EP4576131A1

EP4576131A1 - Induktives bauteil

Info

Publication number: EP4576131A1
Application number: EP24221539.0A
Authority: EP
Inventors: Christof Gulden; Dr. Daniel Benner; Christian Dietmann; Markus Hummel
Original assignee: Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
Current assignee: Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
Priority date: 2023-12-22
Filing date: 2024-12-19
Publication date: 2025-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein induktives Bauteil (1) mit einem vorzugsweise metallischen Spulenträger (10) und mindestens einer auf den Spulenträger (10) angeordneten Spulenwicklung (30), die eine Wickelachse X aufweist, sowie mit einem mindestens teilweise innerhalb des Spulenträgers (10) sitzenden Magnetkernstapel (20), welcher zwei oder mehrere zueinander beabstandete Magnetkernteile (21, 22) aufweist. Diese sind um einen Spalt (23) mit einer Breite B und mindestens annähernd orthogonal zur Wicklungsachse X angeordnet. Der metallische Spulenträger (10) ist im Bereich des oder der Spalte (23) des Magnetkernstapels (20) mindestens teilweise geschlitzt ausgebildet, wobei diese Schlitze (12) mindestens annähernd parallel zu dem oder den Spalten (23) des Magnetkernstapels (20) verlaufen und breiter als die Spalte (23) des Magnetkernstapels (20) ausgebildet sind, derart, dass in einer Draufsicht auf den Spulenträger (10) ein Spalt (23) des Magnetkernstapels (20) innerhalb eines Schlitzes (12) des Spulenträgers (10) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein induktives Bauteil gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Induktivitäten bzw. induktive Bauteile mit einem magnetischen Kreis aus vorwiegend magnetischem Kernmaterial und einer um einen Teil des Kernmaterials gewickelten Spule sind in der gesamten Elektrotechnik hinlänglich bekannt. Häufig weist der magnetische Kreis hierbei einen oder mehrere Spalte auf, um die benötigte Induktivität des induktiven Bauteils einstellen oder die benötigte magnetische Energie des induktiven Bauteils speichern zu können.
Ein induktives Bauteil ist beispielsweise aus dem deutschen Patent DE 10 2013 208 058 B4 der Anmelderin bekannt. Das induktive Bauteil, das eine magnetisch vorgespannte Drossel sein kann, weist mindestens eine Spulenwicklung auf. Die Spulenwicklung hat eine Wickelachse. Innerhalb der Spulenwicklung ist ein Magnetkernstapel angeordnet ist. Dieser Magnetkernstapel besteht aus mehreren zueinander um einen Spalt beabstandete Magnetkernteile, sogenannte Magnetpillen. Die Spalte sind dabei mindestens annäherungsweise orthogonal zur Wickelachse der Spulenwicklung ausgerichtet.
Ein weiteres Beispiel eines induktiven Bauteils mit einem magnetischen Kreis mit mehreren Spalten in die Isolatoren eingesetzt sind, offenbart das europäische Patent EP 1 501 106 B1 der Anmelderin. Eingesetzt werden solche induktiven Bauteile beispielsweise als Spannungsregler in Form von sogenannten Tiefsetzstellern oder Hochsetzstellern.
Ein Beispiel für einen Hochsetzsteller ist in der Beschreibungseinleitung der DE 198 16 485 A1 und der dortigen Figur 1 offenbart.
Es ist demnach bekannt, zur Vermeidung von Sättigungserscheinungen in dem magnetischen Kreis von induktiven Bauteilen einen oder mehrere Luftspalte einzubringen. Unter Luftspalt ist dabei auch ein Spalt zu verstehen, in den ein Isolator eingebracht ist. Ein solcher Luftspalt bringt bspw. im Falle von Ferrit als Kernmaterial eine Linearisierung des Bauelementeverhaltens bzgl. der Induktivität in Abhängigkeit des Stroms mit sich, führt jedoch gleichzeitig zu einer Reihe von Problemen. Ursache sind die magnetischen Streufelder, welche sich mit zunehmender Luftspaltgröße immer weiter in den Außenraum um den magnetischen Kreis und sogar des induktiven Bauteils erstrecken. Um dies zu vermeiden, wird der Luftspalt bzw. mit Isolatormaterial gefüllte Spalt innerhalb der Spulenwicklung angeordnet, um elektromagnetische Wechselwirkungen mit elektronischen Baugruppen in der Umgebung zu vermeiden.
Die WO 2012/016586 A1 beschreibt einen Magnetkernstapel aus mehreren Weichmagnetsegmenten und Permanentmagnetsegmenten. Der Magnetstapel weist eine Stapelrichtung auf, die zwischen zwei Jochen des magnetischen Kreises liegen. Bei diesem induktiven Bauteil handelt es sich um einen Fehlerstrombegrenzer.
Es hat sich herausgestellt, dass die Anforderungen bei den induktiven Bauteilen nach immer höheren elektrischen Leistungen bei gleichzeitig immer kleiner werdenden Bauräumen und der damit verbundenen Notwendigkeit, für eine gute Abfuhr der Verlustleistung aus dem induktiven Bauteil zu sorgen, immer schwieriger zu erfüllen sind. Die herkömmlichen Ansätze bei der Entwicklung von induktiven Bauteilen, insbesondere im Hochleistungsbereich, kommen hinsichtlich der Effizienz, Leistungsdichte und der thermischen Eigenschaften an ihre Grenzen. Insbesondere die Verlustleistungsableitung und die Minimierung von Wirbelströmen in Kühlstrukturen stellen Herausforderungen dar, die bei der Entwicklung solcher induktiven Bauteile berücksichtigt werden müssen.
Trotz der beträchtlichen Fortschritte auf dem Gebiet der Entwicklung von induktiven Bauteilen, insbesondere im Hochleistungsbereich, besteht nach wie vor ein Bedarf an verbesserten Lösungen, die eine effizientere Verlustleistungsableitung, eine bessere Kontrolle der magnetischen Eigenschaften und eine Reduzierung der Wirbelstromverluste bieten.
Es ist daher ein der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes technisches Problem, ein induktives Bauteil bereitzustellen, das die Nachteile bekannter Systeme zumindest teilweise überwindet.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein induktives Bauteil bereitzustellen, das eine verbesserte Leistungsfähigkeit aufweist, indem es eine optimierte Anordnung und Struktur der Magnetkernteile und des Spulenträgers ermöglicht.
Dieses Ziel wird durch ein induktives Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen dieser Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, die auf den Anspruch 1 zurückbezogen sind.
Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das induktive Bauteil einen Spulenträger aufweist, auf dem mindestens eine Spulenwicklung angeordnet ist, wobei die Spulenwicklung eine Wickelachse X aufweist. Innerhalb des Spulenträgers befindet sich mindestens teilweise ein Magnetkernstapel, der aus zwei oder mehreren zueinander beabstandeten Magnetkernteilen besteht. Diese Magnetkernteile sind jeweils um einen Spalt mit einer bestimmen Breite und im Wesentlichen oder zumindest annähernd orthogonal zur Wickelachse angeordnet. Der Spulenträger ist im Bereich der Spalte des Magnetkernstapels mindestens teilweise geschlitzt ausgebildet, wobei diese Schlitze mindestens annähernd parallel zu den Spalten des Magnetkernstapels verlaufen, jedoch breiter als diese Spalte ausgebildet sind. In einer Draufsicht auf den Spulenträger liegt ein Spalt des Magnetkernstapels innerhalb eines Schlitzes des Spulenträgers.
Ein Vorteil dieser Konfiguration ist eine verbesserte elektromagnetische Entkopplung zwischen den Luftspalten und der resultierenden auskragenden Feldern mit dem Spulenträger, was die Leistungsfähigkeit des induktiven Bauteils erhöht. Ein weiterer Vorteil ist eine Reduktion der Wirbelstromverluste im Spulenträger, was zu einer verbesserten Leistung des Bauteils führt. Da der Spulenträger vorzugsweise aus Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, bestehen kann, wird zudem für eine verbesserte Entwärmung aus dem Inneren des induktiven Bauteils gesorgt.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Spulenträger u-förmig, mindestens annähernd u-förmig oder im Schnitt gesehen auch mindestens annähernd rechteckförmig ausgebildet sein. Es liegt auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Spulenträger kreisringförmig oder ovalförmig im Schnitt gesehen ausgebildet ist.
Der Spulenträger besteht vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium, und wird für seine Formgebung als Blechteil entsprechend gebogen oder geknickt. Alternativ kann die Form des geschlitzten Spulenträgers auch durch Gießen oder durch Heraustrennen, wie z.B: Fräsen, gebildet sein. Dabei nimmt der Spulenträger, egal auf welche Weise hergestellt, in seinen Innenraum einen Magnetkernstapel auf, der aus einem oder einer Vielzahl von Magnetkernelementen besteht. An seiner äußeren Umfangsfläche wird der Spulenträger von einer Spulenwicklung umwickelt. Dabei ist das Wickelgut einer solchen Spulenwicklung, insb. Draht, Band oder HF-Litze, mit einer Isolierung versehen, um Kurzschlüsse auszuschließen.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden zwei Spulenträger vorgesehen, die identisch ausgestaltet sind und sich spiegelbildlich gegenüberstehen. Dabei weist ein Spulenträger an seinem vorderen Ende ein u-förmig gebogenes Blechteil, und an seinem anderen Ende ein ähnlich gebogenes u-förmiges Blechteil auf. Zwischen diesen beiden Blechteilen befinden sich ein oder mehrere ebenfalls u-förmige Blechteile, wobei sämtliche Blechteile dieses Spulenträgers um einen Spalt mit einer Breite C zueinander beanstandet angeordnet sind. In einer besonderen Ausführungsform dieses Spulenträgers können an die freien Enden der u-förmigen Teile jeweils noch ein um 90° abgewinkeltes Blechteil einstückig angeformt haben. Im Schnitt gesehen ist der Spulenträger dann nahezu rechteckförmig gestaltet, wobei sich die gegenüberstehenden Blechteile nicht berühren, sondern mit einem Abstand zueinander in einer Ebene fluchten. Der Spulenträger ist somit auf einer Seite mit einer durchgehenden Öffnung versehen. Als Blechteile können metallische Blechteile, insbesondere solche aus Kupfer Verwendung finden. Der Spulenträger oder Teile des Spulenträgers kann bzw. können auch aus einem anderen gut wärmeleitenden Material, z. B. Aluminium oder Aluminiumoxid, gebildet sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung bietet es sich an, die auf Abstand um einen Spalt zueinander angeordneten Spulenträgerteile von einem Außenteil, insbesondere einer Außenwand zu halten. Eine solche Außenwand besteht beispielsweise auch aus Kupfer und ist bei einer u-förmigen Gestaltung des Spulenträgers an einer seiner Hauptflächen angebracht. Diese Außenwandung überbrückt dann die erwähnten Schlitze des Spulenträgers. Solche Außenwände sorgen für eine verbesserte mechanische Stabilität des Spulenträgers. Diese Außenwände sorgen zudem für eine verbesserte Wärmeableitung aus dem Inneren des induktiven Bauteils und sind vorzugsweise mit einer Wandung eines Gehäuses des induktiven Bauteils thermisch in Verbindung. Beispielsweise liegen diese Außenwandungen flächig und vorzugsweise unter Druck an einer metallischen Wandung des Gehäuses des induktiven Bauteils an oder sind mit der Gehäusewand verschraubt oder vernietet. Alternativ können anstelle von plattenförmigen Außenwandungen auch andere Außenteile vorgesehen werden, um die auf Abstand um einen Spalt zueinander angeordneten Spulenträgerteile miteinander und gegenseitig zu halten ähnlich einem Lattenzaun. Hier können beispielsweise auch Au-ßenstangen oder Außenrohre vorgesehen werden. Sofern diese Stangen oder Rohre hohl ausgebildet sind, kann durch diese Hohlräume auch Kühlflüssigkeit geleitet werden, um für eine gute Entwärmung des Spulenträgers beizutragen.
Für eine verbesserte Wärmableitung aus dem Inneren des induktiven Bauteils ist der Spulenträger vorzugsweise an seinen beiden äußeren Enden mit Befestigungslaschen aus Metall, vorzugsweise auch aus Kupfer, in Verbindung. Diese Befestigungslaschen können auch einstückig an Teile des Spulenträgers angeformt sen. Diese Befestigungslaschen werden an eine Wandung des Gehäuses des induktiven Bauteils thermisch angekoppelt, beispielsweise durch Verschraubung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in den geschlitzt ausgeführten Spulenträger ein Magnetkernstapel eingesetzt, wobei die Anzahl der Magnetkernstapelelemente an die Anzahl der Teile des Spulenträgers angepasst ist, damit entsprechend viele Spalte zwischen den Magnetkernstapelelementen vorhanden sind. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass die Anzahl der Luftspalte kleiner als die Anzahl die Schlitze des Spulenträgers ist. Bei der Verwendung von zwei Spulenträgern mit zwei eingesetzten und parallel zueinander ausgerichteten Spulenwicklungen ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass in jedem der zwei Spulenträger ein Magnetkernstapel eingesetzt und an mindestens einem Ende dieser beiden Magnetkernstapel, vorzugsweise an beiden Enden, ein Magnetkernjoch vorgesehen ist, welche die beiden Magnetkernstapel miteinander magnetisch verbindet.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann das Magnetkernjoch oder bei Verwendung von zwei Magnetkernjochen, mindestens eines, vorzugsweise beide der Magnetkernjoche, u-förmig ausgebildet sein.
In einer Ausbildung der Erfindung können zwischen den Spalten der Magnetkernteile jeweils verhältnismäßig dünne Blättchen aus isolierendem Material, insbesondere aus Aluminiumoxid oder Keramik eingelegt sein, um die Luftspalte zu realisieren. Das Einlegen von isolierenden Blättchen in die Spalte des Magnetkernstapels empfiehlt sich, um eine definierte Breite der Spalte des Magnetkernstapels sicherzustellen. Anstelle solcher Isolierplättchen liegt auch im Rahmen der vorliegenden Verdingung die Magnetkernteile miteinander zu verkleben. Die Klebeschicht selbst dient dann als Luftspalt.
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, die Breite der Spalte des Magnetkernstapels mindestens annähernd zwischen etwa 1mm und 3mm zu wählen und die Schlitze des Spulenträgers etwa zwei- bis fünfmal so groß auszubilden. Dabei sollten die Spalte des Magnetkernstapels bei einer Draufsicht in vertikaler Richtung auf den Spulenträger zwischen den Schlitzen des Spulenträgers liegen. Dabei sollten die Spalte vorzugsweise symmetrisch bzw. mittig zu den Schlitzen des Spulenträgers ausgerichtet sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung können die einzelnen Magnetkernteile des Magnetkernstapels z.B. aus Ferrit bestehen oder aus einem nanokristallinen Material, einem amorphen magnetischen Material oder einem Pulvermaterial.
Das induktive Bauteil nach der vorliegenden Erfindung wird im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel anhand von mehreren Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: ein induktives Bauteil mit zwei Spulenträgern mit jeweils einem einzusetzenden Magnetkernstapel in perspektivischer Explosionsdarstellung,
Figur 2: die Spulenträger von Figur 1 mit eingesetzten Magnetkernstapeln,
Figur 3: die Spulenträger von Figur 2 mit eingesetzten Magnetkernstapeln in Draufsicht von oben,
Figur 4: eine vergrößerte Ausschnittdarstellung von Figur 3 im Bereich der Spalte der Magnetkernstapel sowie der Schlitze der Spulenträger,
Figur 5: eine Explosionsdarstellung der Magnetkernstapel sowie der Spulenträger von Figur 1 mit auf den Spulenträgern sitzenden Spulenwicklungen,
Figur 6: das induktive Bauteil von Figur 5 in seiner Einbausituation in ein Gehäuse mit Blick von oben auf das geöffnete Gehäuse, und
Figur 7: eine perspektivische Darstellung der Anordnung von Figur 6.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und haben zueinander gleiche Bedeutung, sofern nicht anders angegeben.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines induktiven Bauteils nach der Erfindung dargestellt. Das induktive Bauteil ist mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Zur besseren Erkennbarkeit des Aufbaus des Spulenträgers und des darin angeordneten Magnetkernstapels ist der besseren Übersichtlichkeit wegen in Figur 1 davon abgesehen worden, die Spulenwicklungen darzustellen. Dies wird im Zusammenhang mit den späteren Figuren jedoch noch erläutert.
Das induktive Bauteil 1 verfügt über eine Spulenträgeranordnung, die vorzugsweise aus zwei metallischen Spulenträgern 10 besteht. Jeder dieser Spulenträger 10 ist zur Aufnahme einer Spulenwicklung vorgesehen. Die beiden Spulenträger 10 sind aus einem metallischen Material, vorzugsweise Kupfer, gebildet. Die beiden Spulenträger 10 sind spiegelbildlich zueinander angeordnet und verfügen im dargestelltem Ausführungsbeispiel über vier entlang einer Wickelachse X der nicht dargestellten Spulenwicklung nebeneinanderliegenden Spulenträgerteile, die jeweils im Wesentlichen zu einer viereckigen Form gebogen sind. Die jeweils vier nebeneinanderliegenden Spulenträgerteile sind zueinander um einen Schlitz 12 beabstandet. Zwischen den vier Spulenträgerteilen sitzen demnach jeweils drei Schlitze 12. Betrachtet man das linke Spulenträgerteil des dem Betrachter weggewandten hinteren Spulenträgers 10, so weist dieses Spulenträgerteil eine erste Hauptfläche 10a, eine zweite Hauptfläche 10b, eine dritte Hauptfläche 10c und eine vierte Hauptfläche 10d auf. Die erste Hauptfläche 10a bildet in Figur 1 den Boden des Spulenträgers 10. Die zweite Hauptfläche 10b erstreckt sich von er ersten Hauptfläche 10a im rechten Winkel senkrecht nach oben. Von dieser zweiten Hauptfläche 10b erstreckt sich dem Betrachter zugewandt die dritte Hauptfläche 10c. Diese dritte Hauptfläche 10c ist als Draufsicht von oben L-förmig gestaltet, wobei sich von dieser L-förmigen dritten Hauptfläche 10c ein weiteres Wandteil des Spulenträgers 10 im rechten Winkel wieder nach unten zur ersten Hauptfläche 10a erstreckt. In gleicher Weise erstreckt sich von der ersten Hauptfläche 10a ein Wandteil 10d nach oben. Das nach oben gerichtete Wandteil und das nach unten gerichtete Wandteil bilden die vierte Hauptfläche 10d, sind jedoch zueinander auf Abstand. An dieses am linken Rand des Spulenträgers 10 angeordnete Spulenträgerteil des hinteren Spulenträgers 10 schließen sich rechts zwei Spulenträgerteile an, deren obere Hauptfläche 10c quadratisch bzw. rechteckförmig ausgebildet ist. An die beiden mittleren Spulenträgerteile schließt sich rechts ein viertes Spulenträgerteil an, das ähnlich wie das erste Spulenträgerteil gestaltet ist und eine obere und untere L-förmige Hauptfläche aufweist.
Der dem Betrachter zugewandte Spulenträger 10 ist in ähnlicher Weise gestaltet und spiegelbildlich zu dem ersten Spulenträger 10, der dem Betrachter abgewandt liegt, ausgestaltet.
An der Außenseite der Spulenträger 10, nämlich an den jeweiligen Hauptflächen 10b, ist eine Außenwandung 15, beispielsweise eine Kupferplatte angebracht, vorzugsweise durch eine Lötverbindung. Diese Außenwandung 15 erstreckt sich in Richtung der Wickelachse X über die gesamte bzw. nahezu über die gesamte Länge der beiden Spulenträger 10. Wie zudem aus Figur 1 deutlich ersichtlich ist, sind an den ersten Hauptflächen der randseitigen Spulenträgerteile vorzugsweise nach innen unter den Spulenträger 10 weisende, L-förmige Befestigungslaschen 17 angeformt. Über diese Befestigungslaschen 17, die bevorzugt Befestigungsbohrungen aufweisen, können die Spulenträger 10 mit einem Gehäuseteil des induktiven Bauteils 1 mechanisch verbunden und dort befestigt werden.
Wie zusätzlich aus Figur 1 erkennbar ist, verfügt die aus zwei Spulenträgern 10 bestehende Anordnung über eine Durchgangsöffnung 14, wobei über die krallenförmig gestalteten Spulenträgerteile zwei parallel zur Wickelachse X verlaufende Kanäle gebildet sind, in die jeweils ein Magnetkernstapel einsetzbar ist. Zu erwähnen ist noch, dass die beiden Spulenträger 10, die spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, über einen Schlitz an ihren linken und rechten Spulenträgerteilen voneinander getrennt sind. Die beiden Schlitze sind in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 11 versehen.
Der in die beiden Spulenträger einzusetzende Magnetkern ist vorliegend als doppelter U-Kern ausgebildet und mit dem Bezugszeichen 20 versehen. Der Magnetkern verfügt über insgesamt vier Magnetkernteile 21, die quaderförmig gestaltet sind. Zwei dieser Magnetkernteile 21 werden jeweils in einen Kanal der Spulenträger 10 eingeschoben, wobei zwischen den beiden Magnetkernteilen ein Abstandselement 27, das vorzugsweise aus Aluminiumoxid oder Keramik besteht, zwischengelegt ist. An den freien Außenseiten der so in die beiden Kanäle der beiden Spulenträger 10 eingesetzten Magnetkernteile 21 ist wiederum ein Abstandselement 27 angefügt. Die beiden Magnetkernstapel 20 mit den jeweils zwei Magnetkernteilen 21 werden dann von einem Magnetkernjoch 25, das U-förmig gestaltet ist, magnetisch verbunden. Die Magnetkernjoche links und rechts sind mit den Bezugszeichen 25 versehen.
Wesentlich bei der vorliegenden Gestaltung der Spulenträger 10 mit den dort vorgesehenen Schlitzen 12 und den über die Abstandselemente 27 mit Spalten versehenen Magnetkernstapel ist die Anordnung der Schlitze 12 und der Abstandselemente 27 zueinander. Hierauf wird später noch eingegangen.
In Figur 2 ist die Anordnung mit den beiden Spulenträgern 10 und den darin platzierten Magnetkern in perspektivischer Darstellung gezeigt. Wie ersichtlich, schließen die Magnetkernjoche 25 nahezu bündig mit den metallischen Spulenträgern 10 ab. Die Magnetkernjoche 25 überragen also die Spulenträger 10 nicht. Damit bilden die beiden Spulenträger 10 mit den eingesetztem Magnetkern eine kompakte bauliche Einheit.
Figur 3 zeigt die Anordnung von Figur 2 in Draufsicht von senkrecht oben auf die beiden Spulenträger 10 mit dem darin eingesetzten Magnetkern. Es sind deutlich die erwähnten Schlitze 12 zwischen den einzelnen Spulenträgerteilen zu erkennen. Wie erläutert, befinden sich zwischen jedem Spulenträger 10 drei Schlitze 12. Diese Schlitze 12 weisen gemäß Figur 4 einen Abstand C auf. Dabei sind die Schlitze 12 orthogonal zur Wickelachse X des induktiven Bauteils 1 angeordnet. In die jeweiligen Schlitze 12 der Spulenträger 10 ragen von beiden Seiten Magnetkernteile 21 des Magnetkernstapels 20. Wie erläutert, sind die einzelnen Magnetkernteile 21 ebenfalls zueinander beabstandet angeordnet. Dieser Abstand wird durch einen Luftspalt bzw. durch die dort eingelegten Abstandselemente 27 definiert. Der Abstand beträgt B. Dieser Abstand B zwischen den einzelnen Magnetkernteilen 21 ist, wie die vergrößerte Darstellung von Figur 4 zeigt, deutlich kleiner als die Breite des Spaltes 23. Während die Breite des Magnetkernstapels und damit die Breite der Abstandselement 27 mindestens annähernd zwischen etwa 1mm und etwa 3mm liegt, sind die Schlitze 12 des Spulenträgers und damit die Breite C der Schlitze 12 in etwa zwei- bis fünfmal so groß gewählt. Die Breite der Schlitze 12 des Spulenträgers 10 kann also vorzugsweise zwischen 2mm und 15mm liegen. Anzumerken ist in diesem Zusammenhang noch - und das wird in den Figuren 3 und 4 deutlich -, dass die Abstandselemente 27 vorzugsweise mittig zu der Breite C der Schlitze des Spulenträgers 10 platziert sind. Es versteht sich dabei, dass die Abstandselemente 27 ebenfalls orthogonal zur Wickelachse X ausgerichtet sind. Wie aus Figur 3 noch ersichtlich, haben die Außenwandungen 15 eine Dicke D. Diese Dicke D kann breiter ausgeführt sein, als die Dicke der Wandungen des Spulenträgers 10. Dies ist vorteilhaft für eine gute Verlustleistungsableitung aus dem Inneren des induktiven Bauteils 1, insbesondere dann, wenn die Außenwandungen 15 flächig an metallischen Gehäusewandungen des induktiven Bauteils 1 anliegen, bspw. über die dargestellten Laschen 17.
Figur 5 zeigt eine ähnliche Darstellung wie Figur 1. Im Unterschied zu Figur 1 sind jetzt auf die beiden Spulenträger 10 jeweils Spulenwicklungen 30 aufgewickelt. Zusätzlich wird aus Figur 5 deutlich, dass der gesamte Magnetkern 20 aus insgesamt sechs Magnetkernteilen besteht, wovon vier quaderförmige Magnetkernteile 21 sind und zwei links und rechts von diesen Magnetkernteilen 21 liegende Magnetkernjoche 25. Zwischen den Magnetkernteilen 21 und dem jeweiligen Magnetkernjochen 25 liegt jeweils ein Abstandselement 27. Die offenen Enden 25a, 25b der beiden Magnetkernjoche 25 weisen die gleiche rechteckförmige Kontur auf, wie die dort anliegenden Abstandselemente 27 bzw. die zwischen den beiden Magnetkernjochen 25 liegenden, quaderförmigen Magnetkernteile 21.
Figur 6 zeigt das induktive Bauteil 1 mit den beiden Spulenträgern 10 und den darauf sitzenden beiden Spulenwicklungen 30 in der Einbausituation in ein vorzugsweise metallisches Gehäuse 60. Das metallische Gehäuse 60 ist in etwa rechteckförmig bzw. quaderförmig gestaltet, wie die Draufsicht von oben in Figur 6 zeigt. In Figur 7 ist schließlich das induktive Bauteil 10 von Figur 6 in perspektivischer Ansicht von schräg vorne dargestellt. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist ein oberes Deckelteil des Gehäuses 60 weggelassen.

Bezugszeichenliste

1: Induktives Bauteil
10: metallischer Spulenträger
10a: Hauptfläche
10b: Hauptfläche
10c: Hauptfläche
10d: Hauptfläche
11: Schlitz
12: Schlitz
14: Öffnung
15: Außenwandung
17: Befestigungslasche
20: Magnetkernstapel
21: Magnetkernteil

23: Spalt
25: Magnetkernjoch
25a: Ende
25b: Ende
27: Abstandselement
30: Spulenwicklung
60: Gehäuse
62: Gehäuseinnenwandung
70: Aluminiumteile
B: Breite des Spaltes 23
C: Breite der Schlitze 12
D: Dicke der Außenwandung 15
X: Wickelachse

Claims

Induktives Bauteil (1) mit einem Spulenträger (10) und mindestens einer auf den Spulenträger (10) angeordneten Spulenwicklung (30), die eine Wickelachse X aufweist, sowie mit einem mindestens teilweise innerhalb des Spulenträgers (10) sitzenden Magnetkernstapel (20), welcher zwei oder mehrere mit einem Spalt 23 zueinander beabstandete Magnetkernteile (21, 22) aufweist, wobei die Spalte (23) mindestens annähernd orthogonal zur Wicklungsachse X angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (10) im Bereich mindestens einer der Spalte (23) des Magnetkernstapels (20) mindestens teilweise geschlitzt ausgebildet ist, dass mindestens einer dieser Schlitze (12) mindestens annähernd parallel zu dem oder den Spalten (23) des Magnetkernstapels (20) verlaufen und breiter als die Spalte (23) des Magnetkernstapels (20) ausgebildet sind, derart, dass in einer Draufsicht auf den Spulenträger (10) ein Spalt (23) des Magnetkernstapels (20) innerhalb eines Schlitzes (12) des Spulenträgers (10) liegt.
Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (10) auf einer Seite eine Öffnung (14) aufweist, die sich entlang der Wickelachse X über die gesamte Länge des Spulenträgers (10) erstreckt.
Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (10) im Schnitt gesehen u-förmig oder mindestens annähernd u-förmig, c- förmig oder mindestens annähernd c-förmig oder mindestens annähernd viereckförmig ausgebildet ist.
Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (10) im Schnitt gesehen mindestens annähernd rechteckförmig ausgebildet ist.
Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet dass der Spulenträger (10) auf einer seiner Hauptflächen (10b) mindestens teilweise doppelwandig ausgebildet ist, wobei eine zum Spulenträger (10) zugehörende Außenwandung (15) dort vorhandene Schlitze (12) des Spulenträgers (10) übergreift.
Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandung (15) eine größere Dicke (D) aufweist als eine Dicke einer Wandung des Spulenträgers (10).
Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandung (15) mit einer Wandung (11) des Spulenträgers (10) thermisch leitend verbunden, vorzugsweise verlötet, ist.
Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spulenwicklungen (30) und zwei Spulenträger (10) vorgesehen und dass diese spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.
Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass in jeden der zwei Spulenträger (10) ein Magnetkernstapel (20) eingesetzt ist und an mindestens einem Ende dieser beiden Magnetkernstapel (20), vorzugsweise an beiden Enden, ein Magnetkernjoch (25) vorgesehen ist, welches die beiden Magnetkernstapel (20) miteinander magnetisch verbindet.
Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetkernjoch (25) u-förmig oder c-förmig ausgebildet ist und zwei freie Enden (25a, 25b) aufweist, die auf den zwei Magnetkernstapeln (20) aufsitzen.
Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Magnetkernteilen (21, 22) ein Abstandselement (27) aus isolierendem Material, insbesondere Aluminiumoxid oder Keramik, angeordnet ist.
Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (10) aus Metall, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium, gebildet ist.
Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Breite (B) der Spalte (23) des Magnetkernstapel (20) mindestens annähernd 1mm bis 3mm breit ist und die Schlitze (12) des Spulenträgers (10) in etwa 2 bis 5 mal so große Breite (C) aufweisen.