JP2023500017A - 巻線キャリア及び磁心を有する装置及び装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

装置（１）は、巻線キャリア（２）と、少なくとも１つの巻線（３）と、磁心（７）と、第１及び第２の端子（５、６）とを含む。巻線キャリア（２）は、装置（１）の下側（１４）に沿った端末間の絶縁経路が、磁心（７）によるブリッジを含まないように、磁心（７）を所定の領域で取り囲む。とりわけ、巻線キャリア（２）の下側（１４）は閉じた形態である。

Description

本発明は、巻線及び磁心を有する巻線キャリアを含む装置に関する。それは、例えば変圧器である。それは、磁心を有する別の装置であり得る。

変圧器等の電気機器の場合、例えば、電気端子間の規定の、とりわけＩＥＣ規格に従った絶縁距離を守らなければならない。したがって、端子間の絶縁距離、すなわち、絶縁材料に沿った最も短い可能な沿面距離及び／又はクリアランス距離は十分に大きくすべきである。例えば、電源側の端子と消費者側の端子の間で絶縁距離を守る必要がある。

絶縁距離は導電性の磁心によりブリッジ可能なため、端子間の距離はそれに応じて長くなる。例えば、海抜４ｋｍを越える動作高度では、長いクリアランス距離が必要になる。十分な絶縁経路を確保するために、電気端子から磁心までの距離は、通常、適切に大きくなるように選択される。これは、とりわけ、守るべき絶縁経路及び磁心のサイズが合計されるため、望ましくない形で装置のサイズの増大につながる。

絶縁経路がブリッジされるのを防止するために、それ自体の磁心をプラスチックのハウジングに封入し、絶縁された状態で装置内に配置することができる。部品を、例えば、端子のみが鋳物から出るように、巻きトロイダルコアを全体として鋳造することも知られている。しかしながら、これには、コスト及び部品サイズの点で欠点がある。

特許文献１から、片側に開いたハウジングに磁心を有するコイルを一緒に挿入して磁心から端子ピンから絶縁し、このような方法でクリアランス距離を増やすことも知られている。次いで、ハウジングの外側を介してワイヤ端部が巻線からピンに導かれる。

米国特許第９６４６７５５号明細書

本発明の目的は、改良された装置及び装置を製造する方法を特定することである。

本発明の第１の態様によれば、装置は、巻線キャリアと、巻線キャリアの周りに配置される少なくとも１つの巻線とを含む。巻線は、例えば、円形又は平坦なワイヤ等のワイヤの巻線であり得るか又はプリント巻線であり得る。巻線キャリアは、とりわけ、電気絶縁材料から形成される。例えば、それはプラスチック材料である。巻線キャリアは、とりわけ巻線を位置決めするために用いられる。とりわけ、巻線は、巻線キャリアの領所定の領域に直接巻かれる。巻線キャリアは、例えば、単一ピース設計を有する。とりわけ、巻線キャリアは射出成形によって製造できる。

加えて、装置は磁心を含む。磁心は、例えば、フェライト材料を含む。とりわけ、磁心は巻線の所定の領域を包み込む。例えば、磁心は閉鎖磁気回路を形成する。磁心は、数の磁心部を含み得る。例えば、磁心はI字状の磁心部及びＵ字状の磁心部を含む。他の磁心部の形状も可能である。例えば、磁心部は互いに接着される。

装置は、少なくとも１つの第１の電気端子と、少なくとも１つの第２の電気端子とを含む。装置は、例えば、変圧器として構成される。第１の電気端子は、例えば、一次側に形成され、第２の端子は二次側に形成される。第１の端子は、とりわけ、電源側にある端子であり、第２の端子は消費者（consumer side）側にある端子であり得る。

装置は複数の第１の端子及び複数の第２の端子を有し得る。端子は、例えば、ピンの形態である。例えば、第１の端子は第１の列に並んで配置され、第２の端子は第２の列に並んで配置される。第１の端子は、例えば、１つ以上の第１の巻線と対で電気的に接続され、第２の端子は、１つ以上の第２の巻線と対で電気的に接続されている。端子は、例えば、巻線キャリアの下側の領域に配置される。第１の端子及び第２の端子は、例えば、巻線キャリアの反対側の縁部に配置される。端子は、巻線キャリアに直接取り付けられ得る。例えば、端子は射出成形プロセスで共射出成形される。

巻線キャリアは、磁心の少なくとも部分的な絶縁体として設計される。したがって、磁心の追加の絶縁は不要である。とりわけ、磁心のために別個の鋳物又は別個のハウジングが必要にならない。とりわけ、巻線キャリアは、装置の下側に沿った端子間の絶縁経路が磁心によるブリッジ（bridging）を含まないように、少なくとも部分的に磁心を取り囲む。ここでの絶縁経路は、最短のクリアランス及び／又は沿面経路である。そのため、例えば、最小沿面距離は磁心に向かって延びるのではなく、巻線キャリアに沿ってのみ延びる。

例えば、磁心は、第１の端子と磁心との間の絶縁経路と、第２の端子と磁心との間の絶縁経路との合計が、第１の端子と第２の端子との間の幾何学的距離と少なくとも同程度大きくなるように、巻線キャリアによって包み込まれている（encased）。

そのため、巻線キャリアは、端子間の絶縁経路が磁心の存在によって短くなることがないように、磁心を端子から絶縁する。磁心を絶縁することにより、コンポーネントサイズを小さくできる。例えば、最小絶縁距離に等しい距離で端子を配置すれば十分である。磁心を介した絶縁経路のブリッジを考慮する必要なしに、コンポーネントサイズを最小限に留めることができる。

例えば、巻線キャリアは下側を含む。下側は、巻線キャリア又は装置の取り付け側、すなわち、例えば、巻線キャリアが取り付けられ得るプリント回路基板に面する側である。第１の端子は、例えば、下側から見た場合に第１の縁部に配置され、第２の端子は反対側の第２の縁部に配置される。巻線キャリアは、例えば、磁心が露出される切り欠きを下側に含まない。とりわけ、そのような切り欠きは、第１及び第２の端子によって横方向に境される領域に設けられない。このように、下側に沿った端子間の絶縁経路は、磁心を介したブリッジを含むことが防止されている。

しかしながら、端子を越えた磁心の部分、すなわち、装置の中心から離れる部分は、巻線キャリアによって包み込まれないことも可能である。しかしながら、これは、端子間の絶縁経路のブリッジを生じない。

巻線キャリアは、磁心又は磁心の磁心部を巻線キャリア内に挿入可能な少なくとも１つの開口を含むことができる。下側には、例えば、そのような開口がない。これにより、下側の巻線キャリアを閉じた設計にできる。

一実施形態では、少なくとも１つの開口が巻線キャリアの側面に配置される。そのため、磁心を横方向から巻線キャリアに挿入できる。加えて、巻線キャリアは、その上側に少なくとも１つの開口を含み得る。例えば、巻線キャリアは、側面にある開口と、上側にある開口とを含む。これらの開口を介して２つの磁心部を挿入できる。例えば、開口のうちの１つを介してI字状の磁心部が挿入され、他方の開口を介してＵ字状の磁心部が挿入される。

さらなる実施形態では、巻線キャリアは、その上側のみに、磁心を挿入するための１つ以上の開口を含み得る。このように、巻線キャリアの側面には開口を設ける必要がないため、側面は磁心をさらに絶縁することができる。そのため、複数の磁心部の場合、全ての磁心部は上側から巻線キャリアに挿入される。例えば、第１の磁心部を上側の開口から先ず挿入し、次に巻線を適用でき、次に第２の磁心部を挿入できる。

巻線キャリアの開口が適切に配置されていれば、磁心を下側だけでなく側面においても巻線キャリアで包み込むことができる。そのため、磁心による絶縁経路のブリッジをとりわけ良好に防止できる。例えば、磁心は少なくとも１つの側面上で巻線キャリアによって外側から完全に絶縁される。２つ以上の側面で巻線キャリアにより磁心を外側から完全に絶縁することもできる。

ハウジングによる磁心のエンクロージャの設計に応じて、絶縁は、端子に対して対称的又は非対称的であり得る。例えば、ハウジングは、磁心と端子のうちの一方との間の絶縁経路を増加させる。磁心と両端子との間の絶縁経路も増加され得る。

例えば、第１の端子は巻線キャリアの第１の側面に配置され、第２の端子は巻線キャリアの第２の側面に配置される。例えば、磁心はこれらの側面のうちの少なくとも１つで巻線キャリアによって完全に取り囲まれている。そのため、磁心を介した絶縁経路のブリッジは、この側面に沿って形成できない。磁心は、側面上に完全には包み込まれておらず、支配的な程度しか包み込まれていない。例えば、磁心のより小さな部分が側面の上端で露出されてもよい。

巻線キャリアは、巻線軸に沿ったリードスルーを含み得る。磁心はリードスルー内に配置され得る。リードスルー内に配置することによっても、磁心は巻線キャリアから外側、例えば側面の方に絶縁される。

一実施形態によれば、端子のうちの少なくとも一方は凹部に配置される。例えば、リセス端子は、側面の別の領域に対して内側に窪んだ巻線キャリアの側面の領域に取り付けられる。このように、コンポーネントの寸法を小さくすることができる。その結果、最小絶縁距離を下回らない磁心の絶縁により、第１の端子と第２の端子との間の距離を小さくすることができる。例えば、端子間の間隔は最小絶縁間隔と等しくすることができる。そのため、全体的なコンポーネントサイズを最小絶縁寸法に制限することもできる。

本発明の別の態様によれば、装置は、巻線キャリアと、巻線キャリアの周りに配置されたワイヤの少なくとも１つの巻線とを含む。装置は、磁心と、少なくとも第１の電気端子と、少なくとも１つの第２の電気端子と、を含み、前記巻線キャリアは下側を含み、前記端子は、前記下側に対して互いに反対に配置されている。前記巻線キャリアは、少なくとも、前記第１の端子及び前記第２の端子によって横方向に境される前記下側の領域に、前記磁心が露出される切り欠きを含まない。装置は、前述の装置の構造的及び機能的な特徴の全てを含み得る。

巻線キャリアが下側で閉じた形態は、下側の磁心を端子から絶縁し、この領域の安全間隙は磁心によってブリッジされない。

本発明のさらなる態様によれば、装置を製造するための方法が規定される。装置及び装置の全てのコンポーネント、例えば、巻線キャリア、端子及び磁心は上述のように構成され得る。

本方法によれば、側面及び／又は上側に１つ以上の開口を含む巻線キャリアが提供される。前記開口うちの１つを介して第１の磁心部が巻線キャリアに挿入される。前記開口のうちの１つを介して第２の磁心部が巻線キャリアに挿入される。第２の磁心部は第１の磁心部と同じ開口を介して又は異なる開口を介して挿入され得る。そのため、磁心部は、巻線キャリアの下側のではなく、側面及び／又は上側にある開口を介して挿入される。そのため、下側はそのような開口なしに形成され得る。

例えば、磁心部のうちの一方はI字状であり、磁心部のうちの他方はＵ字状である。巻線キャリアへの挿入の後、磁心部は閉鎖磁性回路を形成し得る。例えば、磁心部は挿入後に互いに接着される。

一実施形態では、磁心部のうちの一方は側面にある開口を介して挿入され、磁心部のうちの他方は上面にある開口を介して挿入される。この場合、巻線は、両方の磁心部を挿入する前に巻線キャリアに巻き付けられ得る。例えば、巻線マンドレルは、上側にある開口のうちの１つを介して巻線キャリア内に挿入され、巻き付け後に取り外される。

一実施形態では、２つの磁心部が上側にある同じ開口を介して挿入される。例えば、第１の磁心部は、巻線キャリア内で巻線軸に沿って配置される。例えば、第１の磁心部の挿入後、巻線キャリアに巻線が適用される。例えば、巻線は、巻線キャリア及び磁心の周りに適用される。その後、第２の磁心部が挿入される。

巻線軸が巻線が適用される前に第１の磁心部で占有されている場合、巻線軸に巻線マンドレルを挿入することはできない。例えば、巻線キャリアは、巻線キャリアを巻線機に固定できる保持装置をその外面に含む。

本発明はいくつかの態様、とりわけ装置及び方法を含む。１つの態様について説明した実施形態は、他の態様に相応に適用される。

さらに、本明細書で開示する目的の説明は、個々の特定の実施形態に限定されない。むしろ、個々の実施形態の特徴は、技術的に有用な程度に互いに組み合わられ得る。

以下では、本明細書に記載の主題について、概略的な実施形態を用いてより詳細に説明する。

図１Ａは、装置の実施形態の断面図である。 図１Ｂは上から斜めに見た図１Ａの装置を示す。 図１Ｃは、下から斜めに見た図１の装置を示す。 図２は、上から斜めに見た装置のさらなる実施形態を示す。 図３Ａは、上から斜めに見た巻線キャリアの一実施形態を示す。 図３Ｂは、図３Ａの巻線キャリアの長手方向断面図である。 図４Ａは、斜め上からの装置のさらなる実施形態の側面図である。 図４Ｂは、上から斜めに見た図４Ａの装置のさらなる側面図である。 図４Ｃは、下から斜めに見た図４Ａの装置を示す。 図４Ｄは、上から見た図４Ａの装置を示す。 図５は、上から斜めに見た装置のさらなる実施形態の側面図である。 図６Ａ～図６Ｅは、図５の装置のコンポーネントを製造するための方法のステップである。 図７は、上から斜めに見た装置のさらなる実施形態の側面図である。

好ましくは、以下の図面では、様々な実施形態の機能的又は構造的に対応する部分を同じ参照記号で指す。

図１Ａは、装置１の一実施形態の長手断面を示す。図１Ｂは上から斜めに見た装置１を示し、図１Ｃは下から斜めに見た装置１を示す。

装置１は、例えば変圧器として構成されている。装置１は、異なる機能を有する装置、とりわけ、電気端子間の絶縁経路の維持が特に重要な装置としても構成され得る。

装置１は、ワイヤ４の少なくとも１つの巻線３が巻かれた巻線キャリア２を含む。ここでは、巻線３は直立した形で配置される。すなわち、巻線軸は装置１の下側１４に対して垂直に配置されている。下側１４は、例えば、プリント回路基板に固定する場合には、装置１の取り付け側に対応する。巻線キャリア２は電気絶縁材料から形成されている。巻線キャリア２は、例えば非磁性的に形成されている。巻線キャリア２はプラスチック材料で形成してもよい。例えば、巻線キャリア２は射出成形プロセスによって製造される。

巻線キャリア２の周囲に複数の巻線が、具体的には変圧器の１つ以上の一次側巻線及び１つ以上の二次側巻線が適用され得る。本明細書で１つの巻線に言及する場合、これは複数の巻線にも当てはまる。巻線キャリア２は両側にフランジ状の境界１０、１１を有し、その間に巻線３が配置されている。

ワイヤ４は金属材料、例えば銅を含む。ワイヤ４は絶縁体でシースされ、例えば三重に絶縁されている（ＴＩＷ「三重絶縁ワイヤ」）。そのため、ワイヤ４又は巻線３は別個に被覆されるか又は追加的に絶縁される必要はない。

装置１は少なくとも第１の端子５及び第２の端子６を含む。端子５、６は巻線２に直接取り付けられ、例えば、射出成形プロセスで巻線キャリア２を製造する場合に共射出成形される。巻線３の端部は端子５、６に接続されている。現在、複数の第１の端子５が一列に配置され、複数の第２の端子６が一列に配置されている。第１の端子５及び第２の端子６は装置１の両側面１６、２４に配置されている。

この点に関して、第１の端子５の全ては一次側端子、すなわち、電源側端子であり、第２の端子６の全ては二次側端子、すなわち、消費者側端子であり得る。例えば、第１の端子５は供給ネットワークに接続するためのものであり、第２の端子６は消費者、例えば冷蔵庫に接続するためのものである。例えば、第１の端子５の２つのそれぞれは第１の一次側巻線に接続され、第２の端子６の２つは二次側巻線に接続される。

装置１は磁心７を含む。磁心７は、例えば、フェライト材料又は他の磁性材料を含む。磁心７は、それ自体は巻線キャリアとして形成されておらず、巻線キャリア２に取り付けられた別個の要素である。磁心７は巻線キャリア２と材料が異なる。具体的には、磁心７は巻線キャリア２よりも大きな電気導電性を有する。

本件では、磁心７は複数の部分で構成される。第１の磁心部８はＩ字状を含む。第２の磁心部９はＵ字状を含む。磁心部８、９は別の形状を含むこともでき、例えば、両方の磁心部８、９はＵ字状であってもよい。磁心部８、９は共に閉じた磁気回路を形成する。磁心部８、９は、例えば、互いに接着される。

磁心７は、通常、巻線キャリア２よりも電気導電性が高く、第１の端子５と第２の端子６との間の絶縁経路の電気的なブリッジを導くことができる。そのため、磁心７は、第１の端子５及び第２の端子６間の絶縁経路に寄与しないため、磁心７とは別に絶縁クリアランスを守る必要がある。

ここでは、第１の端子５と第２の端子６との間の絶縁経路２８は、とりわけコンポーネント１の表面に沿った端子５、６間の最短の沿面距離及び／又は端子５、６間の最短のクリアランス距離である。このような絶縁経路の場合、例えば、ＩＥＣ規格に従った最小長さを遵守しなければならない。複数の第１の端子５及び複数の第２の端子６の場合、絶縁経路は、第１の端子５と第２の端子６との間の絶縁経路のうち最も短いものである。つまり、本明細書に記載の間隔及び絶縁経路の条件は、第１の端子５及び第２の端子６の任意の対に適用され得る。

図１Ｂでは、磁心７と第１の端子５との間に第１の絶縁経路１２が示されている。加えて、第２の絶縁経路１３、とりわけ最も短い空隙が磁心７と第２の端子６との間に示されている。ここでは、装置の上側１５に沿った第１の端子５と第２の端子６との間の絶縁経路は、第１の絶縁経路１２と第２の絶縁経路１３との合計である。

図１Ｃでは、装置１をその下側１４から示す。巻線キャリア２は底部で閉じている。とりわけ、磁心７が巻線キャリア２から突出するか又は磁心７を巻線キャリア２に押し込むことが可能な切り欠きは下側１４にはない。そのため、磁心７は、下側１４の、第１の端子５と第２の端子６との間の領域で巻線キャリア２により絶縁されている。巻線キャリア２の内側に磁心７を配置することにより、省スペースの絶縁が確かなものとなる。磁心７は巻線キャリア２から横方向にのみ突出する。第１の端子５及び第２の端子６によって横方向に境界された下側１４の領域で少なくとも、巻線キャリア２は磁心７が露出される切り欠きを含まない。

このように、下側１４に沿った第２の端子６間の絶縁経路２８は磁心７によってブリッジされない。図から分かるように、第２の端子６から磁心７までの絶縁経路２９は、絶縁性の巻線キャリア２によって包み込むことにより増加される。そのため、装置１の下側１４に沿った第１の端子５と第２の端子６との間の最小の沿面距離又はクリアランス距離が、磁心によるブリッジを含まないように、磁心７は、巻線キャリア２によって外部から部分的に絶縁されている。そのため、磁心７は端子５、６間の絶縁経路をブリッジしたり、短くしたりしない。

そのため、下側１４では、磁心７は端子５、６間の絶縁経路２８に影響を及ぼさないため装置１のサイズを小さくできる。とりわけ、下側１４では、第１の端子５の第２の端子６からの距離ｄを最小絶縁距離に最小化できる。磁心７によるブリッジにおいても、必要な最小絶縁距離が上側１５に沿って維持されることが確かになるようにすることだけが必要である。

とりわけ、磁心７は、第１の端子５と磁心７との間の絶縁経路１２と、第２の端子６と磁心７との間の絶縁経路１３との合計が、第１の端子と第２の端子６との間の幾何学的距離と少なくとも同程度の大きさになるように巻線キャリア２によって包み込まれる。

下側では、巻線キャリアは、第２の端子６と磁心７との間の絶縁経路２９を延ばすことができる凹部２３も含む。

磁心７は、巻線キャリア２の側面１６でのみ巻線キャリア２から突出する。とりわけ、巻線キャリア２は側面１６に第１の開口１７（図３Ａ、図３Ｂ参照）を含み、第１の開口１７を介して磁心７が巻線キャリア２から突出する。加えて、巻線キャリア２は、その上側１５に第２の開口１８（図３Ａ、図３Ｂ参照）を含み、第２の開口１８を介して磁心７が巻線キャリア２から突出する。

磁心７は第１の開口１７内に突出し、リードスルー１９を介して巻線キャリア２を貫通し、第２の開口１８を介して巻線キャリア２から出る。リードスルー１９（図３Ａ、図３Ｂ参照）は第１の領域３０内で巻線軸に沿って延び、第２の領域３１内では下側１４と平行に延びる。リードスルー１９の内部では、すなわち、第１の開口１７から第２の開口１８まででは、磁心７は中断なく巻線キャリア２によって取り囲まれる。

図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃの実施形態では、磁心７は、巻線キャリア２及び端子５、６に対して非対称に配置され且つ絶縁されている。そのため、磁心７と第１の端子５との間の絶縁経路１２は小さいが、磁心７と第２の端子６との間の絶縁経路１３はかなり大きい。

第１の磁心部８はI字状であり、第２の磁心部９はＵ字状である。I字状の第１の磁心部８は下側１４と平行に配置されている。Ｕ字状の第２の磁心部９は、巻線軸に沿って脚部と共に配置されている。他の実施形態では、Ｉ字状の第１の磁心部分が巻線軸に沿って配置され、Ｕ字状の第２の磁心部が脚部と共に下側と平行に配置されてもよい。また、両方の磁心部８、９を、例えばＵ字状とすることもできる。

以下では、装置１を製造するための方法を説明する。

巻線キャリア２が提供され、巻線３が巻線キャリア２に適用される。この目的のために、例えば、（ここには示さない）巻線マンドレルが第１の開口１７（図３Ａ、図３Ｂ参照）に挿入される。巻線３を適用した後、巻線マンドレルが取り除かれ、Ｉ字状の第１の磁心部８が第１の開口１７内に横方向に挿入される。続いて、Ｕ字状の第２の磁心部９が上側１５から第２の開口１８（図３Ａ、図３Ｂ参照）に挿入される。第１の磁心部８及び第２の磁心部９は互いに接着できる。

図２は、装置１のさらなる実施形態を示す。上述の実施形態とは対照的に、装置１は、第１の側面１５上の２つの第１の端子５を含み、第２の側面２４上に４つの第２の端子６を含む。

第１の端子５は、例えば供給ネットワークへの接続のために構成され、第２の端子６は消費者への接続のために構成されている。第１の端子５は、例えば第１の巻線３に接続され、第２の端子６は、２つの別の巻線２０に対に接続される。第１の巻線３は、例えば、巻線軸の方向で第２の巻線２０の上に配置される。第２の巻線２０は同じ位置で、例えば巻線軸に対して上下に配置される。巻線は外側から絶縁されているため、巻線３、２０は異なる形で配置でき、例えば、巻線軸に対して全て同じ位置で配置することもできる。

本発明は、示した第１、第２の端子及び巻線の数及び配置に限定されない。例えば、２つの第１の端子及び２つの第２の端子並びに２つの巻線のみが存在してもよい。

また、図示の実施形態では、巻線キャリア２の下側１４は完全に閉じられているため、装置１の下側１４で最小絶縁経路を維持するためには、対向する端子５、６間の距離が最小絶縁経路と等しくなるように選択すれば十分である。

加えて、巻線キャリア２はその上側１５に突起を有し、その突起により、上側１５に沿った磁心７と第２の端子６との間の沿面及びクリアランス距離が増加する。第１の突起２１は巻線キャリア２の領域内で上方に延びる。第２の突起２２は、巻線キャリア２を一方側の方に伸ばす。両方の突起２１、２２は、装置１の外寸を増加させないように選択される。

図３Ａは、上部から斜めに見た巻線キャリア２の一実施形態を示す。図３Ｂは、巻線キャリア２の長手断面を示す。巻線キャリア２は、追加の突起２１、２２を含まない点を除いて基本的に図２の巻線キャリア２として構成されている。

巻線キャリア２は、側面１６に第１の開口１７を含み、その上側１５に第２の開口１８含む。図３Ｂの断面図では、リードスルー１９があることが分かる。リードスルー１９は、巻線軸（この場合は垂直）に平行に延びる第１の領域３０と、巻線軸と垂直に延びる第２の領域３１とを含む。第２の領域３１は下側１４と平行に延びる。リードスルー１９は、全体としてＬ字状に構成されている。リードスルー１９は、巻線キャリア２によって完全に包み込まれているため、開口１７、１８でのみ外部からアクセス可能である。

図４Ａは、上部から斜めに見た装置１の一実施形態の側面図を示す。図４Ｂは、上から斜めに見た装置の別の側面図を示す。図４Ｃは、下から斜めに見た装置を示す。図４Ｄは、装置の上面図を示す。

明確性のために、装置１は巻線なしで示されている。完成品の装置１において、巻線は巻線キャリア２のまわりに直接適用されている。上述の実施形態とは対照的に、巻線軸は、装置１の下側１４に平行に延びる。巻線キャリア２は、巻線を両側で境界を接する２つのフランジ状の境界１０、１１を含む。

第１の端子５及び第２の端子６は巻線キャリア２に直接設けられている。本件では、２つの第１の端子５及び２つの第２の端子６のみ存在する。

また、ここでは、磁心７は、I字状の第１磁心部８と、Ｕ字状の第２の磁心部９とを含む（図４Ｂ参照）。第１の磁心部８は、水平方向の巻線軸に沿って巻線キャリア２に配置されている。

巻線キャリア２は、下側１４で磁心７を完全に包み込む。この場合、磁心７の下側領域はＩ字状の磁心部８によって形成され、ほとんど全ての側から巻線キャリア２によって包み込まれている。さらなる側面２４の方を向いたＩ字状の磁心部８の領域のみが開いている。第１の側面１６に向かって、磁心７は外側の方に巻線キャリア２から完全に絶縁されている。そのため、下側１４の図及び側面１６の図から磁心領域を見ることはできない。全体として、磁心７の大きな領域は巻線キャリア２に組み込まれているため、端子５、６から隠れ且つ絶縁されるように配置されている。

そのため、ここでも、装置１の下側１４に沿った第１の端子５と第２の端子６との間の絶縁経路は、磁心７によってブリッジされていない。装置１の形状に応じて、絶縁経路、すなわち、第１の端子５と第２の端子６との間の最小沿面又はクリアランス距離は、装置１の下側１４に沿って又は側面１６、２４に沿って延びる。ここでも、第１の端子５と磁心７との間の絶縁経路と、第２の端子６と磁心７との間の絶縁経路との合計は、第１の端子５と第２の端子６との間の幾何学的距離ｄと少なくとも同じ程度の大きさである。

そのため、第１の端子５と第２の端子６との間の距離ｄは、最小絶縁距離と等しくなるように選択できる。図４Ｄで容易に分かるように、第１の端子５及び第２の端子６は内方にオフセットされている。とりわけ、端子５、６が固定されている巻線キャリア２の領域は、磁心７を横方向で包み込む領域よりもさらに内側にある。そのため、巻線キャリア２は、側面１６、２４に段付きで構成されている。

これにより、必要な最小絶縁距離に違反することなく、コンポーネント１のサイズをさらに小さくすることができる。この小型化は、端子５、６に対して巻線キャリア２により磁心７を絶縁することによって可能となる。

以下では、装置１を製造するための方法を説明する。

巻線キャリア２が提供され、巻線キャリア２（図示せず）に巻線が適用される。この目的のために、例えば、巻きマンドレル（ここでは図示せず）が第１の開口１７（図４Ｂ）に挿入される。巻線を適用した後、巻線マンドレルが取り外され、Ｉ字状の第１の磁心部８が第１の開口１７に挿入される。次に、Ｕ字状の第２の磁心部９が上側１５から第２開口１８に挿入される。第１の磁心部８及び第２の磁心部９は互いに接着され得る。

他の実施形態では、例えば、Ｉ字状の磁心部が上側の左端にある開口に挿入され、Ｕ字状の磁心部が横方向に挿入されてもよい。本発明はＩ字状及びＵ字状の磁心部に限定されない。

図５は、装置１のさらなる実施形態を示す。図６Ａ～図６Ｅは装置を製造するための方法を示し、それにより、図５の装置１の内部構造も示す。

上述の実施形態と同様に、巻線キャリア２は、磁心７を第１の端子５及び／又は第２の端子６から絶縁するために、磁心７のためのハウジングも形成する。巻線キャリア２は、端子５、６の間で磁心７のいずれの領域も露出することがないように、下側１４から磁心７を包み込む。図４Ａ～図４Ｄの実施形態のように、磁心７は、磁心７の領域が露出しないように、下側１４で完全に包み込まれている。

ここでも、磁心７は第１の磁心部８（図５）及び第２の磁心部９（図６Ａ）を含む。第１の磁心部８はＵ字状であり、第２の磁心部９はＩ字状である。

前述の実施形態とは対照的に、磁心７は完全に、すなわち、磁心部８、９（磁心部８については図６Ａ参照）の両方が、上側１５から巻線キャリア２に挿入されている。とりわけ、巻線キャリア２は、磁心部８、９の両方を挿入するために開口１８を上側１５のみに含む。ハウジング２は２つのさらなる側面２５、２６上にも部分的に延びる。下側の磁心部８は外側からは見えない。上側磁心部９の上側のみから見える。

そのため、磁心７は、同様に、第１の端子５及び第２の端子６から絶縁されている。とりわけ、第１の端子５と磁心７との間の絶縁経路は、第２の端子６と磁心７との間の絶縁経路と同じ長さである。全体として、磁心７と第１の端子５との間及び磁心７と第２の端子との間の絶縁経路の割り当てが対称的になっている。

図６Ａに示すように、巻線キャリア２は、装置１の製造の間に提供される。端子５、６が巻線キャリア２に取り付けられている。ワイヤは巻線キャリア２にまだ取り付けられていない。Ｕ字状の第１の磁心部８は、上側１５にある開口１８を介して巻線キャリア２に挿入されている。とりわけ、巻線キャリア２の開口巻線軸に第１の磁心部８が挿入されている。

図６Ｂは、Ｕ字状の第１の磁心部８が挿入された巻線キャリア２を示す。巻線キャリア２は、下側１４及び全ての側面１６、２４、２５、２６から第１の磁心部８を包み込む。第１の磁心部８は上側１５のみで露出されている。その後、ワイヤ４が巻線キャリア２に巻回され、巻線３が適用される。

図６Ｃは、巻線３を有する巻線キャリア２を示す。巻線３は、巻線軸が装置１の下側１４と平行になるように水平に配置されている。巻線３のワイヤ端部は、巻線キャリア２内のガイド溝を介して端子５、６に導かれ、端子５、６と電気的に接続されている。端子５、６では、絶縁層がワイヤから取り除かれ、ワイヤは、例えば、それぞれの端子５、６に半田付け又はレーザ溶接されている。

図６Ｄに示すように、次に、第２の磁心部９が開口１８を介して上側１５から巻線キャリア２に挿入される。本件では、第２の磁心部９はＩ字状である。しかしながら、異なる形状の磁心部８、９を、例えば、両方がＵ字状の磁心部８、９を用いることも可能である。

図６Ｅは、完成した装置１を示す。第１の磁心部８は、第２の磁心部９と共に閉鎖磁気回路を形成する。第１の磁心部８は、例えば、第２の磁心部９に接着されている。第２の磁心部９は、２つの側面１６、２４で巻線キャリア２により完全に包み込まれている。巻線キャリア２は、磁心部８、９としっかり嵌合するため、磁心部８、９の位置を定義する。そのため、磁心部８、９の自動的で且つ良好な制御可能な配置及び接着が可能となる。

図７は、図５～図６Ｅの装置１の変形例を示す。ここで、巻線キャリア２は、巻線キャリア２を巻線機に固定するための横方向保持装置２７を含む。保持装置２７は、例えば、２部構成のスピンドルを巻線キャリア２に取り付け可能なウェブを含む。

図１Ａ～図４Ｄの実施形態とは対照的に、図５～図７の実施形態では、巻線キャリア２は、巻線の製造の間にスピンドルを巻線軸に挿入可能な開口を含まない。巻線を適用する前に、第１の磁心部８を巻線キャリア２内に設置することにより、第１の磁心部８によって空間が既に占有される。

１ 装置
２ 巻線キャリア
３ 巻線
４ ワイヤ
５ 第１の端子
６ 第２の端子
７ 磁心
８ 第１の磁心部
９ 第２の磁心部
１０ 境界
１１ 境界
１２ 第１の端子と磁心との間の絶縁経路
１３ 側面に沿った第２の端子と磁心との間の絶縁経路
１４ 下側
１５ 上側
１６ 側面
１７ 側面の開口
１８ 上側の開口
１９ リードスルー
２０ さらなる巻線
２１ 第１の突起
２２ 第２の突起
２３ 凹部
２４ さらなる側面
２５ さらなる側面
２６ さらなる側面
２７ 保持装置
２８ 下側に沿った第１及び第２の端子間の絶縁経路
２８ 下側に沿った第２の端子と磁心との間の絶縁経路
３０ リードスルーの第１の領域
３１ リードスルーの第２の領域
ｄ 距離

Claims (18)

1. 巻線キャリアと、該巻線キャリアの周りに配置される少なくとも１つのワイヤの巻線と、
   磁心と、少なくとも１つの第１の電気端子と、少なくとも１つの第２の電気端子と、
   を含む装置であって、
   前記巻線キャリアは、当該装置の下側に沿った端子間の絶縁経路が、前記磁心によるブリッジを含まないように、少なくとも所定の領域で前記磁心を包み込む、装置。
2. 前記磁心は、前記第１の端子と前記磁心との間の絶縁経路と、前記第２の端子と前記磁心との間の絶縁経路との合計が、前記第１の端子と前記第２の端子との間の幾何学的距離と少なくとも同程度大きくなるように、前記巻線キャリアによって包み込まれている、請求項１に記載の装置。
3. 前記装置は変圧器として設計され、前記第１の端子は一次側にあり、前記第２の端子は二次側にある、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記巻線キャリアの下側は、前記磁心が露出される切り欠きを含まない、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記巻線キャリアは、前記磁心を前記巻線キャリア内に挿入可能な少なくとも１つの開口を含み、前記巻線キャリアの下側は該開口を含まない、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記開口は、前記巻線キャリアの側面に配置されている、請求項５に記載の装置。
7. 前記開口は、前記巻線キャリアの上側に配置され、前記側面は開口を含まない、請求項５に記載の装置。
8. 前記磁心は少なくとも２つの磁心部を含み、前記巻線キャリアは上側に開口を含み、該磁心部の双方は、該上側の開口を介して前記巻線キャリアに挿入される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記磁心は第１の磁心部及び第２の磁心部を含み、該磁心部のうちの一方はＩ字状であり、該磁心部のうちの他方はＵ字状である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記第１の端子は前記巻線キャリアの第１の側面に配置され、前記第２の端子は前記巻線キャリアの第２の側面に配置され、前記磁心は、これらの側面うちの少なくとも１つで前記巻線キャリアにより完全に又は主要な部分が包み込まれている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記巻線キャリアは巻線軸に沿ってリードスルーを含み、前記磁心は、該リードスルー内に配置されている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記端子のうちの少なくとも１つは、横方向に後退して配置されている、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記巻線キャリアは、前記端子のうちの少なくとも一方が配置される前記側面に前記磁心を挿入のための少なくとも１つの開口を含む、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 装置を製造するための方法であって、
    Ａ）側面又は上側に１つ以上の開口を含む巻線キャリアを提供するステップと、
    Ｂ）前記開口うちの１つに第１の磁心部を挿入するステップと、
    Ｃ）前記開口のうちの同じ又は別の開口に第２の磁心部を挿入するステップと、
    を含む、方法。
15. 前記第１の磁心部８を挿入した後に、前記巻線キャリアに巻線が適用され、その後に前記第２の磁心部が挿入される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１の磁心部及び前記第２の磁心部は同じ開口に挿入される、請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 前記磁心部のうちの一方は前記側面にある開口に挿入され、前記磁心部のうちの他方は前記上側にある開口に挿入される、請求項１４又は１５に記載の方法。
18. 巻線キャリアと、該巻線キャリアの周りに配置される少なくとも１つのワイヤの巻線と、
    磁心と、少なくとも１つの第１の電気端子と、少なくとも１つの第２の電気端子と、
    を含む装置であって、
    前記巻線キャリアは下側を含み、
    前記端子は、前記下側に対して互いに反対に配置され、
    前記巻線キャリアは、少なくとも、前記第１の端子及び前記第２の端子によって横方向に境される前記下側の領域に、前記磁心が露出される切り欠きを含まない、装置。
    

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