EP3669383A1 - Slotted magnetic core and method for producing a slotted magnetic core - Google Patents

Slotted magnetic core and method for producing a slotted magnetic core

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Publication number
EP3669383A1
EP3669383A1 EP18752751.0A EP18752751A EP3669383A1 EP 3669383 A1 EP3669383 A1 EP 3669383A1 EP 18752751 A EP18752751 A EP 18752751A EP 3669383 A1 EP3669383 A1 EP 3669383A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic
magnetic core
section
core
gaps
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18752751.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jivan Kapoor
Thomas Plum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3669383A1 publication Critical patent/EP3669383A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/005—Impregnating or encapsulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a
  • the document DE 10 2015 218 715 AI discloses a current transformer module with a printed circuit board, in which in recesses of the circuit board, an iron core is integrated.
  • a winding which is a secondary circuit of the
  • Components used for energy conversion are switching power supplies.
  • Soft magnetic cores having one or more gaps, in particular air gaps, are preferably used for the inductive components.
  • the present invention discloses a method for producing a slotted magnetic core, in particular a coil core, with the features of claim 1 and a slotted magnetic core having the features of claim 7.
  • a method of making a slotted magnetic core comprises a step for providing a rotationally symmetrical basic body.
  • This rotationally symmetrical body has a
  • the main body is in an interior around the
  • the method comprises a step for introducing gaps into the second section of the main body with the magnetic ferrite.
  • the second section of the basic body is preferably subdivided into a plurality of uniform segments. Furthermore, it is provided:
  • Section of a non-magnetic material and a rotationally symmetrical second section with a magnetic ferrite The first section and the second section have a common axis of symmetry. Furthermore, a plurality of gaps are arranged in the second section.
  • the columns in the second section divide the second section into multiple segments. Preferably, the second section is divided by the column into a plurality of uniform segments.
  • the present invention is based on the finding that the production of small magnetic cores with air gaps presents a challenge.
  • the core is made of a magnetic
  • Ferrite divided into several individual segments.
  • the individual segments usually have no connection to each other in a conventional core. Therefore, the assembly of the individual segments of such a core into an overall component, especially in the course of miniaturization, is a great challenge.
  • the present invention is therefore based on the idea to take this knowledge into account and to provide a method for producing slotted cores, in particular cores of smaller size, which on the one hand can be realized easily and with precisely defined gaps, and which also creates a core which is simple, efficient and thus cost-effective to process further.
  • This additional portion of non-magnetic material can serve as a support structure, which holds the area of the main body with the magnetic ferrite even in a well-defined position when in the magnetic ferrite column, in particular air gaps, are introduced.
  • this gate is subdivided into a plurality of individual segments.
  • the core with the air gaps can be processed particularly easily.
  • the base body comprises a further, third section with a non-magnetic material.
  • the second section with the magnetic ferrite is in this case arranged along the axis of symmetry between the first section and the third section.
  • Inserting columns in this case can bring in the desired column both in the second section and in the third section and thus divide the second section and the third section into several segments.
  • the individual segments are covered with the magnetic ferrite on two opposite sides of a non-magnetic material.
  • This allows a later-applied wire winding to be kept at a distance from the magnetic part, i. the wire winding is in this case outside the stray fields at the columns.
  • the properties e.g. the losses of an inductive component are improved with such a magnetic core.
  • the step of introducing the nip comprises sawing, in particular mechanical micro sawing, laser cutting, fluid jet cutting (e.g., water jet cutting), or any other suitable method for introducing the gaps of the desired width.
  • sawing in particular mechanical micro sawing, laser cutting, fluid jet cutting (e.g., water jet cutting), or any other suitable method for introducing the gaps of the desired width.
  • fluid jet cutting e.g., water jet cutting
  • methods can be used which are suitable to column with a small gap width in the
  • the width of the column can be in the range of several millimeters.
  • gaps of less than 1 mm in particular gaps of less than 500 micrometers, 200 micrometers, less than 100 micrometers or even smaller gaps can be realized in this way.
  • the method comprises a further step for encasing the base body with an electrical insulating material.
  • the sheathing of the base body with the electrically insulating material can be carried out after the introduction of the column. In this way, the base body and thus the slotted core can be additionally stabilized on the one hand.
  • the core by sheathing can also front
  • the body can be made by any suitable method.
  • sheathing may be by injection molding, spraying, vapor deposition, or other method of applying a sheath to the body.
  • the part or parts can be previously in a separate
  • the attachment of the pre-fabricated parts can be done by any suitable method, for example by gluing or the like.
  • Wire wrapping around the core allows. Furthermore, it is thereby possible to also set a defined distance to a later-applied component housing Moreover, for example, during the
  • providing the base body comprises pressing the starting materials into a desired shape. Furthermore, the provision of the basic body can also be a sintering of the basic body,
  • the gaps of the core have a width of a few millimeters, a millimeter or less than 1 mm.
  • the gaps may have a width of less than 500 microns, less than 200 microns, less than 100 microns, or optionally 50
  • Micrometer 20 micrometers or less. The number of
  • introduced column can be chosen arbitrarily. In particular are for example, one, two, three, four, six, eight, or any other number of columns possible.
  • the core can do this one
  • the height of the core may also be a few millimeters, one or more centimeters.
  • the height of the core is considered to be the core dimension along the axis of symmetry, while the width of the core is considered to be a dimension in the radial direction perpendicular to the axis of symmetry.
  • the core comprises a second section of magnetic ferrite, which, viewed in the direction of the axis of symmetry, is arranged between two sections of a non-magnetic material.
  • the core is at least partially encased with an electrically insulating material.
  • the gaps have a variable width in the radial direction and / or in a direction parallel to the axis of symmetry. In this way, the inductance value of the magnetic core can be made current-dependent. This leads in particular to a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cross section through a slotted magnetic core according to an embodiment
  • a schematic plan view of a slotted magnetic core according to an embodiment a perspective view of a slotted magnetic core according to an embodiment
  • FIG. 12 is an illustration of a flowchart underlying a method of manufacturing a slotted magnetic core according to an embodiment.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a cross section through a base body 10 for producing a slotted magnetic core, as it is based on an embodiment of the present invention.
  • the base body 10 is a rotationally symmetrical basic body which has at least one axis of symmetry AA.
  • rotationally symmetrical means that the basic body 10 can be converted into itself at a predetermined angle by rotation about the axis of symmetry AA.
  • the predetermined angle is 360 degrees / n, where n is a natural number of 2 or more.
  • the main body 10 can thus have the base of a regular polygon.
  • circular base surfaces for the main body 10 or even, for example, oval base surfaces are possible. In the example shown here, the base body along the
  • Symmetry axis A-A has a constant width d. This is only for better understanding and is not mandatory for the formation of a base body 10.
  • the base body 10 is formed from a first portion 11 and a second portion 12.
  • the first section 11 consists of a non-magnetic material.
  • the first portion 11 may be formed of a non-magnetic ceramic or other suitable material having non-magnetic properties.
  • the second section 12 immediately adjoins the first section 11. This second section 12 consists entirely or at least predominantly of magnetic ferrite. Any suitable ferrites are possible here.
  • the main body 10 may be manufactured by pressing a non-magnetic raw material for the first portion 11 and a magnetic material for the second portion 12.
  • Corresponding process steps for producing the pressing and / or sintering can be carried out in a conventional manner.
  • first portion 11 and the second portion 12 should be firmly joined together.
  • a third section 13 may be made of a non-magnetic material analogously to the first section 11
  • the base body 10 has, as previously stated, a rotationally symmetrical shape. In this case, the base body 10 is hollow inside. This means that viewed from the symmetry axis AA radially outward, initially there is a material-free region, which is subsequently followed by a region of magnetic ferrite in the second section 12 or non-magnetic material in the first section
  • a circular base for the main body 10 can thus be formed by the main body 10, a hollow cylinder.
  • the base body 10 preferably has a diameter d of a few millimeters.
  • the base body 10 may have a diameter d of 1 cm, 1.5 cm, 2 cm, 3 cm or 5 cm. In principle, however, larger or smaller diameters d are possible.
  • Base 10 may also have a few millimeters.
  • the height h of the main body may be 5 mm, 10 mm, 15 mm or 20 mm.
  • the height hl of the first section 11 and the height h3 of the optional third section 13 may be in the range of one or a few millimeters.
  • heights of 0.8 mm, 1 mm, 1.5 mm or 2 mm are possible for the first and optional third sections 11, 13.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a plan view of a slotted magnetic core 1 according to one embodiment. As can be seen in FIG. 2, one or more gaps 20 are introduced into the main body 10, and here in particular into the second section 12.
  • the introduction of the column 20 into the second section 12 of the main body 10 can be done for example by means of sawing, in particular by means of micro saws.
  • the width b of the column may be in the range of one or more millimeters.
  • the gaps 20 have a width b of less than 1 mm.
  • the gaps 20 may have a width of 500 microns, 200 microns, 150 microns, 100 microns or less respectively. Even gaps with a width b of 50 microns, 20 microns or 10 microns are possible.
  • the width b of the column 20 is smaller than a width of a wire with which the magnetic core 1 is to be wound later. In this way it can be ensured that the wire does not slip into a gap 20 during wrapping.
  • the width b of the column 20 is in the embodiment shown here in the radial direction and parallel to the axis of symmetry A-A constant. Moreover, it is also possible to vary the width b of the column 20 in the radial direction and / or parallel to the axis of symmetry A-A. For example, the individual gaps 20 may have a plurality of sections with a different width b. This way, the width b of a gap 20 in the radial direction and / or parallel to the axis of symmetry A-A may increase (or decrease) in stages. This can be achieved, for example, by introducing the column 20 into the base body 10 in several stages.
  • different cutting widths for the gaps 20 can be incorporated one after the other in several stages, the depth for the machining of the gap being reduced as the cutting width increases.
  • consecutive columns with different widths can be used in the
  • Main body 10 sawn or cut, where column with lesser
  • Width are introduced deeper into the base body 10, while gaps of greater width are introduced less deeply into the base body 10.
  • the width b of the column 20 can also be varied continuously in the radial direction or parallel to the axis of symmetry A-A.
  • the inductance value of the magnetic core 1 can be made current-dependent. This leads in particular to a load-dependent efficiency of applications with a corresponding magnetic core 1.
  • the core 1 preferably has a plurality of gaps 20, for example two, three, four, six, eight or any other number of columns 20.
  • the column 20 which in the main body 20 and in particular in the second section 12 are introduced, at least the second section 12 is divided into several segments.
  • the second portion 12 is divided into a plurality of uniform segments. In this way, the magnetic core 1 after the introduction of the column 20 a
  • column 20 is uniform, i. equidistant, arranged in the base body 10.
  • equidistant distribution of the column 20 is not mandatory.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a slotted magnetic core according to one embodiment.
  • the magnetic core 1 is composed of a main body 10 having only a first portion
  • the gaps 20 are introduced into the base body 10 only in the area of the second section 12. In the region of the first portion 11 of the non-magnetic material, no gaps 20 are introduced. In this way, the second portion 12 is divided into a plurality of segments, which are fixed together by the first portion 11 due to the connection between the first portion 11 and the second portion 12.
  • Figure 4 shows a perspective view of a slotted magnetic Kernsl according to another embodiment.
  • the core 1 is formed from a base body 10 having a first portion 11, a second portion 12 and a third portion 13.
  • the gaps 20 are in both the second section 12 and the third
  • Section 13 introduced. Only in the first section 11, no gaps 20 are introduced, so that the segments of the second section 12 and the third
  • Section 13 are fixed together by the connection with the first section 11.
  • a magnetic core 1 as described above, already be wrapped with wire, so as to form an inductance.
  • a previously described core 1 can also be additionally encased by a material, in particular an electrically non-conductive material.
  • the core 1 described above can be completely encased by a suitable electrically non-conductive material.
  • only a partial sheathing of the previously described core 1 is possible.
  • the sheathing of the body can be done by any suitable method.
  • the sheathing may be made, for example, by means of a suitable injection molding process (e.g., by in-mold process) or the like.
  • any other methods for wholly or partially sheathing are possible.
  • a powder coating (powder-coating) or a CVD method (chemical vapor deposition) is possible.
  • the material for the sheath also penetrates into the column 20.
  • the outer region of the core 1 can be encased, while the gaps 20 remain filled with air even after the jacket.
  • a casing of one or more parts can be attached to the GrundölO.
  • the or the parts to be attached can be prepared in advance.
  • this plastic parts can be made separately.
  • Example be produced by means of an injection molding process.
  • the attachment of the separate parts may be accomplished by any suitable method.
  • the parts may be fixed to the main body 10 by gluing or the like.
  • Structuring can be specified. Furthermore, together with the Sheath of the core 1 also an element for an electrical connection of wires are provided for wrapping the core.
  • an element for an electrical connection of wires are provided for wrapping the core.
  • FIG. 5 is a flowchart underlying a method of manufacturing a slotted magnetic core according to an embodiment.
  • a base body 10 is first provided.
  • the base body 10 can in this case the previously described properties of a
  • the main body 10 may have a rotationally symmetrical shape.
  • the base body 10 comprises at least a first portion 11 made of a non-magnetic material and a second portion 12 with a magnetic ferrite.
  • Providing the base body 10 also includes, for example, pressing the magnetic ferrite and the non-magnetic material into one
  • the main body 10 is to comprise an optional third section 13, as has already been described above, then it too can be pressed and / or sintered together with the other two sections.
  • step S2 10 column 20 are in the provided base body
  • the gaps 20 are introduced only into the second section and optionally into the optional third section 13. Specifically, no gaps are introduced into the first section 11, so that the resulting slotted magnetic core 1 has a plurality of magnetic ferrite segments fixed by the continuous nonmagnetic section 11.
  • the main body 10 with the gaps 20 can be encased by a material, in particular an electrically insulating material.
  • a material in particular an electrically insulating material.
  • the formed magnetic core 1 can be stabilized and protected from damage.
  • the present invention relates to the production of a slotted magnetic core with air gaps. For this purpose, it is provided to form a base body with a section of magnetic ferrite and a section of non-magnetic material. Subsequently, in the section with the magnetic ferrite column are introduced, during the
  • Section of the non-magnetic material remains largely unchanged. In this way, by the non-magnetic region, the segments with the ferrite, which are formed by the introduction of the columns, are fixed against each other.

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Abstract

The invention relates to the production of a magnetic core having air gaps. For this purpose, according to the invention, a main body having a portion made of magnetic ferrite and a portion made of non-magnetic material is formed. Subsequently, gaps are introduced into the portion having the magnetic ferrite, while the portion having the non-magnetic material remains largely unchanged. In this way, the segments having the ferrite, which are formed by the introduction of the gaps, can be fixed relative to each other by the non-magnetic region.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Geschlitzter magnetischer Kern und Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns  Slotted magnetic core and method of making a slotted magnetic core
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines The present invention relates to a process for producing a
magnetischen Kerns sowie einen magnetischen Kern. magnetic core and a magnetic core.
Stand der Technik State of the art
Die Druckschrift DE 10 2015 218 715 AI offenbart ein Stromwandlermodul mit einer Leiterplatte, in welche in Aussparungen der Leiterplatte ein Eisenkern integriert ist. Dabei ist eine Wicklung, welche einen Sekundärkreis des The document DE 10 2015 218 715 AI discloses a current transformer module with a printed circuit board, in which in recesses of the circuit board, an iron core is integrated. Here is a winding which is a secondary circuit of the
Stromwandlermoduls bildet, auf der Leiterplatte angeordnet. Current transformer module forms, arranged on the circuit board.
Für leistungselektronische Anwendungen werden sehr häufig induktive For power electronics applications are very often inductive
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. Components used for energy conversion. An example of this are switching power supplies. Soft magnetic cores having one or more gaps, in particular air gaps, are preferably used for the inductive components.
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. In the context of the miniaturization of assemblies, smaller and smaller inductive components are used. Thus, cores of smaller size are increasingly needed for the inductive components.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
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. The present invention discloses a method for producing a slotted magnetic core, in particular a coil core, with the features of claim 1 and a slotted magnetic core having the features of claim 7.
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 Accordingly, it is provided: A method of making a slotted magnetic core. The method comprises a step for providing a rotationally symmetrical basic body. This rotationally symmetrical body has a
Symmetrieachse auf. Der Grundkörper ist in einem Innenbereich um die Symmetry axis on. The main body is in an interior around the
Symmetrieachse herum hohl, das heißt materialfrei ausgebildet. Ferner weist derSymmetryeachse around hollow, that is formed material-free. Furthermore, the
Grundkörper in Richtung der Symmetrieachse des Grundkörpers eine Base body in the direction of the axis of symmetry of the main body a
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 eingebrachtenLayer structure with a first portion of a non-magnetic material and a second portion with a magnetic ferrite. Furthermore, the method comprises a step for introducing gaps into the second section of the main body with the magnetic ferrite. The introduced
Spalte unterteilen den zweiten Abschnitt des Grundkörpers in mehrere Column divide the second section of the body into several
Segmente. Vorzugsweise wird der zweite Abschnitt des Grundkörpers hierbei in mehrere gleichförmige Segmente unterteilt. Weiterhin ist vorgesehen: Segments. In this case, the second section of the basic body is preferably subdivided into a plurality of uniform segments. Furthermore, it is provided:
Ein geschlitzter magnetischer Kern mit einem drehsymmetrischen ersten A slotted magnetic core with a rotationally symmetric first
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. Section of a non-magnetic material and a rotationally symmetrical second section with a magnetic ferrite. The first section and the second section have a common axis of symmetry. Furthermore, a plurality of gaps are arranged in the second section. The columns in the second section divide the second section into multiple segments. Preferably, the second section is divided by the column into a plurality of uniform segments.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Herstellung kleiner magnetischer Kerne mit Luftspalten eine Herausforderung darstellt. The present invention is based on the finding that the production of small magnetic cores with air gaps presents a challenge.
Aufgrund der Luftspalte in einem Kern wird der Kern aus einem magnetischenDue to the air gaps in a core, the core is made of a magnetic
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. 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. Ferrite divided into several individual segments. The individual segments usually have no connection to each other in a conventional core. Therefore, the assembly of the individual segments of such a core into an overall component, especially in the course of miniaturization, is a great challenge. The present invention is therefore based on the idea to take this knowledge into account and to provide a method for producing slotted cores, in particular cores of smaller size, which on the one hand can be realized easily and with precisely defined gaps, and which also creates a core which is simple, efficient and thus cost-effective to process further.
Insbesondere ist es hierbei eine Idee der vorliegenden Erfindung, als In particular, this is an idea of the present invention, as
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 Starting basis for a slotted core to provide a base body, which in addition to a portion with a magnetic ferrite has another portion which is non-magnetic. This further portion of the body is thus formed of a material which does not
magnetischen Eigenschaften aufweist. Dieser zusätzliche Abschnitt aus nichtmagnetischem 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. has magnetic properties. This additional portion of non-magnetic material can serve as a support structure, which holds the area of the main body with the magnetic ferrite even in a well-defined position when in the magnetic ferrite column, in particular air gaps, are introduced. In this way, the individual segments of the magnetic ferrite of the core remain reliably fixed in position relative to one another even if, after the introduction of the gap into the magnetic ferrite, this gate is subdivided into a plurality of individual segments. As a result, the core with the air gaps can be processed particularly easily.
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 In particular, by fixing the individual segments with the magnetic ferrite on a non-magnetic support, it is possible to directly wind such a core with wires without the individual ones
Segmente in weiteren Arbeitsschritten fixiert oder miteinander verbunden werden müssen. Ferner ermöglicht ein erfindungsgemäßer Kern auch die Realisierung vonSegments must be fixed in further steps or connected to each other. Furthermore, an inventive core also allows the realization of
Kernen aus einzelnen ferritischen Segmenten, also mit Luftspalten, welche eine sehr geringe Breite der Luftspalte und auch sehr geringe Gesamtabmessungen aufweisen. 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 Cores of individual ferritic segments, ie with air gaps, which have a very small width of the air gaps and also very small overall dimensions. According to one embodiment, the base body comprises a further, third section with a non-magnetic material. The second section with the magnetic ferrite is in this case arranged along the axis of symmetry between the first section and the third section. The step to
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. Inserting columns in this case can bring in the desired column both in the second section and in the third section and thus divide the second section and the third section into several segments. In this way, the individual segments are covered with the magnetic ferrite on two opposite sides of a non-magnetic material. This allows a later-applied wire winding to be kept at a distance from the magnetic part, i. the wire winding is in this case outside the stray fields at the columns. In this way, the properties, e.g. the losses of an inductive component are improved with such a magnetic core.
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 According to one embodiment, the step of introducing the nip comprises sawing, in particular mechanical micro sawing, laser cutting, fluid jet cutting (e.g., water jet cutting), or any other suitable method for introducing the gaps of the desired width. In particular, in this case methods can be used which are suitable to column with a small gap width in the
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. To introduce basic body. The width of the column can be in the range of several millimeters. Preferably, gaps of less than 1 mm, in particular gaps of less than 500 micrometers, 200 micrometers, less than 100 micrometers or even smaller gaps can be realized in this way.
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 According to one embodiment, the method comprises a further step for encasing the base body with an electrical insulating material. The sheathing of the base body with the electrically insulating material can be carried out after the introduction of the column. In this way, the base body and thus the slotted core can be additionally stabilized on the one hand. In addition, the core by sheathing can also front
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 Damage to be protected. Furthermore, by sheathing, a predetermined, desired distance between the core and a later applied winding can be realized. The sheathing of the
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, eineThe body can be made by any suitable method. For example, sheathing may be by injection molding, spraying, vapor deposition, or other method of applying a sheath to the body. Furthermore, it is also possible to have a
Ummantelung aus einem oder mehreren Teilen an dem Grundkörper Sheath of one or more parts of the body
anzubringen. Das bzw. die Teile können dabei zuvor in einem separaten to install. The part or parts can be previously in a separate
Verfahren hergestellt worden sein. Das Anbringen der vorab hergestellten Teile kann mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens, beispielsweise durch Verkleben oder ähnliches erfolgen. Be prepared method. The attachment of the pre-fabricated parts can be done by any suitable method, for example by gluing or the like.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt zum Ummanteln des According to one embodiment, the step of encasing the
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 derBasic body structuring the ummantelnden body. In this way, a slotted magnetic core can be realized, which by the structuring of the sheath, for example, a targeted leadership of
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 Wire wrapping around the core allows. Furthermore, it is thereby possible to also set a defined distance to a later-applied component housing Moreover, for example, during the
Ummanteins und/oder des Strukturierens auch gleichzeitig elektrische Ummanteins and / or structuring also at the same time electrical
Anschlüsse für eine Wicklung um den Kern herum mit angebracht werden. Connections for a winding around the core with attached.
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, According to one embodiment, providing the base body comprises pressing the starting materials into a desired shape. Furthermore, the provision of the basic body can also be a sintering of the basic body,
insbesondere der Kombination aus magnetischem Ferrit und nicht-magnetischemin particular the combination of magnetic ferrite and non-magnetic
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. 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 Include material. In this way, a main body can be formed, in which the magnetic ferrite and the non-magnetic material already form a unit. This allows a particularly simple further processing. According to one embodiment, the gaps of the core have a width of a few millimeters, a millimeter or less than 1 mm. In particular, the gaps may have a width of less than 500 microns, less than 200 microns, less than 100 microns, or optionally 50
Mikrometer, 20 Mikrometer oder weniger aufweisen. Die Anzahl der Micrometer, 20 micrometers or less. The number of
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 introduced column can be chosen arbitrarily. In particular are for example, one, two, three, four, six, eight, or any other number of columns possible. The core can do this one
Durchmesser von wenigen Millimetern, insbesondere einigen wenigen Diameter of a few millimeters, especially a few
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. Centimeters. The height of the core may also be a few millimeters, one or more centimeters. The height of the core is considered to be the core dimension along the axis of symmetry, while the width of the core is considered to be a dimension in the radial direction perpendicular to the axis of symmetry.
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. According to one embodiment, the core comprises a second section of magnetic ferrite, which, viewed in the direction of the axis of symmetry, is arranged between two sections of a non-magnetic material.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Kern zumindest teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt. According to one embodiment, the core is at least partially encased with an electrically insulating material.
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 According to an embodiment of the core, the gaps have a variable width in the radial direction and / or in a direction parallel to the axis of symmetry. In this way, the inductance value of the magnetic core can be made current-dependent. This leads in particular to a
lastabhängigen Effizienz und damit verbundenen Vorteilen. load-dependent efficiency and associated benefits.
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 The above embodiments and developments can, as far as appropriate, combine arbitrarily. Further refinements, further developments and implementations of the invention also include combinations of previously or below that are not explicitly mentioned with respect to FIG
Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der vorliegenden Erfindung hinzufügen. Embodiments described features of the invention. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic forms of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer Ausführungsform; eine schematische Darstellung Draufsicht auf einen geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer Ausführungsform; eine perspektivische Darstellung eines geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer Ausführungsform; eine perspektivische Darstellung eines geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer weiteren Ausführungsform; und eine Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kern gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Brief description of the drawings The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. 1 shows a schematic representation of a cross section through a slotted magnetic core according to an embodiment; a schematic plan view of a slotted magnetic core according to an embodiment; a perspective view of a slotted magnetic core according to an embodiment; a perspective view of a slotted magnetic core according to another embodiment; and FIG. 12 is an illustration of a flowchart underlying a method of manufacturing a slotted magnetic core according to an embodiment.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 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 demFigure 1 shows a schematic representation of a cross section through a base body 10 for producing a slotted magnetic core, as it is based on an embodiment of the present invention. In which
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. In dem hier dargestellten Beispiel weist der Grundkörper entlang der The base body 10 is a rotationally symmetrical basic body which has at least one axis of symmetry AA. In this context, rotationally symmetrical means that the basic body 10 can be converted into itself at a predetermined angle by rotation about the axis of symmetry AA. The predetermined angle is 360 degrees / n, where n is a natural number of 2 or more. In particular, the main body 10 can thus have the base of a regular polygon. In addition, circular base surfaces for the main body 10 or even, for example, oval base surfaces are possible. In the example shown here, the base body along the
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. Symmetry axis A-A has a constant width d. This is only for better understanding and is not mandatory for the formation of a base body 10.
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. The base body 10 is formed from a first portion 11 and a second portion 12. The first section 11 consists of a non-magnetic material. For example, the first portion 11 may be formed of a non-magnetic ceramic or other suitable material having non-magnetic properties. Along the axis of symmetry A-A, the second section 12 immediately adjoins the first section 11. This second section 12 consists entirely or at least predominantly of magnetic ferrite. Any suitable ferrites are possible here.
Beispielsweise kann der Grundkörper 10 durch Verpressen eines nichtmagnetischen Ausgangsmaterials für den ersten Abschnitt 11 und eines magnetischen Materials für den zweiten Abschnitt 12 hergestellt werden. For example, the main body 10 may be manufactured by pressing a non-magnetic raw material for the first portion 11 and a magnetic material for the second portion 12.
Gegebenenfalls kann der Grundkörper 10 nach dem Verpressen der Optionally, the base body 10 after pressing the
Ausgangsmaterialien in einem weiteren Prozessschritt gesintert werden. Starting materials are sintered in a further process step.
Entsprechende Prozessschritte zur Herstellung des Pressens und/oder Sinterns können dabei auf konventionelle Weise ausgeführt werden. Corresponding process steps for producing the pressing and / or sintering can be carried out in a conventional manner.
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 Alternatively, it is also possible to initially produce the individual sections 11 and 12 separately and then to join the individual sections 11 and 12 together to form a common main body 10. The joining can be done, for example, by gluing or another suitable one
Verfahrensprozess realisiert werden. In jedem Fall sollten der erste Abschnitt 11 und der zweite Abschnitt 12 fest miteinander verbunden sein. Process be realized. In any case, the first portion 11 and the second portion 12 should be firmly joined together.
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 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 AbschnittOptionally, along the axis of symmetry AA after the first portion 11 and the second portion 12 still a third section 13 (shown in phantom) follow. This optional third section 13 may be made of a non-magnetic material analogously to the first section 11 The base body 10 has, as previously stated, a rotationally symmetrical shape. In this case, the base body 10 is hollow inside. This means that viewed from the symmetry axis AA radially outward, initially there is a material-free region, which is subsequently followed by a region of magnetic ferrite in the second section 12 or non-magnetic material in the first section
11 anschließt. Im Falle einer kreisförmigen Grundfläche für den Grundkörper 10 kann somit durch den Grundkörper 10 ein Hohlzylinder gebildet werden. 11 connects. In the case of a circular base for the main body 10 can thus be formed by the main body 10, a hollow cylinder.
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 The base body 10 preferably has a diameter d of a few millimeters. For example, the base body 10 may have a diameter d of 1 cm, 1.5 cm, 2 cm, 3 cm or 5 cm. In principle, however, larger or smaller diameters d are possible. The height h of
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 hl 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. Base 10 may also have a few millimeters. For example, the height h of the main body may be 5 mm, 10 mm, 15 mm or 20 mm. However, smaller or larger heights for the base body 10 are also possible here. In particular, the height hl of the first section 11 and the height h3 of the optional third section 13 may be in the range of one or a few millimeters. For example, heights of 0.8 mm, 1 mm, 1.5 mm or 2 mm are possible for the first and optional third sections 11, 13.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf einen geschlitzten magnetischen Kern 1 gemäß einer Ausführungsform. Wie in Figur 2 zu erkennen ist, werden in den Grundkörper 10, und hier insbesondere in den zweiten Abschnitt 12 ein oder mehrere Spalte 20 eingebracht. Figure 2 shows a schematic representation of a plan view of a slotted magnetic core 1 according to one embodiment. As can be seen in FIG. 2, one or more gaps 20 are introduced into the main body 10, and here in particular into the second section 12.
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 The introduction of the column 20 into the second section 12 of the main body 10 can be done for example by means of sawing, in particular by means of micro saws. However, any other methods, such as a
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. Structuring by means of a laser beam or cutting by means of a fluid / liquid steel, for example a water jet possible. Other known or novel methods for introducing the column 20 into the base body 10 are possible. For example, the width b of the column may be in the range of one or more millimeters. Preferably, the gaps 20 have a width b of less than 1 mm. For example, the gaps 20 may have a width of 500 microns, 200 microns, 150 microns, 100 microns or less respectively. Even gaps with a width b of 50 microns, 20 microns or 10 microns are possible. Preferably, the width b of the column 20 is smaller than a width of a wire with which the magnetic core 1 is to be wound later. In this way it can be ensured that the wire does not slip into a gap 20 during wrapping.
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.The width b of the column 20 is in the embodiment shown here in the radial direction and parallel to the axis of symmetry A-A constant. Moreover, it is also possible to vary the width b of the column 20 in the radial direction and / or parallel to the axis of symmetry A-A. For example, the individual gaps 20 may have a plurality of sections with a different width b. This way, the width b of a gap 20 in the radial direction and / or parallel to the axis of symmetry A-A may increase (or decrease) in stages. This can be achieved, for example, by introducing the column 20 into the base body 10 in several stages.
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 For example, different cutting widths for the gaps 20 can be incorporated one after the other in several stages, the depth for the machining of the gap being reduced as the cutting width increases. For example, consecutive columns with different widths can be used in the
Grundkörper 10 gesägt oder geschnitten werden, wobei Spalte mit geringererMain body 10 sawn or cut, where column with lesser
Breite tiefer in den Grundkörper 10 eingebracht werden, während Spalte mit größerer Breite weniger tief in den Grundkörper 10 eingebracht werden. Width are introduced deeper into the base body 10, while gaps of greater width are introduced less deeply into the base body 10.
Alternativ kann die Breite b der Spalte 20 auch kontinuierlich in radialer Richtung oder parallel zur Symmetrieachse A-A variiert werden. Alternatively, the width b of the column 20 can also be varied continuously in the radial direction or parallel to the axis of symmetry A-A.
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. By varying the width b of the column 20, the inductance value of the magnetic core 1 can be made current-dependent. This leads in particular to a load-dependent efficiency of applications with a corresponding magnetic core 1.
Je nach Anwendungsfall ist eine beliebige Anzahl von Spalten 20 möglich. Depending on the application, any number of columns 20 is possible.
Grundsätzlich kann ein Kern mit nur einem Spalt 20 realisiert werden. In principle, a core with only one gap 20 can be realized.
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 However, the core 1 preferably has a plurality of gaps 20, for example two, three, four, six, eight or any other number of columns 20. Through the column 20, which in the main body 20 and in particular in the second section 12 are introduced, at least the second section 12 is divided into several segments. Preferably, the second portion 12 is divided into a plurality of uniform segments. In this way, the magnetic core 1 after the introduction of the column 20 a
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. have rotationally symmetric structure with the same axis of symmetry A-A. In the example shown here, column 20 is uniform, i. equidistant, arranged in the base body 10. However, such an equidistant distribution of the column 20 is not mandatory. Alternatively, it is also possible to provide an accumulation of gaps 20 in a section of the main body 10. In this case, the individual segments of the main body 10 do not all have the same shape.
Figur 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 AbschnittFIG. 3 shows a perspective view of a slotted magnetic core according to one embodiment. In this embodiment, the magnetic core 1 is composed of a main body 10 having only a first portion
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. 11 and a second section 12 made. As can be seen, the gaps 20 are introduced into the base body 10 only in the area of the second section 12. In the region of the first portion 11 of the non-magnetic material, no gaps 20 are introduced. In this way, the second portion 12 is divided into a plurality of segments, which are fixed together by the first portion 11 due to the connection between the first portion 11 and the second portion 12.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines geschlitzten magnetischen Kernsl 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 Figure 4 shows a perspective view of a slotted magnetic Kernsl according to another embodiment. In this embodiment, the core 1 is formed from a base body 10 having a first portion 11, a second portion 12 and a third portion 13. In this case, the gaps 20 are in both the second section 12 and the third
Abschnitt 13 eingebracht. Lediglich im ersten Abschnitt 11 sind keine Spalte 20 eingebracht, so dass die Segmente des zweiten Abschnitts 12 und des drittenSection 13 introduced. Only in the first section 11, no gaps 20 are introduced, so that the segments of the second section 12 and the third
Abschnitts 13 durch die Verbindung mit dem ersten Abschnitt 11 miteinander fixiert sind. Section 13 are fixed together by the connection with the first section 11.
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. Basically, a magnetic core 1, as described above, already be wrapped with wire, so as to form an inductance. About that In addition, a previously described core 1 can also be additionally encased by a material, in particular an electrically non-conductive material. The core 1 described above can be completely encased by a suitable electrically non-conductive material. In addition, depending on the application, only a partial sheathing of the previously described core 1 is possible.
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 The sheathing of the body can be done by any suitable method. The sheathing may be made, for example, by means of a suitable injection molding process (e.g., by in-mold process) or the like. In addition, any other methods for wholly or partially sheathing are possible. For example, a powder coating (powder-coating) or a CVD method (chemical vapor deposition) is possible. By the sheathing, on the one hand, the magnetic core 1 before
Beschädigungen geschützt werden. Darüber hinaus kann die Struktur des KernsDamage to be protected. In addition, the structure of the core
1 mit den Spalten 20 durch die Ummantelung zusätzlich stabilisiert werden. 1 with the columns 20 are additionally stabilized by the sheath.
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. In particular, it is also possible that the material for the sheath also penetrates into the column 20. Alternatively, only the outer region of the core 1 can be encased, while the gaps 20 remain filled with air even after the jacket.
Ferner ist es auch möglich, eine Ummantelung aus einem oder mehreren Teilen an dem GrundkörperlO anzubringen. Das oder die anzubringenden Teile können dabei zuvor hergestellt werden. Beispielsweise können hierzu Kunststoffteile separat gefertigt werden. Auch diese separaten Kunststoffteile können zumFurthermore, it is also possible to attach a casing of one or more parts to the GrundkörperlO. The or the parts to be attached can be prepared in advance. For example, this plastic parts can be made separately. These separate plastic parts can also
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. Example be produced by means of an injection molding process. The attachment of the separate parts may be accomplished by any suitable method. For example, the parts may be fixed to the main body 10 by gluing or the like.
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 In addition, it is also possible in the course of the sheathing to structure the sheath. In this way, for example, a guide of the wires or interconnects for the formation of an inductance by a suitable
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 Structuring can be specified. Furthermore, together with the Sheath of the core 1 also an element for an electrical connection of wires are provided for wrapping the core. In particular, for example, in a casing by injection molding a
Halterung für elektrische Anschlüsse vorgesehen werden. Holder for electrical connections are provided.
Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kernsl gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. In Schritt Sl wird zunächst ein Grundkörper 10 bereitgestellt. Der Grundkörper 10 kann hierbei die zuvor bereits beschriebenen Eigenschaften eines FIG. 5 is a flowchart underlying a method of manufacturing a slotted magnetic core according to an embodiment. In step S1, a base body 10 is first provided. The base body 10 can in this case the previously described properties of a
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 Have basic body 10. In particular, the main body 10 may have a rotationally symmetrical shape. Furthermore, the base body 10 comprises at least a first portion 11 made of a non-magnetic material and a second portion 12 with a magnetic ferrite. Providing the base body 10 also includes, for example, pressing the magnetic ferrite and the non-magnetic material into one
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. common compact and optionally also the sintering of the combination of non-magnetic material and magnetic ferrite. In this way, a stable connection between the two sections 11, 12 can be achieved. If the main body 10 is to comprise an optional third section 13, as has already been described above, then it too can be pressed and / or sintered together with the other two sections.
In Schritt S2 werden in den bereitgestellten Grundkörper 10 Spalte 20 In step S2 10 column 20 are in the provided base body
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 Kernl mehrere Segmente mit einem magnetischen Ferrit aufweist, welche durch den zusammenhängenden nichtmagnetischen Abschnitt 11 fixiert sind. brought in. In this case, the gaps 20 are introduced only into the second section and optionally into the optional third section 13. Specifically, no gaps are introduced into the first section 11, so that the resulting slotted magnetic core 1 has a plurality of magnetic ferrite segments fixed by the continuous nonmagnetic section 11.
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. 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 derOptionally, in a further step S3, the main body 10 with the gaps 20 can be encased by a material, in particular an electrically insulating material. Thus, the formed magnetic core 1 can be stabilized and protected from damage. In summary, the present invention relates to the production of a slotted magnetic core with air gaps. For this purpose, it is provided to form a base body with a section of magnetic ferrite and a section of non-magnetic material. Subsequently, in the section with the magnetic ferrite column are introduced, during the
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. Section of the non-magnetic material remains largely unchanged. In this way, by the non-magnetic region, the segments with the ferrite, which are formed by the introduction of the columns, are fixed against each other.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns (1), mit den Schritten: 1. A method for producing a slotted magnetic core (1), comprising the steps of:
Bereitstellen (Sl) eines drehsymmetrischen Grundkörpers (10) mit einer Symmetrieachse (A-A), wobei der Grundkörper (10) in einem Innenbereich um die Symmetrieachse (A-A) hohl ist, und wobei der Grundkörper (10) in Richtung der Symmetrieachse (A-A) einen ersten Abschnitt (11) aus einem nicht-magnetischen Material und einen zweiten Abschnitt (12) mit einem magnetischen Ferrit umfasst; und Providing (Sl) a rotationally symmetrical basic body (10) with an axis of symmetry (AA), wherein the basic body (10) is hollow in an inner region about the symmetry axis (AA), and wherein the basic body (10) in the direction of the symmetry axis (AA) a first portion (11) of a non-magnetic material and a second portion (12) comprising a magnetic ferrite; and
Einbringen (S2) von Spalten (20) in den zweiten Abschnitt (12) des Grundkörpers (10), wobei die Spalte (20) den zweiten Abschnitt (12) des Grundkörpers (10) in mehrere Segmente unterteilen. Introducing (S2) columns (20) into the second section (12) of the main body (10), wherein the gaps (20) divide the second section (12) of the main body (10) into a plurality of segments.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (10) einen dritten Abschnitt (13) aus einem nicht-magnetisches Material umfasst, und wobei der zweite Abschnitt (12) entlang der Symmetrieachse (A-A) zwischen dem ersten Abschnitt (11) und dem dritten Abschnitt (13) angeordnet ist; und wobei der Schritt (S2) zum Einbringen von Spalten (20) den zweiten Abschnitt (12) und den dritten Abschnitt (13) in mehrere Segmente unterteilt. 2. The method of claim 1, wherein the base body (10) comprises a third portion (13) made of a non-magnetic material, and wherein the second portion (12) along the symmetry axis (AA) between the first portion (11) and the third section (13) is arranged; and wherein the step (S2) of inserting gaps (20) divides the second portion (12) and the third portion (13) into a plurality of segments.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt (S2) zum Einbringen von Spalten (20) ein Sägen, ein Laserschneiden und/oder ein Schneiden mit einem Fluidstrahl umfasst. 3. The method of claim 1 or 2, wherein the step (S2) for introducing columns (20) comprises sawing, laser cutting and / or cutting with a fluid jet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Schritt (S3) zum Ummanteln des Grundkörpers (10) mit einem elektrisch isolierenden Material nach dem Schritt (S2) zum Einbringen der Spalte (20). Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt (S3) zum Ummanteln des Grundkörpers (10) ein Strukturieren des ummantelten Grundkörpers (10) umfasst. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, comprising a step (S3) for wrapping the base body (10) with an electrically insulating material after the step (S2) for introducing the gap (20). The method of claim 4, wherein the step (S3) for wrapping the base body (10) comprises a structuring of the sheathed base body (10).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt (Sl) zum Bereitstellen des Grundkörpers (10) ein Pressen und/oder Sintern des Grundkörpers (10) umfasst. Method according to one of claims 1 to 5, wherein the step (S1) for providing the base body (10) comprises pressing and / or sintering of the base body (10).
Geschlitzter magnetischer Kern (1), umfassend: einen drehsymmetrischen ersten Abschnitt (11) aus einem nichtmagnetisches Material, und einen drehsymmetrischen zweiten Abschnitt (12) mit einem magnetischen Ferrit, wobei der erste Abschnitt (11) und der zweite Abschnitt (12) eine gemeinsame Symmetrieachse (A-A) aufweisen und wobei in dem zweiten Abschnitt (12) mehrere Spalte (20) angeordnet sind, die den zweiten Abschnitt (12) in mehrere Segmente unterteilen. A slotted magnetic core (1) comprising: a rotationally symmetric first portion (11) of a non-magnetic material, and a rotationally symmetric second portion (12) having a magnetic ferrite, said first portion (11) and said second portion (12) being common Symmetry axis (AA) and wherein in the second portion (12) a plurality of gaps (20) are arranged, which divide the second portion (12) into a plurality of segments.
Geschlitzter magnetischer Kern (1) nach Anspruch 7, wobei die Spalte (20) in dem zweiten Abschnitt (12) eine Breite (b) von weniger als 200 A slotted magnetic core (1) according to claim 7, wherein the gap (20) in the second section (12) has a width (b) of less than 200
Mikrometer aufweisen. Have micrometer.
Geschlitzter magnetischer Kern (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der magnetische Kern (1) einen dritten Abschnitt (13) aus einem nichtmagnetischen Material umfasst, und wobei der zweite Abschnitt (12) zwischen den ersten Abschnitt (11) und dem dritten Abschnitt (13) angeordnet ist. A slotted magnetic core (1) according to claim 7 or 8, wherein the magnetic core (1) comprises a third portion (13) of a non-magnetic material, and wherein the second portion (12) is between the first portion (11) and the third portion (13) is arranged.
Geschlitzter magnetischer Kern (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der magnetische Kern (1) eine elektrisch isolierende Ummantelung umfasst. Geschlitzter magnetischer Kern nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Spalte (20) in radialer Richtung und oder in eine Richtung parallel zur Symmetrieachse (A-A) eine variable Breite (b) aufweist. A slotted magnetic core (1) according to any one of claims 7 to 9, wherein the magnetic core (1) comprises an electrically insulating sheath. A slit magnetic core according to any one of claims 7 to 10, wherein the gap (20) has a variable width (b) in the radial direction and or in a direction parallel to the axis of symmetry (AA).
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