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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement. Heutzutage lässt sich ein steigender Grad der Elektrifizierung bei einer Vielzahl von Produkten beobachten. Beispielsweise in Kraftfahrzeugen wächst die Anzahl integrierter elektrischer Komponenten stetig. In diesem Zusammenhang wächst auch ein Risiko einer Störauswirkung einzelner elektrischer Komponenten aufeinander.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Bauelement bereitzustellen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist sowie eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit aufweist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den unabhängigen Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein elektrisches Bauelement, welches einen Spulenkörper und ein Gehäuse umfasst. Das Gehäuse ist elektrisch leitend ausgebildet und nimmt den Spulenkörper auf. Ferner bildet das Gehäuse mit dem Spulenkörper eine Baueinheit.
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In vorteilhafter Weise ermöglicht das Gehäuse eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit des elektrischen Bauelements, sodass beispielsweise beigetragen wird, das elektrische Bauelement mit einer hohen Frequenz ohne relevante Störauswirkung zu betreiben. Das Gehäuse ist dabei insbesondere derart ausgebildet, dass bei Betrieb des Spulenkörpers Wirbelströme in dem Gehäuse hervorgerufen werden, die einer von dem Spulenkörper ausgehenden elektromagnetischen Strahlung Energie entzieht. Ferner wirkt das Gehäuse als Faraday'scher Käfig. Das Gehäuse nimmt den Spulenkörper derart auf, dass der Spulenkörper bei Anordnung des elektrischen Bauelements auf einem Trägerelement zumindest auf einer dem Trägerelement abgewandten Seite zumindest teilweise durch das Gehäuse umgeben ist. Insbesondere ist der Spulenkörper dabei im Wesentlichen vollständig durch das Gehäuse umgeben. Das Trägerelement kann in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Leiterplatte sein.
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Des Weiteren wird eine einfache und kostengünstige Herstellung des elektrischen Bauelements ermöglicht. Insbesondere kann eine Anzahl erforderlicher visueller Kontrollen bei einem Auflöten des elektrischen Bauelements auf eine Leiterplatte begrenzt sein, beispielsweise auf lediglich eine einzige visuelle Kontrolle. Insbesondere kann beziehungsweise können die visuelle Kontrolle und/oder das Auflöten dabei automatisiert erfolgen. Ferner kann das eine Baueinheit bildende elektrische Bauelement so als Ganzes auf einer Leiterplatte montiert werden. Insbesondere ist das elektrische Bauelement dabei in einem Schritt montierbar. In anderen Worten wird ein Aufwand bei dem Auflöten des elektrischen Bauelements reduziert.
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Im Gegensatz dazu ist bei einem Schirmblech, welches nach Auflöten einer Spule auf eine Platine über der Spule angeordnet wird, zumindest eine visuelle Kontrolle vor Aufbringen des Schirmblechs erforderlich. Demgegenüber hat das elektrische Bauelement den Vorteil, dass eine visuelle Kontrolle auch nach einer Montage des elektrischen Bauelements und damit nach Montage des Gehäuses durchgeführt werden kann. Bei einem Aufbringen eines Schirmblechs wird hingegen insbesondere zuerst die Spule auf der Platine aufgebracht und erst darauffolgend das Schirmblech.
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In diesem Zusammenhang kann ein Herstellungsaufwand für eine mechanische Anfertigung eines geschirmten Spulenkörpers reduziert werden. Das Gehäuse kann dabei durch einen Hersteller des Spulenkörpers auf den jeweiligen Spulenkörper elektrisch und mechanisch angepasst werden. Eine elektrische Vermessung des elektrischen Bauelements kann dabei bereits durch den Hersteller des Spulenkörpers durchgeführt werden und beispielhaft in ein Datenblatt aufgenommen werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Spulenkörper einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt auf. Das Gehäuse weist zumindest eine Ausnehmung auf, durch die die Kontakte des Spulenkörpers kontaktierbar sind.
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In vorteilhafter Weise wird so eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit des elektrischen Bauelements gewährleistet, sowie gleichzeitig eine einfache Montage auf einer Leiterplatte. Die zumindest eine Ausnehmung ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass eine visuelle Kontrolle einer Lötstelle der jeweiligen Kontakte ermöglicht wird. Ferner ist die zumindest eine Ausnehmung so klein ausgebildet, dass einer von dem Spulenkörper ausgehenden elektromagnetischen Strahlung durch das Gehäuse zumindest ein Großteil ihrer Energie entzogen wird.
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Ein Auflöten des elektrischen Bauelements erfolgt beispielsweise von einer Seite der Leiterplatte, auf der das elektrische Bauelement angeordnet ist. Die zumindest eine Ausnehmung ist dabei beispielsweise so angeordnet, dass eine einfache visuelle Kontrolle der Lötstelle durch die Ausnehmung von besagter Seite der Leiterplatte ermöglicht wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse als Blechkörper ausgebildet, der zumindest eines der Materialien Aluminium oder Kupfer aufweist.
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Dies hat den Vorteil, dass eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit des elektrischen Bauelements ermöglicht wird und das elektrische Bauelement zugleich gewicht- und materialsparend hergestellt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuse einen dritten Kontakt auf zur elektrischen Kopplung des Gehäuses mit einer Referenzspannung.
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Dies trägt zu einer hohen elektromagnetischen Verträglichkeit des elektrischen Bauelements bei. Der dritte Kontakt kann dabei beispielsweise als Klammer ausgebildet sein. Beispielsweise ist der dritte Kontakt elektrisch gekoppelt mit einem Masseleiter.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Spulenkörper eine magnetische Schirmung.
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Dies trägt zu einer besonders hohen elektromagnetischen Verträglichkeit des elektrischen Bauelements bei. Die magnetische Schirmung kann beispielsweise ein Ferrit sein. Die magnetische Schirmung kann den Spulenkörper dabei beispielsweise umgeben und/oder in diesen hineinragen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Füllschicht zwischen dem Gehäuse und dem Spulenkörper angeordnet. Das Gehäuse ist über die Füllschicht mit dem Spulenkörper mechanisch gekoppelt.
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In vorteilhafter Weise trägt dies zu einer mechanischen Stabilität des elektrischen Bauelements bei. Insbesondere kann der Spulenkörper so besonders einfach in das Gehäuse integriert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Füllschicht elektrisch isolierend ausgebildet.
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Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des elektrischen Bauelements. Eine mechanische Kopplung zwischen dem Spulenkörper und dem Gehäuse kann so ohne weitere elektrische Isolierung erfolgen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Füllschicht einen Klebstoff, insbesondere Epoxidharz.
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Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des elektrischen Bauelements. Beispielsweise kann die Füllschicht so aus lediglich einem einzigen Material ausgebildet sein.
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Ausführungsbeispiele sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Bauelements in schematischer Darstellung,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel des elektrischen Bauelements in schematischer Darstellung,
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3 ein Filter mit dem elektrischen Bauelement,
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4 ein Schaltregler mit dem elektrischen Bauelement und
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5 ein drittes Ausführungsbeispiel des elektrischen Bauelements in perspektivischer Darstellung.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Bauelements 1, welches einen Spulenkörper 3, einen ersten Kontakt 5, einen zweiten Kontakt 7, einen dritten Kontakt 9 und ein Gehäuse 11 umfasst. Über die Kontakte 5, 7 ist der Spulenkörper 3 elektrisch kontaktierbar. Der dritte Kontakt 9 des elektrischen Bauelements 1 ist elektrisch mit dem Gehäuse 11 gekoppelt.
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Beispielsweise kann der Spulenkörper 3 mit einer Wechselspannung betrieben werden. Bei einem Betrieb des Spulenkörpers 3 mit einer hohen Taktfrequenz, beispielsweise ab einem Bereich zwischen 100 kHz und 600 kHz, kann eine abgestrahlte Leistung des Spulenkörpers 3 einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten. Beispielhaft ist der vorgegebene Schwellwert ein Grenzwert einer elektromagnetischen Verträglichkeit des elektrischen Bauelements 1.
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Das dem Spulenkörper 3 zugeordnete Gehäuse 11 ist zu diesem Zweck elektrisch leitend ausgebildet, insbesondere aus einem Metall wie Aluminium oder Kupfer. Das Gehäuse 11 nimmt den Spulenkörper 3 auf und umgibt diesen zumindest teilweise. In vorteilhafter Weise wirkt das Gehäuse 11 dabei als Faraday'-scher Käfig. Ferner können so bei Betrieb des Spulenkörpers 3 Wirbelströme in dem Gehäuse 11 hervorgerufen werden. Eine durch das elektrische Bauelement 1 abgestrahlte Leistung wird dabei wesentlich gedämpft gegenüber einer abgestrahlten Leistung des Spulenkörpers 3, so dass eine durch das elektrische Bauelement 1 abgestrahlte Leistung den vorgegebenen Schwellwert nicht überschreitet.
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Der dritte Kontakt 9 dient dabei einer elektrischen Kopplung des Gehäuses 11 mit einer Referenzspannung. Beispielsweise ist das Gehäuse 11 in diesem Zusammenhang mit einer Masseleitung gekoppelt.
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Das Gehäuse 11 bildet insbesondere eine Baueinheit mit dem Spulenkörper 3. In diesem Zusammenhang ist eine nicht näher dargestellte Füllschicht zwischen dem Gehäuse 11 und dem Spulenkörper 3 angeordnet, die das Gehäuse 11 mit dem Spulenkörper 3 mechanisch koppelt. Die Füllschicht ist dabei insbesondere elektrisch isolierend ausgebildet, so dass der Spulenkörper 3 und das Gehäuse 11 frei von einer separaten elektrischen Isolierung miteinander mechanisch gekoppelt werden können.
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Bei der Füllschicht handelt es sich beispielsweise um Epoxidharz. In vorteilhafter Weise kann die Füllschicht stoffschlüssig mit dem Spulenkörper 3 und dem Gehäuse 11 verbunden sein. Der Spulenkörper 3 kann beispielsweise bei einer Herstellung des elektrischen Bauelements 1 in das Gehäuse 11 integriert werden.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des elektrischen Bauelements 1. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dabei von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Spulenkörper 3 zusätzlich eine magnetische Schirmung 13 umfasst. Die magnetische Schirmung 13 umgibt beispielsweise den Spulenkörper 3 und/oder ragt in den Spulenkörper 3 hinein. Die magnetische Schirmung 13 ist dabei bevorzugt zwischen dem Spulenkörper 3 und dem Gehäuse 11 angeordnet. In anderen Worten nimmt das Gehäuse 11 den Spulenkörper 3 mit der magnetischen Schirmung 13 auf und umgibt den Spulenkörper 3 und die magnetische Schirmung 13 zumindest teilweise.
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Bei der magnetischen Schirmung 13 handelt es sich beispielsweise um einen Ferrit. Produktionsbedingt kann dieser beispielsweise einen Spalt aufweisen, sodass eine von dem Spulenkörper 3 abgestrahlte Leistung in einem Zwischenraum zwischen der magnetischen Schirmung 13 und dem Gehäuse 11 den vorgegebenen Schwellwert übersteigt. In vorteilhafter Weise ist das Gehäuse 11 in diesem Zusammenhang beispielsweise so angeordnet, dass der besagte Spalt durch eine Wandung des Gehäuses 11 vollständig bedeckt ist, so dass dieser in anderen Worten zumindest von einem Äußeren des elektrischen Bauelements 1 aus nicht sichtbar ist.
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3 zeigt einen Filter 15, umfassend das elektrische Bauelement 1 gemäß einem der vorigen Ausführungsbeispiele, welches mit dem ersten Kontakt 5 mit einem ersten elektrischen System 17 gekoppelt ist, und mit seinem zweiten Kontakt 7 an ein zweites elektrisches System 19 gekoppelt ist. Der dritte Kontakt 9 koppelt das Gehäuse 11 des elektrischen Bauelements 1 mit einer Masseleitung. Der Filter 15 ist beispielsweise als Tiefpassfilter ausgebildet eingangsseitig eine an dem ersten Kontakt 5 anliegende Ausgangsspannung des ersten elektrischen Systems 17 derart zu filtern, dass ein vorgegebener Frequenzanteil ausgangsseitig des Filters 15, an einer an dem zweiten Kontakt 7 anliegenden Eingangsspannung des zweiten elektrischen Systems 19 gegenüber der an dem ersten Kontakt 5 anliegenden Ausgangsspannung des ersten elektrischen Systems 17 wesentlich gedämpft ist. In vorteilhafter Weise trägt das elektrische Bauelement 1 dabei dazu bei, eine in diesem Zusammenhang abgestrahlte Leistung gering zu halten.
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4 zeigt einen Schaltregler 21, umfassend das elektrische Bauelement 1 gemäß einem der vorigen Ausführungsbeispiele, einen Gleichspannungsschalter 23, sowie einen elektrischen Verbraucher 25. Das elektrische Bauelement 1 ist dabei mit seinem ersten Kontakt 5 an dem Gleichspannungsschalter 23 gekoppelt sowie mit seinem zweiten Kontakt 7 an den elektrischen Verbraucher 25 gekoppelt. Der dritte Kontakt 9 koppelt das Gehäuse 11 des elektrischen Bauelements 1 mit einem Masseleiter. Der Schaltregler 21 ist beispielsweise als Abwärtswandler beziehungsweise Tiefsetzsteller ausgebildet. In vorteilhafter Weise trägt das elektrische Bauelement 1 dazu bei, eine abgestrahlte Leistung im Betrieb des Schaltreglers 21 gering zu halten.
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Der Schaltregler 21 kann auch als DCDC-Schaltregler bezeichnet werden. Beispielsweise wird der Schaltregler 21 mit einer Taktung in einem Lang- und/oder Mittelwellenbereich betrieben. Im Falle, dass der Spulenkörper 3 lediglich die magnetische Schirmung 13 aufweist, kann eine abgestrahlte Leistung besonders bei einer Taktfrequenz zwischen 100 kHz und 600 kHz den vorgegebenen Schwellwert überschreiten. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Schirmblech separat auf den Spulenkörper und teilweise auf Leistungskomponenten des Schaltreglers 21 an einen Masseleiter gelötet werden.
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5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des elektrischen Bauelements 1 in perspektivischer Darstellung. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dabei von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Gehäuse 11 zusätzlich eine Ausnehmung 27 aufweist. Der erste Kontakt 5 des elektrischen Bauelements 1 ist als Plättchen ausgebildet, welches durch die Ausnehmung 27 des Gehäuses 11 von außen zugänglich ist. In vorteilhafter Weise kann der erste Kontakt 5 des elektrischen Bauelements 1 dadurch besonders einfach auf eine Leiterbahn 31 einer Leiterplatte 29 gelötet werden. Ferner ermöglicht dies eine einfache visuelle Kontrolle einer Lötstelle im Bereich des ersten Kontakts 5. Der dritte Kontakt 9 des Gehäuses 11 ist beispielsweise als Klammer ausgebildet, die beispielhaft mit einem Masseleiter der Leiterplatte 29 gekoppelt ist.
