WO2015158656A1 - Kernbauteil - Google Patents

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WO2015158656A1
WO2015158656A1 PCT/EP2015/057954 EP2015057954W WO2015158656A1 WO 2015158656 A1 WO2015158656 A1 WO 2015158656A1 EP 2015057954 W EP2015057954 W EP 2015057954W WO 2015158656 A1 WO2015158656 A1 WO 2015158656A1
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core component
transition
edge
core
component according
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PCT/EP2015/057954
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English (en)
French (fr)
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Anneliese Drespling
Dirk Beckmann
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TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • 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
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores

Definitions

  • Core component A core component for an inductive component is specified.
  • the core component can be used for example in a throttle or a transformer.
  • Core components are known in which one or more edges have a transition in the form of a symmetrical fillet or a symmetrical bevel.
  • a core component which is formed for example as a ferrite core.
  • the core component has at least one edge with a transition. The edge becomes
  • first and second surfaces are first and second surfaces
  • the edge is an inner edge.
  • the edge is an outer edge.
  • the core component has areas
  • Core component at least one step.
  • the edge is formed between the areas of different height, in particular a step.
  • Through the transition go the Areas of varying height less abruptly into each other.
  • the component in the region of the transition has a height which lies between a first and a second height of the component.
  • the transition is asymmetrical.
  • the transition is asymmetrical with respect to a reflection at the bisector of the imaginary sharp-edged edge
  • Tensions in the core component are reduced and voltage peaks are avoided.
  • Edge dimension preferably gives the extent of the
  • a second edge dimension preferably gives the extent of the transition perpendicular to
  • the edge dimension of the transition is greater in the direction in which larger tensile stresses occur. For example, the tensile stresses in the
  • Core component can be generated. For example, you can
  • Density differences in a pressing process of a Core component in the green state arise.
  • the density differences depend inter alia on the geometric nature of the core component and in particular on the geometric shape of a transition.
  • the geometric nature of the core component and in particular on the geometric shape of a transition.
  • the core component has a
  • Edge measure runs, for example, in the height direction of the
  • Core component and the second edge measure perpendicular to the direction of the first edge measure and perpendicular to the edge.
  • the second edge measure runs in one
  • the core component has the basic shape of a cylinder, in particular a hollow cylinder.
  • the edge extends in the radial direction of the core component.
  • Edge dimension of the transition in the height direction smaller than the second edge dimension of the transition, in particular as a second edge dimension, which within a cross-sectional plane of the
  • Cross-sectional plane can according to the geometric boundary specifications of the device and by a determination of mechanical
  • the ratio of the edge dimensions in a first and second direction is greater than or equal to 1.1
  • the ratio is greater than or equal to 1.2. In one embodiment, the ratio of the edge dimensions is greater than
  • the ratio is greater than 1.0 and less than 2.0.
  • the transition has a rectilinear contour at least in sections.
  • the contour can have several rectilinear sections. In particular, these sections may have different slopes.
  • the contour is composed of two rectilinear sections.
  • a first rectilinear section extends to the bisector of the imaginary sharp edge.
  • the transition at least partially an elliptical contour. In one embodiment, the transition has at least one
  • the transition at least partially or completely on an inwardly curved shape.
  • the transition is concave.
  • the transition is free of sharp edges.
  • edge regions of the transition be rounded.
  • the transition areas between the sections are rounded.
  • the edge is designed for the passage of electrical wires.
  • a recess is formed by the edge through which a wire can be passed.
  • the wire can be designed in particular for the electrical connection of the core component or of a further component.
  • the core component is for
  • the edge is formed, for example, for taking out an electrical wire from the other component forth.
  • Component arrangement can have all the functional and structural properties of the core component described above.
  • the further component is preferably in the core component
  • the further component is designed as a component wrapped in a wire.
  • the wire may be led out through the edge of the core member.
  • the further component has, for example, a coil core, in particular a roll core, around which an electrical wire is wound.
  • the wrapped core may be formed as a throttle. In particular, it may be a
  • the component comprising the
  • Edge with the transition serves for example for magnetic shielding of the other component. This allows a
  • Embodiment of a core component with an asymmetrical transition Embodiment of a core component with an asymmetrical transition
  • FIG. 2B shows a perspective view of the core component from FIG. 2A
  • Embodiment of a core component with an asymmetrical transition Embodiment of a core component with an asymmetrical transition
  • FIG. 3B shows a perspective view of the core component from FIG. 3A
  • Figure 4 is a perspective view of a third
  • FIG. 1 shows a section of a core component 1 in a sectional representation.
  • the core component 1 is preferably designed as a ferrite core. For example, that is
  • the core component 1 can cooperate with a further core component.
  • the further core component may be formed as a coil core and wrapped with a winding wire.
  • the present core component 1 may be free of windings. There can be wires of the
  • the core component 1 has external dimensions in the range of 6 mm to 12 mm.
  • the core component 1 has an edge 2.
  • the edge is formed, for example, as an inner edge.
  • the edge 2 is in a recess for the removal of
  • the edge 2 is formed by the meeting of two surfaces 3, 4 of different inclinations.
  • a first surface 3 is arranged horizontally, a second surface 4 is arranged vertically. Both surfaces 3, 4 are perpendicular to the image plane. If the surfaces 3, 4 meet one another without transition, the core part 1 has a sharp edge 5, which is indicated here by dashed lines. In the present case this would be a sharp edge 5 at 90 ° angle, which extends into the image plane.
  • a sharp edge 5 is often a potential weak spot and can be a starting point for cracks, especially after
  • the edge 2 has a transition 7.
  • the transition 7 is
  • transition 7 with respect to an angle bisector of the imaginary sharp edge 5 is not axisymmetric, or viewed in three dimensions with respect to an angle bisecting plane is not formed surface-symmetrical.
  • transition 7 has different first and second edge dimensions x, y, which are shown in FIG.
  • the first edge dimension x in the vertical direction is smaller than the second edge dimension y in the horizontal direction. It has proved to be advantageous if the edge dimension in the
  • the ratio of the edge dimensions y, x is greater than 1.1, more preferably at least 1.2.
  • the ratio is greater than 1.0 and less than 2.0.
  • the exact value of the edge dimensions x, y depends inter alia on the dimensions of the core component 1.
  • the edge dimension x is in a vertical direction
  • the transition 7 has an inwardly curved shape.
  • the contour 15 of the transition has a parabolic
  • Contour line of the contour 15 an acute angle greater than 20 °.
  • the contour line approaches approximately asymptotically close and with the surface 3 at the point of intersection the smallest possible angle
  • transition 7 may have a different course and a different orientation than shown in FIG.
  • the transition 7 can also be arbitrarily rotated from 0 ° to 360 ° about its central axis or about an arbitrary axis.
  • the core component 1 a is a member selected from the group consisting of the core component 1 a and the core component 1 a.
  • Figure 2A shows a side view of a first
  • FIG. 2B shows this core component 1 in a perspective view.
  • the core component 1 has the basic shape of a cylinder, in particular one
  • the core component 1 is designed as a hollow cylinder.
  • An end face 8 of the core member 1 is
  • a recess 9 is provided through which, for example, wires can be guided. Due to the recess 9, the core component 1
  • the circular or annular base of the cylinder is intended only as an example.
  • the base can, for example also rectangular, oval or of any other shape.
  • the core component has the basic shape of a cuboid.
  • the core member may also have a shape other than a cylindrical shape. For example, this indicates
  • the core component 1 has an edge 2 with a transition 7.
  • the transition has a first edge dimension x which is smaller than a second edge dimension y.
  • the second, larger edge dimension y runs in the plane of a cross section of the core component 1
  • the transition 7 has a contour 15 with two rectilinear sections 10, 11.
  • rectilinear sections 10, 11 of the contour 15 represent the contours of two planar surface areas 16, 17.
  • the pitch of the first rectilinear portion 10 is less than the pitch of the second rectilinear portion. Accordingly, the two flat surface portions 16, 17 are inclined differently.
  • Sections 10, 11 and the subsequent first and second surfaces 3, 4 are each rounded.
  • first rectilinear portion 10 may extend to the bisecting line and the second rectilinear one Join section 11.
  • the geometry of the transition 7 can be optimized, for example, as follows.
  • a core component 1 is produced which, like the core component 1 from FIGS. 2A and 2B, is formed but has a symmetrical transition, in particular a symmetrical chamfer.
  • the core component 1 can be produced real or in a simulation.
  • the chamfer has a rectilinear contour and encloses an angle of 45 ° with both surfaces 3, 4. The exact position of the intersections of the contour line with the
  • the new transition now has the previous edge dimension in one direction and an extended edge dimension in the other direction.
  • the new contour of the transition can be rectilinear
  • FIG. 3A shows a second view in a side view
  • FIG. 3B shows this core component 1 in a perspective view. The one shown here
  • Core component 1 is formed essentially like the core component 1 from FIGS. 2A and 2B, but it has a different geometry of the asymmetrical transition 7.
  • the transition 7 has an elliptical contour 15.
  • the edge dimension x in the height direction corresponds to the small semiaxis of the ellipse and the edge dimension y of the large semiaxis of the ellipse.
  • a drop test the stability of a core component 1 having an asymmetrical transition was determined as shown in FIGS. 2A and 2B.
  • a drop test was carried out with core components in which the transition was designed as a symmetrical chamfer.
  • the core components 1 had an asymmetrical transition
  • FIG. 4 shows in a perspective view a third embodiment of a core component 1 with a
  • the core component 1 is formed as a cuboid.
  • a cuboid can be used as a cylinder with a
  • the core component 1 has a closed bottom 18.
  • the core component 1 forms a housing.
  • the core component has two edges 2 each with an asymmetrical transition 7.
  • the transition 7 is formed as shown in Figures 2A and 2B. Reference sign list

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

Es wird ein Kernbauteil (1) aufweisend wenigstens eine Kante (2) mit einem Übergang (7) angegeben, wobei der Übergang (7) unsymmetrisch ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Kernbauteil Es wird ein Kernbauteil für ein induktives Bauelement angegeben. Das Kernbauteil kann beispielsweise in einer Drossel oder einem Transformator eingesetzt werden.
Es sind Kernbauteile bekannt, bei denen eine oder mehrere Kanten einen Übergang in Form einer symmetrischen Verrundung oder einer symmetrischen Fase aufweist.
Es ist eine Aufgabe, ein Kernbauteil mit verbesserten
Eigenschaften anzugeben.
Es wird ein Kernbauteil angegeben, das beispielsweise als Ferritkern ausgebildet ist. Das Kernbauteil weist wenigstens eine Kante mit einem Übergang auf. Die Kante wird
insbesondere durch das Aufeinandertreffen einer ersten und einer zweiten Oberfläche gebildet. Der Übergang ist
insbesondere zwischen den zwei Oberflächen ausgebildet.
Beispielsweise sind die erste und zweite Oberfläche
zueinander senkrecht angeordnet. Durch den Übergang soll eine scharfkantige Kante vermieden werden, die besonders anfällig für eine Rissbildung im Kernbauteil ist. Vorzugsweise ist die Kante eine Innenkante. In einer weiteren Ausführungsform ist die Kante eine Außenkante.
Beispielsweise weist das Kernbauteil Bereiche mit
unterschiedlicher Höhe auf. Beispielsweise weist das
Kernbauteil wenigstens eine Stufe auf. Die Kante ist dabei zwischen den Bereichen unterschiedlicher Höhe, insbesondere einer Stufe ausgebildet. Durch den Übergang gehen die Bereiche unterschiedlicher Höhe weniger abrupt ineinander über. Insbesondere weist das Bauteil im Bereich des Übergangs eine Höhe auf, die zwischen einer ersten und einer zweiten Höhe des Bauteils liegt.
Der Übergang ist unsymmetrisch ausgebildet. Insbesondere ist der Übergang unsymmetrisch bezüglich einer Spiegelung an der Winkelhalbierenden der gedachten scharfkantigen Kante
ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, dass durch einen unsymmetrischen Übergang die Robustheit des Kernbauteils erhöht werden kann. Insbesondere können mechanische
Spannungen im Kernbauteil reduziert und Spannungsspitzen vermieden werden. Vorzugsweise weist der Übergang in unterschiedlichen
Richtungen unterschiedliche Kantenmaße auf. Ein erstes
Kantenmaß gibt dabei vorzugsweise die Ausdehnung des
Übergangs senkrecht zum Kantenverlauf und in der Ebene der ersten Oberfläche an. Ein zweites Kantenmaß gibt dabei vorzugsweise die Ausdehnung des Übergangs senkrecht zum
Kantenverlauf und in der Ebene der zweiten Oberfläche an.
In einer Ausführungsform ist das Kantenmaß des Übergangs in derjenigen Richtung größer, in der größere Zugspannungen auftreten. Beispielsweise können die Zugspannungen im
Betrieb, insbesondere bei thermischer oder mechanischer
Belastung auftreten.
Alternativ oder zusätzlich können mechanische Spannungen, insbesondere Zugspannungen, während der Herstellung des
Kernbauteils erzeugt werden. Beispielsweise können
Dichteunterschiede in einem Verpressvorgang eines Kernbauteils im Grünzustand entstehen. Die Dichteunterschiede hängen unter anderem von der geometrischen Beschaffenheit des Kernbauteils und insbesondere von der geometrischen Form eines Übergangs ab. In einer Ausführungsform ist der
unsymmetrische Übergang so ausgebildet, dass die
Dichteunterschiede möglichst gering gehalten werden.
In einer Ausführungsform weist das Kernbauteil eine
Stirnseite auf. An der Stirnseite des Kernbauteils kann eine Aussparung ausgebildet sein, die eine Kante
mit einem unsymmetrischen Übergang aufweist. Das erste
Kantenmaß verläuft beispielsweise in Höhenrichtung des
Kernbauteils und das zweite Kantenmaß senkrecht zur Richtung des ersten Kantenmaßes und senkrecht zur Kante.
Beispielsweise verläuft das zweite Kantenmaß in einer
Querschnittsebene des Kernbauteils. Beispielsweise weist das Kernbauteil die Grundform eines Zylinders, insbesondere eines Hohlzylinders, auf. Beispielsweise verläuft die Kante in radialer Richtung des Kernbauteils.
In einer Ausführungsform des Kernbauteils ist das erste
Kantenmaß des Übergangs in Höhenrichtung kleiner als das zweite Kantenmaß des Übergangs, insbesondere als ein zweites Kantenmaß, das innerhalb einer Querschnittsebene des
Kernbauteils verläuft. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer derartigen geometrischen Ausbildung des Übergangs Risse im Kernbauteil besonders gut verhindert werden können.
Insbesondere lassen sich durch eine große Ausdehnung des Übergangs in der Querschnittsebene die im Herstellungsprozess entstehenden Dichteunterschiede im Kernbauteil gering halten. Die genaue Ausdehnung des Übergangs innerhalb der
Querschnittsebene kann nach den geometrischen Randvorgaben des Bauelements und durch eine Bestimmung mechanischer
Spannungen im Bauelement optimiert werden.
In einer Ausführungsform ist das Verhältnis der Kantenmaße in einer ersten und zweiten Richtung größer gleich 1,1,
vorzugsweise ist das Verhältnis größer gleich 1,2. In einer Ausführungsform ist das Verhältnis der Kantenmaße größer als
1.0 und kleiner gleich 2,5, vorzugsweise ist das Verhältnis größer als 1,0 und kleiner gleich 2,0. In einer
Ausführungsform liegt das Verhältnis der Kantenmaße zwischen
1.1 und 2,5, vorzugsweise zwischen 1,2 und 2,0.
In einer Ausführungsform weist der Übergang wenigstens abschnittsweise eine geradlinige Kontur auf. Die Kontur kann mehrere geradlinige Abschnitte aufweisen. Insbesondere können diese Abschnitte unterschiedliche Steigungen aufweisen.
Beispielsweise setzt sich die Kontur aus zwei geradlinigen Abschnitten zusammen. Ein erster geradliniger Abschnitt verläuft beispielsweise bis zur Winkelhalbierenden der gedachten scharfen Kante. Ein zweiter geradliniger
Abschnitt einer anderen Steigung schließt sich daran an.
In einer Ausführungsform weist der Übergang wenigstens abschnittsweise eine ellipsenförmige Kontur an. In einer Ausführungsform weist der Übergang wenigstens eine
parabelförmige Kontur auf.
In einer Ausführungsform weist der Übergang wenigstens abschnittsweise oder vollständig eine nach innen gewölbte Form auf. Insbesondere ist der Übergang konkav ausgebildet.
In einer Ausführungsform ist der Übergang frei von scharfen Kanten. Insbesondere können Kantenbereiche des Übergangs abgerundet sein. Beispielsweise sind bei mehreren aneinander anschließenden geradlinigen Abschnitten die Übergangsbereiche zwischen den Abschnitten abgerundet. In einer Ausführungsform ist die Kante zur Durchführung von elektrischen Drähten ausgebildet. Insbesondere wird durch die Kante eine Aussparung gebildet, durch die ein Draht geführt werden kann. Der Draht kann insbesondere zum elektrischen Anschluss des Kernbauteils oder eines weiteren Bauteils ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Kernbauteil zur
Aufnahme eines weiteren Bauteils ausgebildet. Die Kante ist beispielsweise zur Herausführung eines elektrischen Drahtes vom weiteren Bauteil her ausgebildet. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bauteilanordnung aus einem Kernbauteil und einem
weiteren Bauteil angegeben. Das Kernbauteil der
Bauteilanordnung kann alle funktionellen und strukturellen Eigenschaften des oben beschriebenen Kernbauteils aufweisen. Das weitere Bauteil ist vorzugsweise im Kernbauteil
aufgenommen .
In einer Ausführungsform ist das weitere Bauteil als ein mit einem Draht umwickeltes Bauteil ausgebildet. Der Draht kann durch die Kante des Kernbauteils herausgeführt sein. Das weitere Bauteil weist beispielsweise einen Spulenkern, insbesondere einen Rollenkern auf, um den ein elektrischer Draht gewickelt ist. Der umwickelte Kern kann als Drossel ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich um eine
Leistungsinduktivität handeln. Das Bauteil aufweisend die
Kante mit dem Übergang dient beispielsweise zur magnetischen Abschirmung des weiteren Bauteils. Dies ermöglicht eine
Montage mehrerer Bauteile in hoher Dichte. Die vorgehend beschriebenen Merkmale des Kernbauteils können in Kombination miteinander oder einzeln in einem Kernbauteil verwirklicht sein. Gleiches gilt für die
Kernbauteilanordnung. Zudem gelten die Merkmale, die
bezüglich des Kernbauteils beschrieben sind, auch für die Kernbauteilanordnung und umgekehrt.
Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 in einer vereinfachten Schnittdarstellung einen
Ausschnitt aus einem Kernbauteil mit einem unsymmetrischen Übergang,
Figur 2A in einer seitlichen Ansicht eine erste
Ausführungsform eines Kernbauteil mit einem unsymmetrischen Übergang,
Figur 2B in einer perspektivischen Ansicht das Kernbauteil aus Figur 2A,
Figur 3A in einer seitlichen Ansicht eine zweite
Ausführungsform eines Kernbauteils mit einem unsymmetrischen Übergang,
Figur 3B in einer perspektivischen Ansicht das Kernbauteil aus Figur 3A, Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht eine dritte
Ausführungsform eines Kernbauteils mit einem unsymmetrischen Übergang. Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche
Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen.
Figur 1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus einem Kernbauteil 1. Vorzugsweise ist das Kernbauteil 1 als Ferritkern ausgebildet. Beispielsweise ist das
Kernbauteil 1 gesintert. Das Kernbauteil 1 kann mit einem weiteren Kernbauteil zusammenwirken. Beispielsweise kann das weitere Kernbauteil als Spulenkern ausgebildet sein und mit einem Wickeldraht umwickelt sein. Das vorliegende Kernbauteil 1 kann frei von Wicklungen sein. Es können Drähte des
Spulenkerns aus dem vorliegenden Kernbauteil 1 herausgeführt und elektrisch angeschlossen werden. Beispielsweise
weist das Kernbauteil 1 äußere Abmessungen im Bereich von 6 mm bis 12 mm auf.
Das Kernbauteil 1 weist eine Kante 2 auf. Die Kante ist beispielsweise als Innenkante ausgebildet. Beispielsweise ist die Kante 2 in einer Aussparung zur Herausführung von
elektrischen Drähten ausgebildet. Die Kante 2 wird durch das Aufeinandertreffen zweier Oberflächen 3, 4 unterschiedlicher Neigungen gebildet. Eine erste Oberfläche 3 ist horizontal angeordnet, eine zweite Oberfläche 4 ist vertikal angeordnet. Beide Oberflächen 3, 4 verlaufen senkrecht zur Bildebene. Treffen die Oberflächen 3, 4 übergangslos aufeinander, weist das Kernteil 1 eine scharfe Kante 5 auf, die hier gestrichelt angedeutet ist. Vorliegend wäre diese eine scharfe Kante 5 im 90° Winkel, die in die Bildebene hinein verläuft. Eine scharfe Kante 5 ist oft eine potentielle Schwachstelle und kann ein Ausgangspunkt für Risse, insbesondere nach
mechanischer oder thermischer Belastung, sein. Zur Erhöhung der Robustheit des Kernbauteils 1 weist die Kante 2 einen Übergang 7 auf. Der Übergang 7 ist
unsymmetrisch ausgebildet. Insbesondere ist der Übergang 7 bezüglich einer Winkelhalbierenden der gedachten scharfen Kante 5 nicht achsensymmetrisch, bzw. im Dreidimensionalen bezüglich einer Winkelhalbierenden Ebene betrachtet nicht flächensymmetrisch ausgebildet.
Insbesondere weist der Übergang 7 unterschiedliche erste und zweite Kantenmaße x, y auf, die in der Abbildung in
vertikaler bzw. horizontaler Richtung verlaufen. Das erste Kantenmaß x in vertikaler Richtung ist kleiner als das zweite Kantenmaß y in horizontaler Richtung. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Kantenmaß in der
Richtung, in der große Zugspannungen auftreten, d.h.
vorliegend in horizontaler Richtung, besonders groß gewählt ist. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Kantenmaße y, x größer als 1,1, besonders bevorzugt liegt es mindestens bei 1,2. Beispielsweise ist das Verhältnis größer als 1,0 und kleiner gleich 2,0. Der genaue Wert der Kantenmaße x, y ist unter anderem abhängig von den Abmessungen des Kernbauteils 1. Beispielsweise liegt das Kantenmaß x in vertikaler
Richtung bei 1,0 mm.
Der Übergang 7 weist eine nach innen gewölbte Form auf. Die Kontur 15 des Übergangs weist einen parabelförmigen
Verlauf auf. Mit der zweiten Oberfläche 4 schließt die
Konturlinie der Kontur 15 einen spitzen Winkel größer als 20° ein. An die erste Oberfläche 3 nähert sich die Konturlinie annähernd asymptotisch an und schließt mit der Oberfläche 3 im Schnittpunkt einen möglichst kleinen Winkel ein,
beispielsweise einen Winkel kleiner als 5°. Der erfindungsgemäße Übergang 7 kann einen anderen Verlauf und eine andere Ausrichtung aufweisen als in Figur 1 gezeigt. Insbesondere kann der Übergang 7 auch beliebig von 0° bis 360° um seine Mittelachse oder um eine beliebige Achse gedreht sein.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kernbauteil 1 eine
Außenkante mit einem unsymmetrischen Übergang aufweisen. Bei einer Außenkante wird anstelle des Begriffs „Übergang" auch der Begriff „Abtragung" verwendet.
Figur 2A zeigt in einer seitlichen Ansicht eine erste
Ausführungsform eines Kernbauteils 1 mit einem
unsymmetrischen Übergang 7. Figur 2B zeigt dieses Kernbauteil 1 in einer perspektivischen Ansicht. Das Kernbauteil 1 weist die Grundform eines Zylinders, insbesondere eines
Kreiszylinders auf. Das Kernbauteil 1 ist als Hohlzylinder ausgebildet. Eine Stirnseite 8 des Kernbauteils 1 ist
strukturiert ausgebildet. Insbesondere ist eine Aussparung 9 vorgesehen, durch die beispielsweise Drähte geführt werden können. Aufgrund der Aussparung 9 weist das Kernbauteil 1
Bereiche unterschiedlicher Höhe auf. Insbesondere weist das Kernbauteil 1 innerhalb der Aussparung 9, insbesondere an der Oberfläche 3 in der Aussparung 9, eine geringere Höhe auf als an einem Bereich der Stirnseite 8, in dem keine Aussparung 9 ausgebildet ist.
Die kreis- oder ringförmige Grundfläche des Zylinders ist nur als Beispiel gedacht. Die Grundfläche kann beispielsweise auch rechteckig, oval oder von beliebiger anderer Form sein. Beispielsweise weist das Kernbauteil die Grundform eines Quaders auf. Das Kernbauteil kann auch eine andere Form als eine Zylinderform aufweisen. Beispielsweise weist das
Kernbauteil eine ellipsoide Grundform auf.
Innerhalb der Aussparung 9 weist das Kernbauteil 1 eine Kante 2 mit einem Übergang 7 auf. Der Übergang weist ein erstes Kantenmaß x auf, das kleiner ist als ein zweites Kantenmaß y. Das zweite, größere Kantenmaß y verläuft in der Ebene eines Querschnitts des Kernbauteils 1. In der
vorliegenden Abbildung wäre diese eine horizontale Ebene durch das Kernbauteil 1 aus Figur 2A. Es hat sich gezeigt, dass durch ein größeres Kantenmaß y in der Ebene des
Querschnitts die Robustheit des Kernbauteils 1 erhöht werden kann .
Der Übergang 7 weist eine Kontur 15 mit zwei geradlinigen Abschnitten 10, 11 auf. In der perspektivischen Ansicht des Kernbauteils 1 in Figur 2B ist zu sehen, dass die
geradlinigen Abschnitte 10, 11 der Kontur 15 die Konturen zweier ebener Flächenbereiche 16, 17 darstellen. Die
geradlinigen Abschnitte 10, 11 weisen unterschiedliche
Steigungen auf. Insbesondere ist die Steigung des ersten geradlinigen Abschnitts 10 geringer als die Steigung des zweiten geradlinigen Abschnitts. Entsprechend sind die zwei ebenen Flächenbereiche 16, 17 unterschiedlich geneigt. Die Übergangsbereiche 12, 13, 14 zwischen den geradlinigen
Abschnitten 10, 11 und den anschließenden ersten und zweiten Oberflächen 3, 4 sind jeweils abgerundet.
Beispielsweise kann der erste geradlinige Abschnitt 10 bis zur Winkelhalbierenden verlaufen und der zweite geradlinige Abschnitt 11 sich daran anschließen.
Die Geometrie des Übergangs 7 kann beispielsweise wie folgt optimiert werden. Es wird ein Kernbauteil 1 hergestellt, das wie das Kernbauteil 1 aus den Figuren 2A und 2B ausgebildet ist, aber einen symmetrischen Übergang, insbesondere eine symmetrische Fase, aufweist. Das Kernbauteil 1 kann real oder in einer Simulation hergestellt werden. Die Fase weist beispielsweise eine geradlinige Kontur auf und schließt mit beiden Oberflächen 3, 4 einen Winkel von 45° ein. Die genaue Position der Schnittpunkte der Konturlinie mit den
Oberflächen 3, 4 richtet sich nach den geometrischen
Gegebenheiten des Kernbauteils 1. Anschließend werden die mechanischen Spannungen im Kernbauteil 1 ermittelt, z. B. in einer Simulation oder in einem real durchgeführten Drop-Test. Daraufhin wird dasjenige Kantenmaß des Übergangs vergrößert, das auf der gleichen Seite der Winkelhalbierenden der
gedachten scharfen Kante liegt wie die größten mechanischen Spannungen im Bereich des Übergangs. Der neue Übergang weist nun in einer Richtung das bisherige Kantenmaß und in der anderen Richtung ein verlängertes Kantenmaß auf. Die neue Kontur des Übergangs kann beispielsweise geradlinig
ausgebildet sein. Alternativ kann die neue Kontur
beispielsweise aus mehreren geradlinigen Abschnitten
zusammengesetzt werden. Beispielsweise wird die Kontur auf der Seite der Winkelhalbierenden, die dem beizubehaltenden Kantenmaß zugeordnet ist, beibehalten. Dann wird ausgehend vom Schnittpunkt der Konturlinie mit der Winkelhalbierenden auf der Seite der Winkelhalbierenden, die dem verlängerten Kantenmaß zugeordnet ist, ein weiterer gerader Abschnitt ausgebildet, so dass der Übergang in dieser Richtung nun das zweite Kantenmaß aufweist. Figur 3A zeigt in einer seitlichen Ansicht eine zweite
Ausführungsform eines Kernbauteils 1 mit einem
unsymmetrischen Übergang 7. Figur 3B zeigt dieses Kernbauteil 1 in einer perspektivischen Ansicht. Das hier gezeigte
Kernbauteil 1 ist im Wesentlichen wie das Kernbauteil 1 aus den Figuren 2A und 2B ausgebildet, allerdings weist es eine andere Geometrie des unsymmetrischen Übergangs 7 auf.
Der Übergang 7 weist eine ellipsenförmige Kontur 15 auf. Das Kantenmaß x in Höhenrichtung entspricht der kleinen Halbachse der Ellipse und das Kantenmaß y der großen Halbachse der Ellipse .
In einem Drop-Test wurde die Stabilität eines Kernbauteils 1 aufweisend einen unsymmetrischen Übergang wie in den Figuren 2A und 2B gezeigt ermittelt. Zum Vergleich wurde ein Drop- Test mit Kernbauteilen durchgeführt, bei denen der Übergang als symmetrische Fase ausgebildet war. Im Drop-Test wiesen die Kernbauteile 1 mit einem unsymmetrischen Übergang
eine höhere Stabilität auf.
Figur 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine dritte Ausführungsform eines Kernbauteils 1 mit einem
unsymmetrischen Übergang 7. Das Kernbauteil 1 ist als Quader ausgebildet. Ein Quader kann als Zylinder mit einer
rechteckigen, beispielsweise eine quadratischen, Grundfläche angesehen werden. Das Kernbauteil 1 weist einen geschlossenen Boden 18 auf. Beispielsweise bildet das Kernbauteil 1 ein Gehäuse. Das Kernbauteil weist zwei Kanten 2 mit jeweils einem unsymmetrischen Übergang 7 auf. Der Übergang 7 ist wie in den Figuren 2A und 2B ausgebildet. Bezugs zeichenliste
1 Kernbauteil
2 Kante
3 erste Oberfläche
4 zweite Oberfläche
5 scharfe Kante
6 Zugspannungen
7 Übergang
8 Stirnseite
9 Aussparung
10 erster geradliniger Abschnitt
11 zweiter geradliniger Abschnitt
12 Übergangsbereich
13 Übergangsbereich
14 Übergangsbereich
15 Kontur
16 erster ebener Flächenbereich
17 zweiter ebener Flächenbereich
18 Boden x erstes Kantenmaß
y zweites Kantenmaß

Claims

Patentansprüche
1. Kernbauteil,
aufweisend wenigstens eine Kante (2) mit einem Übergang (7), wobei der Übergang (7) unsymmetrisch ausgebildet ist.
2. Kernbauteil nach Anspruch 1,
wobei der Übergang (7) in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Kantenmaße (x, y) aufweist.
3. Kernbauteil nach Anspruch 2,
wobei das Verhältnis der Kantenmaße (y, x) des Übergangs (7) in einer ersten und zweiten Richtung größer gleich 1,2 ist.
4. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei das Kernbauteil (1) eine Höhenrichtung aufweist und wobei das erste Kantenmaß (x) des Übergangs in Höhenrichtung kleiner ist als das zweite Kantenmaß (y) .
5. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
welches Bereiche mit unterschiedlicher Höhe aufweist, wobei die Kante (2) zwischen den Bereichen unterschiedlicher Höhe ausgebildet ist.
6. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei der Übergang (7) wenigstens abschnittsweise eine geradlinige Kontur (15) aufweist.
7. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei der Übergang (7) wenigstens abschnittsweise eine nach innen gewölbte Form aufweist.
8. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der Übergang (7) wenigstens abschnittsweise eine ellipsenförmige oder eine parabelförmige Kontur (15) aufweist .
9. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei der Übergang (7) frei von scharfen Kanten (5) ist.
10. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
das als Zylinder ausgebildet ist.
11. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Kante (2) an einer Stirnseite (8) des
Kernbauteils (1) ausgebildet ist.
12. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das zur Aufnahme eines weiteren Bauteils ausgebildet ist.
13. Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Kante (2) zur Durchführung eines Drahtes ausgebildet ist.
14. Bauteilanordnung aus einem Kernbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und einem weiteren Bauteil, das im Kernbauteil (1) aufgenommen ist.
15. Bauteilanordnung nach Anspruch 14,
bei dem das weitere Bauteil als ein mit einem Draht umwickeltes Bauteil ausgebildet ist, wobei der Draht durch die Kante (2) des Kernbauteils (1) herausgeführt ist.
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