Die Erfindung betri f ft ein magnetfeldempfindliches Bauelement , eine Verwendung eines magnetfeldempfindlichen Bauelements und einen Trans formator .

Magnetfeldempfindliche Bauelemente , insbesondere Magnetkerne , werden für eine Mehrzahl von elektronischen und/oder elektrischen Anwendungen verwendet , vorzugsweise zur Leistungsübertragung in einem Trans formator, zur Begrenzung von Strömen in elektrischen Leitungen, zur Zwischenspeicherung von Energie in Form ihres Magnetfeldes , zur Impedanzanpassung oder zur Filterung eines elektronischen oder elektrischen Signals .

Bei der Verwendung eines magnetfeldempfindlichen Bauelements als Magnetkern innerhalb eines Trans formators , soll eine Übertragung von elektrischer Leistung möglichst verlustarm erfolgen . Insbesondere sollen hierzu der durch einen mit Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leiter induzierte magnetische Fluss verlustarm und gebündelt durch den Magnetkern geführt werden . Dazu sind vor allem eine hohe magnetische Sättigungs flussdichte und eine magnetische Permeabilität des Magnetkerns von größer oder gleich 500 vorteilhaft , bevorzugt von größer oder gleich 1 . 000 und besonders bevorzugt von größer oder gleich 2 . 000 .

Insbesondere für Anwendungen mit höherer elektrischer Leistung benötigt man meist geschnittene Magnetkerne , um den geforderten Windungs- und I solationsaufbau zu realisieren . Durch das Schneiden eines Magnetkerns entsteht ein Luftspalt , welcher zu höheren Kernverlusten und damit zu einer erhöhten Wärmeentwicklung führt .

Insbesondere für die steigende Anzahl von Anwendungs fällen hoher elektrischer Leistung durch die Elektromobilität besteht der Bedarf Trans formatoren hoher Leistung möglichst leicht und möglichst kompakt zu gestalten . Dazu müssen die geforderten Leistungen bei möglichst geringen Verlusten übertragen werden, um eine möglichst geringe Wärmeentwicklung zu erzeugen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen .

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein magnetfeldempfindliches Bauelement mit einer Durchgangsöf fnung und einer axialen Erstreckung, wobei das magnetfeldempfindliche Bauelement zumindest eine Schnittfläche aufweist , wobei die Schnittfläche eine Normale aufweist , die senkrecht zur axialen Erstreckung des magnetfeldempfindlichen Bauelements ausgebildet ist ; das magnetfeldempfindliche Bauelement einen weichmagnetischen Stof f aufweist , vorzugsweise ein metallisches Glas ; und das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Koerzitivf eld- stärke von kleiner oder gleich 10 A/m aufweist , bevorzugt eine Koerzitivf eldstärke von kleiner oder gleich 5 A/m und besonders bevorzugt eine Koerzitivf eldstärke von kleiner oder gleich 3 A/m .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein" , „zwei" usw . im Regel fall als „mindestens"- Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein..." , „mindestens zwei ..." usw . , sofern sich nicht aus dem j eweil igen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann of fensichtlich oder technisch zwingend ist , dass dort nur „genau ein ..." , „genau zwei ..." usw . gemeint sein könne .

Im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung sei der Ausdruck „insbesondere" immer so zu verstehen, dass mit diesem Ausdruck ein optionales , bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird . Der Ausdruck ist nicht als „und zwar" und nicht als „nämlich" zu verstehen .

Unter einem „magnetfeldempfindlichen Bauelement" wird ein Bauelement , insbesondere ein ferromagnetisches Bauelement , verstanden, welches auf ein Magnetfeld mit der Veränderung zumindest einer Zustandsgröße des Bauelements reagiert . Aus einem magnetfeldempfindlichen Bauelement kann unter anderem zusammen mit elektrischen Leitern ein induktives Bauelement hergestellt werden, das für elektrische und/oder elektronische Anwendungen verwendet werden kann .

Ein magnetfeldempfindliches Bauelement kann eine Erstreckung von größer oder gleich 10 mm aufwei sen, bevorzugt eine Erstreckung von größer oder gleich 16 mm und besonders bevorzugt eine Erstreckung von größer oder gleich 22 mm .

Ein magnetfeldempfindliches Bauelement kann eine Erstreckung von kleiner oder gleich 500 mm aufweisen, bevorzugt eine Erstreckung von kleiner oder gleich 450 mm und besonders bevorzugt eine Erstreckung von kleiner oder gleich 400 mm .

Unter einer „Durchgangsöf fnung" wird ein freier Querschnitt verstanden, der im Innenbereich des magnetfeldempfindlichen Bauelements ausgebildet ist . Vorzugsweise erstreckt sich die Durchgangsöf fnung in Richtung einer „axialen Erstreckung" des magnetfeldempfindlichen Bauelements .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement weist vorzugsweise die Gestalt eines Ringkerns auf , wodurch ein besonders vorteilhaftes , insbesondere ein besonders geringes , Streufeld des magnetfeldempfindlichen Bauelements erreicht werden kann . Hierdurch kann erreicht werden, dass das magnetfeldempfindliche Bauelement und/oder ein mit dem magnetfeldempfindlichen Bauelement hergestelltes induktives Bauelement eine besonders gute elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen . Insbesondere kann das derart ausgebildete magnetfeldempfindliche Bauelement ein Streufeld eines nahegelegenen Bauteils beeinflussen .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann die Gestalt eines unterbrochenen Ringkerns aufweisen . Mit anderen Worten kann das magnetfeldempfindliche Bauelement an zumindest einer Stelle einen Luftspalt aufweisen .

Die innere Kontur des magnetfeldempfindlichen Bauelements formt die Durchgangsöf fnung des magnetfeldempfindlichen Bauelements aus .

Besonders bevorzugt ist die äußere Kontur des magnetfeldempfindlichen Bauelements als ein Oval ausgebi ldet und die innere Kontur des magnetfeldempfindlichen Bauelements ebenfalls als Oval mit zwei Symmetrieachsen ausgebildet .

Ein „Oval" ist eine ebene rundl iche konvexe Figur . Ein Oval umfasst Kreise und Ellipsen als Spezialfälle , wobei ein beliebiges Oval im Gegensatz zu diesen keine „Symmetrieachse" besitzen muss . Insbesondere ist ein Oval eine geschlossene zweimal stetig di f ferenzierbare konvexe Kurve in der Ebene . I st die Kurve eines Ovals spiegelbildlich zu beiden Seiten einer gedachten Linie angeordnet , so wei st das Oval eine Symmetrieachse auf . I st die Kurve eines Ovals spiegelbildlich zu beiden Seiten zweier nicht zusammenfallender gedachten Linie angeordnet , so weist das Oval „zwei Symmetrieachsen" auf . Insbesondere sind ein Kreis und eine Ellipse j eweils ein Oval mit zwei Symmetrieachsen .

Alternativ kann äußere Kontur und/oder die innere Kontur des magnetfeldempfindlichen Bauelements als U-Form oder als C-Form oder als Rechteck oder als unterbrochenes Rechteck ausgebi ldet sein, wodurch ein besonders vorteilhaftes , insbesondere ein besonders geringes , Streufeld des magnetfeldempfindlichen Bauelements erreicht werden kann . Hierdurch kann erreicht werden, das s das magnetfeldempfindliche Bauelement und/oder ein mit dem magnetfeldempfindlichen Bauelement hergestelltes induktives Bauelement eine besonders gute elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen . Insbesondere kann das derart ausgebildete magnetfeldempfindliche Bauelement ein Streufeld eines nahegelegenen Bauteils vorteilhaft besonders geringfügig beeinflussen .

Vorzugsweise weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine im Wesentlichen konstante axiale Erstreckung auf , insbesondere eine konstante axiale Erstreckung .

Vorzugsweise ist die Materialstärke des magnetfeldempfindlichen Bauelements weitestgehend konstant oder konstant . In dem Sonderfall in welchem das magnetfeldempfindliche Bauelement im Querschnitt als ein Kreis ausgebi ldet ist und die Material stärke des magnetfeldempfindlichen Bauelements konstant ist , weist das magnetfeldempfindliche Bauelement im Querschnitt die Geometrie eines Kreisrings auf . Unter einer „Schnittfläche" wird eine Fläche des magnetfeldempfindlichen Bauelements verstanden an welcher das magnetfeldempfindliche Bauelement endet , vorzugsweise in azimutaler Richtung bezogen auf die axiale Erstreckung endet . Mit anderen Worten weist ein Raum ausgehend von der Schnittfläche in Richtung einer Normalen der Schnittfläche kein magnetfeldempfindliches Bauelement auf .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann zwei oder mehr Schnittflächen aufweisen . Insbesondere kann das magnetfeldempfindliche Bauelement eine erste Schnittfläche und eine zweite Schnittfläche aufweisen, wobei sich die erste Schnittfläche und die zweite Schnittfläche gegenüberliegen können und zueinander beabstandet angeordnet sein können . Mit anderen Worten begrenzen die erste Schnittfläche und die zweite Schnittfläche einen Luftspalt .

Alternativ kann die erste Schnittfläche und die zweite Schnittfläche zueinander beabstandet angeordnet sein und die gleiche Flächennormale aufweisen .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann insbesondere zwei magnetfeldempfindlichen Bauelementteile aufweisen, die durch mechanische Trennung des magnetfeldempfindlichen Bauelements hergestellt werden können . Die zwei magnetfeldempfindlichen Bauelementteile können j eweils eine erste Schnittfläche und eine zweite Schnittfläche aufweisen, wobei sich die j eweils ersten Schnittflächen und die j eweils zweiten Schnittflächen gegenüberliegen können und j eweils einen Luftspalt begrenzen können .

Das erste magnetfeldempfindliche Bauelementteil und das zweite magnetfeldempfindliche Bauelementteil können derart angeordnet sein, dass die j eweils ersten Schnittf lächen und die j eweils zweiten Schnittflächen gegenüberliegen und in Kontakt miteinander stehen, vorzugsweise in flächigem Kontakt . Unter einem „weichmagnetischen Stof f" wird ein Stof f verstanden, welcher sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lässt . Vorzugsweise weist ein weichmagnetischer Stof f eine Koerzitiv- feldstärke von weniger oder gleich 1 . 000 A/m auf .

Vorzugsweise weist ein weichmagnetischer Stof f , insbesondere ein amorpher weichmagnetischer Stof f , vorzugsweise ein metallisches Glas , eine Legierung aufweisend Eisen, Nickel und/oder Cobalt auf .

Unter einem „metallischen Glas" wird eine metallbasierte Legierung eines Stof fes verstanden, welche auf atomarer Ebene keine kristalline , sondern eine amorphe Struktur aufweist und trotzdem metallische Leitfähigkeit als Eigenschaft aufweist . Vorzugsweise kann ein metallisches Glas neben metallischen Legierungsbestandteilen auch nichtmetallische Legierungsbestandteile aufweisen .

Die für Metalle sehr ungewöhnliche amorphe Atomanordnung ermöglicht vorteilhaft besondere physikalische Stof feigenschaf ten . Insbesondere kann durch die Verwendung von metallischen Gläsern die Koerzitivf eldstärke des magnetfeldempfindlichen Bauelements vorteilhaft reduziert werden und/oder die Permeabilität vorteilhaft erhöht werden .

Unter der „Koerzitivf eldstärke" wird die magnetische Feldstärke verstanden, die notwendig ist , um ein zuvor bis zur Sättigungsflussdichte aufgeladenes magnetfeldempfindliches Bauelement vollständig zu entmagnetisieren .

Bevorzugt weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Koerzitivf eldstärke von kleiner oder gleich 2 A/m auf , bevorzugt eine Koerzitivf eldstärke von kleiner oder gleich 1 , 5 A/m und besonders bevorzugt eine Koerzitivf eldstärke von kleiner oder gleich 1 A/m . Weiterhin vorzugsweise weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Koerzitivf eldstärke von kleiner oder gleich 0 , 5 A/m auf , bevorzugt eine Koerzitivf eldstärke von kleiner oder gleich 0 , 1 A/m und besonders bevorzugt eine Koerzitiv- feldstärke von kleiner oder gleich 0 , 05 A/m .

Je weniger Dissipation bei der designierten Leistungsübertragung von einem durch einen Wechselstrom, insbesondere einen hochfrequenten Wechselstrom mit einer Frequenz von größer oder gleich 80 kHz , bevorzugt größer oder gleich 200 kHz , designiert durchflossenen Leiterstück hervorgerufenen Magnetfeld in einen magnetischen Fluss in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement und umgekehrt entsteht , desto ef fi zienter kann Leistung durch das magnetfeldempfindliche Bauelement übertragen werden und desto weniger Wärme entsteht .

Je geringer die Koerzitivf eldstärke des magnetfeldempfindlichen Bauelements ist , desto geringer sind die in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement entstehenden Hystereseverluste und damit die entstehende Dissipation, wenn ein designiertes Leiterstück von einem Wechselstrom durchflossen wird und durch das hervorgerufene Magnetfeld einen magnetischen Fluss in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement auslöst . Mit der hier geforderten Koerzitivf eldstärke des magnetfeldempfindlichen Bauelements kann so eine besonders ef fi ziente Leistungsübertragung erreicht werden . Weiterhin kann erreicht werden, dass das magnetfeldempfindliche Bauelement auch bei einem nachteiligen Verhältnis von Oberfläche des magnetfeldempfindlichen Bauelements zu Volumen des magnetfeldempfindlichen Bauelements eine besonders vorteilhafte thermische Stabilität aufweist . Dadurch kann weiterhin erreicht werden, dass das magnetfeldempfindliche Bauelement in kleineren Dimensionen ausgeführt werden kann, insbesondere bei gleicher Leistungsübertragung . Hierdurch kann die in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement anfallende Dissipation bei hochfrequenten polaritätswechselnden Feldstärken, insbesondere von einem hochfrequenten Strom von größer oder gleich 80 kHz hervorgerufenen polaritätswechselnden Feldstärken, zusätzlich vorteilhaft reduziert werden, bevorzugt von einem hochfrequenten Strom von größer oder gleich 200 kHz hervorgerufenen polaritätswechselnden Feldstärken .

Unter der „Sättigungs flussdichte" wird die maximale magnetische Flussdichte eines Stof fes verstanden die durch ein von außen aufgebrachtes magnetisches Feld in dem Stof f erreicht werden kann .

Vorzugsweise weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Sättigungs flussdichte von größer oder gleich 1 , 1 T auf , bevorzugt eine Sättigungs flussdichte von größer oder gleich 1 , 2 T und besonders bevorzugt eine Sättigungs flussdichte von größer oder gleich 1 , 3 T . Weiterhin vorzugsweise weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Sättigungs flussdichte von größer oder gleich 1 , 4 T auf , bevorzugt eine Sättigungs flussdichte von größer oder gleich 1 , 5 T und besonders bevorzugt eine Sättigungsflussdichte von größer oder gleich 1 , 6 T .

Durch eine hohe Sättigungs flussdichte kann ein hoher magnetischer Fluss in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement und damit eine hohe Leistung übertragen werden .

Durch die hier spezi fi zierten Werte der Koerzitivf eldstärke , der Remanenz und der Sättigungs flussdichte des magnetfeldempfindlichen Bauelements kann eine besonders ef fi ziente Leistungsübertragung durch das magnetfeldempfindliche Bauelement erreicht werden . Insbesondere die Kombination der spezi fi zierte Werte kann zu einer besonders vorteilhaften Hysteresekennlinie des magnetfeldempfindlichen Bauelements führen . Dadurch kann das magnetfeldempfindliche Bauelement besonders geringe Hystereseverluste bei der Leistungsübertragung aufweisen . Die Hysteresekennlinie kann vorzugsweise als „Z-Schlei fe" ausgebildet sein .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann eine hohe Permeabilität aufweisen .

Unter einer „Permeabilität" eines magnetfeldempfindlichen Bauelements wird die Magnetisierung eines Materials in einem äußeren Magnetfeld verstanden . Je höher die Permeabilität eines magnetfeldempfindlichen Bauelements ist , desto größer ist das Verhältnis aus magnetischer Flussdichte in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement und magnetischer Feldstärke , welche auf das magnetfeldempfindliche Bauelement einwirkt . Bei der Verwendung des Begri f fs Permeabilität ist im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung stets die relative Permeabilität zu verstehen .

So führt ein magnetfeldempfindliches Bauelement mit einer hohen Permeabilität dazu, dass auch bei einer geringen magnetischen Feldstärke eine vergleichsweise hohe magnetische Flussdichte in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement vorliegt . Somit erhöht eine hohe Permeabilität das Übersetzungsverhältnis von dem magnetischen Feld, insbesondere dem von einem designiert stromdurchflossenen Leiterstück ausgehenden magnetischen Feld, in den magnetischen Fluss in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement und andersherum .

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Permeabilität aufweist , die größer oder gleich 1 . 000 ist , vorzugsweise größer oder gleich 5 . 000 , bevorzugt größer oder gleich 10 . 000 und besonders bevorzugt größer oder gleich 20 . 000 . Ebenfalls bevorzugt weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Permeabilität von größer oder gleich 35 . 000 auf , bevorzugt eine Permeabilität von größer oder gleich 45 . 000 und besonders bevorzugt eine Permeabilität von größer oder gleich 50 . 000 . Weiterhin bevorzugt weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Permeabilität von größer oder gleich 60 . 000 auf , bevorzugt eine Permeabilität von größer oder gleich 70 . 000 und besonders bevorzugt eine Permeabilität von größer oder gleich 80 . 000 . Ebenfalls weiterhin bevorzugt weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Permeabi lität von größer oder gleich 90 . 000 auf , bevorzugt eine Permeabilität von größer oder gleich 100 . 000 und besonders bevorzugt eine Permeabilität von größer oder gleich 110 . 000 . Weiterhin bevorzugt weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Permeabilität von größer oder gleich 120 . 000 auf , bevorzugt eine Permeabilität von größer oder gleich 130 . 000 und besonders bevorzugt eine Permeabilität von größer oder gleich 140 . 000 auf . Vorzugsweise ist die Permeabilität des magnetfeldempfindlichen Bauelements größer oder gleich 150 . 000 .

Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Permeabilität des magnetfeldempfindlichen Bauelements nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen . Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe der hier vorgeschlagenen Permeabilität des magnetfeldempfindlichen Bauelements liefern .

Durch die vergleichsweise hohe Permeabilität des hier vorgeschlagenen magnetfeldempfindlichen Bauelements kann erreicht werden, dass das von einem designierten stromdurchflossenen Leiter, ausgehende magnetische Feld einen besonders starken magnetischen Fluss in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement hervorruft und andersherum . Mit anderen Worten weist das magnetfeldempfindliche Bauelement bei hoher Permeabilität ein steiles Übertragungsverhalten zwischen magnetischer Feldstärke des von dem designiert von einem Strom durchflossenen Leiter ausgehenden magnetischen Feld und dem magnetischen Fluss in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement und andersherum auf.

Je höher die Permeabilität des magnetfeldempfindlichen Bauelements ist desto höher ist die Induktivität eines designierten induktiven Bauelements aufweisend das magnetfeldempfindliche Bauelement bei vorgegebener designierter Stromstärke durch einen designierten elektrischen Leiter.

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann eine Remanenz von kleiner oder gleich 0,7 T aufweisen, bevorzugt eine Remanenz von kleiner oder gleich 0,1 T und besonders bevorzugt eine Remanenz von kleiner oder gleich 0,05 T.

Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter „Remanenz" wird die Magnetisierung verstanden, die ein durch ein externes magnetisches Feld magnetisiertes Teilchen nach dem Entfernen des externen magnetischen Feldes beibehält.

Weiterhin bevorzugt weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Remanenz von kleiner oder gleich 1,8 T auf, bevorzugt 1,5 T, weiterhin bevorzugt 1,3 T, abermals bevorzugt 1,1 T. Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann weiterhin eine Remanenz von kleiner oder gleich 0,9 T aufweisen, bevorzugt eine Remanenz von kleiner oder gleich 0,4 T und besonders bevorzugt eine Remanenz von kleiner oder gleich 0,02 T.

Vorzugsweise weist das magnetfeldempfindliche Bauelement ein Verhältnis der Remanenz zur Sättigungsflussdichte von größer o- der gleich 50 % auf , bevorzugt größer oder gleich 70 % und besonders bevorzugt von größer oder gleich 80 % . Weiterhin vorzugsweise weist das magnetfeldempfindliche Bauelement ein Verhältnis der Remanenz zur Sättigungs flussdichte von größer o- der gleich 85 % auf , bevorzugt größer oder gleich 90 % und besonders bevorzugt von größer oder gleich 95 % .

Durch die hier spezi fi zierten Werte der Remanenz kann erreicht werden, dass ein verringerter Einschaltstromstoß bei elektrischen Bauteilen aufweisend das magnetfeldempfindliche Bauelement aufgebracht werden muss .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann eine Magnetostriktion mit einer betragsmäßigen relativen Längenänderung parallel zum magnetischen Feld von weniger oder gleich 2 mal 10~ ⁶ aufweisen, bevorzugt von weniger oder gleich 1 mal 10~ ⁶ und besonders bevorzugt von weniger oder gleich 0 , 5 mal 10~ ⁶ .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter „Magnetostriktion" wird die Verformung des magnetfeldempfindlichen Bauelements infolge eines einwirkenden magnetischen Feldes verstanden . Dabei erfährt das magnetfeldempfindlichen Bauelements bei konstantem Volumen eine elastische Längenänderung .

Durch die hier spezi fizierten Werte der Magnetostriktion kann erreicht werden, dass das magnetfeldempfindliche Bauelement bei seiner designierten Verwendung keine störenden Geräusche absondert , insbesondere keine für den Menschen wahrnehmbaren Geräusche absondert .

Insbesondere bei zumindest eine Schnittfläche aufweisenden gewickelten Magnetkernen ist der mechanische Verbund der einzelnen Bandlagen von Bedeutung . Durch die hier spezi fi zierten Werte der Magnetostriktion kann erreicht werden, dass das magnetfeldempfindliche Bauelement bei seiner designierten Verwendung lediglich geringfügige Verformungen erfährt , wodurch ein auch für die magnetischen Eigenschaften nachteiliges Auflösen des mechanischen Verbundes zwischen den einzelnen gewickelten Schichten verhindert oder vermindert werden kann . Mit anderen Worten ist die elastische Längenänderung des magnetfeldempfindlichen Bauelements durch ein einwirkendes magnetisches Feld derart gering, dass der Einfluss auf die Schnittf läche vernachlässigbar klein ist . Dadurch kann eine verbesserte Permeabilität des magnetischen Bauelements auch während der Lebensdauer des magnetfeldempfindlichen Bauelements erreicht werden .

Die zumindest eine Schnittfläche des magnetfeldempfindlichen Bauelements weist eine Rauheit R _a von kleiner oder gleich 12 , 5 pm auf , bevorzugt eine Rauheit R _a von kleiner oder gleich 6, 3 pm und besonders bevorzugt eine Rauheit R _a von kleiner oder gleich 3 , 2 pm .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Eine „Rauheit" bezeichnet die Unebenheit der Oberflächenhöhe . Zur quantitativen Charakterisierung der Rauheit gibt es unterschiedliche Berechnungsverfahren, die j eweils auf verschiedene Eigenheiten der Oberfläche Rücksicht nehmen . Die „Rauheit R _a " oder Mittenrauheit gibt den mittleren Abstand eines Messpunktes auf der Oberfläche zur Mittellinie an .

Es versteht sich, dass bei der Spezi fizierung der Rauheit die Rauheit der Schnittfläche aufweisend eine isolierende Schicht , insbesondere ein Tränkharz verstanden werden kann .

Je geringer die Rauheit der Schnittfläche des magnetfeldempfindlichen Bauelements ausgebildet ist , desto geringer sind die Einbußen der Permeabilität des zumindest eine Schnittfläche aufweisenden magnetfeldempfindlichen Bauelements im Vergleich zu einem keine Schnittfläche aufweisenden magnetfeldempfindlichen Bauelement .

Die hier geforderte Rauheit kann nach dem Aufschneiden des magnetfeldempfindlichen Bauelements durch Polieren der Schnittfläche erreicht worden sein .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement weist vorzugsweise eine Rauheit R _a von kleiner oder gleich 1 , 6 pm auf , bevorzugt eine Rauheit R _a von kleiner oder gleich 0 , 8 pm und besonders bevorzugt eine Rauheit R _a von kleiner oder gleich 0 , 4 pm .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann zumindest teilweise eine isolierende Schicht aufweisen, insbesondere ein Tränkharz .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Eine „isolierende Schicht" kann zumindest teilweise aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstof f und/oder einem nicht magnetischen Werkstof f gebildet sein, insbesondere aus einem aufgeschmol zenen Kunststof fpulver, vorzugsweise einem Thermoplast und/oder einem Duroplast .

Eine isolierende Schicht kann ein Epoxidharz und/oder einen Lack oder mehrere Lackschichten aufwei sen . Hierdurch wird eine I solierschicht und/oder Fixierschicht mit einem geringeren Volumen als bei einem nichtleitenden Gehäuse erreicht .

Eine isolierende Schicht kann insbesondere mit einem Sprühverfahren und/oder ein Tauchverfahren und/oder einem Beschichtungsverfahren hergestellt werden .

Die isolierende Schicht kann vorzugsweise eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 150 ° C aufweisen, bevorzugt eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 160 ° C und besonders bevorzugt eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 170 ° C . Weiterhin vorzugsweise kann die isolierende Schicht eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 180 ° C aufweisen, bevorzugt eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 190 ° C und besonders bevorzugt eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 200 ° C .

Bei einem Sichtaufbau des magnetfeldempfindlichen Bauelements kann eine isolierende Schicht insbesondere zwischen den Schichten, aufweisend einen weichmagnetischen Stof f , angeordnet sein . Hierdurch können Wirbelstromverluste in den einzelnen Schichten reduziert werden .

Die Oberfläche des magnetfeldempfindlichen Bauelements kann zumindest teilweise eine nichtleitende Schicht aufweisen, insbesondere eine nichtleitende Schicht aufweisend einen Kunststof f , vorzugsweise ein nichtleitendes Gehäuse .

Eine nichtleitende Schicht und/oder ein nichtleitendes Gehäuse kann zumindest teilweise aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstof f und/oder einem nicht magnetischen Werkstof f gebildet sein, insbesondere aus einem auf geschmol zenen Kunststof fpulver, vorzugsweise einem Thermoplast und/oder einem Duroplast oder einen solchen aufweisen .

Eine nichtleitende Schicht und/oder ein nichtleitendes Gehäuse kann insbesondere in einem Spritzgießverfahren und/oder einem Thermoformverfahren und/oder einem PUR-RIM Verfahren und/oder einem sonstigen Kunststof f fertigungsverfahren hergestellt werden .

Eine nichtleitende Schicht und/oder ein nichtleitendes Gehäuse kann einen unteren Teil und einen oberen Teil aufweisen . Der untere Teil und der obere Tei l können mittels Verbindungseinrichtungen miteinander verbunden werden, insbesondere so miteinander verbunden werden, dass das magnetfeldempfindliche Bauelement zumindest teilweise von der nichtleitenden Schicht und/oder dem nichtleitenden Gehäuse umschlossen wird, vorzugsweise vollständig umschlossen .

Eine nichtleitende Schicht und/oder ein nichtleitendes Gehäuse kann monolithisch aus einem Teil ausgebildet sein .

Eine nichtleitende Schicht kann ein Epoxidharz und/oder einen Lack oder mehrere Lackschichten aufwei sen . Hierdurch kann eine I solierschicht und/oder Fixierschicht mit einem geringeren Volumen als bei einem nichtleitenden Gehäuse erreicht werden .

Eine nichtleitende Schicht kann insbesondere mit einem Sprühverfahren und/oder ein Tauchverfahren und/oder einem Beschichtungsverfahren hergestellt werden .

Eine nichtleitende Schicht und/oder ein nichtleitendes Gehäuse kann vorzugsweise eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 150 ° C aufweisen, bevorzugt eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 160 ° C und besonders bevorzugt eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 170 ° C . Weiterhin vorzugsweise kann die nichtleitende Schicht und/oder das nichtleitende Gehäuse eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 180 ° C aufweisen, bevorzugt eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 190 ° C und besonders bevorzugt eine Temperaturbeständigkeit von größer oder gleich 200 ° C .

Der weichmagnetische Stof f kann eine nanokristalline Struktur aufweisen .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert : Unter einem Material mit einer „nanokristallinen Struktur" wird ein polykristalliner Festkörper mit einer Nano-Mikrostruktur verstanden, wobei unter der Mikrostruktur die Art , die Kristallstruktur, die Anzahl , die Form und die topologische Anordnung von Punktdefekten, Versetzungen, Stapel fehlern und/oder Korngrenzen in einem kristallinen Material verstanden wird .

Durch die nanokristalline Struktur lassen sich die physikalischen Eigenschaften des magnetfeldempfindlichen Bauelements weiter verbessern . Insbesondere kann die Permeabilität des weichmagnetischen Stof fes erhöht werden .

Vorzugsweise wird ein nanokristallines Material aus einem amorphen Material hergestellt , wobei das Kristallwachstum ausgehend von dem amorphen Material durch Einwirkung einer thermischen und/oder magnetischen Einwirkung angeregt wird .

Vorzugsweise besteht das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einem weichmagnetischen Stof f mit einer nanokristallinen Struktur aufweisend eine typische Korngröße im Bereich von 5 pm bi s 30 pm, bevorzugt aus einem nanokristallinen weichmagnetischen Stof f mit einer typischen Korngröße im Bereich von 7 pm bi s 20 pm, besonders bevorzugt aus einem nanokristallinen weichmagnetischen Stof f mit einer typischen Korngröße im Bereich von 8 pm bis 15 pm . Hierdurch lassen sich besonders vorteilhafte physikalische Eigenschaften für das magnetfeldempfindliche Bauelement und damit auch für das induktive Bauelement erreichen, insbesondere im Hinblick auf die Permeabilität und/oder die Ko- erzitivfeldstärke .

Durch die nanokristalline Struktur sind die einstellbaren physikalischen Eigenschaften des magnetfeldempfindlichen Bauelements über einen weiten Frequenzbereich eines Wechselstroms , welcher ein polaritätswechselndes Magnetfeld in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement hervorruft stabil . Insbesondere über einen Frequenzbereich eines Wechselstroms von größer oder gleich 75 kHz bis kleiner oder gleich 220 kHz.

Durch die nanokristalline Struktur sind die einstellbaren physikalischen Eigenschaften des magnetfeldempfindlichen Bauelements über einen weiten Temperaturbereich stabil. Insbesondere über einen Temperaturbereich von größer oder gleich 50 °C bis kleiner oder gleich 220 °C.

Der weichmagnetische Stoff kann folgende atomare Zusammensetzung aufweisen :

[Fei-aNiaJ 100-x-y-z-a-ß-Y CU _X S i _y B _z Nbo ' ßM"y mit a < 0,3, 0, 6 < x < 1,5, 10 < y < 17, 5 < z < 14, 2 < a < 6, ß < 7, y < 8, wobei M' mindestens eines der Elemente V, Cr, Co, Al und Zn ist, wobei M" mindestens eines der Elemente C, Ge, P, Ga, Sb, In und Be ist.

Laborversuche haben ergeben, dass die vorstehende Spezifikation des weichmagnetischen Stoffes zu besonders vorteilhaften Materialeigenschaften für das hier vorgeschlagene induktive Bauelement führen.

Dabei kann durch die vorstehende stoffliche Spezifizierung insbesondere ein induktives Bauelement mit einer besonders kleinen Koerzitivf eldstärke und/oder einer besonders hohen Permeabilität erreicht werden.

Vorzugsweise weist der vorstehend spezifizierte weichmagnetische Feststoff Nickel auf, insbesondere einen Nickelgehalt von größer oder gleich 4,5 Gew.-%, bevorzugt einen Nickelgehalt von größer oder gleich 5 Gew.-% und besonders bevorzugt einen Nickelgehalt von größer oder gleich 5,5 Gew.-%. Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann einen Füllfaktor von größer oder gleich 0,7 aufweisen, bevorzugt von größer oder gleich 0,75 und besonders bevorzugt von größer oder gleich 0,8.

Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Füllfaktor" eines magnetfeldempfindlichen Bauelements wird das Verhältnis eines magnetisierbaren Materials innerhalb des magnetfeldempfindlichen Bauelements gegenüber einem Bauelement gleichen Volumens welches vollständig aus dem gleichen magnetisierbaren Material besteht.

Da die magnetische Flussdichte mit der Anzahl magnetisierbarer Elementarmagnete zusammenhängt, ist die Sättigungsflussdichte bei geschichteten Bauelementen immer geringer als bei Bauelementen aus einem vollen Material. Je höher der Füllfaktor, desto höher die Anzahl magnetisierbarer Elementarmagnete in einem Bauelement und damit die Sättigungsflussdichte. Mit anderen Worten kann die Sättigungsflussdichte bei gleichbleibender Bauteilgeometrie durch die Einstellung der Schichtdicke variiert werden. Je geringer die Schichtdicke, desto höher der Füllfaktor und damit desto höher die erreichbare Sättigungsflussdichte.

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann einen Füllfaktor von größer oder gleich 0,72 aufweisen, bevorzugt einen Füllfaktor von größer oder gleich 0,74 und besonders bevorzugt einen Füllfaktor von größer oder gleich 0,76. Weiterhin kann das magnetfeldempfindliche Bauelement einen Füllfaktor von größer oder gleich 0,78 aufweisen, bevorzugt einen Füllfaktor von größer oder gleich 0,85 und besonders bevorzugt einen Füllfaktor von größer oder gleich 0,9. Dadurch kann eine besonders hohe Sättigungsflussdichte des magnetfeldempfindlichen Bauelements erreicht werden. Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann mehr als 1 Schicht aufweisen, vorzugsweise mehr als 5 Schichten und besonders bevorzugt mehr als 10 Schichten .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann geschichtet aufgebaut sein, insbesondere kann das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einem Stof f , aufweisend einen weichmagnetischen Stof f , aufgewickelt sein, vorzugsweise um die Achse der axialen Erstreckung aufgewickelt sein . Hierdurch können die Wirbelstromverluste des magnetfeldempfindlichen Bauelements beeinflusst werden . Vorzugsweise können die Wirbelstromverluste über die Schichtdicke des weichmagnetischen Stof fes gezielt eingestellt werden, wodurch die Wirbelstromverluste und damit die Impedanz des magnetfeldempfindlichen Bauelements eingestellt werden können . Mit anderen Worten können die Wirbelstromverluste und die Impedanz durch die Banddicken eingestellt werden . Durch die Impedanz des magnetfeldempfindlichen Bauelements kann das Übertragungsverhalten des magnetfeldempfindlichen Bauelements , insbesondere die Dämpfung des magnetfeldempfindlichen Bauelements , in Bezug auf hochfrequente Ströme beeinflusst und/oder eingestellt werden . Hierdurch kann erreicht werden, dass hochfrequente Ströme , insbesondere hochfrequente Störströme , teilweise oder vollständig von dem magnetfeldempfindlichen Bauelement dissipiert werden .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement kann mehr als 15 Schichten aufweisen, vorzugsweise mehr als 20 Schichten und besonders bevorzugt mehr als 30 Schichten . Weiterhin kann das magnetfeldempfindliche Bauelement kann mehr als 40 Schichten aufweisen, vorzugsweise mehr als 50 Schichten und besonders bevorzugt mehr als 60 Schichten . Die zumindest eine Schicht des magnetfeldempfindlichen Bauelements kann eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 25 pm aufweisen, bevorzugt kleiner oder gleich 20 pm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 15 pm .

Die zumindest eine Schicht des magnetfeldempfindlichen Bauelements kann eine Schichtdicke von kleiner oder gleich 30 pm aufweisen, bevorzugt kleiner oder gleich 22 pm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 14 pm .

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Verwendung eines magnetfeldempfindlichen Bauelements für einen Trans formator .

Es versteht sich, das s sich die Vorteile eines magnetfeldempfindlichen Bauelements nach dem ersten Aspekt der Erfindung wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf eine Verwendung in einem Trans formator erstrecken .

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des vorstehenden Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist , und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ .

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Verwendung eines magnetfeldempfindlichen Bauelements für eine Drossel .

Es versteht sich, das s sich die Vorteile eines magnetfeldempfindlichen Bauelements nach dem ersten Aspekt der Erfindung wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf eine Verwendung in einer Drossel erstrecken . Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit dem Gegenstand des ersten Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist , und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ .

Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Verwendung eines magnetfeldempfindlichen Bauelements für einen Stromwandler .

Es versteht sich, das s sich die Vorteile eines magnetfeldempfindlichen Bauelements nach dem ersten Aspekt der Erfindung wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf eine Verwendung in einem Stromwandler erstrecken .

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspekts mit dem Gegenstand des ersten Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist , und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ .

Nach einem fünften Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe Transformator aufweisend ein magnetfeldempfindliches Bauelement nach dem ersten Aspekt der Erfindung .

Es versteht sich, das s sich die Vorteile eines magnetfeldempfindlichen Bauelements nach dem ersten Aspekt der Erfindung wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf einen Trans formator aufweisend ein magnetfeldempfindliches Bauelement nach dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken .

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des fünften Aspekts mit dem Gegenstand des ersten Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist , und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ . Durch die Verwendung als Netz filter, insbesondere als Gleichtaktdrossel und als Gegentaktdrossel , können Gleichtaktstörströme und/oder Gegentaktstörströme von dem induktiven Bauelement gedrosselt werden, insbesondere reduziert werden .

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspekts mit den Gegenständen der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar werden kann, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ .

Weitere Vorteile , Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Aus führungsbeispielen . Dabei zeigen im Einzelnen :

Figur 1 : eine erste Aus führungs form eines magnet feldempfindlichen Bauelements nach dem ersten Aspekt der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht

Figur 2 : eine zweite Aus führungs form eines magnetfeldempfindlichen Bauelements nach dem ersten Aspekt der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht

In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugs zeichen gleiche Bauteile bzw . gleiche Merkmale , so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt , sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird . Ferner sind einzelne Merkmale , die in Zusammenhang mit einer Aus führungs form beschrieben wurden, auch separat in anderen Aus führungs formen verwendbar .

Eine erste Aus führungs form eines magnetfeldempfindlichen Bauelements 10 mit einer Durchgangsöf fnung und einer axialen Erstreckung gemäß Figur 1 besteht im Wesentlichen aus einem ersten magnetfeldempfindlichen Bauelementteil 11 und einem zweiten magnetfeldempfindlichen Bauelementteil 12 . Die j eweils ersten Schnittflächen 21 und die j eweils zweiten Schnittflächen 22 liegen sich derart gegenüber, dass j eweils ein Luftspalt begrenzt wird . Mit anderen Worten weist die erste Aus führungs form des magnetfeldempfindlichen Bauelements 10 zwei Luftspalte auf . Das magnetfeldempfindliche Bauelement 10 weist eine nichtleitende Schicht 30 auf . Das magnetfeldempfindliche Bauelement 10 ist geschichtet aufgebaut und weist Schichten 40 auf , wobei j ede Schicht 40 die gleiche Schichtdicke aufweist . Das magnetfeldempfindliche Bauelement 10 weist eine rechteckige Gestalt auf , insbesondere weisen die äußere Kontur und die innere Kontur eine rechteckige Gestalt aus .

Eine zweite Aus führungs form eines magnetfeldempfindlichen Bauelements 10 mit einer Durchgangsöf fnung und einer axialen Erstreckung gemäß Figur 2 besteht im Wesentlichen aus einem ersten magnetfeldempfindlichen Bauelementteil 11 und einem zweiten magnetfeldempfindlichen Bauelementteil 12 . Das erste magnetfeldempfindliche Bauelement 11 und das zweite magnetfeldempfindliche Bauelement 12 stehen an den j eweils ersten Schnittflächen 21 und den zweiten Schnittflächen 22 miteinander in Kontakt , insbesondere in flächigem Kontakt .

Bezugszeichenliste

10 Magnetfeldempfindliches Bauelement

11 Erstes magnetfeldempfindliches Bauelementteil 12 Zweites magnetfeldempfindliches Bauelementteil

20 Schnittfläche

21 Erste Schnittfläche

22 Zweite Schnittfläche

30 Nichtleitende Schicht 40 Schicht