Spulenelement

Es wird ein Spulenelement angegeben.

Bei Spulen und Drosseln, beispielsweise in Leistungswandlern, stellen die Wechselstrom-Verluste aufgrund steigender Taktfrequenzen zunehmend den für das Design bestimmenden Faktor dar. Aufgrund der Wechselstrom-Windungsverluste sind bei hohen Leistungen und gleichzeitig hohen Frequenzen die Optimierungsmöglichkeiten eingeschränkt. Bisher werden für solche Anwendungen meist Litzen oder Kupferflachdrähte verwendet .

Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Spulenelement anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Spulenelement zumindest ein Kernelement und zumindest einen Wicklungskörper auf. Insbesondere kann das Spulenelement zumindest ein erstes Kernelement und zumindest einen ersten Wicklungskörper aufweisen .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der erste Wicklungskörper ein erstes Folienleiterelement auf. Das erste Folienleiterelement weist eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Leiterfolien auf. Das erste Folienleiterelement kann insbesondere mindestens 10 oder bevorzugt mindestens 20 oder besonders bevorzugt mindestens 50 Leiterfolien aufweisen. Beispielsweise weist das erste Folienleiterelement 100 gestapelte Leiterfolien auf. Die Anordnungsrichtung der Leiterfolien übereinander kann auch als Stapelrichtung bezeichnet werden. Somit sind die Leiterfolien des ersten Folienleiterelements entlang der Stapelrichtung übereinander angeordnet. Jede der Leiterfolien kann bandförmig ausgebildet sein und eine Länge, eine Breite und eine Dicke aufweisen.

Die Länge ist besonders bevorzugt größer als die Breite, während die Breite besonders bevorzugt größer als die Dicke ist. Die Stapelrichtung ist senkrecht zur Länge und zur Breite und parallel zur Richtung der Dicke ausgerichtet, so dass das erste Folienleiterelement eine Höhe in Stapelrichtung aufweist, die mindestens der Summe der Dicken aller Leiterfolien entspricht. Besonders bevorzugt weist jede der Leiterfolien ein metallisches Band, besonders bevorzugt mit oder aus Kupfer, auf oder ist daraus gebildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Kernelement einen Wicklungsträgerteil auf. Der erste Wicklungskörper ist um den Wicklungsträgerteil herum angeordnet und weist eine Wicklungsachse auf. Mit anderen Worten ist das erste Folienleiterelement um den Wicklungsträgerteil des ersten Kernelements gewickelt, wodurch die Wicklungsachse festgelegt wird. Eine Richtung entlang der Wicklungsachse kann hier und im Folgenden auch als vertikale Achse bezeichnet werden. Richtungen senkrecht zur Wicklungsachse können auch als horizontale Richtungen bezeichnet werden. Der erste Wicklungskörper ist insbesondere spiralartig mit einer Mehrzahl von Windungen des ersten Folienleiterelements um die Wicklungsachse angeordnet. Mit anderen Worten weist der erste Wicklungskörper spiralartig eine Mehrzahl von Windungen des ersten Folienleiterelements um die Wicklungsachse auf. Jeder Umlauf des ersten Folienleiterelements um den Wicklungsträgerteil kann hierbei eine Windung bilden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Stapelrichtung parallel zur Wicklungsachse. Mit anderen Worten sind die Leiterfolien entlang der Richtung der Wicklungsachse und somit in vertikaler Richtung übereinander angeordnet. Entsprechend ist die durch die Dicke der Leiterfolien vorgegebene Richtung parallel zur Wicklungsachse. Die Leiterfolien verlaufen in horizontalen Ebenen, die parallel zur Länge und zur Breite der Leiterfolien sind, spiralartig um die Wicklungsachse. Die Längsrichtung der Folienleiter und damit die Längsrichtung des ersten Folienleiterelements verläuft also spiralförmig um die Wicklungsachse und damit um den Wicklungsträgerteil herum. Durch die beschriebene Ausgestaltung und Anordnung des ersten Folienleiterelements kann dieses bis in die Ecken der für den ersten Wicklungskörper im ersten Kernelement vorgesehenen Wickelkammer platziert werden. Der Wicklungsträgerteil ist im Zentrum des spiralförmig gewickelten ersten

Folienleiterelements angeordnet und kann auch als sogenannter Butzen des Kernelements bezeichnet werden.

Besonders bevorzugt weist der Wicklungsträgerteil in vertikaler Richtung, also in einer Richtung parallel zur Wicklungsachse, eine größere Höhe als das erste Folienleiterelement auf. Weiterhin kann der

Wicklungsträgerteil in vertikaler Richtung an einen Luftspalt angrenzen. Durch das Freilassen des an den Luftspalt angrenzenden Bereich, der in der weiter unten beschriebenen spiegelsymmetrischen Anordnung mit einem zweiten Kernelement und einem zweiten Wicklungskörper auch als Mittenbereich bezeichnet werden kann, kann das Streufeld am Luftspalt verringert oder sogar vermieden werden.

Weiterhin sind die Leiterfolien des ersten

Folienleiterelements voneinander elektrisch isoliert. Hierzu kann ein elektrisch isolierendes Material zwischen den Leiterfolien angeordnet sein. Besonders bevorzugt weist das elektrisch isolierende Material eine kleinere Dicke als die Leiterfolien auf, beispielsweise eine um einen Faktor 10 oder mehr kleinere Dicke. Das elektrisch isolierende Material kann beispielsweise durch elektrisch isolierende

Kunststofffolienbänder gebildet sein, die abwechselnd mit den Leiterfolien übereinander angeordnet sind. Weiterhin können die Leiterfolien mit einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial in Breiten- und Dickenrichtung teilweise oder vollständig umformt sein. Hierzu können die Leiterfolien beispielsweise mit einem elektrisch isolierenden Kunststofflack beschichtet sein. Die gestapelten Leiterfolien des ersten Folienleiterelements sind bevorzugt parallel zueinander verschaltet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen Windungen des ersten Wicklungskörpers ein magnetisches Material angeordnet. Besonders bevorzugt ist zwischen unmittelbar benachbarten Windungen das magnetische Material angeordnet. Bevorzugt weist das magnetische Material eine magnetische Permeabilität auf, die kleiner oder gleich einer magnetischen Permeabilität des ersten Kernelements ist. Besonders bevorzugt weist das magnetische Material eine magnetische Permeabilität von größer oder gleich 10 und kleiner oder gleich 100 auf.

Beispielsweise wird das magnetische Material durch ein magnetisches Band, das auch als magnetisches Tape bezeichnet werden kann, gebildet, das zusammen mit dem ersten Folienleiterelement um den Wicklungsträgerteil gewickelt ist. Das magnetische Band kann beispielsweise ein

Kunststoffmaterial aufweisen, das ein Trägermaterial bildet, in und/oder auf dem Ferrit- und/oder Eisen-basierte Partikel, Pulverkörner und/oder Nanokristallite angeordnet sind. Weiterhin kann das erste Folienleiterelement im magnetischen Material eingebettet sein. Beispielsweise kann hierzu ein magnetischer Lack, beispielsweise gebildet durch ein Kunststoffmaterial, in dem Ferrit- und/oder Eisen-basierte Partikel, Pulverkörner und/oder Nanokristallite enthalten sind, verwendet werden. Das erste Folienleiterelement kann Seitenflächen parallel zur Stapelrichtung und insbesondere senkrecht zur Breitenrichtung aufweisen, auf denen das magnetische Material aufgebracht ist. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Kernelement einen stegförmigen Teil aufweisen, der das magnetische Material bildet und der zwischen den Wicklungen des ersten Folienleiterelements angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das erste Kernelement einen um den Wicklungsträgerteil spiralförmig verlaufenden Kanal aufweisen, in dem das erste Folienleiterelement, bevorzugt vollständig versenkt, angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das magnetische Material entlang der Stapelrichtung und damit in der vertikalen Richtung eine Höhe aufweisen, die größer oder gleich der Höhe des ersten Folienleiterelements ist.

Besonders bevorzugt weist das magnetische Material eine Höhe in vertikaler Richtung auf, die größer als die Höhe des ersten Folienleiterelements in vertikaler Richtung ist. Mit anderen Worten kann das magnetische Material in vertikaler Richtung höher als das erste Folienleiterelement stehen und damit das erste Folienleiterelement in vertikaler Richtung überragen .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Kernelement ein magnetisches Kernmaterial auf. Beispielsweise weist das erste Kernelement ein Ferrit-basiertes magnetisches Material auf. Alternativ oder zusätzlich kann das Kernelement ein magnetisches Material basierend auf einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus Ni-Fe-Mo, Ni-Fe, Fe-Si-Al und Fe- Si aufweisen oder daraus sein. Beispielsweise weist das Kernelement Fe-Si-Al mit einem Mischungsverhältnis Fe:Si:Al von 85:9:6 auf oder ist daraus. Ein solches Material, das auch unter dem Namen Sendust bekannt ist, ist ein weichmagnetisches Material, das eine hohe magnetische Permeabilität, geringe magnetische Verluste und eine gute Temperaturstabilität aufweist. Weiterhin kann das Kernelement Fe-Si mit einer Si-Beimischung von 6,5% aufweisen. Ein solches Material, das auch unter dem Namen Mega Flux bekannt ist, zeichnet sich unter anderem durch eine im Vergleich zu den anderen Materialien höhere Flussdichte und eine hohe Temperaturstabilität aus. Das magnetische Material für das erste Kernelement kann beispielsweise in Pulverform hergestellt und durch Sintern in die für das Kernelement gewünschte Form gebracht werden.

Das erste Kernelement kann beispielsweise einen Topfkern oder einen E-Kern aufweisen oder ein solcher sein. Weiterhin sind auch andere oder verwandte Kernformen möglich, beispielsweise ein Planarkern oder ein ER-Kern. Darüber hinaus kann das Spulenelement beispielsweise ein weiteres Kernelement aufweisen, das beispielsweise als I-Kern oder scheibenförmig ausgebildet ist und das so auf dem ersten Kernelement angeordnet sein kann, dass es zusammen mit dem ersten Kernelement einen magnetischen Kreis bilden kann.

Besonders bevorzugt weist das Spulenelement zusätzlich zum ersten Kernelement und zum ersten Wicklungskörper ein zweites Kernelement und einen zweiten Wicklungskörper auf. Die vorab beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale für das erste Kernelement und den ersten Wicklungskörper gelten gleichermaßen für das zweite Kernelement und den zweiten Wicklungskörper. Der zweite Wicklungskörper kann somit insbesondere ein zweites Folienleiterelement aufweisen, das eines oder mehrere der für das erste Folienleiterelement beschriebenen Merkmale aufweist. Weiterhin kann zwischen Wicklungen des zweiten Wicklungskörpers ein magnetisches Material angeordnet sein, das eines oder mehrere Merkmale des in Verbindung mit dem ersten Kernelement und dem ersten Wicklungskörper beschriebenen magnetischen Materials aufweisen kann. Besonders bevorzugt können das erste und zweite Kernelement gleich ausgebildet sein. Weiterhin können besonders bevorzugt der erste und zweite Wicklungskörper gleich ausgebildet sein. Der erste und zweite Wicklungskörper sind bevorzugt miteinander in Serie geschaltet.

Das zweite Kernelement mit dem zweiten Wicklungskörper kann auf dem ersten Kernelement mit dem ersten Wicklungskörper angeordnet sein. Insbesondere können die beiden Kernelemente so aufeinander angeordnet sein, dass der erste und zweite Wicklungskörper einander zugewandt angeordnet sind. Besonders bevorzugt kann das zweite Kernelement mit dem zweiten Wicklungskörper spiegelsymmetrisch auf dem ersten Kernelement mit dem ersten Wicklungskörper angeordnet sein.

Bei dem hier beschriebenen Spulenelement wird gemäß einer besonders bevorzugt Ausführungsform insbesondere zumindest ein Folienleiterelement im Verbindung mit einem Kernelement verwendet, also zumindest ein Stapel mit einer Mehrzahl von Leiterfolien, die in Dickenrichtung elektrisch isoliert voneinander zusammengefügt sind, wobei die Leiterfolien besonders bevorzugt parallel zueinander verschaltet sein können. Das Folienleiterelement ist um eine Wicklungsachse parallel zur Stapelrichtung um ein Wicklungsträgerteil des Kernelements gewickelt. Ein solches Leiterelement kann in dieser Anordnung bis in die Ecken der Wickelkammer im Kernelement platziert werden. Durch die vorab beschriebene zusätzliche Verwendung eines magnetischen Materials wie beispielsweise eines magnetischen Tapes, das parallel mit dem Folienleiterelement um den Wicklungsträgerteil gewickelt wird, kann die magnetische Feldführung verbessert werden. Wie vorab beschrieben kann alternativ zu einem magnetischen Tape das Folienleiterelement im magnetischen Material eingebettet sein oder es kann ein separates magnetisches Material, das beispielsweise durch einen spiralförmigen Steg des Kernelements gebildet sein kann, als Feldführung zwischen die Windungen platziert werden. Weitere besonders bevorzugte Merkmale können wie weiter oben beschrieben das Freilassen eines Mittenbereiches an einem Luftspalt sein, um das Streufeld am Luftspalt zu vermindern oder zu vermeiden, und die Verwendungsmöglichkeit von Kernelementformen wie beispielsweise eines Topfkerns oder E-Kerns sein.

Besonders bevorzugt kann es durch das Spulenelement gemäß zumindest einigen Ausführungsformen möglich sein, im Vergleich zu herkömmlichen Spulendesigns mit einer im Wesentlichen gleichen Dimensionierung bei moderatem technischem Aufwand Verluste zu verringern. Bei dem hier beschriebenen Spulenelement können besonders bevorzugt Wechselstromverluste im Vergleich zu herkömmlichen Spulentechnologien deutlich vermindert werden. Dadurch kann auch eine Verwendung bei höheren Frequenzen als bei bekannten Spulen ermöglicht werden.

Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen .

Es zeigen:

Figuren 1A bis IC schematische Darstellungen eines

Spulenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Spulenelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Figur 3A und 3B schematische Darstellungen eines

Spulenelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, Figuren 4A und 4B schematische Darstellungen eines

Spulenelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, Figur 5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Folienleiterelements eines Spulenelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und Figur 6 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Spulenelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

In Verbindung mit den Figuren 1A bis IC ist ein Spulenelement 100 mit einem Kernelement 1 und einem Wicklungskörper 2 gezeigt. Im Hinblick auf folgende Ausführungsbeispiele werden das Kernelement 1 und der Wicklungskörper 2 als erstes Kernelement 1 und als erster Wicklungskörper 2 bezeichnet. In Figur 1A ist eine schematische Schnittdarstellung des Spulenelements 100 gezeigt. Der erste Wicklungskörper 2 weist ein erstes Folienleiterelement 21 auf. In Figur 1B ist eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des ersten Folienleiterelements 21 gezeigt. In Figur IC ist eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des ersten Folienleiterelements 21 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich, sofern nicht anders angegeben, gleichermaßen auf die Figuren 1A bis IC.

Das erste Folienleiterelement 21 weist eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Leiterfolien 22 auf, wie in den Figuren 1B und IC zu erkennen ist. Das erste Folienleiterelement 21 kann insbesondere mindestens 10 oder bevorzugt mindestens 20 oder besonders bevorzugt mindestens 50 Leiterfolien 22 aufweisen. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das erste Folienleiterelement 21 beispielsweise 100 gestapelte Leiterfolien 22 auf. Die Anordnungsrichtung der Leiterfolien übereinander wird als Stapelrichtung S bezeichnet und ist in den Figuren 1A bis IC jeweils angedeutet. Jede der Leiterfolien 22 des ersten Folienleiterelements 21 ist bandförmig ausgebildet und weist, wie in Figur 1B angedeutet ist, eine Breite B senkrecht zur Stapelrichtung S und eine Dicke D parallel zur Stapelrichtung S auf. Weiterhin weist jede der Leiterfolien 22 eine Länge entlang einer Längsrichtung auf, die senkrecht zur Breite B und zur Dicke D steht und die jeweils die größte Ausdehnung der Leiterfolien 22 kennzeichnet. Die Länge ist somit größer als die Breite B, die wiederum größer als die Dicke D ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jede der Leiterfolien 22 durch ein Kupferband gebildet. Alternativ sind auch andere metallische Materialien möglich.

Die Leiterfolien 22 des ersten Folienleiterelements 21 sind voneinander elektrisch isoliert angeordnet. Hierzu ist ein elektrisch isolierendes Material 23 zwischen den Leiterfolien 22 angeordnet, das besonders bevorzugt eine Dicke d aufweist, die kleiner als die Dicke D der Leiterfolien 22 ist. Beispielsweise gilt D/d < 10. Das elektrisch isolierende Material 23 kann beispielsweise durch elektrisch isolierende Kunststofffolienbänder gebildet sein, die abwechselnd mit den Leiterfolien 22 übereinander angeordnet sind.

Zur Herstellung des ersten Folienleiterelements 21 können beispielsweise Kupferfolien und Kunststofffolien abwechselnd übereinander gestapelt und fixiert oder laminiert sowie, sofern erforderlich, in eine gewünschte Form geschnitten werden. Weiterhin ist es beispielsweise auch möglich, eine Kupferfolie und eine Kunststofffolie mit einer der gewünschten Lagenanzahl entsprechenden Wicklungsanzahl auf eine Rolle aufzurollen, zu fixieren und so durchzutrennen, dass beim Abnehmen von der Rolle ein ebener Stapel hergestellt werden kann. Darüber hinaus sind auch dreidimensionale Druckverfahren denkbar. Wie in Figur IC angedeutet ist, können die Leiterfolien 22 auch jeweils beispielsweise mit einem elektrisch isolierenden Kunststofflack als elektrisch isolierendes Material 23 beschichtet und übereinander gestapelt sein.

Das erste Folienleiterelement 21 weist eine in Figur 1A angedeutete Höhe H auf, die mindestens der Summe der Dicken D aller Leiterfolien 22 und insbesondere der Summe der Dicken D und d der Leiterfolien 22 und des elektrisch isolierenden Materials 23 dazwischen entspricht. Beispielsweise im Fall eines elektrisch isolierenden Lacks als elektrisch isolierendem Material 23 kann die Dicke d des elektrisch isolierenden Materials im Vergleich zur Dicke D der Leiterfolien 22 auch vernachlässigbar sein. Die Breite B des ersten Folienleiterelements 21 entspricht im Wesentlichen der Breite B der Leiterfolien 22. Wie in den Figuren 1B und IC angedeutet ist, wird das erste Folienleiterelement 21 in Breitenrichtung durch Seitenflächen 24 begrenzt, die je nach Herstellungsverfahren mit dem elektrisch isolierenden Material 23 bedeckt sein können, wie in Figur IC angedeutet ist.

Beispielsweise können für das erste Folienleiterelement 21 100 Leiterfolien 22 verwendet werden, die im ersten Folienleiterelement 21 jeweils eine Dicke von 150 pm und eine Breite im Bereich von 1 bis 2 mm aufweisen, so dass das erste Folienleiterelement 21 in diesem Fall beispielsweise eine Höhe von etwa 15 mm und eine vorgenannte Breite aufweisen kann. Alternativ hierzu sind je nach Anwendung auch größere und kleinere Abmessungen möglich. Insbesondere kann sich das beschriebene Spulenelement dadurch auszeichnen, dass die Dimensionen der einzelnen Komponenten leicht skalierbar und nicht auf bestimmte Größen eingeschränkt sind.

Die gestapelten Leiterfolien 22 des ersten Folienleiterelements 21 sind am Beginn und am Ende in Längsrichtung parallel zueinander verschaltet, wobei derartige Verschaltungen sowie auch elektrische Anschlüsse der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt sind.

Das erste Kernelement 1 kann beispielsweise einen Topfkern oder einen E-Kern aufweisen oder ein solcher sein. Alternativ dazu sind auch andere oder verwandte Kernformen möglich, beispielsweise ein Planarkern oder ein ER-Kern. Darüber hinaus kann das Spulenelement 100 beispielsweise ein weiteres Kernelement aufweisen, das beispielsweise als I-Kern oder scheibenförmig ausgebildet ist und das so auf dem ersten Kernelement 1 angeordnet sein kann, dass es zusammen mit dem ersten Kernelement 1 einen magnetischen Kreis bilden kann.

Beispielsweise weist das erste Kernelement 1 ein Ferrit basiertes magnetisches Material auf. Weiterhin sind auch andere Materialen, beispielsweise basierend auf einem oder mehreren ausgewählt aus Ni-Fe-Mo, Ni-Fe, Fe-Si-Al und Fe-Si, möglich. Beispielsweise weist das Kernelement 1 das im allgemeinen Teil beschriebene Material Sendust oder Mega Flux auf oder ist daraus.

Das erste Kernelement 1 weist einen Wicklungsträgerteil 11 auf. Der erste Wicklungskörper 2 ist um den Wicklungsträgerteil 11 herum angeordnet und weist eine Wicklungsachse 20 auf, die in Figur 1A angedeutet ist. Das erste Folienleiterelement 21 ist spiralförmig um den Wicklungsträgerteil 11 des ersten Kernelements 1 gewickelt, wodurch die Wicklungsachse 20 festgelegt wird. Der Wicklungsträgerteil 11 ist somit im Zentrum des spiralförmig gewickelten ersten Folienleiterelements 21 angeordnet und kann auch als sogenannter Butzen des Kernelements 1 bezeichnet werden. Eine Richtung entlang der Wicklungsachse 20 kann auch als vertikale Achse bezeichnet werden.

Richtungen senkrecht zur Wicklungsachse 20 können auch als horizontale Richtungen bezeichnet werden. In einem Schnitt entsprechend einer horizontalen Schnittebene durch den ersten Wicklungskörper 2 wäre somit zu erkennen, dass der erste Wicklungskörper 2 spiralartig mit einer Mehrzahl von Windungen des ersten Folienleiterelements 21 um die Wicklungsachse 20 angeordnet ist. Entsprechend weist der erste Wicklungskörper 2 spiralartig eine Mehrzahl von Windungen des ersten Folienleiterelements 21 um die Wicklungsachse 20 auf. Jeder Umlauf des ersten Folienleiterelements 21 um den Wicklungsträgerteil 11 bildet hierbei eine Windung. In der Schnittdarstellung der Figur 1A sind die benachbarten Windungen der Übersichtlichkeit halber beabstandet gezeigt. Die Windungen können alternativ hierzu auch unmittelbar nebeneinander angeordnet sein. Dies kann insbesondere möglich sein, wenn die Seitenflächen 24 des ersten Folienleiterelements 21 mit einem elektrisch isolierenden Material bedeckt sind. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, zusammen mit dem ersten

Folienleiterelement 21 eine elektrisch isolierende Folie um den Wicklungsträgerteil 11 zu wickeln, so dass benachbarte Windungen durch die elektrisch isolierende Folie elektrisch voneinander getrennt sind.

Wie in Figur 1A zu erkennen ist, verläuft die Stapelrichtung S parallel zur Wicklungsachse 20. Mit anderen Worten sind die Leiterfolien 22 entlang der Richtung der Wicklungsachse 20 und somit in vertikaler Richtung übereinander angeordnet. Somit ist die durch die Dicke D der Leiterfolien 22 vorgegebene Richtung parallel zur Wicklungsachse 20. Die Leiterfolien 22 verlaufen in horizontalen Ebenen, die parallel zur Länge und zur Breite der Leiterfolien 22 sind, spiralartig um die Wicklungsachse 20.

Das erste Kernelement 1 weist weiterhin einen Randteil 12 auf, der zusammen mit dem Wicklungsträgerteil 11 eine Wickelkammer 13 definiert, in der der erste Wicklungskörper 2 angeordnet ist. Je nach Ausbildung des ersten Kernelements 1 beispielsweise als Topfkern oder E-Kern kann der Randteil 12 den ersten Wicklungskörper 2 in einer horizontalen Ebene vollständig oder zumindest teilweise umgeben. Durch die beschriebene Ausgestaltung und Anordnung des ersten Folienleiterelements 21 kann dieses bis in die Ecken der für den ersten Wicklungskörper 2 im ersten Kernelement 1 vorgesehenen Wickelkammer 13 platziert werden.

Wie in Figur 1A weiterhin angedeutet ist, kann der Wicklungsträgerteil 11 in vertikaler Richtung, also in einer Richtung parallel zur Wicklungsachse 20, eine größere Höhe als das erste Folienleiterelement 21 und damit als der erste Wicklungskörper 2 aufweisen. Weiterhin kann der Wicklungsträgerteil 11 eine geringere Höhe in vertikaler Richtung als der Randteil 12 aufweisen. Wird das erste Kernelement 1 durch ein weiteres Kernelement überdeckt, kann somit ein Luftspalt in vertikaler Richtung über dem Wicklungsträgerteil 11 ausgebildet werden. Durch das Freilassen des an den Luftspalt angrenzenden Bereichs des Wicklungsträgerteils 11 kann es abhängig von der Geometrie möglich sein, das Streufeld am Luftspalt zu verringern oder sogar zu vermeiden. In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Spulenelement 100 gezeigt, das zusätzlich zum ersten Kernelement 1 und zum ersten Wicklungskörper 2 ein zweites Kernelement 1' und einen zweiten Wicklungskörper 2' aufweist. Die vorab beschriebenen Merkmale für das erste Kernelement 1 und den ersten Wicklungskörper 2 gelten gleichermaßen für das zweite Kernelement 1' und den zweiten Wicklungskörper 2'. Besonders bevorzugt können das erste und zweite Kernelement 1, 1' wie gezeigt gleich ausgebildet sein. Der zweite Wicklungskörper 2' weist entsprechend ein zweites Folienleiterelement 21' auf, das wie das erste Folienleiterelement 21 ausgebildet ist. Der erste und zweite Wicklungskörper 2, 2' und damit das erste und zweite Folienleiterelement 21, 21' sind bevorzugt miteinander in Serie geschaltet.

Das zweite Kernelement 1' mit dem zweiten Wicklungskörper 2' ist auf dem ersten Kernelement 1 mit dem ersten Wicklungskörper 2 so angeordnet, dass der erste und zweite Wicklungskörper 2, 2' einander zugewandt angeordnet sind. Wie leicht zu erkennen ist, ist das zweite Kernelement 1' mit dem zweiten Wicklungskörper 2' spiegelsymmetrisch entlang der Stapelrichtung S auf dem ersten Kernelement 1 mit dem ersten Wicklungskörper 2 angeordnet, wobei sich die Randteile 12,

12' des ersten und zweiten Kernelements 1, 1' aufeinander abstützen können.

Zwischen den Wicklungsträgerteilen 11, 11' des ersten und zweiten Kernelements 1, 1' ist aufgrund der im Vergleich zum jeweiligen Randteile 12, 12' geringeren Höhe der

Wicklungsträgerteile 11, 11' ein Luftspalt 4 ausgebildet. Dadurch, dass die Wicklungskörper 2, 2' weiterhin eine geringere Höhe als die Wicklungsträgerteile 11, 11' aufweisen, weist jeder Wicklungsträgerteil 11, 11' einen freigelassenen Bereich auf. Wie in Verbindung mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann durch das Freilassen des an den Luftspalt 4 jeweils angrenzenden Bereichs der Wicklungsträgerteile 11, 11', der auch als Mittenbereich bezeichnet werden kann, das Streufeld am Luftspalt 4 verringert oder sogar vermieden werden.

In den Figuren 3A und 3B und in den Figuren 4A und 4B sind jeweils in einer Schnittdarstellung und einer dreidimensionalen Ansicht, die in Figur 4B zur besseren Verständlichkeit aufgeschnitten ist, weitere Ausführungsbeispiele für das Spulenelement 100 gezeigt, die Modifikationen der in Verbindung mit den Figuren 1A bis IC und mit der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiele darstellen. Rein beispielhaft sind die Kernelemente in den Figuren 3A bis 4B als Topfkerne ausgebildet. Alternativ hierzu sind, wie vorab beschrieben ist, auch andere Kernformen möglich.

Im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ist in den in den Figuren 3A und 3B sowie in den Figuren 4A und 4B gezeigten Ausführungsbeispielen zwischen Windungen des ersten Wicklungskörpers 2 beziehungsweise des ersten und zweiten Wicklungskörpers 2, 2' jeweils ein magnetisches Material 3 angeordnet. Besonders bevorzugt ist wie gezeigt zwischen unmittelbar benachbarten Windungen das magnetische Material 3 angeordnet. Bevorzugt weist das magnetische Material 3 eine magnetische Permeabilität auf, die kleiner oder gleich einer magnetischen Permeabilität des ersten Kernelements 1 beziehungsweise des ersten und zweiten Kernelements 1, 1' ist. Besonders bevorzugt weist das magnetische Material 3 eine magnetische Permeabilität von größer oder gleich 10 und kleiner oder gleich 100 auf.

In den in den Figuren 3A bis 4B gezeigten

Ausführungsbeispielen wird das magnetische Material 3 jeweils durch ein magnetisches Band 31, das auch als magnetisches Tape bezeichnet werden kann, gebildet, das zusammen mit dem jeweiligen Folienleiterelement 21, 21' um den jeweiligen Wicklungsträgerteil 11, 11' gewickelt ist. Das magnetische Band 31 kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial aufweisen, das einen Kunststoffträger bildet, in und/oder auf dem Ferrit- und/oder Eisen-basierte Partikel, Pulverkörner und/oder Nanokristallite eingebettet oder angeordnet sind.

Das magnetische Material 3 weist in der vertikalen Richtung, also entlang der Stapelrichtung S, eine Höhe auf, die größer oder gleich der Höhe des jeweiligen Folienleiterelements 21, 21' ist. Besonders bevorzugt weist das magnetische Material 3 eine Höhe in vertikaler Richtung auf, die größer als die Höhe des jeweiligen Folienleiterelements 21, 21' in vertikaler Richtung ist, so dass das magnetische Material 3 in vertikaler Richtung höher als das jeweilige Folienleiterelement 21, 21' steht und damit das Folienleiterelement 21, 21' in vertikaler Richtung überragt.

Durch die Verwendung des magnetischen Materials 3 parallel zu den Windungen des jeweiligen Folienleiterelements 21, 21' kann die Feldführung verbessert werden. Durch Simulationen könnte gezeigt werden, dass beispielsweise das in Figur 4 gezeigte Spulenelement 100 im Vergleich zu einem herkömmlichen Spulendesign mit entsprechenden Kernelementen und Abmessungen, bei dem übliche Litzen-basierte Wicklungskörper verwendet werden, die die Verwendung von magnetischem Material zwischen den Windungen nicht erlauben, deutlich geringere Wechselstrom-Wicklungsverluste aufweist.

Wie in den Figuren 3B und 4B angedeutet ist, kann jeweils ein Teil eines Folienleiterelements 21, 21', der durch eine Öffnung im jeweiligen Kernelement 1, 1' nach außen geführt ist, einen elektrischen Anschluss bilden. Alternativ hierzu können auch andere elektrische Anschlüsse vorgesehen sein.

Alternativ zu einem magnetischen Band als magnetischem Material 3 können das erste Folienleiterelement 21 beziehungsweise das erste und zweite Folienleiterelement 21, 21' im magnetischen Material 3 jeweils eingebettet sein. Wie in Figur 5 beispielhaft anhand eines Ausschnitts des ersten Folienleiterelements 21 gezeigt ist, kann hierzu ein magnetischer Lack 32, beispielsweise gebildet durch ein Kunststoffmaterial, in dem Ferrit- und/oder Eisen-basierte Partikel, Pulverkörner und/oder Nanokristallite enthalten sind, verwendet werden. Das magnetische Material 3 kann hierzu bevorzugt auf den Seitenflächen 24 vor dem Aufwickeln auf das Wicklungsträgerteil des Kernelements aufgebracht werden.

Wie in einem Ausschnitt des ersten Kernelements 1 mit dem ersten Wicklungskörper 2 in Figur 6 gezeigt ist, kann das erste Kernelement 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel auch einen stegförmigen Teil 14 aufweisen, der das magnetische Material 3 bildet und der zwischen den Wicklungen des ersten Folienleiterelements 21 angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das erste Kernelement 1 einen um den Wicklungsträgerteil 11 spiralförmig verlaufenden Kanal aufweisen, in dem das erste Folienleiterelement 21 bevorzugt vollständig versenkt angeordnet ist. Im Fall eines Spulenelements 100 mit einem zweiten Kernelement 1', wie in den Figuren 4A und 4B gezeigt ist, kann das zweite Kernelement 1' einen entsprechenden stegförmigen Teil und somit einen entsprechenden spiralförmigen Kanal aufweisen, in dem das zweite Folienleiterelement angeordnet ist.

Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugszeichenliste

1, 1' Kernelement

2, 2 ' Wicklungskörper

3 magnetisches Material

4 Luftspalt

11, 11' Wicklungsträgerteil 12, 12' Randteil

13 Wicklungskämmer

14 stegförmiger Teil 20 Wicklungsachse

21, 21' Folienleiterelement 22 Leiterfolie

23 elektrisch isolierendes Material

24 Seitenfläche

31 magnetisches Band

32 magnetischer Lack 100 Spulenelement B Breite d Dicke

D Dicke

H Höhe

5 Stapelrichtung