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DE4432739B4 - Induktives elektrisches Bauteil - Google Patents

Induktives elektrisches Bauteil Download PDF

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inductive
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    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
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Abstract

Induktives elektrisches Bauteil,
mit einem mit einer Wicklung (12) versehenen zylinder-, quader-, prismen- oder rollenförmigen Wickelkörper (11) aus einem ferromagnetischen Werkstoff, wobei der Wickelkörper (11) keinen geschlossenen magnetischen Kreis bildet und wobei der Wickelkörper an den Enden jeweils einen Flansch aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wickelkörper (11) auf der Oberseite eine kappen-, U- oder streifenförmige Abdeckung aus ferromagnetischem Material aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein induktives elektrisches Bauteil, insbesondere Luftspule, (HF-) Drossel oder Übertrager, mit einem mit einer Wicklung versehenen Zylinder-, quader-, prismen- oder rollenförmigen Wickelkörper aus einem ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere aus Ferrit, Karbonyleisen oder Blechen, ohne geschlossenen magnetischen Kreis.
  • Bei derartigen induktiven elektrischen Bauteilen wird bei festgelegter Windungszahl die Induktivität im wesentlichen durch den außerhalb des ferromagnetischen Wickelkörpers liegenden magnetischen Widerstand bestimmt. Im Gegensatz zu induktiven elektrischen Bauteilen mit geschlossenem ferromagnetischen Kreis (z. B. Ringkernspulen) ist beispielsweise bei Zylinderförmigen Spulen einerseits die induktivitätserhöhende Wirkung des ferromagnetischen Wickelkörpers sehr gering (<10% im Vergleich zum geschlossenen ferromagnetischen Kreis) und andererseits das in elektrischen bzw. elektronischen Schaltungen oft störende magnetische Streufeld sehr groß.
  • Aus der Druckschrift DE 1 967 764 U ist eine Spulenanordnung mit. nebeneinander angebrachten Wicklungen bekannt, bei der die Wicklungen vollständig von einer Hülle aus weichmagnetischem Ferritmaterial umgeben sind.
  • Aus der Druckschrift DE 88 03 351 U1 ist eine Spule bekannt mit einem Gehäuse aus Kunststoff oder Metall.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein induktives elektrisches Bauteil der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die geschilderten Schwierigkeiten behoben sind. Die Ummantelung ist als U-, kappen- oder streifenförmige Abdeckung ausgebildet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bauteil von einer ferromagnetischen Ummantelung umgeben ist.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Ummantelung aus einem hochpermeablen und/oder weichmagnetischen Werkstoff besteht.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen angeführt.
  • Durch die ferromagnetische Ummantelung läßt sich die Induktivität vervielfachen (beispielsweise um den Faktor 15 bei bestimmten LBC (Large-Bobbin-Core)-Drosseln), sowie das magnetische Streufeld weitgehend abschirmen. Ferner ist es möglich, einen Induktivitätsabgleich durch die Ausgestaltung der Ummantelung vorzunehmen.
    •
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele erläutert.
  • In der dazugehörenden Zeichnung zeigen:
  • 1 eine nicht erfindungsgemäße Drossel mit einer Hüllfolie,
  • 2 Eine Drossel mit einer kappenförmigen Ummantelung und
  • 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen einer Ummantelung.
  • In der 1 ist eine Drossel 1 dargestellt, bei der auf einen ferromagnetischen Wickelkörper 2 eine Wicklung 3 aufgebracht ist. Der Wickelkörper 2 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und weist verbreiterte Endbereiche 4,5 auf, an denen elektrische Anschlußelemente 6,7 befestigt sind. Die Drossel 1 ist mit einer Hüllfolie 8 umgeben, die möglichst dicht auf den Endbereichen 4, 5 aufliegt, um Luftspalte 9 möglichst zu minimieren; hierzu ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Verbindungsdrähte zwischen Wicklung 3 und Anschlußelementen 6, 7 in einer Nut über die Endbereiche 4, 5 geführt sind.
  • Die Hüllfolie 8 ist bevorzugt folgendermaßen ausgebildet:
    • 1. als wickelbares, bedarfsweise schrumpffähiges, lackier- und bestempelbares Band oder als entsprechender Schlauch;
    • 2. hochpermeabel (zur Reduzierung des magnetischen Widerstandes)
    • 3. weichmagnetisch (geringe Koerzitivfeldstärke);
    • 4. dünn (zur Unterdrückung von Wirbelstromverlusten);
    • 5. elektrisch isolierend (zur Isolation der Drosselwicklung 3 und zur Unterdrückung von Wirbelstromverlusten bei mehrlagigen Hüllfolien);
    • 6. alterungs- und temperaturbeständig (zur Vermeidung einer Luftspaltbildung bzw. einer Induktivitätsänderung durch Alterung und Temperaturbelastung).
  • Weitere Ausgestaltungen sind selbstklebende, gegebenenfalls kunststoffbeschichtete, Metallfolien (bekannt als Abschirmfolien) oder Folien/Schläuche bei denen hochpermeable Partikel (z.B. Ferritteilchen) mit ausreichender Dichte auf oder in einer Kunststoffolie/-schlauch oder zwischen zwei Kunststofffolien aufgebracht oder eingebettet sind.
  • In der folgenden Tabelle sind die Auswirkungen ferromagnetischer Hüllfolien bei zylinderförmigen Spulen dargestellt.
  • Figure 00030001
  • Es wurden Zylinderspulen mit folgenden Abmessungen betrachtet (S. 1): a=10mm; b=5mm; c=10mm; d=6mm. Die Windungszahl n betrug 100.
  • In Spalte A sind die Werte für eine Spule ohne ferromagnetischen Kern und ohne ferromagnetsche Hüllfolie, in Spalte B für eine Spule mit ferromagnetischen Kern und ohne ferromagnetische Hüllfolie und in Spalte C für eine Spule mit ferromagnetischem Kern mit einer ferromagnetischen Hüllfolie (3 Lagen, 50μm dick + 10μm Klebeschicht) angeführt. μi ist die Anfangspermeabilität und Rm der magnetische Widerstand, wobei in Spalte C ein Luftspalt von 50 μm zugrundegelegt ist.
  • Wie der Tabelle zu entnehmen ist, läßt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine wesentliche Erhöhung der Induktivität L erreichen, wobei gleichzeitig ein magnetischer Abschirmeffekt erzielt wird.
  • In 2 ist ein weiteres induktives elektrisches Bauteil 10 gezeigt, bei dem auf einem quaderförmigen Ferritkern 11 eine Drosselwicklung 12 aufgebracht ist. Dieses Bauteil 10 ist als Chip-Bauelement ausgebildet und weist SMD-Anschlüsse 13,14 auf. An der Oberseite ist eine ferromagnetische Ummantelung 15 angeordnet, die streifen- (3), U- (4) oder kappenförmig (5) ausgebildet sein kann.
  • Für die Eigenschaften der Ummantelung gelten die Aussagen, die zur Hüllfolie 8 bei 1 angeführt sind. Als Werkstoffe für die Ummantelung 15 kommen ferromagnetische Materialien (Folie, Bleche, Ferrite) in Frage, wobei bei Verwendung von möglichst rauhen und schwarzen Ummantelungen die Wärmeabstrahlung und somit die thermische Eigenschaften auch bei zusätzlicher Umhüllung verbessert werden.

Claims (12)

  1. Induktives elektrisches Bauteil, mit einem mit einer Wicklung (12) versehenen zylinder-, quader-, prismen- oder rollenförmigen Wickelkörper (11) aus einem ferromagnetischen Werkstoff, wobei der Wickelkörper (11) keinen geschlossenen magnetischen Kreis bildet und wobei der Wickelkörper an den Enden jeweils einen Flansch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper (11) auf der Oberseite eine kappen-, U- oder streifenförmige Abdeckung aus ferromagnetischem Material aufweist.
  2. Induktives elektrisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus einem hochpermeablen und/oder weichmagnetischen Werkstoff besteht.
  3. Induktives elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus einer Folie besteht.
  4. Induktives elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus einer selbstklebenden Metallfolie besteht.
  5. Induktives elektrisches Bauteil nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie mit einem Kunststoff beschichtet ist.
  6. Induktives elektrisches Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus zumindest einer Kunststoffolie besteht, die mit hochpermeablen Partikeln beschichtet ist.
  7. Induktives elektrisches Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hochpermeablen Partikel aus Ferritteilchen bestehen.
  8. Induktives elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Werkstoff zwischen zwei Kunststoffolien angeordnet ist.
  9. Induktives elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil als Chip-Bauteil (10) ausgebildet ist, wobei das Bauteil zur Oberflächenmontage geeignete elektrische Außenkontakte aufweist.
  10. Induktives elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Abdeckung mit den Flanschen des Wickelkörpers abschließt.
  11. Induktives elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das als Luftspule, Drossel, Hochfrequenz-Drossel oder Übertrager ausgebildet ist.
  12. Induktives elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem der ferromagnetische Werkstoff Ferrit, Karbonyleisen oder Blech ist.
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