Bauelement mit Wicklungsträger und Kern und Verfahren zur Herstellung eines Bauelements

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauelement aufweisend einen Wicklungsträger mit einer Wicklung und einem magnetischen Kern. Es handelt sich beispielsweise um einen Transformator. Es kann sich auch um ein anderes Bauelement mit magnetischem Kern handeln.

Bei elektrischen Bauelementen, wie z.B. einem Transformator, müssen vorgeschriebene Isolationsabstände zwischen elektrischen Anschlüssen eingehalten werden, insbesondere nach IEC-Norm. Dabei sollen ausreichend große Isolations strecken, d.h. kürzeste Kriech- und/oder Luftstrecken entlang eines isolierenden Materials, zwischen den Anschlüssen gewährleistet werden. Beispielsweise sind Isolationsabstände zwischen einem netzseitigen Anschluss und einem verbraucherseitigen Anschluss einzuhalten.

Durch einen elektrisch leitfähigen magnetischen Kern können Isolationsstrecken überbrückt werden, so dass die Abstände zwischen den Anschlüssen entsprechend verlängert werden müssen. Beispielsweise werden bei Einsatzhöhen oberhalb von 4 km über dem Meeresspiegel lange Luftstrecken gefordert. Um ausreichende Isolationsstrecken zu gewährleisten, werden üblicherweise die Abstände von elektrischen Anschlüssen zum Kern entsprechend groß gewählt. Dies führt zu einer unerwünschten Vergrößerung des Bauelements, insbesondere da sich die einzuhaltende Isolationsstrecke und die Kerngröße summieren. Um eine Überbrückung von Isolationsstrecken zu verhindern, kann der Kern auch für sich selbst in ein Kunststoffgehäuse gekapselt und isoliert im Bauelement eingebaut sein. Es ist auch bekannt, ein Bauteil, beispielsweise einen umwickelten Ringkern, im Ganzen zu vergießen, so dass nur noch die Anschlüsse aus dem Verguss herausführen. Dies hat aber Nachteile hinsichtlich der Kosten und der Bauteilgröße.

Aus der Druckschrift US 9,646,755 B2 ist es auch bekannt, eine Spule mit Kern gemeinsam in ein seitlich einseitig offenes Gehäuse einzuschieben, um den Kern von Anschlusspins zu isolieren und auf diese Weise die Luftstrecke zu vergrößern. Die Drahtenden werden dann von der Wicklung über eine Außenseite des Gehäuses zu den Pins geführt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements anzugeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Bauelement einen Wicklungsträger und wenigstens eine Wicklung auf, die um den Wicklungsträger angeordnet ist. Bei der Wicklung kann es sich beispielsweise um eine Wicklung eines Drahtes, beispielsweise eines Rund- oder Flachdrahtes, oder auch um eine gedruckte Wicklung handeln. Der Wicklungsträger ist insbesondere aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Beispielsweise handelt es sich um ein Kunststoffmaterial. Der Wicklungsträger dient insbesondere zur Positionierung der Wicklung. Die Wicklung wird insbesondere direkt auf einen Bereich des Wicklungsträgers aufgewickelt. Der Wicklungsträger ist beispielsweise einteilig ausgebildet. Insbesondere kann der Wicklungsträger im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Zudem weist das Bauelement einen magnetischen Kern auf. Der Kern weist beispielsweise ein Ferritmaterial auf. Der magnetische Kern umschließt insbesondere einen Bereich der Wicklung. Beispielsweise bildet der Kern einen geschlossenen magnetischen Kreis auf. Der Kern kann mehrere Kernteile aufweisen. Beispielsweise weist der Kern ein I-förmiges Kernteil und ein U-förmiges Kernteil auf. Es sind auch andere Kernformen möglich. Die Kernteile sind beispielsweise miteinander verklebt.

Das Bauelement weist wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten elektrischen Anschluss auf. Das Bauelement ist beispielsweise als Transformator ausgebildet. Der erste elektrische Anschluss ist beispielsweise primärseitig und der zweite Anschluss sekundärseitig ausgebildet. Beim ersten Anschluss kann es sich insbesondere um einen netzseitigen Anschluss und beim zweiten Anschluss um einen verbraucher seitigen Anschluss handeln.

Das Bauelement kann mehrere erste Anschlüsse und mehrere zweite Anschlüsse auf. Die Anschlüsse sind beispielsweise in Form von Pins ausgebildet. Die ersten Anschlüsse sind beispielsweise nebeneinander in einer ersten Reihe angeordnet und die zweiten Anschlüsse nebeneinander in einer zweiten Reihe angeordnet. Die ersten Anschlüsse sind beispielsweise paarweise mit ein oder mehreren ersten Wicklungen und die zweiten Anschlüsse paarweise mit ein oder mehrere zweiten Wicklungen elektrisch verbunden. Die Anschlüsse sind beispielsweise im Bereich einer Unterseite am Wicklungsträger angeordnet. Die ersten Anschlüsse und die zweiten Anschlüsse sind beispielsweise an gegenüberliegenden Rändern des Wicklungsträgers angeordnet. Die Anschlüsse können direkt am Wicklungsträger befestigt sein. Beispielsweise sind die Anschlüsse im Spritzgussverfahren mit eingespritzt.

Der Wicklungsträger ist als zumindest bereichsweise Isolation des Kerns ausgebildet. Eine zusätzliche Isolation des Kerns ist somit nicht notwendig. Insbesondere ist kein separater Verguss oder ein separates Gehäuse für dem Kern notwendig. Insbesondere umgibt der Wicklungsträger den Kern zumindest bereichsweise derart, dass eine Isolationsstrecke zwischen den Anschlüssen entlang einer Unterseite des Bauelements keine Überbrückung durch den Kern aufweist. Die Isolationsstrecke ist hierbei die kürzeste Luft- und/oder Kriechstrecke. Beispielsweise verläuft die minimale Kriechstrecke somit nicht zum Kern, sondern lediglich entlang des Wicklungsträgers.

Beispielsweise ist der Kern derart vom Wicklungsträger eingehäust, dass die Summe der Isolationsstrecke zwischen den ersten Anschlüssen und dem Kern und der Isolationsstrecke zwischen den zweiten Anschlüssen und dem Kern mindestens so groß ist wie der geometrische Abstand zwischen den ersten Anschlüssen und den zweiten Anschlüssen.

Somit isoliert der Wicklungsträger den Kern von den Anschlüssen derart, dass die Isolationsstrecken zwischen den Anschlüssen nicht durch das Vorhandensein des Kerns verkürzt werden. Durch die Isolierung des Kerns kann die Bauteilgröße verringert werden. Beispielsweise ist es ausreichend, die Anschlüsse in einem Abstand voneinander anzuordnen, der dem Mindestisolationsabstand entspricht. Die Bauteilgröße kann auf ein Mindestmaß reduziert werden, ohne eine Überbrückung von Isolationsstrecken durch den Kern einkalkulieren zu müssen. Beispielsweise weist der Wicklungsträger eine Unterseite auf. Die Unterseite ist die Montageseite des Wicklungsträgers bzw. Bauelements, also die Seite, die z.B. zu einer Leiterplatte gerichtet ist, auf die der Wicklungsträger montiert werden kann. Die ersten Anschlüsse sind beispielsweise mit Blick auf die Unterseite an einem ersten Rand angeordnet und die zweiten Anschlüsse an einem gegenüberliegenden zweiten Rand angeordnet. Der Wicklungsträger weist beispielsweise an der Unterseite keine Aussparung auf, in der der Kern freiliegt. Insbesondere ist keine derartige Aussparung in einem Bereich vorhanden, der lateral von den ersten und zweiten Anschlüssen begrenzt wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass eine Isolationsstrecke zwischen den Anschlüssen entlang der Unterseite eine Überbrückung durch den Kern aufweist.

Es ist jedoch möglich, dass der Kern jenseits der Anschlüsse, also vom Zentrum des Bauelements wegführend, nicht vom Wicklungsträger eingehäust ist. Dies führt dann aber nicht zu einer Überbrückung der Isolationsstrecke zwischen den Anschlüssen .

Der Wicklungsträger kann wenigstens eine Öffnung aufweisen, durch die der Kern bzw. Kernteile des Kerns in den Wicklungsträger einführbar ist. Die Unterseite ist beispielsweise frei von einer derartigen Öffnung. Dies ermöglicht eine geschlossene Ausbildung des Wicklungsträgers an der Unterseite.

In einer Ausführungsform ist wenigstens eine Öffnung in einer Seitenfläche des Wicklungsträgers angeordnet. Der Kern kann somit seitlich in den Wicklungsträger eingeführt werden. Zusätzlich kann der Wicklungsträger auch wenigstens eine Öffnung an seiner Oberseite aufweisen. Beispielsweise weist der Wicklungsträger eine Öffnung an der Seitenfläche und eine Öffnung an der Oberseite auf. Durch die Öffnungen können zwei Kernteile eingeführt werden. Beispielweise wird durch eine der Öffnungen ein I-förmiges Kernteil und durch die andere Öffnung ein U-förmiges Kernteil eingeführt.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Wicklungsträger nur an seiner Oberseite ein oder mehrere Öffnungen zur Einführung des Kerns aufweisen. Auf dies Weise können auch die Seitenflächen des Wicklungsträgers den Kern noch weiter isolieren, da hier keine Öffnungen vorhanden sein müssen. Bei mehreren Kernteilen werden somit alle Kernteile von der Oberseite in den Wicklungsträger eingeführt. Beispielsweise kann durch die Öffnung an der Oberseite zuerst ein erstes Kernteil eingeführt werden, dann die Wicklung aufgebracht werden und danach ein zweites Kernteil eingeführt werden.

Bei einer entsprechenden Platzierung der Öffnungen im Wicklungsträger kann der Kern nicht nur an der Unterseite, sondern auch an den Seitenflächen vom Wicklungsträger eingehäust werden. Somit kann eine Überbrückung von Isolationsstrecken durch den Kern besonders gut verhindert werden. Beispielsweise ist der Kern wenigstens an einer Seitenfläche durch den Wicklungsträger nach außen hin vollständig isoliert. Der Kern kann auch an zwei oder mehr Seitenflächen durch den Wicklungsträger nach außen hin vollständig isoliert sein.

Je nach Ausführung der Einhäusung des Kerns durch das Gehäuse kann die Isolierung symmetrisch oder unsymmetrisch bezüglich den Anschlüssen ausgebildet sein. Beispielsweise wird durch das Gehäuse eine Isolationsstrecke zwischen dem Kern und einem der Anschlüsse vergrößert. Es kann auch eine Isolationsstrecke zwischen dem Kern und beiden Anschlüssen vergrößert sein.

Beispielsweise ist der erste Anschluss an einer ersten Seitenfläche des Wicklungsträgers angeordnet und der zweite Anschluss an einer zweiten Seitenfläche des Wicklungsträgers angeordnet. Der Kern ist beispielsweise zumindest an einer dieser Seitenflächen vollständig vom Wicklungsträger eingehäust. Somit kann sich entlang dieser Seitenfläche keine Überbrückung einer Isolationsstrecke durch den Kern ausbilden. Es ist auch möglich, dass der Kern an der Seitenfläche nicht ganz vollständig, sondern nur zu einem überwiegenden Teil eingehäust ist. Beispielsweise kann am oberen Ende der Seitenfläche ein kleinerer Teil des Kerns freiliegen .

Der Wicklungsträger kann eine Durchführung entlang der Wicklungsachse aufweisen. Der Kern kann in dieser Durchführung angeordnet sein. Auch durch die Anordnung in der Durchführung wird der Kern vom Wicklungsträger nach außen hin, beispielsweise zur Seitenfläche hin, isoliert.

Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens einer der Anschlüsse zurückversetzt angeordnet. Beispielsweise ist der zurückversetzte Anschluss an einem Bereich einer Seitenfläche des Wicklungsträgers befestigt, der bezüglich eines weiteren Bereichs der Seitenfläche nach innen hin versetzt ist. Auf diese Weise kann die Bauteildimension verkleinert werden. Die dadurch bewirkten verringerten Abstände zwischen ersten und zweiten Anschlüssen sind aufgrund der Isolation des Kerns möglich, ohne dass Mindestisolationsabstände unterschritten werden. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Anschlüssen dem Mindestisolationsabstand entsprechen. Damit kann auch die gesamte Bauteilgröße auf ein Mindestisolations- maß beschränkt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Bauelement einen Wicklungsträger und wenigstens eine Wicklung eines Drahtes auf, die um den Wicklungsträger angeordnet ist. Das Bauelement weist einen magnetischen Kern und wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten elektrischen Anschluss auf, wobei der Wicklungsträger eine Unterseite aufweist, wobei die Anschlüsse bezüglich der Unterseite gegenüberliegend angeordnet sind. Der Wicklungsträger weist zumindest in einem Bereich der Unterseite, der lateral von den ersten und zweiten Anschlüssen begrenzt wird, keine Aussparung auf, durch die der Kern freiliegt. Das Bauelement kann alle strukturellen und funktionellen Eigenschaften des vorhergehend beschriebenen Bauelements aufweisen.

Durch die geschlossene Form des Wicklungsträgers an der Unterseite wird der Kern an der Unterseite von den Anschlüssen isoliert und es werden Sicherheitsstrecken in diesem Bereich nicht durch den Kern überbrückt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben.

Das Bauelement und alle Bestandteile des Bauelements wie Wicklungsträger, Anschlüsse und Kern können wie vorgehend beschrieben ausgebildet sein.

Gemäß dem Verfahren wird ein Wicklungsträger aufweisend ein oder mehrere Öffnungen an einer Seitenfläche und/oder einer Oberseite bereitgestellt. Es wird ein erstes Kernteil durch eine der Öffnungen in den Wicklungsträger eingeführt. Es wird ein zweites Kernteil durch eine der Öffnungen in den Wicklungsträger eingeführt. Das zweite Kernteil kann durch dieselbe Öffnung wie das erste Kernteil oder durch eine andere Öffnung eingeführt werden. Die Kernteile werden somit durch Öffnungen an der Seitenfläche und/oder Oberseite, jedoch nicht an der Unterseite des Wicklungsträgers eingeführt. Somit kann die Unterseite ohne eine derartige Öffnung ausgebildet sein.

Eines der Kernteile ist beispielsweise I-förmig und eines der Kernteile U-förmig ausgebildet. Nach dem Einführen in den Wicklungsträger können die Kernteile einen geschlossenen magnetischen Kreis bilden. Die Kernteile werden beispielsweise nach dem Einführen miteinander verklebt.

In einer Ausführungsform wird eines der Kernteile durch eine Öffnung an einer Seitenfläche und eines der Kernteile durch eine Öffnung an der Oberseite eingeführt. In diesem Fall kann die Wicklung vor dem Einführen beider Kernteile auf den Wicklungsträger gewickelt werden. Der Wickeldorn wird beispielsweise durch eine der Öffnungen an der Oberseite in den Wicklungsträger eingeführt und nach dem Wickeln wieder entfernt.

In einer Ausführungsform werden zwei Kernteile durch dieselbe Öffnung an der Oberseite eingeführt. Beispielsweise wird das erste Kernteil entlang der Wicklungsachse im Wicklungsträger angeordnet. Beispielsweise wird nach dem Einführen des ersten Kernteils die Wicklung auf den Wicklungsträger aufgebracht. Beispielsweise wird die Wicklung um den Wicklungsträger und den Kern aufgebracht. Anschließend wird das zweite Kernteil eingeführt . Bei einer Belegung der Wicklungsachse durch das erste Kernteil vor dem Aufbringen der Wicklung kann der Wickeldorn nicht in die Wicklungsachse eingeführt werden. Beispielsweise weist der Wicklungsträger Haltevorrichtungen an seiner Außenseite auf, mit denen der Wicklungsträger in der Wickelmaschine befestigt werden kann.

Die vorliegende Erfindung umfasst mehrere Aspekte, insbesondere Bauelemente und Verfahren. Die für einen der Aspekte beschriebenen Ausführungsformen gelten entsprechend auch für den anderen Aspekt.

Zudem ist die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen - soweit technisch sinnvoll - miteinander kombiniert werden.

Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand von schematischen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1A eine Ausführungsform eines Bauelements in Schnittansicht,

Figur 1B das Bauelement aus Figur 1A in einer Ansicht von schräg oben,

Figur IC das Bauelement aus Figur 1A in einer Ansicht von schräg unten, Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines Bauelements in einer Ansicht von schräg oben,

Figur 3A eine Ausführungsform eines Wicklungsträgers von schräg oben,

Figur 3B den Wicklungsträger aus Figur 3A im Längsschnitt,

Figur 4A eine weitere Ausführungsform eines Bauelements in einer seitlichen Ansicht von schräg oben,

Figur 4B das Bauelement aus Figur 4A in einer anderen seitlichen Ansicht von schräg oben,

Figur 4C das Bauelement aus Figur 4A in einer Ansicht von schräg unten,

Figur 4D das Bauelement aus Figur 4A in einer Ansicht von oben,

Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Bauelements in einer seitlichen Ansicht von schräg oben,

Figuren 6A bis 6E Verfahrensschritte zur Herstellung des Bauelements aus Figur 5,

Figur 7 eine weitere Ausführungsform eines Bauelements in einer seitlichen Ansicht von schräg oben.

Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen. Figur 1A zeigt eine Ausführungsform eines Bauelements 1 in einem Längsschnitt. Figur 1B zeigt das Bauelement 1 in einer Ansicht von schräg oben, Figur IC zeigt das Bauelement 1 in einer Ansicht von schräg unten.

Das Bauelement 1 ist beispielsweise als Transformator ausgebildet. Das Bauelement 1 kann auch als ein Bauelement mit einer anderen Funktionalität ausgebildet sein, insbesondere ein Bauelement, bei dem die Einhaltung von Isolationsstrecken zwischen elektrischen Anschlüssen besondere Bedeutung zukommt.

Das Bauelement 1 weist einen Wicklungsträger 2 auf, um den wenigstens eine Wicklung 3 eines Drahtes 4 gewickelt ist. Die Wicklung 3 ist hier in stehender Form angeordnet, d.h., die Wicklungsachse ist senkrecht zu einer Unterseite 14 des Bauelements 1 angeordnet. Die Unterseite 14 entspricht einer Montageseite des Bauelements 1, beispielsweise bei einer Befestigung an einer Leiterplatte. Der Wicklungsträger 2 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Der Wicklungsträger 2 ist beispielsweise auch nicht-magnetisch ausgebildet. Der Wicklungsträger 2 kann aus einem Kunststoff- Material gebildet sein. Beispielsweise ist der Wicklungsträger 2 in einem Spritzgussverfahren hergestellt.

Um den Wicklungsträger 2 können mehrere Wicklungen aufgebracht sein, insbesondere ein oder mehrere primärseitige und ein oder mehrere sekundärseitige Wicklungen eines Transformators. Ist hier von einer Wicklung die Rede, gilt dies entsprechend auch für mehrere Wicklungen. Der Wicklungsträger 2 weist beidseitig flanschförmige Begrenzungen 10, 11 auf, zwischen denen die Wicklung 3 angeordnet ist. Der Draht 4 weist ein metallisches Material, beispielsweise Kupfer auf. Der Draht 4 ist mit einer Isolation ummantelt, beispielsweise einer Dreifachisolation (TIW - „triple insulated wire"). Somit müssen der Draht 4 bzw. die Wicklung 3 nicht gesondert abgedeckt oder zusätzlich isoliert werden.

Das Bauelement 1 weist wenigstens einen ersten Anschluss 5 und einen zweiten Anschluss 6 auf. Die Anschlüsse 5, 6 sind direkt am Wicklungsträger 2 befestigt, beispielsweise bei der Herstellung des Wicklungsträgers 2 im Spritzgussverfahren mit eingespritzt. Die Drahtenden der Wicklungen 3 sind mit den Anschlüssen 5, 6 verbunden. Vorliegend sind mehrere erste Anschlüsse 5 in einer Reihe angeordnet und mehrere zweite Anschlüsse 6 in einer Reihe angeordnet. Die ersten Anschlüsse 5 und die zweiten Anschlüsse 6 sind an gegenüberliegenden Seitenflächen 16, 24 des Bauelements 1 angeordnet.

Dabei können alle ersten Anschlüsse 5 primärseitige, d.h., netzseitige, und alle zweiten Anschlüsse 6 sekundärseitige, d.h. verbraucherseitige, Anschlüsse sein. Beispielsweise sind die ersten Anschlüsse 5 zum Anschluss an ein Versorgungsnetz und die zweiten Anschlüsse 6 zum Anschluss an einen Verbraucher, z.B. einen Kühlschrank, vorgesehen. Beispielsweise sind jeweils zwei der ersten Anschlüsse 5 an eine erste, primärseitige Wicklung und zwei der zweiten Anschlüsse 6 an eine sekundärseitige Wicklung angeschlossen.

Das Bauelement 1 weist einen magnetischen Kern 7 auf. Der Kern 7 weist beispielsweise ein Ferritmaterial oder ein anderes magnetisches Material auf. Der Kern 7 ist nicht selbst als Wicklungsträger ausgebildet, sondern ein separates Element, das am Wicklungsträger 2 befestigt ist. Der Kern 7 unterscheidet sich auch in seinem Material vom Wicklungs träger 2. Der Kern 7 weist insbesondere eine größere elektrische Leitfähigkeit als der Wicklungsträger 2 auf.

Der Kern 7 ist vorliegend mehrteilig ausgebildet. Ein erstes Kernteil 8 weist eine I-Form auf. Ein zweites Kernteil 9 weist eine U-Form auf. Die Kernteile 8, 9 können auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise können beide Kernteile 8, 9 U-förmig ausgebildet sein. Die Kernteile 8, 9 bilden zusammen einen geschlossenen magnetischen Kreis. Die Kernteile 8, 9 sind beispielsweise miteinander verklebt.

Ein magnetischer Kern 7 weist üblicherweise eine höhere elektrische Leitfähigkeit auf als der Wicklungsträger 2 und kann zur elektrischen Überbrückung von Isolationsstrecken zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 führen.

Somit trägt der Kern 7 nicht zu einer Isolationsstrecke zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 bei, so dass die Isolationsabstände gesondert vom Kern 7 eingehalten werden müssen.

Eine Isolationsstrecke 28 zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 ist hier insbesondere die kürzeste Kriechstrecke zwischen den Anschlüssen 5, 6 entlang einer

Oberfläche des Bauteils 1 und/oder die kürzeste Luftstrecke zwischen den Anschlüssen 5, 6. Für derartige

Isolationsstrecken muss eine Mindestlänge, beispielsweise nach IEC-Norm, eingehalten werden. Bei mehreren ersten Anschlüssen 5 und mehreren zweiten Anschlüssen 6 ist die Isolationsstrecke die kürzeste der Isolationsstrecken zwischen allen ersten Anschlüssen 5 und allen zweiten Anschlüssen 6. In anderen Worten können die hier genannten Bedingungen für Abstände und Isolationsstrecken für jedes Paar aus ersten Anschlüssen 5 und zweiten Anschlüssen 6 gelten.

In Figur 1B ist eine erste Isolationsstrecke 12 zwischen dem Kern 7 und den ersten Anschlüssen 5 eingezeichnet. Zudem ist eine zweite Isolationsstrecke 13, insbesondere eine kürzeste Luftstrecke, zwischen dem Kern 7 und den zweiten Anschlüssen 6 eingezeichnet. Die Isolationsstrecke zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 entlang der Oberseite 15 des

Bauelements ergibt sich vorliegend aus der Summe der ersten und zweiten Isolationsstrecken 12, 13.

In Figur IC ist das Bauelement 1 mit Blick auf seine Unterseite 14 dargestellt. Der Wicklungsträger 2 ist nach unten hin geschlossen. Insbesondere sind an der Unterseite 14 keine Aussparungen vorhanden, durch die der Kern 7 aus dem Wicklungsträger 2 herausragt oder durch die der Kern 7 in den Wicklungsträger 2 hineingeschoben werden kann. Der Kern 7 ist somit auf der Unterseite 14 im Bereich zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 durch den Wicklungsträger 2 isoliert. Durch die Anordnung des Kerns 7 im Inneren des Wicklungsträgers 2 ist eine platzsparende Isolierung gewährleistet. Der Kern 7 steht lediglich seitlich aus dem Wicklungsträger 2 hervor. Der Wicklungsträger 2 weist zumindest in einem Bereich der Unterseite 14, der lateral von den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 begrenzt wird, keine

Aussparung aufweist, durch die der Kern 7 freiliegt.

Auf diese Weise wird eine Isolationsstrecke 28 zwischen den zweiten Anschlüssen 6 entlang der Unterseite 14 nicht durch den Kern 7 überbrückt. Wie zu sehen ist, ist eine Isolationsstrecke 29 von den zweiten Anschlüssen 6 zum Kern 7 durch die Einhäusung mit dem isolierenden Wicklungsträger 2 vergrößert. Somit wird der Kern 7 teilweise durch den Wicklungsträger 2 nach außen hin derart isoliert, so dass die minimale Kriech- oder Luftstrecke zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 entlang der Unterseite 14 des

Bauelements 1 keine Überbrückung durch den Kern aufweist. Damit führt der Kern 7 nicht zu einer Überbrückung und Verkürzung der Isolationsstrecken zwischen den Anschlüssen 5, 6.

Der Kern 7 beeinflusst somit an der Unterseite 14 die Isolationsstrecke 28 zwischen den Anschlüssen 5, 6 nicht, so dass die Größe des Bauelements 1 verkleinert werden kann. Insbesondere kann an der Unterseite 14 der Abstand d der ersten Anschlüsse 5 von den zweiten Anschlüssen 6 auf die Mindestisolationsstrecke minimiert werden. Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass entlang der Oberseite 15 die erforderliche Mindestisolationsstrecke auch bei einer Überbrückung durch den Kern 7 eingehalten wird.

Insbesondere ist der Kern 7 derart vom Wicklungsträger 2 eingehäust, dass die Summe der Isolationsstrecke 12 zwischen den ersten Anschlüssen 5 und dem Kern 7 und der Isolationsstrecke 13 zwischen den zweiten Anschlüssen 6 und dem Kern 7 mindestens so groß ist wie der geometrische Abstand zwischen dem ersten Anschluss 5 und dem zweiten Anschluss 6.

An der Unterseite weist der Wicklungsträger zudem Vertiefungen 23 auf, durch die die Isolationsstrecken 29 zwischen den zweiten Anschlüssen 6 und dem Kern 7 verlängert werden können.

Der Kern 7 ragt lediglich an einer Seitenfläche 16 des Wicklungsträgers 2 aus dem Wicklungsträger 2 heraus. Der Wicklungsträger 2 weist insbesondere an einer Seitenfläche 16 eine erste Öffnung 17 (siehe Figuren 3A, 3B) auf, durch die der Kern 7 aus dem Wicklungsträger 2 herausragt. Zudem weist der Wicklungsträger 2 an seiner Oberseite 15 eine zweite Öffnung 18 (siehe Figuren 3A, 3b) auf, durch die der Kern 7 aus dem Wicklungsträger 2 herausragt.

Der Kern 7 ragt in die erste Öffnung 17 hinein, führt durch eine Durchführung 19 durch den Wicklungsträger 2 hindurch und führt durch die zweite Öffnung 18 aus dem Wicklungsträger 2 hinaus. Die Durchführung 19 (siehe Figuren 3A, 3B) verläuft in einem ersten Bereich 30 entlang der Wicklungsachse und in einem zweiten Bereich 31 parallel zur Unterseite 14.

Innerhalb der Durchführung 19, also von der ersten Öffnung 17 zur zweiten Öffnung 18 ist der Kern 7 ohne Unterbrechung vom Wicklungsträger 2 umschlossen.

In der Ausführungsform der Figuren 1A, 1B, IC ist der Kern 7 unsymmetrisch in Bezug auf den Wicklungsträger 2 und die Anschlüsse 5, 6 angeordnet und isoliert. So ist die Isolationsstrecke 12 zwischen dem Kern 7 und den ersten Anschlüssen 5 klein, jedoch die Isolationsstrecke 13 zwischen dem Kern 7 und den zweiten Anschlüssen 6 deutlich größer.

Das erste Kernteil 8 ist I-förmig, das zweite Kernteil 9 U- förmig ausgebildet. Das I-förmige, erste Kernteil 8 ist vorliegend parallel zur Unterseite 14 angeordnet. Das U- förmige, zweite Kernteil 8 ist mit einem Schenkel entlang der Wicklungsachse angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann ein I-förmiges, erstes Kernteil entlang der Wicklungsachse angeordnet sein und ein U-förmiges, zweites Kernteil mit seinen Schenkeln parallel zur Unterseite angeordnet sein. Es können auch beide Kernteile 8, 9 beispielsweise U-förmig ausgebildet sein.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements 1 beschrieben.

Dabei wird der Wicklungsträger 2 bereitgestellt und es wird eine Wicklung 3 am Wicklungsträger 2 aufgebracht. Dazu wird beispielsweise ein Wickeldorn (hier nicht gezeigt) in die erste Öffnung 17 (siehe Figuren 3A, 3B) eingeführt. Nach Aufbringen der Wicklung 3 wird der Wickeldorn entfernt und es wird das I-förmige erste Kernteil 8 seitlich in die erste Öffnung 17 eingeschoben. Anschließend wird das U-förmige zweite Kernteil 9 von der Oberseite 15 in die zweite Öffnung 18 (siehe Figuren 3A, 3B) eingeschoben. Die ersten und zweiten Kernteile 8, 9 können miteinander verklebt werden.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauelements 1. Im Unterschied zu der vorgehend beschriebenen Ausführungsform weist das Bauelement 1 zwei erste Anschlüsse 5 an einer ersten Seitenfläche 15 auf und vier zweite Anschlüsse 6 an einer zweiten Seitenfläche 24 auf.

Die ersten Anschlüsse 5 sind beispielsweise zum Anschluss an ein Versorgungsnetz und die zweiten Anschlüsse 6 zum Anschluss an einen Verbraucher ausgebildet. Die ersten Anschlüsse 5 sind beispielweise mit einer ersten Wicklung 3 und die zweiten Anschlüsse 6 paarweise mit zwei weiteren Wicklungen 20 verbunden. Die erste Wicklung 3 ist beispielsweise in Richtung der Wicklungsachse oberhalb den zweiten Wicklungen 20 angeordnet. Die zweiten Wicklungen 20 liegen beispielsweise an der gleichen Position relativ zur Wicklungsachse übereinander. Da die Wicklungsdrähte nach außen hin isoliert sind, können die Wicklungen 3, 20 auch anders angeordnet sein, beispielsweise alle an der gleichen Position relativ zur Wicklungsachse.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Zahl und Anordnung von ersten und zweiten Anschlüssen und Wicklungen beschränkt. Es können beispielsweise auch nur zwei erste Anschlüsse und zwei zweite Anschlüsse und zwei Wicklungen vorhanden sein.

Auch bei der gezeigten Ausführungsform ist die Unterseite 14 des Wicklungsträgers 2 vollständig geschlossen, so dass es zur Einhaltung der Mindestisolationsstrecke an der Unterseite 14 des Bauelements 1 ausreichend ist, den Abstand zwischen gegenüberliegenden Anschlüssen 5, 6 gleich der Mindest isolationsstrecke zu wählen.

Darüber hinaus weist der Wicklungsträger 2 an seiner Oberseite 15 Vorsprünge auf, durch die Kriech- und Luftstrecken zwischen Kern 7 und zweiten Anschlüssen 6 entlang der Oberseite 15 vergrößert werden. Ein erster Vorsprung 21 verlängert einen Bereich des Wicklungsträgers 2 nach oben hin. Ein zweiter Vorsprung 22 verlängert den Wicklungsträger 2 zu einer Seite hin. Beide Vorsprünge 21, 22 sind derart gewählt, dass sie die Außenmaße des Bauelements 1 nicht vergrößern.

Figur 3A zeigt eine Ausführungsform eines Wicklungsträgers 2 von schräg oben. Figur 3B zeigt den Wicklungsträger 2 im Längsschnitt. Der Wicklungsträger 2 ist im Wesentlichen wie der Wicklungsträger 2 der Figur 2 ausgebildet, weist lediglich nicht die zusätzlichen Vorsprünge 21, 22 auf.

Der Wicklungsträger 2 weist an einer Seitenfläche 16 eine erste Öffnung 17 und an seiner Oberseite 15 eine zweite Öffnung 18 auf. Im Schnittbild der Figur 3B ist die Durchführung 19 zu sehen. Die Durchführung 19 weist einen ersten Bereich 30 auf, der parallel zur Wicklungsachse (hier vertikal) verläuft und einen zweiten Bereich 31 auf, der senkrecht zur Wicklungsachse verläuft. Der zweite Bereich 31 verläuft parallel zur Unterseite 14. Die Durchführung 19 ist insgesamt L-förmig ausgebildet. Die Durchführung 19 ist vollständig vom Wicklungsträger 2 eingehäust und damit lediglich an den Öffnungen 17, 18 von außen zugänglich.

Figur 4A zeigt eine Ausführungsform eines Bauelements 1 in einer seitlichen Ansicht von schräg oben. Figur 4B zeigt das Bauelement von einer anderen seitlichen Ansicht von schräg oben. Figur 4C das das Bauelement in einer Ansicht von schräg unten. Figur 4D zeigt das Bauelement in einer Ansicht von oben.

Das Bauelement 1 ist vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit ohne Wicklung dargestellt. Die Wicklung ist im fertigen Bauelement 1 direkt um den Wicklungsträger 2 aufgebracht. Die Wickelachse verläuft im Unterschied zu den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen parallel zur Unterseite 14 des Bauelements 1. Der Wicklungsträger 2 weist zwei flanschförmige Begrenzungen 10, 11 auf, die die Wicklung beidseitig begrenzen.

Es sind erste und zweite Anschlüsse 5, 6 direkt am Wicklungsträger 2 angebracht. Es sind vorliegend lediglich zwei erste Anschlüsse 5 und zwei zweite Anschlüsse 6 vorhanden.

Der Kern 7 weist auch hier ein erstes Kernteil 8 in I-Form und ein zweites Kernteil 9 in U-Form auf (siehe Figur 4B).

Das erste Kernteil 8 ist im Wicklungsträger 2 entlang der horizontalen Wicklungsachse angeordnet.

Der Wicklungsträger 2 häust den Kern 7 an der Unterseite 14 vollständig ein. Der untere Bereich des Kernes 7, vorliegend gebildet durch das I-förmige Kernteil 8, ist fast von allen Seiten vom Wicklungsträger 2 eingehäust. Lediglich der zu einer weiteren Seitenfläche 24 gerichtete Bereich des I- förmigen Kernteils 8 liegt offen. Zur ersten Seitenfläche 16 ist der Kern 7 vollständig vom Wicklungsträger 2 nach außen hin isoliert. Es ist somit von einer Aufsicht auf die Unterseite 14 und bei einer Aufsicht auf die Seitenfläche 16 kein Kernbereich sichtbar. Insgesamt sind große Bereiche des Kerns 7 in den Wicklungsträger 2 eingebaut und somit versteckt und isoliert gegenüber den Anschlüssen 5, 6 angeordnet .

Somit ist auch hier die Isolationsstrecke zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 entlang der Unterseite 14 des

Bauelements 1 nicht vom Kern 7 überbrückt. Je nach Geometrie das Bauelements 1 verläuft die Isolationsstrecke, d.h., die minimale Kriech- bzw. Luftstrecke, zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 entlang der Unterseite 14 des

Bauelements 1 oder entlang den Seitenflächen 16, 24. Auch hier ist die Summe der Isolationsstrecke zwischen den ersten Anschlüssen 5 und dem Kern 7 und der Isolationsstrecke zwischen den zweiten Anschlüssen 6 und dem Kern 7 mindestens so groß wie der geometrische Abstand d zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6.

Der Abstand d der ersten Anschlüsse 5 zu den zweiten Anschlüssen 6 kann somit gleich der Mindestisolationsstrecke gewählt werden. Wie in Figur 4D gut zu sehen ist, sind die ersten und zweiten Anschlüsse 5, 6 nach innen versetzt. Insbesondere liegen die Bereiche des Wicklungsträgers 2, in denen die Anschlüsse 5, 6 verankert sind, weiter innen als die Bereiche, die den Kern 7 seitlich einhäusen. Somit ist der Wicklungsträger 2 an den Seitenflächen 16, 24 stufig ausgebildet .

Dies ermöglicht eine weitere Verkleinerung des Bauteil 1 ohne Verletzung der geforderten Mindestisolationsstrecke. Diese Verkleinerung ist durch die Isolierung des Kerns 7 gegenüber den Anschlüssen 5, 6 durch den Wicklungsträger 2 ermöglicht.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements 1 beschrieben.

Dabei wird der Wicklungsträger 2 bereitgestellt und es wird eine Wicklung hier nicht gezeigt) am Wicklungsträger 2 aufgebracht. Dazu wird beispielsweise ein Wickeldorn (hier nicht gezeigt) in eine erste Öffnung 17 (Figur 4B) eingeführt. Nach Aufbringen der Wicklung wird der Wickeldorn entfernt und es wird das I-förmige erste Kernteil 8 in die erste Öffnung 17 eingeschoben. Anschließend wird das U- förmige zweite Kernteil 9 von der Oberseite 15 in die zweite Öffnung 18 eingelegt. Das erste und zweite Kernteil 8, 9 können miteinander verklebt werden.

In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise auch das I-förmige Kernteil in eine Öffnung am linken Ende der Oberseite eingeschoben werden und das U-förmige Kernteil seitlich eingeschoben werden. Die Erfindung ist auch nicht auf I-förmige und U-förmige Kernteile beschränkt. Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauelements 1. Die Figuren 6A bis 6E zeigen ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements und illustrieren damit auch den inneren Aufbau des Bauelements 1 aus Figur 5.

Wie in den vorgehend beschriebenen Ausführungsformen bildet der Wicklungsträger 2 zugleich ein Gehäuse für den Kern 7, um den Kern 7 von ersten und/oder zweiten Anschlüssen 5, 6 zu isolieren. Der Wicklungsträger 2 häust den Kern 7 von der Unterseite 14 derart ein, dass zwischen den Anschlüssen 5, 6 kein Bereich des Kerns 7 freiliegt. Wie in der Ausführungs form gemäß den Figuren 4A bis 4D ist der Kern 7 an der Unterseite 14 vollständig eingehäust, so dass kein Bereich des Kerns 7 freiliegt.

Der Kern 7 weist hier ebenfalls ein erstes Kernteil 8 (Figur 5) und ein zweites Kernteil 9 (Figur 6A) auf. Das erste Kernteil 8 ist U-förmig ausgebildet, das zweite Kernteil 9 ist I-förmig ausgebildet.

Im Unterscheid zu den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Kern 7 vollständig, also beide Kernteile 8, 9 (Kernteil 8 siehe Figur 6A), von einer Oberseite 15 her in den Wicklungsträger 2 eingelegt. Der Wicklungsträger 2 weist insbesondere nur an der Oberseite 15 eine Öffnung 18 zur Einlegung beider Kernteile 8, 9 auf. An den Seitenflächen 16, 24 ist der Kern 7 vollständig vom Gehäuse 2 eingehäust. Das Gehäuse 2 erstreckt sich auch teilweise über die zwei weiteren Seitenflächen 25, 26. Das untere Kernteil 8 ist von außen nicht sichtbar. Das obere Kernteil 9 ist lediglich von oben sichtbar.

Somit ist der Kern 7 in gleicher Weise von den ersten und zweiten Anschlüssen 5, 6 isoliert. Insbesondere ist die Isolationsstrecke zwischen den ersten Anschlüssen 5 und dem Kern 7 gleich lang wie die Isolationsstrecke zwischen den zweiten Anschlüssen 6 und dem Kern 7. Insgesamt ist eine symmetrische Aufteilung der Isolationsstrecken zwischen Kern 7 und ersten Anschlüssen 5 und zwischen Kern 7 und zweiten Anschlüssen 6 gegeben.

Wie in Figur 6A gezeigt, wird bei der Herstellung des Bauelements 1 der Wicklungsträger 2 bereitgestellt. Es sind Anschlüsse 5, 6 am Wicklungsträger 2 befestigt. Es ist noch keine Wicklung am Wicklungsträger 2 angebracht. Das U-förmige erste Kernteil 8 wird durch eine Öffnung 18 an der Oberseite 15 in den Wicklungsträger 2 eingelegt. Insbesondere wird das erste Kernteil 8 in die offene Wicklungsachse im Wicklungsträger 2 eingelegt.

Figur 6B zeigt der Wicklungsträger 2 mit dem eingelegten U- förmigen ersten Kernteil 8. Der Wicklungsträger 2 häust das erste Kernteil 8 an der Unterseite 14 und von an allen Seitenflächen 16, 24, 25, 26 ein. Lediglich an der Oberseite 15 liegt das erste Kernteil 8 frei. Anschließend wird ein Draht 4 um den Wicklungsträger 2 gewickelt und somit eine Wicklung 3 aufgebracht.

Figur 6C zeigt den Wicklungsträger 2 mit der Wicklung 3. Die Wicklung 3 ist horizontal angeordnet, so dass die Wicklungsachse parallel zur Unterseite 14 des Bauelements 1 verläuft. Drahtenden der Wicklung 3 sind durch Führungsrinnen im Wicklungsträgers 2 zu den Anschlüssen 5, 6 geführt und mit den Anschlüssen 5, 6 elektrisch verbunden. An den Anschlüssen

5, 6 ist die Isolationsschicht vom Draht entfernt und der Draht ist beispielsweise an den jeweiligen Anschluss 5, 6 angelötet oder durch Laserschweißen befestigt.

Wie in Figur 6D gezeigt, wird danach ein zweites Kernteil 9 durch die Öffnung 18 von der Oberseite 15 aus in den Wicklungsträger 2 eingelegt. Das zweite Kernteil 9 ist vorliegend I-förmig. Es ist allerdings auch möglich, anders geformte Kernteile 8, 9 zu verwenden, beispielsweise beide Kernteile 8, 9 als U-Kerne.

Figur 6E zeigt das fertige Bauelement 1. Das erste Kernteil 8 bildet mit dem zweiten Kernteil 9 einen geschlossenen magnetischen Kreis. Das erste Kernteil 8 ist beispielsweise mit dem zweiten Kernteil 9 verklebt. Das zweite Kernteil 9 ist an zwei Seitenflächen 16, 24 vollständig vom Wicklungsträger 2 eingehäust. Der Wicklungsträger 2 liegt eng an den Kernteilen 8, 9 an und legt somit die Position der

Kernteile 8, 9 fest. Somit ist eine automatische und gut kontrollierbare Anordnung und Verklebung der Kernteile 8, 9 möglich.

In Figur 7 ist eine Variante des Bauelements 1 der Figuren 5 bis 6E. Hier weist der Wicklungsträger 2 seitliche Haltevorrichtungen 27 zur Befestigung des Wicklungsträgers 2 in einer Wickelmaschine auf. Die Haltevorrichtungen 27 weisen Stege auf, zwischen denen beispielsweise eine zweiteilige Spindel am Wicklungsträger 2 befestigt werden kann.

Im Unterschied zu den Ausführungsformen der Figuren 1A bis 4D weist bei den Ausführungsformen der Figuren 5 bis 7 der Wicklungsträger 2 keine Öffnung auf, durch die bei der Herstellung der Wicklung eine Spindel in die Wicklungsachse eingeführt werden kann. Durch das Platzieren des ersten Kernteils 8 im Wicklungsträger 2 vor Aufbringen der Wicklung ist der Platz bereits vom ersten Kernteil 8 belegt.

Bezugszeichenliste

1 Bauelement

2 Wicklungsträger

3 Wicklung

4 Draht

5 erster Anschluss

6 zweiter Anschluss

7 Kern

8 erstes Kernteil

9 zweites Kernteil

10 Begrenzung

11 Begrenzung

12 Isolationsstrecke zwischen erstem Anschluss und Kern

13 Isolationsstrecke zwischen zweitem Anschluss und Kern entlang Seitenfläche

14 Unterseite

15 Oberseite

16 Seitenfläche

17 Öffnung an der Seitenfläche

18 Öffnung an der Oberseite

19 Durchführung

20 weitere Wicklung

21 erster Vorsprung

22 zweiter Vorsprung

23 Vertiefung

24 weitere Seitenfläche

25 weitere Seitenfläche

26 weitere Seitenfläche

27 Haltevorrichtung

28 Isolationsstrecke zwischen erstem und zweitem Anschluss

29 Isolationsstrecke zwischen zweitem Anschluss und Kern entlang Unterseite 30 erster Bereich der Durchführung

31 zweiter Bereich der Durchführung d Abstand