DE102011116861A1

DE102011116861A1 - Elektronisches Bauelement zur Führung eines Magnetfeldes

Info

Publication number: DE102011116861A1
Application number: DE102011116861A
Authority: DE
Inventors: Martin Bichler
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2013-04-25
Also published as: US9934900B2; JP5952412B2; JP2014531138A; WO2013060649A1; US20140266537A1

Abstract

Ein elektronisches Bauelement zur Führung eines Magnetfeldes umfasst einen Kern (20) aus einem magnetisierbaren Material, der mindestens zwei voneinander beabstandete Schenkel (11a, 11b) mit einander gegenüberliegenden und durch einen Spalt (S) voneinander getrennten Oberflächen (O11a, O11b) aufweist. Das Bauelement umfasst mindestens ein kompressibles Formteil (20), das in dem Spalt (S) komprimiert angeordnet ist, wobei das mindestens eine Formteil (20) die jeweiligen Oberflächen (O11a, O11b) der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11a, 11b) berührt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement zur Führung eines Magnetfeldes, das insbesondere als Drossel oder Transformator einsetzbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfeldes, insbesondere eines Bauelements, das als Drossel oder Transformator einsetzbar ist.
In Schaltnetzteilen oder Spannungsversorgungseinrichtungen für Lampen können getaktete Halbleiterschaltungen mit Drosseln oder Transformatoren verwendet werden, Induktive elektronische Bauelemente, in denen ein Magnetfeld erzeugt und in einem Kern geführt wird, können beispielsweise als derartige Drosseln oder Transformatoren ausgeführt sein. Die elektronischen und magnetischen Eigenschaften dieser induktiven Bauteile werden unter anderem über einen Luftspalt im ferromagnetischen Kern eingestellt. Das Vorhandensein des Luftspalt führt bei der Ansteuerung von Drosseln oder Transformatoren mit niedrigen Frequenzen oder Frequenzpaketen zu einem akustisch hörbaren und störenden Brummgeräusch. Das Geräusch entsteht durch die wechselnde Magnetisierung und die damit verbundene mechanische Bewegung der Schenkel des Kerns.
Es ist wünschenswert, ein elektronisches Bauelement zur Führung eines Magnetfeldes anzugeben, bei dem bei Ansteuerung des Bauelements mit einem Signal das Entstehen von Geräuschen weitgehend reduziert ist. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfeldes, bei dem das Auftreten von Krummgeräuschen bei Ansteuerung des Bauelements mit einem Signal weitestgehend unterdrückt ist, angegeben werden.
Eine Ausführungsform eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfeldes umfasst einen Kern aus einem magnetisierbaren Material, der mindestens zwei voneinander beabstandete Schenkel mit einander gegenüberliegenden und durch einen Spalt voneinander getrennten Oberflächen aufweist. Das Bauelement umfasst des Weiteren mindestens ein kompressibles Formteil, das in dem Spalt komprimiert angeordnet ist, wobei das mindestens eine Formteil die jeweiligen Oberflächen der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel berührt.
Eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfelds umfasst das Bereitstellen einer Materialbahn aus einem kompressiblen Material. Aus der Materialbahn wird mindestens ein Formteil herausgetrennt. Das Bauelement, das das mindestens eine Formteil und einen magnetisierbaren Kern umfasst, wobei der Kern mindestens zwei voneinander beabstandete Schenkel mit einander gegenüberliegend angeordneten und durch einen Abstand voneinander getrennten Oberflächen aufweist, wird gemäß dem Herstellungsverfahren derart bereit gestellt, dass das mindestens eine Formteil zwischen den jeweiligen Oberflächen der Schenkel komprimiert wird und die jeweiligen Oberflächen der Schenkel berührt.
Bei dem elektronischen Bauelement zur Führung eines Magnetfeldes werden im Luftspalt zwischen Schenkeln des Kerns ein oder mehrere vorkonfektionierte Formteile angeordnet. Die Formteile können beispielsweise aus einer vorgefertigten Materialbahn ausgeschnitten oder ausgestanzt werden. Die Materialbahn kann beispielsweise Silikon oder Acryl oder Polyurethan enthalten. Eine derartige vorgefertigte Materialbahn ist gel- oder elastomerartig und kann leicht klebrig und damit selbsthaftend ausgeführt werden.
Die vorkonfektionierte Materialbahn kann des Weiteren höchst kompressibel ausgeführt sein. Sie kann beispielsweise eine Shore-A Härte von 10 bis 60 und vorzugsweise von 20 bis 40 aufweisen. Da das Formteil somit komprimiert im Luftspalt zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der voneinander beabstandeten Schenkel angeordnet wird, kann die Materialbahn eine Dicke aufweisen, die größer als der zu füllende Luftspalt zwischen den Schenkeln des Kerns ist.
Die vorgefertigte Materialbahn kann als eine flache Matte ausgebildet sein, aus der die Formteile herausgetrennt werden. Alternativ dazu kann die vorgefertigte Materialbahn auf einer Trommel aufgewickelt sein, aus der die Formteile zum Füllen des Luftspalts mit entsprechenden Formen ausgeschnitten werden.
Die oben angegebenen Grundmaterialien der vorkonfektionierten Materialbahnen können mit Füllstoffen gefüllt sein. Dabei können natürliche Füllstoffe, wie Stein, Sand oder Quarz, oder technische Füllstoffe, beispielsweise Glas, Keramik oder Glas-Keramik, oder organische Füllstoffe verwendet werden. Durch Zumischen derartiger Füllstoffe zu dem Grundmaterial kann die thermische Ausdehnung des Formteils an die thermische Ausdehnung der übrigen Teile des Bauelements, beispielsweise an die thermische Ausdehnung des Kerns oder eines Spulenkörpers einer auf den Schenkeln angeordneten Spule, angepasst werden. Des Weiteren kann durch entsprechende Auswahl der Füllstoffe eine bessere Energieumsetzung der mechanischen Bewegung der Schenkel während der Ansteuerung mit einem elektronischen Signal erreicht werden und damit eine effektivere Geräuschdämmung erzielt werden.
Durch die Verwendung von vorkonfektionierten Materialbahnen aus kompressiblem selbsthaftendem Material, aus denen das Formteil zum Ausfüllen des Luftspalts zwischen den Schenkeln herausgetrennt wird, kann beispielsweise auf den Einsatz von Klebstoffen im Luftspalt verzichtet werden. Der Einsatz der selbsthaftenden, vorkonfektionierten Formteile im Luftspalt erfordert somit keinen weiteren Prozessschritt, wie beispielsweise das Aushärten eines Klebers.
Aus den vorkonfektionierten Materialbahnen lassen sich Formteile mit beliebigem Umriss ausschneiden. Die Formteile können beispielsweise derart aus einer Materialbahn herausgetrennt werden, dass der Umriss eines Formteils dem Umriss der Oberflächen der Schenkel, zwischen denen das Formteil angeordnet wird, entspricht. Die Formteile können derart aus den Materialbahnen ausgeschnitten werden, so dass sie in ihrer Form sowohl einzeln als auch in Kombination dem zu füllenden Luftspalt angepasst werden können.
Durch die einfache Formgebung werden kritische Prozesse, die beispielsweise bei der Dosierung oder dem Aushärten eines Klebstoffs zwischen den Schenkeln auftreten können, vermieden. Die Formteile liegen beim Einbringen in den Luftspalt bereits im gehärteten Zustand vor, so dass der gesamte Fertigungsprozess reproduzierbar, zuverlässig und maschinell durchführbar ist. Durch die Verwendung der vorkonfektionierten, selbsthaftenden Materialbahnen und der daraus ausgeschnittenen Formteile kann sowohl ein maschineller als auch ein manueller Produktionsprozess weiter optimiert werden.
Durch die kompressible Eigenschaft der Materialbahn sind die daraus ausgeschnittenen Formteile für verschieden geformte Luftspalte von Drosseln oder Transformatoren universell einsetzbar, so dass das Lagern einer Vielzahl von verschieden geformten Einzelteilen beziehungsweise von Abstandshaltern, deren Bauteilhöhe den unterschiedlichen Spaltabständen entspricht, nicht notwendig erscheint, wodurch Lagerkosten reduziert werden können und ausreichende Verfügbarkeit gewährleistet werden kann.
Eine Fertigungsendkontrolle kann unabhängig von der Ausführung eines Klebeprozesses mit einsprechender Ansteuerung des elektronischen Bauteils unkompliziert realisiert werden. Dabei wird das elektronische Bauteil mit einem geeigneten Signal angesteuert, das bei nicht gefülltem Luftspalt ein Brummgeräusch verursachen würde. Es wird lediglich das Auftreten oder Nicht-Auftreten des Geräusches überwacht. Beim Auftreten eines Geräuschs kann auf das Fehlen des Formteils im Luftspalt geschlossen werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfeldes sowie eines Verfahrens zum Herstellen eines derartigen elektronischen Bauelements zeigen, näher erläutert.
Es zeigen:
1A eine Ausführungsform eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfeldes,
1B eine weitere Ausführungsform eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfeldes,
2 eine weitere Ausführungsform eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfeldes,
3 eine weitere Ausführungsform eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfeldes,
4A eine vorkonfektionierte Materialbahn mit einem aus der Materialbahn ausgeschnittenen Formteil,
4B eine auf einer Trommel aufgewickelte vorkonfektionierte Materialbahn.
1A zeigt eine Ausführungsform eines elektronischen Bauelements 1 zur Führung eines Magnetfeldes innerhalb eines Kerns 10. Das Bauelement kann beispielsweise als ein Transformator oder eine Drossel ausgebildet sein. Der Kern kann als E-Kern ausgebildet sein, der einen Teilkörper 10a und einen Teilkörper 10b umfasst. Der Teilkörper 10a weist einen mittleren Schenkel 11a und seitliche Schenkel 12a, 13a auf. Der Teilkörper 10b ist wie der Teilkörper 10a ausgeführt und umfasst einen mittleren Schenkel 11b, sowie seitliche Schenkel 12b und 13b. Die Teilkörper können ein Material aus Eisenoxid, Manganoxid, Zinkoxid oder keramischen Substanzen enthalten.
Die beiden Teilkörper 10a und 10b sind aufeinander angeordnet. Die Schenkel der Teilkörper sind derart ausgebildet, dass sich die Schenkel 12a, 13a und 12b, 13b an ihren Stirnseiten berühren. Die beiden mittleren Schenkel 11a und 11b sind voneinander beabstandet angeordnet und weisen einander gegenüberliegende Oberflächen O11a, O11b auf, die durch einen Spalt S beziehungsweise einen Abstand D voneinander getrennt sind. Zur Fixierung der beiden Teilkörper können die seitlichen Schenkel durch einen Klebstoff 30 miteinander fixiert sein. Die beiden Teilkörper können auch durch eine äußere Klammervorrichtung zusammengehalten werden.
Bei dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel des elektronischen Bauelements ist eine Drahtwicklung auf einem Spulenkörper 40 angeordnet. Wenn das induktive Bauelement als Transformator oder Drossel ausgebildet ist, kann die Drahtwicklung beispielsweise eine Primärwicklung 50 und eine Sekundärwicklung 60 umfassen, die durch einen Isolator 70, beispielsweise ein Isolierband aus Polyester, voneinander getrennt sind. Dadurch kann ein Kurzschluss zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung vermieden werden. Für die beiden Drahtwicklungen 50 und 60 kann ein Lackdraht verwendet werden. Der Draht enthält ein leitfähiges Material, beispielsweise ein Material aus Kupfer, das von einer Isolationsschicht, beispielsweise einer Lackschicht, umgeben ist.
Aus Gründen des magnetischen Streufeldes liegt der Luftspalt zumeist zwischen den Mittelschenkeln des Kerns, welche von dem Spulenkörper 40 räumlich umschlossen sind. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform des elektronischen Bauelements ist der Spulenkörper 40 teilweise auf dem Schenkel 11a des Teilkörpers 10a und teilweise auf dem Schenkel 11b des Teilkörpers 10b angeordnet. Der Spulenkörper kann zwischen den seitlichen Schenkeln 12a beziehungsweise 13a und dem mittlere Schenkel 11a durch eine Klebkomponente 80 an den unteren Teilkörper 10a des Kerns fixiert sein. Entsprechend kann der Spulenkörper 40 durch die Klebkomponente 80 am oberen Teilkörper 10b zwischen den seitlichen Schenkeln 12b, 13b und dem mittleren Schenkel 11b befestigt sein.
Neben der in 1A gezeigten Ausführungsform sind Ausgestaltungen des elektronischen Bauelements möglich, bei denen der Spulenkörper auf den seitlichen Schenkeln 12a, 12b beziehungsweise 13a, 13b angeordnet ist. Des Weiteren kann neben der in 1A gezeigten Anordnung der Drahtwicklung, bei der die Drähte 50 und 60 in horizontaler Richtung übereinander angeordnet sind, eine Anordnung verwendet werden, bei der die Drähte 50 und 60 in vertikaler Richtung übereinander auf dem Spulenkörper angeordnet sind.
1B zeigt eine Ausführungsform eines elektronischen Bauelements 2 mit einem E-Kern mit Teilkörpern 10a und 10b, der wie der in 1A gezeigte E-Kern mit einem Luftspalt S zwischen den mittleren Schenkeln 11a und 11b ausgeführt ist. Der Spulenkörper 40 weist einen kammerförmigen Bereich 41 auf, in dem eine Primärwicklung 50 und eine Sekundärwicklung 60, die durch ein Isolierband 70 elektrisch voneinander getrennt sind, angeordnet sind. In einem unter dem ersten Bereich angeordneten zweiten kammerförmigen Bereich 42 des Spulenkörpers 40 ist lediglich eine Drahtwicklung 90 angeordnet. Der erste und zweite Bereich sind durch einen Quersteg 43 des Spulenkörpers, der zwischen dem ersten und zweiten Bereich angeordnet ist, getrennt. Zwischen dem Spulenkörper 40 und dem unteren Teilkörper 10a des Kerns kann eine Klebekomponente 80 angeordnet sein, durch die der Spulenkörper an dem Teilkörper 10a des Kerns fixiert ist.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektronischen Bauelements 3. Der Spulenkörper ist wie bei der Ausführungsform 2 mit einer Kammer 41 und einer Kammer 42 ausgestaltet. Anstelle eines E-Kerns weist das Bauelement einen U-Kern aus einem Teilkörper 10a und einem Teilkörper 10b auf. Der Teilkörper 10a weist die Schenkel 11a und 12a und der Teilkörper 10b weist die Schenkel 11b und 12b auf. Zwischen den Schenkeln ist jeweils ein Luftspalt S angeordnet. Die beiden Teilkörper können auch durch eine Klammer zusammengehalten werden. Der Spulenkörper 40 ist auf den Schenkeln 11a und 11b angeordnet und durch eine Klebekomponente 80 in einem Bereich des Teilkörpers 10a zwischen den Schenkeln 11a und 12a an dem Teilkörper 10a fixiert.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektronischen Bauelements 4 mit einem E-Kern und mehreren Luftspalten S. Einer der Luftspalte ist zwischen den Mittelbutzen 11a und 11b angeordnet. Weitere Luftspalte sind zwischen den Außenschenkeln 12a und 12b beziehungsweise 13a und 13b angeordnet. Der Spulenkörper ist wie bei den Ausführungsformen 2 und 3 des elektronischen Bauelements ausgebildet und auf dem Mittelbutzen angeordnet. Zur Fixierung an dem E-Kern kann der Spulenkörper 40 beispielsweise durch die Klebekomponente 80 in einem Bereich zwischen den Schenkeln 11a und 13a an dem Teilkörper 10a fixiert sein. Die beiden Teilkörper können durch eine nicht dargestellte außen angebrachte Klammervorrichtung zusammengehalten werden.
Übertrager können sowohl zur Führung eines magnetischen Flusses als auch zur Realisierung von gekoppelten Spulen in einem Sperrwandler verwendet werden. Bei dieser Anwendung wird Energie im Luftspalt zwischengespeichert und zeitversetzt entnommen.
In einer möglichen Betriebsart des induktiven Bauelements kann an die Primärwicklung 50 beispielsweise eine Wechselspannung als Eingangsspannung angelegt werden und an der Sekundärwicklung 60 eine transformierte Ausgangsspannung abgegriffen werden. Die Wechselspannung führt zu einer wechselnden Magnetisierung und damit zu einer mechanischen Bewegung der Kernschenkel der Drossel beziehungsweise des Transformators. Insbesondere am Luftspalt zwischen den beabstandeten Schenkeln 11a und 11b tritt dabei ein störendes Brummgeräusch auf.
Um die Bewegung der Schenkel, insbesondere der mittleren Schenkel 11a und 11b, einzudämmen, können die Schenkel miteinander verklebt werden. Dabei kann ein Kleber im Luftspalt zwischen den Schenkeln 11a und 11b eingebracht werden. Es können darüber hinaus harte Materialien in der entsprechenden Dicke des Luftspalts zwischen die Schenkel 11a und 11b eingefügt werden, die eine Geräuschentstehung unterbinden können.
Bei einer anderen Ausführungsform ist in dem Spalt S ein kompressibles Formteil 20 komprimiert zwischen den Stirnseiten O11a, O11b der beiden Schenkel 11a und 11b angeordnet. Im nicht komprimierten Zustand weist das Formteil 20 eine Dicke beziehungsweise Materialstärke auf, die größer als der Abstand D zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen O11a, O11b der beiden mittleren Schenkel ist. Das Formteil 20 kann derart komprimiert in dem Spalt S zwischen den beiden Schenkeln 11a und 11b angeordnet sein, dass der gesamte Spalt von dem Formteil ausgefüllt wird. Das komprimierte Formteil kann somit die gesamten Oberflächen O11a, O11b der Schenkel 11a, 11b berühren. In Abhängigkeit von der äußeren Kontur beziehungsweise der Materialstärke des Formteils kann das Formteil 20 beispielsweise auch lediglich einen Teil der Oberflächen O11a, O11b berühren.
Damit das Formteil komprimiert zwischen den Stirnseiten der Schenkel angeordnet werden kann, kann das Formteil höchst kompressibel ausgeführt sein und beispielsweise ein Material mit einer Shore A-Härte von 10 bis 60 und vorzugsweise von 20 bis 40 aufweisen. Im Vergleich zu seinem nicht komprimierten Zustand kann das Formteil beim Einbringen in den Spalt S auf 20% bis 40% seiner ursprünglichen Dicke komprimiert werden.
Der Luftspalt S kann beispielsweise einen Abstand D zwischen den Stirnflächen O11a, O11b der beiden mittleren Schenkel 11a, 11b zwischen 0,1 mm und 1,2 mm aufweisen. Wenn der Luftspalt beispielsweise eine Abstand von 1 mm aufweist, kann ein Formteil 20 im unkomprimierten Zustand eine Dicke von 1,25 mm bis 1,5 mm aufweisen. Beim Anordnen der beiden Teilkörper 10a und 10b übereinander kann das Formteil 20 auf eine Dicke von 1 mm komprimiert werden.
Das Formteil kann ein Material aus Silikon, Acryl oder Polyurethan enthalten. Aufgrund der genannten Basismaterialien des Formteils ist die Oberfläche des Formteils leicht klebrig, so dass das Formteil 20 selbsthaftend an den Oberflächen O11a und O11b der einander gegenüberliegenden Schenkel angeordnet werden kann. Es kann auch ein Formteil verwendet werden, das nicht selbsthaftend ist.
Das Basismaterial des Formteils kann Füllstoffe aufweisen. Das Basismaterial kann beispielsweise natürliche Füllstoffe, die Stein, Sand oder Quarz, enthalten, aufweisen. Das Basismaterial kann des Weiteren organische Füllstoffe oder technische Füllstoff, wie beispielsweise Glas, Keramik oder Glas-Keramik aufweisen. Des Weiteren können Siliziumverbindungen, beispielsweise Siliziumdioxid, als Füllstoffe eingesetzt werden. Mittels der Füllstoffe kann die thermische Ausdehnung des Formteils 20 an die übrigen Teile des Bauteils, beispielsweise an die thermische Ausdehnung des Kerns 10 beziehungsweise des Spulenkörpers angepasst werden. Des Weiteren ermöglichen die Füllstoffe eine Energieumsetzung der mechanischen Bewegung, indem die mechanische Energie, die bei der Bewegung der Kernschenkel auftritt, durch das Formteil 20 absorbiert werden kann, so dass die Geräuschentwicklung eingedämmt ist.
Falls das Formteil aus dem Basismaterial mit beziehungsweise ohne Füllstoff mechanisch nicht stabil ist, so kann das Formteil zusätzlich ein Trägermaterial aufweisen. Das Trägermaterial hat eine höhere Festigkeit und eine höhere Materialbeständigkeit als das Basismaterial. Das Trägermaterial kann beispielsweise eine Glasfasermatte sein, die mit dem Basismaterial bestrichen ist.
Das Formteil 20 kann aus einer vorgefertigten Materialbahn ausgeschnitten sein. 4A zeigt beispielsweise die Materialbahn 2 in Form einer Matte. Gemäß der in 4B gezeigten Ausführungsform kann die Materialbahn 2 auch auf einer Trommel 3 aufgewickelt sein. Aus der Materialbahn 2 können die Formteile 20 herausgetrennt beziehungsweise abgetrennt, beispielsweise ausgeschnitten beziehungsweise ausgestanzt, werden. Somit können die Formteile in Bezug auf ihre spätere Verwendung an dem induktiven Bauelement vorkonfektioniert werden. Aus der Materialbahn 2 lassen sich beliebige Formteile 20 ausschneiden, die in ihrer Form sowohl einzeln als auch in Kombination so ausgelegt werden können, damit sie sich dem zu füllenden Luftspalt S des Bauelements, bei dem sie später verwendet werden, optimal anpassen. Die Formteile 20 können beispielsweise aus der Materialbahn 2 derart ausgeschnitten werden, dass der Umriss einer Oberfläche O20 des Formteils 20 dem Umriss der Oberfläche O11a, O11b der Schenkel 11a, 11b entspricht. Die Formteile können eine Oberfläche O20 aufweisen, die der Oberfläche O11a, O11b entspricht. Die Formteile können auch eine von der Oberfläche O11a, O11b verschiedene Oberfläche aufweisen.
Im Unterschied zum Einbringen eines Klebers zwischen den Schenkeln eines fertigen Bauelements wird die Materialbahn bereits vor der eigentlichen Herstellung des induktiven Bauelements vorproduziert. Die Materialbahn kann ein Basismaterial, das Silikon, Polyurethan oder Acryl enthalten kann, aufweisen. Die Materialbahn 2 kann aufgrund der genannten Materialien gel- beziehungsweise elastomerartig ausgebildet werden und ist an ihrer Oberfläche leicht klebrig und damit selbsthaftend ausgeführt. In Abhängigkeit von den Materialien des Bauelements, bei dem die Formteile später eingesetzt werden, können in das Grundmaterial Füllstoffe, beispielsweise die oben genannten Materialien eingemischt sein, so dass beispielsweise die thermische Ausdehnung des Formteils weitestgehend an die thermische Ausdehnung der Materialen des Bauelements angepasst werden kann. Somit kann eine Materialbahn mit Materialeigenschaften vorgefertigt werden, die an die spätere Verwendung angepasst ist.
Während bei der Verwendung von Klebern, die in den Luftspalt zwischen den Schenkeln eingebracht werden, die Dosierung der korrekten Menge und die richtige Position des Klebers im Spalt ein erhebliches Problem darstellen und nur mit großem Aufwand zu kontrollieren sind, ermöglicht die Verwendung eines vorkonfektionierten Formteils zum Ausfüllen des Luftspalts einen vereinfachten Fertigungsprozess und eine erhöhte Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Geräuschminimierung. Die Formteile sind bezogen auf die Herstellung eines induktiven Bauelements, beispielweise einer Spule oder Drossel, vorproduziert und können in fertigen und vorkonfektionierten Formen bereitgestellt werden.
Zur Herstellung eines induktiven Bauelements, beispielsweise eines Transformators oder einer Drossel, können die vorgefertigten Formteile 20 beispielsweise bei der Fertigung des Kerns auf die Oberfläche O11a des Schenkels 11a aufgelegt werden. Aufgrund der selbsthaftenden Eigenschaft kann das Formteil 20 dabei bereits ausreichend auf der Oberfläche O11a des Schenkels 11a fixiert werden, so dass die Verwendung von zusätzlichem Kleber nicht notwendig ist.
Zur Herstellung der Drahtspule aus Primär- und Sekundärspule wird der Spulenkörper 40 zunächst mit der Drahtwicklung 50 bewickelt. Auf der Drahtwicklung 50 wird das Isolierband 70 angeordnet. Um das Isolierband 70 wird die Drahtwicklung 60 aufgewickelt. Der in dieser Weise bewickelte Spulenkörper kann auf den Schenkel 11a aufgesetzt werden, so dass der Schenkel 11a in einem Hohlkörper des Spulenkörpers, auf dem die Drähte 50 und 60 aufgewickelt sind, angeordnet ist.
Zur weiteren Herstellung des Kerns 10 kann der Teilkörper 10b auf den Teilkörper 10a aufgesetzt werden. Dabei können die seitlichen Schenkel 12a, 12b beziehungsweise 13a, 13b durch einen Klebstoff 30 miteinander verklebt werden. Der Schenkel 11b verläuft durch den Hohlkörper des Spulenkörpers. Die Kernhälften sind derart ausgebildet, dass die einander zugewandten Oberflächen O11a und O11b der sich gegenüberliegenden Schenkel 11a und 11b einen Abstand D aufweisen, der geringer ist, als die Dicke des Formteils 20. Aufgrund des kompressiblen Materials des Formteils wird das Formteil somit zwischen den Oberflächen O11a und O11b der Schenkel 11a und 11b komprimiert. Dabei kann der gesamte Spalte S von dem Formteil 20 ausgefüllt werden.
Wenn das Formteil aus leicht klebrigen Grundmaterialien, beispielsweise aus Silikon, Silikonoxidverbindungen, Acryl oder Polyurethan, hergestellt ist, ist das Formteil 20 danach selbsthaftend zwischen den Schenkeln 11a und 11b fixiert. Weitere Prozessschritte, wie beispielsweise das Aushärten eines Klebers, sind nicht erforderlich.
Bezugszeichenliste

1: Elektronisches Bauelement
2: Materialbahn/Matte
3: Trommel
10: Kern
10a, 10b: Teilkörper
12a, 12b, 13a, 13b: Seitliche Schenkel
11a, 11b: Mittlere Schenkel
20: Formteil
30: Klebstoff
40: Spulenkörper
50, 60: Drahtwicklung
70: Isolierband
80: Klebkomponente

Claims

Elektronisches Bauelement zur Führung eines Magnetfeldes, umfassend: – einen Kern (20) aus einem magnetisierbaren Material, der mindestens zwei voneinander beabstandete Schenkel (11a, 11b) mit einander gegenüberliegenden und durch einen Spalt (S) voneinander getrennten Oberflächen (O11a, O11b) aufweist, – mindestens ein kompressibles Formteil (20), das in dem Spalt (S) komprimiert angeordnet ist, wobei das mindestens eine Formteil (20) die jeweiligen Oberflächen (O11a, O11b) der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11a, 11b) berührt.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Formteil (20) im nicht komprimierten Zustand eine Dicke aufweist, die größer ist, als ein Abstand (D) zwischen den jeweiligen Oberflächen (O11a, O11b) der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkeln (11a, 11b).
Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das mindestens eine Formteil (20) in dem Spalt (S) selbsthaftend an den jeweiligen Oberflächen (O11a, O11b) der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkeln (11a, 11b) angeordnet ist.
Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das mindestens eine Formteil (20) ein Basismaterial aus Silikon, Acryl oder Polyurethan enthält.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 4, wobei das Formteil (20) ein Trägermaterial, das eine höhere Festigkeit als das Basismaterial aufweist, enthält, wobei das Basismaterial auf dem Trägermaterial angeordnet ist.
Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das Basismaterial des mindestens einen Formteils (20) ein Füllmaterial, insbesondere ein natürliches Material, beispielsweise Stein, Sand oder Quarz, ein technisch hergestelltes Material, beispielsweise Glas, Keramik oder Glas-Keramik, oder ein organisches Material, aufweist.
Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: – einen Spulenkörper (40) mit einer Drahtwicklung (50, 60), – wobei der Kern (10) mindestens zwei sich an ihren Stirnseiten berührende Schenkel (12a, 13a, 12b, 13b) aufweist, – wobei der Kern (10) einen ersten Teilkörper (10a), der den Schenkel (11a) der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel und den Schenkel (12a, 13a) der mindestens zwei sich berührenden Schenkel aufweist, und einen zweiten Teilkörper (10b), der den weiteren Schenkel (11b) der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel und den weiteren Schenkel (12b, 13b) der mindestens zwei sich berührenden Schenkel aufweist, umfasst, – wobei der zweite Teilkörper (10a) auf dem ersten Teilkörper (10b) angeordnet ist, – wobei der Spulenkörper (40) teilweise auf dem Schenkel der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11a) und teilweise auf dem weiteren Schenkel (11b) der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements zur Führung eines Magnetfelds, umfassend: – Bereitstellen einer Materialbahn (2) aus einem kompressiblen Material, – Heraustrennen mindestens eines Formteils (20) aus der Materialbahn (2), – Bereitstellen des Bauelements (1), das das mindestens eine Formteil (2) und einen magnetisierbaren Kern (10), der mindestens zwei voneinander beabstandete Schenkel (11a, 11b) mit einander gegenüberliegend angeordneten und durch einen Abstand (D) voneinander getrennten Oberflächen (O11a, O11b) aufweist, umfasst, derart, dass das mindestens eine Formteil (20) zwischen den jeweiligen Oberflächen (O11a, O11b) der Schenkel (11a, 11b) komprimiert wird und die jeweiligen Oberflächen (O11a, O11b) der Schenkel (11a, 11b) berührt.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend: – Bereitstellen eines ersten Teilkörpers (10a) des Kerns mit einem der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11a), – Bereitstellen eines zweiten Teilkörpers (10b) des Kerns mit einem weiteren der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11b), – Anordnen des mindestens einen Formteils (20) auf der Oberfläche (O11a) des einen der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11a), – Anordnen des zweiten Teilkörpers (10b) auf dem ersten Teilkörper (10a) derart, dass das mindestens eine Formteil (20) zwischen der Oberfläche (O11a) des einen der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11a) und der Oberfläche (O11b) des weiteren der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11b) komprimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, umfassend: – Bereitstellen eines Spulenkörpers (40) mit einer Drahtwicklung (50, 60), – Anordnen des Spulenkörpers (40) teilweise auf dem einen der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11a) und teilweise auf dem weiteren der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11b).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, umfassend: Bereitstellen des Kerns (10) mit mindestens zwei sich an ihren Stirnseiten berührenden Schenkeln, wobei der erste Teilkörper einen der mindestens zwei sich berührenden Schenkel (12a, 13a) und der zweite Teilkörpers (10a, 10b) einen weiteren der mindestens zwei sich berührenden Schenkel (12b, 13b) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der eine der mindestens zwei sich berührenden Schenkel (12a, 13a) mit dem weiteren der mindestens zwei sich berührenden Schenkel (12b, 13b) verklebt oder geklammert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das mindestens eine Formteil (20) ein Material aus Silikon, Acryl oder Polyurethan enthält.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Material des mindestens einen Formteils (20) ein Füllmaterial, insbesondere ein natürliches Material, beispielsweise Stein, Sand oder Quarz, oder ein technisch hergestelltes Material, beispielsweise Glas, Keramik oder Glas-Keramik, oder ein organisches Material, enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei das mindestens eine Formteil (20) vor dem Komprimieren zwischen den jeweiligen Oberflächen (O11a, O11b) der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11a, 11b) eine Dicke aufweist, die größer als der Abstand zwischen den jeweiligen Oberflächen (O11a, O11b) der mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkel (11a, 11b) ist.