WO2025202092A1 - Induktives bauteil, magnetische kernstruktur und verfahren zur herstellung eines induktiven bauteils - Google Patents

Induktives bauteil, magnetische kernstruktur und verfahren zur herstellung eines induktiven bauteils

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    • H01F27/363—Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material

Definitions

  • Inductive component magnetic core structure and method for producing an inductive component
  • Such chokes for filter applications for example, have a toroidal core around which two conductor windings are applied. This provides a high inductance to suppress common-mode interference, while the choke's stray field also provides a lower inductance to suppress differential-mode interference.
  • the differential-mode inductance is, for example, approximately 1% of the common-mode inductance. If this does not provide sufficient differential-mode inductance, an additional differential-mode choke can be provided.
  • the first and second core parts are, for example, legs of the core structure and the second and third core parts are, for example, yoke regions of the core structure.
  • the core structure is, for example, designed as a rectangular core.
  • the first and second core parts are, for example, arranged parallel to one another.
  • the third and fourth core parts are, for example, arranged parallel to one another and perpendicular to the first and second core parts.
  • the third core part and the fourth core part are, for example, only arranged on opposite sides of the first and second core parts.
  • the first and second core parts are therefore not completely surrounded by further magnetic core parts.
  • the third and/or fourth core part can also be constructed in two parts.
  • the third and/or fourth core part is formed from two partial cores, each having a half-shell-shaped recess. When the partial cores are combined, a core part with a central hole is formed.
  • the inductive component can in particular have an insulation structure for electrical insulation and/or for forming air gaps in the core structure, which has an H-shaped structure when viewed from above onto the windings, wherein the insulation structure electrically insulates the first core part from the second core part and wherein the insulation structure electrically insulates the first core part and the second core part from the third core part and from the fourth core part.
  • the inductive component may have a structure and/or auxiliary circuit for resistance damping.
  • a conductive structure for example a metal plate or a metal strip, can be arranged next to the first winding and/or the second winding.
  • the inductive component enables, in particular, simultaneous suppression of differential-mode and common-mode interference.
  • the separation of the core sections allows for a space-saving arrangement, as additional insulating components such as insulating coil supports are not required.
  • a common-mode inductance is created that utilizes the full bandwidth of the core material.
  • the first conductor and the second conductor are not wound around the third and fourth cores, but rather only pass through the third and fourth cores as a partial turn each, so that there is low coupling capacitance. This enables a large filter bandwidth.
  • a magnetic core structure comprises a first core part for arranging a first winding of a first conductor and a second core part for arranging a second winding of a second conductor.
  • the magnetic core structure further comprises a third core part and a fourth core part, each having a hole for passing through the first conductor and of the second conductor.
  • the third and fourth core parts can each also be formed from partial cores which, for example, have trough-shaped depressions to form the hole.
  • the core structure can exhibit all functional and structural properties of the previously described core structure.
  • the previously described insulating regions can also be considered part of the magnetic core structure.
  • first to fourth core parts and insulation regions are provided in a method for producing an inductive component.
  • a first winding of a first conductor is formed around the first core part and a second winding of a second conductor is formed around the second core part.
  • an arrangement for forming the inductive component is formed from the core parts and the insulation regions.
  • the inductive component described above can be formed.
  • the method can have all the functional and structural features of the inductive component and the core arrangement and vice versa.
  • the conductors may be passed through the third core part and the fourth core part.
  • the conductors may be passed through conductor insulations passing through a hole in the third and fourth core parts.
  • the conductor insulations may be integral components of the second and third insulation regions, respectively.
  • the present invention comprises several aspects, in particular devices and methods .
  • Figure 1A shows an embodiment of an inductive component in perspective view
  • Figure 2 shows a conductor structure of the component of Figures 1A and 1B in perspective view
  • Figure 3B shows a schematic representation of the magnetic field lines in the case of a differential mode disturbance for an embodiment of the inductive component
  • Figure 5A shows an embodiment of a third or fourth core part in perspective view
  • Figure 6 shows an embodiment of an inductive component with additional resistance damping in a perspective view
  • the inductive component 1 has a core structure 4 comprising several core parts 5, 6, 7, 8.
  • the core parts 5, 6, 7, 8 are magnetic core parts 5, 6, 7, 8 and comprise, for example, ferrite or iron powder.
  • a first winding 9 of the first conductor 2 is wound around the first core part 5.
  • a second winding 10 of a second conductor 3 is wound around the second core part 6.
  • the windings 9 and 10 are wound in the same direction.
  • the winding is "same direction" in the sense that they run in the same direction when running along the closed core structure 4.
  • the windings 9, 10 can also be wound in opposite directions.
  • Potential difference For example, the Potential difference 800 V. Electrical isolation of the potentials is achieved by the separated core structure 4 and an insulation structure 11. In addition, the insulation structure 11 provides air gaps between the core parts 5, 6, 7, and 8, which increase the saturation strength of component 1.
  • the insulation structure 11 comprises an electrically non-conductive material, for example, a plastic material.
  • the insulation structure 11 also has a low magnetic permeability to form one or more air gaps.
  • the insulation structure 11 can be formed from a uniform material or from different materials.
  • the insulation structure 11 can be formed in one piece or in multiple pieces.
  • the insulation structure 11 is composed of at least two parts to facilitate the manufacture of the inductive component.
  • the insulation structure 11 has a third insulation region 14 which is arranged between the fourth core part 8 and the first and second core parts 1, 2.
  • the fourth core part 8 is electrically insulated from the first and second core parts 1, 2.
  • the third insulation region 14 provides an air gap.
  • the shape of the core structure 4 is not limited to the rectangular shape shown.
  • a circular shape can also be formed from appropriately shaped core parts.
  • step C an arrangement of the core parts 5, 6, 7, 8 and the insulation regions 12, 13, 14 is formed so that the inductive component 1 is formed.
  • Figure 5A shows a one-piece design of the third core part 7 with a hole 18 for passing the first conductor 2 and the second conductor 3.
  • the hole 18 is arranged centrally in the core part 7 and is completely surrounded by the magnetic core material of the core part 7.
  • Figure 5B shows a configuration of the third core part 7 from a first partial core 19 and a second partial core 20.
  • the hole 18 is formed from depressions of the first partial core 19 and the second sub-core 20.
  • An air gap 21 is present between the sub-cores 19, 20. It is also possible for no air gap to be present.
  • the third core part 7 can also be composed of more than two sub-cores.
  • Figure 6 shows a further embodiment of the inductive component 1, wherein only the second core part 6 and the second winding 10 are shown here.
  • the conductive structure 22 can comprise a metal or be formed from a metal. It can also be an arrangement of several elements, for example several parallel metal strips.
  • the conductive element 22 is arranged, for example, outside next to the core part 6, i.e. not between the first and second core parts 5, 6.
  • the conductive element 22 serves to damp the resistance of the inductive component 1.
  • a conductive structure 22 can be formed both next to the first core part 5 and next to the second core part 6.
  • the first auxiliary conductor 23 is wound, for example, in a similar manner to the first conductor 2, in particular parallel to the first conductor 2.
  • the first auxiliary conductor 23 is electrically insulated from the first conductor 2.
  • the first auxiliary conductor 23 is designed as a wire, in particular as a high-voltage insulation wire.
  • the auxiliary circuit for resistive damping can also be designed differently. For example, it is also possible to electrically connect the auxiliary conductors 23, 24 to the conductors 2, 3. Reference sign

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Abstract

Ein induktives Bauteil (1) aufweisend eine magnetische Kernstruktur (4) mit einem ersten Kernteil (5), um das eine erste Wicklung (9) eines ersten Leiters angeordnet ist, mit einem zweiten Kernteil (6), um das eine zweite Wicklung (10) eines zweiten Leiters (3) angeordnet ist, und mit einem dritten Kernteil (7) und einen vierten Kernteil (8), durch die der erste Leiter (2) und der zweite Leiter (3) hindurchgeführt sind.

Description

Beschreibung
Induktives Bauteil, magnetische Kernstruktur und Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauteils
Die vorliegende Erfindung betrifft ein induktives Bauteil aufweisend eine magnetische Kernstruktur und Wicklungen um die Kernstruktur. Derartige Bauteile werden zur Unterdrückung unerwünschter Störungen auf elektrischen Leitern eingesetzt. Es kann sich dabei insbesondere um Gleichtaktstörungen (Common Mode, CM) oder Gegentaktstörungen (Differential Mode, DM) handeln.
Derartige Drosseln für Filteranwendungen weisen beispielsweise einen Ringkern auf, um den Wicklungen zweier Leiter aufgebracht sind. Dabei wird eine große Induktivität zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen bereitgestellt, wobei durch das Streufeld der Drossel auch eine geringere Induktivität zur Unterdrückung von Gegentaktstörungen bereitgestellt wird. Die Gegentakt-Induktivität beträgt beispielsweise ca. 1 % der Gleichtakt-Induktivität. Falls hierdurch keine ausreichende Gegentakt-Induktivität bereitgestellt wird, kann eine zusätzliche Gegentakt-Drossel bereitgestellt werden.
Aus der US 9, 613,745 B2 und US 7,768,373 B2 ist jeweils eine Drossel bekannt, bei dem eine Gleichtakt- und Gegentakt- Induktivität durch Bereitstellen eines parallelen Pfades für den Magnetfluss einer Gleichtakt-Induktivität bereitgestellt wird. Aus der US 8,115,582 B2 ist eine Induktivität bekannt, bei der ein Pfad für einen Magnetfluss durch ein Gehäuse bereitgestellt wird, das einen Magnetkern umgibt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , ein induktives Bauteil mit verbesserten Eigenschaften anzugeben .
Gemäß einem ersten Aspekt weist ein induktives Bauteil eine magnetische Kernstruktur auf . Die magnetische Kernstruktur weist ein erstes Kernteil auf , um das eine erste Wicklung eines ersten Leiter angeordnet ist , und weist ein zweites Kernteil auf , um das eine zweite Wicklung eines zweiten Leiters angeordnet ist . Zudem weist die magnetische Kernstruktur ein drittes und ein viertes Kernteil auf , durch die der erste Leiter und der zweite Leiter hindurchgeführt sind .
Das erste und das zweite Kernteil sind beispielsweise Schenkel der Kernstruktur und das zweite und dritte Kernteil sind beispielsweise Jochbereiche der Kernstruktur . Die Kernstruktur ist beispielsweise als Rechteckkern ausgebildet . Das erste und zweite Kernteil sind beispielsweise parallel zueinander angeordnet . Das dritte und vierte Kernteil sind beispielsweise parallel zueinander und senkrecht zum ersten und zweiten Kernteil angeordnet . Das dritte Kernteil und das vierte Kernteil sind beispielsweise nur an gegenüberliegenden Seiten der ersten und zweiten Kernteile angeordnet . Somit sind die ersten und zweiten Kernteile nicht von weiteren magnetischen Kernteilen vollständig umgeben .
Das dritte und das vierte Kernteil weisen j eweils ein Loch zur Hindurchführung des ersten Leiters und des zweiten Leiters auf . Insbesondere ist das Loch vom Kernmaterial des dritten bzw . des vierten Kernteils umlaufend vollständig umgeben . Das Loch kann zentral im dritten bzw . vierten Kernteil angeordnet sein . Durch die Hindurchführung des ersten Leiters und des zweiten Leiters durch das dritte und vierte Kernteil wird eine Gleichtakt- Induktivität erzeugt , die die volle Bandbreite des Kernmaterials ausnutzt . Der erste Leiter und der zweite Leiter sind nicht um den dritten und vierten Kern herumgewickelt , sondern führen nur j eweils als eine Teil-Windung durch den dritten und vierten Kern hindurch, so dass eine geringe Koppelkapazität vorhanden ist . Dies ermöglicht eine große Filterbandweite . Zudem ist eine besonders platzsparende Ausbildung des Bauteils möglich, da die Leiter nicht um die Kernteile herumgeführt werden .
Das dritte und/oder vierte Kernteil kann auch zweiteilig ausgeführt sein . Beispielsweise ist das dritte und/oder vierte Kernteil aus zwei Teilkernen gebildet , die j eweils eine halbschalenförmige Mulde aufweisen . Bei Zusammensetzung der Teilkerne wird ein Kernteil mit zentralem Loch gebildet .
Das induktive Bauteil kann eine I solationsstruktur zur elektrischen I solierung und/oder zur Ausbildung von Luftspalten in der Kernstruktur aufweisen . Die I solationsstruktur weist ein elektrisch isolierendes Material auf . Das Material kann zudem eine niedrige magnetische Permeabilität aufweisen, insbesondere nicht-magnetisch ausgebildet sein . Die I solationsstruktur kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein . Beispielsweise ist die I solationsstruktur mindestens zweiteilig ausgebildet , um die Zusammenfügung der Teile zu ermöglichen .
Die I solationsstruktur weist beispielsweise mehrere I solationsbereiche auf . Die I solationsbereiche können zur gegenseitigen elektrischen I solierung der Kernteile und/oder der Leiter ausgebildet sein . Die I solationsbereiche können alternativ oder zusätzlich zur Ausbildung von Luftspalten zwischen den Kernteilen ausgebildet sein . Beispielsweise weist die I solationsstruktur in Aufsicht auf die Wicklungen eine H- förmige Struktur auf . Die Kernteile sind beispielsweise durch I solationsbereiche der I solationsstruktur vollständig voneinander getrennt . Ebenso können die Wicklungen durch die I solationsstruktur voneinander getrennt sein . Durch eine derartige Trennung der Kernbereiche wird eine platzsparende elektrische I solierung bereitgestellt . Insbesondere ist kein isolierender Spulenträger erforderlich, oder es ist nur ein dünnes I solationsmaterial , wie beispielsweise ein I solationsband ( engl . " Tape" ) zwischen Kern und Wicklung, vorhanden .
Das induktive Bauteil kann einen I solationsbereich aufweisen, der das erste Kernteil vom zweiten Kernteil elektrisch isoliert . Der I solationsbereich ist beispielsweise in Form einer Trennwand zwischen dem ersten Kernteil und dem zweiten Kernteil angeordnet .
Das induktive Bauteil kann einen I solationsbereich aufweisen, der das erste Kernteil und das zweite Kernteil vom dritten Kernteil elektrisch isoliert . Das induktive Bauteil kann einen I solationsbereich aufweisen, der das erste Kernteil und das zweite Kernteil vom vierten Kernteil elektrisch isoliert . Auch diese I solationsbereiche können als Art Trennwände zwischen den Kernteilen angeordnet sein .
Das induktive Bauteil kann einen isolierenden Träger aufweisen, auf dem die Wicklungen angeordnet sind .
Die I solationsbereiche und der isolierende Träger können ein Teil der I solationsstruktur sein . Der isolierende Träger kann ein Teil der I solationsstruktur . Ein oder mehrere der I solationsbereiche können einteilig mit dem isolierenden Träger ausgebildet sein . Der Träger und die I solationsbereiche können dasselbe Material aufweisen .
Somit kann das induktive Bauteil insbesondere eine I solationsstruktur zur elektrischen I solierung und/oder zur Ausbildung von Luftspalten in der Kernstruktur aufweisen, die in Aufsicht auf die Wicklungen eine H- förmige Struktur aufweist , wobei die I solationsstruktur das erste Kernteil vom zweiten Kernteil elektrisch isoliert und wobei die I solationsstruktur das erste Kernteil und das zweite Kernteil vom dritten Kernteil und vom vierten Kernteil elektrisch isoliert .
Das induktive Bauteil kann eine Leiterisolierung zur elektrischen I solierung der elektrischen Leiter aufweisen, wobei die Leiterisolierung ein integraler Bestandteil der eines I solationsbereichs ist . Insbesondere kann eine Leiterisolierung ein integraler Bestandteil des ersten I solationsbereich sein, der den ersten und zweiten Kern vom dritten Kern trennt . Alternativ oder zusätzlich kann eine Leiterisolierung als integraler Bestandteil eines I solationsbereichs ausgebildet sein, der den ersten und zweiten Kern vom vierten Kern trennt . Die Leiterisolierung kann eine I solierung der Leiter untereinander und/oder vom Kern, durch den die Leiter durchgeführt sind, bereitstellen .
Das induktive Bauteil kann eine Struktur und/oder Hil fsschaltung zur Widerstandsbedämpfung aufweisen .
Beispielsweise weist das induktive Bauteil einen Hil fsleiter auf , der auf das erste Kernteil und/oder auf das zweite Kernteil gewickelt ist . Ein Stromkreis im Hil fsleiter kann über einen elektrischen Widerstand geschlossen sein . Auf diese Weise können Verluste gezielt abgeführt werden .
Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine leitfähige Struktur, beispielsweise eine Metallplatte oder ein Metallstrei fen neben der ersten Wicklung und/oder der zweiten Wicklung angeordnet sein .
Das induktive Bauteil ermöglicht insbesondere eine gleichzeitige Unterdrückung von Gegentakt- und Gleichtakt- Störungen .
Zudem ist aufgrund der Separierung der Kernteile eine platzsparende Anordnung möglich, da weitere isolierende Komponenten, wie beispielsweise isolierende Spulenträger nicht benötigt werden . Durch die Hindurchführung des ersten Leiters und des zweiten Leiters , d . h . , nur mit einer Windung, durch das dritte und vierte Kernteil wird eine Gleichtakt- Induktivität erzeugt , die die volle Bandbreite des Kernmaterials ausnutzt . Der erste Leiter und der zweite Leiter sind nicht um den dritten und vierten Kern herumgewickelt , sondern führen nur j eweils als eine Teil- Windung durch den dritten und vierten Kern hindurch, so dass eine geringe Koppelkapazität vorhanden ist . Dies ermöglicht eine große Filterbandweite .
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine magnetische Kernstruktur ein erstes Kernteil zu Anordnung einer ersten Wicklung eines ersten Leiters und ein zweites Kernteil zur Anordnung einer zweiten Wicklung eines zweiten Leiters auf . Die magnetische Kernstruktur weist zudem ein drittes Kernteil und eine viertes Kernteil auf , die j eweils ein Loch zur Hindurchführung des ersten Leiters und des zweiten Leiters aufweisen . Das dritte und vierte Kernteil können j eweils auch aus Teilkernen gebildet sein, die beispielsweise muldenförmige Vertiefungen zur Bildung des Lochs aufweisen .
Die Kernstruktur kann alle funktionalen und strukturellen Eigenschaften der vorhergehend beschriebenen Kernstruktur aufweisen . Dabei können auch die vorhergehend beschriebene isolierenden Bereiche als Teil der magnetischen Kernstruktur gesehen werden .
Gemäß einem weiteren Aspekt werden in einem Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauteils ersten bis vierte Kernteile und I solationsbereiche bereitgestellt . Es wird eine erste Wicklung eines ersten Leiters um das erste Kernteil und eine zweite Wicklung eines zweiten Leiters um das zweite Kernteil ausgebildet . Anschließend wird aus den Kernteilen und den I solationsbereichen eine Anordnung zur Ausbildung des induktiven Bauteils gebildet . Insbesondere kann das vorhergehend beschriebenen induktive Bauteil ausgebildet werden . Das Verfahren kann alle funktionellen und strukturellen Merkmale des induktiven Bauteils und der Kernanordnung aufweisen und umgekehrt .
Beim Bilden der Anordnung können die Leiter durch das dritte Kernteil und das vierte Kernteil hindurchgeführt werden . Insbesondere können die Leiter durch Leiterisolierungen durchgeführt werden, die durch ein Loch im dritten und vierten Kernteil hindurchführen . Die Leiterisolierungen können integrale Bestandteile des zweiten bzw . dritten I solationsbereichs sein .
Die vorliegende Erfindung umfasst mehrere Aspekte , insbesondere Vorrichtungen und Verfahren . Die für einen der Aspekte beschriebenen Merkmale , Eigenschaften und
Aus führungs formen sollen entsprechend auch für den anderen Aspekt gelten .
Zudem ist die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände nicht auf die speziellen Aus führungs formen beschränkt .
Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Aus führungs formen - soweit technisch sinnvoll - miteinander kombiniert werden .
Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand schematischer Aus führungsbeispiele näher erläutert .
Es zeigen :
Figur 1A eine Aus führungs form eine Aus führungs form eines induktiven Bauteils in perspektivischer Ansicht ,
Figur 1B das Bauteil aus Figur 1A in einer weiteren perspektivischen Ansicht ,
Figur 2 eine Leiterstruktur des Bauteils der Figuren 1A und 1B in perspektivischer Ansicht ,
Figur 3A magnetische Feldlinien bei einer Common Mode Störung für eine Aus führungs form des induktiven Bauteils in schematischer Darstellung,
Figur 3B magnetische Feldlinien bei einer Di f ferential Mode Störung für eine Aus führungs form des induktiven Bauteils in schematischer Darstellung,
Figur 4 Verfahrensschritte bei der Herstellung eines induktiven Bauteils in schematischer
Diagrammdarstellung,
Figur 5A eine Aus führungs form eines dritten oder vierten Kernteils in perspektivischer Darstellung,
Figur 5B eine weitere Aus führungs form eines dritten oder vierten Kernteils in perspektivischer Darstellung,
Figur 6 eine Aus führungs form eines induktiven Bauteils mit zusätzlicher Widerstandsbedämpfung in perspektivischer Darstellung,
Figur 7 eine weitere Aus führungs form eines induktiven Bauteils mit zusätzlicher Widerstandsbedämpfung in schematischer Aufsicht .
Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche Bezugs zeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Aus führungs formen .
Figur 1A zeigt ein induktives Bauteil 1 , das zur Filterung von Störungen bei elektrischen Leitern 2 , 3 ausgebildet ist . Figur 1B zeigt das Bauteil aus einer gedrehten Perspektive . Die Störungen können als Gegentaktstörung ( Di f ferential Mode , DM) und/oder Gleichtaktstörung ( Common Mode , CM) ausgebildet sein . Bei einer Gleichtaktstörung tritt auf zwei oder mehr Leitern die gleiche Störung auf , bei einer Gegentaktstörung treten auf den Leitern voneinander unterschiedliche Störungen auf . Derartige Störungen können zu unerwünschten Ef fekten wie Interferenzen oder Signalverzerrungen führen und sollen durch das induktive Bauteil 1 reduziert werden . Derartige Bauteile 1, auch Drosseln genannt, werden beispielsweise in der Leistungselektronik, insbesondere in Schaltnetzteilen und Umrichtern, verwendet. Dabei dienen die Drosseln allgemein als elektromagnetische Interferenzfilter (EMI) um die elektromagnetische Verträglichkeit (EMC) eines Geräts oder Systems zu gewährleisten.
Das induktive Bauteil 1 weist eine Kernstruktur 4 auf, die mehrere Kernteile 5, 6, 7, 8 aufweist. Die Kernteile 5, 6, 7, 8 sind magnetische Kernteile 5, 6, 7, 8 und weisen beispielsweise Ferrit oder Eisenpulver auf. Um das erste Kernteil 5 ist eine erste Wicklung 9 des ersten Leiters 2 gewickelt. Um das zweite Kernteil 6 ist eine zweite Wicklung 10 eines zweiten Leiters 3 gewickelt. Die Wicklungen 9 und 10 sind gleichsinnig gewickelt. Die Wicklung ist "gleichsinnig" in dem Sinne, dass bei Entlanglaufen an der geschlossenen Kernstruktur 4 eine Gleichsinnigkeit vorhanden ist. Je nach gewünschter Unterdrückung von Störungen können die Wicklungen 9, 10 auch gegensinnig gewickelt sein.
Die Kernstruktur 4 weist ein drittes Kernteil 7 und ein viertes Kernteil 8 auf. Das erste und zweite Kernteil 5, 6 bilden die Schenkel und das dritte und vierte Kernteil 7, 8 sind jeweils als Joch ausgebildet, die den Magnetkreis schließen. Beide Leiter 2, 3 sind durch das dritte Kernteil 7 hindurchgeführt und auch durch das vierte Kernteil 8 hindurchgeführt. Dazu weisen das dritte Kernteil 7 und das vierte Kernteil 8 jeweils ein Loch auf. Das dritte Kernteil 7 und das vierte Kernteil 8 können unterschiedliche Geometrien oder die gleiche Geometrie aufweisen.
Zwischen den Leitern 2, 3 liegt eine elektrische
Potentialdiff erenz . Beispielsweise beträgt die Potentialdiff erenz 800 V. Durch die separierte Kernstruktur 4 und eine Isolationsstruktur 11 wird eine elektrische Isolierung der Potentiale bewerkstelligt. Zusätzlich werden durch die Isolationsstruktur 11 Luftspalte zwischen den Kernteilen 5, 6, 7, 8 bereitgestellt, die die Sättigungsfestigkeit des Bauteils 1 erhöhen.
Die Isolationsstruktur 11 weist ein elektrisch nichtleitfähigen Material, beispielsweise ein Kunststoffmaterial auf. Die Isolationsstruktur 11 weist darüber hinaus eine niedrige magnetische Permeabilität auf, um ein oder mehrere Luftspalte zu bilden. Die Isolationsstruktur 11 kann aus einem einheitlichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Die Isolationsstruktur 11 kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Isolationsstruktur 11 aus wenigstens zwei Teilen zusammengesetzt, um die Herstellung des induktiven Bauteils zu erleichtern.
Die Isolationsstruktur 11 weist einen ersten Isolationsbereich 12 auf, der zwischen der ersten Wicklung 9 und der zweiten Wicklung 10 angeordnet ist.
Die Isolationsstruktur 11 weist einen zweiten Isolationsbereich 13 auf, der zwischen dem dritten Kernteil 7 und dem ersten und zweiten Kernteil 1, 2 angeordnet ist. Somit ist der dritte Kernteil 7 von dem ersten und zweiten Kernteil 1, 2 elektrisch isoliert. Zudem wird durch den zweiten Isolationsbereich 13 ein Luftspalt bereitgestellt.
Die Isolationsstruktur 11 weist einen dritten Isolationsbereich 14 auf, der zwischen dem vierten Kernteil 8 und dem ersten und zweiten Kernteil 1, 2 angeordnet ist. Somit ist der vierte Kernteil 8 von dem ersten und zweiten Kernteil 1, 2 elektrisch isoliert. Zudem wird durch den dritten Isolationsbereich 14 ein Luftspalt bereitgestellt.
Zudem weist die Isolationsstruktur 11 Leiterisolierungen 16, 17 auf, durch die die Leiter 2, 3 an beiden Seiten des Bauteils 1 vom jeweils anderen Leiter 2, 3 elektrisch isoliert sind. Die Leiterisolierungen 16, 17 können jeweils einen Leiter vollständig in dem Bereich umgeben, in dem er durch das dritte und vierte Kernteil 7, 8 geführt ist. Zwischen den Enden der Leiter 2, 3 können zudem zusätzliche Isolierungen 27 angeordnet sein. Die Leiterisolierungen 16, 17 weisen jeweils röhrenförmige Bereiche auf, durch die die Leiter 2, 3 geführt sind.
In Figur 1B ist jeweils nur eine Röhrenform an einem Ende zu sehen, allerdings ist eine weitere Röhrenform für den anderen Leiter hinter der zusätzlichen Isolierung 27 vorhanden. An den Enden der Leiter 2, 3 können elektrische Anschlusselemente angebracht sein. Die Leiterisolierungen 16, 17 können integrale Bestandteile des zweiten bzw. dritten Isolationsbereichs 13, 14 sein.
Durch die Isolationsbereiche 12, 13, 14 werden die elektrischen Potentiale voneinander isoliert. Bei einer derartigen Anordnung können die Wicklungen 9, 10 direkt, oder nur durch eine einfache Isolation vom Kernteil 5, 6 isoliert, um die Kernteile 5, 6 gewickelt sein, ohne dass ein isolierender Spulenträger zwischen Kern und Wicklung benötigt wird. Diese vereinfachte Isolation ist ausreichend, da die jeweilige Wicklung 9, 10 und das zugehörige Kernteil 5, 6 durch die Trennung vom anderen Potential mittels der Isolationsstruktur 11 auf dem gleichen Potential liegen kann. Somit ist eine platzsparende Ausbildung des induktiven Bauteils 1 bei großer magnetisch wirksamer Fläche ermöglicht. Die benötigten Luft- und Kriechstrecken werden durch die Isolationsstruktur 11 bereitgestellt. Zudem können günstigere magnetische Materialien für die Kernteile 5, 6, 7, 8 verwendet werden, wie beispielsweise MnZn und MnNi .
Darüber hinaus weist die Isolationsstruktur 11 einen Träger 15 auf, auf dem die Wicklungen 9, 10 angeordnet sind.
Figur 2 zeigt das induktive Bauteil 1 mit Kernteilen 5, 6, 7, 8, Wicklungen 9, 10 und Isolationsbereichen 12, 13, 14 in einer mehr schematischen Darstellung. Insbesondere ist hier auch das Loch 18 im vierten Kernteil 8 zu sehen, durch die die Leiter 2, 3 geführt sind. Die Leiter 2, 3 werden durch die Isolationsbereiche 13, 14 geführt. Insbesondere können die Leiter 2, 3 durch Leiterisolierungen 16, 17 der hindurchgeführt sein.
Die Form der Kernstruktur 4 ist nicht auf die dargestellte Rechteckform beschränkt. Es kann beispielsweise auch eine Kreisform aus entsprechend ausgebildeten Kernteilen gebildet sein .
Das induktive Bauteil 1 weist insgesamt eine kompakte Bauform auf. Zudem werden eine Gleichtakt-Induktivität und eine Gegentakt-Induktivität in einem gemeinsamen Bauteil 1 bereitgestellt. Dies wird im Folgenden in den Figuren 3A und 3B schematisch erläutert.
Figur 3A zeigt in schematischer Darstellung die Gleichtakt- Funktionalität des induktiven Bauteil 1, hier mit einer kreisförmigen Kernstruktur 4. Durch einen Stromfluss II durch den ersten Leiter 2 wird im ersten Kernteil 5, der von der ersten Wicklung 9 umgeben ist, ein Magnetfeld Bl erzeugt und durch einen Stromfluss 12 im zweiten Leiter 3 wird im zweiten Kernteil 6 , der von der zweiten Wicklung 10 umgeben ist , ein Magnetfeld B2 erzeugt . Der magnetische Fluss wird über das dritte Kernteil 7 und das vierte Kernteil 8 geschlossen .
Insgesamt erzeugt das dritte Kernteil 7 eine Gleichtakt- Induktivität und das vierte Kernteil 8 eine weitere Gleichtakt- Induktivität . Da nur eine Windung der Leiter 2 , 3 durch die dritten und vierten Kernteile 7 , 8 geführt ist , ist die Koppelkapazität gering und die Induktivität weist dort eine große Bandbreite auf . Aufgrund der Viel zahl an Windungen des ersten Leiters 2 um das erste Kernteil 5 und der Viel zahl an Windungen des zweiten Leiters 3 um das zweite Kernteil 6 ist die Koppelkapazität dort hoch, so dass hier nur eine geringere Bandbreite abgedeckt ist . Insbesondere eignet sich das erste Kernteil 5 und das zweite Kernteil 6 weniger gut für die Unterdrückung hochfrequenter Störungen . Das dritte Kernteil 7 und das vierte Kernteil 8 eignet sich hingegen gut für die Unterdrückung hochfrequenter Störungen .
Figur 3B zeigt in schematischer Darstellung die Gegentakt- Funktionalität des induktiven Bauteils 1 , hier mit einer kreis förmigen Kernstruktur 4 . Bei gegenläufigen Stromflüssen I I , 12 werden in den Kernteilen 5 , 6 Magnetfelder Bl , B2 erzeugt , wobei der Magnetfluss für den ersten Leiter 2 über das erste Kernteil 5 , das vierte Kernteil 8 , einem Bereich außerhalb der Kernteile und über das dritte Kernteil 7 geschlossen wird . Für den zweiten Leiter 3 wird der Magnetfluss über das zweite Kernteil 6 , das vierte Kernteil 8 , einem Bereich außerhalb der Kernteile und über das dritte Kernteil 7 geschlossen . Der Magnetfluss verläuft j eweils über die Luftspalte , die vom zweiten I solationsbereich 13 und dem dritten I solationsbereich 14 gebildet sind . Figur 4 zeigt Verfahrensschritte zur Herstellung eines induktiven Bauteils , insbesondere des Bauteils 1 wie in den vorhergehenden Aus führungs formen beschrieben . In Schritt A werden erste bis vierte Kernteile sowie I solationsbereiche bereitgestellt . Es kann sich um die I solationsbereiche 12 , 13 , 14 wie vorhergehend beschrieben handeln . Es kann sich hier zusätzlich auch um einen Träger 15 handeln .
In Schritt B wird eine erste Wicklung 9 eines ersten Leiters 2 um das erste Kernteil 5 und eine zweite Wicklung 10 eines zweiten Leiters 3 um das zweite Kernteil 6 gebildet .
In Schritt C wird eine Anordnung der Kernteile 5 , 6 , 7 , 8 und der I solationsbereiche 12 , 13 , 14 gebildet , so dass das induktive Bauteil 1 gebildet wird .
Die Figuren 5A und 5B zeigen mögliche Aus führungs formen eines dritten Kernteils 7 . Alternativ oder zusätzlich kann auch das vierte Kernteil 8 derart ausgebildet sein . Die
Aus führungs form kann in j eder der vorhergehend beschriebenen Aus führungs formen vorhanden sein .
Figur 5A zeigt eine einteilige Ausbildung des dritten Kernteils 7 mit einem Loch 18 zur Hindurchführung des ersten Leiters 2 und des zweiten Leiters 3 . Das Loch 18 ist zentral im Kernteil 7 angeordnet und vollständig vom magnetischen Kernmaterial des Kernteils 7 umgeben .
Figur 5B zeigt eine Ausbildung des dritten Kernteils 7 aus einem ersten Teilkern 19 und einem zweiten Teilkern 20 . Das Loch 18 ist aus Mulden des ersten Teilkerns 19 und des zweiten Teilkerns 20 gebildet . Zwischen den Teilkernen 19 , 20 ist ein Luftspalt 21 vorhanden . Es ist auch möglich, dass keine Luftspalt vorhanden ist . Weiterhin kann das dritte Kernteil 7 auch aus mehr als zwei Teilkernen zusammengesetzt sein .
Auch hier ist das Loch 18 zentral im dritten Kernteil 7 angeordnet und vom Kernmaterial des Kernteils 7 umlaufend umgeben . Das Kernmaterial ist lediglich am Luftspalt 21 nicht vorhanden .
Figur 6 zeigt eine weitere Aus führungs form des induktiven Bauteils 1 , wobei hier nur das zweite Kernteil 6 und die zweite Wicklung 10 gezeigt ist .
Parallel zum Kernteil 6 und der Wicklung 10 ist eine leitfähige Struktur 22 , beispielsweise in Form eines Strei fens oder einer Platte angeordnet . Die leitfähige Struktur 22 kann ein Metall aufweisen oder aus einem Metall gebildet sein . Es kann sich auch um eine Anordnung von mehreren Elementen, beispielsweise mehreren parallelen Metallstrei fen handeln . Das leitfähige Element 22 ist beispielsweise außen neben dem Kernteil 6 angeordnet , also nicht zwischen dem ersten und zweiten Kernteil 5 , 6 .
Das leitfähige Element 22 dient zur Widerstandsbedämpfung des induktiven Bauteils 1 . Es kann sowohl neben dem ersten Kernteil 5 als auch neben dem zweiten Kernteil 6 eine leitfähige Struktur 22 ausgebildet sein .
Figur 7 zeigt eine weitere Aus führungs form des induktiven Bauteils 1 , wobei hier nur das zweite Kernteil 6 und die zweite Wicklung 10 gezeigt ist . Wie in der Aus führungs form 6 ist auch hier eine zusätzliche Widerstandsbedämpfung vorhanden . In diesem Fall wird ein erster Hil fsleiter 23 um das erste Kernteil 5 gewickelt , durch das dritte Kernteil 7 und das vierte Kernteil 8 hindurchgeführt und der elektrische Kreis über einen ersten Hil fswiderstand 25 geschlossen . Durch die Hil fsschaltung aufweisend den ersten Hil fsleiter 23 und den ersten Widerstand 25 können die Verluste gezielt abgeführt werden .
Der erste Hil fsleiter 23 ist beispielsweise entsprechend wie der erste Leiter 2 , insbesondere parallel zum ersten Leiter 2 , gewickelt . Der erste Hil fsleiter 23 ist vom ersten Leiter 2 elektrisch isoliert . Beispielsweise ist der erste Hil fsleiter 23 als Draht , insbesondere als Hochspannungsisolationsdraht ausgebildet .
Ebenso ist ein zweiter Hil fsleiter 24 um das zweite Kernteil 6 gewickelt , durch das dritte Kernteil 7 und das vierte Kernteil 8 hindurchgeführt und der elektrische Kreis über einen zweiten Hil fswiderstand 26 geschlossen .
Die Hil fsschaltung zur Widerstandsbedämpfung kann auch anders ausgebildet sein . Es ist beispielsweise auch möglich, die Hil fsleiter 23 , 24 elektrisch mit den Leitern 2 , 3 zu verbinden . Be zugs Zeichen
1 induktives Bauteil
2 erster Leiter
3 zweiter Leiter
4 Kernstruktur
5 erstes Kernteil
6 zweites Kernteil
7 drittes Kernteil
8 viertes Kernteil
9 erste Wicklung
10 zweite Wicklung
11 I solationsstruktur
12 erster I solationsbereich
13 zweiter I solationsbereich
14 dritter I solationsbereich
15 Träger
16 erste Leiterisolierung
17 zweite Leiterisolierung
18 Loch
19 erster Teilkern
20 zweiter Teilkern
21 Luftspalt
22 leitfähige Struktur
23 erster Hil fsleiter
24 zweiter Hil fsleiter
25 erster Hil fswiderstand
26 zweiter Hil fswiderstand
27 zusätzliche I solierung

Claims

Patentansprüche
1. Induktives Bauteil (1) , aufweisend eine magnetische Kernstruktur (4) mit einem ersten Kernteil (5) , um das eine erste Wicklung (9) eines ersten Leiters angeordnet ist, mit einem zweiten Kernteil (6) , um das eine zweite Wicklung (10) eines zweiten Leiters (3) angeordnet ist, und mit einem dritten Kernteil (7) und einen vierten Kernteil (8) , durch die der erste Leiter (2) und der zweite Leiter (3) hindurchgeführt sind.
2. Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 1, wobei das erste Kernteil (5) und das zweite Kernteil (6) Schenkel der Kernstruktur (4) bilden und wobei das dritte Kernteil (7) und das vierte Kernteil (8) Jochbereiche der Kernstruktur (4) bilden.
3. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dritte Kernteil (7) und das vierte Kernteil (8) jeweils ein Loch (18) zur Hindurchführung des ersten Leiters (2) und des zweiten Leiters (3) aufweist.
4. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dritte Kernteil (7) und/oder das vierte Kernteil (8) jeweils aus zwei Teilkernen (19, 20) gebildet sind, wobei das Loch (18) aus Mulden in den Teilkernen (19, 20) gebildet ist.
5. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Isolationsstruktur (11) zur elektrischen Isolierung und/oder zur Ausbildung von Luftspalten in der Kernstruktur (4) . 6. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsstruktur (11) in Aufsicht auf die Wicklungen (9, 10) eine H-förmige Struktur aufweist.
7. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Isolationsbereich (12) , der das erste Kernteil (5) vom zweiten Kernteil (6) elektrisch isoliert .
8. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Isolationsbereich (13) , der das erste Kernteil (5) und das zweite Kernteil (6) vom dritten Kernteil (7) elektrisch isoliert.
9. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Isolationsbereich (14) , der das erste Kernteil (5) und das zweite Kernteil (6) vom vierten Kernteil (8) elektrisch isoliert.
10. Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, aufweisend eine Leiterisolierung (16, 17) zur Isolierung der elektrischen Leiter (2, 3) , wobei die Leiterisolierung (16, 17) ein integraler Bestandteil des Isolationsbereich (13, 14) ist .
11. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen isolierenden Träger (15) , auf dem die Wicklungen (9, 10) angeordnet sind.
12. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Wicklung (9) und die zweite Wicklung (10) gleichsinnig gewickelt sind. 13. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Wicklung (9) und die zweite Wicklung (10) gegensinnig gewickelt sind.
14. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens einen Hilfsleiter (23, 24) , der auf das erste Kernteil (5) und/oder auf das zweite Kernteil (6) gewickelt ist.
15. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens eine leitfähige Struktur
(22) , die neben der ersten Wicklung (9) und/oder der zweiten Wicklung (10) angeordnet ist.
16. Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das dritte Kernteil (7) und das vierte Kernteil (8) nur an gegenüberliegenden Seiten der ersten und zweiten Kernteile (5, 6) angeordnet sind.
17. Magnetische Kernstruktur (4) , aufweisend ein erstes Kernteil (5) zur Anordnung einer ersten Wicklung
(9) eines ersten Leiters (2) , ein zweites Kernteil (6) zur Anordnung einer zweiten Wicklung (10) eines zweiten Leiters
(3) , ein drittes Kernteil (7) und ein viertes Kernteil (8) , die jeweils ein Loch (18) zur Hindurchführung des ersten Leiters (2) und des zweiten Leiters (3) aufweisen.
18. Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend die Schritte: A) Bereitstellen von ersten bis vierten Kernteilen (5, 6, 7, 8) und Bereitstellen von Isolationsbereichen (12, 13, 14) , B) Ausbilden einer ersten Wicklung (9) eines ersten Leiters
(2) um das erste Kernteil (5) und einer zweiten Wicklung (10) eines zweiten Leiters (3) um das zweite Kernteil (6) ,
C) Bilden einer Anordnung der Kernteile (5, 6, 7, 8) und der Isolationsbereiche (12, 13, 14) zur Ausbildung des induktiven Bauteils ( 1 ) .
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei in Schritt C) die Leiter (2, 3) durch das dritte Kernteil (7) und das vierte Kernteil (8) hindurchgeführt werden .
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