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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spule und insbesondere eine
Spule in Form eines Übertragers
in laminierter Ausführung,
welcher auf einer Schaltungsplatine befestigbar ist.
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Es
ist bereits eine Spule der laminierten Bauart bekannt, welche einen
Wicklungsteil aufweist, innerhalb dessen eine Mehrzahl von Schichten,
die jeweils ein Wicklungsmuster haben, laminiert sind, wobei die
auf den Schichten ausgebildeten Wicklungsmuster miteinander verbunden
sind. Wie dies in 9 dargestellt
ist, wird eine Schicht 1, auf der ein spiralförmiges Wicklungsmuster 2 ausgebildet
ist, innerhalb des Wicklungsabschnittes der Spule verwendet. Ein
Loch 3 zum Einsetzen eines Kernes ist durch die Schicht 1 gebildet.
Das spiralförmige
Wicklungsmuster 2 ist um das Loch 3 herum ausgeführt. Die beiden
Enden des Wicklungsmusters 2 sind zu dem außenseitigen
Ende und zu dem innenseitigen Ende der Schicht 1 herausgeführt.
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Wie
dies in 10 dargestellt
ist, ist ein Wicklungsmuster 5 auf der anderen Schicht 4 ausgebildet.
Das Wicklungsmuster 2 ist mit dem Wicklungsmuster 5 an
den innenseitigen Enden der Schicht 1 und der Schicht 4 verbunden.
Daher wird eine Wicklung zwischen den Herausführungsabschnitten gebildet,
bei denen die Wicklungsmuster zu den außenseitigen Enden der Schichten 1 und 4 herausgeführt sind.
Eine andere Wicklung wird durch Wicklungsmuster gebildet, deren
Windungszahlen sich von den Windungszahlen der anderen Wicklungsmuster
auf den anderen beiden Schichten unterscheiden, wobei diese Wicklungsmuster
mit der gleichen Struktur wie die oben beschriebenen ausgeführt sind.
Ein Übertrager
wird durch magnetische Kopplung der beiden Wicklungen mittels eines
Kernes hergestellt.
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Jedoch
werden bei der bekannten Spule wenigstens zwei Schichten zum Bilden
einer Wicklung benötigt,
da die Herausführungsabschnitte
zum Verbinden mit der äußeren Schaltung
an den außenseitigen
Enden der Schichten gebildet sind. Wenn der Übertrager hergestellt wird,
steigt die Anzahl der Schichten an, da eine Mehrzahl von Wicklungen
benötigt
wird. Daher sind die Herstellungskosten der Spule hoch. Ferner erweist
sich eine Miniaturisierung wie beispielsweise durch Herstellung
einer Spule des flachen Types als schwierig.
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Die
US-A-4,253,079 offenbart eine Spulenstruktur, die eine Mehrzahl
von planaren Schaltungsplatinen umfaßt, die jeweils eine koaxiale
Mittelöffnung
aufweisen. Auf jeder der Platinen ist zumindest eine spiralförmige leitfähige Struktur
abgeschieden, welche eine vorbestimmte Spule bildet. Die Struktur ist
um die Öffnung
ausgerichtet und umfaßt
einen ersten und zweiten Anschluß. Die Platinen sind gestapelt
angeordnet, wobei die Mittelöffnungen
miteinander ausgerichtet sind, um einen zentralen Hohlraum zu bilden,
in dem ein magnetischer Kern angeordnet wird.
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Die
US-A-4,873,757 beschreibt eine elektrische Spule mit einer monolithischen
Mehrschichtstruktur, bei der Spulenschichten auf einer Mehrzahl
von einzelnen Schichten gebildet sind, die über Durchgangslöcher miteinander
verbunden sind.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Spule zu schaffen, die niedrige Herstellungskosten
hat und die eine Miniaturisierung, wie beispielsweise zur Erzeugung
einer Spule des flachen Types, ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Spule gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Da
die Mehrzahl der Wicklungsmuster derart ausgebildet sind, daß sie koaxial
in der gleichen Wicklungsrichtung ausgebildet sind, können Wicklungsmuster,
die jeweils unterschiedliche Anzahlen von Windungen haben, auf einer
Schicht ausgebildet werden. Da die Mehrzahl von Wicklungsmustern
auf einer Schicht ausgebildet sind, können eine Mehrzahl von Wicklungen
mit zwei Schichten gebildet werden. Da sich die Mehrzahl von Wicklungen
um den Kern herum erstrecken, sind die Wicklungen miteinander magnetisch
gekoppelt.
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Da
erfindungsgemäß die Mehrzahl
von Wicklungsmustern auf einer Schicht ausgebildet sind, kann eine
Spule mit einer Mehrzahl von Wicklungen mit einer geringen Anzahl
von Schichten erhalten werden. Daher kann der Wicklungsteil verglichen
mit einer bekannten Spule dünn
ausgebildet sein, so daß eine
Miniaturisierung der Spule beispielsweise durch Bildung einer Spule
des flachen Types ermöglicht
wird. Da die Anzahl der Schichten vermindert werden kann, ist es
möglich,
die Herstellungskosten der Spule zu senken. Da die Mehrzahl von
Wicklungen magnetisch mit einem Kern gekoppelt werden können, kann
die Spule als Übertrager verwendet
werden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung;
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2+3 Draufsichtdarstellungen
von Schichten, die innerhalb eines Wicklungsteiles der Spule gemäß 1 verwendet
werden;
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4+5 Draufsichtdarstellungen
weiterer Schichten, die innerhalb eines Wicklungsteiles der Spule
gemäß 1 verwendet
werden;
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6 ein
Ersatzschaltbild der Spule, welche die Schichten der 4 und 5 verwendet;
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7 eine
zur Erläuterung
dienende Darstellung der Beziehung zwischen einem Anschluß und einer
musterförmigen
Elektrode, wenn die Spule auf einer gedruckten Schaltungsplatine
befestigt ist;
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8 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Spule;
und
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9+10 Draufsichtdarstellungen
der Schichten, welche bei einer bekannten Spule verwendet werden,
die den technologischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung bildet.
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1 zeigt
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispieles
der Erfindung. Eine Spule 10 enthält einen Wicklungsteil 12. Der
Wicklungsteil 12 wird durch Laminieren einer Mehrzahl von
Schichten gebildet. Die Schichten werden aus einem Isolationsmaterial,
wie beispielsweise Polyimidharz hergestellt. wie in 2 gezeigt
ist, ist ein Loch 16 zum Einsetzen eines Kernes durch die Schicht 14 gebildet.
Auf der Schicht 14 sind ein erstes Wicklungsmuster 18 und
ein zweites Wicklungsmuster 20 um das Loch 16 herum
vorgesehen. Das erste Wicklungsmuster 18 ist derart ausgestaltet,
daß es
2,5 Windungen ausgehend von einem Ende der Schicht 14 hat.
Ein Durchgangsloch 22 ist an dem inneren Ende des ersten
Wicklungsmuster 18 gebildet. Das zweite Wicklungsmuster 20 ist
derart ausgestaltet, daß es
eine Windung von einem Ende der Schicht 14 ausgehend aufweist.
Ein Durchgangsloch 24 ist an dem inneren Ende des zweiten
Wicklungsmusters 20 gebildet. Das erste Wicklungsmuster 18 und
das zweite Wicklungsmuster 20 sind um das Loch 16 derartig
angeordnet, daß sie
sich koaxial in der gleichen Wicklungsrichtung erstrecken.
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Eine
Mehrzahl von Herausführungsabschnitten 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h, 26i und 26j sind
an den entgegen gesetzten Enden der Schicht 14 vorgesehen.
Das erste Wicklungsmuster 18 ist mit dem Herausführungsabschnitt 26a verbunden,
während
das zweite Wicklungsmuster 20 mit dem Herausführungsabschnitt 26d verbunden
ist. Die anderen Herausführungsabschnitte 26b, 26c, 26e, 26f, 26g, 26h, 26i und 26j sind
Blindabschnitte.
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Es
ist eine weitere Schicht 28 vorbereitet. Wie dies in 3 gezeigt
ist, erstreckt sich ein Loch 30 zum Einsetzen eines Kernes
durch die Schicht 28. Ein drittes Wicklungsmuster 32 und
ein viertes Wicklungsmuster 34 sind um das Loch 30 herum
gebildet. Das dritte Wicklungsmuster 32 ist derart ausgestaltet,
daß es
2,5 Windungen ausgehend von dem Abschnitt aufweist, der dem Durchgangsloch 22 des ersten
Wicklungsmusters 18 entspricht, wobei dieses Wicklungsmuster
an einem Ende der Schicht 28 herausgeführt ist. Das vierte Wicklungsmuster 34 ist
derart ausgestaltet, daß es
eine Windung von dem Abschnitt entsprechend dem Durchgangsloch 24 des zweiten
Wicklungsmusters 20 ausgehend aufweist und an einem Ende
der Schicht 28 herausgeführt ist. Das dritte Wicklungsmuster 32 und
das vierte Wicklungsmuster 34 sind um das Loch 30 herum
derart ausgestaltet, daß sich
diese Muster koaxial in der gleichen Wicklungsrichtung erstrecken.
Eine Mehrzahl von Herausführungsabschnitten 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 36h, 36i und 36j sind
an entgegengesetzten Enden der Schicht 28 vorgesehen. Das
dritte Wicklungsmuster 32 ist mit dem Herausführungsabschnitt 36e verbunden,
während
das vierte Wicklungsmuster 34 mit dem Herausführungsabschnitt 36b verbunden
ist. Die anderen Herausführungsabschnitte 36a, 36c, 36d, 36f, 36g, 36h, 36i und 36j sind
Blindabschnitte.
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Die
beiden Schichten 14 und 28 sind miteinander laminiert.
Das erste Wicklungsmuster 28 ist mit dem dritten Wicklungsmuster 32 über das
Durchgangsloch 22 verbunden. Das zweite Wicklungsmuster 20 ist
mit dem vierten Wicklungsmuster 34 durch das Durchgangsloch 24 verbunden.
Bei dem Zustand des Laminierens der beiden Schichten 14 und 28 werden
die Her ausführungsabschnitte 26a bis 26j jeweils
auf die Herausführungsabschnitte 36a bis 36j aufgelegt,
wobei Herausführungselektroden 38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g, 38h, 38i und 38j gebildet
werden. Daher wird innerhalb des Wicklungsteiles 12 eine
Wicklung mit fünf
Windungen zwischen den Herausführungselektroden 38a und 38e gebildet.
Ferner wird eine Wicklung mit zwei Windungen zwischen den Herausführungselektroden 38b und 38d gebildet.
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Der
Wicklungsteil 12 wird auf einer Anschlußplatine 40 befestigt.
Die Anschlußplatine 40 enthält einen
Plattenabschnitt 42. Ein Loch 44 zum Einsetzen
eines Kernes ist in der Mitte des Plattenabschnittes 32 vorgesehen.
Anschlußhalterabschnitte 46 sind
an den entgegengesetzten Seiten des Plattenabschnittes 42 gebildet.
Der Anschlußhalterabschnitt 46 ist
senkrecht zu dem Plattenabschnitt 42 ausgestaltet und an
einem entsprechenden Abschnitt des Wicklungsteiles unterteilt. Eine
Mehrzahl von Anschlüssen 48 sind
an unterteilten Abschnitten des Anschlußhalterabschnittes 46 ausgebildet.
Die Abschnitte 48 sind mit einer Entfernung voneinander
an der Außenseite
des Anschlußhalterabschnittes 46 vorgesehen.
Daher sind der Anschlußhalterabschnitt 46 und
die Anschlüsse 48 abwechselnd
mit einer Differenz bezüglich
des Niveaus an dem entsprechenden Abschnitt des Wicklungsteiles 12 angeordnet. Die
Anschlüsse 48 sind
so ausgebildet, daß sie
nach außen
frei liegen, wobei ferner die oberen Abschnitte der Anschlüsse 48 nach
innen frei liegen. Ausnehmungen 50 sind an den beiden Seiten
des Plattenabschnittes 42 der Platine 40 vorgesehen.
Kerben 52 sind an beiden Seiten der Anschlußhalterabschnitte 46 vorgesehen.
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Das
Wicklungsteil 12 ist auf der Platine 40 befestigt.
Das Wicklungsteil 12 und die Platine 40 sind derart
angeordnet, daß sich
die Löcher 16, 30 mit
den Löchern 44 überlappen
und daß die
Herausführungselektroden 38a bis 38j in
die Hohlräume
erstrecken, welche durch die Anschlußhalterabschnitte 46 und
die Anschlüsse 48 gebildet
werden. Die Herausführungselektroden 38a bis 38j des
Wicklungsteiles 12 sind mit den Anschlüssen 48 der Platine 40 mittels
Schweißen
oder Löten
verbunden.
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Ein
Kern 54 mit einem E-förmigen
Querschnitt und ein Kern 56 mit einem I-förmigen Querschnitt
sind von beiden Seiten des Wicklungsteiles 12 und der Platine 40 eingebaut.
Ein Mittenbein des Kernes 54 ist in die Löcher 16, 30 des
Wicklungsteiles 12 und in das Loch 44 der Platine 40 eingesetzt.
Beine an beiden Seiten des Kernes 54 erstrecken sich in die
Hohlräume 50 des
Plattenabschnittes 42. In dieser Lage werden zwei Kerne 54, 56 einander
gegenüberliegend
angeordnet und befestigt. Abdeckungen 58, 60 werden
an beiden Seiten des Kernes 54 eingebaut. Die Abdeckungen 58, 60 haben
einen U-förmigen
Querschnitt. Vorsprünge
sind an beiden Enden der Abdeckungen 58, 60 in
die innere Richtung vorgesehen. Die Abdeckungen 58, 60 sind
an der Platine 40 durch Einfügen der Vorsprünge in Kerben 52 des
Anschlußhalterabschnittes 46 befestigt.
In 1 ist der Mittenabschnitt des Kernes 54 eng,
wobei die Abdeckungen 58, 60 Formen entsprechend der
Form des Kernes 54 haben, wobei jedoch der Kern 54 eine
gleichförmige
Breite haben kann. In diesem Fall haben die Abdeckungen 58, 60 ebenfalls eine
gleichförmige
Breite. Die Abdeckungen 58, 60 werden nicht in
jedem Fall benötigt,
wobei es möglich ist,
die Abdeckungen 58, 60 für den Fall fortzulassen, daß die Spule
in einer staubfreien Umgebung eingesetzt wird.
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Die
Spule 10 wird als Übertrager
verwendet, da die beiden Wicklungen unterschiedliche Windungszahlen
haben. In der Spule 10 haben die Wicklungsmuster 18 und 20 jeweils
unterschiedliche Windungszahlen, wobei diese Muster auf der Schicht 14 ausgebildet
sind, und wobei Wicklungsmuster mit unterschiedlichen Windungszahlen
auf der Schicht 28 ausgebildet sind. Daher werden zwei
Wicklungen mit den beiden Schichten gebildet. Bei der bekannten Spule
werden zwei Schichten erfordert, um eine Wicklung zu erzeugen, so
daß hier
vier Schichten zum Bilden eines Übertragers
erforderlich sind. Dies bedeutet, daß bei der Spule 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung die Anzahl der Schichten auf die Hälfte der benötigten Schichten
der bekannten Spule reduziert werden kann. Daher können die
Herstellungskosten der Spule 10 vermindert werden und die
Spule 10 mit geringerer Dicke ausgestaltet werden.
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Bei
dem obigen Ausführungsbeispiel
wird der Übertrager
mit zwei Wicklungen hergestellt. Jedoch können drei oder mehr Wicklungen
vorgesehen werden. In diesem Fall können drei oder mehr Wicklungsmuster
auf einer Schicht oder auf mehreren Schichten gebildet sein. Wenn
drei oder mehr Wicklungsmuster auf einer Schicht ausgebildet sind,
werden drei oder mehr Wicklungen durch Laminieren zweier Schichten
in ähnlicher
Weise wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel
gebildet. Wenn die Wicklungsmuster auf mehreren Schichten gebildet
sind, kann die Anzahl der Schichten vermindert werden, indem jeweils
zwei oder mehr Wicklungsmuster auf einer Schicht ausgebildet werden.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel
können
das erste Wicklungsmuster 18, das zweite Wicklungsmuster 20,
das dritte Wicklungsmuster 32 und das vierte Wicklungsmuster 34 an
beiden Flächen
der Schicht 14 ausgebildet sein. In diesem Fall werden
die beiden Wicklungen mit einer Schicht gebildet, indem die Wicklungsmuster
mittels Durchgangslöchern
miteinander verbunden werden.
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Gemäß den 4 und 5 können die
Mittenabschnitte der Wicklungsmuster miteinander verbunden werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist ein erstes Wicklungsmuster 72 auf einer Schicht 70 gebildet.
Ein Durchgangsloch 74 und ein Durchgangsloch 76 sind
an einem Mittenabschnitt und einem Endabschnitt des ersten Wicklungsmusters 72 angeordnet.
Ein zweites Wicklungsmuster 80 und ein drittes Wicklungsmuster 82 mit
jeweils unterschiedlicher Windungszahlen sind auf der anderen Schicht 78 gebildet.
Das Ende der zweiten Wicklungsmuster 80 liegt an einem
entsprechenden Abschnitt des Durchgangsloches 76, welches
an dem Ende des ersten Wicklungsmusters 72 vorgesehen ist.
Das Ende des dritten Wicklungsmusters 82 liegt an dem entsprechenden
Abschnitt des Durch gangsloches 74, welches an dem mittleren
Abschnitt des ersten Wicklungsmusters 72 angeordnet ist.
Das erste Wicklungsmuster 72 ist mit dem zweiten Wicklungsmuster 80 über das
Durchgangsloch 76 verbunden. Das erste Wicklungsmuster 72 ist
mit dem dritten Wicklungsmuster 82 über das Durchgangsloch 74 verbunden.
Wie dies durch das Ersatzschaltbilddiagramm von 6 verdeutlicht
ist, ist die Spule 10 eine Spule mit vielfachen Ausgängen und
einer gemeinsamen Schaltung.
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Im
Falle der Erzeugung der Anschlüsse 48, dessen
beide Enden unterschiedliche Breiten haben, wie dies in 1 gezeigt
ist, kann bei Befestigung der Spule 10 auf einer Schaltungsplatine
gemäß 7 die
Isolationsentfernung A zwischen dem unteren Teil des Anschlusses 48 und
der benachbarten Musterelektrode 90 der gedruckten Schaltungsplatine
lang sein, selbst wenn der Anschluß 48 gegenüber der
Musterelektrode 90 in einer verschobenen Position angeordnet
ist. Daher kann die Entfernung B zwischen den benachbarten Anschlüssen verglichen mit
dem Fall der Erzeugung des Anschlusses 48 mit gleichmäßiger Breite
kurz sein, so daß die
Spule 10 miniaturisiert werden kann.
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Gemäß 8 kann
die Anschlußplatine
ungenutzt bleiben, wobei die Herausführungselektroden 48a bis 48j als
Anschlüsse
zum Verbinden der äußeren Schaltung
durch Biegen der Herausführungselektroden
verwendet werden können.
Bei der Spule 10 gemäß 8 können die
Anschlüsse
und die Anschlußplatine
fortgelassen werden, wodurch die Herstellungskosten der Spule vermindert
werden können.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen
hat der Kern 54 einen E-förmigen Querschnitt, während der
Kern 56 einen I-förmigen
Querschnitt hat. Jedoch können
Kerne 54, 56 verwendet werden, die jeweils einen
E-förmigen
Querschnitt haben.
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Die
Anschlüsse 48 und
der Anschlußhalterabschnitt 46 sind
abwechselnd mit einer Niveaudifferenz angeordnet, um die Herausführungselektroden 38a bis 38j des
Wicklungsteiles 12 in den ausgenommenen Abschnitt aufzunehmen.
Jedoch ist es nicht erforderlich, derartige Ausnehmungen zu bilden.
In diesem Fall sind die Anschlüsse 48 und
der Anschlußhalterabschnitt 46 einstückig durch
Spritzgießen
oder dergleichen gebildet.