicklung 14.

Der Magnetkern 12 besteht aus einem in sich geschlossenen Sintermagnetkörper 16 und aus zwei Kernhälften 18 und 20, welche den Sintermagnetkörper 16 allseitig umschließen. Die beiden Kernhälften 18 und 20 weisen also jeweils eine umlaufende Aussparung 22 auf, die abmessungsmäßig genau an den Sintermagnetkörper 16 angepaßt sind. Die beiden Kernhälften 18 und 20 werden um den Sintermagnetkörper 16 in einem ersten Spritzgießvorgang herumgeformt. Das kann durch Spritzgießen erfolgen. Die beiden Kernhälften 18 und 20 können aus einem ersten, oberflächlich nicht metallisierbaren Kunststoffmaterial allein oder aus einem Gemisch aus Permanentmagnetpartikeln und einem solchen ersten Kunststoffmaterial bestehen. Beim Spritzgießen der beiden Kernhälften 18 und 20 um den Sintermagnetkörper 16 herum werden die beiden Kernhälften 18 und 20 gleichzeitig außenseitig mit schraubenlinienförmigen Rillen 24 ausgebildet. Die Rillen 24 sind einen Endes durch Verbindungsrillen 26 miteinander verbunden. Die davon entfernten anderen Enden der Rillen 24 sind mit Kontaktrillen 28 verbunden. Nach der Herstellung der ersten Kernhälfte 18 und der zweiten Kernhälfte 20, welche den Sintermagnetkörper 16 allseitig dicht umschließen, werden die an der Oberfläche der Kernhälften 18 und 20 ausgebildeten Rillen 24, 26 und 28 mit einem zweiten, oberflächlich metalliserbaren Kunststoffmaterial 30 gefüllt, das in Fig. 1 vom Magnetkern 12 räumlich getrennt perspektivisch gezeichnet ist. Das zweite Kunststoffmaterial 30 wird nach der Entnahme des entsprechenden Zwischenproduktes aus dem Spritzgießwerkzeug an der freien Oberfläche des zweiten Kunststoffmaterials 30 chemisch metallisiert. Die auf diese Weise erzeugte Metallschicht 32 kann galvanisch verstärkt werden, um die Ohm'schen Verluste der auf diese Weise realisierten Induktivität 10 möglichst gering zu halten.

Die zu den Kontaktrillen 28 zugehörigen Metallschichten 34 bilden Anschlußkontakte, an welche bspw. Anschlußdrähte angelötet, angebondet oder mittels eines Gleitklebers fixiert werden können.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausbildung der Induktivität 10, die sich von der in den Fig. 1 und 2 gezeichneten Ausführungsform der Induktivität 10 nur dadurch unterscheidet, daß hier auf einen in sich geschlossenen Sintermagnetkörper 16 verzichtet wird, d. h. der Magnetkern 12 nur aus zwei Kernhälften 18 und 20 besteht, die jeweils aus einem Gemisch aus Permanentmagnetpartikeln und erstem, nicht metallisierbarem Kunststoffmaterial bestehen. Im übrigen entspricht die Induktivität gemäß den Fig. 3 und 4 der Induktivität gemäß den Fig. 1 und 2, wobei gleiche Einzelheiten in den Fig. 3 und 4 mit denselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet sind, so daß es sich erübrigt, in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 alle diese Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.

Claims (7)

1. Induktivität mit einem in sich geschlossenen Magnetkern (12) und einer den Magnetkern (12) umgebenden Wicklung (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (12) ein erstes, oberflächlich nicht metallisierbares Kunststoffmaterial aufweist, das mit schraubenlinienförmigen Rillen (24) ausgebildet ist, die mit einem zweiten, oberflächlich metallisierbaren Kunststoffmaterial (30) gefüllt sind, das an seiner freien Oberfläche mit einer die Wicklung (14) bildenden Metallisierung versehen ist.

2. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung eine chemische Metallschicht (32) aufweist.

3. Induktivität nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Metallschicht (32) galvanisch verstärkt ist.

4. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (12) aus einem Spritzgießkörper aus einem Gemisch aus Permanentmagnetpartikeln und erstem Kunststoffmaterial besteht.

5. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern aus zwei Kernhälften (18, 20) aus einem Gemisch aus Permanentmagnetpartikeln und erstem Kunststoffmaterial besteht.

6. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (12) einen in sich geschlossenen Sintermagnetkörper (16) aufweist, der zwischen zwei Kernhälften (18, 20) aus dem ersten Kunststoffmaterial vorgesehen ist, wobei die beiden Kernhälften (18, 20) den Sintermagnetkörper (16) vollständig und dicht umschließen.

7. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (12) einen in sich geschlossenen Sintermagnetkörper (16) aufweist, der zwischen zwei Kernhälften (18, 20) aus einem aus Permanentmagnetpartikeln und erstem Kunststoffmaterial bestehenden Gemisch vorgesehen ist, wobei die beiden Kernhälften (18, 20) den Sintermagnetkörper (16) vollständig und eng anliegend umschließen.