EP3977493A1 - Induktives bauelement und verfahren zur einstellung einer induktivität - Google Patents

Induktives bauelement und verfahren zur einstellung einer induktivität

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EP3977493A1
EP3977493A1 EP20729682.3A EP20729682A EP3977493A1 EP 3977493 A1 EP3977493 A1 EP 3977493A1 EP 20729682 A EP20729682 A EP 20729682A EP 3977493 A1 EP3977493 A1 EP 3977493A1
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EP
European Patent Office
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adjustment
winding
inductance
inductive component
bodies
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EP20729682.3A
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Oleg FURSA
Jürgen Frey
Stefan Weber
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Philip Morris Products SA
Original Assignee
Philip Morris Products SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F29/10—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with core, coil, winding, or shield movable to offset variation of voltage or phase shift, e.g. induction regulators having movable part of magnetic circuit
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    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an inductive component and a method for setting an inductance
  • an inductive component It can be a coil with a magnetic core or an air core coil, that is, a coil with no magnetic core.
  • the inductive component is used in a stereo system.
  • Inductance values can only be produced within certain physical limits and require, on the one hand, a material with minimal temperature dependence and, on the other hand, precise control of the geometry and the material properties.
  • the correction of deviations in the inductance value of a finished component from a desired target value is referred to as "adjustment” or "tuning".
  • an inductive component has a winding and at least one adjustment body for setting the inductance of the
  • the adjustment body has a ferromagnetic material and surrounds the winding at least in some areas.
  • the adjustment body is arranged at least in some areas in an area that is further from a
  • the winding axis of the winding is spaced as the
  • the winding is at least partially arranged within the adjustment body.
  • the adjustment body is thus arranged at least in some areas in an outer space of the winding.
  • the adjustment body does not extend into the interior of the winding and is therefore not designed as a magnetic core or part of a magnetic core.
  • the winding can also be arranged completely within the adjustment body or it can only be one
  • the edge area of the winding protrudes from the adjustment body.
  • the adjustment body has a similar length to the winding.
  • the adjustment body is shorter or shorter, for example, by a maximum of half the length of the winding longer than the winding. In this way, a
  • Adjustment body can be achieved at the ends of the winding.
  • the material of the calibration body is preferably not or only slightly electrically conductive. Thus there is no
  • the inductance can be maximized when the adjustment body is centered relative to the coil and can be reduced by shifting it.
  • the adjustment body has a ferrite or an iron alloy.
  • the material of the adjustment body can be selected in such a way that it is largely independent of temperature. This means that an adjustment is possible regardless of the temperature.
  • Such adjustment bodies may be present.
  • Adjustment bodies is also used in the following by a
  • Adjustment arrangements apply or for individual adjustment bodies of an adjustment arrangement.
  • the winding is arranged at least partially within the adjustment body.
  • the adjustment body is designed as a hollow body.
  • the adjustment body can be designed as a ring or sleeve.
  • the inductance of the component is determined by the shape and / or position of the adjustment body and / or the number of
  • Adjustment body set In particular, a
  • Fine adjustment of the inductance by changing the shape, position and / or number of the adjustment body of the component.
  • the inductive component can have what is known as an air-core coil.
  • the component does not have a magnetic core inserted into the winding.
  • the inductance can be adjusted particularly well by external adjustment bodies.
  • the inductive component can have a magnetic core, for example a ferrite core.
  • the adjustment body is preferably formed separately from the ferrite core.
  • the winding wire is, for example, a flat wire
  • the inductance of the component is between 1 and 1000 nH, for example. Depending on the construction, the inductance can be adjusted in a range of up to 10% by varying the calibration body.
  • the component has several
  • the adjustment bodies form, for example, a sleeve-shaped adjustment arrangement in which the winding is arranged.
  • the adjustment bodies have different lengths.
  • An extension along the winding axis of the winding is referred to as length.
  • Adjustment bodies can be added or removed to adjust the inductance. If the inductance value of the component corresponds to a target value, the adjustment bodies can be fixed in their position.
  • the adjustment bodies can have different diameters.
  • the diameter is the extension of the adjustment body perpendicular to the
  • Adjustment body can be replaced by an adjustment body with a different diameter. Adjustment bodies of different geometrical shapes can also be combined.
  • adjustment bodies with circular, elliptical and rectangular outer contours can be combined.
  • the adjustment bodies can have different ferromagnetic materials.
  • a calibration body can be replaced by a calibration body comprising a different material.
  • the number of adjustment bodies can also be varied. This can also include a
  • Filling bodies comprising a non-magnetic material can be replaced by a compensation body or vice versa. It can also be between at least two of the adjustment bodies
  • Filling body comprising a non-magnetic material be arranged.
  • the filling body has a plastic material.
  • Adjustment body has a center point with respect to the winding axis, the center point being at a distance from a center point of the winding with respect to the winding axis.
  • the winding axis can also be defined as the x-axis.
  • the center point of the calibration body has a in the x direction
  • the center points designate, for example, the geometric center points of the winding or of the adjustment body with respect to the winding axis.
  • the center points can also be the
  • a displacement of the adjustment body away from the center point of the winding leads to a reduction in the inductance and a displacement in the direction of the
  • the adjustment body or the winding can be moved directly to move the center point. Also one
  • Adjustment body can lead to a shift of the center point.
  • the inductance is through the
  • the adjustment body can be moved in both directions relative to the winding, for example, until a target value is reached.
  • individual adjustment bodies of an adjustment arrangement or the entire adjustment arrangement can also be moved.
  • the inductive component can have a stop to limit the displacement of the adjustment body along a
  • the stop is formed by part of a coil support or is on
  • Coil carrier attached. Stops can also be provided on both sides to limit the displacement.
  • the adjustment body is for example arranged at a distance from the stop before and / or after the displacement. Thus, there is room for moving the adjustment body towards the stop, so that there is room for fine adjustment of the inductance.
  • the calibration body can also strike the stop before the fine adjustment and be moved away from the stop during the fine adjustment.
  • the adjustment body is arranged before and / or after the fine adjustment in such a way that a shift in one direction to increase the inductance and a
  • the stop position is the position of the center point of the adjustment body when the adjustment body strikes a stop.
  • the distance between the center of the adjustment body and the stop position is at least 20% of the distance between the stop position and the center of the winding.
  • the distance of the center of the adjustment body from the center of the winding at least 20% of the distance between the stop position and the center of the winding.
  • the adjustment body or the adjustment arrangement is
  • the adjustment body is secured against displacement along the winding axis.
  • an adhesive is applied, for example, before or after the adjustment.
  • a slowly curing adhesive can be used so that the adjustment body can be moved for adjustment and then a
  • the adhesive cures.
  • the adhesive can be an adhesive.
  • the adhesive attaches the adjustment body to the winding or a coil carrier, for example.
  • Adjustment body is no longer possible.
  • the component can be designed in such a way that prior to application of the adhesive, an adjustment is carried out by shifting the
  • Adjustment body is possible along the winding axis.
  • the inductive component has a housing for shielding. It can be a
  • the adjustment body can be arranged between the housing and the winding. Additionally or alternatively, the adjustment body can also be used for shielding.
  • a method for setting an inductance value of an inductive component is specified.
  • an inductive component having a winding and a compensation body are provided.
  • the adjustment body has a ferromagnetic material and surrounds the winding at least in some areas.
  • the shape and / or position and / or number of the adjustment bodies is changed in order to set the inductance.
  • the above-described inductive component can be obtained by the method.
  • the inductance can be any adjustment bodies as described above.
  • the inductance can be any adjustment bodies as described above.
  • the inductance can be any adjustment bodies as described above.
  • the adjustment bodies can have different lengths, diameters and / or
  • the inductance Before setting the inductance, for example, the inductance is measured. If there is a deviation from a target value, an adjustment is carried out by means of the adjustment body. After the adjustment, a measurement and, if necessary, a further adjustment can take place.
  • the relative position of the winding and the adjustment body is particularly important here, so that a movement includes a direct shifting of the winding while the adjustment body is held.
  • the adjustment body is arranged before the adjustment in such a way that the inductance can be increased by shifting in one direction and the inductance by
  • Displacement in the opposite direction can be reduced.
  • the inductance value can be highest and with a maximally decentered arrangement the
  • Inductance value must be the lowest.
  • the adjustment body is initially positioned at the stop position and then for adjustment in
  • Adjustment body can also go beyond the center point
  • the distance between the center of the adjustment body and the stop position of the center is at least 20% of the
  • the distance between the center point of the adjustment body and the center point of the winding is at least 20% of the distance between
  • Minimum distances can also be present before the adjustment, so that there is sufficient leeway for a shift in both directions and thus for a reduction or
  • Adhesive in particular an adhesive applied.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inductive component in a side view
  • FIG. 2 shows another embodiment of an inductive
  • FIG. 3 shows another embodiment of an inductive
  • FIG. 4 shows another embodiment of an inductive
  • Figures 5A to 5C a method for setting a
  • Figure 1 shows an inductive component 1 has a
  • Winding 2 is formed from a helically wound wire 3.
  • the wire 3 is wound around a coil carrier 11 (see FIG. 4).
  • the component 1 can be as
  • the coil carrier 11 is thus non-magnetic.
  • the coil carrier 11 has plastic or consists of plastic.
  • the coil carrier 11 is designed as a magnetic core or a magnetic core is inserted into the coil carrier 11.
  • the inductive component 1 has a balancing arrangement 40 which is formed by a plurality of balancing bodies 4_1, 4_2, 4_n.
  • the compensation arrangement 40 By means of the compensation arrangement 40, the inductance can be set precisely after completion of the winding 2.
  • the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n surround the winding 2 at least in areas. In particular, the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n are at least partially in one area
  • the winding 2 is at least partially between one of the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n and the Winding axis A arranged.
  • "Between" is defined by the fact that in the case of a vertical connecting line of a point on the adjustment body 4_1, 4_2, 4_n to the winding axis A, the winding 2 is separated from the connecting line
  • the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n are each formed from rings or sleeves made of ferromagnetic material.
  • the material is ferrite.
  • the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n in the present case form a hollow cylinder in which the winding 2 is arranged.
  • the coil carrier can also be arranged in the hollow cylinder.
  • the wire ends 6, 7 protrude from the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n.
  • the wire ends 6, 7 are for example for
  • the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n can be fixed relative to the winding 2 after the inductance has been adjusted.
  • the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n are attached to the winding 2 or a coil carrier with an adhesive, for example an adhesive.
  • an adhesive for example an adhesive.
  • it can be a fast or slow curing adhesive.
  • it is a UV adhesive.
  • the component 1 can have a housing (not shown here) which at least partially surrounds the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n and the winding 2.
  • the housing can enlarge the adjustment range.
  • the housing can for example be a metal housing. It can be a separate component, for example in the form of a metal cylinder. It can also be a winding made of a metal foil, in particular one
  • Aluminum foil which is wrapped around the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n.
  • it can be a
  • the housing extends over the entire winding 2, in particular in the event that the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n.
  • Balancing arrangement 40 does not extend over the entire winding 2.
  • the balancing arrangement 40 has a similar length to the winding 2, in particular the
  • Adjustment arrangement 40 slightly longer than winding 2.
  • Gaps 5 can also be present between the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n.
  • the gaps 5 can be such that the position of the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n parallel to the winding axis can be changed in order to adjust the inductance.
  • Adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n in this case rings, can be added or removed.
  • the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n are
  • Measure component 1 Depending on a deviation from a target value, one or more of the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n are removed or further adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n are added. The inductance can then be measured again and it can be checked whether a target value has been reached. If necessary, further adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n are exchanged.
  • the adjustment bodies 4 can have different lengths 1_1, 1_2, l_n. Depending on the size of the deviation between the nominal value and the measured value, a longer or shorter calibration body 1_1, 1_2, l_n is removed or added.
  • the inductive component 1 has before
  • Adjust the adjustment bodies 4_1 to 4_n For the adjustment, the adjustment body 4_1 is removed so that the inductive component 1 only has the adjustment body 4_2 to 4_n
  • the alignment arrangement 40 formed from the
  • the balancing arrangement 40 in its center of gravity is now no longer arranged in the axial direction in the center relative to the winding 2, but rather shifted to the right relative to the winding 2. This causes a change in the inductance, in particular a reduction in the inductance of the component 1.
  • the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n can also have different circumferential shapes.
  • the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n can have rectangular or elliptical circumferential shapes. A vote can then, for example, by changing the
  • the wire 3 of the winding 2 is designed as a flat wire, for example. It can be a copper wire.
  • the inductance of component 1 is between 1 and 1000 nH, for example. Depending on the construction is through
  • the inductance can be set in a range of up to 10% in steps of 0.01% of the total inductance. In the case of a very fine subdivision of the balancing arrangement 40, a finer adjustment of the inductance value with steps from 1 nH to far below 1 nH can result.
  • the inductance can be flexibly adjusted. Due to the large number of possible combinations, an optimal configuration in terms of alternating current losses, inductance, size, radiation characteristics, radiation characteristics, shielding, heat generation, robustness, etc. can be found so that the optimal performance can be achieved.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of an inductive component 1.
  • the filling bodies 8_1, 8_2, 8_n are not designed to be magnetic.
  • the filling bodies 8_1, 8_2, 8_n have a plastic material.
  • the filling bodies 8_1, 8_2, 8_n fill the space between the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n and are used to determine the positions of the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n or for Filling of empty spaces, for example after removing a calibration body to adjust the inductance.
  • Packing bodies 8_1, 8_2, 8_n can each have the same length as the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n.
  • the filling bodies 8_1, 8_2, 8_n can also have a different length than the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n.
  • one of the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n is replaced by a filling body 8_1, 8_2, 8_n or the position of the filling bodies 8_1, 8_2, 8_n and adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n is changed.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of an inductive component 1. In contrast to FIG. 3
  • Adjusting bodies 4_1, 4_2, 4_n different diameters b ] _, ⁇ 2, b n .
  • Adjustment body replaced by a calibration body with a larger or smaller outer diameter.
  • one or more filler bodies 8_1 can be arranged between the adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n. In the present case, only one filler body 8_1 is present between two of the adjustment bodies 4_1, 4_2 and no filler body is present between the further adjustment bodies 4_2, 4_n. Packing bodies can also be present between all or none of the adjustment bodies.
  • Adjustment arrangement 4 and the winding 2 is added.
  • the adjustment arrangement 4 is between the housing 9 and the
  • the balancing arrangement 4 can rest against a wall of the housing 9.
  • the housing 9 can also be used in the other embodiments shown
  • Such a housing 9, in particular a metal housing, can improve the shielding and enlarge the adjustment range.
  • Adjustment bodies 4_1, 4_2, 4_n have a shielding function
  • the decoupling can be further optimized.
  • the coil carrier can also be designed as a magnetic core, for example a ferrite core, or a magnetic core can be present in the coil carrier.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of an inductive component 1.
  • a balancing arrangement 40 is arranged in the outer space of the winding 2, which here has only a single balancing body 4.
  • the adjustment body 4 is designed as a sleeve.
  • the winding 2 is arranged inside the adjustment body 4.
  • the wire ends 6, 7 protrude from the same end of the adjustment body 4.
  • Wire ends 6, 7 can also protrude from different ends.
  • the adjustment body 4 has a greater length than the winding 2.
  • the adjustment body 4 is longer than the winding 2 by a maximum of half the length of the winding 2.
  • the inductance is adjusted here by moving the adjustment body 4 along the winding axis A.
  • the (longitudinal) position of the adjustment body 4 relative to the winding 2 is changed.
  • the distance d of the center point x_4 of the adjustment body 4 to the center point x_2 of the winding 2 is varied.
  • the center points x_2, x_4 designate, for example, the geometric center points of the winding 2 or the adjustment body 4 with respect to the winding axis A, which can also be referred to as the x axis.
  • the center points x_2, x_4 can also be the centers of mass or the
  • the inductive component 1 has a stop 10, which the displacement of the adjustment body 4 along the
  • the stop 10 is, for example, an integral part of a coil carrier 11 around which the winding 2 is arranged.
  • the stop 10 limits the maximum displacement of the adjustment body 4 in one direction.
  • the position of the center point of the adjustment body 4 when the adjustment body 4 strikes the stop 10 is denoted by x_10.
  • the center point x_4 of the calibration body 4 is halfway between the
  • a shift away from the center point x_2 of the winding 2 leads to a reduction in the inductance and a shift away from the stop position x_10 in FIG Direction of the center point x_2 of the winding 2 to a
  • a major effect is created by changing the position of the adjustment body 4 at the longitudinal edges of the winding 2. It is therefore advantageous if at least one longitudinal end of the adjustment body 4 is shifted in the area of a longitudinal end of the winding 2.
  • the distance between a longitudinal end of the winding 2 and the adjustment body 4 is before or after
  • the distances between the longitudinal ends of the adjustment body 4 from the closest longitudinal end of the winding 2 are different.
  • the adjustment body 4 After setting the inductance, the adjustment body 4 is fixed in a position relative to the winding 2,
  • the adjustment body 4 is, for example, neither central, i.e. not positioned with its center x_4 at the position of the center x_2 of the winding 2, nor at the stop position x_10, but positioned between these two positions or even beyond the center x_2 as seen from the stop position x_10.
  • Adjustment body 4 at different distances from the nearest edge-side turn of the winding 4.
  • the coil carrier 10 can also have one or more spacers 12 for positioning, in particular centering, the
  • Adjustment body 4 at a specified distance to
  • the spacers 12 are
  • Spacers be applied to the coil carrier.
  • the coil carrier 10 in the present case has a cylindrical shape.
  • the coil body can also have a different shape, for example a cuboid shape.
  • the coil carrier 10 can also be part of a larger body, for example one
  • the coil carrier 10 can be designed as a hollow body.
  • the coil carrier 11 may also be present and the wire ends 6, 7 protrude from the same end.
  • the center point of the adjustment arrangement 40 on the winding axis A can be used as a measure of the position of the adjustment arrangement 40 relative to the winding 2 and it is additionally or alternatively a shift of the adjustment arrangement 40 or the
  • FIGS 5A to 5C show process steps in
  • an inductive component 1 is provided. According to FIG. 5A, an inductive component 1
  • a calibration body 4 is for example with his
  • the starting position of the adjustment body 4 can also be, for example, the stop position x_10 and the adjustment body 4 is shifted from the stop position x_10 in the direction of the center point x_2 of the winding 2.
  • the adjustment body 4 can also use the
  • the inductance L of the component 1 is measured.
  • Component 1 is the required displacement of the
  • Adjustment body 4 determined along the winding axis A (x-axis).
  • Adjustment body 4 depending on the deviation of the measured value from the target value.
  • the shift takes place with the aid of a stepper motor.
  • the length of the shift depending on the deviation from the
  • Setpoint can be set. For example, depending on the geometry of the component 1, by moving the adjustment body 4 from the position of the center point x_2 to the stop position x_10, a reduction in inductance of up to 5% can be achieved. In the middle position of the adjustment body 4 to
  • Winding 2 a maximum inductance value can be achieved, with a maximum shift to position x_10 a minimum inductance value can be achieved.
  • a measurement of the inductance value can then be carried out again. If the inductance is sufficiently close to the target value, the position x_4 of the calibration body 4 is fixed.
  • the adjustment body 4 is fixed in its x position.
  • the adjustment body 4 is attached to the winding 2 or to the coil carrier 11 by an adhesive 13.
  • the adhesive 13 can be an adhesive, in particular a UV adhesive, for example. The adhesive 13 is applied and cured.
  • the end position x_4 can now be used for a group of components 1. Alternatively, the comparison can also be carried out again for each individual component 1.
  • the method is suitable for comparison in a

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Abstract

Ein induktives Bauelement (1) weist eine Wicklung (2) und wenigstens ein Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) zur Einstellung einer Induktivität (L) des induktiven Bauelements (1) auf, wobei der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) ein ferromagnetisches Material aufweist und die Wicklung (2) zumindest bereichsweise umgibt, wobei die Induktivität (L) durch die Form und/oder Position und/oder Anzahl der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) eingestellt ist.

Description

Beschreibung
Induktives Bauelement und Verfahren zur Einstellung einer Induktivität
Die vorliegende Erfindung betrifft ein induktives Bauelement und ein Verfahren zur Einstellung einer Induktivität
eines induktiven Bauelements. Es kann sich hierbei um eine Spule mit magnetischem Kern oder um eine Luftspule handeln, also um eine Spule, bei der kein magnetischer Kern vorhanden ist. Beispielsweise wird das induktive Bauelement in einer Stereoanlage eingesetzt.
Für viele Anwendungen ist eine präzise Einstellung des
Induktivitätswertes des Bauelements, zumindest im
statistischen Mittel für eine Gruppe von Induktivitäten
(Los), wünschenswert. Insbesondere für Resonanzanwendungen ist eine hochpräzise Einstellung der Induktivität
erforderlich .
Die genauen geometrischen Abmessungen, die Material
eigenschaften und die Betriebstemperatur beeinflussen die Induktivität elektrischer Bauteile. Hochpräzise
Induktivitätswerte sind nur in bestimmten physikalischen Grenzen herstellbar und erfordern zum Einen ein Material mit minimaler Temperaturabhängigkeit und zum Anderen eine präzise Kontrolle der Geometrie und der Materialeigenschaften. Die Korrektur von Abweichungen des Induktivitätswertes eines fertigen Bauteils von einem gewünschten Sollwert bezeichnet man als „Abgleich" oder „Tuning".
Die Druckschriften DE 36 18 122 Al, DE 39 26 231 Al, DE 199 52 192 Al und DE 10 2008 063 312 Al beschreiben abgleichbare induktive Bauelemente. Ein Abgleich wird dabei zumeist durch Hinein- oder Herausschieben eines Kerns aus weichmagnetischem Material in das Innere der Wicklung oder durch ein Auseinan derziehen oder Zusammendrücken der Wicklung bewerkstelligt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes induktives Bauelement und ein Verfahren zur Einstellung einer Induktivität eines induktiven Bauelements anzugeben .
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein induktives Bauelement eine Wicklung und wenigstens einen Abgleichkörper zur Einstellung der Induktivität des
induktiven Bauelements auf. Der Abgleichkörper weist ein ferromagnetisches Material auf und umgibt die Wicklung zumindest bereichsweise.
Insbesondere ist der Abgleichkörper zumindest bereichsweise in einem Bereich angeordnet, der weiter von einer
Wicklungsachse der Wicklung beabstandet ist als die
Außenseite der Wicklung. Insbesondere ist die Wicklung zumindest teilweise innerhalb des Abgleichkörpers angeordnet. Der Abgleichkörper ist somit zumindest bereichsweise in einem Außenraum der Wicklung angeordnet . Der Abgleichkörper reicht insbesondere nicht in das Innere der Wicklung hinein und ist somit nicht als Magnetkern oder Teil eines Magnetkerns ausgebildet. Die Wicklung kann auch vollständig innerhalb des Abgleichkörpers angeordnet sein oder es kann nur ein
Randbereich der Wicklung aus dem Abgleichkörper herausragen.
Beispielsweise weist der Abgleichkörper eine ähnliche Länge auf wie die Wicklung. Der Abgleichkörper ist beispielsweise maximal um die Hälfte der Länge der Wicklung kürzer oder länger als die Wicklung. Auf diese Weise kann bei einer
Verschiebung des Abgleichkörpers aus einer mittigen Position heraus eine besonders gute Induktivitätseinstellung durch einen großen Einfluss der längsseitigen Enden des
Abgleichkörpers an den Enden der Wicklung erreicht werden.
Durch das ferromagnetische Material des Abgleichkörpers wird das Magnetfeld der Wicklung geführt und dadurch die
Induktivität des Bauelements justiert. Das Material des Abgleichkörpers ist vorzugsweise nicht oder nur gering elektrisch leitfähig. Somit wird im Abgleichkörper kein
Stromfluss induziert, der dem von der Wicklung erzeugten Feld entgegenwirkt. Beispielsweise kann die Induktivität bei einer Zentrierung des Abgleichkörpers zur Spule maximiert und durch eine Verschiebung verringert werden.
Beispielsweise weist der Abgleichkörper ein Ferrit oder eine Eisenlegierung auf. Das Material des Abgleichkörpers kann derart gewählt sein, dass es weitgehend temperaturunabhängig ist. Somit ist ein Abgleich unabhängig von der Temperatur möglich .
Es kann nur ein Abgleichkörper oder es können mehrere
derartige Abgleichkörper vorhanden sein. Bei mehreren
Abgleichkörpern wird im Folgenden auch von einer
Abgleichanordnung gesprochen. Die für einen Abgleichkörper beschriebenen Eigenschaften können analog auch für die
Abgleichanordnung gelten oder für einzelne Abgleichkörper einer Abgleichanordnung.
In einer Ausführungsform ist die Wicklung zumindest teilweise innerhalb des Abgleichkörpers angeordnet. Beispielsweise ist der Abgleichkörper als Hohlkörper ausgebildet. Insbesondere kann der Abgleichkörper als Ring oder Hülse ausgebildet sein.
Die Induktivität des Bauelements wird durch die Form und/oder Position des Abgleichkörpers und/oder die Anzahl der
Abgleichkörper eingestellt. Insbesondere kann eine
Feinjustierung der Induktivität durch Änderung der Form, Position und/oder Anzahl der Abgleichkörper des Bauelements erfolgen .
Das induktive Bauelement kann eine sogenannte Luftspule aufweisen. In diesem Fall weist das Bauelement keinen in die Wicklung eingeschobenen magnetischen Kern auf. Bei einer derartigen Ausführungsform kann die Induktivität besonders gut durch äußere Abgleichkörper abgeglichen werden. In einer alternativen Ausführungsform kann das induktive Bauelement einen magnetischen Kern, beispielsweise einen Ferritkern aufweisen. Der Abgleichkörper ist in diesem Fall vorzugsweise separat vom Ferritkern ausgebildet .
Der Wicklungsdraht ist beispielsweise als Flachdraht
ausgebildet. Es kann sich um einen Kupferdraht handeln. Die Induktivität des Bauelements liegt beispielsweise zwischen 1 und 1000 nH . Je nach Konstruktion ist durch Variation des Abgleichkörpers eine Einstellung der Induktivität in einem Bereich von bis zu 10 % möglich.
In einer Ausführungsform weist das Bauelement mehrere
derartige Abgleichkörper auf. Die Abgleichkörper bilden beispielsweise eine hülsenförmige Abgleichanordnung, in der die Wicklung angeordnet ist. Durch eine Kombination von
Abgleichkörpern mit verschiedenen Längen, Formen und
Materialzusammensetzungen sowie Variation der Anzahl der Abgleichkörper kann die Induktivität flexibel eingestellt werden .
Beispielsweise weisen die Abgleichkörper unterschiedliche Längen auf. Als Länge wird eine Erstreckung entlang der Wicklungsachse der Wicklung bezeichnet. Zum Abgleich der Induktivität können Abgleichkörper hinzugefügt oder entfernt werden. Wenn der Induktivitätswert des Bauelements einem Sollwert entspricht, können die Abgleichkörper in ihrer Position fixiert werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu können die Abgleichkörper unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Als Durchmesser wird die Erstreckung des Abgleichkörpers senkrecht zur
Wicklungsachse bezeichnet. Zum Abgleich kann ein
Abgleichkörper durch einen Abgleichkörper mit einem anderen Durchmessers ersetzt werden. Es können auch Abgleichkörper unterschiedlicher Geometrieformen kombiniert sein.
Beispielsweise können Abgleichkörpern mit kreisförmigen, elliptischen und rechteckigen Außenkonturen kombiniert werden .
Alternativ oder zusätzlich dazu können die Abgleichkörper unterschiedliche ferromagnetische Materialien aufweisen. Zum Abgleich kann ein Abgleichkörper durch einen Abgleichkörper aufweisend ein anderes Material ersetzt werden.
Zum Abgleich der Induktivität kann auch die Anzahl der Abgleichkörper variiert werden. Dabei kann auch ein
Füllkörper aufweisend ein nicht-magnetisches Material durch einen Abgleichkörper ersetzt werden oder umgekehrt. Es kann auch zwischen wenigstens zwei der Abgleichkörper ein
Füllkörper aufweisend ein nicht-magnetisches Material angeordnet sein. Beispielsweise weist der Füllkörper ein Kunststoffmaterial auf.
In unterschiedlichen Ausführungsformen weist der
Abgleichkörper einen Mittelpunkt bezüglich der Wickelachse auf, wobei der Mittelpunkt einen Abstand zu einem Mittelpunkt der Wicklung bezüglich der Wickelachse aufweist. Die
Wickelachse kann auch als x-Achse definiert sein. Somit weist der Mittelpunkt des Abgleichkörpers in x-Richtung einen
Abstand zum Mittelpunkt der Wicklung auf.
Die Mittelpunkte bezeichnen beispielsweise die geometrischen Mittelpunkte der Wicklung bzw. des Abgleichkörpers bezüglich der Wickelachse. Die Mittelpunkte können auch die
Massenschwerpunkte oder die magnetischen Schwerpunkte der Wicklung bzw. des Abgleichkörpers bezeichnen.
Beispielsweise führen eine Verschiebung des Abgleichkörpers weg vom Mittelpunkt der Wicklung zu einer Verringerung der Induktivität und eine Verschiebung in Richtung des
Mittelpunktes zu einer Vergrößerung der Induktivität. Bei einer anfänglich beabstandeten Anordnung vom Mittelpunkt, d.h. einer dezentrierten Anordnung, steht ein ausreichender Spielraum zur Einstellung der Induktivität zur Verfügung. Die beabstandete Anordnung kann insbesondere auch nach der
Feinjustierung vorhanden sein.
Zur Verschiebung des Mittelpunkts kann der Abgleichkörper oder die Wicklung direkt verschoben werden. Auch eine
Variation der Form, des Materials oder der Anzahl der
Abgleichkörper kann zu einer Verschiebung des Mittelpunktes führen . In einer Ausführungsform ist die Induktivität durch die
Position des Abgleichkörpers bezüglich der Wickelachse eingestellt. Zum Abgleich kann der Abgleichkörper relativ zur Wicklung beispielsweise in beide Richtungen verschoben werden, bis ein Sollwert erreicht ist. Entsprechend können auch einzelne Abgleichkörper einer Abgleichanordnung oder die gesamte Abgleichanordnung verschoben werden.
Das induktive Bauelement kann einen Anschlag zur Begrenzung der Verschiebung des Abgleichkörpers entlang einer
Wickelachse aufweisen. Beispielsweise wird der Anschlag von einem Teil eines Spulenträgers gebildet oder ist am
Spulenträger befestigt. Es können auch beidseitig Anschläge zur Begrenzung der Verschiebung vorgesehen sein.
Der Abgleichkörper ist beispielsweise vor und/oder nach der Verschiebung beabstandet zum Anschlag angeordnet. Somit ist ein Spielraum zur Verschiebung des Abgleichkörpers hin zum Anschlag vorhanden, so dass Spielraum für eine Feinjustierung der Induktivität vorhanden ist. Der Abgleichkörper kann auch vor der Feinjustierung am Anschlag anschlagen und bei der Feinjustierung vom Anschlag weg verschoben werden.
Beispielsweise ist der Abgleichkörper vor und/oder nach der Feinjustierung derart angeordnet, dass eine Verschiebung in eine Richtung zur Erhöhung der Induktivität und eine
Verschiebung in entgegengesetzte Richtung zur Verringerung der Induktivität führen würde. Beispielsweise ist der
Mittelpunkt des Abgleichkörpers sowohl vom Mittelpunkt der Wicklung als auch von einer Anschlagsposition entfernt. Die Anschlagsposition ist dabei die Position des Mittelpunktes des Abgleichkörpers bei einem Anschlägen des Abgleichkörpers an einem Anschlag. Beispielsweise beträgt der Abstand des Mittelpunktes des Abgleichkörpers von der Anschlagsposition wenigstens 20 % des Abstandes zwischen Anschlagsposition und Mittelpunkt der Wicklung. Zusätzlich oder alternativ dazu beträgt
beispielsweise der Abstand des Mittelpunktes des Abgleich körpers vom Mittelpunkt der Wicklung wenigstens 20 % des Abstandes zwischen Anschlagsposition und Mittelpunkt der Wicklung .
Der Abgleichkörper bzw. die Abgleichanordnung ist
beispielsweise relativ zur Wicklung fixiert. Insbesondere ist der Abgleichkörper nach Einstellung der Induktivität gegen Verschiebung entlang der Wickelachse nach gesichert . Dazu wird beispielsweise vor oder nach dem Abgleich ein Haftmittel aufgebracht. Im Fall, dass das Haftmittel vor dem Abgleich aufgebracht wird, kann ein langsam aushärtendes Haftmittel eingesetzt werden, so dass ein Verschieben des Abgleich körpers zum Abgleich möglich ist und anschließend ein
Aushärten des Haftmittels erfolgt.
Das Haftmittel kann ein Klebstoff sein. Das Haftmittel befestigt den Abgleichkörper beispielsweise an der Wicklung oder einem Spulenträger. Somit ist nach Fixierung des
Abgleichkörpers kein Abgleich mehr möglich. Allerdings kann das Bauelement derart ausgebildet sein, dass vor Aufbringen des Haftmittels ein Abgleich durch Verschiebung des
Abgleichkörpers entlang der Wickelachse möglich ist .
In einer Ausführungsform weist das induktive Bauelement ein Gehäuse zur Abschirmung auf. Es kann sich dabei um ein
Metallgehäuse handeln. Der Abgleichkörper kann zwischen dem Gehäuse und der Wicklung angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Abgleichkörper auch zur Abschirmung dienen .
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Einstellung eines Induktivitätswertes eines induktiven Bauelements angegeben. Gemäß dem Verfahren werden ein induktives Bauelement aufweisend eine Wicklung und ein Abgleichkörper bereitgestellt. Der Abgleichkörper weist ein ferromagnetisches Material auf und umgibt die Wicklung zumindest bereichsweise. Im Verfahren wird die Form und/oder Position und/oder Anzahl der Abgleichkörper verändert, um die Induktivität einzustellen.
Es wird beispielsweise das oben beschriebene induktive
Bauelement bereitgestellt und im Verfahren abgeglichen.
Durch das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich das oben beschriebene induktive Bauelement erhalten werden.
Es können beispielsweise mehrere Abgleichkörper wie oben beschrieben vorhanden sein. Die Induktivität kann
beispielsweise durch Entfernung, Hinzufügen oder Ersetzen eines Abgleichkörpers abgeglichen werden. Die Abgleichkörper können unterschiedliche Längen, Durchmesser und/oder
Materialien aufweisen.
Vor Einstellung der Induktivität erfolgt beispielsweise eine Messung der Induktivität. Bei einer Abweichung von einem Sollwert erfolgt ein Abgleich mittels des Abgleichkörpers. Nach Abgleich kann wiederum eine Messung und gegebenenfalls ein weiterer Abgleich erfolgen.
In einer Ausführungsform wird zur Einstellung der
Induktivität die Position des Abgleichkörpers entlang der Wickelachse verschoben. Es kommt hier insbesondere auf die relative Position von Wicklung und Abgleichkörper an, so dass ein Verschieben ein direktes Verschieben der Wicklung bei Festhalten des Abgleichkörpers mit einschließt.
Beispielsweise ist der Abgleichkörper vor dem Abgleich derart angeordnet, dass die Induktivität durch Verschiebung in eine Richtung erhöht werden kann und die Induktivität durch
Verschiebung in die entgegengesetzte Richtung verringert werden kann. Insbesondere kann bei zentrierter Anordnung des Abgleichkörpers relativ zur Wicklung der Induktivitätswert am höchsten und bei maximal dezentrierter Anordnung der
Induktivitätswert am niedrigsten sein.
Beispielsweise wird der Abgleichkörper anfänglich an der Anschlagsposition positioniert und dann zum Abgleich in
Richtung des Mittelpunktes der Wicklung verschoben. Der
Abgleichkörper kann auch über den Mittelpunkt hinaus
verschoben werden. Nach dem Abgleich beträgt beispielsweise der Abstand des Mittelpunktes des Abgleichkörpers von der Anschlagsposition des Mittelpunktes wenigstens 20 % des
Abstandes zwischen Anschlagsposition und Mittelpunkt der Wicklung .
Zusätzlich oder alternativ dazu beträgt beispielsweise der Abstand des Mittelpunktes des Abgleichkörpers vom Mittelpunkt der Wicklung wenigstens 20 % des Abstandes zwischen
Anschlagsposition und Mittelpunkt der Wicklung. Diese
Mindestabstände können auch vor dem Abgleich vorhanden sein, so dass ein ausreichender Spielraum für eine Verschiebung in beide Richtungen und damit für eine Verringerung oder
Vergrößerung der Induktivität zur Verfügung steht. Nach dem Abgleich kann die Position des Abgleichkörpers zur Wicklung fixiert werden. Beispielsweise wird dazu ein
Haftmittel, insbesondere ein Klebstoff aufgebracht.
In der vorliegenden Offenbarung sind mehrere Aspekte einer Erfindung beschrieben. Alle Eigenschaften, die in Bezug auf das Bauelement oder das Verfahren offenbart sind, sind auch entsprechend in Bezug auf den anderen Aspekt offenbart, auch wenn die jeweilige Eigenschaft nicht explizit im Kontext der anderen Aspekte erwähnt wird.
Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen - soweit technisch sinnvoll - miteinander kombiniert werden.
Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand von schematischen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Ausführungsform eines induktiven Bauelements in seitlicher Ansicht,
Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines induktiven
Bauelements in seitlicher Ansicht,
Figur 3 eine weitere Ausführungsform eines induktiven
Bauelements in seitlicher Ansicht,
Figur 4 eine weitere Ausführungsform eines induktiven
Bauelements in seitlicher Ansicht, Figuren 5A bis 5C ein Verfahren zur Einstellung einer
Induktivität in schematischer Darstellung.
Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche
Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen.
Figur 1 zeigt ein induktives Bauelement 1 aufweist eine
Wicklung 2. Die Wicklung 2 ist aus einem schraubenförmig gewundenen Draht 3 gebildet .
Beispielsweise ist der Draht 3 um einen Spulenträger 11 (siehe Figur 4) gewickelt. Das Bauelement 1 kann als
sogenannte Luftspule ausgebildet sein, bei dem kein
magnetischer Kern im Inneren der Wicklung 2 angeordnet ist. Der Spulenträger 11 ist somit nicht-magnetisch ausgebildet. Beispielsweise weist der Spulenträger 11 Kunststoff auf oder besteht aus Kunststoff. Alternativ ist der Spulenträger 11 als Magnetkern ausgebildet oder es ist ein Magnetkern in den Spulenträger 11 eingeschoben.
Das induktive Bauelement 1 weist eine Abgleichanordnung 40 auf, die von mehreren Abgleichkörpern 4_1, 4_2, 4_n gebildet wird. Durch die Abgleichanordnung 40 kann die Induktivität nach Fertigstellung der Wicklung 2 präzise eingestellt werden kann. Die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n umgeben die Wicklung 2 zumindest bereichsweise. Insbesondere sind die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n zumindest teilweise in einem Bereich
angeordnet, der weiter von der Wicklungsachse beabstandet ist als die Außenseite der Wicklung 2.
Insbesondere ist die Wicklung 2 zumindest bereichsweise zwischen einem der Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n und der Wicklungsachse A angeordnet. Dabei wird „zwischen angeordnet" dadurch definiert, dass bei einer senkrechten Verbindungs linie eines Punktes des Abgleichkörpers 4_1, 4_2, 4_n zur Wickelachse A die Wicklung 2 von der Verbindungslinie
getroffen wird.
Die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n sind jeweils aus Ringen oder Hülsen aus ferromagnetischem Material gebildet. Beispiels weise handelt es sich bei dem Material um Ferrit.
Die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n bilden vorliegend einen Hohlzylinder, in dem die Wicklung 2 angeordnet ist. Auch der Spulenträger kann im Hohlzylinder angeordnet sein. Aus den Abgleichkörpern 4_1, 4_2, 4_n ragen die Drahtenden 6, 7 heraus. Die Drahtenden 6, 7 sind beispielsweise zur
Kontaktierung des Bauelements 1 zu einem Kontaktterminal (nicht gezeigt) weitergeführt oder mit einer Weiter
kontaktierung (nicht gezeigt) versehen.
Die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n können nach Abgleich der Induktivität relativ zur Wicklung 2 fixiert sein.
Beispielsweise sind die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n mit einem Haftmittel, beispielsweise einem Klebstoff, an der Wicklung 2 oder einem Spulenträger befestigt. Es kann sich je nach Abgleichprozess um einen schnell oder langsam härtenden Klebstoff handeln. Beispielsweise handelt es sich um einen UV-Klebstoff .
Das Bauelement 1 kann zusätzlich zu den Abgleichkörpern 4_1, 4_2, 4_n ein Gehäuse (hier nicht gezeigt) aufwenden, das die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n und die Wicklung 2 zumindest teilweise umgibt. Das Gehäuse kann den Abgleichbereich vergrößern . Das Gehäuse kann beispielsweise ein Metallgehäuse sein. Es kann sich hier um ein separates Bauteil, beispielsweise in Form eines Metallzylinders handeln. Es kann sich auch um einen Wickel aus einer Metallfolie, insbesondere einer
Aluminiumfolie, handeln, die um die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n gewickelt ist. Alternativ kann es sich auch um eine
Beschichtung auf den Abgleichkörpern 4_1, 4_2, 4_n handeln. Das Gehäuse erstreckt sich verzugsweise über die gesamte Wicklung 2, insbesondere für den Fall, dass sich die
Abgleichanordnung 40 nicht über die gesamte Wicklung 2 erstreckt .
Vorliegend weist die Abgleichanordnung 40 eine ähnliche Länge auf wie die Wicklung 2, insbesondere ist die
Abgleichanordnung 40 geringfügig länger als die Wicklung 2.
Zwischen den Abgleichkörpern 4_1, 4_2, 4_n können auch Spalte 5 vorhanden sein. Insbesondere können die Spalte 5 derart sein, dass die Position der Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n parallel zur Wicklungsachse zum Abgleich der Induktivität veränderbar ist.
Zum Abgleich der Induktivität können selektiv einzelne
Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n, vorliegend Ringe, hinzugefügt oder entfernt werden. Beispielsweise werden nach Herstellung der Wicklung 2 die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n um die
Wicklung 2 angeordnet und danach die Induktivität des
Bauelements 1 vermessen. Abhängig von einer Abweichung von einem Sollwert werden ein oder mehrere der Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n entfernt oder weitere Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n hinzugefügt. Danach kann wieder die Induktivität gemessen und überprüft werden, ob ein Sollwert erreicht werden. Gegebenenfalls werden weitere Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n ausgetauscht .
Die Abgleichkörper 4 können unterschiedliche Längen 1_1, 1_2, l_n aufweisen. Je nach Größe der Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Messwert wird ein längerer oder kürzerer Abgleichkörper 1_1, 1_2, l_n entfernt oder hinzugefügt.
Beispielsweise weist das induktive Bauelement 1 vor dem
Abgleich die Abgleichkörper 4_1 bis 4_n auf. Zum Abgleich wird der Abgleichkörper 4_1 entfernt, so dass das induktive Bauelement 1 nur noch die Abgleichkörper 4_2 bis 4_n
aufweist. Die Abgleichanordnung 40, gebildet aus den
verbleibenden Abgleichkörpern 4_2 bis 4_n ist nun verkürzt und führt zu einer Änderung der Induktivität, insbesondere einer Verringerung der Induktivität des Bauteils 1. Dabei führt insbesondere eine Änderung am Rand der Wicklung 2 zu einer Änderung der Induktivität.
Zudem ist die Abgleichanordnung 40 in ihrem Schwerpunkt nun in Achsenrichtung nicht mehr mittig relativ zur Wicklung 2 angeordnet, sondern relativ zur Wicklung 2 nach rechts verschoben. Dies bewirkt eine Änderung der Induktivität, insbesondere eine Verringerung der Induktivität des Bauteils 1.
Alternativ oder zusätzlich dazu können die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n auch unterschiedliche Umfangsformen aufweisen. Beispielsweise können die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n rechteckige oder elliptische Umfangsformen aufweisen. Eine Abstimmung kann dann beispielsweise durch Änderung der
Austausch eines Abgleichkörpers durch einen Abgleichkörper mit einem anderen Umfang erfolgen. Der Draht 3 der Wicklung 2 ist beispielsweise als Flachdraht ausgebildet. Es kann sich um einen Kupferdraht handeln.
Die Induktivität des Bauelements 1 liegt beispielsweise zwischen 1 und 1000 nH. Je nach Konstruktion ist durch
Variation der Abgleichanordnung 40 beispielsweise eine
Einstellung der Induktivität in einem Bereich von bis zu 10 % in Schritten von 0,01 % der Gesamt-Induktivität möglich. Bei sehr feiner Unterteilung der Abgleichanordnung 40 kann sich eine feinere Abstimmung des Induktivitätswertes mit Schritten um 1 nH bis weit unter 1 nH ergeben.
Durch Kombination von verschiedenen Längen, Formen, Anzahl und Materialzusammensetzungen der Abgleichkörper 4_1, 4_2,
4_n kann die Induktivität flexibel eingestellt werden. Durch die hohe Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten kann eine optimale Konfiguration in Bezug auf Wechselstromverluste, Induktivität, Größe, Abstrahlcharakteristik, Einstrahl charakteristik, Schirmung, Wärmeentwicklung, Robustheit etc. gefunden werden, so dass die optimale Leistung erbracht werden kann.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines induktiven Bauelements 1. Im Unterschied zu Figur 1 sind hier zusätzlich zu den Abgleichkörpern 4_1, 4_2, 4_n noch Füllkörper 8_1,
8_2, 8_n vorhanden. Die Füllkörper 8_1, 8_2, 8_n sind nicht magnetisch ausgebildet. Beispielsweise weisen die Füllkörper 8_1, 8_2, 8_n ein Kunststoffmaterial auf.
Die Füllkörper 8_1, 8_2, 8_n füllen den Raum zwischen den Abgleichkörpern 4_1, 4_2, 4_n auf und dienen zur Festlegung der Positionen der Abgleichkörpern 4_1, 4_2, 4_n oder zur Auffüllung leerer Räume, beispielsweise nach Entfernen eines Abgleichkörpers zur Einstellung der Induktivität. Die
Füllkörper 8_1, 8_2, 8_n können jeweils die gleiche Länge wie die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n aufweisen. Die Füllkörper 8_1, 8_2, 8_n können auch eine andere Länge aufweisen als die Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n .
Zum Abgleich der Induktivität wird beispielsweise einer der Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n durch einen Füllkörper 8_1, 8_2, 8_n ersetzt oder die Position der Füllkörper 8_1, 8_2, 8_n und Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n verändert.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines induktiven Bauelements 1. Im Unterschied zu Figur 2 weisen die
Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n unterschiedliche Durchmesser b]_, ^2, bn auf. Zum Abgleich wird beispielsweise ein
Abgleichkörper durch einen Abgleichkörper mit größerem oder kleinerem Außendurchmesser ersetzt.
Auch hier können zwischen den Abgleichkörpern 4_1, 4_2, 4_n ein oder mehrere Füllkörper 8_1 angeordnet sein. Vorliegend ist nur ein Füllkörper 8_1 zwischen zwei der Abgleichkörper 4_1, 4_2 vorhanden und zwischen den weiteren Abgleichkörpern 4_2, 4_n kein Füllkörper vorhanden. Es können auch zwischen allen oder keinem der Abgleichkörper Füllkörper vorhanden sein .
Zudem ist hier ein Gehäuse 9 angedeutet, in dem die
Abgleichanordnung 4 und die Wicklung 2 aufgenommen ist. Die Abgleichanordnung 4 ist zwischen dem Gehäuse 9 und der
Wicklung 2 angeordnet . Die Abgleichanordnung 4 kann an einer Wand des Gehäuses 9 anliegen. Die Abgleichkörper 4_1, 4_2,
4_n können auch am Gehäuse 9 befestigt sein. Das Gehäuse 9 kann auch bei den anderen gezeigten Ausführungsformen
vorhanden sein. Durch ein derartiges Gehäuse 9, insbesondere ein Metallgehäuse, kann die Abschirmung verbessert und der Abgleichbereich vergrößert werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu können auch die
Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n eine Abschirmfunktion
übernehmen, so dass die Induktivitäten von der Umgebung entkoppelt sind. Eine derartige Abschirmung von
elektromagnetischen Wellen / Feldern ist gerade im
Hochfrequenz-Bereich notwendig. Bei einem zusätzlichen
Metallgehäuse kann die Entkopplung noch weiter optimiert werden .
In einer alternativen Ausführungsform zur Luftspule kann der Spulenträger auch als magnetischer Kern, beispielsweise als Ferritkern ausgebildet sein oder es kann im Spulenträger ein magnetischer Kern vorhanden sein.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines induktiven Bauelements 1. Auch hier ist im Außenraum der Wicklung 2 eine Abgleichanordnung 40 angeordnet, die hier nur einen einzigen Abgleichkörper 4 aufweist. Der Abgleichkörper 4 ist als Hülse ausgebildet. Die Wicklung 2 ist innerhalb des Abgleichkörpers 4 angeordnet. Vorliegend ragen die Drahtenden 6, 7 aus demselben Ende aus dem Abgleichkörper 4 heraus . Die
Drahtenden 6, 7 können auch aus unterschiedlichen Enden herausragen .
Vorliegend weist der Abgleichkörper 4 eine größere Länge auf als die Wicklung 2. Beispielsweise ist der Abgleichkörper 4 um maximal die Hälfte der Länge der Wicklung 2 länger als die Wicklung 2. Ein Abgleich der Induktivität erfolgt hier durch Verschieben des Abgleichkörpers 4 entlang der Wicklungsachse A. Somit wird die (Längs-) Position des Abgleichkörpers 4 relativ zur Wicklung 2 verändert. Insbesondere wird der Abstand d des Mittelpunkts x_4 des Abgleichkörpers 4 zum Mittelpunkt x_2 der Wicklung 2 variiert. Die Mittelpunkte x_2, x_4 bezeichnen beispielsweise die geometrischen Mittelpunkte der Wicklung 2 bzw. des Abgleichkörpers 4 bezüglich der Wicklungsachse A, die auch als x-Achse bezeichnet werden kann. Die Mittelpunkte x_2, x_4 können auch die Massenschwerpunkte oder die
magnetischen Schwerpunkte der Wicklung 2 bzw. des
Abgleichkörpers 4 bezeichnen.
Das induktive Bauelement 1 weist einen Anschlag 10 auf, der die Verschiebung des Abgleichkörpers 4 entlang der
Wicklungsachse A begrenzt. Der Anschlag 10 ist beispielsweise integraler Bestandteil eines Spulenträgers 11, um den die Wicklung 2 angeordnet ist. Der Anschlag 10 begrenzt die maximale Verschiebung des Abgleichkörpers 4 in eine Richtung. Die Position des Mittelpunktes des Abgleichkörpers 4 beim Anschlägen des Abgleichkörpers 4 am Anschlag 10 wird mit x_10 bezeichnet .
Beispielsweise ist in einer Anfangsposition der Mittelpunkt x_4 des Abgleichkörpers 4 auf halbem Weg zwischen der
Anschlagsposition x_10 und dem Mittelpunkt x_2 der Wicklung 2 angeordnet. In diesem Fall steht ausreichender Spielraum zur Feinjustierung in beide Längsrichtungen zur Verfügung.
Beispielsweise führt eine Verschiebung weg vom Mittelpunkt x_2 der Wicklung 2 zu einer Verringerung der Induktivität und eine Verschiebung weg von der Anschlagsposition x_10 in Richtung des Mittelpunkts x_2 der Wicklung 2 zu einer
Vergrößerung der Induktivität.
Dabei entsteht vor allem ein großer Effekt durch Änderung der Position des Abgleichkörpers 4 an den längsseitigen Rändern der Wicklung 2. Somit ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein längsseitiges Ende des Abgleichkörpers 4 im Bereich eines längsseitigen Endes der Wicklung 2 verschoben wird.
Beispielsweise beträgt der Abstand eines längsseitigen Endes der Wicklung 2 zum Abgleichkörper 4 vor oder nach der
Einstellung der Induktivität nur maximal wenige mm.
Insbesondere sind die Abstände der längsseitigen Enden des Abgleichkörpers 4 jeweils vom nächstliegenden längsseitigen Ende der Wicklung 2 unterschiedlich.
Nach Einstellung der Induktivität wird der Abgleichkörper 4 in einer Position relativ zur Wicklung 2 fixiert,
beispielsweise am Spulenträger 11 oder direkt an der Wicklung 2. In der Endposition ist der Abgleichkörper 4 beispielsweise weder mittig, d.h. nicht mit seinem Mittelpunkt x_4 an der Position des Mittelpunkts x_2 der Wicklung 2, noch an der Anschlagsposition x_10 positioniert, sondern zwischen diesen beiden Positionen oder sogar von der Anschlagsposition x_10 gesehen jenseits des Mittelpunkts x_2 positioniert.
Beispielsweise weisen dann die längsseitigen Enden des
Abgleichkörpers 4 unterschiedliche Entfernungen von der nächstliegenden randseitigen Windung der Wicklung 4 auf.
Der Spulenträger 10 kann auch ein oder mehrere Abstandshalter 12 zur Positionierung, insbesondere Zentrierung, des
Abgleichkörpers 4 in einem festgelegten Abstand zur
Wickelachse A aufweisen. Die Abstandshalter 12 sind
beispielsweise als radiale Vorsprünge des Spulenträgers 10 ausgebildet, an die eine Innenwandung des Abgleichkörpers 4 anliegt. Es können auch zusätzliche Elemente als
Abstandshalter auf dem Spulenträger aufgebracht sein.
Der Spulenträger 10 weist vorliegend eine zylindrische Form auf. Der Spulenkörper kann auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise eine Quaderform. Der Spulenträger 10 kann auch Teil eines größeren Körpers, beispielsweise eines
ringförmigen Körpers sein. Der Spulenträger 10 kann als Hohlkörper ausgebildet sein.
Es ist auch eine Kombination der Eigenschaften der
Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 mit der Ausführungsform der Figur 4 möglich. Insbesondere können bei den
Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 auch der Spulenträger 11 vorhanden sein und die Drahtenden 6, 7 aus demselben Ende herausragen. Auch in den Figuren 1 bis 3 kann der Mittelpunkt der Abgleichanordnung 40 an der Wicklungsachse A als Maß für die Position der Abgleichanordnung 40 relativ zur Wicklung 2 herangezogen werden und es ist zusätzlich oder alternativ eine Verschiebung der Abgleichanordnung 40 bzw. der
Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n zur Wicklung 2 möglich.
Die Figuren 5A bis 5C zeigen Verfahrensschritte bei der
Einstellung einer Induktivität eines induktiven Bauelements
1.
Gemäß Figur 5A wird ein induktives Bauelement 1
bereitgestellt, beispielsweise ein Bauelement gemäß Figur 4. Ein Abgleichkörper 4 ist beispielsweise mit seinem
Mittelpunkt an der Position x_4 auf halbem Weg zwischen einer Anschlagsposition x_10 und der Position x_2 des Mittelpunkts der Wicklung 2 angeordnet . Alternativ kann die Anfangsposition des Abgleichkörpers 4 beispielsweise auch die Anschlagsposition x_10 sein und der Abgleichkörper 4 wird von der Anschlagsposition x_10 in Richtung des Mittelpunkts x_2 der Wicklung 2 verschoben.
Falls nötig, kann der Abgleichkörper 4 auch über den
Mittelpunkt x_2 hinaus verschoben werden. Dies hat den
Vorteil, dass die Anfangsposition des Abgleichkörpers 4 auf einfache Weise eingestellt werden kann.
Es wird die Induktivität L des Bauelements 1 gemessen.
Abhängig von einem Sollwert der Induktivität L des
Bauelements 1 wird die erforderliche Verschiebung des
Abgleichkörpers 4 entlang der Wicklungsachse A (x-Achse) bestimmt .
Gemäß Figur 5B erfolgt dann eine Verschiebung des
Abgleichkörpers 4 abhängig von der Abweichung des gemessenen Wertes vom Sollwert.
Beispielsweise wird bei einem Messwert größer als der
Sollwert der Induktivität L der Abgleichkörper 4 weg von dem Mittelpunkt x_2 der Wicklung 2 in Richtung der Anschlags position x_10 verschoben. Bei einem Messwert kleiner als der Sollwert der Induktivität L wird der Abgleichkörper 4 hin zum Mittelpunkt x_2 der Wicklung 2 verschoben. Die Verschiebung kann in festgelegten Schritten erfolgen, beispielsweise im pm-Bereich. Der maximale Verschiebungsweg liegt
beispielsweise im mm-Bereich. Beispielsweise erfolgt die Verschiebung mit Hilfe eines Schrittmotors. Es kann auch die Länge der Verschiebung abhängig von der Abweichung vom
Sollwert festgelegt werden. Beispielsweise kann abhängig von der Geometrie des Bauelements 1 durch Verschieben des Abgleichkörpers 4 von der Position des Mittelpunkts x_2 bis zur Anschlagsposition x_10 eine Verringerung der Induktivität um bis zu 5 % erreicht werden. Bei mittiger Position des Abgleichkörpers 4 zur
Wicklung 2 kann ein maximaler Induktivitätswert erreicht werden, bei maximaler Verschiebung zur Position x_10 kann ein minimaler Induktivitätswert erreicht werden.
Anschließend kann wieder eine Messung des Induktivitätswertes durchgeführt werden. Falls die Induktivität hinreichend nahe beim Sollwert liegt, ist die Position x_4 des Abgleichkörpers 4 festgelegt.
Gemäß Figur 5C wird der Abgleichkörper 4 in seiner x-Position fixiert. Beispielsweise wird der Abgleichkörper 4 durch ein Haftmittel 13 an der Wicklung 2 oder am Spulenträger 11 befestigt. Beim Haftmittel 13 kann es sich beispielsweise um einen Klebstoff, insbesondere um einen UV-Klebstoff handeln. Das Haftmittel 13 wird aufgebracht und ausgehärtet.
Die Endposition x_4 kann nun für eine Gruppe von Bauelementen 1 verwendet werden. Alternativ dazu kann der Abgleich auch für jedes einzelne Bauelement 1 erneut durchgeführt werden. Das Verfahren eignet sich zum Abgleich in einer
vollautomatischen Fertigung.
Entsprechende Abgleichverfahren können für die
Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 durchgeführt werden.
Bei diesen Ausführungsformen kann nach Messung der
Induktivität L in Figur 5A zum Abgleich beispielsweise einer der Abgleichkörper 4_1, 4_2, 4_n entfernt oder hinzugefügt werden . Bezugszeichenliste
1 induktives Bauelement
2 Wicklung
3 Draht
40 Abgleichanordnung
4, 4_1, 4_2, 4_n Abgleichkörper
5 Spalt
6 Drahtende
7 Drahtende
8_1, 8_2, 8_n Füllkörper
9 Gehäuse
10 Anschlag
11 Spulenträger
12 Abstandshalter
13 Haftmittel
A Wickelachse
x_2 Mittelpunkt Wicklung
x_4 Mittelpunkt Abgleichkörper / Abgleichanordnung
x_10 Anschlagsposition
d Abstand Mittelpunkt Wicklung - Mittelpunkt Abgleichkörper
L Induktivität
b]_, b2 r bn Durchmesser
il· 12^ 1n Länge

Claims

Patentansprüche
1. Induktives Bauelement,
aufweisend eine Wicklung (2) und wenigstens ein
Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) zur Einstellung einer
Induktivität (L) des induktiven Bauelements (1), wobei der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) ein ferromagnetisches
Material aufweist und die Wicklung (2) zumindest
bereichsweise umgibt, wobei die Induktivität (L) durch die Form und/oder Position und/oder Anzahl der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) eingestellt ist.
2. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
wobei die Wicklung (2) zumindest teilweise innerhalb des Abgleichkörpers (4, 4_1, 4_2, 4_n) angeordnet ist.
3. Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) als
Ring oder Hülse ausgebildet ist.
4. Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, aufweisend mehrere Abgleichkörper (4_1, 4_2, 4_n) zur Einstellung der Induktivität, wobei die Abgleichkörper unterschiedliche Längen (11, 12, 13) und/oder
unterschiedliche Durchmesser (bl, b2, b3) aufweisen.
5. Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, aufweisend mehrere Abgleichkörper (4_1, 4_2, 4_n) zur Einstellung der Induktivität, wobei zwischen wenigstens zwei der Abgleichkörper (4_1, 4_2, 4_n) , ein Füllkörper (8_1, 8_2, 8_n) aufweisend ein nicht-magnetischem Material
angeordnet ist.
6. Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) einen Mittelpunkt (x_4) bezüglich einer Wickelachse (A) aufweist und die Wicklung (2) einen Mittelpunkt (x_2) bezüglich der Wickelachse (A) aufweist, wobei der Mittelpunkt (x_4) des Abgleichkörpers (4) einen Abstand (d) vom Mittelpunkt (x_2) der Wicklung (2) aufweist.
7. Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, aufweisend einen Anschlag (10) zur Begrenzung der Verschiebung des Abgleichkörpers entlang einer Wickelachse (A) aufweist, wobei der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) beabstandet zum Anschlag (10) angeordnet ist.
8. Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem die Induktivität (L) durch die Position des Abgleichkörpers (4, 4_1, 4_2, 4_n) bezüglich der
Wickelachse (A) eingestellt ist.
9. Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) relativ zur Wicklung (2) durch ein aufgebrachtes Haftmittel (13) fixiert ist, wobei der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) ohne das Haftmittel (13) verschiebbar in Richtung der
Wickelachse (A) ausgebildet ist.
10. Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, aufweisend ein Gehäuse (9) zur Abschirmung, wobei der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) zwischen dem Gehäuse (9) und der Wicklung (2) angeordnet ist.
11. Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, das als Luftspule ausgebildet ist.
12. Verfahren zur Einstellung eines Induktivitätswertes eines induktiven Bauelements, das eine Wicklung (2) und wenigstens ein Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) zur Einstellung einer Induktivität (L) des induktiven Bauelements (1) aufweist, wobei der Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) ein
ferromagnetisches Material aufweist und die Wicklung (2) zumindest bereichsweise umgibt, wobei die Induktivität (L) durch die Form und/oder Position und/oder Anzahl der
Abgleichkörper (4, 4_1, 4_2, 4_n) eingestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
wobei zum Abgleich ein oder mehrere Abgleichkörper (4_1, 4_2, 4_n) entfernt oder hinzugefügt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
bei dem zur Einstellung der Induktivität die Position des Abgleichkörpers (4, 4_1, 4_2, 4_n) relativ zur Wicklung (2) verschoben wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
bei dem nach Einstellung der Induktivität die Position des Abgleichkörpers (4, 4_1, 4_2, 4_n) relativ zur Wicklung (2) fixiert wird.
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