DE102017202597A1 - Control electronics with a magnetic flux guide element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Steuerelektronik (1) zur Ansteuerung eines Verbrauchers (5) in einem Fahrzeug, aufweisend eine Leiterplatte (20) und eine Stabkerndrossel (10), wobei die Stabkerndrossel (10) einen Stabkern (12) und einen elektrischen Leiter (14) aufweist, der um den Stabkern (12) gewickelt eine Wicklung bildet, wobei die Leiterplatte (20) eine Ausnehmung (24) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass innerhalb der Ausnehmung (24) die Stabkerndrossel (10) zumindest teilweise angeordnet ist, wobei an der Stabkerndrossel (10) ein Magnetflussführungselement (50a, 50b, 50c) angeordnet ist, welches den von der Stabkerndrossel (10) erzeugten magnetischen Fluss führt, und welches zumindest teilweise innerhalb der Ausnehmung (24) angeordnet ist.The invention relates to control electronics (1) for controlling a load (5) in a vehicle, comprising a printed circuit board (20) and a rod core choke (10), the rod core choke (10) having a rod core (12) and an electrical conductor (14). having, wound around the rod core (12) forms a winding, wherein the circuit board (20) has a recess (24). It is proposed that within the recess (24) the rod core choke (10) is at least partially disposed, wherein on the Stabkerndrossel (10) a magnetic flux guide element (50a, 50b, 50c) is arranged, which by the rod core choke (10) generated magnetic Flow leads, and which is at least partially disposed within the recess (24).
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerelektronik zur Ansteuerung eines Verbrauchers in einem Fahrzeug mit einer Leiterplatte, einer Stabkerndrossel und einem Magnetflussführungselement. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Steuerelektronik.The invention relates to an electronic control system for controlling a consumer in a vehicle with a printed circuit board, a rod core choke and a magnetic flux guide element. The invention also relates to a method for producing the control electronics.
Stand der TechnikState of the art
Es ist bekannt zur Zwischenspeicherung von Energie, zur Impedanzanpassung oder zur Filterung eine Drossel einzusetzen. Auch sind verschiedene Arten von Drosseln mit unterschiedlichen Eigenschaften bekannt. Die Stabkerndrossel stellt eine sehr kostengünstige Drossel dar, die jedoch sehr aufwendig elektrisch und mechanisch kontaktiert werden muss. Stabkerndrosseln werden beispielsweise auf ein Substrat geschweißt oder mittels Durchsteckmontage an einem Träger festgehalten. Es sind somit weitere Bauteile oder Zwischenschritte bei der Produktion notwendig, welche zu einer Erhöhung der Kosten führen.It is known for caching of energy, for impedance matching or filtering to use a throttle. Also, various types of chokes with different properties are known. The rod core choke is a very cost-effective throttle, but must be contacted very expensive electrically and mechanically. Rod core chokes, for example, welded to a substrate or held by push-through mounting on a support. There are thus more components or intermediate steps in the production necessary, which lead to an increase in costs.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Steuerelektronik ist, dass die Steuerelektronik ein Magnetflussführungselement aufweist, das einfach an einer Leiterplatte oder einer Stabkerndrossel angeordnet werden kann. Das Magnetflussführungselement ist ausgebildet den von der Stabkerndrossel erzeugten magnetischen Fluss aufzunehmen und zu führen. Es wird eine vorteilhafte Reduzierung der Streufelder erreicht. Es können abhängig von der Ausbildung des Magnetführungselements eine Vielzahl von Grenzwerten für Magnetfeldemission eingehalten werden, ohne dass mehrere Variationen der Leiterplatte oder Variationen der elektrischen Bauteile benötigt werden. Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement nach Anordnung an der Leiterplatte bzw. an der Stabkerndrossel eine Verringerung der abgestrahlten Magnetfeldemission bewirkt. Ferner verringert das Magnetflussführungselement die Magnetfeldemission ohne eine Erhöhung der Filterdämpfung, die beispielsweise durch eine Vergrößerung der Stabkerndrossel erreicht werden kann. Ferner ist auch kein geschlossener Kern entsprechend einer Speicherdrossel notwendig.An advantage of the control electronics according to the invention is that the control electronics has a magnetic flux guide element, which can be easily arranged on a printed circuit board or a rod core choke. The magnetic flux guide element is designed to receive and guide the magnetic flux generated by the rod core choke. An advantageous reduction of stray fields is achieved. Depending on the design of the magnetic guide element, a large number of limit values for magnetic field emission can be met without requiring several variations of the printed circuit board or variations of the electrical components. It is advantageous that the magnetic flux guide element causes a reduction of the radiated magnetic field emission after being arranged on the printed circuit board or on the rod core choke. Further, the magnetic flux guide reduces the magnetic field emission without an increase in the filter damping, which can be achieved for example by increasing the rod core choke. Furthermore, no closed core corresponding to a storage throttle is necessary.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.The measures listed in the dependent claims, advantageous refinements and improvements of the main claim features.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Stabkerndrossel durch die Ausnehmung, bzw. die Ausprägung in der Leiterplatte hindurchragt. Die Ausnehmung ist vorzugsweise durchgängig ausgebildet. Die Stabkerndrossel ist derart innerhalb der Ausnehmung angeordnet, bzw. eingebracht, dass sie zumindest teilweise auf beiden Seiten der Leiterplatte, insbesondere in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte, aus der Leiterplatte heraus ragt.It is particularly advantageous that the rod core choke protrudes through the recess or the characteristic in the printed circuit board. The recess is preferably formed continuously. The rod core choke is arranged within the recess, or introduced so that it protrudes at least partially on both sides of the circuit board, in particular in the direction perpendicular to the surface of the circuit board, out of the circuit board out.
Vorteilhaft ist, dass der elektrische Leiter der Stabkerndrossel zumindest zwei Anschlussbereiche aufweist, wobei jeder Anschlussbereich mindestens eine Anschlussfläche aufweist. Die Anschlussflächen ermöglichen eine elektrische und mechanische Verbindung, insbesondere mittels Löten, des elektrischen Leiters mit der Leiterplatte.It is advantageous that the electrical conductor of the rod core choke has at least two connection regions, wherein each connection region has at least one connection surface. The pads allow an electrical and mechanical connection, in particular by means of soldering, of the electrical conductor to the printed circuit board.
Besonders vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement U-förmig, L-förmig oder I-förmig ausgebildet ist.It is particularly advantageous that the magnetic flux guide element is U-shaped, L-shaped or I-shaped.
Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement ein Basiselement aufweist. Das Basiselement erstreckt sich insbesondere parallel zur Längsrichtung der Stabkerndrossel, insbesondere zum Stabkern der Stabkerndrossel. Es ist eine vorteilhafte Führung des magnetischen Flusses gegeben.It is advantageous that the magnetic flux guide element has a base element. The base element extends in particular parallel to the longitudinal direction of the rod core choke, in particular to the rod core of the rod core choke. There is an advantageous leadership of the magnetic flux.
Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement zumindest einen Schenkel aufweist. Der zumindest eine Schenkel erstreckt sich zumindest ausgehend von dem Basiselement bis zu einer Stirnseite des Stabkerns. Eine optimale Aufnahme und/oder Abgabe des magnetischen Flusses durch das Magnetflussführungselement ist gegeben.It is advantageous that the magnetic flux guide element has at least one leg. The at least one leg extends at least starting from the base element to an end face of the rod core. Optimal absorption and / or delivery of the magnetic flux through the magnetic flux guide element is given.
Als vorteilhaft ist anzusehen, dass die Ausnehmung zum Rand der Leiterplatte offen ist. Es wird eine einfache Montage ermöglicht, die beispielsweise ein Aufschieben der Stabkerndrossel und/oder des Magnetflussführungselements, insbesondere parallel zur Oberfläche der Leiterplatte, erlaubt.It is considered to be advantageous that the recess is open to the edge of the circuit board. It is a simple assembly allows, for example, a sliding of the rod core choke and / or the magnetic flux guide element, in particular parallel to the surface of the circuit board allowed.
Ferner ist vorteilhaft, dass sich das Magnetflussführungselement auf beiden Seiten der Leiterplatte erstreckt. Das Magnetflussführungselement, erstreckt sich über einen größeren Bereich, insbesondere die gesamte Längsseite, des Stabkerns, wodurch das Magnetflussführungselement den magnetischen Fluss von dem Stabkern besser aufnehmen und wieder abgeben kann.Furthermore, it is advantageous that the magnetic flux guide element extends on both sides of the printed circuit board. The magnetic flux guide element extends over a larger area, in particular the entire longitudinal side, of the rod core, as a result of which the magnetic flux guide element can better absorb and release the magnetic flux from the rod core.
Besonders vorteilhaft ist, dass ein Schenkel und/oder das Basiselement, eine insbesondere durchgängige, Nut aufweist. Die Nut verläuft parallel zur Oberfläche der Leiterplatte. Die Leiterplatte ist zumindest teilweise, insbesondere nach der Montage, innerhalb der Nut angeordnet. Es wird eine Führung des Magnetflussführungselements beim Aufschieben auf die Leiterplatte ermöglicht. Die Leiterplatte führt das Magnetflussführungselement mittels der Nut. Ferner wird der Bewegungsspielraum des Magnetflussführungselements gegenüber der Leiterplatte begrenzt.It is particularly advantageous that a leg and / or the base element, a particular continuous, has groove. The groove runs parallel to the surface of the circuit board. The circuit board is at least partially, in particular after assembly, disposed within the groove. It is possible to guide the magnetic flux guide element when pushed onto the printed circuit board. The printed circuit board guides the magnetic flux guide element by means of the groove. Furthermore, the range of motion of the Limited magnetic flux guide element relative to the circuit board.
Vorteilhaft weist das Magnetflussführungselement senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte eine maximale Ausdehnung auf, die der Ausdehnung der Stabkerndrossel in die gleiche Richtung entspricht. Hierdurch kann der magnetische Fluss bestmöglich aufgenommen, geführt und wieder abgegeben werden.Advantageously, the magnetic flux guide element has a maximum extent perpendicular to the surface of the printed circuit board, which corresponds to the expansion of the rod core choke in the same direction. As a result, the magnetic flux can be recorded, guided and released as best as possible.
Vorteilhaft ist, dass zwischen mindestens einer der Stirnseiten der Stabkerndrossel und dem Magnetflussführungselement ein Luftspalt ausgebildet ist. Vorteilhaft ermöglicht die Variation des Luftspalts an der Stirnseite eine Anpassung der Magnetfeldemission.It is advantageous that between at least one of the end faces of the rod core choke and the magnetic flux guide element, an air gap is formed. Advantageously, the variation of the air gap at the end allows adaptation of the magnetic field emission.
Vorteilhaft ist, dass die Steuerelektronik ein Gehäuseelement aufweist. Das Gehäuseelement weist einen u-förmigen Querschnitt auf. Das Gehäuseelement ist um 90 Grad gegenüber dem Magnetflussführungselement gedreht an dem Magnetflussführungselement angeordnet. Das Gehäuseelement überdeckt die Stabkerndrossel senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte auf zumindest einer Seite der Leiterplatte. Die Magnetfeldemission wird verringert und/oder die Stabkerndrossel vor Beschädigungen geschützt.It is advantageous that the control electronics has a housing element. The housing element has a U-shaped cross-section. The housing element is arranged rotated by 90 degrees relative to the magnetic flux guide element on the magnetic flux guide element. The housing element covers the rod core choke perpendicular to the surface of the circuit board on at least one side of the circuit board. The magnetic field emission is reduced and / or the rod core choke protected against damage.
Als vorteilhaft ist anzusehen, dass das Magnetflussführungselement mittels eines Wärmeleitelements, insbesondere Wärmeleitpaste an der Leiterplatte und/oder der Stabkerndrossel befestigt ist. Eine einfache Montage ist gegeben.It is considered to be advantageous that the magnetic flux guide element is fixed by means of a heat conducting element, in particular thermal paste on the circuit board and / or the rod core choke. A simple assembly is given.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Steuerelektronik. Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die Steuerelektronik durch das Aufschieben des Magnetflussführungselements einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.Furthermore, the invention relates to a method for producing an inventive control electronics. An advantage of the method according to the invention is that the control electronics can be easily and inexpensively produced by pushing the magnetic flux guide element.
Ferner ist vorteilhaft, dass das Gehäuseelement einfach durch Aufschieben an dem Magnetflussführungselement angeordnet werden kann.Furthermore, it is advantageous that the housing element can be easily arranged by sliding on the magnetic flux guide element.
Vorteilhaft ist, dass die Befestigung des Magnetflussführungselements mittels des Wärmeleitelements erfolgt. Das Wärmeleitelement führt auch die Wärme von der Stabkerndrossel ab.It is advantageous that the attachment of the magnetic flux guide element is effected by means of the heat-conducting element. The heat-conducting element also dissipates the heat from the rod core choke.
Ausführungsformen und der Verfahrensablauf sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuerelektronik, -
2 einen Ausschnitt der Steuerelektronik, -
3 eine Seitenansicht des in2 gezeigten Ausschnitts der Steuerelektronik, -
4 eine Stirnansicht des in2 gezeigten Ausschnitts der Steuerelektronik, -
5 eine erste Ausführungsform mit einem I-förmigen Magnetflussführungselement, -
6 eine zweite Ausführungsform mit einem L-förmigen Magnetflussführungselement, -
7 eine dritte Ausführungsform mit einem U-förmigen Magnetflussführungselement, -
8 eine Seitenansicht des montierten Magnetflussführungselements an der Leiterplatte und9 ein Blockschaltbild des Verfahrens.
-
1 a block diagram of an inventive control electronics, -
2 a section of the control electronics, -
3 a side view of the in2 shown section of the control electronics, -
4 an end view of the in2 shown section of the control electronics, -
5 a first embodiment with an I-shaped magnetic flux guide element, -
6 a second embodiment with an L-shaped magnetic flux guide element, -
7 a third embodiment with a U-shaped magnetic flux guide element, -
8th a side view of the mounted magnetic flux guide element on the circuit board and9 a block diagram of the method.
Das in
Die Steuerelektronik
Ferner weist die Steuerelektronik
In
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ausnehmung lediglich eine Vertiefung. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Leiterplatte
Innerhalb der Ausnehmung
Die Stabkerndrossel
Um den Stabkern
Der elektrische Leiter
Ferner weist der elektrische Leiter
Gemäß
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist jeder Anschlussbereichen
Der elektrische Leiter
Vorzugsweise liegen die beiden Anschlussflächen
In
Ferner zeigt
Die zweite Ebene
Die zweite Ebene
Die erste Ebene
Im Querschnitt betrachtet, verläuft eine gedachte Gerade durch den Mittelpunkt des Stabkerns
Gemäß einer Weiterbildung ist die Kreissegmenthöhe h1 größer als die Kreissegmenthöhe h2 und/oder der Radius R des Stabkerns
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Kreissegmente, ausgehend von der ersten Ebene
Die
Der Pfeil
Die Nut
Insbesondere weist das Magnetflussführungselement
In
Gemäß einer Weiterbildung kann die Nut
Die Höhe HN der Nut
Der Schenkel
Ist das Magnetflussführungselement U-förmig ausgebildet, sind vorzugsweise die Schenkellängen SL beider Schenkel
Das Magnetflussführungselement erstreckt sich über beide Seiten der Leiterplatte
Insbesondere weist das Magnetflussführungselement eine Höhe H auf, die dem Durchmesser der Stabkerndrossel
Die Dicke des Magnetflussführungselements ist abhängig von dem zu führenden magnetischen Fluss und damit abhängig von der Stabkerndrossel
Zwischen den Stirnseiten der Stabkerndrossel
Beispielhaft ist ein Gehäuseelement
Das Magnetflussführungselement weist Rasterelemente auf. Die Rastelemente sind vorgesehen um eine Befestigung des Magnetflussführungselementes an der Leiterplatte
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Magnetflussführungselement mittels eines Wärmeleitelements
Gemäße einer Weiterbildung ist der Raum zwischen dem Gehäuseelement
Gemäße einer Weiterbildung der Ausführungsformen weist die Magnetfeldführungselemente Einbuchtungen, Ausnehmungen, Abrundungen oder Abwinklungen auf.According to a further development of the embodiments, the magnetic field guiding elements have indentations, recesses, roundings or bends.
Das Verfahren
In dem Verfahrensschritt
In einem optionalen Verfahrensschritt
Allgemein wird unter aufgeschoben, das Anbringen des Magnetflussführungselement an der Leiterplatte
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