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WO2008083690A1 - Spulenkörper mit integrierter wicklung und induktives bauteil mit einem derartigen spulenkörper - Google Patents

Spulenkörper mit integrierter wicklung und induktives bauteil mit einem derartigen spulenkörper Download PDF

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Publication number
WO2008083690A1
WO2008083690A1 PCT/EP2006/012354 EP2006012354W WO2008083690A1 WO 2008083690 A1 WO2008083690 A1 WO 2008083690A1 EP 2006012354 W EP2006012354 W EP 2006012354W WO 2008083690 A1 WO2008083690 A1 WO 2008083690A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
winding
bobbin
conductor
inductive component
recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/012354
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roman Schichl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vogt Electronic Components GmbH
Original Assignee
Vogt Electronic Components GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vogt Electronic Components GmbH filed Critical Vogt Electronic Components GmbH
Priority to DE112006003946.6T priority Critical patent/DE112006003946B4/de
Priority to PCT/EP2006/012354 priority patent/WO2008083690A1/de
Publication of WO2008083690A1 publication Critical patent/WO2008083690A1/de
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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
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/12—Insulating of windings
    • H01F41/125—Other insulating structures; Insulating between coil and core, between different winding sections, around the coil
    • 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
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H01F27/325—Coil bobbins

Definitions

  • the present invention generally relates to inductive components, such as coils, transformers, and the like, and more particularly relates to bobbins for constructing such components, wherein the bobbin accommodates one or more windings.
  • Inductive components and corresponding components for their production are required in many technical fields, since in particular the use of switched power supplies for various electrical consumers is becoming increasingly important.
  • appropriate power supplies for specific applications a large number of sometimes contradictory requirements must be met as a rule.
  • the corresponding inductive components such as coils, transformers, and the like are to be produced with the least possible volume of construction, but at the same time sufficient insulation distances are provided, especially when high-voltage applications are considered.
  • inductive components can represent components which are complex to manufacture and process, since, for example, inductive components can hardly be integrated into corresponding integrated circuits. It is therefore of particular importance to be able to produce corresponding inductive components, such as coils, transformers, and the like in a manner that is as automated as possible using inexpensive raw materials, with appropriate specifications with regard to the size, the component tolerances and the insulation resistance to be observed.
  • an inductive device for use as a storage choke, suppression choke, transformer, and the like comprises a suitably designed magnetic core, to which appropriate windings are suitably applied.
  • a so-called bobbin is typically provided, which is made of a suitable insulating material and provides the corresponding winding space for the windings to be recorded in a defined manner, so that the wound bobbin are then connected to the core can, to finally form the inductive component.
  • a corresponding ignition transformer in which a primary winding is driven with a small number of turns via a corresponding discharge capacitor, and wherein on a secondary winding then generates the correspondingly high ignition voltage and is delivered to the discharge lamp. Since in this case the primary winding is at a potential of a few hundred volts, a corresponding good insulation between the primary winding and the secondary winding is required in order to produce any undesirable voltage flashovers.
  • the primary winding and the secondary winding must be arranged in confined spaces in a bobbin, so that in particular for the primary winding with the few turns usually a corresponding winding wire with a complex insulation be provided in order to ensure the required dielectric strength.
  • the primary winding can be wound onto the secondary winding, in which case the insulation of the primary winding in cooperation with the insulation of the secondary winding for the required dielectric strength ensures.
  • the bobbin can be wound with the primary winding, in which case, however, a corresponding surface topography is generated by the winding wire with the corresponding insulation, which may affect the winding process for applying the secondary winding.
  • a corresponding winding wire is provided at least for the primary winding, which has a corresponding insulation in order to ensure the dielectric strength.
  • Corresponding winding wires with an insulation designed for such high voltages are extremely cost-intensive components, so that a significant cost factor is, in particular, in the manufacture of the high-voltage-resistant conductor for the primary winding.
  • the present invention relates to methods and components in which already conductor material of a winding for an inductive component in a bobbin partially integrated or can be introduced, so that the material of the bobbin can be used in an efficient manner as an insulating material with.
  • a high reliability is achieved in terms of dielectric strength, while still providing a high degree of flexibility in the selection of appropriate conductor materials.
  • a bobbin is provided, wherein the bobbin has a base body with an opening for receiving a core. Further, a recess is provided in the base body, which is designed to receive a conductor of at least part of a winding.
  • the conductor of a winding can be at least partially embedded in the corresponding material of this bobbin, so that at least a part of the bobbin material serves as insulation and also the possibility is created, in further processing steps, a complete enclosure of the conductor with an insulating To ensure material.
  • the recess has connection areas in order to receive a conductor for connecting individual turns of the winding.
  • the recess is at least partially formed in a winding space for receiving a second winding.
  • the recess in the winding space, d. H.
  • a corresponding material surface of the bobbin, which is to receive the second winding can thus take place in a very compact way, integration of the first winding in the bobbin material without significantly reducing the space available for the second winding space is caused.
  • the recess may be sized so that the corresponding conductor for the first winding is substantially completely buried in the bobbin material so that the second winding can be applied without significant interference with the first winding, with direct contact between the conductor of the first Winding the second winding can be avoided.
  • the bobbin on a partition, which forms winding chambers for a further winding.
  • the recess is at least partially formed in the partition wall.
  • the partition has a corresponding design, so that a conductor inserted into the recess can be. For a good mechanical guidance and thus laying of the conductor is made possible, in addition, an improved insulation resistance is achieved by the material of the partition.
  • the partition corresponding winding chambers are defined, for example, to divide the generated voltage of a high-voltage winding over several chambers away, and on the other hand defined by the partition and the corresponding recess course of the integrated Winding is specified, so that even when using conductor material without complex insulation or without insulating sufficient insulation against the other arranged in the winding chambers winding is given.
  • the recess in the partition wall offers the possibility of attaching the integrated winding, which requires only a small number of turns, after the mechanical application of the further winding in the bobbin, through the recess in the partition even during the winding process itself a higher degree Reliability is guaranteed.
  • two or more partitions are provided, which are each designed to receive a conductor of another part of the winding.
  • the partitions have a guide which is designed to receive a connecting conductor for the electrical connection of the conductors in the two or more partitions.
  • the individual partitions can also serve as receptacles for corresponding connecting wires which electrically connect individual windings to one another in a suitable manner.
  • the recess in the partition along at least part of its circumference for receiving the conductor of the winding is formed so that the conductor laterial is limited by insulating material.
  • the bobbin is designed for application to a non-rectilinear core.
  • a high degree of insulation resistance can be achieved for any configuration of the core to be used, wherein variable core and thus coil body geometries can be realized in particular in applications with special specifications in terms of size without an impairment of the insulating behavior occurs.
  • a bobbin having one or more turns of a first winding integrated at least partially in the material of the bobbin.
  • 'Furthermore is a winding portion for receiving a second winding provided.
  • any suitable and therefore also cost-effective conductor materials can be used in such a design of the bobbin, so that a high insulating strength and a low construction volume in conjunction with reduced Material costs are achieved.
  • the bobbin of the present invention can be efficiently manufactured by suitable methods such as injection molding, and the like, and the incorporation of the conductor material into the bobbin material can be accomplished in a highly automated manner with high precision, so that low manufacturing costs associated with low component tolerances are achieved ,
  • a conductor of the first winding is at least partially provided below a surface of the winding region which serves to receive the second winding.
  • a very efficient coupling of the first and the second winding can be achieved, while still achieving a high degree of insulation resistance in conjunction with a low construction volume.
  • the incorporation of the conductor into the material which simultaneously forms the surface for the winding space of the second winding may be such as to maintain a uniform surface topography so that the winding operation for the second winding is limited by the presence of the first winding within the second winding Spool material is not affected.
  • the conductor for the first winding may be provided in the form of a band of suitably low material thickness, so that the required increase in the thickness of the bobbin material is only slight.
  • a substantially self-supporting configuration of the first winding may be provided, which is arranged in a suitable injection mold, so that the winding and the bobbin can be produced in an automated manner.
  • one or more partitions are provided to provide two or more winding chambers in the winding area. As already stated above, a very efficient subdivision of the resulting voltage drop can thus be achieved.
  • the one or more windings are at least partially integrated in the one or more partitions. Also in this case, a high insulation resistance succeeds, the arrangement of the corresponding conductors in the partitions for a desired high coupling of the first and the second winding provides. Also in this case, with a very small increase in the thickness of the respective partitions in comparison with conventional components, a high degree of reliability and flexibility in the production be achieved. For example, almost any conductor materials can be integrated into the partitions, so that, depending on the application, extremely inexpensive materials can be used without affecting the operating behavior of the resulting component.
  • connections are provided for the one or more turns that are not enclosed by material of the bobbin.
  • Corresponding connections can thus be used to provide a suitable connection configuration of the individual windings after winding of the bobbin.
  • corresponding connections in the form of pins protruding from the bobbin material may be provided, which then subsequently serve efficiently for wiring to connect the individual windings integrated in the bobbin material.
  • connections between windings of the first winding are integrated into the material of the bobbin.
  • an inductive component that has a first winding and a second winding that is galvanically isolated from the first winding. Furthermore, a bobbin is provided which has a recess, as described above, wherein at least a part of the first winding is arranged in the recess. Furthermore, a corresponding core is provided.
  • the inductive component according to the present invention has a high degree of reliability with regard to component tolerances, insulation resistance, in conjunction with cost-effective production, since in particular there is a high degree of flexibility in the selection of the corresponding conductor materials.
  • the inductive component can be produced efficiently, since the bobbin, in particular with regard to the first Winding, which is partially arranged in the recess, low manufacturing tolerances ensures high dielectric strength.
  • the recess and the conductor of the first winding are dimensioned such that a predefined insulation gap between the first and the second winding is maintained.
  • the provision of the recess and the introduction of the conductor into the recess can, at least to some extent, reduce the corresponding isolation distance by constructive measures, ie. H. be predetermined by the design and selection of the bobbin material. Since a minimum of insulation strength can be set effectively in particular by the recess and the winding parts arranged therein, a dependence on any winding tolerances when applying the second winding with respect to a required minimum insulating distance is not critical.
  • an insulation of potting compound is further provided which encloses at least the bobbin with the first and the second winding.
  • the second winding is designed for operation with a voltage of 20,000 volts or higher.
  • the inductive component can be used for high voltage applications, while still maintaining the manufacturing, material cost, and performance advantages previously demonstrated.
  • the inductive component is suitable as a transformer for the supply of electrical loads with a high voltage, as is the case for example in ignition transformers for discharge lamps.
  • the core of the inductor is a non-linear core.
  • an inductive component is provided with a bobbin, in which at least a part of a first winding is integrated in the bobbin material. Furthermore, the inductive component has a second winding applied to the coil former and a core.
  • an insulating material such as potting material is further provided, which surrounds at least the bobbin with the first and the second winding.
  • the potting compound is provided so that it also encloses the electrical connection lines.
  • a method for producing an inductive component having at least two galvanically isolated windings.
  • the method comprises attaching a first winding to a bobbin so that conductor material of the first winding is at least partially enclosed by material of the bobbin for generating defined insulation distances to a second winding. Furthermore, the second winding is applied to the bobbin and the bobbin is connected to a core.
  • the attachment of the first winding comprises the encapsulation of at least a part of the first winding in the production of the bobbin.
  • the first winding or parts thereof can be made of a suitable metallic material or other conductive material with some inherent stability, so that the corresponding conductor can be efficiently arranged and fixed in a corresponding injection mold.
  • a substantially inherently stable conductor makes it possible to produce the winding independently of the bobbin, for example in a substantially automated process, in which case incorporation into the corresponding injection mold does not entail any significant additional expense compared to injection molding processes for producing conventional bobbins.
  • corresponding flexible conductor materials can be introduced into the mold and fixed there, so that the shape of the corresponding winding can also be achieved by design measures, ie. H. through the injection mold, is determined.
  • the attachment of the first winding comprises the provision of a recess in the bobbin, the insertion of a conductor into the recess and the filling of at least the recess with an insulating material.
  • corresponding recesses may be provided during the injection molding process by using a corresponding mold, or corresponding recesses may be subsequently incorporated, so that a high degree of flexibility is ensured in the design of the corresponding recesses and thus the winding, wherein the actual manufacturing process can be kept unchanged for the bobbin.
  • the filling of the recess takes place before the application of the second winding.
  • the insulation of the first winding can be achieved in a reliable manner, if necessary, if necessary, the resulting surface topography can be suitably adapted.
  • the recess is provided on the winding surface for the second winding, first a filling and also a leveling of the corresponding surface can take place before the second winding is applied.
  • the filling of the recess after the application of the second winding is performed. This may, for example, take place in connection with a process for potting the entire inductive component, wherein the gap filling behavior of the potting process is exploited to provide the corresponding insulating material between the first and the second winding.
  • FIG. 1a schematically shows a sectional view of a bobbin with integrated conductor material according to an illustrative embodiment
  • Figures 1b and 1c show respective winding configurations for a winding integrated in a bobbin material according to further illustrative embodiments;
  • Fig. 1d shows schematically a sectional view of a bobbin with recesses in the winding surface for receiving a winding, wherein the recesses are adapted for receiving a further winding according to further illustrative embodiments;
  • Figures 1e and 1f show schematically sectional views of further bobbins in which respective partitions are provided to receive conductor material for a winding according to further illustrative embodiments;
  • Fig. 2a schematically shows a perspective view of an inductive component with a bobbin, in which partitions have an integrated conductor material;
  • Figures 2b to 2d are schematic sectional views of a partition of the device of Figure 2a;
  • Fig. 3a shows in perspective an inductive component in which partitions of a bobbin have corresponding recesses for receiving Windungsabroughen according to further embodiments;
  • Figures 3b to 3d show corresponding sectional views of the partitions with the turn sections
  • FIGS. 4a and 4b schematically illustrate bobbin configurations in which non-linear cores may be used in accordance with further illustrative embodiments
  • Fig. 4c schematically shows bobbin sections which may be assembled into the final shape of a bobbin according to further illustrative embodiments; and 5a to 5e show schematic sectional views during the manufacture of inductor bobbins according to illustrative embodiments of the present invention.
  • FIG. 1a schematically shows a sectional view of a bobbin 100 according to an illustrative embodiment.
  • the bobbin 100 is preferably made of a suitable insulating material, such as plastic material, and has a size and shape suitable for connection to a core adapted to the application.
  • the bobbin 100 has a substantially elongated shape with a corresponding opening or bore 103 for receiving a rectilinear portion of a corresponding core.
  • the bobbin 100 may have other shapes to be used in conjunction with non-linear cores, for example.
  • the bobbin 100 further has a winding region 101, which is provided for example in the form of an insulating surface in order to receive a corresponding winding. Furthermore, a conductor material 102 is integrated in the insulating material of the coil body 100, wherein the conductor material 102 at least partially represents corresponding turns of a winding. In the illustrated embodiment, the conductor material 102 is provided in the form of a relatively broadband conductor material, so that in the longitudinal direction L, the available surface is used as possible, so as to make the conductivity of the conductor material 102 and the coupling sufficiently large.
  • the material thickness of the conductor material 102 can remain relatively small, for example, from a few 100 micrometers to 1 mm or significantly higher, depending on the intended application.
  • the material thickness or the thickness of the insulating material of the bobbin 100 which is shown as 101d, selected so that the conductor material 102 is completely enclosed by insulating material, so that in particular to the surface 101, a layer of insulating material of the bobbin 100 is present so that direct contact with another winding to be applied to the surface 101 is avoided.
  • the position of the conductor material 102 Within the bobbin material ie, the distance of the conductor material 102 from the surface 101 can be selected so that even by the corresponding insulating material, a sufficient minimum isolation distance is achieved with respect to a yet applied winding. That is, the corresponding material thickness 101d as well as the position of the conductive material 102 in connection with the type of insulating material of the bobbin 100 can be suitably selected with regard to the operating voltages that occur, so that a sufficient dielectric strength is already achieved therewith. In particular, any suitable material can be used for the conductor material 102 in the manufacture of the bobbin 100, without the need for cost-intensive insulation, as is the case in conventional bobbins for high-voltage applications.
  • the bobbin 100 can be made for example by an injection molding process, wherein the conductor material 102 is suitably fixed in the injection mold, so that by the corresponding positioning in the mold, the position of the material 102 in the Spool material 100 is substantially fixed, so that the desired insulating behavior is determined essentially by the structure of the injection mold and the injection molding process.
  • suitable "intrinsically stable" configurations of conductor material 102 may be inserted into the mold so that a corresponding manufacturing process can be carried out without problems and with low tolerances.
  • Fig. 1b shows schematically a configuration of the winding surface 101 of the bobbin 100, wherein the conductive material 102 is provided in the form of a corresponding ribbon winding.
  • the winding formed by the conductor material 102 which is designated as 110, may be almost completely built into the bobbin material, wherein the incorporation of the conductor material 102 in the manner described above by means of an injection molding process can be accomplished, or it may two-stage machining of the bobbin 100 are applied, for example, in which a preform is produced having corresponding recesses, in which then the winding 110 is introduced, and wherein later in a further step, the final shape of the bobbin 100 produced by further application of insulating material becomes.
  • the preform may be provided without recess and provided with the conductor material.
  • the bobbin is completed by applying insulating material for wrapping the conductor 102 and leveling the surface 101.
  • winding 110 schematically shows another exemplary design form for the winding 110, wherein the conductor material 102 is provided in the form of individual nearly parallel windings which are almost completely encompassing the bobbin and which are electrically connected to one another by corresponding connection lines 102a.
  • winding 110 may be formed of a suitable sheet metal material so that winding 110 is substantially intrinsically stable so that it can be inserted into a suitable shape and positioned with suitable spacers to form bobbin 100 around winding 110 .
  • the winding 110 as shown in FIG. 1c, may also be placed in corresponding recesses of a preform of the bobbin 100 and then covered with insulating material to give the final shape of the bobbin 100.
  • the ribbon-like conductor materials 102 instead of the ribbon-like conductor materials 102, other forms of conductor materials may also be used, for example wire-shaped conductors, foils, any types of conductor plates, and the like.
  • Fig. 1d shows the bobbin 100 according to further illustrative embodiments.
  • one or more recesses 105 are provided in a base body 104 which accommodates the winding area for a winding providing surface 101, into which then the conductor material 102 can be introduced.
  • the recesses 105 are designed such that the corresponding conductor material 102 is enclosed laterally or laterally by insulating material of the base body 104, wherein advantageously the recess 105 is sufficiently deep so that the conductor material 102 does not project beyond the surface 101. In this way, a direct contact with the winding to be applied to the surface 101 in a later stage of the production of an inductive component can be substantially avoided.
  • the recess 105 may be provided as a substantially single indentation that extends suitably about the circumference of the body 104 to provide the geometric configuration of the post-conductor material 102 to define the resulting winding.
  • substantially parallel recesses 105 may be provided which almost completely enclose the base body 104, wherein also further recesses may be provided to electrically connect the individual coil sections with each other.
  • the recesses 105 can be realized during the production of the bobbin 100 already by providing a corresponding injection mold, or can also be subsequently incorporated in a suitable manner in the base body 104, so that in view of the shape of the conductor material 102 to be selected, for example as a band , as a wire, as a foil, etc. can maintain a high degree of flexibility, without the actual process for producing the bobbin 100 is influenced by the base body 104.
  • Fig. 1e shows the bobbin 100 according to further illustrative embodiments, in which one or more partitions 106a, ..., 106d are provided, so that the winding area in the base 104 is divided into corresponding winding chambers 107a, 107e.
  • the base 104 may comprise a conductor material, as described, for example, with reference to FIGS. 1a to 1c.
  • the conductor material 102 is integrated in the partitions 106a,..., 106d, so that winding sections for a winding are formed by the respective partitions 106a,..., 106d.
  • the individual sections of the conductor material 102 may have a corresponding connection region, which is not integrated in the material of the partition walls 106a, .... 106d, in order to enable an efficient electrical connection of the individual coil sections, as described in more detail below.
  • the provision of the individual partition walls 106a,..., 106d is particularly advantageous with regard to high-voltage applications in which windings or winding sections are to be provided in the corresponding winding chamber 107a,..., 107d, which have a high potential difference to the conductor material 102 during the Have operation.
  • the generated voltage of a secondary winding of a high voltage transformer can be efficiently distributed to the various developing chambers 107a, 107e due to the provision of the partition walls 106a, ..., 106d, whereby the material achieves sufficient withstand voltage to the conductor material 102 , And furthermore an efficient nested nesting of the two windings is ensured.
  • the manufacture of the bobbin 100 as shown in Fig. 1e, the same apply Criteria as described above with respect to the embodiments of Figs. 1a to 1c.
  • Partitions 106a 106d are installed during the manufacture of the bobbin 100, for example by positioning corresponding conductor sections in the injection mold.
  • FIG. 1f shows another embodiment of the bobbin 100 in which the partitions 106a,..., 106c are formed to have the corresponding recesses 105.
  • the bobbin 100 as shown in Fig. 1f, also have the features as previously described with reference to Figs. 1a to 1d. D. h.,
  • the base 104 may additionally comprise integrated conductor material or have correspondingly formed recesses 105 in order to make room for more windings or winding sections.
  • the recesses 105 at least in the
  • Partitions 106a 106c provided so that, for example, after successful
  • a minimum degree of insulation can be ensured, which is essentially independent of the previously performed production processes for applying the windings to the bobbin 100.
  • two winding sections of the winding 210 are connected in parallel through the conductor structure and connected to corresponding two next winding sections connected in parallel.
  • a distribution of the winding 210 results over a substantial part of the total length of the bobbin 200, whereby a good coupling of the first and the second winding 210 and 220 is achieved.
  • the integration of a portion of the conductor material 202 into the bobbin material ensures sufficient withstand voltage between the first winding 210 and the second winding 220 without requiring expensive conductor materials having a special high voltage resistant insulation.
  • the inductive component 250 can be produced in a very efficient manner, since, for example, the bobbin 200, which already contains winding sections of the winding 210 in the form of the conductor material 202, can be wound in a suitable manner, for example fully automatically, in order to obtain the winding 220.
  • the connection structure 207 can then be applied by means of corresponding connection regions 202a of the conductor material 202, so that the desired electrical configuration of the winding 210 is achieved, again structurally maintaining a suitable insulation distance from the second winding 220.
  • connection structure 207 After the attachment of the connection structure 207, a further processing step can follow, in which a suitable insulating material 213, for example a potting material, which is only partially shown in the figure, is provided, that at least the bobbin with the windings 210 and 220 and the connection structure 207 are enclosed by insulating material.
  • FIG. 2b schematically shows a cross-sectional view of the device 250 through one of the partitions 206 with the conductor 202 and a connection region 202a.
  • Fig. 2c shows the partition 206 with built-in conductor material 202 in a side sectional view.
  • Fig. 2d shows the partition 206 in a corresponding frontal sectional view.
  • the conductor material 202 As is clear from the sectional views 2b to 2d, the conductor material 202, with the exception of the terminal portions 202a, completely enclosed by insulating material of the bobbin 200, in this case of the material of the partition walls 206, so that a sufficient insulation distance with respect to the winding 220 or in relation to the core 260 is given.
  • the conductor material 202 can be adjusted by the geometric dimensions of the partitions 206 and the material thickness of the conductor material 202, a corresponding isolation distance.
  • FIG. 3 a shows a perspective view schematically of an inductive component 350 according to a further illustrative embodiment.
  • the device 350 includes a core 360 in conjunction with a bobbin 300 having a first winding 310 and a second winding 320.
  • the second winding 320 may be a multi-turn winding housed in respective winding chambers formed by respective partitions 306 in the bobbin 300.
  • the winding 310 is at least partially laid in corresponding recesses 305, which may be provided in the illustrated embodiment in the partitions 306 and, if necessary, in one or both end surfaces 309.
  • the recesses 305 are formed such that the conductor material 302 is bounded laterally or laterally by insulating material of the partition walls 306, wherein advantageously also the depth of the recesses 305 is dimensioned such that the conductor material 302 largely sinks into the recesses 305 is.
  • corresponding recesses 308 are provided in which the conductor material 302 or other suitable connection conductors are guided so that the desired electrical configuration of the winding 310 is achieved.
  • two adjacent winding sections are in each case electrically connected in parallel and suitably connected to corresponding two adjacent winding sections, so that overall the winding 310 is constructed from three series-connected double windings.
  • the process of applying the winding 310 can be performed in a very precise manner, since the position of the individual windings is predetermined by the structural design of the partitions 306 and the recesses 305.
  • the conductive material 302 without any insulation is to be provided, in which case subsequently insulating material is added to the component 350 in order to completely enclose at least the windings 310 and 320 with insulating material, which can be achieved for example by casting.
  • the inductive components 250, 350 can be used in particular as components for high-voltage applications, wherein a high insulation strength between the windings 210, 220 and 310 and 320 is achieved.
  • the inductive components 250, 350 are used as transformers in which a voltage of 20,000 volts or significantly more occurs on the secondary or primary side.
  • the inductive components 250, 350 can be used in the form of ignition transformers for discharge lamps, as they are provided for example for the operation of xenon lights.
  • FIG. 4a shows a bobbin 400 with integrated conductor material 402 or with correspondingly incorporated recesses (not shown), as previously described with reference to FIGS. 1 to 3, wherein the bobbin 400 is suitable for use with a non-linear core 460 is trained.
  • the bobbin 400 may have a corresponding configuration to receive an arcuate core.
  • the bobbin 400 which comprises, for example, a first bobbin part 400a and a second bobbin part 400b.
  • the two bobbin parts 400a, 400b can vary in size and Differentiate design depending on the application considered.
  • the spool 400a, 40Ob 1 can each having a corresponding conductor material 402 and / or corresponding recesses formed for receiving a conductor material, so that they are provided on a respective leg of an angled core, vary the dimensions of the individual legs can.
  • the advantages set forth above with regard to the dielectric strength, the better component tolerances, the advantages in the production, etc., can be achieved individually for both parts 400a, 400b, so that overall a high degree of flexibility in the Design of a corresponding inductive component results.
  • FIG. 4c schematically shows a further variant of the bobbin 400 in a modular design.
  • the parts 400a, 400b may be coupled together as needed via corresponding connection structures 411, 412, so that overall the desired configuration of the bobbin 400 results.
  • different versions of the parts 400a, 400b z. Example be provided with regard to the number of integrated turns or recesses, so that overall a high degree of flexibility in the compilation of the final properties of the body 400 and a corresponding inductive component results, the dimensions of the overall bobbin 400 can be maintained ,
  • a plurality of elements 400a, 400b may be suitably assembled so that, for example, the overall length of the bobbin 400 may be varied.
  • the bobbin 400 owing to the modular design of the bobbin 400, it is possible to individually wind the individual parts 400a, 400b and then to produce an overall configuration by correspondingly joining the individual parts 400a, 400b. In this way, the winding process can be efficiently automated, with corresponding local differences in the bobbin 400, for example with regard to the number of winding layers, the length of the individual winding sections, and the like can be set more flexible, so that respective specifications for the bobbin parts 400a, 400b can be selected.
  • bobbin 500 in which a winding region 501 for receiving a winding is formed by corresponding end surfaces 509.
  • bobbin 500 is merely illustrative in nature and that in other embodiments corresponding partitions may be provided to divide winding region 501 into a plurality of corresponding winding chambers.
  • an opening or a bore 503 is provided to enclose a Kemmaterial, as required for the construction of an inductive component.
  • the bobbin 500 includes corresponding recesses 505, which serve to receive conductive material for producing a winding.
  • the recesses 505 are sized in view of the number of turns required as well as the type and shape of the conductive material.
  • the bobbin 500 as shown in Fig. 5a, can be made by providing a corresponding injection mold in which respective projections for the recesses 505 are provided. In other cases, the bobbin 500 may first be manufactured without the recesses 505, and subsequently the recesses 505 may be formed in number and size by post-processing such as milling, etc.
  • FIG. 5 b shows a bobbin 500 in two embodiments after a corresponding suitable conductor material 502 has been inserted into the recesses 505.
  • the conductive material 502 is completely buried in the recesses 505, while in the right part of FIG. 5b, the conductive material 502 can lead to a non-planar surface topography.
  • Fig. 5c shows the bobbin 500 at a more advanced stage of manufacture, with the conductor material 502 completely covered with an insulating material 513, regardless of the particular surface topography.
  • the insulating material 513 may be any suitable potting material suitably applied to the bobbin 500 after the conductive material 513 is inserted in the corresponding recesses 505. Thereafter, the deposited winding or conductive material 513 may be overmolded with a suitable insulating material so that the conductive material 513 is completely enclosed and, if desired, a flat topography is obtained, to which then another winding can be efficiently applied.
  • the conductive material 502 may be first applied when a corresponding mechanical fixation of the conductive material 502 through the recesses 505 is not required. Then, the material 513 may then be applied so that the correspondingly pronounced surface topography is balanced and the conductive material 502 is completely surrounded by the insulating material 513. After curing of the material 513, the bobbin 500 is thus available for further processing.
  • FIG. 5d shows the bobbin 500, which now has the conductive material 502 in an integrated manner, wherein corresponding terminal regions 502a may also be integrated in the bobbin material.
  • a new surface 501a is formed, which is suitable for receiving a further winding, wherein by the previously applied material thickness in conjunction with the possibly provided recesses 505, a corresponding isolation distance to the newly applied winding is predetermined.
  • the bobbin 500 can be treated after winding with a corresponding potting material, or the bobbin 500 can be treated after a corresponding assembly of an inductive component or an assembly in which the inductive component is used, with potting material, in which case corresponding gaps 502d reliably filled and thus be further improved in their insulating behavior.
  • a conductive material can be integrated into a bobbin in a very efficient manner, with a high degree of flexibility being surrounded in particular with regard to the selection of the conductive material and the manufacturing processes, in conjunction with reduced material costs and improved process tolerance, distinct advantages over the conventional ones Processes as described above can be obtained.

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Abstract

Durch Vorsehen entsprechender Mittel zum Einbau von Leitermaterial oder durch den Einbau von leitendem Material im Spulenkörpermaterial kann eine hohe Isolationsfestigkeit bei Hochspannungsanwendungen erreicht werden, ohne dass teuere Leitermaterialien mit einem entsprechenden hochspannungsfesten Isolationsschutz verwendet werden müssen. In anschaulichen Ausführungsbeispielen werden entsprechende Maßnahmen in den Trennwänden des Spulenkörpers vorgesehen, um damit Windungsabschnitte in den Spulenkörper zu integrieren.

Description

Spulenkörper mit integrierter Wicklung und induktives Bauteil mit einem derartigen Spulenkörper
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen induktive Bauelemente, etwa Spulen, Transformatoren, und dergleichen, und betrifft insbesondere Spulenkörper zum Aufbau derartiger Bauelemente, wobei der Spulenkörper eine oder mehrere Wicklungen aufnimmt.
Hintergrund der Erfindung
Induktive Bauelemente und entsprechende Komponenten zu deren Herstellung werden in vielen technischen Gebieten benötigt, da insbesondere die Verwendung geschalteter Spannungsversorgungen für diverse elektrische Verbraucher zunehmend an Bedeutung gewinnt. Beim Aufbau entsprechender Spannungsversorgungen für spezielle Anwendungen sind in der Regel eine Vielzahl sich zum Teil widersprechender Anforderungen zu erfüllen. Beispielsweise sollen die entsprechenden induktiven Komponenten, etwa Spulen, Transformatoren, und dergleichen mit möglichst geringem Bauvolumen hergestellt werden, wobei gleichzeitig jedoch ausreichende Isolationsstrecken vorzusehen sind, insbesondere wenn Hochspannungsanwendungen betrachtet werden. Des weiteren ist in vielen Anwendungen ein zuverlässiger Betrieb der Bauelemente unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen zu gewährleisten, wie dies beispielsweise in Anwendungen im Fahrzeugbau der Fall ist, wobei die entsprechenden Komponenten innerhalb eines ausgedehnten Temperaturbereichs bei entsprechenden Umwelteinflüssen wie Schnee, Regen, Feuchtigkeit, und dergleichen in einer Umgebung mit einer hohen Störwellenaussendung zu betreiben sind. Des weiteren sind auch wirtschaftliche Aspekte von besonderer Bedeutung, da induktive Bauelemente an sich aufwendig herzustellende und zu verarbeitende Komponenten repräsentieren können, da beispielsweise induktive Komponenten kaum in entsprechende integrierte Schaltungen integriert werden können. Es ist daher von besonderer Bedeutung, entsprechende induktive Bauelemente, etwa Spulen, Transformatoren, und dergleichen in einer möglichst automatisierten Weise unter Einsatz kostengünstiger Rohmaterialien herstellen zu können, wobei entsprechende Vorgaben hinsichtlich der Baugröße, der Bauteiltoleranzen und der Isolationsfestigkeit einzuhalten sind. Typischerweise umfasst ein induktives Bauelement für Anwendungen als Speicherdrossel, Entstördrossel, Transformator, und dergleichen einen geeignet gestalteten magnetischen Kern, auf den in geeigneter Weise entsprechende Wicklungen aufgebracht sind. Um ein hohes Maß an Automatisierung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten, wird typischerweise ein sogenannter Spulenkörper vorgesehen, der aus einem geeigneten isolierendem Material hergestellt ist und den entsprechenden Wicklungsplatz für die aufzunehmenden Wicklungen in definierter Weise bereitstellt, so dass der bewickelte Spulenkörper dann mit dem Kern verbunden werden kann, um schließlich das induktive Bauelement zu bilden. Beim Aufbringen zweier oder mehrerer Wicklungen auf den Spulenkörper muss je nach Anwendung des induktiven Bauelements eine ausreichende Isolierung zwischen den einzelnen Wicklungen erfolgen, was typischerweise durch entsprechende Isolierung der Wicklungsdrähte und/oder durch entsprechende Isoliermaterialien zwischen den einzelnen Lage bei mehrlagigen Wicklungen erfolgt. Häufig liegen im Betrieb dabei die einzelnen Wicklungen auf sehr verschiedenen Potentialen, so dass insbesondere im Hinblick auf die Spannungsfestigkeit ausreichende Isolationsstrecken zwischen den einzelnen Windungen bzw. Wicklungen einzuhalten sind. Ein wichtiges Beispiel in dieser Hinsicht stellen sogenannte Zündtransformatoren für Entladungsleuchten dar, in denen eine hohe Zündspannung von 20000 Volt oder deutlich höher erforderlich ist, um die Entladung in dem entsprechenden Entladungskolben zu zünden. Dabei wird häufig ein entsprechender Zündtransformator eingesetzt, in welchem eine Primärwicklung mit einer geringen Anzahl an Windungen über einen entsprechenden Entladungskondensator angesteuert wird, und wobei auf einer Sekundärwicklung dann die entsprechend hohe Zündspannung erzeugt und an die Entladungsleuchte abgegeben wird. Da in diesem Falle die Primärwicklung auf einem Potential von wenigen 100 Volt liegt, ist eine entsprechende gut Isolierung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung erforderlich, um keine unerwünschten Spannungsüberschläge zu erzeugen.
Da ferner in vielen Anwendungen ein kompaktes Bauvolumen des entsprechenden Zündtransformators erforderlich ist, müssen dennoch die Primärwicklung und die Sekundärwicklung auf engstem Räume in einem Spulenkörper angeordnet werden, so dass insbesondere für die Primärwicklung mit den wenigen Windungen in der Regel ein entsprechender Wicklungsdraht mit einer aufwendigen Isolierung vorzusehen ist, um damit die erforderliche Spannungsfestigkeit sicherzustellen. Beispielsweise kann die Primärwicklung auf die Sekundärwicklung aufgewickelt werden, wobei dann die Isolation der Primärwicklung im Zusammenwirken mit der Isolation der Sekundärwicklung für die erforderliche Spannungsfestigkeit sorgt. Umgekehrt kann auch zunächst der Spulenkörper mit der Primärwicklung bewickelt werden, wobei dann jedoch eine entsprechende Oberflächentopographie durch den Wicklungsdraht mit der entsprechenden Isolation erzeugt wird, die den Wickelvorgang für das Aufbringen der Sekundärwicklung beeinträchtigen kann. In beiden Fällen ist jedoch ein entsprechender Wicklungsdraht zumindest für die Primärwicklung vorzusehen, der eine entsprechende Isolation aufweist, um damit die Spannungsfestigkeit sicherzustellen. Entsprechende Wicklungsdrähte mit einer für derart hohe Spannungen ausgelegte Isolierung sind jedoch äußerst kostenintensive Komponenten, so dass insbesondere bei der Herstellung der hochspannungsfeste Leiter für die Primärwicklung ein wesentlicher Kostenfaktor ist.
Angesichts der zuvor beschriebenen Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, um in effizienterer Weise eine oder mehrere Wicklungen in einem induktiven Bauelement mit hoher Spannungsfestigkeit vorzusehen.
Überblick über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Komponenten, in denen bereits Leitermaterial einer Wicklung für ein induktives Bauelement in einen Spulenkörper teilweise integriert ist oder eingeführt werden können, so dass das Material des Spulenkörpers in effizienter Weise als Isolationsmaterial mit verwendet werden kann. Dadurch wird eine hohe Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Spannungsfestigkeit erreicht, während dennoch ein hohes Maß an Flexibilität bei der Auswahl entsprechender Leitermaterialien gegeben ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Spulenkörper bereitgestellt, wobei der Spulenkörper einen Grundkörper mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Kerns aufweist. Ferner ist in dem Grundkörper eine Aussparung vorgesehen, die zur Aufnahme eines Leiters zumindest eines Teils einer Wicklung ausgebildet ist.
Durch diese Bauart eines Spulenkörpers kann der Leiter einer Wicklung zumindest teilweise in das entsprechende Material dieses Spulenkörpers eingebettet werden, so dass zumindest ein Teil des Spulenkörpermaterials als Isolierung dient und ferner auch die Möglichkeit geschaffen ist, in weiteren Verarbeitungsschritten ein vollständiges Umschließen des Leiters mit einem isolierenden Material zu gewährleisten. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Aussparung Anschlussbereiche auf, um einen Leiter zur Verbindung einzelner Windungen der Wicklung aufzunehmen. Somit kann nicht nur ein Teil der eigentlichen Windungen in der Aussparung angeordnet werden, sondern es können auch die einzelnen Verbinduπgsleitungen oder zumindest Teile davon in der Aussparung verlegt werden, so dass auch für Konfigurationen der Wicklung, in denen spezielle Verbindungsstrecken zwischen einzelnen Windungsabschnitten erforderlich sind, unter Zuhilfenahme des Spulenkörpermaterials effizient isoliert werden können. Durch das Vorsehen der entsprechenden Anschlussbereiche wird somit auch ein hohes Maß an Flexibilität bei der Gestaltung der Wicklung ermöglicht, da beispielsweise mehrere parallele Windungen vorgesehen werden können, wobei auch die entsprechenden Verbindungsstrecken in effizienter Weise isoliert werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Aussparung zumindest teilweise in einem Wickelraum zur Aufnahme einer zweiten Wicklung ausgebildet. Durch das Vorsehen der Aussparung in dem Wickelraum, d. h. in einer entsprechenden Materialfläche des Spulenkörpers, die die zweite Wicklung aufnehmen soll, kann damit in sehr kompakter Weise eine Integration der ersten Wicklung in das Spulenkörpermaterial stattfinden, ohne dass wesentlich eine Reduzierung des für die zweite Wicklung zur Verfügung stehenden Raums hervorgerufen wird. Beispielsweise kann die Aussparung so bemessen sein, dass der entsprechende Leiter für die erste Wicklung im Wesentlichen vollständig in dem Spulenkörpermaterial versenkt ist, so dass die zweite Wicklung ohne wesentliche Beeinflussung durch die erste Wicklung aufgebracht werden kann, wobei ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Leiter der ersten Wicklung der zweiten Wicklung vermieden werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Spulenkörper eine Trennwand auf, die Wicklungskammern für eine weitere Wicklung bildet. Durch diese Unterteilung des Wicklungsbereiches für die weitere Wicklung, die beispielsweise eine hochspannungsführende Wicklung sein kann, kann somit eine effiziente „Unterteilung" der an der weiteren Wicklung generierten Spannung erfolgen, so dass sich eine verbesserte Spannungsfestigkeit für das Gesamtbauelement ergibt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Aussparung zumindest teilweise in der Trennwand ausgebildet. In dieser Ausführungsform weist somit die Trennwand eine entsprechende Ausbildung auf, so dass ein Leiter in die Aussparung eingelegt werden kann. Damit wird eine gute mechanische Führung und damit Verlegung des Leiters ermöglicht, wobei zusätzlich eine verbesserte Isolationsfestigkeit durch das Material der Trennwand erreicht wird. Somit lässt sich insgesamt eine sehr zuverlässige Isolationsfestigkeit erreichen, da zum einen durch die Trennwand entsprechende Wicklungskammern definiert sind, um damit beispielsweise die generierte Spannung einer hochspannungsführenden Wicklung über mehrere Kammern hinweg aufzuteilen, und andererseits ein durch die Trennwand und die entsprechende Aussparung definierter Verlauf der integrierten Wicklung vorgegeben ist, so dass auch bei Verwendung von Leitermaterial ohne aufwendigem Isolierschutz oder ohne Isoliermaterial eine ausreichende Isolierung gegenüber der weiteren in den Wicklungskammern angeordneten Wicklung gegeben ist. Ferner bietet die Aussparung in der Trennwand die Möglichkeit, die integrierte Wicklung, die nur eine geringe Anzahl an Windungen erfordert, nach dem maschinellen Aufbringen der weiteren Wicklung in dem Spulenkörper anzubringen, wobei durch die Aussparung in der Trennwand auch beim Wickelvorgang selbst ein höheres Maß an Zuverlässigkeit gewährleistet wird.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwei oder mehr Trennwände vorgesehen, die jeweils zur Aufnahme eines Leiters eines weiteren Teils der Wicklung ausgebildet sind. Durch das Vorsehen mehrerer Trennwände kann insbesondere die erforderliche Windungszahl bereitgestellt werden, so dass keine weiteren zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind, um weitere Windungen dieser Wicklungen auf dem Spulenkörper anzuordnen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen zumindest einige der Trennwände eine Führung auf, die zur Aufnahme eines Verbindungsleiters zur elektrischen Verbindung der Leiter in den zwei oder mehreren Trennwänden ausgebildet ist. Auf diese Weise können die einzelnen Trennwände auch als Aufnahmen für entsprechende Verbindungsdrähte dienen, die einzelne Windungen in geeigneter Weise miteinander elektrisch verbinden. Somit kann eine geeignete Verschaltung der einzelnen Windungen durch konstruktive Maßnahmen, d. h. durch die entsprechenden Aufnahmen in den einzelnen Trennwänden vorgegeben werden, so dass beim späteren Aufbringen der Wicklung mittels der Aussparung in den Trennwänden ein hohes Maß an Fertigungsgenauigkeit sowohl für die einzelnen Windungsabschnitte als auch für die Verbindungsleitungen erreicht wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Aussparung in der Trennwand entlang zumindest eines Teils ihres Umfanges zur Aufnahme des Leiters der Windung so ausgebildet, dass der Leiter laterial durch isolierendes Material begrenzt ist. Mit dieser Anordnung wird erreicht, dass zumindest an den Seiten des Leiters, der in der Aussparung der Trennwände angeordnet wird, durch das Spulenkörpermaterial isoliert ist, so dass in jedem Falle eine ausreichende Isolierung zwischen einem Leiter, der in der Wicklungskammer angeordnet ist, und dem Leiter in der Aussparung gegeben ist, sofern eine entsprechende Wicklung nicht die Höhe der Trennwand übersteigt. Somit kann bei einem späteren Vergießen des bewickelten Spulenkörpers eine noch höhere Spannungsfestigkeit erreicht werden, da zum einen eine zuverlässige laterale Isolierung stattfindet und durch das Vergussmaterial auch eine Bedeckung des noch offenen Bereichs der Aussparung erfolgen kann. Insbesondere können bei einer derartigen Anordnung problemlos Leiter ohne anfängliche Isolierung verwendet werden, so dass sich insgesamt im Hinblick auf die Kosten und die Auswahl der entsprechenden Leitermaterialien Vorteile gegenüber den konventionellen Techniken, wie sie zuvor beschrieben sind, ergeben.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Spulenkörper zum Aufbringen auf einen nicht- geradlinigen Kern ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich ein hohes Maß an Isolationsfestigkeit für eine beliebige Konfiguration des zu verwendenden Kernes erreichen, wobei insbesondere in Anwendungen mit speziellen Vorgaben im Hinblick auf die Baugröße variable Kern- und damit Spulenkörpergeometrien realisiert werden können, ohne dass eine Beeinträchtigung des Isolierverhaltens auftritt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Spulenkörper bereitgestellt, der eine oder mehrere zumindest teilweise in dem Material des Spulenkörpers integrierte Windungen einer ersten Wicklung aufweist.' Femer ist ein Wicklungsbereich zur Aufnahme einer zweiten Wicklung vorgesehen.
Mit einem derartig ausgebildeten Spulenkörper gelingt es, eine hohe Isolationsfestigkeit in Verbindung mit einem geringen Bauvolumen zu erreichen, da Windungen zumindest teilweise in dem Material des Spulenkörpers integriert sind, das in der Regel eine hohe Durchschlagsfestigkeit selbst bei geringen Isolierstrecken gewährleistet. Insbesondere können in einer derartigen Ausbildung des Spulenkörpers beliebige geeignete und damit auch kostengünstige Leitermaterialien verwendet werden, so dass eine hohe Isolierfestigkeit und ein geringes Bauvolumen in Verbindung mit reduzierten Materialkosten erreicht werden. Des weiteren kann der erfinduπgsgemäße Spulenkörper mittels geeigneter Verfahren, beispielsweise Spritzgussverfahren, und dergleichen effizient hergestellt werden, wobei der Einbau des Leitermaterials in das Spulenkörpermaterial in im Wesentlichen automatisierter Weise mit hoher Präzision bewerkstelligt werden kann, so dass geringe Herstellungskosten in Verbindung mit geringen Bauteiltoleranzen erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Leiter der ersten Wicklung zumindest teilweise unter einer Oberfläche des Wicklungsbereichs, die zur Aufnahme der zweiten Wicklung dient, vorgesehen. Auf diese Weise kann eine sehr effiziente Kopplung der ersten und der zweiten Wicklung erreicht werden, wobei dennoch ein hohes Maß an Isolationsfestigkeit in Verbindung mit einem geringen Bauvolumen verwirklicht wird. Des weiteren kann der Einbau des Leiters in das Material, das gleichzeitig die Oberfläche für den Wicklungsraum der zweiten Wicklung bildet, so vonstatten gehen, dass eine gleichmäßige Oberflächentopographie beibehalten wird, so dass der Wicklungsvorgang für die zweite Wicklung durch das Vorhandensein der ersten Wicklung innerhalb des Spulenkörpermaterials nicht beeinträchtigt wird. Beispielsweise kann der Leiter für die erste Wicklung in Form eines Bandes mit geeignet geringer Materialstärke vorgesehen werden, so dass die erforderliche Zunahme der Dicke des Spulenkörpermaterials nur gering ist. In anderen Fällen kann eine im Wesentlichen selbsttragende Konfiguration der ersten Wicklung vorgesehen werden, die in einer geeigneten Spritzgussform angeordnet wird, so dass die Wicklung sowie der Spulenkörper in automatisierter Weise hergestellt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform sind eine oder mehrere Trennwände vorgesehen, um im Wicklungsbereich zwei oder mehr Wicklungskammer bereitzustellen. Wie zuvor bereits ausgeführt ist, kann damit eine sehr effiziente Unterteilung des resultierenden Spannungsabfalls erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die eine oder die mehreren Windungen zumindest teilweise in der einen oder mehreren Trennwänden integriert. Auch in diesem Falle gelingt eine hohe Isolationsfestigkeit, wobei die Anordnung der entsprechenden Leiter in den Trennwänden für eine gewünschte hohe Kopplung der ersten und der zweiten Wicklung sorgt. Auch in diesem Falle kann bei einer nur sehr geringen Zunahme der Dicke der entsprechenden Trennwände im Vergleich zu konventionellen Bauelementen ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Flexibilität bei der Herstellung erreicht werden. Beispielsweise können nahezu beliebige Leitermaterialien in die Trennwände integriert werden, so dass sich je nach Anwendungsfall äußerst preisgünstige Materialien verwenden lassen, ohne dass damit das Betriebsverhalten des resultierenden Bauelements beeinträchtigt würde.
In einer weiteren Ausführungsform sind Verbindungen für die eine oder die mehreren Windungen vorgesehen, die nicht von Material des Spulenkörpers umschlossen sind. Entsprechende Verbindungen können somit genutzt werden, um nach erfolgter Bewicklung des Spulenkörpers eine geeignete Anschlusskonfiguration der einzelnen Windungen bereitzustellen. Beispielsweise können entsprechende Verbindungen in Form von Anschlussstiften, die aus dem Spulenkörpermaterial herausragen, vorgesehen werden, die dann nachträglich in effizienter Weise zur Verdrahtung zum Anschluss der einzelnen in dem Spulenkörpermaterial integrierten Windungen dienen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest einige Verbindungen zwischen Windungen der ersten Wicklung in das Material des Spulenkörpers integriert. Auf diese Weise gelingt es, die Herstellung und die Verwendung des Spulenkörpers in Verbindung mit weitestgehenst automatisierten Verfahren zu kombinieren, da beispielsweise die gesamte „innere" Verdrahtung der ersten Wicklung bereits in dem Spulenkörpermaterial integriert sein kann, so dass bei Bedarf nur entsprechende Wicklungsbereiche oder die gesamte Wicklung entsprechend angeschlossen werden müssen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein induktives Bauelement bereitgestellt, das eine erste Wicklung und eine von der ersten Wicklung galvanisch getrennte zweite Wicklung aufweist. Ferner ist ein Spulenkörper vorgesehen, der eine Aussparung aufweist, wie dies zuvor beschrieben ist, wobei zumindest ein Teil der ersten Wicklung in der Aussparung angeordnet ist. Ferner ist ein entsprechender Kern vorgesehen.
Wie zuvor bereits erläutert ist, ergibt sich für das induktive Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ein hohes Maß an Zuverlässigkeit im Hinblick auf Bauteiltoleranzen, Isolationsfestigkeit, in Verbindung mit einer kostengünstigen Herstellung, da insbesondere ein hohes Maß an Flexibilität bei der Auswahl der entsprechenden Leitermaterialien besteht. Zum anderen kann das induktive Bauelement effizient hergestellt werden, da der Spulenkörper insbesondere im Hinblick auf die erste Wicklung, die teilweise in der Aussparung angeordnet ist, geringe Fertigungstoleranzen bei hoher Spannungsfestigkeit gewährleistet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Aussparung und der Leiter der ersten Wicklung so bemessen, dass eine vordefinierte Isolationsstrecke zwischen der ersten und der zweiten Wicklung eingehalten wird. Wie zuvor bereits erläutert ist, kann durch das Vorsehen der Aussparung und das Einbringen des Leiters in die Aussparung zumindest in gewissen Maße der entsprechende Isolationsabstand durch konstruktive Maßnahmen, d. h. durch die Gestaltung und die Auswahl des Spulenkörpermaterials vorgegeben werden. Da insbesondere durch die Aussparung und der darin angeordneten Wicklungsteile ein Minimum an Isolationsfestigkeit in effektiver Weise eingestellt werden kann, ist auch eine Abhängigkeit von etwaigen Wicklungstoleranzen beim Aufbringen der zweiten Wicklung im Hinblick auf eine erforderliche minimale Isolierstrecke nicht kritisch.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ferner eine Isolierung aus Vergussmasse vorgesehen, die zumindest den Spulenkörper mit der ersten und der zweiten Wicklung umschließt. Mit dieser Maßnahme ergibt sich insgesamt ein noch besseres Funktionsverhalten des induktiven Bauelements, da zum einen der Einfluss an Umgebungsbedingungen reduziert und zum anderen die schließlich erreichte Spannungsfestigkeit weiter erhöht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Wicklung für den Betrieb mit einer Spannung von 20000 Volt oder höher ausgebildet. Somit kann das induktive Bauelement für Hochspannungsanwendungen eingesetzt werden, wobei die zuvor dargestellten Vorteile im Hinblick auf die Herstellung, die Materialkosten und das Funktionsverhalten weiterhin erhalten werden. Insbesondere eignet sich damit das induktive Bauelement als Transformator für die Versorgung von elektrischen Verbrauchern mit einer hohen Spannung, wie dies beispielsweise bei Zündtransformatoren für Entladungsleuchten der Fall ist.
In einer anschaulichen Ausführungsform ist der Kern des induktiven Bauelements ein nicht-geradliniger Kern. Damit ergibt sich eine hohe Flexibilität bei der Anpassung an Vorgaben hinsichtlich der Abmessungen und auch im Hinblick auf das Funktionsverhalten, wenn beispielsweise gebogene oder abschnittsweise zueinander angewinkelte Bereiche des Kerns vorteilhaft sind im Hinblick auf das Streuverhalten, etc. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein induktives Bauelement mit einem Spulenkörper bereitgestellt, in welchem zumindest ein Teil einer ersten Wicklung in dem Spulenkörpermaterial integriert ist. Ferner weist das induktive Bauelement eine auf dem Spulenkörper aufgebrachte zweite Wicklung und einen Kern auf.
Auch für dieses induktive Bauelement ergeben sich die zuvor dargelegten Vorteile, wobei insbesondere bei der Auswahl der Materialien für die erste Wicklung und bei der Herstellung des Spulenkörpers ein hohes Maß an Flexibilität besteht, wie dies zuvor erläutert ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind femer elektrische Verbindungsleitungen für die erste Wicklung vorgesehen, die außerhalb des Spulenkörpermaterials verlaufen. Auf diese Weise ergibt sich ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit für die elektrische Verschaltung der in dem Spulenkörpermaterial integrierten Leiterabschnitte, so das beispielsweise selbst bei vorgegebener Konstruktion des Spulenkörpers die endgültige elektrische Konfiguration noch einstellbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ferner ein Isolationsmaterial, etwa Vergussmaterial vorgesehen, das zumindest den Spulenkörper mit der ersten und der zweiten Wicklung umschließt. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vergussmasse so vorgesehen, dass diese die elektrischen Verbindungsleitungen ebenfalls umschließt. Auf diese Weise können die Vorteile einer erhöhten Flexibilität bei der elektrischen Verschaltung der Wicklung mit einer hohen Isolationsfestigkeit und einer hohen mechanischen Integrität der Verbindungsleitungen kombiniert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauelements mit mindestens zwei galvanisch getrennten Wicklungen bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Anbringen einer ersten Wicklung an einem Spulenkörper so, dass Leitermaterial der ersten Wicklung zur Erzeugung definierter Isolationsabstände zu einer zweiten Wicklung zumindest teilweise von Material des Spulenkörpers umschlossen ist. Des weiteren wird die zweite Wicklung auf dem Spulenkörper aufgebracht und der Spulenkörper wird mit einem Kern verbunden. Durch dieses Herstellungsverfahren ergeben sich die zuvor dargelegten Vorteile im Hinblick auf die Auswahl des Leitermaterials für die erste Wicklung, so dass insbesondere kostengünstige Leitermaterialien ohne aufwendige Isolierung verwendet werden können. Des weiteren ergibt sich je nach Art des Anbringens der ersten Wicklung, d. h. je nach Art des teilweise Umschließens der ersten Wicklung mit Spulenkörpermaterial, ein hohes Maß an Automatisierung in Verbindung mit geringeren Bauteiltoleranzen im Vergleich zu konventionellen Strategien, in denen beide Wicklungen durch herkömmliche manuelle oder automatisierte Wicklungsverfahren aufgebracht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Anbringen der ersten Wicklung das Umspritzen zumindest eines Teils der ersten Wicklung bei der Herstellung des Spulenkörpers. Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässige Umhüllung des betreffenden Leitermaterials während eines automatisierten Verfahrens erreichen, wobei die Auswahl des Leitermaterials im Wesentlichen durch das Herstellungsverfahren nicht beschränkt ist. So lässt sich beispielsweise die erste Wicklung oder Teile davon aus einem geeigneten metallischen Material oder einem anderen leitenden Material mit einer gewissen Eigenstabilität herstellen, so dass der entsprechende Leiter in effiziente Weise in einer entsprechenden Spritzgussform angeordnet und fixiert werden kann. Femer ergibt sich durch die Verwendung eines im Wesentlichen eigenstabilen Leiters die Möglichkeit, die Wicklung unabhängig vom Spulenkörper herzustellen, beispielsweise in einem wesentlichen automatisierten Prozess, wobei dann das Einbringen in die entsprechende Spritzgussform keinen wesentlichen zusätzlichen Aufwand im Vergleich zu Spritzgussverfahren zur Herstellung konventioneller Spulenkörper bedeutet. In anderen anschaulichen Ausführungsformen können entsprechende flexible Leitermaterialien in die Gussform eingebracht und dort fixiert werden, so dass die Gestalt der entsprechenden Wicklung auch hierbei durch konstruktive Maßnahmen, d. h. durch die Spritzgussform, bestimmt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Anbringen der ersten Wicklung das Vorsehen einer Aussparung in dem Spulenkörper, das Einlegen eines Leiters in die Aussparung und das Verfüllen zumindest der Aussparung mit einem isolierenden Material. Mittels dieses Verfahrens gelingt eine vollständige Umschließung des Leitermaterials mit einem isolierenden Material, insbesondere wenn der Leiter in der Aussparung vollständig aufgenommen wird. Ferner kann auf Grund dieses Verfahrens der Spulenkörper in sehr einfacher und effizienter Weise hergestellt werden, ohne dass beim Fertigungsverfahren für den Spulenkörper entsprechende Modifizierungen im Hinblick auf das Einbringen eines Leitermaterials zu berücksichtigen sind. Beispielsweise können entsprechende Aussparungen während des Spritzgussverfahrens vorgesehen werden, indem eine entsprechende Form verwendet wird, oder es können entsprechende Aussparungen nachträglich eingearbeitet werden, so dass bei der Gestaltung der entsprechenden Aussparungen und damit der Wicklung ein hohes Maß an Flexibilität gewährleistet wird, wobei der eigentliche Fertigungsprozess für den Spulenkörper unverändert beibehalten werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Verfüllen der Aussparung vor dem Aufbringen der zweiten Wicklung. Damit kann in zuverlässiger Weise die Isolierung der ersten Wicklung erreicht werden, wobei bei Bedarf auch ggf. die resultierende Oberflächentopographie geeignet angepasst werden kann. Wenn beispielsweise die Aussparung auf der Wickelfläche für die zweite Wicklung vorgesehen ist, kann zunächst eine Verfüllung und auch eine Einebnung der entsprechenden Fläche stattfinden, bevor die zweite Wicklung aufgebracht wird.
In einer anderen anschaulichen Ausführungsform wird das Verfüllen der Aussparung nach dem Aufbringen der zweiten Wicklung ausgeführt. Dies kann beispielsweise in Verbindung mit einem Prozess zum Vergießen des gesamten induktiven Bauelements stattfinden, wobei das Spaltenfüllverhalten des Vergießvorgangs ausgenutzt wird, um das entsprechende Isoliermaterial zwischen der ersten und der zweiten Wicklung vorzusehen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in weiteren abhängigen Patentansprüchen beschrieben und werden auch in der folgenden detaillierten Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1a schematisch eine Schnittansicht eines Spulenkörpers mit integriertem Leitermaterial gemäß einer anschaulichen Ausführungsform zeigt; Fig. 1b und 1c entsprechende Windungskonfigurationen für eine Wicklung zeigen, die in einem Spulenkörpermaterial integriert ist gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen;
Fig. 1d schematisch eine Schnittansicht eines Spulenkörpers mit Aussparungen in der Wicklungsfläche zur Aufnahme einer Wicklung zeigt, wobei die Aussparungen zur Aufnahme einer weiteren Wicklung gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen geeignet ausgebildet sind;
Fig. 1e und 1f schematisch Schnittansichten weiterer Spulenkörper zeigen, in denen entsprechende Trennwände vorgesehen sind, um Leitermaterial für eine Wicklung gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen aufzunehmen;
Fig. 2a schematisch eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements mit einem Spulenkörper zeigt, in welchem Trennwände ein integriertes Leitermaterial aufweisen;
Fig. 2b bis 2d schematisch Schnittansichten einer Trennwand des Bauelements aus Fig. 2a darstellen;
Fig. 3a perspektivisch ein induktives Bauelement zeigt, in welchem Trennwände eines Spulenkörpers entsprechende Aussparungen zur Aufnahme von Windungsabschnitten gemäß weiterer Ausführungsformen aufweisen;
Fig. 3b bis 3d entsprechende Schnittansichten der Trennwände mit den Windungsabschnitten zeigen;
Fig. 4a und 4b schematisch Spulenkörpergestaltungen darstellen, in denen nichtgeradlinige Kerne verwendet werden können gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen;
Fig. 4c schematisch Spulenkörperabschnitte zeigt, die zur endgültigen Form eines Spulenkörpers zusammengesetzt werden können gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen; und Fig. 5a bis 5e schematische Schnittansichten während der Herstellung von Spulenkörpern für induktive Bauelemente gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.
Detaillierte Beschreibung
Es werden nun weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1a zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Spulenkörpers 100 gemäß einer anschaulichen Ausführungsform. Der Spulenkörper 100 ist vorzugsweise aus einem geeigneten isolierendem Material, etwa Kunststoffmaterial, hergestellt und weist eine Größe und eine Form auf, die zur Verbindung mit einem der Anwendung angepassten Kern geeignet ist. In der dargestellten Ausführungsform besitzt der Spulenkörper 100 eine im Wesentlichen längliche Form mit einer entsprechenden Öffnung bzw. Bohrung 103, um damit einen geradlinigen Abschnitt eines entsprechenden Kerns aufzunehmen. In anderen Ausführungsformen, wie dies später detaillierter dargestellt ist, kann der Spulenkörper 100 andere Formen aufweisen, um beispielsweise in Verbindung mit nicht geradlinigen Kernen verwendet zu werden. Der Spulenkörper 100 besitzt ferner einen Wicklungsbereich 101 , der beispielsweise in Form einer isolierenden Oberfläche vorgesehen ist, um damit eine entsprechende Wicklung aufzunehmen. Des weiteren ist in dem isolierenden Material des Spulenkörpers 100 ein Leitermaterial 102 integriert, wobei das Leitermaterial 102 zumindest teilweise entsprechende Windungen einer Wicklung repräsentiert. In der dargestellten Ausführungsform ist das Leitermaterial 102 in Form eines relativ breitbandigen Leitermaterials vorgesehen, so dass in Längsrichtung L die zur Verfügung stehende Fläche möglichst genutzt wird, um damit die Leitfähigkeit des Leitermaterials 102 und die Kopplung ausreichend groß zu machen. Andererseits kann in der Dickenrichtung D daher die Materialstärke des Leitermaterials 102 relativ gering bleiben, beispielsweise von einigen 100 Mikrometern bis zu 1 mm oder deutlich höher, abhängig von dem betrachteten Anwendungszweck. In der gezeigten Ausführungsform ist dabei die Materialstärke bzw. die Dicke des isolierenden Materials des Spulenkörpers 100, die als 101d gezeigt ist, so gewählt, dass das Leitermaterial 102 vollständig von isolierendem Material umschlossen ist, so dass insbesondere zur Oberfläche 101 eine Schicht aus isolierendem Material des Spulenkörpers 100 vorhanden ist, so dass ein direkter Kontakt mit einer weiteren Wicklung, die auf die Fläche 101 aufzubringen ist, vermieden wird. Die Position des Leitermaterials 102 innerhalb des Spulenkörpermaterials, d. h. der Abstand des Leitermaterials 102 von der Oberfläche 101 kann dabei so gewählt werden, dass bereits durch das entsprechende isolierende Material eine ausreichende minimale Isolationsstrecke in Bezug auf eine noch aufzubringende Wicklung erreicht ist. D. h., die entsprechende Materialdicke 101d sowie die Lage des leitenden Materials 102 in Verbindung mit der Art des isolierenden Materials des Spulenkörpers 100 können im Hinblick auf die auftretenden Betriebsspannungen in geeigneter Weise ausgewählt werden, so dass bereits damit eine ausreichende Spannungsfestigkeit erreicht wird. Insbesondere kann für das Leitermaterial 102 ein beliebiges geeignetes Material bei der Herstellung des Spulenkörpers 100 verwendet werden, ohne dass dafür eine kostenintensive Isolierung erforderlich ist, wie dies in konventionellen Spulenkörpern für Hochspannungsanwendungen der Fall ist.
Der Spulenkörper 100, wie er in Fig. 1a gezeigt ist, kann beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden, wobei das Leitermaterial 102 in geeigneter Weise in der Spritzgussform befestigt wird, so dass durch die entsprechende Positionierung in der Form die Lage des Materials 102 in dem Spulenkörpermaterial 100 im Wesentlichen festgelegt ist, so dass das gewünschte Isolierverhalten im Wesentlichen durch den Aufbau der Spritzgussform und das Spritzgussverfahren bestimmt ist. Beispielsweise können geeignete „eigenstabile" Konfigurationen aus Leitermaterial 102 in die Form eingefügt werden, so dass ein entsprechender Fertigungsvorgang unproblematisch und mit geringen Toleranzen ausgeführt werden kann.
Fig. 1b zeigt schematisch eine Ausbildung der Wicklungsoberfläche 101 des Spulenkörpers 100, wobei das leitende Material 102 in Form einer entsprechenden Flachbandwicklung vorgesehen ist. Durch eine entsprechende Gestaltung kann die durch das Leitermaterial 102 gebildete Wicklung, die als 110 bezeichnet ist, nahezu vollständig in das Spulenkörpermaterial eingebaut sein, wobei das Einbauen des Leitermaterials 102 in der zuvor beschriebenen Weise mit Hilfe eine Spritzgussverfahrens bewerkstelligt werden kann, oder es kann eine zweistufige Bearbeitung des Spulenkörpers 100 angewendet werden, in der beispielsweise eine Vorform hergestellt wird, die entsprechende Vertiefungen aufweist, in die dann die Wicklung 110 eingebracht wird, und wobei später in einem weiteren Schritt die endgültige Form des Spulenkörpers 100 durch weiteres Aufbringen von isolierendem Material hergestellt wird. In anderen Ausführungsformen kann die Vorform ohne Aussparung vorgesehen und mit dem Leitermaterial versehen werden. In einem nächsten Schritt wird dann der Spulenkörper vervollständigt, indem Isoliermaterial zum Einhüllen des Leiters 102 und zur Einebnung der Oberfläche 101 aufgebracht wird.
Fig. 1c zeigt schematisch eine weitere beispielhafte Gestaltungsform für die Wicklung 110, wobei das Leitermaterial 102 in Form einzelner nahezu paralleler, den Spulenkörper nahezu vollständig umfassender Windungen vorgesehen ist, die durch entsprechende Verbinduπgsleitungen 102a elektrisch miteinander verbunden sind. Die Wicklung 110 kann beispielsweise aus einem geeigneten Blechmaterial gefertigt werden, so dass die Wicklung 110 im Wesentlichen eigenstabil ist, so dass sie in eine entsprechende Form eingeführt und mit geeigneten Abstandshaltern positioniert werden kann, um dann den Spulenkörper 100 um die Wicklung 110 herum zu bilden. In anderen Beispielen kann die Wicklung 110, wie sie in Fig. 1c gezeigt ist, auch in entsprechende Vertiefungen einer Vorform des Spulenkörpers 100 eingebracht und anschließend mit isolierendem Material bedeckt werden, so dass sich die endgültige Form des Spulenkörpers 100 ergibt. In den zuvor mit Fig. 1a bis 1c beschriebenen Ausführungsformen können anstelle der bandartigen Leitermaterialien 102 auch andere Formen von Leitermaterialien verwendet werden, beispielsweise drahtförmige Leiter, Folien, beliebige Arten von Leiterblechen, und dergleichen.
Fig. 1d zeigt den Spulenkörper 100 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen. In dieser Ausführungsform sind in einem Grundkörper 104, der die den Wicklungsbereich für eine Wicklung bereitstellenden Oberfläche 101 beherbergt, eine oder mehrere Aussparungen 105 vorgesehen, in die dann das Leitermaterial 102 eingebracht werden kann. Dabei werden in vorteilhaften Ausführungsformen die Aussparungen 105 so gestaltet, dass das entsprechende Leitermaterial 102 seitlich bzw. lateral von isolierendem Material des Grundkörpers 104 umschlossen ist, wobei vorteilhafterweise die Aussparung 105 ausreichend tief ist, so dass das Leitermaterial 102 nicht über die Oberfläche 101 hinausragt. Auf diese Weise kann ein direkter Kontakt mit der auf der Oberfläche 101 aufzubringenden Wicklung in einer späteren Phase der Fertigung eines induktiven Bauelements im Wesentlichen vermieden werden. Im Hinblick auf die Gestalt und die Anzahl der Aussparungen 105 gelten prinzipiell die gleichen Kriterien, wie sie zuvor für das Leitermaterial 102 der mit Bezug zu den Fig. 1a bis 1c beschriebenen Ausführungsformen angegeben sind. D. h., in einigen Ausführungsformen kann die Aussparung 105 als eine im Wesentlichen einzelne Vertiefung vorgesehen sein, die sich über den Umfang des Grundkörpers 104 in geeigneter Weise erstreckt, um damit die geometrische Konfiguration der sich nach dem Einbringen des Leitermaterials 102 ergebenden Wicklung zu definieren. In anderen anschaulichen Ausführungsformen können im Wesentlichen parallele Aussparungen 105 vorgesehen sein, die den Grundkörper 104 nahezu vollständig umschließen, wobei auch noch weitere Aussparungen vorgesehen sein können, um die einzelnen Windungsabschnitte elektrisch miteinander zu verbinden. Die Aussparungen 105 können während der Herstellung des Spulenkörpers 100 bereits durch das Bereitstellen einer entsprechenden Spritzgussform verwirklicht werden, oder können auch nachträglich in geeigneter Weise in den Grundkörper 104 eingearbeitet werden, so dass sich im Hinblick auf die auszuwählende Form des Leitermaterials 102, beispielsweise als Band, als Draht, als Folie, etc. ein hohes Maß an Flexibilität beibehalten lässt, ohne dass der eigentliche Vorgang zur Herstellung des Spulenkörpers 100 mit dem Grundkörper 104 beeinflusst wird.
Fig. 1e zeigt den Spulenkörper 100 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen eine oder mehrere Trennwände 106a, .... 106d vorgesehen sind, so dass der Wicklungsbereich in dem Grundkörper 104 in entsprechende Wicklungskammer 107a, bis 107e unterteilt wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen (nicht gezeigt), kann der Grundkörper 104 ein Leitermaterial aufweisen, wie dies beispielsweise mit Bezug zu den Fig. 1a bis 1c beschrieben ist. In der gezeigten Ausführungsform ist das Leitermaterial 102 in den Trennwänden 106a, ..., 106d integriert, so dass durch die jeweiligen Trennwände 106a, ..., 106d Windungsabschnitte für eine Wicklung gebildet sind. Dabei können die einzelnen Abschnitte des Leitermaterials 102 einen entsprechenden Anschlussbereich aufweisen, der nicht in dem Material der Trennwände 106a, .... 106d integriert ist, um damit eine effiziente elektrische Verbindung der einzelnen Windungsabschnitte zu ermöglichen, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Das Vorsehen der einzelnen Trennwände 106a, ..., 106d ist insbesondere vorteilhaft im Hinblick auf Hochspannungsanwendungen, in denen in den entsprechenden Wicklungskammer 107a,...,107d Wicklungen bzw. Wicklungsabschnitte vorzusehen sind, die eine hohe Potentialdifferenz zu dem Leitermaterial 102 während des Betriebs aufweisen. Beispielsweise kann die erzeugte Spannung einer Sekundärwicklung eines Hochspannungstransformators effizient auf die verschiedenen Entwicklungskammer 107a, .... 107e aufgeteilt werden auf Grund des Vorsehens der Trennwände 106a, ..., 106d, wobei durch das Material eine ausreichende Spannungsfestigkeit zu dem Leitermaterial 102 erreicht wird, und femer eine effiziente Ineinanderverschachtelung der beiden Wicklungen gewährleistet ist. In Bezug auf die Herstellung des Spulenkörpers 100, wie er in Fig. 1e gezeigt ist, gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor im Hinblick auf die Ausführungsformen der Fig. 1a bis 1c beschrieben sind. Insbesondere kann das Leitermaterial 102 in den einzelnen
Trennwänden 106a 106d während der Herstellung des Spulenkörpers 100 eingebaut werden, beispielsweise indem entsprechende Leiterabschnitte in der Spritzgussform positioniert werden.
Fig. 1f zeigt eine weitere Ausführungsform des Spulenkörpers 100, in der die Trennwände 106a, ..., 106c so ausgebildet sind, dass sie die entsprechenden Aussparungen 105 aufweisen. Auch in diesem Falle kann der Spulenkörper 100, wie er in Fig. 1f gezeigt ist, auch die Merkmale aufweisen, wie sie zuvor mit Bezug zu den Fig. 1a bis 1d beschrieben sind. D. h., der Grundkörper 104 kann zusätzlich integriertes Leitermaterial aufweisen oder entsprechend ausgebildete Aussparungen 105 besitzen, um damit Platz für weitere Wicklungen bzw. Wicklungsabschnitte zu schaffen. In der in Fig. 1f gezeigten Ausführungsform sind die Aussparungen 105 zumindest in den
Trennwänden 106a 106c vorgesehen, so dass beispielsweise nach erfolgter
Bewicklung des Grundkörpers 104 mit einer entsprechenden Wicklung mit einer hohen Windungszahl dann eine Wicklung auf Grund der Aussparungen 105 hergestellt werden kann, die zusätzlich zu einer hohen Spannungsfestigkeit, die durch das Spulenkörpermaterial erreicht wird, auch eine präzise Fertigung ermöglicht, da die Konfiguration der sich ergebenden Wicklung im Wesentlichen durch die konstruktiven Gegebenheiten der Aussparungen 105 bestimmt ist. Insbesondere kann durch die Aussparungen 105 in den Trennwänden 106a, .... 106c ein Mindestmaß an Isolation gewährleistet werden, das im Wesentlichen unabhängig ist von den zuvor durchgeführten Fertigungsprozessen zum Aufbringen der Bewicklungen auf den Spulenkörper 100.
Fig. 2a zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein induktives Bauelement 250, das einen magnetischen Kern 260 aufweist, der in Verbindung mit einem bewickelten Spulenkörper 200 die elektromagnetischen Eigenschaften des Bauelements 250 bestimmt. Auf dem Spulenkörper 200 sind in der gezeigten Ausführungsform eine erste Wicklung 210 und eine zweite Wicklung 220 vorgesehen, wobei die erste Wicklung 210 aus einem leitenden Material gebildet ist, das zumindest teilweise in dem Material des Spulenkörpers 200 integriert ist, wie dies beispielsweise zuvor für den Spulenkörper 100 beschrieben ist. In der gezeigten Ausführungsform des Bauelements 250 ist beispielsweise ein Leitermaterial 202 in entsprechenden Trennwänden 206 des Spulenkörpers 200 so vorgesehen, dass in Verbindung mit einer entsprechenden Anschlussleiterstruktur 207 die Wicklung 210 gebildet wird. In der gezeigten Ausführungsform sind beispielsweise jeweils zwei Windungsabschnitte der Wicklung 210 durch die Leiterstruktur parallel geschaltet und mit entsprechenden zwei nächsten parallel geschalteten Windungsabschnitten verbunden. Auf diese Weise ergibt sich eine Aufteilung der Wicklung 210 über einen wesentlichen Teil der Gesamtlänge des Spulenkörpers 200, wodurch auch eine gute Kopplung der ersten und der zweiten Wicklung 210 und 220 erreicht wird. Wie zuvor beschrieben ist, ist durch die Integration eines Teils des Leitermaterials 202 in das Spulenkörpermaterial eine ausreichende Spannungsfestigkeit zwischen der ersten Wicklung 210 und der zweiten Wicklung 220 gewährleistet, ohne dass teuere Leitermaterialien mit einer speziellen hochspannungsfesten Isolierung erforderlich sind.
Das induktive Bauelement 250 kann in sehr effizienter Weise hergestellt werden, da beispielsweise der Spulenkörper 200, der bereits Windungsabschnitte der Wicklung 210 in Form des Leitermaterials 202 enthält, in geeigneter Weise, beispielsweise vollautomatisch, bewickelt werden kann, um die Wicklung 220 zu erhalten. Nach erfolgter Bewicklung kann dann die Verbindungsstruktur 207 mittels entsprechender Anschlussbereiche 202a des Leitermaterials 202 aufgebracht werden, so dass die gewünschte elektrische Konfiguration der Wicklung 210 erreicht wird, wobei wiederum konstruktiv ein geeigneter Isolationsabstand zu der zweiten Wicklung 220 eingehalten wird. Bei Bedarf kann nach erfolgtem Anbringen der Verbindungsstruktur 207 ein weiterer Bearbeitungsschritt folgen, in welchem ein geeignetes isolierendes Material 213, beispielsweise ein Vergussmaterial, das in der Figur nur teilweise gezeigt ist, so vorgesehen wird, das zumindest der Spulenkörper mit den Wicklungen 210 und 220 sowie der Anschlussstruktur 207 von isolierendem Material umschlossen sind. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit im Hinblick auf Umgebungseinflüsse sowie die Spannungsfestigkeit und die mechanische Integrität weiter verbessert werden, wobei die erforderliche Spannungsfestigkeit die wesentlichen durch konstruktive Maßnahmen unabhängig von wicklungstechnischen Toleranzen vorgegeben ist.
Fig. 2b zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Bauelements 250 durch eine der Trennwände 206 mit dem Leiter 202 und einem Anschlussbereich 202a.
Fig. 2c zeigt die Trennwand 206 mit eingebautem Leitermaterial 202 in seitlicher Schnittansicht. Fig. 2d zeigt die Trennwand 206 in einer entsprechenden frontalen Schnittansicht.
Wie aus den Schnittansichten 2b bis 2d deutlich hervorgeht, ist das Leitermaterial 202, mit Ausnahme der Anschlussbereiche 202a, vollständig von isolierendem Material des Spulenkörpers 200 umschlossen, in diesem Falle von dem Material der Trennwände 206, so dass eine ausreichende Isolationsstrecke im Hinblick auf die Wicklung 220 oder auch in Bezug auf den Kern 260 gegeben ist. Insbesondere kann durch die geometrischen Abmessungen der Trennwände 206 und die Materialstärke des Leitermaterials 202 ein entsprechender Isolationsabstand eingestellt werden.
Fig. 3a zeigt in perspektivischer Darstellung schematisch ein induktives Bauelement 350 gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform. Das Bauelement 350 umfasst einen Kern 360 in Verbindung mit einem Spulenkörper 300, der eine erste Wicklung 310 und eine zweite Wicklung 320 aufweist. Die zweite Wicklung 320 kann eine Wicklung mit vielen Windungen sein, die in entsprechenden Wicklungskammern untergebracht sind, die durch entsprechende Trennwände 306 in dem Spulenkörper 300 gebildet sind. Die Wicklung 310 ist zumindest teilweise in entsprechenden Aussparungen 305 verlegt, die in der gezeigten Ausführungsform in den Trennwänden 306 sowie bei Bedarf auch in einer oder beiden Endflächen 309 vorgesehen sein können. In der gezeigten Ausführungsform sind die Aussparungen 305 so ausgebildet, dass das Leitermaterial 302 seitlich bzw. lateral von isolierendem Material der Trennwände 306 begrenzt ist, wobei vorteilhafterweise auch die Tiefe der Aussparungen 305 so bemessen ist, dass das Leitermaterial 302 größtenteils in den Aussparungen 305 versenkt ist. Ferner sind in der gezeigten Ausführungsform entsprechende Aussparungen 308 vorgesehen, in denen das Leitermaterial 302 oder andere geeignete Verbindungsleiter so geführt werden, dass die gewünschte elektrische Konfiguration der Wicklung 310 erreicht wird. In der gezeigten Ausführungsform sind wiederum jeweils zwei benachbarte Windungsabschnitte elektrisch parallel geschaltet und mit entsprechenden zwei benachbarten Windungsabschnitten geeignet verbunden, so dass insgesamt die Wicklung 310 aus drei in Reihe geschalteten Doppelwindungen aufgebaut ist. Auch in dieser Konfiguration ergibt sich eine zuverlässige Isolierung, unabhängig davon, ob das Leitermaterial 302 im Wesentlichen nicht isoliert ist oder ob lediglich eine für geringe Spannungen ausgelegte Isolierung vorgesehen ist. Insbesondere kann der Vorgang des Aufbringens der Wicklung 310 in sehr präziser Weise durchgeführt werden, da die Lage der einzelnen Windungen durch den konstruktiven Aufbau der Trennwände 306 und der Aussparungen 305 vorgegeben ist. Insbesondere kann das leitende Material 302 ohne jegliche Isolierung vorgesehen werden, wobei dann nachträglich isolierendes Material dem Bauelement 350 hinzugefügt wird, um zumindest die Wicklungen 310 und 320 vollständig mit isolierendem Material zu umhüllen, was beispielsweise durch Vergießen bewerkstelligt werden kann.
Fig. 3b, 3c und 3d zeigen entsprechende Schnittansichten für eine der Trennwände 306, wobei deutlich die Aussparungen 305 gezeigt sind, die in der dargestellten Ausführungsform das leitende Material 302 seitlich vollständig umschließen und eine ausreichende Tiefe bereitstellen, so dass das leitende Material 302 im Bereich der Trennwände 306 versenkt angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit bei einem späteren Verfüllen der Aussparungen 305 einen vollständigen Einfluss des Leitermaterials 302 im Bereich der Trennwände 306 zu erreichen, selbst wenn die entsprechenden Leitungsbereiche, die über die Aussparungen 308 zur elektrischen Verbindung der Wicklung 310 vorgesehen sind, nicht vollständig von Vergussmaterial umschlossen sind.
Die induktiven Bauelemente 250, 350, wie sie mit Bezug zu den Fig. 2 und 3 beschrieben sind, können insbesondere als Bauelemente für Hochspannungsanwendungen eingesetzt werden, wobei eine hohe Isolationsfestigkeit zwischen den Wicklungen 210, 220 bzw. 310 und 320 erreicht wird. In einigen Ausführungsformen werden die induktiven Bauelementen 250, 350 als Transformatoren verwendet, in denen sekundärseitig oder primärseitig eine Spannung von 20000 Volt oder deutlich mehr auftritt. Beispielsweise können die induktiven Bauelemente 250, 350 in Form von Zündtransformatoren für Entladungsleuchten eingesetzt werden, wie sie beispielsweise zum Betrieb von Xenon-Leuchten vorgesehen sind.
Fig. 4a zeigt einen Spulenkörper 400 mit integriertem Leitermaterial 402 oder mit entsprechend eingearbeiteten Aussparungen (nicht gezeigt), wie dies zuvor mit Bezug zu den Fig. 1 bis 3 beschrieben ist, wobei der Spulenkörper 400 zur Verwendung mit einem nicht-geradlinigen Kern 460 geeignet ausgebildet ist. In der dargestellten Ausführungsform kann der Spulenkörper 400 eine entsprechende Ausbildung aufweisen, um einen bogenförmigen Kern aufzunehmen.
Fig. 4b zeigt eine weitere anschauliche Ausführungsform des Spulenkörpers 400, der beispielsweise einen ersten Spulenkörperteil 400a und einen zweiten Spulenkörperteil 400b umfasst. Die beiden Spulenkörperteile 400a, 400b können sich in Größe und Gestaltung abhängig von der betrachteten Anwendung unterscheiden. Beispielsweise können die Spulenkörper 400a, 40Ob1 die jeweils ein entsprechendes Leitermaterial 402 und/oder entsprechende ausgebildete Aussparungen zur Aufnahme eines Leitermaterials aufweisen, so gestaltet sein, dass sie auf einem entsprechenden Schenkel eines gewinkelten Kerns vorgesehen werden, wobei sich die Abmessungen der einzelnen Schenkeln unterscheiden können. Auf Grund der Spulenkörperteile 400a, 400b können die zuvor dargelegten Vorteile im Hinblick auf die Spannungsfestigkeit, die besseren Bauteiltoleranzen, die Vorteile in der Herstellung etc. individuell für beide Teile 400a, 400b erreicht werden, so dass sich insgesamt ein hohes Maß an Flexibilität bei der Gestaltung eines entsprechenden induktiven Bauelements ergibt. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, auf Grund eines nicht-geradlinigen Kerns eine optimalere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Einbauvolumens zu erreichen, wobei die modulare Form des Spulenkörpers 400 mit integriertem Leitermaterial bzw. mit den integrierten Aussparungen eine erhöhte Bauteilzuverlässigkeit bei insgesamt geringeren Fertigungskosten ergibt.
Fig. 4c zeigt schematisch eine weitere Variante des Spulenkörpers 400 in modularer Bauweise. In dieser Ausführungsform können die Teile 400a, 400b bei Bedarf miteinander über entsprechende Verbindungsstrukturen 411 , 412 miteinander gekoppelt werden, so dass sich insgesamt die gewünschte Konfiguration des Spulenkörpers 400 ergibt. Beispielsweise können unterschiedliche Versionen der Teile 400a, 400b z. B. im Hinblick auf die Anzahl der integrierten Windungen bzw. Aussparungen vorgesehen werden, so dass sich insgesamt ein hohes Maß an Flexibilität bei der Zusammenstellung der endgültigen Eigenschaften des Körpers 400 sowie eines entsprechenden induktiven Bauelements ergibt, wobei die Abmessungen des Gesamtspulenkörpers 400 beibehalten werden können. In anderen Ausführungsformen können mehrere Elemente 400a, 400b in geeigneter Weise zusammengestellt werden, so dass insgesamt beispielsweise die Länge des Spulenkörpers 400 variiert werden kann. In einer anschaulichen Ausführungsform kann die Verbindungsstruktur mit den Elementen 411 , 412 zusätzlich zu einer mechanischen Kopplung der Spulenkörperteile 40Oa1 400b eine elektrische Ankopplung ermöglichen, so dass beispielsweise die leitenden Materialien 402 der einzelnen Teile 40Oa1 400b in geeigneter Weise miteinander verbunden sind, ohne dass weitere externe Verbindungen erforderlich sind. In anderen anschaulichen Ausführungsformen können entsprechende Anschlussbereiche vorgesehen werden, die eine nachträgliche externe Verbindung der Spulenkörperteile 400a, 400b ermöglichen. In weiteren Ausführungsformen kann das leitende Material 402 bzw. entsprechend ausgebildete Aussparungen auch in den entsprechenden Endflächen 409 vorgesehen sein, wie dies zuvor für entsprechende Trennwände 106, 206 und 306 beschrieben ist. Insbesondere ergibt sich auf Grund der modularen Bauweise des Spulenkörpers 400 die Möglichkeit, die einzelnen Teile 400a, 400b individuell zu bewickeln und dann eine Gesamtkonfiguration durch entsprechendes Zusammenfügen der einzelnen Teile 400a, 400b herzustellen. Auf diese Weise kann der Bewicklungsvorgang effizient automatisiert werden, wobei entsprechende lokale Unterschiede im Spulenkörper 400, beispielsweise im Hinblick auf die Anzahl der Wicklungslagen, die Länge der einzelnen Wicklungsabschnitte, und dergleichen flexibler eingestellt werden kann, so dass entsprechende Vorgaben jeweils für die Spulenkörperteile 400a, 400b ausgewählt werden können.
Mit Bezug zu den Fig. 5a bis 5e werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen zur Herstellung einer Wicklung in bzw. auf einem Spulenkörper mit verbesserter Spannungsfestigkeit und reduzierten Materialkosten beschrieben.
Fig. 5a zeigt einen Spulenkörper 500, in welchem durch entsprechende Endflächen 509 ein Wickelbereich 501 zur Aufnahme einer Wicklung gebildet ist. Es sollte beachtet werden, dass der Spulenkörper 500 lediglich anschaulicher Natur ist und dass in anderen Ausführungsbeispielen entsprechende Trennwände vorgesehen werden können, um den Wicklungsbereich 501 in eine Vielzahl von entsprechenden Wicklungskammern zu unterteilen. In dem Spulenkörper 500 ist eine Öffnung bzw. eine Bohrung 503 vorgesehen, um ein Kemmaterial zu umschließen, wie dies für den Aufbau eines induktiven Bauelements erforderlich ist. Ferner umfasst der Spulenkörper 500 entsprechende Aussparungen 505, die zur Aufnahme von leitendem Material zur Herstellung einer Wicklung dienen. Beispielsweise sind die Aussparungen 505 im Hinblick auf die Anzahl der erforderlichen Windungen sowie die Art und die Form des leitenden Materials dimensioniert. Der Spulenkörper 500, wie er in Fig. 5a gezeigt ist, kann hergestellt werden, indem eine entsprechende Spritzgussform bereitgestellt wird, in der entsprechende Erhebungen für die Aussparungen 505 vorgesehen sind. In anderen Fällen kann der Spulenkörper 500 zunächst ohne die Aussparungen 505 hergestellt werden, und nachfolgend können die Aussparungen 505 in einer Anzahl und Größe durch Nachbearbeitung, beispielsweise durch Fräsen, etc., gebildet werden.
Fig. 5b zeigt einen Spulenkörper 500 in zwei Ausführungsformen, nachdem ein entsprechendes geeignetes Leitermaterial 502 in die Aussparungen 505 eingelegt ist. In der Ausführungsform im linken Teil der Fig. 5b ist das leitende Material 502 vollständig in den Aussparungen 505 versenkt, während im rechten Teil der Fig. 5b das Leitermaterial 502 zu einer nicht planaren Oberflächentopographie führen kann.
Fig. 5c zeigt den Spulenkörper 500 in einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium, wobei das Leitermaterial 502 unabhängig von der jeweiligen Oberflächentopographie vollständig mit einem isolierenden Material 513 bedeckt ist. Beispielsweise kann das isolierende Material 513 ein beliebiges geeignetes Vergussmaterial sein, das in geeigneter Weise auf den Spulenkörper 500 aufgebracht wird, nachdem das leitende Material 513 in den entsprechenden Aussparungen 505 eingelegt ist. Danach kann die aufgebrachte Wicklung bzw. das leitende Material 513 mit einem geeigneten isolierendem Material umspritzt werden, so dass das leitende Material 513 vollständig umschlossen ist und gegebenenfalls eine ebene Topografie erhalten wird, auf die dann effizient eine weitere Wicklung aufgebracht werden kann. In einigen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann das leitende Material 502 ohne das Vorsehen der Aussparungen 505 zunächst aufgebracht werden, wenn eine entsprechende mechanische Fixierung des leitenden Materials 502 durch die Aussparungen 505 nicht erforderlich ist. Daraufhin kann dann das Material 513 aufgebracht werden, so dass die entsprechend ausgeprägte Oberflächentopographie ausgeglichen und das leitende Material 502 vollständig von dem isolierenden Material 513 umgeben ist. Nach dem Aushärten des Materials 513 steht somit der Spulenkörper 500 für die weitere Bearbeitung zur Verfügung.
Fig. 5d zeigt beispielsweise den Spulenkörper 500, der nunmehr das leitende Material 502 in integrierter Weise aufweist, wobei auch entsprechende Anschlussbereiche 502a in dem Spulenkörpermaterial integriert sein können. Somit wird durch das Material 513 eine neue Oberfläche 501a gebildet, die zur Aufnahme einer weiteren Wicklung geeignet ist, wobei durch die zuvor aufgebrachte Materialdicke in Verbindung mit den möglicherweise vorgesehenen Aussparungen 505 ein entsprechender Isolationsabstand zu der neu aufzubringenden Wicklung vorgegeben ist.
Fig. 5e zeigt den Spulenkörper 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform während einer fortgeschrittenen Phase zur Herstellung eines entsprechenden induktiven Bauelements, wobei die Aussparungen 505 und damit die darin enthaltenen leitenden Materialien 502 so ausgebildet sind, dass sich bei einer entsprechenden Bewicklung durch die entsprechende Schräglage der Aussparungen 505 und der zweiten Wicklung 520 kein direkter mechanischer Kontakt ergibt. Somit ist nach dem Einbringen des leitenden Materials 502 und dem Aufbringen der Wicklung 520 eine gewisse Distanz 502d vorhanden, die nach erfolgter Bewicklung in geeigneter Weise mit dem isolierenden Material 513 aufgefüllt werden kann. Zu diesem Zweck kann der Spulenkörper 500 nach der Bewicklung mit einem entsprechenden Vergussmaterial behandelt werden, oder der Spulenkörper 500 kann nach einem entsprechenden Zusammensetzen eines induktiven Bauelements oder einer Baugruppe, in der das induktive Bauelement eingesetzt ist, mit Vergussmaterial behandelt werden, wobei dann auch die entsprechenden Zwischenräume 502d zuverlässig gefüllt und damit in ihrem Isolierverhalten noch weiter verbessert werden.
Somit kann ein leitendes Material in sehr effizienter Weise in einem Spulenkörper integriert werden, wobei insbesondere im Hinblick auf die Auswahl des leitenden Materials und die Fertigungsprozesse ein hohes Maß an Flexibilität umgeben ist, wobei in Verbindung mit reduzierten Materialkosten und verbesserter Prozesstoleranz deutliche Vorteile gegenüber den konventionellen Verfahren, wie sie zuvor beschrieben sind, erhalten werden.

Claims

Patentansprüche
1. Spulenkörper mit
einem Grundkörper mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Kerns, und
einer in dem Grundkörper vorgesehenen Aussparung, die zur Aufnahme eines Leiters zumindest eines Teils einer Wicklung ausgebildet ist.
2. Spulenkörper nach Anspruch 1 , wobei die Aussparung Anschlussbereiche aufweist, um einen Leiter zur Verbindung einzelner Windungen der Wicklung aufzunehmen.
3. Spulenkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aussparung zumindest teilweise in einem Wickelraum zur Aufnahme einer zweiten Wicklung ausgebildet ist.
4. Spulenkörper nach Anspruch 1 , der ferner eine Trennwand aufweist, die Wicklungskammern für eine weitere Wicklung bildet.
5. Spulenkörper nach Anspruch 4, wobei die Aussparung zumindest teilweise in der Trennwand ausgebildet ist.
6. Spulenkörper nach Anspruch 5, wobei zwei oder mehr Trennwände vorgesehen sind, die jeweils zur Aufnahme eines Leiters eines weiteren Teils der Wicklung ausgebildet sind.
7. Spulenkörper nach Anspruch 6, wobei zumindest einige der Trennwände eine Führung aufweisen, die zur Aufnahme eines Verbindungsleiters zur elektrischen Verbindung der Leiter in den zwei oder mehreren Trennwänden ausgebildet ist.
8. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Trennwand entlang zumindest eines Teils ihres Umfangs die Aussparung zur Aufnahme eines Leiters der Wicklung so aufweist, dass der Leiter lateral durch isolierendes Material begrenzt ist.
9. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Spulenkörper zum Aufbringen auf einen nicht geradlinigen Kern ausgebildet ist.
10. Spulenkörper mit
einer oder mehreren zumindest teilweise in dem Material des Spulenkörpers integrierten Windungen einer ersten Wicklung und
einem Wicklungsbereich zur Aufnahme einer zweiten Wicklung.
11. Spulenkörper nach Anspruch 10, wobei ein Leiter der ersten Wicklung zumindest teilweise unter einer Oberfläche des Wicklungsbereichs, die zur Aufnahme der zweiten Wicklung dient, vorgesehen ist.
12. Spulenkörper nach Anspruch 10 oder 11 , wobei eine oder mehrere Trennwände vorgesehen sind, um in dem Wicklungsbereich zwei oder mehr Wicklungskammern bereit zu stellen.
13. Spulenkörper nach Anspruch 12, wobei die eine oder mehreren Windungen zumindest teilweise in der einen oder den mehreren Trennwänden integriert sind.
14. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei Verbindungen für die eine oder mehreren Windungen vorgesehen sind, die nicht von Material des Spulenkörpers umschlossen sind.
15. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei zumindest einige Verbindungen zwischen Windungen der ersten Wicklung in das Material des Spulenkörpers integriert sind.
16. Spulenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der Spulenkörper zum Aufbringen auf einen nicht geradlinigen Kern ausgebildet ist.
17. Induktives Bauelement mit
einer ersten Wicklung, einer von der ersten Wicklung galvanisch getrennten zweiten Wicklung,
einem Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest ein Teil der ersten Wicklung in der Aussparung angeordnet ist, und
einem Kern.
18. Induktives Bauelement nach Anspruch 17, wobei die Aussparung und der Leiter der ersten Wicklung so bemessen sind, dass eine vordefinierte Isolationsstrecke zwischen der ersten und der zweiten Wicklung eingehalten wird.
19. Induktives Bauelement nach Anspruch 17 oder 18, das ferner eine Isolierung aus Vergussmasse aufweist, die zumindest den Spulenkörper mit der ersten und der zweiten Wicklung umschließt.
20. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die zweite Wicklung für den Betrieb mit einer Spannung von 20000 Volt und höher ausgebildet ist.
21. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei der Kern ein nicht geradliniger Kern ist.
22. Induktives Bauelement mit
einem Spulenkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 16,
einer auf den Spulenkörper aufgebrachten zweiten Wicklung und
einem Kern.
23. Induktives Bauelement nach Anspruch 22, das ferner elektrische Verbindungsleitungen für die erste Wicklung aufweist, die außerhalb des Spulenkörpermaterials verlaufen.
24. Induktives Bauelement nach Anspruch 22 oder 23, das ferner eine Isolierung aus Vergussmasse aufweist, die zumindest den Spulenkörper mit der ersten und der zweiten Wicklung umschließt.
25. Induktives Bauelement nach Anspruch 24, wobei die Vergussmasse die elektrischen Verbindungsleitungen umschließt.
26. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei die zweite Wicklung für den Betrieb mit einer Spannung von 20000 Volt und höher ausgebildet ist.
27. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei der Kern ein nicht geradliniger Kern ist.
28. Verfahren zur Herstellung eines induktiven Bauelements mit mindestens zwei galvanisch getrennten Wicklungen, wobei das Verfahren umfasst:
Anbringen einer ersten Wicklung an einem Spulenkörper so, dass Leitermaterial der ersten Wicklung zur Erzeugung definierter Isolationsabstände zu einer zweiten Wicklung zumindest teilweise von Material des Spulenkörpers umschlossen ist,
Aufbringen der zweiten Wicklung auf den Spulenkörper und
Verbinden des Spulenkörpers mit einem Kern.
29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei Anbringen der ersten Wicklung umfasst: Umspritzen zumindest eines Teils der ersten Wicklung bei der Herstellung des Spulenkörpers.
30. Verfahren nach Anspruch 28, wobei Anbringen der ersten Wicklung umfasst: Vorsehen einer Aussparung in dem Spulenkörper, Einlegen eines Leiters in die Aussparung und Verfüllen zumindest der Aussparung mit einem isolierendem Material.
31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Verfüllen vor dem Aufbringen der zweiten Wicklung erfolgt.
32. Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Verfüllen nach dem Aufbringen der zweiten Wicklung erfolgt.
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