DE102019215802A1 - Shape-adaptive holder for a core design and an inductive component manufactured with it - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende stellt Halterungen bzw. Spulenkernteile sowie daraus hergestellte induktive Bauelemente bereit, in denen die Halterung eine Verformbarkeit besitzt, um somit zumindest bereichsweise eine Anpassung an die Kontur einer Kernausführung zu ermöglichen.The present invention provides mounts or coil core parts as well as inductive components made therefrom, in which the mount has a deformability in order to enable an adaptation to the contour of a core design at least in some areas.
Description
Generell betrifft die vorliegende Erfindung induktive Bauelemente, in denen eine Kernausführung von einem Spulenkörper bzw. einer Halterung aufgenommen wird, um eine oder mehrere Wicklungen in geeigneter Weise aufzubringen.In general, the present invention relates to inductive components in which a core design is received by a coil body or a holder in order to apply one or more windings in a suitable manner.
Bei der Herstellung induktiver Bauelemente, die prinzipiell aus einem ein Magnetfeld führenden Kernmaterial und einer oder mehreren Wicklungen aufgebaut sind, ist häufig ein entsprechender Spulenkörper bzw. eine Halterung oder Aufnahme für die Kernausführung vorzusehen, um einen möglichst kompakten Gesamtaufbau und eine effiziente Möglichkeit zur Bewicklung des induktiven Bauelements zu ermöglichen. Bei der Herstellung von induktiven Bauelementen mit nicht-linearer Geometrie des Kernmaterials, insbesondere in Form von Ringkernen, gibt es Varianten, in denen eine Wicklung direkt auf das isolierte Kernmaterial aufgebracht wird, wobei die Kernisolierung beispielsweise auf Epoxidharzbasis erfolgt. Diese Art der Bauelemente ist jedoch in vielen Anwendungsbereichen aufgrund der eingeschränkten elektrischen und mechanischen Eigenschaften nicht oder nur bedingt einsetzbar. In anderen Varianten, in denen insbesondere bei anspruchsvolleren Anforderungen im Hinblick auf die Isolation zwischen Wicklung und Kernausführung zu beachten sind, wird eine entsprechende Halterung, die auch als Spulenkörper bezeichnet werden kann, zum Halten und Aufnehmen des Ringkerns verwendet.When manufacturing inductive components, which are principally made up of a core material carrying a magnetic field and one or more windings, a corresponding bobbin or a holder or receptacle for the core design must often be provided in order to achieve the most compact overall structure possible and an efficient way of winding the To enable inductive component. In the production of inductive components with a non-linear geometry of the core material, in particular in the form of toroidal cores, there are variants in which a winding is applied directly to the insulated core material, the core insulation being based on epoxy resin, for example. However, this type of component cannot be used or can only be used to a limited extent in many areas of application due to the limited electrical and mechanical properties. In other variants, in which there are more demanding requirements with regard to the insulation between the winding and the core design, a corresponding holder, which can also be referred to as a coil body, is used to hold and receive the toroidal core.
Trotz der industriellen Herstellung von Kernausführungen treten durch die dabei beteiligten Prozesse, etwa das Sintern der Kernausführungen, deutliche Fertigungstoleranzen hinsichtlich der Abmessungen der Kernausführung auf, wobei sich diese Toleranzen tendenziell bei aufwendigeren Kerngeometrien, etwa bei Ringkernen, deutlich vergrößern. Wenn daher Kernausführungen mit hoher Fertigungstoleranz gleichzeitig mit einer verbesserten Isolation zu versehen sind, wird typischerweise die entsprechende Halterung so hergestellt, dass die maximal zulässigen Toleranzen bei der Fertigung, beispielsweise Unterschiede im Innendurchmesser und/oder Außendurchmesser der Ringkerne, berücksichtigt sind. Eine weitere Möglichkeit ist das Aufbringen einer zusätzlichen Isolation, beispielsweise in Form eines Bandes, und dergleichen.Despite the industrial production of core designs, the processes involved, such as the sintering of the core designs, result in significant manufacturing tolerances with regard to the dimensions of the core design, whereby these tolerances tend to increase significantly with more complex core geometries, for example with toroidal cores. Therefore, if core designs with high manufacturing tolerances are to be provided with improved insulation at the same time, the corresponding holder is typically manufactured in such a way that the maximum permissible tolerances during manufacture, for example differences in the inner diameter and / or outer diameter of the toroidal cores, are taken into account. Another possibility is the application of additional insulation, for example in the form of a tape, and the like.
Bei dieser Art der Herstellung induktiver Bauelemente mit nicht-linearer Geometrie, insbesondere mit Ringkernen, ergibt sich daher ein hoher Arbeitsaufwand, da insbesondere aufgrund der Berücksichtigung der Abmessungstoleranzen in Kombination mit der Notwendigkeit des Vorsehens einer weiteren Isolation ein Bauteil erhalten wird, bei dem möglicherweise weitere Nachbearbeitungsschritte erforderlich sind, um letztlich einen kompakten und spielfreien Aufbau zwischen Kernausführung, Halterung und Wicklung zu erreichen.This type of production of inductive components with non-linear geometry, in particular with toroidal cores, therefore results in a high workload, since, in particular due to the consideration of the dimensional tolerances in combination with the need to provide further insulation, a component is obtained in which possibly further Post-processing steps are required in order to ultimately achieve a compact and play-free structure between the core design, holder and winding.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, durch die eine Kernausführung und ein daraus hergestelltes induktives Bauelement unter Vermeidung oder zumindest Verringerung der zuvor dargestellten technischen Probleme des Stands der Technik geschaffen werden können.It is therefore an object of the present invention to provide means by which a core design and an inductive component made from it can be created while avoiding or at least reducing the technical problems of the prior art described above.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch eine Halterung zur Aufnahme einer Kernausführung zur Führung eines Magnetfeldes dient. Dabei ist die Halterung derart verformbar ausgebildet, dass sie zumindest bereichsweise an die Kontur der Kernausführung zum Ausgleich von Abmessungstoleranzen anpassbar ist.According to a first aspect of the present invention, the above-mentioned object is achieved by a holder for receiving a core design which is used to guide a magnetic field. The holder is designed to be deformable in such a way that it can be adapted to the contour of the core design at least in some areas to compensate for dimensional tolerances.
Die erfindungsgemäße Halterung, die auch als Spulenkörper oder Spulenkörperteil betrachtet werden kann, hat aufgrund der Verformbarkeit zumindest in einem Bereich der Halterung die Eigenschaft, dass eine Herstellung mit einem Übermaß, das der maximal zulässigen Abmessungstoleranz entspricht, einsetzbar ist, da eine Anpassung an die äußere Form, d. h. an die Kontur, der Kernausführung durch Formveränderung des zumindest einen Bereichs möglich ist. Durch diese Anpassbarkeit an die Kontur des Kernmaterials wird daher erreicht, dass ein enger Kontakt zwischen der Halterung und der Kernausführung zumindest in gewissen Bereichen zur Konturanpassung erfolgt, so dass generell ein größeres Spiel zwischen dem Material der Kernausführung und Halterung vermieden wird. In konventionellen Verfahren, die zuvor beschrieben sind, ist häufig ein relativ großer Zwischenraum zwischen Halterung und der Kernausführung anzutreffen, da die Auslegung auf die maximal zulässigen Abmessungstoleranzen für die Halterung zu erfolgen hat, auch wenn typischerweise große Fertigungstoleranzen nur selten auftreten. Diese Differenzen müssen konventioneller Weise nachträglich aufwendig ausgeglichen werden. Durch die Verformbarkeit und damit die Anpassbarkeit der Halterung an die Kontur der Kernausführung kann man erfindungsgemäß typischerweise eine zusätzliche Isolation des Kernmaterials, die konventionellerweise häufig durch eine kostspielige Bewicklung mit Band erfolgt, erreichen, da die Halterung selbst als effiziente Isolierung dienen kann.The holder according to the invention, which can also be viewed as a bobbin or bobbin part, has the property, due to its deformability, at least in one area of the holder that it can be manufactured with an oversize that corresponds to the maximum permissible dimensional tolerance, since an adaptation to the outer Shape, d. H. to the contour, the core design is possible by changing the shape of the at least one area. This adaptability to the contour of the core material therefore ensures that there is close contact between the holder and the core design at least in certain areas for contour adaptation, so that generally greater play between the material of the core design and the holder is avoided. In conventional methods, which are described above, there is often a relatively large gap between the holder and the core design, since the design has to be based on the maximum permissible dimensional tolerances for the holder, even if large manufacturing tolerances typically only rarely occur. Conventionally, these differences have to be compensated for afterwards at great expense. Due to the deformability and thus the adaptability of the holder to the contour of the core design, an additional insulation of the core material can typically be achieved according to the invention, which conventionally often takes place by expensive wrapping with tape, since the holder itself can serve as an efficient insulation.
In einer vorteilhaften Variante weist die erfindungsgemäße Halterung mindestens einen elastischen Bereich auf. Das heißt, in dieser Ausführungsform hat der mindestens eine Bereich elastische Eigenschaften, die somit eine rückstellende Kraft bereitstellen, die tendenziell den Bereich in die ursprüngliche Form zurückführen will, wenn eine Verformung in der Halterung erfolgt ist. Auf diese Weise kann die Verformbarkeit der Halterung aufgrund der Elastizität des mindestens einen Bereichs bewirkt und gleichzeitig eine effiziente und mechanisch stabile Anpassung an die Kontur des Kernmaterials erreicht werden.In an advantageous variant, the holder according to the invention has at least one elastic region. That is, in this embodiment, the at least one area has elastic properties, which thus provide a restoring force that tends to restore the area to its original shape when a deformation has occurred in the holder. In this way, the deformability of the bracket can be due the elasticity of the at least one area and, at the same time, an efficient and mechanically stable adaptation to the contour of the core material can be achieved.
In der vorliegenden Anmeldung ist der Begriff „elastisch“ bzw. „Elastizität“ so zu verstehen, dass bei Formveränderung ausgehend von einer stabilen Gleichgewichtsform, d. h., einer Form ohne äußere Krafteinwirkung, stets eine abhängig vom Grad der Verformung rücktreibende Kraft hervorgerufen wird, wobei dies unabhängig davon ist, ob eine derartige rücktreibende Kraft und damit Elastizität durch Materialeigenschaften oder Materialeigenschaften in Verbindung mit einem speziellen geometrischen Aufbau, etwa in Form einer Spiralfeder, und dergleichen, oder einer Kombination aus Materialeigenschaft, etwa Eigenschaften eines Kunststoffes, und Geometrie, erreicht wird.In the present application, the term “elastic” or “elasticity” is to be understood in such a way that when there is a change in shape, starting from a stable equilibrium shape, ie. In other words, in a shape without external force, a restoring force is always produced depending on the degree of deformation, regardless of whether such a restoring force and thus elasticity is due to material properties or material properties in connection with a special geometric structure, for example in form a spiral spring, and the like, or a combination of material properties, such as properties of a plastic, and geometry, is achieved.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Halterung in dem mindestens einen elastischen Bereich ein Federelement auf. Das heißt, in dieser Ausführungsform wird die elastische Eigenschaft des mindestens einen Bereichs durch Vorsehen eines Federelements bewirkt, dessen federnde Eigenschaft insbesondere durch eine entsprechende Geometrie in Verbindung mit den grundlegenden Materialeigenschaften des Kunststoffmaterials, aus dem das Federelement hergestellt ist, bestimmt ist. Das Federelement kann dabei aus dem Basismaterial der Halterung hergestellt sein und in einer geeigneten Geometrie so vorgesehen werden, dass die elastische Wirkung erreicht wird. In anderen Varianten ist das Federelement aus einem geeigneten Material hergestellt, das sich von dem Basismaterial anderer Bereichen der Halterung unterscheidet.In an advantageous embodiment, the holder has a spring element in the at least one elastic region. That is, in this embodiment, the elastic property of the at least one area is brought about by providing a spring element, the resilient property of which is determined in particular by a corresponding geometry in connection with the basic material properties of the plastic material from which the spring element is made. The spring element can be made from the base material of the holder and provided in a suitable geometry so that the elastic effect is achieved. In other variants, the spring element is made of a suitable material that differs from the base material of other areas of the holder.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen erhält der elastische Bereich seine elastische Eigenschaft zumindest teilweise durch eine Elastizität einer in dem elastischen Bereich verwendeten Materialkomponente. Das heißt, in diesen Ausführungsformen ist in dem mindestens einen Bereich ein Material vorhanden, das grundsätzlich elastische Eigenschaften besitzt und somit dem Bereich seine elastischen Eigenschaften verleiht. Dabei ist es gegebenenfalls nicht erforderlich, eine besondere Geometrie für den mindestens einen elastischen Bereich vorzusehen, während in anderen Varianten, wie zuvor beschrieben ist, zusätzlich zu den elastischen Materialeigenschaften auch ein geeigneter geometrischer Aufbau angewendet werden kann, um auf diese Weise den gewünschten gesamten Grad an Elastizität einzustellen zu können.In further advantageous embodiments, the elastic area receives its elastic property at least partially from an elasticity of a material component used in the elastic area. That is, in these embodiments, a material is present in the at least one area which basically has elastic properties and thus gives the area its elastic properties. It may not be necessary to provide a special geometry for the at least one elastic area, while in other variants, as described above, in addition to the elastic material properties, a suitable geometric structure can also be used in order to achieve the desired overall degree in this way to adjust elasticity.
Generell ist anzumerken, dass die Anpassbarkeit der Halterung an die Kontur der Kernausführung in gut steuerbarer Weise erfolgt, da beispielsweise die Wahl der Materialeigenschaften und/oder der Geometrie mit relativ geringen Toleranzen bei der Fertigung behaftet sind. Beispielsweise sind die Materialeigenschaften für viele Arten von Kunststoffen im Voraus gut bekannt oder können in geeigneter Weise eingestellt werden und können auch während der Massenproduktion in sehr engen Bereichen gehalten werden. Gleiches gilt das Vorsehen einer gewissen Geometrie für Federelemente, und dergleichen, die somit aufgrund konstruktiver Maßnahmen mit geringen Toleranzen vorgegeben sind.In general, it should be noted that the adaptability of the holder to the contour of the core design takes place in an easily controllable manner, since, for example, the selection of the material properties and / or the geometry are subject to relatively low tolerances during manufacture. For example, the material properties for many types of plastics are well known in advance or can be adjusted appropriately and can be kept within very narrow ranges even during mass production. The same applies to the provision of a certain geometry for spring elements and the like, which are thus specified with low tolerances due to structural measures.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Halterung zur Aufnahme der Kernausführung ausgebildet, das eine nicht-lineare Geometrie besitzt. Das heißt, die Kernausführung und somit die darauf abgestimmte Halterung besitzen eine nicht-lineare Geometrie und ermöglichen damit eine effiziente Formanpassung, wie dies zuvor beschrieben ist. Insbesondere für eine Ringkerngeometrie oder einen Teil einer Ringkerngeometrie wird durch die Anpassbarkeit der Halterung an die Kontur der Kernausführung ein relativ „formschlüssiger“ Bereich der Halterung in Verbindung mit einem entsprechenden Bereich der Kernausführung geschaffen, der kompakte Abmessungen, ein relativ geringes Spiel und hohe mechanische Robustheit ermöglicht.In a further advantageous embodiment, the holder is designed to hold the core design, which has a non-linear geometry. This means that the core design and thus the holder adapted to it have a non-linear geometry and thus enable efficient shape adaptation, as described above. In particular for a toroidal core geometry or part of a toroidal core geometry, the adaptability of the bracket to the contour of the core design creates a relatively "form-fitting" area of the bracket in connection with a corresponding area of the core design, which has compact dimensions, relatively little play and high mechanical robustness enables.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Halterung so ausgebildet, dass sie bei der zumindest bereichsweise erfolgenden Anpassung an die Kontur der Kernausführung eine Haltekraft ausübt, die eine Klemmwirkung zwischen der Aufnahme und der Kernausführung ergibt. Das heißt, eine oder mehrere Eigenschaften der Halterung, etwa die Gesamtgeometrie der Halterung, sind so beschaffen, dass die Kernausführung zumindest zwischen einigen Bereichen der Halterung festgeklemmt wird, um damit eine kompakte und mechanisch stabile Einheit aus Kernmaterial und Halterung zu schaffen, wodurch sich Vorteile bei einer anschließenden Bewicklung ergeben, da keine weiteren mechanischen Mittel zur Befestigung der Halterung an der Kernausführung erforderlich sind.In a further advantageous embodiment, the holder is designed in such a way that when it is adapted to the contour of the core design, at least in regions, it exerts a holding force which results in a clamping effect between the receptacle and the core design. That is, one or more properties of the holder, such as the overall geometry of the holder, are such that the core design is clamped at least between some areas of the holder in order to create a compact and mechanically stable unit of core material and holder, which offers advantages result in a subsequent winding, since no further mechanical means for fastening the holder to the core design are required.
In einer weiteren Variante weist die Halterung, zumindest in Abschnitten, einen ersten Randbereich und einen dazu gegenüberliegenden zweiten Randbereich auf, die durch Stege miteinander verbunden sind. Durch die Bereitstellung von mit Stegen miteinander verbundenen Randbereichen wird zum einen ein hoher Grad an Materialersparnis erreicht. Zum anderen tragen die Stege zwischen den beiden Randbereichen zu einer erhöhten Anpassbarkeit an die Kontur der Kernausführung bei, das zwischen den beiden Randbereichen der Halterung aufzunehmen ist. Insbesondere wird durch das Vorsehen der Stege zwischen den beiden Randbereichen ein gewisser Grad an Elastizität für viele Arten von Materialien erreicht, der bei Verwendung eines Vollmaterials nicht in dieser Größe gegeben wäre.In a further variant, the holder has, at least in sections, a first edge area and a second edge area opposite thereto, which are connected to one another by webs. By providing edge areas connected to one another with webs, a high degree of material savings is achieved on the one hand. On the other hand, the webs between the two edge areas contribute to increased adaptability to the contour of the core design, which is to be accommodated between the two edge areas of the holder. In particular, by providing the webs between the two edge regions, a certain degree of elasticity is achieved for many types of materials, which would not be the case if a solid material were used.
In einer vorteilhaften Variante münden die Stege nicht-rechtwinklig in den ersten Randbereich und den zweiten Randbereich. Das heißt, der Anschluss der Stege an den jeweiligen Randbereichen erfolgt in einem Winkel, der kein rechter Winkel ist, sodass dadurch bereits eine gewisse Vorzugsrichtung vorgegeben ist, in der eine entsprechende höhere Verformbarkeit der Stege und damit eine Verschiebung der beiden Randbereiche zueinander ermöglicht. In diesem Zusammenhang soll ein Winkel, der kein rechter Winkel ist, so zu verstehen sein, dass damit Winkel von 90° ± 10° ausgeschlossen sind. Das heißt, ein Winkel von 80° oder kleiner und ein Winkel von 100° oder größer sind als nicht-rechtwinklig zu verstehen.In an advantageous variant, the webs open out into the first edge area and the second edge area at a non-right angle. That is, the connection of the webs to the respective edge areas takes place at an angle that is not a right angle, so that a certain preferential direction is already given in which a correspondingly higher deformability of the webs and thus a displacement of the two edge areas to one another is possible. In this context, an angle that is not a right angle should be understood to mean that angles of 90 ° ± 10 ° are excluded. That is, an angle of 80 ° or smaller and an angle of 100 ° or larger are to be understood as non-perpendicular.
In einer weiteren vorteilhaften Variante sind die Stege nicht-geradlinig. Das heißt, die Stege selbst können aufgrund der nicht-geradlinigen Geometrie ein gewisses Maß an Elastizität bereitstellen, sodass insgesamt die Formanpassbarkeit ohne weitere zusätzlichen Maßnahmen erhöht wird. Die nicht-geradlinige Geometrie kann dabei eine einfache konvexe bzw. konkave Kurvenform sein oder kann auch eine kompliziertere Struktur einschließen, etwa eine S-förmige Struktur, und dergleichen.In a further advantageous variant, the webs are not straight. That is, the webs themselves can provide a certain amount of elasticity due to the non-linear geometry, so that overall the adaptability to shape is increased without further additional measures. The non-rectilinear geometry can be a simple convex or concave curve shape or can also include a more complicated structure, for example an S-shaped structure, and the like.
Es sollte auch beachtet werden, dass insbesondere bei der Verwendung von nicht-geradlinigen Geometrien für die Stege auch ein Einmünden in die jeweiligen Randbereiche für einen Winkel von ungefähr 90° zu einer ausreichenden Elastizität führen kann. Auch können geradlinige Stege mit nahezu rechtwinkliger Anbindung an die beiden Randbereiche verwendet werden, sofern die dadurch erreichte Elastizität als ausreichend bewertet wird und die dadurch erreichte Materialersparnis als wichtigeres Kriterium erachtet wird.It should also be noted that, particularly when using non-straight geometries for the webs, opening into the respective edge regions for an angle of approximately 90 ° can lead to sufficient elasticity. Straight webs with an almost right-angled connection to the two edge areas can also be used, provided that the elasticity achieved thereby is assessed as sufficient and the material savings achieved as a result are considered to be a more important criterion.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Halterung einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, die in einer feldführenden Richtung der Kernausführung in Reihe angeordnet sind und durch einen entlang der feldführenden Richtung elastisch wirkenden Bereich verbunden sind. In dieser Ausführungsform sind also mindestens zwei hintereinander angeordnete Abschnitte in „Längsrichtung“ vorgesehen, die elastisch und damit verformbar miteinander verbunden sind. Die Längsrichtung, also die feldführende Richtung der Kernausführung, ist daher als eine Richtung zu verstehen, die nahezu senkrecht steht zu einer Ebene von Windungen, die vorgesehen werden, um ein induktives Bauelement auf der Grundlage der Kernausführung und der Halterung herzustellen. Aufgrund der Verbindung mittels des elastisch wirkenden Bereichs zwischen zwei in Reihe angeordneten Abschnitten kann daher eine effiziente Anpassung an die Kontur der Kernausführung, insbesondere für ein Kernmaterial mit nicht-linearer Geometrie, erreicht werden. In anderen Varianten sind mehr als zwei Abschnitte für das entsprechende Kernmaterial, beispielsweise für eine Ringkerngeometrie, vorgesehen, sodass dadurch eine noch effizientere Formanpassung an die Kontur der Kernausführung bewerkstelligt wird.In a further advantageous embodiment, the holder has a first section and a second section, which are arranged in series in a field-guiding direction of the core design and are connected by an area acting elastically along the field-guiding direction. In this embodiment, at least two sections arranged one behind the other are provided in the “longitudinal direction”, which are connected to one another in an elastic and thus deformable manner. The longitudinal direction, i.e. the field-guiding direction of the core design, is therefore to be understood as a direction that is almost perpendicular to a plane of turns which are provided in order to produce an inductive component based on the core design and the holder. Due to the connection by means of the elastically acting area between two sections arranged in a row, an efficient adaptation to the contour of the core design, in particular for a core material with a non-linear geometry, can therefore be achieved. In other variants, more than two sections are provided for the corresponding core material, for example for a toroidal core geometry, so that an even more efficient adaptation of the shape to the contour of the core design is achieved.
In einer vorteilhaften Variante ist der in der feldführenden Richtung elastisch wirkende Bereich bei nicht-linearer Geometrie der Kernausführung nur auf einer radial äußeren Seite der Halterung vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass insbesondere eine ausgeprägte Anpassung an die Kontur der Kernausführung erreicht wird, da auf der radial inneren Seite eine entsprechende Lücke vorgesehen werden kann. Auf diese Weise werden mögliche mechanische Behinderungen auf der radial inneren Seite vermieden.In an advantageous variant, the area that acts elastically in the field-guiding direction is provided only on a radially outer side of the holder in the case of a non-linear geometry of the core design. This measure ensures that, in particular, a pronounced adaptation to the contour of the core design is achieved, since a corresponding gap can be provided on the radially inner side. In this way, possible mechanical obstructions on the radially inner side are avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind der erste und/oder der zweite Abschnitt in der feldführenden Richtung durch mindestens eine Trennwand begrenzt und/oder unterteilt. Durch die Trennwand werden also der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt in geeigneter Weise aufgeteilt, sodass entsprechende funktionelle Teilbereiche auf dem ersten und/oder zweiten Abschnitt vorhanden sind. Die funktionellen Unterteilungen bieten die Möglichkeit, eine oder mehrere Wicklungen in effizienter Weise aufzubringen und einen diesbezüglichen mechanischen Abschluss oder Anschlag bereitzustellen. Ferner kann die Trennwand auch zu einer höheren Isolationsfestigkeit einer oder mehrerer entsprechenden aufzubringenden Wicklungen beitragen, da beispielsweise mehrere Spannungsbereiche bereitgestellt werden, die jeweils für sich nur relativ geringe Spannungsabfälle haben, voneinander jedoch durch die Trennwände zuverlässig isoliert sind. Beispielsweise können der erste und/oder der zweite Abschnitt, sowie auch weitere Abschnitte, falls derartige weitere Abschnitte vorgesehen sind, an ihrem jeweiligen vorderen und hinteren Ende durch entsprechende Trennwände begrenzt sein. In anderen Varianten ist zusätzlich oder alternativ zu Trennwänden am vorderen und hinteren Ende eine Trennwand zwischen dem vorderen und hinteren Ende vorgesehen, wenn eine entsprechende Unterteilung als geeignet erachtet wird.In a further advantageous embodiment, the first and / or the second section are delimited and / or subdivided in the field-guiding direction by at least one partition. The partition wall divides the first section and / or the second section in a suitable manner so that corresponding functional partial areas are present on the first and / or second section. The functional subdivisions offer the possibility of applying one or more windings in an efficient manner and of providing a mechanical closure or stop in this regard. Furthermore, the partition can also contribute to a higher insulation strength of one or more corresponding windings to be applied, since, for example, several voltage ranges are provided which each have only relatively small voltage drops, but are reliably isolated from one another by the partition walls. For example, the first and / or the second section, and also further sections, if such further sections are provided, can be delimited at their respective front and rear ends by corresponding partition walls. In other variants, in addition or as an alternative to dividing walls at the front and rear ends, a dividing wall is provided between the front and rear ends if a corresponding subdivision is considered suitable.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein induktives Bauelement gelöst. Das induktive Bauelement weist ein Kernmaterial zur Führung eines Magnetfeldes auf und beinhaltet eine Halterung zur Aufnahme der Kernausführung, wobei die Halterung die Eigenschaften besitzt, die zuvor bereits beschrieben sind und auch in der folgenden detaillierten Beschreibung näher angegeben sind. Des Weiteren beinhaltet das induktive Bauelement eine Wicklung, die sich entlang zumindest eines Teils der Kernausführung in feldführender Richtung erstreckt und die Halterung und die Kernausführung umschließt.According to a further aspect of the present invention, the object mentioned at the beginning is achieved by an inductive component. The inductive component has a core material for guiding a magnetic field and contains a holder for receiving the core design, the holder having the properties that have already been described above and are also specified in more detail in the following detailed description. Furthermore, the inductive component includes a winding that extends along at least a portion of the Core design extends in the field-guiding direction and encloses the holder and the core design.
Das erfindungsgemäße induktive Bauelement hat aufgrund der erfindungsgemäßen Halterung einen Aufbau derart, dass die Kernausführung und Halterung zumindest in gewissen Bereichen nahezu formschlüssig sind und damit eine kompakte mechanische Einheit bilden. Dies gilt insbesondere für komplexere Geometrien des Kernmaterials, beispielsweise für eine geschlossene Kerngeometrie in Form eines Ringkerns, und dergleichen, wobei je nach Ausprägung der Halterung eine effiziente Anpassung an den Außendurchmesser und Innendurchmesser sowie die Höhe erfolgen kann.Due to the holder according to the invention, the inductive component according to the invention has a structure such that the core design and holder are almost form-fitting, at least in certain areas, and thus form a compact mechanical unit. This applies in particular to more complex geometries of the core material, for example for a closed core geometry in the form of a toroidal core, and the like, it being possible for an efficient adaptation to the outer diameter and inner diameter as well as the height, depending on the shape of the holder.
Beispielsweise ist in einigen Varianten die Halterung so beschaffen, dass ein Federelement bzw. ein elastischer Bereich an einem Außenbereich vorgesehen ist, wie dies zuvor erläutert ist, so dass damit eine effiziente Anpassung an den Außendurchmesser der Kernausführung erfolgen kann. Andererseits kann in gewissen Ausführungsvarianten die effiziente Anpassung des Innendurchmessers bei gekrümmter oder ringförmiger Kerngeometrie durch geeignete Auswahl der Stege, die zuvor beschrieben sind, erfolgen.For example, in some variants the holder is designed in such a way that a spring element or an elastic area is provided on an outer area, as explained above, so that an efficient adaptation to the outer diameter of the core design can take place. On the other hand, in certain design variants, the inside diameter can be efficiently adapted in the case of a curved or ring-shaped core geometry by suitable selection of the webs, which are described above.
In weiteren vorteilhaften Varianten ist die Halterung generell so in ihrer Geometrie oder in anderen Eigenschaften ausgelegt, dass eine zusätzliche mechanische Verbindung zwischen der Halterung und der Kernausführung vor dem Bewickeln nicht erforderlich ist. Das heißt, wie zuvor in einigen Varianten beschrieben ist, ergibt sich eine mechanische Klemmwirkung durch geeignete Auswahl von Eigenschaften der Halterung, etwa ihre Gesamtgeometrie, Elastizität, und dergleichen. Durch den innigen Kontakt zwischen der Kernausführung und der Halterung ist eine weitere Maßnahme zur Vermeidung entsprechender Zwischenräume nicht erforderlich. Insbesondere kann dadurch das Material der Halterung selbst als Isolation dienen, wenn es das Kernmaterial radial in weiten Bereichen umschließt, sodass auch keine weiteren zusätzlichen Isolationsmaßnahmen erforderlich sind. Das heißt, die möglicherweise erforderliche hohe Spannungsfestigkeit zwischen Kernmaterial und Wicklung wird durch die Halterung selbst und ihre Materialstärke bereitgestellt.In further advantageous variants, the holder is generally designed in terms of its geometry or other properties in such a way that an additional mechanical connection between the holder and the core design is not required before the winding. That is to say, as has been described in some variants above, a mechanical clamping effect results from a suitable selection of properties of the holder, such as its overall geometry, elasticity, and the like. Due to the intimate contact between the core design and the holder, no further measure to avoid corresponding gaps is necessary. In particular, the material of the holder itself can serve as insulation if it encloses the core material radially in wide areas, so that no further additional insulation measures are required. This means that the possibly required high dielectric strength between core material and winding is provided by the holder itself and its material thickness.
Auch kann die Halterung bei Einsatz typischer Wickeltechniken, die zum Teil unter hohem Zug ausgeführt werden, eine Beschädigung der Umhüllung und der Isolation, insbesondere auch bei Verwendung von Drähten mit großem Durchmesser, verhindert werden. Mit weiteren Maßnahmen, wie sie zuvor beschrieben sind, etwa das Verwenden von Trennwänden, kann die Isolationsfestigkeit weiter verbessert werden.When using typical winding techniques, some of which are carried out under high tension, the holder can also prevent damage to the sheathing and the insulation, in particular also when using wires with a large diameter. With further measures, as described above, such as the use of partition walls, the insulation strength can be further improved.
In einer weiteren vorteilhaften Variante liegt die Kernausführung in Form einer nicht-linearen Geometrie vor, insbesondere kann eine Ringkerngeometrie oder ein Teil einer Ringkerngeometrie eingesetzt werden, in denen die zuvor dargestellten Vorteile besonders deutlich zum Tragen kommen.In a further advantageous variant, the core design is in the form of a non-linear geometry, in particular a toroidal core geometry or a part of a toroidal core geometry can be used in which the advantages presented above are particularly evident.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in dem induktiven Bauelement eine weitere Halterung vorgesehen, die die zuvor genannten Eigenschaften besitzt, und die im Zusammenwirken mit der Halterung die Kernausführung aufnimmt und hält, wobei die Wicklung die Halterung und die weitere Halterung umschließt. Das heißt, in dieser Variante wird eine Gesamthalterung in Form zweier gleichartig aufgebauter Halterungen vorgesehen, die entsprechend komplementär zueinander angeordnet sind, sodass dazwischen die Kernausführung zuverlässig aufgenommen wird. Auf diese Weise kann der Vorgang des Anbringens des Kernmaterials an der Halterung vereinfacht werden. Des Weiteren können entsprechende gleiche Halterungen durch geeignete Verfahren, etwa Spritzgießen, und dergleichen, hergestellt werden, ohne dass eine komplexe Gießform erforderlich ist.In a further advantageous embodiment, a further holder is provided in the inductive component which has the aforementioned properties and which, in cooperation with the holder, receives and holds the core design, the winding enclosing the holder and the further holder. That is, in this variant, an overall holder is provided in the form of two identically constructed holders, which are arranged correspondingly complementary to one another, so that the core design is reliably received in between. In this way, the process of attaching the core material to the bracket can be simplified. Furthermore, corresponding, identical mountings can be produced by suitable methods, for example injection molding, and the like, without a complex casting mold being required.
Mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen, sowie die bislang dargestellten Ausführungsformen, detaillierter beschrieben.With reference to the accompanying drawings, further illustrative embodiments, as well as the embodiments shown so far, will now be described in more detail.
In den Figuren zeigen:
-
1 eine perspektivische schematische Ansicht einer Halterung für die Aufnahme von Kernmaterialien, die im Zusammenwirken mit einer weiteren im Wesentlichen baugleichen Halterung ein Kernmaterial unter teilweise erfolgender Anpassung an die Kontur der Kernausführung aufnimmt, wobei in der dargestellten Ausführungsform die Kernausführung die Kerngeometrie eines Ringkerns besitzt, -
2A eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements, in welchem mindestens eine Wicklung über der Halterung und der darin aufgenommenen Kernausführung vorgesehen ist, wobei die Halterung zumindest einige Eigenschaften der in1 gezeigten Halterung aufweist, und -
2B eine Seitenansicht des induktiven Bauelements der2A .
-
1 a perspective schematic view of a holder for receiving core materials, which in cooperation with a further essentially structurally identical holder receives a core material with partial adaptation to the contour of the core design, the core design having the core geometry of a toroidal core in the embodiment shown, -
2A a perspective view of an inductive component in which at least one winding is provided over the holder and the core design received therein, the holder having at least some properties of the in1 Has bracket shown, and -
2 B a side view of the inductive component of FIG2A .
Mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen werden nunmehr weitere Ausführungsformen detaillierter beschrieben und es werden auch gegebenenfalls weitere Merkmale der bislang beschriebenen Ausführungsformen aufgezeigt.With reference to the accompanying drawings, further embodiments will now be described in more detail and, if necessary, further features of the embodiments described so far will also be shown.
In der dargestellten Ausführungsform hat das Kernmaterial
Die Halterung
Beispielsweise ist mindestens ein Bereich
In der dargestellten Ausführungsform hat der elastische Bereich
In der dargestellten Ausführungsform ist die Halterung
In der dargestellten Ausführungsform ist die Halterung
In der dargestellten Ausführungsform sind ferner zwischen dem äußeren Randbereich
In anderen nicht gezeigten Ausführungsformen können, wenn die geometriebedingte Verformbarkeit und Elastizität, die durch die nicht-rechtwinklig einmündenden Stege
Ferner können in anderen nicht gezeigten Ausführungsformen auch komplexere Strukturen in Verbindung mit den Stegen
Generell sind typischerweise die jeweiligen Abstände zwischen den Stegen
In vorteilhaften Ausführungsformen, wie sie in
In anderen nicht gezeigten Ausführungsformen können die Einschnitte
In vorteilhaften Ausführungsformen ist die Halterung
Insbesondere wirken die Halterungen
Ferner sind in den jeweiligen Bereichen, die durch die Trennwände
Das induktive Bauelement
An der jeweiligen Innenseite sind die als Federelement wirkenden Bereiche
Das induktive Bauelement
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