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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kerns sowie einen magnetischen Kern.
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Stand der Technik
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Die Druckschrift
DE 10 2015 218 715 A1 offenbart ein Stromwandlermodul mit einer Leiterplatte, in welche in Aussparungen der Leiterplatte ein Eisenkern integriert ist. Dabei ist eine Wicklung, welche einen Sekundärkreis des Stromwandlermoduls bildet, auf der Leiterplatte angeordnet.
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Für leistungselektronische Anwendungen werden sehr häufig induktive Bauelemente zur Energiekonversion eingesetzt. Ein Beispiel hierfür sind Schaltnetzteile. Dabei werden für die induktiven Bauelemente bevorzugt weichmagnetische Kerne mit einem oder mehreren Spalten, insbesondere mit Luftspalten eingesetzt.
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Im Rahmen der Miniaturisierung von Baugruppen werden hierbei auch immer kleinere induktive Bauelemente eingesetzt. Damit werden auch zunehmend für die induktiven Bauelemente Kerne mit geringerer Baugröße benötigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns, insbesondere eines Spulenkerns, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen geschlitzten magnetischen Kern mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.
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Demgemäß ist vorgesehen:
- Ein Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Bereitstellen eines drehsymmetrischen Grundkörpers. Dieser drehsymmetrische Grundkörper weist eine Symmetrieachse auf. Der Grundkörper ist in einem Innenbereich um die Symmetrieachse herum hohl, das heißt materialfrei ausgebildet. Ferner weist der Grundkörper in Richtung der Symmetrieachse des Grundkörpers eine Schichtstruktur auf mit einem ersten Abschnitt aus einem nicht-magnetischen Material und einen zweiten Abschnitt mit einem magnetischen Ferrit. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Einbringen von Spalten in den zweiten Abschnitt des Grundkörpers mit dem magnetischen Ferrit. Die eingebrachten Spalte unterteilen den zweiten Abschnitt des Grundkörpers in mehrere Segmente. Vorzugsweise wird der zweite Abschnitt des Grundkörpers hierbei in mehrere gleichförmige Segmente unterteilt.
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Weiterhin ist vorgesehen:
- Ein geschlitzter magnetischer Kern_mit einem drehsymmetrischen ersten Abschnitt aus einem nicht-magnetischen Material und einem drehsymmetrischen zweiten Abschnitt mit einem magnetischen Ferrit. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt weisen eine gemeinsame Symmetrieachse auf. Ferner sind in dem zweiten Abschnitt mehrere Spalte angeordnet. Die Spalte in dem zweiten Abschnitt unterteilen den zweiten Abschnitt in mehrere Segmente. Vorzugsweise wird der zweite Abschnitt durch die Spalte in mehrere gleichförmige Segmente unterteilt.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Herstellung kleiner magnetischer Kerne mit Luftspalten eine Herausforderung darstellt. Aufgrund der Luftspalte in einem Kern wird der Kern aus einem magnetischen Ferrit in mehrere einzelne Segmente unterteilt. Die einzelnen Segmente weisen bei einem konventionellen Kern in der Regel keinerlei Verbindung untereinander auf. Daher ist das Zusammenfügen der einzelnen Segmente eines solchen Kerns zu einem Gesamtbauteil gerade im Zuge der Miniaturisierung eine große Herausforderung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Verfahren zur Herstellung von geschlitzten Kernen, insbesondere von Kernen kleinerer Baugröße, vorzusehen, welches einerseits einfach und mit genau definierten Spaltmaßen zu realisieren ist, und welches darüber hinaus einen Kern schafft, der auch einfach, effizient und somit kostengünstig weiter zu verarbeiten ist.
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Insbesondere ist es hierbei eine Idee der vorliegenden Erfindung, als Ausgangsbasis für einen geschlitzten Kern einen Grundkörper vorzusehen, welcher neben einem Abschnitt mit einem magnetischen Ferrit einen weiteren Abschnitt aufweist, welcher nicht-magnetisch ist. Dieser weitere Abschnitt des Grundkörpers wird somit aus einem Material gebildet, welches keine magnetischen Eigenschaften aufweist. Dieser zusätzliche Abschnitt aus nicht-magnetischem Material kann als Trägerstruktur dienen, die den Bereich des Grundkörpers mit dem magnetischen Ferrit auch dann in einer genau definierter Position zusammenhält, wenn in den magnetischen Ferrit Spalte, insbesondere Luftspalte, eingebracht werden. Auf diese Weise bleiben die einzelnen Segmente des magnetischen Ferrits des Kerns auch dann zuverlässig in einer Position zueinander fixiert, wenn nach dem Einbringen der Spalte in das magnetische Ferrit dieser Anschnitt in mehrere einzelne Segmente unterteilt ist. Hierdurch kann der Kern mit den Luftspalten besonders einfach weiterverarbeitet werden.
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Insbesondere ist es durch die Fixierung der einzelnen Segmente mit dem magnetischen Ferrit auf einem nicht-magnetischen Träger möglich, einen solchen Kern direkt mit Drähten zu bewickeln, ohne dass die einzelnen Segmente in weiteren Arbeitsschritten fixiert oder miteinander verbunden werden müssen.
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Ferner ermöglicht ein erfindungsgemäßer Kern auch die Realisierung von Kernen aus einzelnen ferritischen Segmenten, also mit Luftspalten, welche eine sehr geringe Breite der Luftspalte und auch sehr geringe Gesamtabmessungen aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Grundkörper einen weiteren, dritten Abschnitt mit einem nicht-magnetischen Material. Der zweite Abschnitt mit dem magnetischen Ferrit ist hierbei entlang der Symmetrieachse zwischen dem ersten Abschnitt und dem dritten Abschnitt angeordnet. Der Schritt zum Einbringen von Spalten kann in diesem Fall die gewünschten Spalte sowohl in den zweiten Abschnitt als auch in den dritten Abschnitt einbringen und somit den zweiten Abschnitt und den dritten Abschnitt in mehrere Segmente unterteilen. Auf diese Weise sind die einzelnen Segmente mit dem magnetischen Ferrit auf zwei gegenüberliegenden Seiten von einem nicht-magnetischen Material überdeckt. Hierdurch kann eine später aufgebrachte Drahtwicklung auf Abstand zu dem magnetischen Teil gehalten werden, d.h. die Drahtwicklung befindet sich in diesem Fall außerhalb der Streufelder an den Spalten. Auf diese Weise können die Eigenschaften, z.B. die Verluste, eines induktiven Bauelements mit einem solchen magnetischen Kern verbessert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt zum Einbringen der Spalte ein Sägen, insbesondere ein mechanisches Mikrosägen, ein Laserschneiden, ein Schneiden mit einem Fluid-/Flüssigkeitsstrahl (z.B. Wasserstrahlschneiden) oder ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren zum Einbringen der Spalte mit der gewünschten Breite. Insbesondere können hierbei Verfahren eingesetzt werden, welche dazu geeignet sind, Spalte mit einer geringen Spaltbreite in den Grundkörper einzubringen. Die Breite der Spalte kann hierbei im Bereich von mehreren Millimetern liegen. Vorzugsweise können auf diese Weise Spalte von weniger als 1 mm, insbesondere Spalte von weniger als 500 Mikrometer, 200 Mikrometer, weniger als 100 Mikrometer oder noch geringere Spalte realisiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt zum Ummanteln des Grundkörpers mit einem elektrischen isolierenden Material. Das Ummanteln des Grundkörpers mit dem elektrisch isolierenden Material kann dabei nach dem Einbringen der Spalte erfolgen. Auf diese Weise kann der Grundkörper und somit der geschlitzte Kern einerseits zusätzlich stabilisiert werden. Darüber hinaus kann der Kern durch das Ummanteln auch vor Beschädigungen geschützt werden. Ferner kann durch das Ummanteln auch ein vorgegebener, gewünschter Abstand zwischen dem Kern und einer später aufzubringenden Bewicklung realisiert werden. Das Ummanteln des Grundkörpers kann mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens erfolgen. Zum Beispiel kann das Ummanteln mittels eines Spritzgussverfahrens, durch Aufsprühen, Aufdampfen oder ein anderes Verfahren zum Aufbringen einer Ummantelung auf den Grundkörper erfolgen. Ferner ist es auch möglich, eine Ummantelung aus einem oder mehreren Teilen an dem Grundkörper anzubringen. Das bzw. die Teile können dabei zuvor in einem separaten Verfahren hergestellt worden sein. Das Anbringen der vorab hergestellten Teile kann mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens, beispielsweise durch Verkleben oder ähnliches erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt zum Ummanteln des Grundkörpers ein Strukturieren des ummantelnden Grundkörpers. Auf diese Weise kann ein geschlitzter magnetischer Kern realisiert werden, welcher durch die Strukturierung der Ummantelung beispielsweise eine gezielte Führung der Drahtbewicklung um den Kern herum ermöglicht. Ferner ist es hierdurch möglich, auch einen definierten Abstand zu einem später applizierten Bauelementgehäuse einzustellen Darüber hinaus können auch beispielsweise während des Ummantelns und/oder des Strukturierens auch gleichzeitig elektrische Anschlüsse für eine Wicklung um den Kern herum mit angebracht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen des Grundkörpers ein Pressen der Ausgangsmaterialien in eine gewünschte Form. Ferner kann das Bereitstellen des Grundkörpers auch ein Sintern des Grundkörpers, insbesondere der Kombination aus magnetischem Ferrit und nicht-magnetischem Material umfassen. Auf diese Weise kann ein Grundkörper gebildet werden, bei welchem das magnetische Ferrit und das nicht-magnetische Material bereits eine Einheit bilden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Weiterverarbeitung.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Spalte des Kerns eine Breite von einigen Millimetern, einem Millimeter oder weniger als 1 mm auf. Insbesondere können die Spalte eine Breite von weniger als 500 Mikrometer, weniger als 200 Mikrometer, weniger als 100 Mikrometer oder gegebenenfalls auch 50 Mikrometer, 20 Mikrometer oder weniger aufweisen. Die Anzahl der eingebrachten Spalte kann dabei beliebig gewählt werden. Insbesondere sind beispielsweise ein, zwei, drei, vier, sechs, acht, oder eine beliebige davon abweichende Anzahl von Spalten möglich. Der Kern kann hierbei einen Durchmesser von wenigen Millimetern, insbesondere einigen wenigen Zentimetern aufweisen. Die Höhe des Kerns kann ebenfalls einige Millimeter, einen oder mehrere Zentimeter aufweisen. Als Höhe des Kerns wird dabei die Kernabmessung entlang der Symmetrieachse betrachtet, während die Breite des Kerns als Abmessung in radialer Richtung senkrecht zur Symmetrieachse angesehen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kern einen zweiten Abschnitt mit magnetischem Ferrit, welcher in Richtung der Symmetrieachse gesehen zwischen zwei Abschnitten aus einem nicht-magnetischen Material angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Kern zumindest teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt.
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Gemäß einer Ausführungsform des Kerns weißen die Spalte in radialen Richtung und/oder in eine Richtung parallel zur Symmetrieachse eine variable Breite auf. Auf diese Weise kann der Induktivitäten Wert des magnetischen Kerns stromabhängig gestaltet werden. Dies führt insbesondere zu einer lastabhängigen Effizienz und damit verbundenen Vorteilen.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer Ausführungsform;
- 2: eine schematische Darstellung Draufsicht auf einen geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer Ausführungsform;
- 3: eine perspektivische Darstellung eines geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer Ausführungsform;
- 4: eine perspektivische Darstellung eines geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
- 5: eine Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Grundkörper 10 zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns, wie er einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. Bei dem Grundkörper 10 handelt es sich um einen drehsymmetrischen Grundkörper, welcher mindestens eine Symmetrieachse A-A aufweist. Drehsymmetrisch bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Grundkörper 10 durch Rotation um die Symmetrieachse A-A mit einem vorgegebenen Winkel in sich selbst überführt werden kann. Der vorgegebene Winkel ist dabei 360 Grad / n, wobei n eine natürliche Zahl von 2 oder mehr ist. Insbesondere kann der Grundkörper 10 somit die Grundfläche eines regelmäßigen Polygons aufweisen. Darüber hinaus sind auch kreisförmigen Grundflächen für den Grundkörper 10 oder auch beispielsweise ovale Grundflächen möglich.
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In dem hier dargestellten Beispiel weist der Grundkörper entlang der Symmetrieachse A-A eine konstante Breite d auf. Dies dient lediglich dem besseren Verständnis und ist für die Bildung eines Grundkörpers 10 nicht zwingend erforderlich.
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Der Grundkörper 10 wird dabei aus einem ersten Abschnitt 11 und einem zweiten Abschnitt 12 gebildet. Der erste Abschnitt 11 besteht dabei aus einem nicht-magnetischen Material. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 11 aus einer nicht-magnetischen Keramik oder einem anderen geeigneten Material mit nicht-magnetischen Eigenschaften gebildet werden. Entlang der Symmetrieachse A-A schließt sich dem ersten Abschnitt 11 der zweite Abschnitt 12 unmittelbar an. Dieser zweite Abschnitt 12 besteht vollständig oder zumindest überwiegend aus magnetischem Ferrit. Hierbei sind beliebige, geeignete Ferrite möglich.
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Beispielsweise kann der Grundkörper 10 durch Verpressen eines nicht-magnetischen Ausgangsmaterials für den ersten Abschnitt 11 und eines magnetischen Materials für den zweiten Abschnitt 12 hergestellt werden. Gegebenenfalls kann der Grundkörper 10 nach dem Verpressen der Ausgangsmaterialien in einem weiteren Prozessschritt gesintert werden. Entsprechende Prozessschritte zur Herstellung des Pressens und/oder Sinterns können dabei auf konventionelle Weise ausgeführt werden.
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Alternativ ist es auch möglich, die einzelnen Abschnitte 11 und 12 zunächst separat herzustellen und anschließend die einzelnen Abschnitte 11 und 12 zu einem gemeinsamen Grundkörper 10 zusammenzufügen. Das Zusammenfügen kann beispielsweise durch Kleben oder einen anderen geeigneten Verfahrensprozess realisiert werden. In jedem Fall sollten der erste Abschnitt 11 und der zweite Abschnitt 12 fest miteinander verbunden sein.
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Gegebenenfalls kann sich entlang der Symmetrieachse A-A nach dem ersten Abschnitt 11 und dem zweiten Abschnitt 12 noch ein dritter Abschnitt 13 (hier gestrichelt dargestellt) anschließen. Dieser optionale dritte Abschnitt 13 kann analog zu dem ersten Abschnitt 11 aus einem nicht-magnetischen Material bestehen
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Der Grundkörper 10 weist, wie zuvor bereits angeführt, eine drehsymmetrische Form auf. Dabei ist der Grundkörper 10 im Inneren hohl. Dies bedeutet, dass von der Symmetrieachse A-A radial nach außen gesehen zunächst ein materialfreier Bereich existiert, an dem sich anschließend ein Bereich aus magnetischem Ferrit im zweiten Abschnitt 12 bzw. nicht-magnetischem Material im ersten Abschnitt 11 anschließt. Im Falle einer kreisförmigen Grundfläche für den Grundkörper 10 kann somit durch den Grundkörper 10 ein Hohlzylinder gebildet werden.
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Der Grundkörper 10 weist vorzugsweise einen Durchmesser d von wenigen Millimetern auf. Beispielsweise kann der Grundkörper 10 einen Durchmesser d von 1 cm, 1,5 cm, 2 cm, 3 cm oder 5 cm aufweisen. Grundsätzlich sind jedoch auch größere oder kleinere Durchmesser d möglich. Die Höhe h des Grundkörpers 10 kann ebenfalls wenige Millimeter aufweisen. Beispielsweise kann die Höhe h des Grundkörpers 5 mm, 10 mm, 15 mm oder 20 mm betragen. Jedoch sind auch hier kleinere oder größere Höhen für den Grundkörper 10 möglich. Insbesondere kann die Höhe h1 des ersten Abschnitts 11 und die Höhe h3 des optionalen dritten Abschnitts 13 im Bereich von einem oder wenigen Millimetern liegen. So sind beispielsweise für den ersten und den optionalen dritten Abschnitt 11, 13 Höhen von 0,8 mm, 1 mm, 1,5 mm oder 2 mm möglich.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf einen geschlitzten magnetischen Kern 1 gemäß einer Ausführungsform. Wie in 2 zu erkennen ist, werden in den Grundkörper 10, und hier insbesondere in den zweiten Abschnitt 12 ein oder mehrere Spalte 20 eingebracht.
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Das Einbringen der Spalte 20 in den zweiten Abschnitt 12 des Grundkörpers 10 kann beispielsweise mittels Sägen, insbesondere mittels Mikrosägen, erfolgen. Jedoch sind auch beliebige andere Verfahren, wie beispielsweise ein Strukturieren mittels eines Laserstrahls oder ein Schneiden mittels eines Fluid-/ Flüssigkeitsstahls, z.B. eines Wasserstrahls möglich. Auch andere bekannte oder neuartige Verfahren zum Einbringen der Spalte 20 in den Grundkörper 10 sind möglich. Die Breite b der Spalte kann beispielsweise im Bereich von einem oder mehreren Millimeter liegen. Vorzugsweise weisen die Spalte 20 eine Breite b von weniger als 1 mm auf. Beispielsweise können die Spalte 20 eine Breite von 500 Mikrometer, 200 Mikrometer, 150 Mikrometer, 100 Mikrometer oder weniger aufweisen. Auch Spalte mit einer Breite b von 50 Mikrometer, 20 Mikrometer oder 10 Mikrometer sind möglich. Vorzugsweise ist die Breite b der Spalte 20 geringer als eine Breite eines Drahtes, mit welchem der magnetische Kern 1 später umwickelt werden soll. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Draht beim Umwickeln nicht in einen Spalt 20 hineinrutscht.
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Die Breite b der Spalte 20 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in radialer Richtung und parallel zu der Symmetrieachse A-A konstant. Darüber hinaus ist auch möglich, die Breite b der Spalte 20 in radialen Richtung und/oder parallel zur Symmetrieachse A-A zu variieren. Beispielsweise können die einzelnen Spalte 20 mehrere Abschnitte mit einer unterschiedlichen Breite b aufweisen. Diese Weise kann sich die Breite b eines Spalts 20 in radialer Richtung und/oder parallel zur Symmetrieachse A-A stufenweise erhöhen (oder verringern). Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Einbringen der Spalte 20 in den Grundkörper 10 in mehreren Stufen erfolgt. Beispielsweise können in mehreren Stufen nacheinander unterschiedliche Schnittbreiten für die Spalte 20 eingearbeitet werden, wobei mit ansteigender Schnittbreite jeweils die Tiefe für das Einarbeiten des Spalts verringert wird. Zum Beispiel können nacheinander Spalte mit unterschiedlicher Breite in den Grundkörper 10 gesägt oder geschnitten werden, wobei Spalte mit geringerer Breite tiefer in den Grundkörper 10 eingebracht werden, während Spalte mit größerer Breite weniger tief in den Grundkörper 10 eingebracht werden. Alternativ kann die Breite b der Spalte 20 auch kontinuierlich in radialer Richtung oder parallel zur Symmetrieachse A-A variiert werden.
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Durch eine Variation der Breite b der Spalte 20 kann der Induktivitätswert des magnetischen Kerns 1 stromabhängig gestaltet werden. Dies führt insbesondere zu einer lastabhängigen Effizienz von Anwendungen mit einem entsprechenden magnetischen Kern 1.
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Je nach Anwendungsfall ist eine beliebige Anzahl von Spalten 20 möglich. Grundsätzlich kann ein Kern mit nur einem Spalt 20 realisiert werden. Vorzugsweise weist der Kern 1 jedoch mehrere Spalte 20, beispielsweise zwei, drei, vier, sechs, acht oder eine beliebige andere Anzahl von Spalten 20 auf. Durch die Spalte 20, welche in den Grundkörper 20 und insbesondere in den zweiten Abschnitt 12 eingebracht werden, wird zumindest der zweite Abschnitt 12 in mehrere Segmente unterteilt. Vorzugsweise wird der zweite Abschnitt 12 dabei in mehrere gleichförmige Segmente unterteilt. Auf diese Weise kann der magnetische Kern 1 auch nach dem Einbringen der Spalte 20 eine drehsymmetrische Struktur mit der gleichen Symmetrieachse A-A aufweisen. In dem hier dargestellten Beispiel sind die Spalte 20 gleichmäßig, d.h. äquidistant, in dem Grundkörper 10 angeordnet. Eine solche äquidistante Verteilung der Spalte 20 ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ ist es auch möglich, in einem Abschnitt des Grundkörpers 10 eine Häufung von Spalten 20 vorzusehen. In diesem Fall weisen die einzelnen Segmente des Grundkörpers 10 nicht alle die gleiche Form auf.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines geschlitzten magnetischen Kernsl gemäß einer Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist der magnetische Kern 1 aus einem Grundkörper 10 mit nur einem ersten Abschnitt 11 und einem zweiten Abschnitt 12 hergestellt. Wie dabei zu erkennen ist, sind die Spalte 20 nur im Bereich des zweiten Abschnitts 12 in den Grundkörper 10 eingebracht. Im Bereich des ersten Abschnitts 11 aus dem nicht-magnetischen Material sind keine Spalte 20 eingebracht. Auf diese Weise ist der zweite Abschnitt 12 in mehrere Segmente unterteilt, die aufgrund der Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt 11 und dem zweiten Abschnitt 12 durch den ersten Abschnitt 11 miteinander fixiert sind.
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4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist der Kern 1 aus einem Grundkörper 10 mit einem ersten Abschnitt 11, einem zweiten Abschnitt 12 und einem dritten Abschnitt 13 gebildet. In diesem Fall sind die Spalte 20 sowohl in den zweiten Abschnitt 12 als auch in den dritten Abschnitt 13 eingebracht. Lediglich im ersten Abschnitt 11 sind keine Spalte 20 eingebracht, so dass die Segmente des zweiten Abschnitts 12 und des dritten Abschnitts 13 durch die Verbindung mit dem ersten Abschnitt 11 miteinander fixiert sind.
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Grundsätzlich kann ein magnetischer Kern 1, wie er zuvor beschrieben wurde, bereits mit Draht umwickelt werden, um somit eine Induktivität zu bilden. Darüber hinaus kann ein zuvor beschriebener Kern 1 auch noch zusätzlich von einem Material, insbesondere einem elektrisch nicht-leitenden Material, ummantelt werden. Der zuvor beschriebene Kern 1 kann dabei vollständig von einem geeigneten elektrisch nicht-leitenden Material ummantelt werden. Darüber hinaus ist je nach Anwendungsfall auch nur eine teilweise Ummantelung des zuvor beschriebenen Kerns 1 möglich.
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Das Ummanteln des Grundkörpers kann mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens erfolgen. Die Ummantelung kann beispielsweise mittels eines geeigneten Spritzgussverfahrens (z.B. mittels In-mold-Verfahren) oder ähnlichem erfolgen. Darüber hinaus sind auch beliebige andere Verfahren zur ganz oder teilweise Ummantelung möglich. Beispielsweise ist eine Pulverbeschichtung (powder-coating) oder ein CVD-Verfahren (chemical vapor deposition) möglich. Durch die Ummantelung kann einerseits der magnetische Kern 1 vor Beschädigungen geschützt werden. Darüber hinaus kann die Struktur des Kerns 1 mit den Spalten 20 durch die Ummantelung zusätzlich stabilisiert werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass das Material für die Ummantelung auch in die Spalte 20 eindringt. Alternativ kann auch nur der Außenbereich des Kerns 1 ummantelt werden, während die Spalte 20 auch nach der Ummantelung mit Luft gefüllt verbleiben.
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Ferner ist es auch möglich, eine Ummantelung aus einem oder mehreren Teilen an dem Grundkörper10 anzubringen. Das oder die anzubringenden Teile können dabei zuvor hergestellt werden. Beispielsweise können hierzu Kunststoffteile separat gefertigt werden. Auch diese separaten Kunststoffteile können zum Beispiel mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt werden. Das Anbringen der separaten Teile kann mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens erfolgen. Beispielsweise können die Teile durch Verkleben oder ähnliches an dem Grundkörper 10 fixiert werden.
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Zusätzlich ist es im Zuge der Ummantelung auch möglich, die Ummantelung zu strukturieren. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Führung der Drähte bzw. Leiterbahnen für die Bildung einer Induktivität durch eine geeignete Strukturierung vorgegeben werden. Ferner kann zusammen mit der Ummantelung des Kerns 1 auch ein Element für einen elektrischen Anschluss von Drähten zum Umwickeln des Kerns vorgesehen werden. Insbesondere kann beispielsweise bei einer Ummantelung mittels Spritzgussverfahren eine Halterung für elektrische Anschlüsse vorgesehen werden.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns1 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. In Schritt S1 wird zunächst ein Grundkörper 10 bereitgestellt. Der Grundkörper 10 kann hierbei die zuvor bereits beschriebenen Eigenschaften eines Grundkörpers 10 aufweisen. Insbesondere kann der Grundkörper 10 eine drehsymmetrische Form aufweisen. Ferner umfasst der Grundkörper 10 mindestens einen ersten Abschnitt 11 aus einem nicht-magnetischen Material und einen zweiten Abschnitt 12 mit einem magnetischen Ferrit. Das Bereitstellen des Grundkörpers 10 umfasst beispielsweise auch das Verpressen des magnetischen Ferrits und des nicht-magnetischen Materials zu einem gemeinsamen Pressling und gegebenenfalls auch das Sintern der Kombination aus nicht-magnetischem Material und magnetischem Ferrit. Hierdurch kann eine stabile Verbindung zwischen den beiden Abschnitten 11, 12 erreicht werden. Soll der Grundkörper 10 einen optionalen dritten Abschnitt 13 umfassen, wie er bereits zuvor beschrieben wurde, so kann auch dieser gemeinsam mit den beiden anderen Abschnitten verpresst und/oder gesintert werden.
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In Schritt S2 werden in den bereitgestellten Grundkörper 10 Spalte 20 eingebracht. Dabei werden die Spalte 20 nur in den zweiten Abschnitt und gegebenenfalls in den optionalen dritten Abschnitt 13 eingebracht. In den ersten Abschnitt 11 werden ausdrücklich keine Spalte eingebracht, so dass der resultierende geschlitzte magnetischen Kern1 mehrere Segmente mit einem magnetischen Ferrit aufweist, welche durch den zusammenhängenden nicht-magnetischen Abschnitt 11 fixiert sind.
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Optional kann in einem weiteren Schritt S3 der Grundkörper 10 mit den Spalten 20 von einem Material, insbesondere einem elektrisch isolierenden Material, ummantelt werden. Somit kann der gebildete magnetische Kern 1 stabilisiert und vor Beschädigungen geschützt werden.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns mit Luftspalten. Hierzu ist vorgesehen, einen Grundkörper mit einem Abschnitt aus magnetischem Ferrit und einem Abschnitt aus nicht-magnetischem Material zu bilden. Anschließend werden in den Abschnitt mit dem magnetischen Ferrit Spalte eingebracht, während der Abschnitt des nicht-magnetischen Materials weitestgehend unverändert bleibt. Auf diese Weise können durch den nicht-magnetischen Bereich die Segmente mit dem Ferrit, welche sich durch das Einbringen der Spalten gebildet werden, gegeneinander fixiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015218715 A1 [0002]
