WO2018228736A1

WO2018228736A1 - Spule und elektrisches oder elektronisches gerät mit einer derartigen spule

Info

Publication number: WO2018228736A1
Application number: PCT/EP2018/059559
Authority: WO
Inventors: Jens Friebe
Original assignee: Sma Solar Technology Ag
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2018-12-20
Also published as: DE202017103569U1

Abstract

Eine Spule (1) mit einem Magnetkern (6), und zumindest einer Wicklung wird beschrieben, wobei die zumindest eine Wicklung einen ersten Wicklungsabschnitt (3a) und einen zweiten Wicklungsabschnitt (3b) aufweist, wobei der erste Wicklungsabschnitt (3a) in Form einer Leiterbahn (10) auf einer ersten Leiterplatte (2a) und der zweite Wicklungsabschnitt (3b) in Form einer Leiterbahn (10) auf einer zweiten Leiterplatte (2b) angeordnet sind, und wobei die Leiterbahn (10) des ersten Wicklungsabschnittes (3a) elektrisch mit der Leiterbahn (10) des zweiten Wicklungsabschnittes (3b) verbunden ist, so dass der erste Wicklungsabschnitt (3a) zusammen mit dem zweiten Wicklungsabschnitt (3b) die zumindest eine Wicklung ergeben. Der Magnetkern (6) weist einen geschlossenen und einstückig ausgebildeten Bereich auf, wobei die zumindest eine Wicklung den geschlossenen und einstückig ausgebildeten Bereich des Magnetkerns (6) zumindest entlang eines Abschnittes umfangsseitig umgibt, und die erste Leiterplatte (2a) und die zweite Leiterplatte (2b) jeweils in Form einer starren Leiterplatte ausgebildet sind und beide Leiterplatten (2a, 2b) relativ zueinander so fixiert sind, dass deren Ebenen gewinkelt zueinander verlaufen.

Description

SPULE UND ELEKTRISCHES ODER ELEKTRONISCHES GERÄT MIT EINER DERARTIGEN

SPULE

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine möglichst einfach und kostengünstig herstellbare Spule und ein elektrisches oder elektronisches Gerät mit einer derartigen Spule. Eine derartige Spule kann insbesondere als Teil eines Transformators, eines elektrischen Filters, oder eines Stromsensors verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein elektrisches oder elektronisches Gerät mit einer derartigen Spule.

STAND DER TECHNIK

Herkömmliche Spulen werden - abhängig von ihrer individuellen Gestaltung - auch heute noch manuell mit einem Leiter, beispielsweise einem Drahtleiter, bewickelt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Spule einen einstückig ausgebildeten geschlossenen magnetischen Kern aufweist. Hier lässt sich ein Wickelprozess nur schwer automatisieren. Die manuelle Fertigung der Spule gestaltet sich meist aufwendig und kostenintensiv. Zudem sind magnetische Eigenschaften einer derartig hergestellten Spule, beispielsweise deren Induktivität oder deren Streufeld, nur bedingt reproduzierbar. Dies ist im Wesentlichen durch die Fertigungstoleranz des manuellen Wickelverfahrens begründet.

Um eine Reproduzierbarkeit der Spule zu verbessern und deren Herstellerbarkeit zu vereinfachen, sind im Stand der Technik Spulen bekannt, deren Wicklung erste Wicklungsabschnitte und zweite Wicklungsabschnitte aufweisen, die elektrisch miteinander verbunden werden. So offenbart die Schrift US 4975671 einen eine Spule aufweisenden Transformator, der über ein Oberflächenmontage-Verfahren (SMD = Surface Mount Device) hergestellt wird. Der Transformator weist unterhalb eines Eisenkerns angeordnete erste Wicklungsabschnitte und oberhalb des Eisenkerns angeordneten U-förmigen zweiten Wicklungsabschnitte auf, die miteinander elektrisch verbunden sind. Die zweiten Wicklungsabschnitte beinhalten eine Vielzahl U-förmig gebogener Leiter, die von einem dielektrischen Körper umgeben und durch diesen relativ zueinander fixiert sind. Aus der DE 10154833 A1 ist eine Spule mit in einer oberen Metallschicht ausgebildeten oberen Leiterbahnen und in einer unteren Metallschicht ausgebildeten unteren Leiterbahnen bekannt. Die Spule beinhaltet Verbindungsleitungen, die die oberen Leiterbahnen mit den unteren Leiterbahnen verbinden, und einen Magnetkern aus einem magnetischen Material. Dabei ist der Magnetkern in eine Mehrlagen-Leiterplatte aus einer alternierenden Folge von Metallschichten und Trägerschichten eingebettet, wobei die Leiterbahnen in der oberen und der unteren Metallschicht vorgesehen sind.

Die US 5166965 A offenbart eine Magnetfluss-Polstruktur, bei der mehrere AC/DC-Wandler untereinander in Reihe geschaltet und in einer gestapelten Anordnung induktiv an einen Magnetkern gekoppelt sind. Jede Wandlerstufe enthält ein Paar planare Spulen auf gegenüberliegenden Seiten einer gedruckten Leiterplatte.

Aus der US 5774349 A ist ein Hochspannungsgenerator für hohe Gleichspannung bekannt, dessen Sekundärwicklungen mit gedruckter Technik auf Leiterplatten aufgebracht sind. Die Leiterplatten werden auf einer gemeinsamen Leiterplatte gehalten und über diese miteinander verbunden.

Die DE 10 2007 058095 A1 offenbart eine Leiterplatte mit daran angeschlossenen Kontaktstiften, die zumindest bereichsweise parallel zur Ebene der Leiterplatte verlaufen. Die Leiterplatte umfasst ein Leiterplatten-Hauptteil und ein Leiterplatten-Steckteil, die unter einem Winkel, zueinander verlaufen.

Aus der DE 10 2015 107203 A1 ist eine Magnetvorrichtung mit einem einteiligen Ringkern und mindestens einem Flex-Schaltkreis bekannt. Der Flex-Schaltkreis umfasst mindestens eine leitfähige Spur, die mindestens eine Windung um den Ringkern bildet.

Die US 2004 0036454 A1 offenbart einen Signaltransformator dessen Sekundärwicklungen als Leiterbahnen auf einer Leiterplatte ausgebildet sind. Die Leiterplatte beinhaltet eine Öffnung, durch die ein Magnetkern hindurchgreift.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spule mit einem einen geschlossenen und einstückig ausgebildeten Bereich aufweisenden Magnetkern gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, die eine hohe Reproduzierbarkeit der magnetischen Parameter aufweist und dabei einfach und kostengünstig herstellbar ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches und elektronisches Gerät mit einer derartigen Spule aufzuzeigen.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Spule mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 1 bis 14 sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Spule gerichtet. Der Patentanspruch 15 zielt auf ein elektrisches oder elektronisches Gerät mit einer derartigen Spule.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine erfindungsgemäße Spule beinhaltet

einen Magnetkern, und

zumindest eine Wicklung, wobei die zumindest eine Wicklung einen ersten Wicklungsabschnitt und einen zweiten Wicklungsabschnitt aufweist. Dabei ist der erste Wicklungsabschnitt in Form einer Leiterbahn auf einer ersten Leiterplatte und der zweite Wicklungsabschnitt in Form einer Leiterbahn auf einer zweiten Leiterplatte angeordnet. Die Leiterbahn des ersten Wicklungsabschnittes ist elektrisch mit der Leiterbahn des zweiten Wicklungsabschnittes verbunden, so dass der erste Wicklungsabschnitt zusammen mit dem zweiten Wicklungsabschnitt die zumindest eine Wicklung ergeben. Die Spule ist dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern einen geschlossenen und einstückig ausgebildeten Bereich aufweist, wobei die zumindest eine Wicklung den geschlossenen und einstückig ausgebildeten Bereich des Magnetkerns zumindest entlang eines Abschnittes umfangsseitig umgibt, und dadurch, dass die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte jeweils in Form einer starren Leiterplatte ausgebildet sind. Dabei sind beide Leiterplatten relativ zueinander so fixiert, dass deren Ebenen gewinkelt zueinander verlaufen.

Im Zusammenhang mit dem„geschlossen ausgebildeten Bereich des Magnetkerns" bedeutet der Begriff „geschlossen" insbesondere „geometrisch geschlossen". Ein einstückig ausgebildeter Bereich des Magnetkerns bedeutet hier, dass der entsprechende Bereich des Magnetkerns aus lediglich einem Kernsegment, also einteilig, aufgebaut ist. Dies ist beispielsweise der Fall bei einem rechteckig geschlossen ausgebildeten Magnetkern. Im Gegensatz dazu beinhaltet eine nicht erfindungsgemäße Spule beispielsweise einen Magnetkern, der zwar einen geschlossenen, jedoch mehrstückig ausgebildeten Bereich aufweist, bei dem also der geschlossen ausgebildete Bereich aus mehreren Kernsegmenten zusammengesetzt ist. Im letzteren Fall ist die Herstellung einer (nicht erfindungsgemäßen) Spule insofern einfacher, da die Wicklungen vor dem Zusammenbau des Magnetkerns auf einzelne Kernsegmente aufgebracht werden können. In einem derartigen Fall lässt sich die Herstellung der Spule zumindest teilweise, insbesondere auf den Wickelprozess, automatisieren. Dies ist jedoch bei einer Spule, die einen Magnetkern mit einem geschlossen und einstückig ausgebildeten Bereich aufweist, der zu umwickeln ist, nicht möglich.

Indem jedoch bei der erfindungsgemäßen Spule sowohl der erste als auch der zweite Wickelabschnitt in Form von Leiterbahnen auf einer starren Leiterplatte gebildet ist, können zur Herstellung der Spule, insbesondere deren Wicklungsherstellung, standardisierte und hochautomatisierbare Fertigungsprozesse der Leiterplattenherstellung und -Weiterverarbeitung verwendet werden. Dies ist auch dann der Fall, wenn der Magnetkern einen geschlossenen einstückig ausgebildeten Bereich aufweist, oder wenn es sich bei dem Magnetkern selbst um einen geschlossenen einstückig ausgebildeten Magnetkern handelt, der aus lediglich einem Kernsegment gebildet ist. Die Leiterbahnen auf den Leiterplatten lassen sich hinsichtlich ihrer Geometrie, Lage und Ausrichtung zueinander mit hoher Reproduzierbarkeit gestalten und fertigen. Dies führt zu einer hohen Reproduzierbarkeit charakteristischer magnetischer Eigenschaften einer derartigen Spule, insbesondere deren Induktivität, deren magnetisches Streufeld und deren Kapazität der Wicklungen untereinander (Intra-Winding-Capacity). Der hohe Automatisierungsgrad bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Spule senkt nicht nur die spezifischen Herstellungskosten der Spule, sondern verringert zudem auch eine einer manuellen Bewicklung der Spule zugeordnete Fehlerhäufigkeit.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Leiterplatte der Spule an einem Rand zumindest eine zapfenartige Verlängerung auf, die in eine in der zweiten Leiterplatte angeordnete korrespondierende Ausnehmung eingreift. Dabei liegt ein Ende des zumindest einen ersten Wicklungsabschnittes in einem Bereich der zapfenartigen Verlängerung an einer Oberfläche der ersten Leiterplatte. Auf diese Weise grenzt die Leiterbahn des auf der ersten Leiterplatte angeordneten ersten Wicklungsabschnittes - insbesondere dessen Ende - in einem Bereich der zumindest einen zapfenartigen Verlängerung an die Leiterbahn des auf der zweiten Leiterplatte angeordneten zweiten Wicklungsabschnittes an. Vorteilhafterweise sind der erste und der zweite Wicklungsabschnitt in dem Bereich miteinander elektrisch verbunden, insbesondere miteinander verlötet. Auch in einer dazu alternativen Ausführungsform der Spule weist die erste Leiterplatte an einem Rand zumindest eine zapfenartige Verlängerung auf. Diese greift jedoch nicht in eine Ausnehmung der zweiten Leiterplatte ein, sondern ist als Flachstecker ausgebildet und greift in eine auf der zweiten Leiterplatte angeordnete Verbindungsbuchse ein. Auf diese Weise ist die erste Leiterplatte mechanisch wie auch elektrisch lösbar mit der zweiten Leiterplatte verbunden. Derartige Verbindungsbuchsen sind beispielsweise als Aufnahme-Ports für Erweiterungsplatinen im Bereich der Computer- Elektronik bekannt und aufgrund von Massenproduktion in verschiedenen Ausführungen kostengünstig verfügbar.

Es ist möglich, dass der Magnetkern lediglich aus dem geschlossen und einstückig ausgebildeten Bereich, also aus lediglich einem Kernsegment, gebildet ist. Alternativ dazu kann der Magnetkern jedoch zusätzlich zu dem geschlossen und einstückig ausgebildeten Bereich weitere mit dem Bereich verbundene Kernsegmente aufweisen und somit aus mehreren Kernsegmenten zusammengesetzt sein. Dabei kann der Magnetkern keinen, lediglich einen, oder mehrere magnetisch wirksame Spalte aufweisen. Auch der geschlossen und einstückig aufgebaute Bereich des Magnetkerns kann einen magnetischen beziehungsweise magnetisch wirksamen Spalt aufweisen, obwohl der Bereich dennoch geometrisch geschlossen ist. Beispielsweise ist der Magnetkern ein gesinterter Magnetkern und der magnetische Spalt wird durch eine Vielzahl mikroskopischer Spalte gebildet. Alternativ kann der Magnetkern eine Außenbeschichtung aufweisen, unter der der magnetische Spalt angeordnet ist, so dass der Magnetkern dennoch „geometrisch geschlossen" ausgebildet ist. Der magnetisch wirksame Spalt kann zudem mit einem nicht magnetischen Material als Abstandshalter, beispielsweise mit einem Kunststoffmaterial, ausgefüllt sein. In einer Ausführungsform ist der Magnetkern in Form eines Ringes oder eines Torus ausgebildet. Dabei kann in beiden Fällen der Magnetkern einen magnetisch wirksamen Spalt beinhalten oder aber magnetisch spaltfrei, das heißt frei von einem magnetisch wirksamen Spalt, ausgebildet sein.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Spule ist die erste Leiterplatte hinsichtlich ihrer Geometrie zumindest an einer ihrer Seiten kammartig ausgebildet. Beispielsweise kann die erste Leiterplatte hierzu einen Quersteg mit mehreren davon im rechten Winkel abzweigenden Längsstegen aufweisen. Die Anzahl der abzweigenden Längsstege ist von der individuellen Geometrie des Magnetkerns und der Anwendung der Spule abhängig. In vielen Fällen kann die erste Leiterplatte U-förmig - das heißt mit zwei Längsstegen - oder E-förmig - das heißt mit drei Längsstegen - ausgebildet sein und einen Querschnitt des geschlossen und einstückig ausgebildeten Bereiches des Magnetkerns umfangsseitig an drei von vier Seiten umgeben. Durch eine geeignete Dimensionierung der Längsstege und deren Abstand zueinander lässt sich der Magnetkern von der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte in zwei Dimensionen mechanisch fixieren. Dabei wird der Magnetkern, zumindest jedoch der geschlossen und einstückig ausgebildete Bereich des Magnetkerns zumindest abschnittsweise von einem Tunnel eingeschlossen, der durch die erste und die zweite Leiterplatte begrenzt wird. Unter Verwendung einer weiteren starren ersten Leiterplatte, deren Ebene gewinkelt zu den Ebenen von erster Leiterplatte und zweiter Leiterplatte verläuft, lässt sich der Magnetkern sogar in drei Dimensionen mechanisch verklemmen beziehungsweise fixieren. In einer Ausführungsform, die einen besonders stabilen mechanischen Aufbau aufweist, ist die Ebene der ersten Leiterplatte - gegebenenfalls auch die Ebene der weiteren ersten Leiterplatte - rechtwinklig zu der Ebene der zweiten Leiterplatte angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Spule beinhaltet die zumindest eine den geschlossen und einstückig ausgebildeten Bereich des Magnetkerns umfangsseitig zumindest abschnittsweise umgebende Wicklung eine Mehrzahl von Wicklungen. Jede der Wicklungen weist jeweils einen ersten und einen zweiten Wicklungsabschnitt auf. Dabei sind die ersten Wicklungsabschnitte in Form von Leiterbahnen auf der ersten Leiterplatte und die zweiten Wicklungsabschnitte in Form von Leiterbahnen auf der zweiten Leiterplatte angeordnet. Die den ersten Wicklungsabschnitten zugeordneten Leiterbahnen sind elektrisch mit den den zweiten Wicklungsabschnitten zugeordneten Leiterbahnen verbunden, so, dass die ersten zusammen mit den zweiten Wicklungsabschnitten die Mehrzahl der Wicklungen ergeben, die den geschlossen und einstückig ausgebildeten Bereich des Magnetkerns zumindest abschnittsweise umgeben.

Um eine möglichst hohe Anzahl an Leiterbahnen für erste beziehungsweise zweite Wicklungsabschnitte möglichst platzsparend anzuordnen, sind/ist in einer vorteilhaften Ausführungsform die erste Leiterplatte und/oder die zweite Leiterplatte als Mehrlagen- Leiterplatte ausgebildet. Dabei sind die ersten und/oder die zweiten Wicklungsabschnitte in unterschiedlichen Lagen der jeweiligen Leiterplatte angeordnet. In der Nähe eines Bereiches, an dem die erste Leiterplatte mit der zweiten Leiterplatte elektrisch verbunden wird, sind die Leiterbahnen an eine Oberfläche - Vorder- und/oder Rückseite - der jeweiligen Platine geführt beziehungsweise sind Leiterbahnen in einer mittleren Lage mit auf der Vorder- und/oder Rückseite vorhandenen Leiterbahnen elektrisch verbunden. Dies ist bei der ersten Leiterplatte in der Nähe der zapfenartigen Verlängerung und bei der zweiten Leiterplatte in der Nähe der Ausnehmung der Fall, in die die zapfenartige Verlängerung eingreift. Die elektrische Verbindung von in einer mittleren Lage angeordneten Leiterbahn an eine auf der Oberfläche der Mehrlagen- Leiterplatte kann bekannterweise über Durchkontaktierungen - sogenannte Vias - erfolgen. Neben den den ersten Wicklungsabschnitten zugeordneten Leiterbahnen kann die erste - gegebenenfalls auch die zweite Leiterplatte - selbstverständlich auch weitere Leiterbahnen - beispielsweise zum Zwecke der elektrischen Kontaktierung weiterer Bauteile mit der Wicklung der Spule aufweisen. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erste und/oder die zweite Leiterplatte zusätzlich zumindest ein weiteres elektrisches beziehungsweise elektronisches Bauteil, beispielsweise einen Kondensator und/oder einen Widerstand, auf. Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, dass die erste und/oder die zweite Leiterplatte eine weitere zapfenartige Verlängerung aufweist, die als Flachstecker für eine weitere Verbindungsbuchse ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die erste Leiterplatte und/oder die zweite Leiterplatte mit einem weiteren Bauteil oder einer weiteren Schaltungseinheit elektrisch verbunden werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Spule als Teil eines induktiven Bauteils, beispielsweise als Teil eines Transformators, eines elektrischen Filters oder eines Stromsensors ausgebildet.

Ein erfindungsgemäßes elektrisches oder elektronisches Gerät weist zumindest eine erfindungsgemäße Spule auf. Bei dem elektrischen oder elektronischen Gerät kann es sich insbesondere um einen Stromrichter, beispielsweise einen Gleichrichter, einen Wechselrichter oder einen DC/DC-Wandler handeln. Es ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der Spule erwähnten Vorteile.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1a zeigt eine erfindungsgemäße Spule in einer ersten Ausführungsform in einem frühen Stadium der Herstellung;

Fig. 1 b zeigt die Spule aus Fig. 1 a in einem späteren Stadium der Herstellung;

Fig. 2a zeigt einen Transformator als induktives Bauteil mit zwei erfindungsgemäßen

Spulen gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Seitenansicht; und

Fig. 2b zeigt den Transformator aus Fig. 2a in einer Draufsicht. FIGURENBESCHREIBUNG

In Fig. 1a ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spule (1 ) in einer Seitenansicht in einem noch nicht vollständig montierten Stadium dargestellt. Die Spule (1 ) weist eine erste starre Leiterplatte (2a) mit darauf angeordneten Leiterbahnen (10, 1 1 ) und eine zweite starre Leiterplatte (2b) mit darauf angeordneten Leiterbahnen (10, 1 1 ) auf. Dabei ist die erste Leiterplatte (2a) als Mehrlagen-Leiterplatte - hier: als 2-Lagen-Leiterplatte mit Leiterbahnen 10, 1 1 auf einer Vorder- und auf einer Rückseite einer Trägerschicht der Mehrlagen-Leiterplatte - ausgebildet. Einige Leiterbahnen 1 1 der ersten Leiterplatte 2a sind als Zuleitungen ausgebildet, um die Spule 1 mit weiteren Bauteilen elektrisch zu verbinden. Die als Zuleitungen ausgebildeten Leiterbahnen 1 1 verlaufen auf einer Rückseite der ersten Leiterplatte 2a und sind in Fig. 1 a gestrichelt dargestellt. Die ersten Wicklungsabschnitte 3a werden durch die durchgezogen dargestellten und auf der Vorderseite der ersten Leiterplatte 2a angeordneten Leiterbahnen 10 gebildet. Die Spule 1 beinhaltet weiter eine zweite starre Leiterplatte 2b - hier: in Form einer Einlagen-Leiterplatte mit einer Trägerschicht und lediglich einer Metallschicht - mit Leiterbahnen 10, 1 1 auf der Unterseite der zweiten Leiterplatte 2b. Auf einer der Leiterbahnen 10, 1 1 abgewandten Oberfläche der zweiten Leiterplatte 2b ist ein ringförmiger Magnetkern 6 angeordnet.

Die Geometrie der ersten Leiterplatte 2a ist im Wesentlichen U-förmig gestaltet und beinhaltet zapfenartige Verlängerungen 4 an beiden Schenkeln der„U-Form", die in korrespondierende Ausnehmungen 5 in der zweiten Leiterplatte 5 eingreifbar ausgebildet sind. Eine Ebene der ersten Leiterplatte 2a ist senkrecht zu einer Ebene der zweiten starren Leiterplatte 2b orientiert. Zur Fertigstellung der Spule 1 werden die zapfenartigen Verlängerungen 4 der ersten Leiterplatte 2a in die Ausnehmungen 5 der zweiten Leiterplatte 2b eingeführt. Auf diese Weise grenzen die ersten Wicklungsabschnitte 3a auf der ersten Leiterplatte 2a an korrespondierende zweite Wicklungsabschnitte 3b der zweiten Leiterplatte an. Gegebenenfalls kann es notwendig sein, einzelne der Leiterbahnen 10, 1 1 der ersten Leiterplatte 2a über sogenannte Durchkontaktierungen (Vias) von der Vorder- auf die Rückseite der ersten Leiterplatte 2a zu verlegen. Schließlich werden die Enden der ersten Wicklungsabschnitte 3a mit Enden der korrespondierenden zweiten Wicklungsabschnitte 3b - hier: über einen Lötprozess - elektrisch verbunden, so dass eine Vielzahl von einen Bereich des Magnetkerns 6 umgebenden Wicklungen entsteht. Weiterhin werden zwei verbleibende Enden der Wicklungen mit den als Zuleitungen ausgebildeten Leiterbahnen 1 1 elektrisch verbunden.

Im montierten Zustand, wie er in Fig. 1 b dargestellt ist, ergibt sich eine mechanisch stabile Anordnung der Spule 1 , bei der der Magnetkern 6 von der ersten starren Leiterplatte 2a und der zweiten starren Leiterplatte 2b mechanisch eingeklemmt und dadurch fixiert wird. Gegebenenfalls können weitere erste Leiterplatten 2a vorgesehen sein, die den Magnetkern 6 an einem anderen Bereich umfangsseitig umgeben. Hierdurch kann die mechanische Fixierung des Magnetkerns 6 optimiert und/oder eine größere Anzahl an Windungen der Spule 1 realisiert werden. Die elektrische Verbindung der Spule 1 an ein weiteres Bauteil oder eine weitere Schaltungseinheit - in den Fig. 1 a und 1 b nicht dargestellt - erfolgt über eine weitere an der ersten Leiterplatte 2a angeordnete und als Flachstecker ausgebildete zapfenartige Verlängerung 7. Diese ist eingerichtet, in eine Verbindungsbuchse 13 einzugreifen und die Spule 1 mit dem weiteren Bauteil beziehungsweise der weiteren Schaltungseinheit zu verbinden.

In den Fig. 2a und Fig. 2b ist ein induktives Bauteil - hier ein Transformator - in einem nahezu fertig montierten Stadium in einer Seitenansicht (Fig. 2a) und in einer Draufsicht (Fig. 2b) dargestellt. Der Transformator beinhaltet zwei erfindungsgemäßen Spulen 1. Jede der zwei Spulen 1 entspricht in vielen Eigenschaften der in den Fig. 1 a und 1 b gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spule 1 , weswegen diesbezüglich auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird und hier lediglich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben werden.

Im Unterschied zu der in den Fig. 1 a und Fig. 1 b illustrierten ersten Ausführungsform ist die Geometrie der ersten Leiterplatte 2a nun„E-förmig" ausgebildet. Auch in diesem Fall ist jedoch eine Ebene der ersten Leiterplatte 2a senkrecht zu einer Ebene der zweiten Leiterplatte 2b angeordnet. Ein mittlerer Längssteg der ersten Leiterplatte 2a ist im montierten Zustand im Innendurchmesser des ringförmigen Magnetkerns 6 angeordnet, während die beiden außen liegenden Längsstege am Außendurchmesser des Magnetkerns 6 anliegen. Auf der ersten Leiterplatte 2a sind erste Wicklungsabschnitte 3a beider Spulen 1 in Form von Leiterbahnen 10 auf einer Vorderseite angeordnet. Des Weiteren beinhaltet die erste Leiterplatte 2a als Zuleitungen ausgebildete Leiterbahnen 1 1 auf einer Rückseite der als Mehrlagen-Leiterplatte ausgebildeten ersten Leiterplatte 2a.

Die an Längsstegen ausgebildeten zapfenartigen Verlängerungen 4 der ersten Leiterplatte 2a sind als Flachstecker ausgebildet und greifen in korrespondierende Verbindungsbuchsen 14, die auf der zweiten Leiterplatte 2b angeordnet sind. Dabei sind die Verbindungsbuchsen 14 mit zweite Wicklungsabschnitte 3b ausbildenden Leiterbahnen 10 der Spulen 1 und gegebenenfalls mit weiteren Zuleitungen ausbildenden Leiterbahnen 1 1 der zweiten Leiterplatte 2b elektrisch verbunden, beispielsweise verlötet. Indem nun die zapfenartigen Verlängerungen 4 an den Längsstegen der Leiterplatte 2a in die auf der zweiten Leiterplatte 2b angeordneten Verbindungsbuchsen 14 eingreifen, werden bei jeder der beiden Spulen 1 die ersten Wicklungsabschnitte 3a lösbar mit den jeweiligen zweiten Wicklungsabschnitten 3b elektrisch verbunden. Auf diese Weise ergeben sich zwei gegenüberliegende Bereiche des Magnetkerns 6, die von jeweils einer der Spulen 1 umgeben werden. Der Transformator wird über eine als Flachstecker ausgeführte weitere zapfenartige Verlängerung 7, die an einer Oberseite der ersten Leiterplatte 2a angeordnet ist und die eingerichtet ist, in eine Verbindungsbuchse 13 einzugreifen, mit einem weiteren Bauteil beziehungsweise einer weiteren Schaltungsanordnung elektrisch verbunden.

In jedem der dargestellten Fälle kann die erste Leiterplatte 2a und / oder die zweite Leiterplatte 2b weitere elektrische oder elektronische Bauteile aufweisen. Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung auch andere Geometrien der als „U-förmig" beziehungsweise E-förmig dargestellten ersten Leiterplatte 2a verwendet werden können. In der Ausführungsform der Spule 1 gemäß Fig. 1 a und 1 b kann die über einen Lötprozess hergestellte nicht lösbare elektrische Verbindung der ersten Wicklungsabschnitte 3a mit den zweiten Wicklungsabschnitten 3b alternativ auch über eine lösbare elektrische Verbindung, wie sie in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist, substituiert werden. Andererseits kann die lösbare elektrische Verbindung der ersten Wicklungsabschnitte 3a mit den zweiten Wicklungsabschnitten 3b auch in Form einer nicht lösbaren elektrischen Verbindung der Wicklungsabschnitte 3a und 3b miteinander - beispielsweise einer Verlötung - realisiert werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Spule

a, 2b Leiterplatte

a, 3b Wicklungsabschnitt

4 Verlängerung

5 Ausnehmung

6 Magnetkern

7 Verlängerung

10 Leiterbahn

1 1 Leiterbahn

13 Verbindungsbuchse

14 Verbindungsbuchse

Claims

ANSPRÜCHE

1. Spule (1 ) mit

- einem Magnetkern (6), und

- zumindest einer Wicklung, wobei die zumindest eine Wicklung einen ersten Wicklungsabschnitt (3a) und einen zweiten Wicklungsabschnitt (3b) aufweist,

wobei der erste Wicklungsabschnitt (3a) in Form einer Leiterbahn (10) auf einer ersten Leiterplatte (2a) und der zweite Wicklungsabschnitt (3b) in Form einer Leiterbahn (10) auf einer zweiten Leiterplatte (2b) angeordnet sind,

wobei die Leiterbahn (10) des ersten Wicklungsabschnittes (3a) elektrisch mit der Leiterbahn (10) des zweiten Wicklungsabschnittes (3b) verbunden ist, so dass der erste Wicklungsabschnitt (3a) zusammen mit dem zweiten Wicklungsabschnitt (3b) die zumindest eine Wicklung ergeben,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der Magnetkern (6) einen geschlossenen und einstückig ausgebildeten Bereich aufweist, wobei die zumindest eine Wicklung den geschlossenen und einstückig ausgebildeten Bereich des Magnetkerns (6) zumindest entlang eines Abschnittes umfangsseitig umgibt, und

- die erste Leiterplatte (2a) und die zweite Leiterplatte (2b) jeweils in Form einer starren Leiterplatte ausgebildet sind und beide Leiterplatten (2a, 2b) relativ zueinander so fixiert sind, dass deren Ebenen gewinkelt zueinander verlaufen.

2. Spule (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte (2a) an einem Rand zumindest eine zapfenartige Verlängerung (4) aufweist, die in eine in der zweiten Leiterplatte (2b) angeordnete korrespondierende Ausnehmung (5) eingreift.

3. Spule (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte (2a) an einem Rand zumindest eine zapfenartige Verlängerung (4) aufweist, die als Flachstecker ausgebildet ist und in eine auf der zweiten Leiterplatte (2b) angeordnete Verbindungsbuchse (14) eingreift.

4. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (6) frei von einem magnetisch wirksamen Spalt ausgebildet ist.

5. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (6) in Form eines Ringes oder eines Torus ausgebildet ist.

6. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte (2a) hinsichtlich ihrer Geometrie zumindest an einer Seite kammartig, insbesondere U-förmig oder E-förmig ausgebildet ist und den geschlossenen und einstückig ausgebildeten Bereich des Magnetkerns (6) umfangsseitig an drei von vier Seiten umgibt.

7. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (2a) und/oder die zweite Leiterplatte (2b) als Mehrlagen-Leiterplatte ausgebildet ist, wobei die ersten (3a) und/oder die zweiten Wicklungsabschnitte (3b) in unterschiedlichen Lagen der jeweiligen Leiterplatte (2a, 2b) angeordnet sind.

8. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene der ersten Leiterplatte (2a) rechtwinklig zu der Ebene der zweiten Leiterplatte (2b) angeordnet ist.

9. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (2a) und/oder die zweite Leiterplatte (2b) zumindest ein weiteres elektrisches beziehungsweise elektronisches Bauteil aufweist.

10. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (2a) und/oder die zweite Leiterplatte (2b) eine weitere zapfenartige Verlängerung (7) aufweist, die als Flachstecker für eine weitere Verbindungsbuchse (13) ausgebildet ist, um die erste Leiterplatte (2a) und/oder die zweite Leiterplatte (2b) mit einem weiteren Bauteil elektrisch zu verbinden.

1 1. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich der zumindest einen zapfenartigen Verlängerung (4) die Leiterbahn (10) des auf der ersten Leiterplatte (2a) angeordneten ersten Wicklungsabschnittes (3a) an die Leiterbahn (10) des auf der zweiten Leiterplatte (2b) angeordneten zweiten Wicklungsabschnittes (3b) angrenzt und dort mit dieser elektrisch verbunden ist, insbesondere mit dieser verlötet ist.

12. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine den geschlossen und einstückig ausgebildeten Bereich des Magnetkerns (6) umfangsseitig zumindest abschnittsweise umgebende Wicklung eine Mehrzahl von Wicklungen beinhaltet,

- die jeweils einen ersten (3a) und einen zweiten Wicklungsabschnitt (3b) aufweisen, wobei die Wicklungsabschnitte (3a, 3b) jeweils in Form von Leiterbahnen (10) auf der ersten Leiterplatte (2a) und der zweiten Leiterplatte (2b) angeordnet sind,

- wobei die Leiterbahnen (10) der ersten Wicklungsabschnitte (3a) elektrisch mit den Leiterbahnen (10) der zweiten Wicklungsabschnitte (3b) verbunden sind, so dass die ersten (3a) zusammen mit den zweiten Wicklungsabschnitten (3b) die Mehrzahl der Wicklungen ergeben, die den geschlossen und einstückig ausgebildeten Bereich des Magnetkerns (6) zumindest abschnittsweise umgeben.

13. Spule (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Spule (1 ) als Teil eines induktiven Bauteils, insbesondere als Teil eines Transformators, eines elektrischen Filters oder eines Stromsensors ausgebildet ist.

14. Spule (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, soweit zurückbezogen auf Anspruch 6, wobei der geschlossen und einstückig ausgebildete Bereich des Magnetkerns (6) zumindest abschnittsweise von einem Tunnel eingeschlossen wird, der durch die erste (2a) und die zweite Leiterplatte (2b) begrenzt wird.

15. Elektrisches oder elektronisches Gerät, insbesondere ein Wechselrichter, mit einer Spule (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche.