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Title:
MAGNETIC CORE AND METHOD FOR PRODUCING A MAGNETIC CORE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/034503
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a slotted magnetic core having multiple gaps, as well as a production method for a magnetic core of this type. In a main body made of a magnetic ferrite, multiple gaps are introduced into the main body, which, however, only partially penetrate the main body. The main body with the gaps is subsequently secured by a casing and then a section of the main body is removed, such that the magnetic ferrite breaks apart into multiple individual segments, which are only held together by the casing.

Inventors:
KAPOOR, Jivan (Burgstallstr. 43, Stuttgart, 70199, DE)
PLUM, Thomas (Suelzguertel 36, Koeln, 50937, DE)
Application Number:
EP2018/071574
Publication Date:
February 21, 2019
Filing Date:
August 09, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
H01F3/08; H01F3/14; H01F41/00; H01F41/02
Domestic Patent References:
WO2002017336A12002-02-28
Foreign References:
US20020056186A12002-05-16
DE102010047687A12011-06-09
US20040109975A12004-06-10
DE102005003002A12005-08-25
US20020132136A12002-09-19
DE102015218715A12017-03-30
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kern, mit den Schritten:

Bereitstellen (Sl) eines Grundkörpers (10) mit einem magnetischen Ferrit, wobei der Grundkörper (10) entlang einer virtuellen Achse (A-A) in axialer Richtung und/oder radialer Richtung einen ersten Teilbereich (10a) und einen zweiten Teilbereich (10b) aufweist;

Einbringen (S2) von mehreren Spalten (11) in den ersten Teilbereich (10a) des Grundkörpers (10), wobei die Spalte (11) radial zu der virtuellen Achse (A-A) in dem Grundkörper (10) verlaufen;

Ummanteln (S3) des Grundkörpers (10) mit den Spalten (11) mit einem elektrisch isolierenden Material, zur mechanischen Stabilisierung des Grundkörpers (10) mit den Spalten (11); und

Entfernen (S4) des zweiten Teilbereichs (10b) des Grundkörpers (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spalte (11) in dem Grundkörper (10) eine maximale Breite von weniger als einem Millimeter aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Entfernen (S4) des zweiten Teilbereichs (10b) ein Bohren, Fräsen, Schleifen und/oder Schneiden umfasst.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Grundkörper (10) eine drehsymmetrische Form aufweist, und die virtuelle Achse (A-A) des Grundkörpers (10) einer Symmetrieachse des drehsymmetrischen

Grundkörpers entspricht. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Grundkörper (10) einen rechteckförmigen, quadratischen, kreisförmigen oder ovalen

Querschnitt aufweist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ummanteln (S4) des Grundkörpers (10) mittels eines Spritzgussverfahrens erfolgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ummanteln (S4) des Grundkörpers (10) ein Einbringen des elektrisch isolierenden Materials in die Spalte (11) umfasst.

Magnetischer Kern, mit einem Grundkörper (10) mit einem magnetischen Ferrit, der entlang einer virtuelle Achse (A-A) einen materialfreien

Innenbereich (30) aufweist, wobei in den Grundkörper (10) mehrere radial verlaufende Spalte (11) eingebracht sind, und wobei der Grundkörper (10) zumindest teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt ist, welches den Grundkörpers (10) mit den Spalten (11) stabilisiert.

Magnetischer Kern nach Anspruch 8, wobei die Spalte (11) den

Grundkörper (10) in mehrere einzelne Segmente (12) unterteilen und wobei die Spalte (11) in dem Grundkörper (10) eine Breite von weniger als 1 mm aufweisen.

Magnetischer Kern nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Ummantelung (20) des Grundkörpers (10) zumindest teilweise in den Innenbereich (30) des Grundkörpers (10) hineinragt.

Magnetischer Kern nach Anspruch 8 oder 9, mit einem Schutzelement (25), das an einer dem Innenbereich (30) zugewandten Seite des Grundkörpers

(10) angeordnet ist.

Magnetischer Kern nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Spalte

(11) in radialer Richtung und/oder in eine Richtung parallel zur

Symmetrieachse (A-A) eine variable Breite (b) aufweisen.

Description:
Beschreibung

Titel

Magnetischer Kern und Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kerns Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns sowie einen geschlitzten magnetischen Kern.

Stand der Technik Die Druckschrift DE 10 2015 218 715 AI offenbart ein Stromwandlermodul mit einer Leiterplatte, in welche in Aussparungen der Leiterplatte ein Eisenkern integriert ist. Dabei ist eine Wicklung, welche einen Sekundärkreis des

Stromwandlermoduls bildet, auf der Leiterplatte angeordnet. Für leistungselektronische Anwendungen werden sehr häufig induktive

Bauelemente zur Energiekonversion eingesetzt. Ein Beispiel hierfür sind Schaltnetzteile. Dabei werden für die induktiven Bauelemente bevorzugt weichmagnetische Kerne mit einem oder mehreren Spalten, insbesondere mit Luftspalten eingesetzt.

Im Rahmen der Miniaturisierung von Baugruppen werden hierbei auch immer kleinere induktive Bauelemente eingesetzt. Damit werden auch zunehmend für die induktiven Bauelemente Kerne mit geringerer Baugröße benötigt. Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kerns, insbesondere eines Spulenkerns, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen magnetischen Kerns mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Demgemäß ist vorgesehen:

Ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kerns. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Bereitstellen eines Grundkörpers mit einem magnetischen Ferrit. Der Grundkörper umfasst entlang einer virtuellen Achse des Grundkörpers einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich, der sich in axialer oder radialer Richtung bezüglich der virtuellen Achse dem ersten Teilbereich anschließt. Das Verfahren umfasst einen weiteren Schritt zum Einbringen von mehreren Spalten in den ersten Teilbereich des Grundkörpers. Die

eingebrachten Spalte verlaufen radial zu der virtuellen Achse in dem

Grundkörper. Dabei dringen die Spalte nur in den ersten Teilbereich des

Grundkörpers ein. Der zweite Teilbereich bleibt vorzugsweise frei von Spalten. In einem weiteren Schritt wird der Grundkörper mit den Spalten mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt. Die elektrisch isolierende Ummantelung übernimmt gleichzeitig auch eine mechanisch stabilisierende Funktion des Grundkörpers mit den Spalten. Schließlich wird der zweite Teilbereich des Grundkörpers entfernt, so dass nur der geschlitzte und ummantelte erste

Teilbereich des Grundkörpers verbleibt.

Weiterhin ist vorgesehen:

Ein magnetischer Kern mit einem Grundkörper mit einem magnetischen Ferrit, der entlang einer virtuellen Achse einen materialfreien Innenbereich aufweist. Dem Innenbereich schließt sich in radialer Richtung bezüglich der virtuellen

Achse der Grundkörper mit dem Ferrit an. Der Grundkörper umfasst mehrere radial zueinander verlaufende Spalte. Diese Spalte unterteilen den Grundkörper in mehrere separate Segmente. Weiterhin ist der Grundkörper zumindest teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt, welches den Grundkörpers mit den Spalten stabilisiert.

Vorteile der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Herstellung kleiner magnetischer Kerne mit Luftspalten eine Herausforderung darstellt. Aufgrund der Luftspalte in einem Kern wird der Kern aus einem magnetischen Ferrit in mehrere einzelne Segmente unterteilt. Die einzelnen Segmente weisen bei konventionellen Kernen in der Regel keinerlei Verbindung untereinander auf. Daher ist das präzise Zusammenfügen der einzelnen Segmente eines solchen Kerns zu einem Gesamtbauteil gerade im Zuge der Miniaturisierung eine große Herausforderung.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Verfahren zur Herstellung von geschlitzten Kernen, insbesondere von Kernen kleinerer Baugröße, vorzusehen, welches einerseits einfach und mit genau definierten Spaltmaßen zu realisieren ist, und welches darüber hinaus einen Kern schafft, der auch einfach, effizient und somit kostengünstig weiterzuverarbeiten ist.

Insbesondere ist es hierbei eine Idee der vorliegenden Erfindung, als

Ausgangsbasis für einen geschlitzten magnetischen Kern einen massiven Grundkörper mit beispielsweise einem magnetischen Ferrit, zu verwenden. In diesen massiven Grundkörper werden zunächst die gewünschten Spalte eingebracht. Die gewünschten Spalte verlaufen dabei in der Regel radial auf eine virtuelle Achse in dem Grundkörper zu. Dabei werden die Spalte jedoch in axialer oder radialer Richtung nicht vollständig in den Grundkörper eingebracht, sondern nur teilweise, so dass der Grundkörper durch den nicht geschlitzten Teilbereich zusammengehalten wird. Daraufhin wird der Grundkörper zumindest teilweise ummantelt. Das Ummanteln umfasst dabei insbesondere ein Ummanteln einer äußeren Mantelfläche des Grundkörpers, in welche die Spalte eingebracht sind. Weiterhin können auch die Stirnflächen, aus denen die virtuelle Achse austritt, zumindest teilweise ummantelt werden. Vorzugsweise werden beim Ummanteln die Bereiche des Grundkörpers mit den Spalten überdeckt. Durch eine solche Ummantelung kann der Grundkörper mit den Spalten stabilisiert werden.

Daraufhin kann der Teilbereich des Grundkörpers entfernt werden, welcher bis dahin den geschlitzten Grundkörper zusammenhält. Hierbei bleiben aufgrund der stabilisierenden Ummantelung die einzelnen Segmente, die sich durch die Spalte bilden in ihrer relativen Position zueinander weiterhin fixiert. Es kann somit entlang der virtuellen Achse ein Teilbereich des Grundkörpers entfernt werden, der sich bis zu den Spalten in dem Grundkörper erstreckt.

Aufgrund der stabilisierenden Ummantelung können auch nach dem Entfernen des entsprechenden Teilbereichs die einzelnen Segmente mit dem

magnetischen Ferrit weiterhin nicht auseinander fallen.

Auf diese Weise kann auf besonders einfache, effiziente, schnelle und

kostengünstige Weise ein magnetischer Kern mit mehreren Luftspalten geschaffen werden. Die einzelnen Segmente des magnetischen Kerns bleiben dabei während des gesamten Herstellungsprozesses fest in ihrer relativen Position zueinander, so dass ein aufwändiges Anordnen separater Segmente eines magnetischen Kerns entfallen kann. Insbesondere können dabei gerade bei kleinen geschlitzten magnetischen Kernen sehr präzise Luftspalte geschaffen werden.

Das Einbringen der Spalte in den Grundkörper kann mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens erfolgen. Beispielsweise können die Spalte mittels Sägen, insbesondere Mikrosägen in den Grundkörper eingebracht werden. Aber auch weitere Verfahren, wie zum Beispiel ein Strukturieren mittels eines Laserstrahls oder ein Schneiden mittels eines Fluidstrahls, z.B. eines Wasserstrahls oder ähnlichem kann zum Einbringen der Spalte in den Grundkörper genutzt werden. Auf diese Weise können besonders schmale Spalte in den Grundkörper eingebracht werden. Das Verfahren ist grundsätzlich auch für magnetische Kerne mit nur einem Spalt geeignet. Der besondere Vorteil des Verfahrens ergibt sich jedoch gerade bei magnetischen Kernen mit mehreren Luftspalten,

beispielsweise zwei, drei, vier, sechs, acht oder einer beliebigen anderen Anzahl von Luftspalten.

Die Breite der Luftspalte kann dabei in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung über die gesamten Spalt konstant sein. Alternativ ist es auch möglich, dass die Breite der Segmente in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung variiert. So kann die Breite der Spalte kontinuierlich oder auch stufenweise in entweder in axialer Richtung oder in radialen Richtung oder gegebenenfalls auch in beide Richtungen ansteigen oder abnehmen. Gemäß einer Ausführungsform kann das Entfernen des zweiten Teilbereichs ein Bohren, insbesondere ein Ausbohren eines inneren Bereichs des Grundkörpers umfassen. Aber auch beliebige andere Verfahren zum Entfernen des zweiten Teilbereichs, wie beispielsweise ein Fräsen, Schneiden mittels Laserstrahl, Wasserstrahl oder einem beliebigen anderen geeigneten Verfahren zum

Entfernen des zweiten Teilbereichs sind möglich. Durch das Entfernen des zweiten Teilbereichs kann ja nach eingesetztem Verfahren des zweiten

Teilbereichs jeweils die gewünschte Struktur und Form des Kerns erzielt werden. Das Entfernen des zweiten Teilbereichs erfolgt mindestens bis zu den Spalten, die in den ersten Teilbereich des Grundkörpers eingebracht sind. Auf diese Weise entstehen nach dem Einbringen der Spalte und dem Entfernen des zweiten Teilbereichs einzelne Segmente mit magnetischem Ferrit, die nur durch die Ummantelung des Grundkörpers gegeneinander fixiert sind.

Die äußeren Abmessungen des magnetischen Kerns können durch den bereitgestellten Grundkörper sehr einfach vorgegeben werden. Insbesondere kann der Grundkörper in einem beliebigen Herstellungsprozess gewonnen werden. Beispielsweise kann der Grundkörper durch Verpressen eines

Grundmaterials mit einem magnetischen Ferrit und gegebenenfalls

anschließendes Sintern des verpressten Grundkörpers realisiert werden.

Grundsätzlich ist es beispielsweise auch möglich, die Schritte des Bereitstellens des Grundkörpers und das Einbringen der Luftspalte zu kombinieren und bereits einen Grundkörper mit entsprechenden Spalten herzustellen, welcher anschließend erfindungsgemäß ummantelt wird und daraufhin der zweite Teilbereich entfernt wird.

Als magnetisches Material für den Grundkörper können beliebige geeignete magnetische Werkstoffe, insbesondere ferromagnetische oder ferrimagnetische Materialien verwendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Spalte, die in den Grundkörper eingebracht werden, eine Breite von weniger als 1 mm. Insbesondere können die Spalte, die in den Grundkörper eingebracht werden, eine Breite von maximal 500 Mikrometer, 200 Mikrometer, gegebenenfalls auch maximal 100 Mikrometer oder maximal 50 Mikrometer aufweisen. Auch Spalte mit einer geringeren Breite oder einer Breite von einem Millimeter oder mehr sind möglich. Auf diese Weise können geschlitzte magnetische Kerne mit besonders geringen Spalten hergestellt werden. Insbesondere kann in die Breite der Spalte in axialer und/oder radialer Richtung auch zunehmen oder abnehmen.

Gemäß einer Ausführungsform weist der bereitgestellte Grundkörper eine drehsymmetrische Form auf. Insbesondere kann die Symmetrieachse des drehsymmetrischen Grundkörpers der virtuellen Achse entsprechen. Unter drehsymmetrisch ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass ein

Grundkörper durch Rotation um die Symmetrieachse mit einem vorgegebenen Winkel auf sich selbst überführt werden kann. Der vorgegebene Winkel kann insbesondere einem Wert eines ganzzahligen Teils von 360° entsprechen. Somit kann ein Grundkörper beispielsweise eine Grundfläche eines regelmäßigen Polygons aufweisen.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Grundkörper einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt auf. Ferner kann der Grundkörper auch einen

rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen Derartige

Grundkörper eignen sich besonders gut für die Verwendung als magnetischer Kern.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt zum Ummanteln des

Grundkörpers ein Ummanteln des Grundkörpers mittels Spritzgussverfahren. Spritzgussverfahren eignen sich dabei besonders gut zum gezielten Ummanteln des Grundkörpers. Hierbei kann insbesondere auch eine weitere Strukturierung der Ummantelung für zusätzliche gewünschte Eigenschaften der Ummantelung realisiert werden. Zum Beispiel kann eine Strukturierung für Führungen von elektrischen Leitern oder ein Anschlusselement mit in die Ummantelung integriert werden. Ferner ist es auch möglich, eine Ummantelung aus einem oder mehreren Teilen an dem Grundkörper anzubringen. Das bzw. die Teile können zuvor in einem separaten Verfahren hergestellt worden sein. Das Anbringen der vorab hergestellten Teile kann mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens, beispielsweise durch Verkleben, Vergießen oder Ähnlichem erfolgen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ummanteln des Grundkörpers ein Einbringen des Materials für die Ummantelung, insbesondere eines elektrisch isolierenden Materials in die Spalte des Grundkörpers. Auf diese Weise kann eine besonders hohe Stabilisierung des magnetischen Kerns erzielt werden. Alternativ kann die Ummantelung des Grundkörpers auch nur auf die

Außenseiten des Grundkörpers aufgebracht werden, während die Spalte des Grundkörpers materialfrei bleiben. In diesem Fall sind die Spalte des

Grundkörpers mit Luft (oder einem Gas) gefüllt und die Fixierung der Segmente des magnetischen Kerns erfolgt nur durch die Außenseiten.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der magnetische Kern einen

Grundkörper, der durch Spalte in mehrere einzelne Segmente unterteilt ist. Hierbei können die Spalte in dem Grundkörper eine Breite von einigen

Millimetern, einem Millimeter oder weniger als 1 mm, insbesondere weniger von 500 Mikrometer, 200 Mikrometer, 100 Mikrometer oder weniger als 50

Mikrometer aufweisen. Der Durchmesser bzw. die Breite des magnetischen Kerns kann einen oder mehrere Zentimeter, beispielsweise 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, etc. betragen. Die Höhe des Grundkörpers, d.h. die Ausdehnung entlang der virtuellen Achse, kann beispielsweise einen oder mehrere Zentimeter betragen. Es sind Höhen von weniger als 1 cm, beispielsweise 8, 5 oder 3 mm sind möglich.

Gemäß einer Ausführungsform ragt die Ummantelung des Grundkörpers zumindest teilweise in einen inneren Bereich des Grundkörpers hinein. Dieser innere Bereich kann insbesondere ein materialfreier Bereich um die virtuelle Achse sein. Dem inneren Bereich schließt sich bezüglich der virtuellen Achse in radialer Richtung der Ferrit des Grundkörpers an. Die zumindest teilweise Ummantelung des inneren Bereichs kann beispielsweise durch eine

nachträgliche Umformung der Ummantelung erfolgen, nachdem der zweite Teilbereich entfernt worden ist. Beispielsweise kann an der Ummantelung eine geeignete Strukturierung vorgesehen sein, welche nach dem Entfernen des zweiten Teilbereichs mittels eines geeigneten Verfahrens, beispielsweise einer thermischen Umformung oder ähnlichem in den inneren Bereich des

Grundkörpers teilweise eingebracht wird. Auf diese Weise kann eine später aufgebrachte Wicklung um den geschlitzten magnetischen Kern herum besonders schonend angebracht werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der magnetische Kern ein

Schutzelement. Das Schutzelement ist an einer dem Innenbereich zugewandten Seite des Grundkörpers angeordnet. Bei dem Schutzelement kann es sich um ein vorgefertigtes Bauteil handelt, welches in den Innenbereich das

Grundkörpers eingebracht wird. Beispielsweise kann es sich bei dem

Schutzelement um ein Spritzgussteil oder ähnliches handeln. Dabei kann das Schutzelement mit dem Grundkörper verklebt, verschweißt oder in anderer Weise mit dem Grundkörper verbunden werden.

Gemäß einer Ausführungsform des Kerns weisen die Spalte in radialer Richtung und/oder in eine Richtung parallel zur Symmetrieachse eine variable Breite auf. Auf diese Weise kann der Induktivitätswert des magnetischen Kerns

stromabhängig gestaltet werden. Dies führt insbesondere zu einer

lastabhängigen Effizienz und damit verbundenen Vorteilen.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den

Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Grundkörpers zur Herstellung eines magnetischen Kerns gemäß einer Ausführungsform; Figur 2a, 2b: schematische Darstellungen einer perspektivischen Ansicht eines Grundkörpers mit eingebrachten Spalten zur Herstellung eines magnetischen Kerns gemäß zweier Ausführungsformen;

Figur 3a, 3b: schematische Darstellungen eines Querschnitts eines

ummantelten Grundkörpers zur Herstellung eines magnetischen Kerns gemäß zweier Ausführungsformen; Figur 4a, 4b: schematische Darstellungen eines Querschnitts durch einen

ummantelten Grundkörper gemäß zweier Ausführungsformen;

Figur 5: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen ummantelten Grundkörper für die Herstellung eines magnetischen Kerns gemäß einer Ausführungsform;

Figur 6: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen ummantelten Grundkörper für die Herstellung eines magnetischen Kerns gemäß einer weiteren Ausführungsform; und

Figur 7: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers 10, wie er beispielsweise als Ausgangsprodukt für die Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns dienen kann. In der hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Grundkörper 10 um einen zylinderförmigen Grundkörper

10 mit der Symmetrieachse A-A. Die hier dargestellte Ausführungsform eines zylinderförmigen, massiven Grundkörpers 10 dient jedoch nur dem besseren Verständnis. Darüber hinaus sind auch beliebige Grundkörper 10 mit einer anderen Form möglich. Beispielsweise kann als Grundkörper 10 auch ein Grundkörper mit einem ovalen Querschnitt verwendet werden. Ebenso sind auch Grundkörper 10 mit einem rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt möglich. Auch weitere Grundkörper 10, beispielsweise drehsymmetrische Grundkörper 10 sind möglich. Unter dem Begriff„drehsymmetrisch" ist dabei ein Körper zu verstehen, der durch Rotation um einen vorgegebenen Winkel auf sich selbst überführt werden kann. Als vorgegebener Winkel kann dabei ein beliebiger Bruchteil von 360°, insbesondere ein Winkel von 360 Grad / n, mit n einer ganzen Zahl von mindestens 2 verstanden werden. Solche drehsymmetrische Grundkörper weisen dabei ebenfalls eine Symmetrieachse auf, die insbesondere der Symmetrieachse A-A des zylinderförmigen Grundkörpers 10 entsprechen kann. Ferner sind auch Grundkörper 10 mit einer beliebigen anderen Form möglich. In diesem Fall kann in dem Grundkörper 10 anstelle der

Symmetrieachse A-A eine virtuelle Achse vorgesehen sein.

Der Grundkörper 10 kann vollständig aus einem magnetischen Material, wie z.B. einem Ferrit hergestellt sein. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Grundkörper 10 neben dem magnetischen Ferrit auch weitere Materialanteile umfasst. Der Grundkörper 10 kann beispielsweise durch Verpressen eines Materials, wie zum Beispiel einem Pulver aus einem magnetischen Ferrit hergestellt werden. Gegebenenfalls kann ein solcher Pressling auch in einem weiteren Verfahrensschritt gesintert werden. Darüber hinaus sind auch beliebige bekannte oder neuartige Verfahren zum Herstellen eines Grundkörpers 10 mit einem magnetischen Ferrit möglich.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem

Grundkörper 10 um einen massiven Grundkörper. Darüber hinaus sind grundsätzlich auch Grundkörper möglich, welche in einem inneren Bereich 30, insbesondere in einem Bereich entlang der Achse A-A materialfrei, das heißt hohl, ausgeführt sind.

Für die nachfolgenden Erläuterungen werden in dem Grundkörper 10 mindestens zwei Teilbereiche 10a und 10b unterschieden. Dabei schließt sich der zweite Teilbereich 10b bezüglich der Achse A-A in axialer oder radialer Richtung unmittelbar an den ersten Teilbereich 10a an. Die beiden Teilbereiche 10a und 10b können dabei die gleichen Materialeigenschaften aufweisen. Insbesondere kann der Grundkörper 10 mit den beiden Teilbereichen 10a und 10b in einem Herstellungsschritt aus einem gemeinsamen Grundmaterial hergestellt werden. Darüber hinaus sind jedoch auch möglich, dass die beiden Teilbereiche 10a und 10b unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen. Insbesondere kann sich das Material in dem ersten Teilbereich 10a von dem Material in den zweiten Teilbereich 10b unterscheiden. Dabei können grundsätzlich auch die beiden Teilbereiche 10a und 10b des Grundkörpers 10 zunächst unabhängig

voneinander gefertigt und anschließend miteinander verbunden werden, zum Beispiel mittels Verkleben.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen magnetischen Kerns werden in den ersten Teilbereich 10a des Grundkörpers 10 zunächst mehrere Spalte 11 eingebracht, wie dies beispielhaft in Figur 2a oder 2b dargestellt ist. In Figur 2a sind die beiden Teilbereiche 10a und 10b radial benachbart angeordnet. Dabei befindet sich hier der zweite Teilbereich 10b näher an der virtuellen Achse A-A. Dem erste Teilbereich 10a, in den die Spalte 11 eingebracht werden schließt sich in radialen Richtung nach außen ein zweiter Teilbereich 10b an.

In Figur 2b sind die beiden Teilbereiche 10a und 10b entlang der virtuellen Achse A-A axiale benachbart angeordnet. In diesem Fall kann, wie in Figur 2b auch dargestellt, ein innerer Bereich 30 in dem Grundkörper 10 materialfrei ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Grundkörper 10 somit im inneren hohl. Im Falle eines kreisförmigen Querschnitts bildet der Grundkörper 10 somit einen Hohlzylinder. Bei einem Grundkörper 10, bei welchem die beiden Teilbereiche 10a und 10b axial benachbart angeordnet sind, können die Spalte 11 den Grundkörper 10 in dem ersten Teilbereich 10a in radialer Richtung vollständig durchdringen.

Für das Einbringen der Spalte 11 in den Grundkörper 10 kann ein beliebiges geeignetes Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise können die Spalte 11 durch Sägen, insbesondere durch Mikrosägen in den Grundkörper 10 eingebracht werden. Für das Sägen der Spalte 11 in den Grundkörper 10 kann beispielsweise ein rotierendes, schwingendes oder oszillierendes Sägeblatt mit einer gewünschten Breite verwendet werden. Darüber hinaus sind auch beliebige weitere Verfahren zum Einbringen der Spalte 11 in den Grundkörper 10 möglich. Beispielsweise können die Spalte 11 auch mittels eines Laserstrahls in den Grundkörper 10 eingebracht werden. Ebenso sind beispielsweise auch Verfahren möglich, welche mittels eines Flüssigkeitsstrahls oder ähnlichem einen Spalt 11 in den Grundkörper 10 einbringen. Die Spalte 11, welche in den Grundkörper 10 eingebracht werden, weisen eine

Breite auf, die vorzugsweise geringer ist als der Durchmesser eines Drahtes, mit dem der Grundkörper 10 später umwickelt werden soll. Vorzugsweise können die Spalte 11 eine Breite von weniger als 1 mm aufweisen. Insbesondere können die Spalte 11 eine Breite von 500 Mikrometer oder weniger, beispielsweise 200 Mikrometer, 100 Mikrometer, 50 Mikrometer, 20 Mikrometer oder weniger aufweisen.

Die Breite b der Spalte 11 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in radialer Richtung und parallel zu der Symmetrieachse A-A konstant. Darüber hinaus ist auch möglich, die Breite b der Spalte 11 in radialen Richtung und/oder parallel zur Symmetrieachse A-A zu variieren. Beispielsweise können die einzelnen Spalte 11 mehrere Abschnitte mit einer unterschiedlichen Breite b aufweisen. Diese Weise kann sich die Breite b eines Spalts 11 in radialer Richtung und/oder parallel zur Symmetrieachse A-A stufenweise erhöhen (oder verringern). Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das

Einbringen der Spalte 11 in den Grundkörper 10 in mehreren Stufen erfolgt. Beispielsweise können in mehreren Stufen nacheinander unterschiedliche Schnittbreiten für die Spalte 11 eingearbeitet werden, wobei mit ansteigender Schnittbreite jeweils die Tiefe für das Einarbeiten des Spalts verringert wird. Zum Beispiel können nacheinander Spalteil mit unterschiedlicher Breite in den

Grundkörper 10 gesägt oder geschnitten werden, wobei Spalte mit geringerer Breite tiefer in den Grundkörper 10 eingebracht werden, während Spalte mit größerer Breite weniger tief in den Grundkörper 10 eingebracht werden.

Alternativ kann die Breite b der Spalte 11 auch kontinuierlich in radialer Richtung oder parallel zur Symmetrieachse A-A variiert werden.

Durch eine Variation der Breite b der Spalte 11 kann der Induktivitätswert des magnetischen Kerns 1 stromabhängig gestaltet werden. Dies führt insbesondere zu einer lastabhängigen Effizienz von Anwendungen mit einem entsprechenden magnetischen Kern. Die Spalte 11, welche in den Grundkörper 10 eingebracht werden, verlaufen vorzugsweise radial auf eine virtuelle Achse, beispielsweise die Achse A-A zu. Dabei verlaufen die Spalte 11 jedoch nicht vollständig durch den Grundkörper 10, sondern dringen nur teilweise in den Grundkörper 10 ein. Insbesondere werden die Spalte 11 nur in den ersten Teilbereich 10a eingebracht, während der zweite Teilbereich 10b, der sich in axialer oder radialen Richtung an den ersten

Teilbereich 10a anschließend nicht von den Spalten 11 durchdrungen wird. Somit ergibt sich auch nach dem Einbringen der Spalte 11 in den ersten Teilbereich 10 a des Grundkörpers 10 eine Anordnung, bei welcher der Grundkörper 10 nicht in mehrere Teilstücke zerfällt. Die Segmente 12 im ersten Teilbereich 10a des Grundkörpers 10, welche sich durch die Spalte 11 ergeben, werden durch den zweiten Teilbereich 10b des Grundkörpers 10 zusammengehalten.

Vorzugsweise werden mehrere Spalte 11 in den Grundkörper 10 eingebracht. Beispielsweise können in den Grundkörper 10 mindestens zwei Spalte 11 oder auch drei, vier, sechs, acht oder eine beliebige andere Anzahl von Spalten 11 in den Grundkörper 10 eingebracht werden.

In dem hier dargestellten Beispiel sind die Spalte 11 gleichmäßig, d.h.

äquidistant, in dem Grundkörper 10 angeordnet. Eine solche äquidistante Verteilung der Spalte 11 ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ ist es auch möglich, in einem Abschnitt des Grundkörpers 10 eine Häufung von Spalten 11 vorzusehen. In diesem Fall weisen die einzelnen Segmente 12 des Grundkörpers 10 nicht alle die gleiche Form auf.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird daraufhin der Grundkörper 10 mit den Spalten 11 mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt, wie dies in den Figuren 3a und 3b dargestellt ist. Unter dem Begriff„ummanteln" ist

beispielsweise zu verstehen, dass zumindest ein Teil der Außenfläche des Grundkörpers 10 mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet wird. Beispielsweise kann das Ummanteln des Grundkörpers 10 durch ein

Spritzgussverfahren oder ähnliches erfolgen. Darüber hinaus sind auch weitere Verfahren zum Aufbringen einer Ummantelung 20 auf den Grundkörper 10 möglich. Beispielsweise kann eine geeignete elektrisch isolierende Substanz mit der erforderlichen Schichtdicke auf den Grundkörper 10 abgeschieden werden. Ebenso ist es möglich, den Grundkörper 10 mit einem geeigneten Material zu besprühen oder zu bedampfen, um somit eine Ummantelung 20 des

Grundkörpers 10 herzustellen.

Ferner ist es auch möglich, eine Ummantelung aus einem oder mehreren Teilen an dem GrundkörperlO anzubringen. Das oder die anzubringenden Teile können dabei zuvor separat hergestellt werden. Auch diese separaten Kunststoffteile können zum Beispiel mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt werden. Das Anbringen der separaten Teile kann mittels eines beliebigen geeigneten

Verfahrens erfolgen. Beispielsweise können die Teile durch Verkleben oder ähnliches an dem Grundkörper 10 fixiert werden.

Während des Ummanteins des Grundkörpers 10 kann das elektrisch isolierende Material entweder nur auf die Außenflächen des Grundkörpers 10 aufgebracht werden, oder alternativ ist es auch möglich, das elektrisch isolierende Material auch in die Spalte 11 des Grundkörpers 10 einzubringen. Sofern das elektrisch isolierende Material auch in die Spalte 11 des Grundkörpers 10 eingebracht wird, so ist dabei ein Material zu wählen, welches eine Permeabilität aufweist, die in etwa der Permeabilität von Luft entspricht. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die Spalte 11 auch mit dem eingebrachten Material die

gewünschten Eigenschaften eines magnetischen Kerns mit Spalten aufweisen.

Durch das Ummanteln des Grundkörpers 10 wird der Grundkörper 10 mit den Spalten 11 im Außenbereich stabilisiert. Gegebenenfalls kann während des

Ummanteins des Grundkörpers 10 auch eine Strukturierung der Ummantelung 20 erfolgen. Beispielsweise kann diese Strukturierung der Ummantelung 20 den Verlauf von später anzubringenden elektrischen Leiterbahnen vorgeben. Darüber hinaus können auch bereits Strukturierungen zum Anbringen einer elektrischen Kontaktierung mit einem Anschlusselement oder ähnlichem während des

Ummanteins vorgesehen werden.

In einem weiteren Verfahrensschritt kann daraufhin, wie in den Figuren 4a und 4b dargestellt werden, der zweite Teilbereich 10b des Grundkörpers 10 entfernt werden. Auf diese Weise wird von dem Grundkörper 10 ein solcher Teilbereich entfernt, so dass das verbleibende Material des Grundkörpers 10 aufgrund der Spalte 11 in dem ersten Teilbereich 10a in einzelne Segmente 12 zerfällt. Diese einzelnen Segmente 12 des verbleibenden Grundkörpers 10 werden daraufhin nur durch die Ummantelung 20 fixiert.

Das Entfernen des zweiten Teilbereich 10b kann beispielsweise durch ein Bohren eines Lochs in den Grundkörper 10 erfolgen. Das Bohren kann dabei vorzugsweise entlang der virtuellen Achse A-A erfolgen. Aber auch beliebige andere Verfahren zum Entfernen des Materials in dem zweiten Teilbereich 10b sind möglich. So kann beispielsweise der zweite Teilbereich 10b auch mittels Fräsen entfernt werden. Auch ein Aus- oder Abschneiden des zweiten

Teilbereich 10b mittels eines Laserstrahls, eines Flüssigkeitsstrahls oder eines beliebigen anderen Verfahrens ist möglich.

Insbesondere, wenn der zweite Teilbereich 10b aus einem anderen Material besteht als der erste Teilbereich 10a, so können auch entsprechend geeignete weitere Verfahren zum Entfernen des Materials des zweiten Teilbereich 10b eingesetzt werden. So kann in diesem Falle gegebenenfalls das Material des zweiten Teilbereich 10b auch eventuell mittels eines Lösungsmittels oder ähnlichem von dem ersten Teilbereich 10a abgetrennt werden.

Nach dem Entfernen des zweiten Teilbereich 10b des Grundkörpers 10 werden die einzelnen Segmente 12 mit dem magnetischen Ferrit in den Grundkörper 10 nur durch die Ummantelung 20 gegeneinander fixiert. Somit entsteht aus dem Grundkörper 10 ein magnetischer Kern, der den Grundkörper 10 entlang einer virtuellen Achse A-A einen materialfreien Innenbereich 30 aufweist. Der Grundkörper 10 ist nach dem Entfernen des Innenbereichs 30 durch mehrere radial verlaufende Spalte 11 in einzelne Segmente 12 unterteilt. Zur

Stabilisierung der einzelnen Segmente 12 ist der Grundkörper 10 zumindest teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material 20 ummantelt.

Ein solcher geschlitzter magnetischer Kern kann anschließend mittels eines elektrischen Leiters, zum Beispiel einem Draht, umwickelt werden und so eine geeignete Induktivität bilden. Gegebenenfalls kann in einem weiteren Verfahrensschritt die Ummantelung 20 auch zumindest teilweise in den inneren Bereich 30 eingebracht werden. Hierzu kann zum Beispiel während der zuvor beschriebenen Ummantelung des

Grundkörpers 10 die Ummantelung 20 an der Stelle des inneren Bereich 30 verstärkt werden, wie dies zum Beispiel in den Figuren 4a und 4b durch das Bezugszeichen 21 dargestellt ist. Nach dem Entfernen des Materials im inneren Bereich 30 des Grundkörpers 10 kann dieser verstärkte Bereich 21 mittels eines geeigneten Verfahrens in den inneren Bereich 30 hinein gearbeitet werden.

Beispielsweise kann hierzu eine thermische Umformung des Materials, insbesondere des Bereichs mit dem verstärkten Material 21 erfolgen. So kann zum Beispiel das Material im Bereich 21 durch Umbördeln oder ein anderes geeignetes Verfahren in den Innenbereich 30 hinein gearbeitet werden. Auf diese Weise kann auch im inneren Bereich 30 zumindest teilweise eine Ummantelung 22 realisiert werden, wie dies zum Beispiel in der Figur 5 dargestellt ist.

Hierdurch können später anzubringende Leiterbahnen um den magnetischen Kern herum mit einem zumindest annähernd konstanten Abstand um den Grundkörper 10 herum angebracht werden. Darüber hinaus sind durch den Teil 22 Ummantelung 20 die Leiterbahnen an der Kante zum inneren Bereich 30 vor Beschädigungen aufgrund von scharfen Kanten geschützt.

Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch einen magnetischen Kern gemäß einer weiteren Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist mit den zuvor

beschriebenen Ausführungsformen weitestgehend identisch und unterscheidet sich insbesondere dadurch, dass in den Innenbereich 30 des Grundkörpers 10 ein zusätzliches Schutzelement 25 eingebracht worden ist. Bei dem

Schutzelement 25 kann es sich um ein vorgefertigtes Bauteil handeln, welches in den Innenbereich 30 des Grundkörpers 10 eingebracht wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Schutzelement 25 um ein Spritzgussteil oder ähnliches handeln. Dabei kann das Schutzelement 25 mit dem Grundkörper 10 verklebt, verschweißt oder in anderer Weise mit dem Grundkörper 10 verbunden werden. Ferner kann das Schutzelement 25 auch in den Innenbereich 30 des Grundkörpers 10 eingepresst werden. Die Form des Schutzelements 25 ist an die Form des Innenbereichs 30 des Grundkörpers angepasst. Weist der Innenbereich 30 beispielsweise einen runden Querschnitt auf, so kann das Schutzelement 25 zum Beispiel als Hohlzylinder ausgebildet sein. Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Herstellung eines geschlitzten magnetischen Kerns gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Das Verfahren entspricht dem bereits zuvor beschriebenen Ablauf. In Schritt Sl wird zunächst ein Grundkörper 10 mit einem magnetischen Ferrit bereitgestellt, wie er zuvor beschrieben wurde. Der Grundkörper kann insbesondere die zuvor beschriebenen benachbarten

Teilbereiche 10a und 10b umfassen. Der Grundkörper 10 kann entweder vollständig aus magnetischem Ferrit bestehen, oder zumindest zu einem großen Anteil von magnetischem Ferrit umfassen. Wie bereits zuvor beschrieben, kann der Grundkörper 10 eine nahezu beliebige Form aufweisen. Insbesondere kann der Grundkörper 10 in seinen Außenabmessungen eine Form aufweisen, welche den Außenabmessungen des gewünschten zu realisierenden magnetischen Kerns entspricht. Der Grundkörper 10 kann eine Höhe von einigen Millimetern bis einigen Zentimetern aufweisen. Die Breite des Grundkörpers kann mehrere Millimeter bis mehrere Zentimeter betragen.

In einem weiteren Schritt S2 werden mehrere Spalte 11 in den Grundkörper 10 eingebracht. Die Spalte verlaufen vorzugsweise radial zu einer virtuellen Achse A-A in dem Grundkörper 10. Insbesondere dringen die Spalte 11 nur teilweise in axialer oder radialer Richtung in den Grundkörper 10 ein. Somit ergibt sich ein Grundkörper 10, bei welchem der erste Teilbereich 10a Spalte 11 aufweist, während der zweite Teilbereich 10b keine Spalte aufweist. Die einzelnen Teile in dem ersten Teilbereich 10a werden somit durch den zusammenhängenden zweiten Teilbereich 10b zusammengehalten. Das Einbringen der Spalte 11 in den Grundkörper 10 kann dabei, wie zuvor bereits beschrieben, mittels eines beliebigen Verfahrens erfolgen. Grundsätzlich ist es auch möglich, bereits bei der Herstellung des Grundkörpers 10 bereits einen Grundkörper vorzusehen, welche einen ersten Teilbereich 10a mit Spalten 11 und einen zweiten Teilbereich 10b ohne Spalte 11 aufweist. In diesem Falle fallen die Schritte Sl und S2

zusammen.

In Schritt S3 wird der Grundkörper 10 mit den Spalten 11 mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt. Das heißt, der Grundkörper 10 mit den Spalten 11 wird mit dem elektrisch isolierenden Material an seine Außenseite zumindest teilweise beschichtet. Das Ummanteln des Grundkörpers 10 kann mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens erfolgen. Insbesondere kann das Ummanteln des Grundkörpers 10 mittels Spritzgussverfahren erfolgen. Dabei kann gegebenenfalls auch gleichzeitig eine Strukturierung der Ummantelung erfolgen. Auf diese Weise können weitere funktionale Eigenschaften der Ummantelung realisiert werden. Beispielsweise kann ein Verlauf der Leiterbahnführung auf der Außenseite des magnetischen Kerns durch eine Strukturierung der

Ummantelung erfolgen. Ferner kann die Ummantelung auch gleichzeitig ein Anschlusselement für Drähte bzw. Leitungen bereitstellen.

Schließlich erfolgt in Schritt S4 ein Entfernen eines Innenbereichs 30 des Grundkörpers 10. Dabei wird der zweite Teilbereich 10b des Grundkörpers 10 entfernt. Auf diese Weise„zerfällt" der Grundkörper 10 in mehrere einzelne Segmente 12 mit magnetischem Ferrit. Diese einzelnen Segmente 12 werden nur durch die Ummantelung 20 um den Grundkörper 10 zusammengehalten.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen geschlitzten magnetischen Kern mit mehreren Spalten, sowie ein Herstellungsverfahren für einen solchen magnetischen Kern. Hierzu werden in einen Grundkörper aus einem magnetischen Ferrit mehrere Spalte in den Grundkörper eingebracht, die jedoch nur teilweise in den Grundkörper eindringen. Anschließend wird der Grundkörper mit den Spalten durch eine Ummantelung fixiert und daraufhin ein Bereich des Grundkörpers entfernt, so dass das magnetischen Ferrit in mehrere einzelne Segmente zerfällt, die nur von der Ummantelung zusammengehalten werden.