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EP0925593A1 - Einrichtung zur einstellung eines definierten elektrischen potentials auf einem ferritkern eines induktiven bauelementes und/oder zur verringerung einer bedämpfung des induktiven bauelementes durch von dessen magnetfeld induzierten verlusten - Google Patents

Einrichtung zur einstellung eines definierten elektrischen potentials auf einem ferritkern eines induktiven bauelementes und/oder zur verringerung einer bedämpfung des induktiven bauelementes durch von dessen magnetfeld induzierten verlusten

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Publication number
EP0925593A1
EP0925593A1 EP97943744A EP97943744A EP0925593A1 EP 0925593 A1 EP0925593 A1 EP 0925593A1 EP 97943744 A EP97943744 A EP 97943744A EP 97943744 A EP97943744 A EP 97943744A EP 0925593 A1 EP0925593 A1 EP 0925593A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inductive component
ferrite core
magnetic field
metal layer
electric potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97943744A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tristan Werner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG, Epcos AG filed Critical Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Publication of EP0925593A1 publication Critical patent/EP0925593A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
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    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/125—Deflectable by temperature change [e.g., thermostat element]
    • Y10T428/12507—More than two components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/12951—Fe-base component
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    • Y10T428/32—Composite [nonstructural laminate] of inorganic material having metal-compound-containing layer and having defined magnetic layer
    • Y10T428/325—Magnetic layer next to second metal compound-containing layer

Definitions

  • the present invention relates to a device for setting a defined electrical potential on a ferrite core of an inductive component and / or for reducing an attenuation of the inductive component by losses induced by its magnetic field according to the preamble of patent claim 1.
  • inductive proximity switches or sensors contain, as an active element, an inductive system consisting of an electrical winding and a ferrite core which is designed as a shell core.
  • the magnetic field generated by the electrical current flowing in the winding is guided and directed by the shell core in such a way that it emerges from the core on only one side. Is near this side, i.e. H. an object made of electrically or magnetically conductive material in the active surface of the proximity switch, the magnetic field is deformed.
  • An electrical switching signal of the proximity switch is derived from this deformation or influence.
  • the ferrite core is at a defined electrical potential. Because ferrites are bad electrical Having conductivity (which is desirable from the point of view of losses in the core), conventional methods for potential definition, for example the soldering of electrical conductors, are out of the question.
  • Scattering of the contact resistance from ferrite to the conductor is relatively large. There may be a standard deviation of 1.8 kOhm.
  • inductive proximity switches Another problem with inductive proximity switches occurs when a metal tube, in particular a stainless steel tube, is used as the housing.
  • the eddy currents induced in such a housing tube cause a pre-vaporization of the coil system of the proximity switch and thereby reduce the maximum switching distance.
  • a copper ring can be arranged between the coil system and the housing, as a result of which the eddy current losses are substantially reduced because the electrical conductivity of copper is orders of magnitude higher than that of the housing material that is usually used. This reduces the pre-damping of the coil system and, as a result, also increases the possible switching distance of the proximity switch.
  • inductive proximity switches reference is made to “Sensors in Automation Technology” by G. Schnell, Vieweg Verlag, Braunschweig 1991, pages 5 to 10.
  • the present invention is based on the object of specifying a possibility for setting the potential and / or reducing the attenuation of inductive components which does not have the aforementioned disadvantages.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a ferrite core with glued metal layer
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a ferrite core with a metal foil glued on.
  • FIG. 1 schematically shows a ferrite core 1 with a central hole 2, as can be used for an inductance of an inductive proximity switch.
  • a metal layer 3 is glued onto this core 1 by means of an electrically conductive and temperature-resistant adhesive which adheres to the operating temperature range of the inductive component (not shown in FIG. 1 for reasons of clarity).
  • an adhesive with extremely high conductivity, high adhesion and temperature resistance is known per se and commercially available.
  • the metal layer 3 can be a circular copper plate of a given diameter. Of course, other shapes, for example rectangular shapes of different sizes, are also possible.
  • the measure according to the invention has the following advantages:
  • the metal layer adheres very well to the ferrite surface.
  • the contact resistance between the electrically conductive metal layer and the ferrite is relatively low.
  • Practical measurements of the contact resistance between a copper plate with a diameter of 6 mm and ferrite give a value of 3.67 kOhm compared to a value of 5.39 kOhm in the previously used method of pressing on a metal plate.
  • An electrical connection can be made by thermal methods, e.g. B. by soldering.
  • the spread of the contact resistance between ferrite and the metal layer surface is small.
  • Measurements of the contact resistance between a copper plate with a diameter of 6 mm and ferrite have shown a standard deviation of 0.56 kOhm compared to a value of 1.83 kOhm in the known method.
  • a metal foil 20 is glued onto the surface of the ferrite core 1 by means of an adhesive 21.
  • the problem of the above-described damping of the inductive system by eddy currents can thus be mastered well.
  • the adhesive 21 the metal foil 20 is practically applied directly to the surface of the ferrite core. This has the advantage that there are no tolerance problems as in the known measure of using a metal ring.
  • very thin layers can go down too some 10 ⁇ m can be applied. In practice, the thickness can e.g. B. 0.01 to 0.1 mm.

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Abstract

Zur Einstellung eines definierten elektrischen Potentials auf einem Ferritkern (1) eines induktiven Bauelementes und/oder zur Verringerung einer Bedämpfung des induktiven Bauelementes durch von dessen Magnetfeld induzierten Verlusten ist auf den Ferritkern (1) eine Metallschicht (20) aufgeklebt.

Description

EINRICHTUNG ZUR EINSTELLUNG EINES DEFINIERTEN ELEKTRISCHEN POTENTIALS AUF EINEM FERRITKERN EINES INDUKTIVEN BAUELEMENTES UND/ODER ZUR VERRINGERUNG EINER BEDÄMPFUNG DES INDUKTIVEN BAUELEMENTES DURCH VON DESSEN MAGNETFELD INDUZIERTEN VERLUSTEN
Beschreibung
Einrichtung zur Einstellung eines definierten elektrischen Potentials auf einem Ferritkern eines induktiven Bauelementes und/oder zur Verringerung einer Bedämpfung des induktiven Bauelementes durch von dessen Magnetfeld induzierten Verlusten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ein- Stellung eines definierten elektrischen Potentials auf einem Ferritkern eines induktiven Bauelementes und/oder zur Verringerung einer Bedämpfung des induktiven Bauelementes durch von dessen Magnetfeld induzierten Verlusten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei induktiven Bauelementen können Probleme sowohl aufgrund eines Undefinierten elektrischen Potentials auf dem Ferritkern des Bauelementes als auch durch Bedämpfung des Bauelementes durch von dessen Magnetfeld induzierten Verlusten, beispielsweise Wirbelstromverlusten, auftreten. Dies ist beispielsweise bei Induktivitäten für Schwingkreise von induktiven Annäherungsschaltern der Fall. Derartige induktive Annäherungsschalter bzw. Sensoren enthalten als aktives Element ein induktives System aus einer elektrischen Wicklung und ei- ne Ferritkern, der als Schalenkern ausgebildet ist. Durch den Schalenkern wird das durch den in der Wicklung fließenden elektrischen Strom erzeugte Magnetfeld so geführt und gerichtet, daß es nur an einer Seite aus dem Kern austritt. Befindet sich in der Nähe dieser Seite, d. h. der aktiven Fläche des Näherungsschalters ein Gegenstand aus elektrisch oder magnetisch leitendem Material, so wird das Magnetfeld deformiert. Aus dieser Deformation bzw. Beeinflussung wird ein elektrisches Schaltsignal des Näherungsschalters abgeleitet.
Für die Funktion des Näherungsschalters ist es entscheidend, daß sich der Ferritkern auf einem definierten elektrischen Potential befindet. Da Ferrite eine schlechte elektrische Leitfähigkeit besitzen (was aus dem Gesichtspunkt von Verlusten im Kern an sich erwünscht ist), kommen übliche Methoden zur Potentialdefmition, beispielsweise das Anlöten von elektrischen Leitern, nicht in Betracht.
Man hat diesem Problem dadurch zu begegnen versucht, daß ein Metallstuck unter Druck mit der Oberfläche des Ferritkerns in Kontakt gebracht wird. Dies hat -jedoch den Nachteil, daß aufgrund von unterschiedlichen Oberflacheneigenschaften von Fer- riten Undefinierte Oberflachenwiderstände entstehen. Die
Streuung des Übergangswiderstandes von Ferrit zum Leiter ist dabei relativ groß. Es kann sich etwa eine Standardabweichung von 1 , 8 kOhm ergeben .
Ein weiteres Problem bei induktiven Annaherungsschaltern tritt dann auf, wenn als Gehäuse ein Metallrohr, insbesondere ein Edelstahlrohr, verwendet wird. Die in einem derartigen Gehauserohr induzierten Wirbelstrome bewirken eine Vorbedamp- fung des Spulensystemε des Naherungsschalters und senken da- durch den maximalen Schaltabstand ab. Um die durch diese Wirbelstrome bedingte Bedampfung des Spulensystems zu verringern, kann zwischen Spulensystem und Gehäuse ein Kupferring angeordnet werden, wodurch die Wirbelstromverluste wesentlich verringert werden, weil die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer um Größenordnungen hoher als die des üblicherweise verwendeten Gehäusematerials ist. Damit wird die Vorbedämp- fung des Spulensystems gesenkt und in Folge dessen auch der mögliche Schaltabstand des Annaherungsschalters erhöht. Zu einer derartigen Ausgestaltung von induktiven Annaherungs- Schaltern wird auf „Sensoren in der Automatisierungstechnik" von G. Schnell, Vieweg Verlag, Braunschweig 1991, Seiten 5 bis 10 verwiesen.
Dabei tritt jedoch der Nachteil auf, daß die relativ großen Toleranzen des Ferrits - etwa 2 bis 3 % - immer zu einem
Spalt zwischen dem Metallring und der Ferritwand führen. Dadurch wird ein unerwünschter Streufluß hervorgerufen und der Schaltabstand gesenk . Da der Metallring eine bestimmte Mindestdicke besitzen muß, werden darüber hinaus unter Berücksichtigung der vorgenannten Toleranzen des Ferrits die Gesamtabmessungen des Näherungsschalters vergrößert .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine die vorgenannten Nachteile nicht aufweisende Möglichkeit zur Potentialeinstellung und/oder Bedämpfungsverringerung von induktiven Bauelementen anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Maßnahme des kennzeichnenden Teils des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu- tert . Es zeigt:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Ferritkerns mit aufgeklebter Metallschicht; und Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines Ferritkerns mit aufgeklebter Metallfolie.
Figur 1 zeigt schematisch einen Ferritkern 1 mit Mittelloch 2, wie er für eine Induktivität eines induktiven Näherungsschalters verwendbar ist .
Auf diesen Kern 1 ist erfindungsgemäß eine Metallschicht 3 mittels eines elektrisch leitfähigen und im Betriebstemperaturbereich des induktiven Bauelementes haftenden und temperaturbeständigen Klebers (aus Figur 1 aus Überεichtlichkeits- gründen nicht ersichtlich) aufgeklebt. Ein derartiger Kleber mit extrem hoher Leitfähigkeit, hoher Haftung sowie Temperaturbeständigkeit ist an sich bekannt und kommerziell erhältlich. Die Metallschicht 3 kann ein kreisförmig ausgebildetes Kup- ferplättchen vorgegebenen Durchmessers sein. Natürlich sind auch andere Formen, beispielsweise rechteckige Formen, unter- schiedlicher Größe möglich.
Die erfindungsgemäße Maßnahme besitzt die folgenden Vorteile: Es besteht eine sehr gute Haftung der Metallschicht auf der Ferritoberfläche . Der Übergangswiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen Metallschicht und dem Ferrit ist relativ gering. Praktische Messungen des Übergangswiderstandes zwischen einem Kupfer- plättchen mit einem Durchmesser von 6 mm und Ferrit ergibt einen Wert von 3,67 kOhm gegenüber einem Wert von 5,39 kOhm bei der bisher verwendeten Methode des Anpressens eines Me- tallplättchens .
Eine elektrische Verbindung kann durch thermische Verfahren, z. B. durch Löten, hergestellt werden. Die Streuung des Übergangswiderstandes zwischen Ferrit und der Metallschichtoberfläche ist gering. Messungen des Übergangswiderstandes zwischen einem Kupferplättchen mit 6 mm Durchmesser und Ferrit haben eine Standardabweichung von 0,56 kOhm gegenüber einem Wert von 1,83 kOhm bei der bekannten Methode ergeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Neuerung nach Figur 2, in der gleiche Teile wie in Figur 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, wird auf die Oberfläche des Ferritkerns 1 mittels eines Klebers 21 eine Metallfolie 20 aufge- klebt. Damit ist das Problem der oben erläuterten Bedämpfung des induktiven Systems durch Wirbelströme gut beherrschbar. Durch den Kleber 21 ist die Metallfolie 20 praktisch direkt auf die Oberfläche des Ferritkerns aufgebracht . Daraus ergibt sich der Vorteil, daß keine Toleranzprobleme wie bei der be- kannten Maßnahme der Verwendung eines Metallrings auftreten. Darüber hinaus können sehr dünne Schichten bis hinunter zu einigen 10 μm aufgebracht werden. In der Praxis kann die Dik- ke z. B. 0,01 bis 0,1 mm betragen.

Claims

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur Einstellung eines definierten elektrischen Potentials auf einem Ferritkern (1) eines induktiven Bauele- mentes und/oder zur Verringerung einer Bedämpfung des induktiven Bauelementes durch von dessen Magnetfeld induzierten Verlusten in Form einer auf dem Ferritkern (1) vorgesehen Metallschicht (3; 20) , dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (3; 20) mittels eines elektrisch leitfähigen und im Betriebstemperaturbereich des induktiven Bauelementes haftenden und temperaturbeständigen Klebers (21) auf den Ferritkern (1) geklebt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallschicht (3; 20) eine Kupferschicht Verwendung findet .
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallschicht (3) ein Metallplättchen vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallplättchen (3) kreisförmig ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (20) in Form einer Folie auf den Ferritkern aufgeklebt ist.
EP97943744A 1996-09-10 1997-09-08 Einrichtung zur einstellung eines definierten elektrischen potentials auf einem ferritkern eines induktiven bauelementes und/oder zur verringerung einer bedämpfung des induktiven bauelementes durch von dessen magnetfeld induzierten verlusten Withdrawn EP0925593A1 (de)

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