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Die Erfindung betrifft ein induktives Bauteil mit wenigstens einem Spulenkörper, der abschnittsweise von einem Wicklungsdraht umgeben ist, und einem den Spulenkörper abschnittsweise umgebenden Kern, wobei der Spulenkörper ein Verbindungsrohr mit einem scheibenförmigen ersten Flansch an einer ersten Stirnseite des Verbindungsrohrs und einen scheibenförmigen zweiten Flansch an einer zweiten Seite des Verbindungsrohrs aufweist.
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Die Offenlegungsschrift
US 2016/0031673 A1 beschreibt ein magnetisches Modul, dessen Kern mehrfach geteilt ist. In einem Inneren des Kerns sind mehrere Spulenmodule angeordnet. Jedes Spulenmodul ist von einer Wicklung umgeben.
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Die Patentschrift
DE 10 2010 012 517 B4 beschreibt eine Drossel mit einem mehrstückig ausgeführten Drosselkern. Zwischen den einzelnen Abschnitten des Drosselkerns sind Luftspalte angeordnet. Die Offenlegungsschrift
DE 10 2013 222 595 A1 zeigt ein induktives Bauteil mit einem von einem Wicklungsdraht umgebenen Spulenkörper mit einem zweigeteilten Verbindungsrohr. Ein erster Abschnitt des Verbindungsrohrs weist einen ersten Flansch, ein zweiter Abschnitt weist einen zweiten Flansch auf. Die Flansche sind als Vorsprünge ausgebildet und mit Ausnehmungen eines den Spulenkörper umgebenden Kerns in montiertem Zustand in Eingriff.
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Aus der Offenlegungsschrift
US 2013/0169400 A1 ist ein induktives Bauteil bekannt, das einen Spulenkörper mit zwei stirnseitig angeordneten Flanschen aufweist. Ein oberer und ein unterer Flansch weisen Ausnehmungen auf, die in montiertem Zustand mit Vorsprüngen eines den Spulenkörper umgebenden Kerns in Eingriff sind. Zwischen dem ersten und dem zweiten Flansch ist ein dritter Flansch angeordnet, der eine Ausnehmung aufweist, die sich bis zum Rand des dritten Flansches erstreckt und den Spulenkörper in einen ersten und in einen zweiten Wicklungsbereich teilt. Ein Wicklungsdraht ist mit einem ersten Wicklungsdrahtbereich um den ersten Wicklungsbereich gewickelt und mit einem zweiten Wicklungsdrahtbereich um den zweiten Wicklungsbereich gewickelt. Ein Verbindungsdrahtbereich ist in der Ausnehmung des dritten Flansches verlegt.
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Die Offenlegungsschrift
JP 2008-91197 A beschreibt einen Spulenkörper, der abschnittsweise von Wicklungsdraht umgeben ist. Der Spulenkörper weist an beiden Stirnseitenbereichen jeweils einen scheibenförmigen Flansch auf. Ein unterer Flansch weist Ausnehmungen und Vorsprünge auf, welche mit einer Basisplatte in montiertem Zustand in Eingriff sind. Die Vorsprünge dienen zudem auch als Distanzstücke, um einen definierten Luftspalt zwischen der Basisplatte und dem unteren Flansch einzustellen.
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Aus der Schweizer Patentschrift
CH 263410 A ist ein induktives Bauteil mit mindestens einer Wicklung bekannt, die auf einem Kern aus gesintertem, ferromagnetischem Material angebracht ist. Es ist ein den Spulenkörper umgebender Kern vorgesehen, wobei zwischen einem ersten Außenkernteil und dem Innenkern ein erster Luftspalt und zwischen dem zweiten Außenkernteil und dem Innenkernteil ein zweiter Luftspalt angeordnet ist. Der Luftspalt entsteht dadurch, dass ein Stab zwischen dem Außenkern und dem Innenkern angeordnet wird, wobei die Länge des Stabs etwas kleiner ist als die Breite des ringförmigen Außenkerns, so dass zwischen dem Stab und dem Deckel, der auf den Außenkern aufgesetzt wird, ein Luftspalt verbleibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein induktives Bauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich für eine automatisierte Fertigung eignet.
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Diese Aufgabe wird durch ein induktives Bauteil mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein induktives Bauteil ist mit wenigstens einem Spulenkörper, der abschnittsweise von einem Wicklungsdraht umgeben ist, und einem den Spulenkörper abschnittsweise umgebenden Kern versehen, wobei der Spulenkörper ein Verbindungsrohr mit einem scheibenförmigen ersten Flansch an einer ersten Stirnseite des Verbindungsrohrs und einen scheibenförmigen zweiten Flansch an einer zweiten Seite des Verbindungsrohrs aufweist, bei dem der Kern wenigstens vier Vorsprünge und/oder Ausnehmungen aufweist, der erste Flansch wenigstens zwei Ausnehmungen und/oder Vorsprünge aufweist und der zweite Flansch wenigstens zwei Ausnehmungen und/oder Vorsprünge aufweist, wobei sich die Vorsprünge und/oder Ausnehmungen des Kerns und die Ausnehmungen und/oder Vorsprünge des Spulenkörpers ergänzen und in einem montierten Zustand des induktiven Bauteils miteinander in Eingriff sind. Der der Kern weist wenigstens einen Innenkern in einem Innenraum des Verbindungsrohrs, einen ersten Außenkernteil, der einen ersten Bereich des Spulenkörpers abschnittsweise umgibt, und einen zweiten Außenkernteil auf, der einen dem ersten Bereich des Spulenkörpers gegenüberliegenden zweiten Bereich des Spulenkörpers abschnittsweise umgibt. Zwischen dem ersten Außenkernteil und dem Innenkern ist ein erster Luftspalt und zwischen dem zweiten Außenkernteil und dem Innenkern ein zweiter Luftspalt angeordnet. Die miteinander in Eingriff bringbaren Vorsprünge und Ausnehmungen ermöglichen während einer Montage des induktiven Bauteils eine Führung und Ausrichtung des Kerns und des Spulenkörpers zueinander. Die Form und die Abmaße der Ausnehmungen und der Vorsprünge sind so gewählt, dass sie sich miteinander fügen lassen, insbesondere weisen die Ausnehmungen größere Querschnitte als die Vorsprünge auf. Jedoch können die Vorsprünge auch einen gleich großen Querschnitt wie die Ausnehmungen oder größeren Querschnitt als die Ausnehmungen aufweisen, wenn die Vorsprünge bspw. Fasen zur Führung der Ausnehmungen aufweisen. Von den vier Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen des Kerns sind jeweils zwei Vorsprünge und/oder Ausnehmungen den Ausnehmungen und/oder Vorsprüngen eines jeweiligen Flansches zugewandt. Durch die Paarung von jeweils zwei Ausnehmungen und zwei Vorsprüngen ist in einem montierten Zustand eine Verdrehsicherung des Spulenkörpers gegenüber dem Kern gegeben. Somit bleibt eine konstruktiv ausgelegte definierte Positionierung des Spulenkörpers zum Kern auch bei Erschütterungen des induktiven Bauteils erhalten. Zur Wahrung der Positionierung muss kein Klebstoff oder Lötmittel verwendet werden, was die Gefahr von Verschmutzungen des induktiven Bauteils während seiner Herstellung minimiert. Allerdings kann, falls die Rahmenbedingungen dies erfordern, der Spulenkörper zusätzlich stoffschlüssig, insbesondere mittels Klebstoff relativ zum Kern fixiert werden. Die Außenkernabschnitte sind jeweils C-förmig ausgebildet und liegen aneinander an. Die Außenabschnitte können dadurch zusammen einen geschlossenen magnetischen Pfad ohne Luftspalt bilden. Der Innenkern ist dadurch in zwei gegenüberliegenden Bereichen durch Luftspalte von den Außenkernteilen getrennt. Mittels der Luftspalte können ein magnetischer Widerstand des Kerns und weitere damit zusammenhängende Größen beeinflusst werden. Durch die Verwendung von zwei relativ kleinen Luftspalten lassen sich Streuverluste im Vergleich zu einem relativ großen Luftspalt minimieren. Die Luftspalte können beispielsweise mit einem Klebstoff gefüllt werden und werden auch in diesem Fall noch in elektrischer und magnetischer Hinsicht als Luftspalte betrachtet.
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In Ausgestaltung der Erfindung weist der Spulenkörper einen dritten scheibenförmigen Flansch auf, der zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch angeordnet ist, wobei der dritte Flansch wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die sich bis zum Rand des dritten Flansches erstreckt.
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Der dritte Flansch teilt einen Wickelraum auf dem Spulenkörper in zwei Wickelraumabschnitte. Diese können identisch oder unterschiedlich sein. Durch die Ausnehmung des dritten Flansches lässt sich der Wickeldraht von einem ersten Wickelraumabschnitt in einen zweiten Wickelraumabschnitt verlegen. Die Wickelrichtung kann bei einem Verlegen des Wickeldrahtes von dem ersten Wickelraumabschnitt in den zweiten Wickelraumabschnitt gleich bleiben oder sich ändern, um elektrische Eigenschaften des induktiven Bauteils zu beeinflussen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungsrohr des Spulenkörpers zweigeteilt und weist zwei Verbindungsrohrabschnitte sowie zwei Verbindungsflansche in einer Trennebene zwischen den Verbindungsrohrabschnitten auf, wobei jeweils ein Verbindungsflansch einem Verbindungsrohrabschnitt zugeordnet ist, wobei an den Verbindungsflanschen jeweils eine Ausnehmung angeordnet ist, die sich bis zum Rand der Verbindungsflansche erstreckt, und wobei die Verbindungsflansche derart zueinander positioniert sind, dass die Ausnehmungen der Verbindungsflansche miteinander fluchten und die Verbindungsflansche gemeinsam den dritten Flansch bilden.
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Je ein Flansch und ein Verbindungsflansch bilden mit einem Verbindungsrohrabschnitt einen Teilspulenkörper. Somit ist ein modularer Aufbau des Spulenkörpers möglich, da mehrere, insbesondere identische, Teilspulenkörper zu dem Spulenkörper verbunden werden können. Durch die fluchtende Positionierung der Ausnehmungen der Verbindungsflansche können die beiden Wickelraumabschnitte mit dem einstückigen Wickeldraht umwickelt werden und bilden somit eine Spule.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Wicklungsdraht einen ersten Wicklungsabschnitt und einen zweiten Wicklungsabschnitt auf, welche durch einen Verbindungsdrahtabschnitt verbunden sind, wobei der Verbindungsdrahtabschnitt in der Ausnehmung des dritten Flansches angeordnet ist.
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Auf diese Weise lässt sich der Verbindungsdrahtabschnitt in einer definierten Position zum Spulenkörper und auf dem gleichen Umfang wie die Windungen des Wicklungsdrahtes anordnen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Innenkern zweigeteilt und weist einen zwischen zwei Innenkernabschnitten befindlichen dritten Luftspalt auf.
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Der dritte Luftspalt weist insbesondere die gleichen Abmessungen wie der erste und der zweite Luftspalt auf. Mittels des dritten Luftspaltes können ebenfalls der magnetische Widerstand des Kerns und die weiteren damit zusammenhängende Größen beeinflusst werden. Durch die Verwendung von drei relativ kleinen Luftspalten werden die Streuverluste weiter minimiert. Auch der dritte Luftspalt kann beispielsweise mit dem Klebstoff gefüllt werden und wird auch in diesem Fall noch in elektrischer und magnetischer Hinsicht als Luftspalt betrachtet.
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Gemäß der Erfindung weist das Verbindungsrohr in einem Innenraum wenigstens einen Anschlag auf, welcher einer definierten Positionierung des Innenkerns im Spulenkörper dient.
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Der Anschlag kann als ein umlaufender Absatz an den Spulenkörper angeformt sein, als ein Vorsprung an den Spulenkörper angeformt sein oder ein separates Bauteil sein. Der Innenkern wird beim Einsetzen in den Innenraum des Verbindungsrohrs auf den Anschlag aufgesetzt, so dass seine Position gegenüber dem Spulenkörper definiert ist. Da der Innenkern eine geringere Axialerstreckung als der Spulenkörper aufweist, können mittels des Anschlags auch die Abmessungen des Luftspalts definiert werden.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur automatisierten Herstellung eines induktiven Bauteils mit den Merkmalen von Anspruch 6. Es ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem der Spulenkörper in den ersten Außenkernteil eingesetzt und der Spulenkörper zum Kern mittels der an dem ersten Außenkernteil und an dem Spulenkörper angeformten Vorsprünge und/oder Ausnehmungen ausgerichtet wird.
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Die Vorsprünge und/oder Ausnehmungen des ersten Außenkernteils und die Ausnehmungen und/oder Vorsprünge des Spulenkörpers bestimmen dabei die Ausrichtung des erstens Flansches des Spulenkörpers zum Kern, da diese sich ergänzen, mit anderen Worten passend zueinander ausgestaltet sind, und in einem montierten Zustand des induktiven Bauteils ineinander eingreifen. Eine vorab konstruktiv festgelegte exakte Positionierung der beiden Komponenten zueinander wird dabei erreicht. Auch bei einer vollautomatischen Herstellung des induktiven Bauteils ist auf diese Weise die Positionierung jeder Komponente des induktiven Bauteils zu den anderen Komponenten möglich, da sich die Ausnehmungen und die Vorsprünge nur in der konstruktiv festgelegten exakten Positionierung miteinander fügen lassen.
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In Ausgestaltung des Verfahrens wird der zweite Außenkernteil auf den Spulenkörper aufgesetzt und mittels der an dem zweiten Außenkernteil und an dem Spulenkörper angeformten Ausnehmungen und/oder Vorsprünge ausgerichtet.
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Die Vorsprünge und/oder Ausnehmungen des zweiten Außenkernteils werden relativ zu den Ausnehmungen und/oder Vorsprüngen des zweiten Flansches des Spulenkörpers positioniert, so dass auch der zweite Außenkernteil und der Spulenkörper in vorab konstruktiv festgelegter Weise zueinander positioniert sind.
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In Ausgestaltung des Verfahrens wird der Spulenkörper unter Ausformung des ersten Wicklungsabschnitts, des Verbindungsdrahtabschnitts sowie des zweiten Wicklungsabschnitts mit dem Wickeldraht umwickelt und der Verbindungsdrahtabschnitt in die Ausnehmung eingelegt.
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Beide Wicklungsabschnitte können somit mittels des einstückigen Wicklungsdrahts gewickelt werden.
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In Ausgestaltung des Verfahrens wird der Innenkern im Verbindungsrohr fixiert.
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Der Innenkern kann mit dem Verbindungsrohr kraftschlüssig, stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden werden, beispielsweise eingepresst, eingesetzt oder eingeklebt werden.
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Erfindungsgemäß werden zwei Verbindungsrohrabschnitte mittels Ausrichten der Verbindungsflansche derart verbunden, dass die Verbindungsflansche flächig aneinander anliegen und dass die Ausnehmungen der Verbindungsflansche fluchten, und die Verbindungsflansche werden aneinander fixiert.
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Zum Fixieren der Verbindungsflansche kann ein Einlegen der Verbindungsflansche in eine Vorrichtung vorsehen sein oder auch ein Verkleben der Verbindungsflansche miteinander.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der beschriebenen oder gezeigten Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen induktiven Bauteils von schräg oben,
- 2 eine Schnittansicht des in 1 gezeigten induktiven Bauteils,
- 3 eine perspektivische Darstellung eines Spulenkörpers für das in 1 dargestellte induktive Bauteil von schräg oben,
- 4 eine perspektivische Darstellung des in 3 gezeigten Spulenkörpers, der mit einem Wicklungsdraht bewickelt ist,
- 5 eine Schnittansicht des in 4 gezeigten bewickelten Spulenkörpers,
- 6 eine perspektivische Darstellung eines Kerns für das in 1 gezeigte induktive Bauteil,
- 7 eine perspektivische Darstellung eines Spulenkörpers für ein induktives Bauteil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung von schräg oben,
- 8 eine schematische Darstellung eines Spulenkörpers für ein induktives Bauteil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung von schräg oben,
- 9 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen induktiven Bauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform von schräg vorne,
- 10 eine perspektivische Darstellung des induktiven Bauteils von schräg vorne ohne den Kern,
- 11 eine perspektivische Darstellung des induktiven Bauteils von schräg hinten und
- 12 eine Darstellung des induktiven Bauteils der 11 ohne den Kern.
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Ein erfindungsgemäßes induktives Bauteil weist gemäß 1 und 2 wenigstens einen Spulenkörper 1a auf, der abschnittsweise von einem Wicklungsdraht 2 umgeben ist. Den Spulenkörper 1a umgibt abschnittsweise ein Kern 3. Der Spulenkörper 1a weist ein Verbindungsrohr 4 mit einem scheibenförmigen ersten Flansch 5 an einer ersten Stirnseite des Verbindungsrohrs 4 und einen scheibenförmigen zweiten Flansch 6 an einer zweiten Stirnseite des Verbindungsrohrs 4 auf. Wie in 2 zu erkennen ist, weist der Kern 3 vier Vorsprünge 8a, 8b, 8c, 8d auf und der erste Flansch 5 weist zwei Ausnehmungen 7a, 7b auf. Der zweite Flansch 6 weist zwei Ausnehmungen 7c, 7d auf, wobei sich die Vorsprünge 8a, 8b, 8c, 8d des Kerns 3 und die Ausnehmungen 7a, 7b, 7c, 7d des Spulenkörpers 1a ergänzen und in einem montierten Zustand des induktiven Bauteils miteinander in Eingriff stehen. Der Kern 3 besteht aus Ferrit, insbesondere MnZn, und weist einen ersten Außenkernteil 15 und einen zweiten Außenkernteil 16 auf. Die beiden Außenkernteile 15, 16 sind jeweils C-förmig ausgebildet und bilden zusammen mit einem in 1 nicht erkennbaren Innenkern 14 einen magnetischen Kreis. Der Kern 3 ist auf einer Basisplatte 23 angeordnet. In dem Kern 3 ist der Spulenkörper 1a aus Kunststoff angeordnet, der dann beispielsweise auf eine Leiterplatte angeordnet werden kann, so dass das induktive Bauteil als SMD-Bauteil ausgeführt ist.
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Zwischen dem ersten Flansch 5 und dem zweiten Flansch 6 ist ein dritter Flansch 9 angeordnet. Der dritte Flansch 9 ist aus einem ersten Verbindungsflansch 21a und einem zweiten Verbindungsflansch 21b gebildet. Um den Spulenkörper 1a ist der Wicklungsdraht 2 gewickelt. Der Wicklungsdraht 2 weist einen ersten Wicklungsabschnitt 10 und einen zweiten Wicklungsabschnitt 11 auf, welche durch einen Verbindungsdrahtabschnitt 12 verbunden sind, der in 2 zu erkennen ist. Die beiden Wicklungsabschnitte 10, 11 sind identisch ausgeführt. Der Spulenkörper 1a mit dem Wicklungsdraht 2 bildet somit eine Spule. An der Basisplatte 23 sind an zwei gegenüberliegenden Bereichen Anschlussteile 24 angeordnet, die elektrisch leitend ausgebildet sind und in welchen der an dem ersten Wicklungsabschnitt 10 angeordnete Wicklungsanfang 25 und das an dem zweiten Wicklungsabschnitt 11 angeordnete Wicklungsende 26 des Wicklungsdrahtes 2 gehalten sind. In den Darstellungen ist nur ein Anschlussteil 24 gezeigt, das gegenüberliegende zweite Anschlussteil ist identisch ausgeführt. Das induktive Bauteil kann mittels der Anschlussteile 24 mit einer nicht dargestellten Leiterplatte verbunden werden, bspw. mit der Leiterplatte verlötet werden.
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2 zeigt schematisch eine Schnittansicht des induktiven Bauteils der 1 im montierten Zustand. Der Spulenkörper 1a weist den dritten scheibenförmigen Flansch 9 auf, der mittig zwischen dem ersten Flansch 5 und dem zweiten Flansch 6 angeordnet ist, wobei der dritte Flansch 9 zwei Ausnehmungen 7e, 7f aufweist, die sich bis zum Rand des dritten Flansches 9 erstrecken. Der dritte Flansch 9 besteht hier aus zwei Verbindungsflanschen 21a, 21b, die derart zueinander ausgerichtet sind, dass ihre Ausnehmungen 7e, 7e jeweils miteinander fluchten. Der Spulenkörper 1a weist hier ein geteiltes Verbindungsrohr 4 auf. Dieses besteht aus einem ersten Verbindungsrohrabschnitt 4a und einem zweiten Verbindungsrohrabschnitt 4b. Der Wicklungsdraht 2 weist den ersten Wicklungsabschnitt 10 und den zweiten Wicklungsabschnitt 11 auf, welche durch den Verbindungsdrahtabschnitt 12 verbunden sind, wobei der Verbindungsdrahtabschnitt 12 in der Ausnehmung 7f des dritten Flansches 9 angeordnet ist.
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In die Ausnehmungen 7a, 7b des ersten Flansches 5 greifen die Vorsprünge 8a, 8b des ersten Außenkernteils 15 ein. In die Ausnehmungen 7c, 7d des zweiten Flansches 6 greifen die Vorsprünge 8c, 8d des zweiten Außenkernteils 16 ein. Die Ausnehmungen 7a, 7b, 7c, 7d sind jeweils langlochartig ausgebildet und erstrecken sich bis zum Rand der Flansche 5, 6. Die Vorsprünge 8a, 8b, 8c, 8d sind jeweils kreiszylindrisch ausgebildet und derart bemessen, dass sie von den Ausnehmungen 7a, 7b, 7c, 7d abschnittsweise umschlossen werden.
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In dem Spulenkörper 1a sind zwei Innenkernabschnitte 14a, 14b angeordnet. Unterhalb des ersten Innenkernabschnitts 14a ist ein erster Luftspalt 19a angeordnet. In einer Betrachtungsebene der 2 oberhalb des zweiten Innenkernabschnitts 14b ist ein zweiter Luftspalt 19b angeordnet. Zwischen den beiden Innenkernabschnitten 14a, 14b ist ein dritter Luftspalt 19c angeordnet. In den Ausnehmungen 7e in einem dem Verbindungsdrahtabschnitt 12 gegenüberliegenden Bereich der Verbindungsflansche 21a, 21b ist ein gerader Rückführungsabschnitt 17 des Wicklungsdrahts 2 in einer Axialrichtung der Spule angeordnet. Der Rückführabschnitt 17 führt den Wicklungsdraht 2 von einem oberen Bereich der Spule zum Wicklungsende 26 an einem der Anschlussteile 24 an der Basisplatte 23. Der Rückführabschnitt 17 ist in einer Radialerstreckungsrichtung des Spulenkörpers 1a weiter als die Wicklungsabschnitte 10, 11 vom Spulenkörper 1a beabstandet. Der Kern 3 ist mit der Basisplatte 23 verbunden.
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3 zeigt den Spulenkörper 1a für das induktive Bauteil der 1a. Der dritte Flansch 9 ist hier zweiteilig ausgeführt. Das Verbindungsrohr 4 des Spulenkörpers 1a ist zweigeteilt und weist die zwei Verbindungsrohrabschnitte 4a, 4b sowie die zwei Verbindungsflansche 21a, 21b in einer Trennebene zwischen den Verbindungsrohrabschnitten 4a, 4b auf. Jeweils einer der Verbindungsflansche 21a, 21b ist einem der Verbindungsrohrabschnitte 4a, 4b zugeordnet. An den Verbindungsflanschen 21a, 21b sind jeweils zwei Ausnehmungen 7e, 7f angeordnet, die sich bis zum Rand der Verbindungsflansche 21a, 21b erstrecken. Die Verbindungsflansche 21a, 21b sind derart zueinander positioniert, dass die Ausnehmungen 7e, 7f der Verbindungsflansche 21a, 21b miteinander fluchten und dass die Verbindungsflansche 21a, 21b gemeinsam den dritten Flansch 9 bilden. In einer Betrachtungsebene der 3 ist in einem unteren Bereich der erste Flansch 5 angeordnet. An den ersten Flansch 5 schließt sich der erste Verbindungsrohrabschnitt 4a an. Der Verbindungsrohrabschnitt 4a wird in einem oberen Bereich von dem Verbindungsflansch 21a begrenzt. Auf dem Verbindungsflansch 21a ist der Verbindungsflansch 21b angeordnet. Oberhalb des Verbindungsflansches 21b ist der zweite Verbindungsrohrabschnitt 4b angeordnet. Der zweite Verbindungsrohrabschnitt 4b wird nach oben von dem zweiten Flansch 6 begrenzt. In dem Innenraum der beiden Rohrabschnitte 4a, 4b ist der Innenkern 14 angeordnet.
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4 zeigt die in 1 gezeigte Spule. Der Spulenkörper 1a und der Wicklungsdraht 2 bilden hier die Spule für das induktive Bauteil. In einer Betrachtungsebene der 4 in einem unteren Bereich ist der erste Flansch 5 angeordnet. In einem oberen Bereich ist der zweite Flansch 6 angeordnet. Zwischen dem ersten Flansch 5 und dem zweiten Flansch 6 sind die beiden Verbindungsflansche 21a, 21b angeordnet, die den dritten Flansch 9 bilden. Der Verbindungsrohrabschnitt 4a bildet mit dem Flansch 5 und dem Flansch 21a einen Teilspulenkörper 13a. Der Verbindungsrohrabschnitt 4b bildet mit dem Flansch 6 und dem Flansch 21b einen Teilspulenkörper 13b. Die Teilspulenkörper 13a, 13b sind identisch und bilden gemeinsam den Spulenkörper 1a. In einem Bereich zwischen dem ersten Flansch 5 und dem Verbindungsflansch 21a ist der Wickeldraht 2 um den ersten Verbindungsrohrabschnitt 4a gewickelt und bildet den ersten Wicklungsabschnitt 10. Die Wicklungsabschnitte 10, 11 sind identisch. Der Wicklungsanfang 25 und das Wicklungsende 26 des Wicklungsdrahtes 2 ragen in einem der Basisplatte 23 zugewandten Bereich des Spulenkörpers 1a winkelig von diesem ab. Zwischen dem Verbindungsflansch 21b und dem zweiten Flansch 6 ist der zweite Verbindungsrohrabschnitt 4b mit dem Wickeldraht 2 umwickelt und bildet den zweiten Wicklungsabschnitt 11. In den beiden Ausnehmungen 7f der beiden Verbindungsflansche 21a, 21b ist der Verbindungsdrahtabschnitt 12 angeordnet, der den ersten Wicklungsabschnitt 10 und den zweiten Wicklungsabschnitt 11 miteinander verbindet. Der Verbindungsdrahtabschnitt 12 ist dadurch auf dem gleichen Umfang der Spule angeordnet wie die Wicklungsabschnitte 10, 11. Der erste Wicklungsabschnitt 10 und der zweite Wicklungsabschnitt 11 sind gleichsinnig um das Verbindungsrohr 4 gewickelt.
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5 zeigt in einer Schnittansicht die Spule der 4 mit dem Spulenkörper 1a, der das Verbindungsrohr 4 aufweist. Das Verbindungsrohr 4 ist zweigeteilt und weist den ersten Verbindungsrohrabschnitt 4a und den zweiten Verbindungsrohrabschnitt 4b auf. In einer Betrachtungsebene der 5 weist der erste Verbindungsrohrabschnitt 4a in einem unteren Bereich den ersten Flansch 5 auf. Der zweite Verbindungsrohrabschnitt 4b ist oberhalb des ersten Verbindungsrohrabschnitts 4a angeordnet und weist in einem oberen Bereich den zweiten Flansch 6 auf. Zwischen den beiden Verbindungsrohrabschnitten 4a, 4b sind die beiden Verbindungsflansche 21a, 21b angeordnet. Der erste Verbindungsflansch 21a ist dem ersten Verbindungsrohrabschnitt 4a zugeordnet. Der zweite Verbindungsflansch 21b ist dem zweiten Verbindungsrohrabschnitt 4b zugeordnet. Die Verbindungsflansche 21a, 21b können miteinander verklebt sein. Der Luftspalt 19c kann vollständig mit Klebstoff gefüllt sein. In einem Bereich des ersten Verbindungsrohrabschnitts 4a ist der Wicklungsdraht 2 als erster Wicklungsabschnitt 10 um den ersten Verbindungsrohrabschnitt 4a gewickelt. In einem Bereich des zweiten Verbindungsrohrabschnitts 4b ist der Wickeldraht 2 als zweiter Wicklungsabschnitt 11 um den zweiten Verbindungsrohrabschnitt 4b gewickelt. Der erste Wicklungsabschnitt 10 und der zweite Wicklungsabschnitt 11 sind identisch ausgeführt und mit dem Verbindungsdrahtabschnitt 12 miteinander verbunden.
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Der Kern 3 weist wenigstens einen Innenkern 14 in dem Innenraum des Verbindungsrohrs 4 auf sowie den ersten Außenkernteil 15, der einen ersten Bereich des Spulenkörpers 1a abschnittsweise umgibt, und den zweiten Außenkernteil 16, der einen dem ersten Bereich des Spulenkörpers 1a gegenüberliegenden zweiten Bereich des Spulenkörpers 1a abschnittsweise umgibt, siehe auch 6. Der zylindrische Innenkern 14 ist zweigeteilt und weist den ersten Innenkernabschnitt 14a und den zweiten Innenkernabschnitt 14b auf. Der erste Innenkernabschnitt 14a ist in einem unteren Bereich des Spulenkörpers 1a, also im Teilspulenkörper 13a, angeordnet, der zweite Innenkernabschnitt 14b ist in einem oberen Bereich des Spulenkörpers 1a, also im Teilspulenkörper 13b, angeordnet. Zwischen dem ersten Innenkernabschnitt 14a und dem zweiten Innenkernabschnitt 14b ist der Luftspalt 19c angeordnet.
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Das Verbindungsrohr 4 weist in seinem Innenraum wenigstens einen Anschlag 22a, 22b auf, welcher einer definierten Positionierung des Innenkerns 14 im Spulenkörper 1a dient. Der erste Innenkernabschnitt 14a ist nach unten durch den umlaufenden Anschlag 22a positioniert. Dieser ist als ein nach innen abragender Bund des ersten Flansches 5 ausgebildet. Über die Dicke des ersten Flansches 5 ist die Höhe des ersten Luftspalts 19a eingestellt. In einem Bereich oberhalb des zweiten Innenkernabschnitts 14b bildet ein nach innen abragender umlaufender Bund des zweiten Flansches 6 den zweiten Anschlag 22b, an dem der zweite Innenkernabschnitt 14b anliegt, so dass auch der zweite Innenkernabschnitt 14b exakt positioniert ist. Der Innenkernabschnitt 14a kann mit dem Verbindungsrohrabschnitt 4a am Anschlag 22a verklebt sein und der Innenkernabschnitt 14b kann mit dem Verbindungsrohrabschnitt 4b am Anschlag 22b verklebt sein. Die Dicke des zweiten Flansches 6 definiert die Höhe des zweiten Luftspalts 19b. Die Länge der Innenkernabschnitte 14a, 14b, die Länge der Verbindungsrohrabschnitte 4a, 4b und die Positionierung der Anschläge 22a, 22b definieren die Höhe des dritten Luftspalts 19c.
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In 6 ist lediglich der Kern 3 mit der Basisplatte 23 des induktiven Bauteils der 1 gezeigt. Der Kern 3 weist die identischen Außenkernteile 15, 16 sowie den kreiszylindrischen Innenkern 14 auf, der den ersten Innenkernabschnitt 14a und den zweiten Innenkernabschnitt 14b aufweist. Die beiden Außenkernabschnitte 15, 16 sind jeweils C-förmig und die beiden Innenkernabschnitte 14a, 14b sind jeweils kreiszylinderförmig ausgebildet. Auf der Basisplatte 23 angeordnet ist der erste Außenkernteil 15. Die Basisplatte 23 weist zwei voneinander beabstandete Vorsprünge auf, zwischen denen ein Querträger des ersten Außenkernteils 15 aufgenommen und dadurch exakt positioniert ist. In einer Betrachtungsebene der 6 oberhalb des ersten Außenkernteils 15 ist der erste Innenkernabschnitt 14a angeordnet. Zwischen dem erste Außenkernteil 15 und dem ersten Innenkernabschnitt 14a befindet sich der erste Luftspalt 19a. Oberhalb des ersten Innenabschnitts 14a befindet sich der zweite Innenkernabschnitt 14b. Zwischen dem ersten Innenkernabschnitt 14a und dem zweiten Innenkernabschnitt 14b befindet sich der dritte Luftspalt 19c. Die Luftspalte 19a, 19b, 19c können in fertig montiertem Zustand leer sein oder auch, siehe 1, mit Klebstoff gefüllt sein. Oberhalb des ersten Außenkernteils 15 ist der zweite Außenkernteil 16 angeordnet. Zwischen dem zweiten Innenkernabschnitt 14b und dem zweiten Außenkernteil 16 befindet sich der zweite Luftspalt 19b. Links und rechts des Innenkerns 14 sind an dem ersten Außenkernteil 15 und an dem zweiten Außenkernteil 16 die zylindrischen Vorsprünge 8a, 8b, 8c, 8d angeordnet. Die Vorsprünge 8a, 8b sind an dem ersten Außenkernteil 15 angeordnet. Die Vorsprünge 8c, 8d sind an dem zweiten Außenkernteil 16 angeordnet. Die Vorsprünge 8a, 8b und die Vorsprünge 8c, 8d sind jeweils kreiszylindrisch ausgebildet und weisen aufeinander zu.
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In 7 ist ein Spulenkörper 1b für ein induktives Bauteil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt, der das Verbindungsrohr 4 aufweist, das von dem ersten Flansch 5 und von dem zweiten Flansch 6 an seinen Stirnseiten begrenzt ist. Die Flansche 5, 6 sind im Wesentlichen kreisringscheibenförmig und weisen jeweils die zwei langlochförmige Ausnehmungen 7a, 7b, 7c und 7d auf, die sich jeweils in radialer Richtung erstrecken. Die langlochförmigen Ausnehmungen 7a, 7b, 7c, 7d verlaufen im gezeigten Ausführungsbeispiel bis zum Rand der Flansche 5, 6. Der erste Flansch 5 weist die Ausnehmungen 7a und 7b auf. Der erste Flansch 5 ist in einer Betrachtungsebene der 7 in einem unteren Bereich des Verbindungsrohrs 4 angeordnet. Der zweite Flansch 6 weist die Ausnehmungen 7c und 7d auf. Der zweite Flansch in einem oberen Bereich des Verbindungsrohrs 4 angeordnet. In dem Verbindungsrohr 4 ist der Innenkern 14 angeordnet, welcher in das Verbindungsrohr 4 eingepresst, eingesetzt oder eingeklebt ist. Im Unterschied zu dem Spulenkörper 1a der 3 weist der Spulenkörper 1b keinen dritten Flansch auf, kann aber aufgrund der Ausnehmungen 7a, 7b, 7c, 7d ebenfalls mit den Vorsprüngen 8a, 8b, 8c, 8d der Außenkernteile 15, 16 zusammenwirken.
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8 zeigt einen Spulenkörper 1c für ein induktives Bauteil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welcher dem Spulenkörper 1a aus 3 ähnelt, jedoch weist der Spulenkörper 1b in 8 einen einstückigen dritten Flansch 9 auf. Der dritte Flansch 9 ist zwischen dem ersten Flansch 5 und dem zweiten Flansch 6 angeordnet und umgibt das zylindrische Verbindungsrohr 4. Der dritte Flansch 9 ist ebenso kreisringscheibenförmig und genauso groß wie die Flansche 5, 6 ausgebildet und weist zwei um 180 ° am Umfang des Spulenkörpers zueinander versetzte langlochförmige Ausnehmungen 7e und 7f auf. In 8 ist die Ausnehmung 7e verdeckt. Die Ausnehmungen 7e, 7f sind jeweils langlochförmig ausgebildet und erstrecken sich bis zum Rand des Flansches 9. Die Ausnehmungen 7a, 7e, 7c, sind fluchtend zueinander angeordnet und die Ausnehmungen 7b, 7f, 7d sind miteinander fluchtend angeordnet. Im Unterschied zu dem Spulenkörper 1a der 3 ist der dritte Flansch 9 dünner ausgeführt und hat etwa die Dicke eines der Verbindungsflansche 21a, 21b des Spulenkörpers 1a.
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Die Herstellung des induktiven Bauteils erfolgt durch Umwickeln des Spulenkörpers 1a, 1b, 1c mit dem Wicklungsdraht 2, unter Ausformung des ersten Wicklungsabschnitts 10, im Falle der Spulenkörper 1a, 1c weiterhin unter Ausformung des Verbindungsdrahtabschnitts 12 sowie des zweiten Wicklungsabschnitts 11 einschließlich Einlegen des Verbindungsdrahtabschnitts 12 in die Ausnehmung 7f. Vor dem Bewickeln des Spulenkörpers 1a wird der Innenkern 14 im Verbindungsrohr 4 fixiert und die zwei Verbindungsrohrabschnitten 4a, 4b werden mittels Ausrichten der Verbindungsflansche 21 a, 21b, derart, dass die Verbindungsflansche 21 a, 21 b flächig aneinander anliegen und dass die Ausnehmungen 7e, 7f der Verbindungsflansche 21a, 21b fluchten, zueinander ausgerichtet. Dann erfolgt das Fixieren der Verbindungsflansche 21a, 21b aneinander. Der bewickelte Spulenkörper 1a, 1b, 1c wird dann in den ersten Außenkernteil 15 eingesetzt und zum Kern 3 mittels der an dem ersten Außenkernteil 15 und an dem Spulenkörper 1a, 1b, 1c angeformten Ausnehmungen 7a, 7b und Vorsprünge 8a, 8b ausgerichtet. Der zweite Außenkernteil 16 kann dann auf den Spulenkörper 1a, 1b, 1c aufgesetzt und mittels der an dem zweiten Außenkernteil 16 und an dem Spulenkörper 1a, 1b, 1c angeformten Ausnehmungen 7c, 7d und Vorsprünge 8c, 8d ausgerichtet werden.
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Beim Einsetzen des ersten Innenkernabschnitts 14a in den Verbindungsrohrabschnitt 4a bildet der erste Flansch 5 mit seinem Innenbund einen Anschlag 22a für den ersten Innenkernabschnitt 14a. Beim Einsetzen des zweiten Innenkernabschnitts 14b in den zweiten Verbindungsrohrabschnitt 4b bildet der zweite Flansch 6 mit seinem Innenbund den Anschlag 22b für den zweiten Innenkernabschnitt 14b. Die Verbindungsflansche 21a, 21b werden dann derart ausgerichtet, dass einerseits ihre Ausnehmungen 7e und anderseits ihre Ausnehmungen 7f zueinander fluchten. Die beiden Verbindungsrohrabschnitte 4a, 4b mit den daran befestigten Verbindungsflanschen 21a, 21b werden dann aneinander fixiert und anschließend mit dem Wicklungsdraht 2 bewickelt.
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Nach dem Bewickeln des ersten Verbindungsrohrabschnitts 4a wird der Wicklungsdraht 2 durch die Ausnehmungen 7f der Verbindungsflansche 21a, 21b geführt und der zweite Verbindungsrohrabschnitt 4b wird in der gleichen Richtung wie der erste Verbindungsrohrabschnitt 4a bewickelt. Der Wicklungsdraht 2 wird im Anschluss daran in den Ausnehmungen 7e der Verbindungsflansche 21a, 21b vertikal von oberen Flansch 6 zum unteren Flansch 5 geführt. Dadurch sind der Wicklungsanfang 25 und das Wicklungsende 26 des Wicklungsdrahtes 2 im Bereich der Basisplatte 23 angeordnet und der Wicklungsanfang 25 und das Wicklungsende 26 können mit den Anschlussteilen 24 verbunden werden.
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9 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen induktiven Bauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, das sich von dem induktiven Bauteil lediglich dadurch unterscheidet, dass auf dem Spulenkörper 1a zwei getrennte Spulenwicklungen 27a und 27b angeordnet sind. Die erste Spulenwicklung 27a ist zwischen dem ersten Flansch 5 und dem dritten Flansch 9 angeordnet. Die zweite Spulenwicklung 27b ist zwischen dem dritten Flansch 9 und dem zweiten Flansch 6 angeordnet. Der Wicklungsanfang 28 der ersten Spulenwicklung 27a ist mit einem Anschlussteil 30a auf der dem Betrachter in 9 zugewandten Vorderseite des induktiven Bauteils verbunden. Das Wicklungsende 29 der ersten Spulenwicklung 27a ist auf der dem Betrachter in 9 und 10 abgewandten Rückseite des induktiven Bauteils mit einem Anschlussteil 30b verbunden.
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Der Wicklungsanfang 31 der zweiten Spulenwicklung 27b ist mit einem Anschlussteil 33a auf der dem Betrachter in 9 und 10 zugewandten Vorderseite des induktiven Bauteils verbunden. Das Wicklungsende 32 der zweiten Spulenwicklung 27b ist auf der in 9 und 10 dem Betrachter abgewandten Rückseite mit einem Anschlussteil 33b verbunden, wobei in 9 und 10 das Wicklungsende 32 und das Anschlussteil 33b nicht zu erkennen sind.
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11 zeigt das induktive Bauteil der 9 in einer Ansicht von schräg hinten. Zu erkennen sind in dieser Darstellung die Anschlussteile 30b und 33b auf der Rückseite des induktiven Bauteils, wobei das Wicklungsende 29 der ersten Spulenwicklung 27a mit dem Anschlussteil 30b verbunden ist und das Wicklungsende 32 der zweiten Spulenwicklung 27b mit dem Anschlussteil 33b verbunden sind. Die Anschlussteile 30a, 30b, 33a, 33b sind jeweils elektrisch voneinander isoliert und für eine SMD-Montage ausgebildet. Das induktive Bauteil kann somit auf eine Leiterplatte aufgesetzt werden und in den 9 bis 12 unten liegende elektrisch leitende Kontaktflächen der Anschlussteile 30a, 30b, 33a, 33b können dann mit den Kontaktflächen auf der Leiterplatte verlötet werden.
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Das induktive Bauteil der 9 bis 12 stellt somit zwei voneinander getrennte Spulenwicklungen 27a, 27b auf dem gemeinsamen Kern 3 zur Verfügung, wobei die beiden Spulenwicklungen 27a, 27b auch in elektrischer Hinsicht getrennt zugänglich sind. Wie ausgeführt wurde kann die erste Spulenwicklung 27a elektrisch über die beiden Anschlussteile 30a, 30b angeschlossen werden und die zweite Spulenwicklung 27b kann über die beiden Anschlussteile 33a, 33b angeschlossen werden. Der Wicklungsanfang 31 und das Wicklungsende 32 der zweiten Spulenwicklung 27b sind parallel zueinander durch die Ausnehmung 7f des Spulenkörpers 1a hindurchgeführt.
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Das induktive Bauteil der 9 bis 12 ist mit Ausnahme der voneinander getrennten Spulenwicklungen 27a, 27b und der Ausbildung der Anschlussteile 30a, 30b und 33a, 33b identisch zu dem induktiven Bauteil der 1 ausgebildet. Die übrigen Bestandteile des induktiven Bauteils der 9 bis 12 werden daher nicht erneut erläutert.
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Sämtliche Herstellungsschritte des erfindungsgemäßen induktiven Bauteils können vollautomatisiert von Maschinen durchgeführt werden.
