Title:
Transformatorvorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
Kind Code:
A1


Abstract:

Eine Transformatorvorrichtung (200) weist einen Transformatorkern (210), zumindest eine Primärwicklung und zumindest eine Sekundärwicklung auf. Die Transformatorvorrichtung (200) weist auch ein Einlegeteil (220), in dem die zumindest eine Primärwicklung angeordnet ist, und eine Leiterplatte (230) auf, in der die zumindest eine Sekundärwicklung angeordnet ist. Dabei sind das Einlegeteil (220), die Leiterplatte (230) und der Transformatorkern (210) miteinander koppelbar oder gekoppelt.




Inventors:
Bosch, Thomas (72477, Schwenningen, DE)
Application Number:
DE102016211085
Publication Date:
12/28/2017
Filing Date:
06/22/2016
Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 88046 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102009057788A1N/A2011-06-22
DE10039890A1N/A2001-03-15
DE19808592A1N/A1998-12-03



Foreign References:
65870262003-07-01
79567142011-06-07
EP17824412010-11-24
Claims:
1. Transformatorvorrichtung (200), wobei die Transformatorvorrichtung (200) einen Transformatorkern (210), zumindest eine Primärwicklung (460) und zumindest eine Sekundärwicklung (670) aufweist, gekennzeichnet durch ein Einlegeteil (220), in dem die zumindest eine Primärwicklung (460) angeordnet ist, und durch eine Leiterplatte (230), in der die zumindest eine Sekundärwicklung (670) angeordnet ist, wobei das Einlegeteil (220), die Leiterplatte (230) und der Transformatorkern (210) miteinander koppelbar oder gekoppelt sind.

2. Transformatorvorrichtung (200) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (220) zumindest eine Litze (422) und ein elektrisch isolierendes Material (424) aufweist, wobei die zumindest eine Litze (422) in das elektrisch isolierende Material (424) eingebettet ist.

3. Transformatorvorrichtung (200) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (220) eine weitere Leiterplatte aufweist, in der die zumindest eine Primärwicklung (460) angeordnet ist.

4. Transformatorvorrichtung (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (220) zumindest ein Einpresselement (225; 725) zum Einpressen in die Leiterplatte (230) zum Koppeln des Einlegeteils (220) mit der Leiterplatte (230) aufweist.

5. Transformatorvorrichtung (200) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (220) eine Mehrzahl von Einpresselementen (225; 725) aufweist, wobei zwei Einpresselemente (725) der Mehrzahl von Einpresselementen (225; 725) als elektrische Anschlüsse für die Primärwicklung (460) ausgeformt sind.

6. Transformatorvorrichtung (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (230) eine Mehrzahl von Lagen (531, 532, 533, 534, 535, 536) aufweist, wobei die zumindest eine Sekundärwicklung (670) als zumindest eine Lage (531, 532, 533, 534) der Leiterplatte (230) ausgeformt ist.

7. Transformatorvorrichtung (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (230) zumindest eine Durchkontaktierung (537) aufweist, wobei die zumindest eine Durchkontaktierung (537) sich durch alle Lagen (531, 532, 533, 534, 535, 536) der Leiterplatte (230) erstreckt.

8. Transformatorvorrichtung (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen Kühlkörper (240) zum Abführen von Wärme von der Leiterplatte (230) und/oder dem Einlegeteil (220), wobei die Leiterplatte (230) zwischen dem zumindest einen Kühlkörper (240) und dem Einlegeteil (220) anordenbar oder angeordnet ist.

9. Transformatorvorrichtung (200) gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Wärmeleitschicht (250) zum Ableiten von Wärme von der Leiterplatte (230) zu dem zumindest einen Kühlkörper (240), wobei die Wärmeleitschicht (250) zwischen der Leiterplatte (230) und dem zumindest einen Kühlkörper (240) anordenbar oder angeordnet ist.

10. Verfahren (800) zum Herstellen einer Transformatorvorrichtung (200), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (800) einen Schritt (810) des Ausformens eines Einlegeteils (220), in dem zumindest eine Primärwicklung (460) der Transformatorvorrichtung (200) angeordnet ist, einen Schritt (820) des Aufbauens einer Leiterplatte (230), in der zumindest eine Sekundärwicklung (670) der Transformatorvorrichtung (200) angeordnet ist, und einen Schritt (830) des miteinander Koppelns des Einlegeteils (220), der Leiterplatte (230) und eines Transformatorkerns (210) aufweist.

11. Verfahren (800) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (810) des Ausformens zumindest eine Litze (422) in ein elektrisch isolierendes Material (424) eingebettet wird.

12. Verfahren (800) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (810) des Ausformens eine weitere Leiterplatte mit der zumindest einen Sekundärwicklung (670) aufgebaut wird.

13. Vorrichtung (900), die Einheiten (910; 920; 930) aufweist, die ausgebildet sind, um die Schritte des Verfahrens (800) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen.

14. Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (800) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Description:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Transformatorvorrichtung, auf ein Verfahren zum Herstellen einer Transformatorvorrichtung, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.

Transformatoren mit galvanischer Trennung können beispielsweise mit Kupferdrahtwicklungen auf Primär- und auf Sekundärseite um einen Ferritkern hergestellt sein. Eine weitere Möglichkeit hierfür können beispielsweise Planartransformatoren sein, deren Wicklungen innerhalb einer Leiterplatte realisiert sein können.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Transformatorvorrichtung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Transformatorvorrichtung, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine Kombination aus einem Einpresselement mit Primärwicklung und einem leiterplattenbasierten Planartransformator mit Sekundärwicklung bereitgestellt und somit ein Hybrid-Transformator bzw. Hybrid-Planartransformator realisiert werden. Hierbei können beispielsweise Vorteile von konventionell gewickelten Transformatoren mit Vorteilen von Planartransformatoren kombiniert werden. Es können dabei insbesondere Primärwicklung und Sekundärwicklung in baulich getrennten und miteinander gekoppelt waren Einheiten angeordnet sein von denen lediglich zumindest eine als Leiterplatte ausgeführt sein kann.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung insbesondere durch die Kombination eine Komplexität eines Leiterplattenaufbaus verglichen mit einem komplett in Planarbauweise ausgeführten Transformator reduziert werden. Ferner kann beispielsweise durch Entfall der Primärwindung innerhalb der Leiterplatte unter anderem auf vergrabene durch Kontaktierung, sogenannte Buried Vias, innerhalb der Leiterplatte verzichtet und somit ein Aufbau der Leiterplatte vereinfacht werden. Zudem können insbesondere auch Luft- und Kriechstrecken durch das Einlegeteil aus beispielsweise Kunststoff realisiert und brauchen nicht innerhalb der Leiterplatte betrachtet zu werden. Insbesondere kann abhängig von einem Windungszahlverhältnis auch eine Reduzierung einer Leiterplattenlagenanzahl bzw. Lagenanzahl in der Leiterplatte erreicht werden, beispielsweise um mindestens 2 oder 4 Lagen, je nach Windungszahlverhältnis von lediglich beispielhaft 5:1:1 oder 16:1:1. Es kann insbesondere auch ein Kupferfüllgrad eines im Transformatorkern zur Verfügung stehenden Wickelfensters erhöht werden.

Im Vergleich zu herkömmlich gewickelten Transformatoren kann beispielsweise unter anderem eine Entwärmung bzw. Wärmeabfuhr verbessert werden, kann eine Fertigung vereinfacht werden, können Luft- und Kriechstrecken auf vereinfachte Weise realisiert werden, kann eine elektrische Kontaktierung auch anders als durch Verschraubungen oder Lötstellen realisiert werden, kann auch bei Hochstromanwendungen eine Aufbau- und Verbindungstechnik vereinfacht werden und kann eine Streuinduktivität reduziert werden.

Verglichen mit in einer einzigen Leiterplatte aufgebauten Planartransformatoren kann insbesondere eine Lagenanzahl der Leiterplatte zur Ausnutzung des Wickelfensters verringert werden. Zudem brauchen beispielsweise Primärwicklungen, auf denen Hochvoltpotential Anliegen kann, lediglich verringerte Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken bzw. Isolationsabstände erfüllen.

Es wird eine Transformatorvorrichtung vorgestellt, wobei die Transformatorvorrichtung einen Transformatorkern, zumindest eine Primärwicklung und zumindest eine Sekundärwicklung aufweist, wobei die Transformatorvorrichtung ein Einlegeteil, in dem die zumindest eine Primärwicklung angeordnet ist, und eine Leiterplatte aufweist, in der die zumindest eine Sekundärwicklung angeordnet ist, wobei das Einlegeteil, die Leiterplatte und der Transformatorkern miteinander koppelbar oder gekoppelt sind.

Die Transformatorvorrichtung kann als eine Transformatorvorrichtung mit galvanischer Trennung ausgeführt sein. Der Transformatorkern kann als ein Ferritkern oder Eisenkern ausgeführt sein. Das Einlegeteil kann mit der Leiterplatte mechanisch und optional zusätzlich elektrisch koppelbar oder gekoppelt sein.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Einlegeteil zumindest eine Litze und ein elektrisch isolierendes Material aufweisen. Hierbei kann die zumindest eine Litze in das elektrisch isolierende Material eingebettet sein. Das elektrisch isolierende Material kann ein Kunststoffmaterial aufweisen. Die zumindest eine Litze kann eine Hochfrequenzlitze sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass insbesondere durch eine auf einer Hochfrequenzlitze basierende Primärwicklung eine Reduzierung von Primär-Durchlassverlusten aufgrund eines erhöhten Gesamtleitungsquerschnittes erzielt werden kann. Luft- und Kriechstrecken können zudem durch eine Einbettung in einen Kunststoffträger auf einfache Weise realisiert werden.

Alternativ kann das Einlegeteil eine weitere Leiterplatte aufweisen, in der die zumindest eine Primärwicklung angeordnet sein kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass bei verringerter Strombelastung der zumindest einen Primärwindung das Einlegeteil auch in Gestalt einer weiteren bzw. zusätzlichen Leiterplatte als Einlegeteil realisiert werden kann. Eine Lagenanzahl der beiden Leiterplatten kann durch diese Ausführungsvariante ebenfalls reduziert werden.

Ferner kann das Einlegeteil zumindest ein Einpresselement zum Einpressen in die Leiterplatte zum Koppeln des Einlegeteils mit der Leiterplatte aufweisen. Das zumindest eine Einpresselement kann beispielsweise aus einem metallischen Material ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Einlegeteil, beispielsweise als Kunststoffträger mit der zumindest einen Primärwindung ausgeführt, und die Leiterplatte mittels Einpresstechnik einfach, schnell und zuverlässig miteinander verbunden werden können.

Dabei kann das Einlegeteil eine Mehrzahl von Einpresselementen aufweisen. Hierbei können zwei Einpresselemente der Mehrzahl von Einpresselementen als elektrische Anschlüsse für die Primärwicklung ausgeformt sein. Somit können zwei Einpresselemente elektrisch mit der Primärwicklung verbunden sein und durch Einpressen in die Leiterplatte elektrisch kontaktiert werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Platz und Aufwand eingespart werden können, wobei durch Einpresselemente auch teilweise eine Doppelfunktion mechanische und elektrische Verbindung ausgeübt werden kann.

Auch kann die Leiterplatte eine Mehrzahl von Lagen aufweisen. Hierbei kann die zumindest eine Sekundärwicklung als zumindest eine Lage der Leiterplatte ausgeformt sein. Die Leiterplatte kann lediglich beispielhaft insbesondere vierlagig mit optionalen Zwischenlagen ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die zumindest eine Sekundärwicklung platzsparend realisiert werden kann.

Zudem kann die Leiterplatte zumindest eine Durchkontaktierung aufweisen. Hierbei kann die zumindest eine Durchkontaktierung sich durch alle Lagen der Leiterplatte erstrecken. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass insbesondere auf vergrabene Durchkontaktierungen in der Leiterplatte verzichtet werden kann und somit ein Aufwand zum aufbauen der Leiterplatte verringert werden kann.

Ferner kann die Transformatorvorrichtung zumindest einen Kühlkörper zum Abführen von Wärme von der Leiterplatte und zusätzlich oder alternativ von dem Einlegeteil aufweisen. Hierbei kann die Leiterplatte zwischen dem zumindest einen Kühlkörper und dem Einlegeteil anordenbar oder angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Wärmeabfuhr bzw. Entwärmung der Transformatorvorrichtung verbessert werden kann.

Dabei kann die Transformatorvorrichtung auch eine Wärmeleitschicht zum Ableiten von Wärme von der Leiterplatte zu dem zumindest einen Kühlkörper aufweisen. Dabei kann die Wärmeleitschicht zwischen der Leiterplatte und dem zumindest einen Kühlkörper anordenbar oder angeordnet sein. Die Wärmeleitschicht kann beides Weise als eine Wärmeleitfolie ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Ableitung der Wärme sowie ein Wärmeübergang weiter verbessert werden können.

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Transformatorvorrichtung vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Ausformens eines Einlegeteils, in dem zumindest eine Primärwicklung der Transformatorvorrichtung angeordnet ist, einen Schritt des Aufbauens einer Leiterplatte, in der zumindest eine Sekundärwicklung der Transformatorvorrichtung angeordnet ist, und einen Schritt des miteinander Koppelns des Einlegeteils, der Leiterplatte und eines Transformatorkerns aufweist.

Durch Ausführen des Verfahrens kann eine Ausführungsform der vorstehend genannten Transformatorvorrichtung vorteilhaft hergestellt werden. Dabei können der Schritt des Ausformens und der Schritt des Aufbauens parallel oder zumindest teilweise sequenziell in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Auch kann im Schritt des Ausformens und zusätzlich oder alternativ im Schritt des Aufbauens eine Teilmontage an dem Transformatorkern durchgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ausformens zumindest eine Litze in ein elektrisch isolierendes Material eingebettet werden. Bei dem elektrisch isolierenden Material kann es sich um ein Kunststoffmaterial handeln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Einlegeteil konstruktiv unaufwendig und kostengünstig realisiert werden kann.

Alternativ kann im Schritt des Ausformens eine weitere Leiterplatte mit der zumindest einen Sekundärwicklung aufgebaut werden. Die weitere Leiterplatte kann mehrlagig ausgeführt sein. Hierbei kann die zumindest eine Sekundärwicklung als zumindest eine Lage der weiteren Leiterplatte ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass insbesondere bei verringerter Strombelastung der zumindest einen Primärwindung das Einlegeteil mit zumindest einer planar ausgeführten Sekundärwicklung realisiert werden kann.

Es wird ferner eine Vorrichtung vorgestellt, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Ausführungsform des vorstehend genannten Verfahrens auszuführen.

Die Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Planartransformators;

2 eine schematische Schnittdarstellung einer Transformatorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

3 eine schematische Schnittdarstellung eines Teilabschnitts der Transformatorvorrichtung aus 2;

4 eine schematische Schnittdarstellung des Einlegeteils der Transformatorvorrichtung aus 2;

5 eine schematische Schnittdarstellung der Leiterplatte der Transformatorvorrichtung aus 2;

6 eine schematische Darstellung der Leiterplatte der Transformatorvorrichtung aus 2;

7 eine schematische Darstellung des Einlegeteils der Transformatorvorrichtung aus 2;

8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Planartransformators 100. Anders ausgedrückt zeigt 1 einen lediglich beispielhaft 8-lagigen Leiterplattenaufbau eines Planartransformators 100. Dabei sind Primärwicklung und Sekundärwicklung des Planartransformators 100 in einer einzigen Leiterplatte angeordnet.

Der Leiterplattenaufbau der Leiterplatte weist bezogen auf die Darstellung in 1 von oben nach unten folgende Lagen auf: eine erste Lage 101, eine Halbzeug-Lage 110 bzw. Prepreg-Lage 110 (Prepreg = preimpregnated fibres; vorimprägnierte Fasern), eine zweite Lage 102, eine Kern-Lage 120, eine dritte Lage 103, eine weitere Halbzeug-Lage 110, eine vierte Lage 104, eine weitere Kern-Lage 120, eine fünfte Lage 105, eine weitere Halbzeug-Lage 110, eine sechste Lage 106, eine weitere Kern-Lage 120, eine siebte Lage 107, eine weitere Halbzeug-Lage 110 und eine achte Lage 108.

Dabei werden die zweite Lage 102, die dritte Lage 103, die sechste Lage 106 und die siebte Lage 107 für die Primärwicklung verwendet, wobei die erste Lage 101, die vierte Lage 104, die fünfte Lage 105 und die achte Lage 108 für die Sekundärwicklung verwendet werden.

Der Leiterplattenaufbau der Leiterplatte weist ferner lediglich beispielhaft eine Durchkontaktierung 130 und lediglich beispielhaft zwei vergrabene Durchkontaktierungen 140 bzw. sogenannte Buried Vias auf.

2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Transformatorvorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Transformatorvorrichtung 200 weist einen Transformatorkern 210 auf, der beispielsweise aus Ferrit ausgeformt ist. Ferner weist die Transformatorvorrichtung 200 ein Einlegeteil 220 auf, in dem zumindest eine Primärwicklung der Transformatorvorrichtung 200 angeordnet bzw. ausgeformt ist. Die Transformatorvorrichtung 200 weist auch eine Leiterplatte 230 auf, in der zumindest eine Sekundärwicklung der Transformatorvorrichtung 200 angeordnet bzw. ausgeformt ist.

Das Einlegeteil 220, die Leiterplatte 230 und der Transformatorkern 210 sind mechanisch miteinander gekoppelt. Dabei sind das Einlegeteil 220 und die Leiterplatte 230 zumindest partiell in dem Transformatorkern 210 angeordnet. Das Einlegeteil 220 und die Leiterplatte 230 repräsentieren gesonderte, miteinander gekoppelte Baugruppen bzw. Elemente. Somit sind die zumindest eine Primärwicklung und die zumindest eine Sekundärwicklung in getrennten Elementen angeordnet. Anders ausgedrückt ist die zumindest eine Primärwicklung mittels des Einlegeteils 220 realisiert, wobei die zumindest eine Sekundärwicklung mittels der Leiterplatte 230 realisiert ist. Auf das Einlegeteil 220 und die Leiterplatte 230 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf nachfolgende Figuren noch detaillierter eingegangen.

Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Einlegeteil 220 eine Mehrzahl von Einpresselementen 225 auf, von denen darstellungsbedingt lediglich zwei Einpresselemente 225 explizit gezeigt sind. Die Einpresselemente 225 sind ausgeformt, um in die Leiterplatte 230 eingepresst zu werden, um das Einlegeteils 220 mit der Leiterplatte 230 zu koppeln. In der Darstellung von 2 sind die Einpresselemente 225 in die Leiterplatte 230 eingepresst.

Ferner weist die Transformatorvorrichtung 200 gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beispielhaft einen Kühlkörper 240 zum Abführen von Wärme von der Leiterplatte 230 und/oder dem Einlegeteil 220 auf. Hierbei ist die Leiterplatte 230 zwischen dem Kühlkörper 240 und dem Einlegeteil 220 angeordnet. Der Kühlkörper 240 ist thermisch zumindest mit der Leiterplatte 230 gekoppelt. Zusätzlich weist die Transformatorvorrichtung 200 hierbei eine Wärmeleitschicht 250 zum Ableiten von Wärme von der Leiterplatte 230 zu dem Kühlkörper 240 auf. Die Wärmeleitschicht 250 ist zwischen der Leiterplatte 230 und dem Kühlkörper 240 angeordnet. Dabei ist die Wärmeleitschicht 250 beispielsweise als Wärmeleitfolie ausgeführt. Somit ist der Kühlkörper 240 über die Wärmeleitschicht 250 thermisch zumindest mit der Leiterplatte 230 gekoppelt.

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Teilabschnitts der Transformatorvorrichtung aus 2. In dem Teilabschnitt, der in 3 dargestellt ist, sind von der Transformatorvorrichtung der Transformatorkern 210, das Einlegeteil 220 und die Leiterplatte 230 gezeigt. Die Primärwicklung der Transformatorvorrichtung ist in dem Einlegeteil 220 angeordnet. Die Sekundärwicklung der Transformatorvorrichtung ist in der Leiterplatte 230 angeordnet.

4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Einlegeteils 220 der Transformatorvorrichtung aus 2. Hierbei ist auch die Primärwicklung 460 explizit gezeigt. Die Primärwicklung 460 ist mittels zumindest eine Litze 422 bzw. Hochfrequenzlitze 422 realisiert, die in ein elektrisch isolierendes Material 424 als Umspritzung zur elektrischen Isolation eingebettet ist. Bei dem elektrisch isolierenden Material 424 handelt es sich beispielsweise um ein Kunststoffmaterial. Somit weist das Einlegeteil 220 die Litze 422 bzw. Hochfrequenzlitze 422 und das elektrisch isolierende Material 424 auf. Die Primärwicklung 460 ist mittels der Litze 422 bzw. Hochfrequenzlitze 422 ausgebildet.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Einlegeteil 220 eine weitere Leiterplatte aufweisen Beziehung Weise als eine weitere Leiterplatte realisiert sein, in der die Primärwicklung angeordnet ist.

5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Leiterplatte 230 der Transformatorvorrichtung aus 2. Die Leiterplatte 230 weist einen beispielhaft 4-lagigen Leiterplattenaufbau eines Planartransformators mit Sekundärwicklung und ohne Primärwicklung auf.

Der Leiterplattenaufbau der Leiterplatte 230 weist bezogen auf die Darstellung in 5 von oben nach unten folgende Lagen auf: eine erste Lage 531, eine Kern-Lage 535, eine zweite Lage 532, eine Halbzeug-Lage 536 bzw. Prepreg-Lage 536 (Prepreg = preimpregnated fibres; vorimprägnierte Fasern), eine dritte Lage 533, eine weitere Kern-Lage 535 und eine vierte Lage 534. Somit weist die Leiterplatte 230 eine Mehrzahl von Lagen 531, 532, 533, 534, 535 und 536 auf. Die zumindest eine Sekundärwicklung der Transformatorvorrichtung ist als zumindest eine Lage 531, 532, 533 und/oder 534 der Leiterplatte ausgeformt.

Die Leiterplatte 230 weist ferner beispielhaft lediglich eine Durchkontaktierung 537 auf. Die Durchkontaktierung 537 erstreckt sich durch alle Lagen 531, 532, 533, 534, 535 und 536 der Leiterplatte 230 hindurch.

6 zeigt eine schematische Darstellung der Leiterplatte 230 der Transformatorvorrichtung aus 2. Dabei ist die Leiterplatte 230 in einer schematischen Draufsicht oder teilweise transparenten Draufsicht dargestellt. In 6 ist explizit eine Sekundärwicklung 670 in der Leiterplatte 230 gezeigt. Die Sekundärwicklung 670 ist als zumindest eine Lage oder in zumindest einer Lage der Leiterplatte 230 ausgeformt bzw. realisiert.

7 zeigt eine schematische Darstellung des Einlegeteils 220 der Transformatorvorrichtung aus 2. Dabei ist das Einlegeteil 220 in einer schematischen Draufsicht oder teilweise transparenten Draufsicht dargestellt. Von dem Einlegeteil 220 sind in 7 eine Mehrzahl von Einpresselementen 225 und 725, die Litze 422 bzw. Hochfrequenzlitze 422, das elektrisch isolierende Material 424 und die Primärwicklung 460 gezeigt.

Dabei ist die Primärwicklung 460 in dem Einlegeteil 220 mittels der Hochfrequenzlitze 422 realisiert. Die Hochfrequenzlitze 422 ist hierbei mehrfach gewunden. Dabei ist die Hochfrequenzlitze 422 in dem elektrisch isolierenden Material 424 eingebettet bzw. eingegossen.

Das Einlegeteil 220 weist die Mehrzahl von Einpresselementen 225 und 725 auf. Genauer gesagt weist das Einlegeteil 220 lediglich beispielhaft vier Einpresselemente 225 und 725 auf. Davon sind lediglich beispielhaft zwei Einpresselemente 225 zum Befestigen des Einlegeteils 220 bzw. Einpressen des Einlegeteils 220 in die Leiterplatte der Transformatorvorrichtung ausgeformt. Beispielhaft zwei andere Einpresselemente 725 der Mehrzahl von Einpresselementen 225 und 725 sind als elektrische Anschlüsse für die Primärwicklung 460 sowie zum Befestigen des Einlegeteils 220 bzw. Einpressen des Einlegeteils 220 in die Leiterplatte der Transformatorvorrichtung ausgeformt. Somit dienen die Einpresselemente 725 sowohl einer elektrischen Kontaktierung der Primärwicklung 460 als auch einer mechanischen Fixierung des Einlegeteils 220. Anders ausgedrückt sind somit elektrische Anschlüsse für die Primärwicklung 460 bzw. Primärwindung 460 mit zwei Einpresselementen 725 verbunden oder kombiniert.

8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Herstellen bzw. Herstellungsverfahrens 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Herstellungsverfahren 800 ist ausführbar, um eine Transformatorvorrichtung herzustellen. Genauer gesagt ist das Herstellungsverfahren 800 ausführbar, um die Transformatorvorrichtung aus 2 oder eine ähnliche Transformatorvorrichtung herzustellen.

Das Herstellungsverfahren 800 weist einen Schritt 810 des Ausformens eines Einlegeteils auf, in dem zumindest eine Primärwicklung der Transformatorvorrichtung angeordnet ist. Auch weist das Herstellungsverfahren 800 einen Schritt 820 des Aufbauens einer Leiterplatte auf, in der zumindest eine Sekundärwicklung der Transformatorvorrichtung angeordnet ist. Ferner weist das Herstellungsverfahren 800 einen Schritt 830 des miteinander Koppelns des Einlegeteils, der Leiterplatte und eines Transformatorkerns auf.

Der Schritt 810 des Ausformens und der Schritt 820 des Aufbauens sind in beliebiger Reihenfolge und zusätzlich oder alternativ zumindest teilweise parallel ausführbar.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 810 des Ausformens zumindest eine Litze in ein elektrisch isolierendes Material eingebettet. Alternativ wird im Schritt 810 des Ausformens eine weitere Leiterplatte mit der zumindest einen Sekundärwicklung aufgebaut.

9 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 900 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 900 ist als ein Steuergerät ausgeführt. Die Vorrichtung 900 ist ausgebildet, um eine Herstellung einer Transformatorvorrichtung zu bewirken bzw. zu steuern. Genauer gesagt ist die Vorrichtung 900 ausgebildet, um eine Herstellung der Transformatorvorrichtung aus 2 oder einer ähnlichen Transformatorvorrichtung zu bewirken bzw. zu steuern.

Die Vorrichtung 900 ist signalübertragungsfähig mit einem Fertigungssystem 950 verbunden. Das Fertigungssystem 950 weist beispielhaft lediglich eine erste Maschine 960, eine zweite Maschine 970 und eine dritte Maschine 980 auf.

Die Vorrichtung 900 weist eine Ausformeinrichtung 910 auf, die ausgebildet ist, um die erste Maschine 960 zum Ausformen eines Einlegeteils, in dem zumindest eine Primärwicklung der Transformatorvorrichtung angeordnet ist, anzusteuern. Auch weist die Vorrichtung 900 eine Aufbaueinrichtung 920 auf, die ausgebildet ist, um die zweite Maschine 970 zum Aufbauen einer Leiterplatte, in der zumindest eine Sekundärwicklung der Transformatorvorrichtung angeordnet ist, anzusteuern. Ferner weist die Vorrichtung 900 eine Kopplungseinrichtung 930 auf, die ausgebildet ist, um die dritte Maschine 970 zum miteinander Koppeln des Einlegeteils, der Leiterplatte und eines Transformatorkerns anzusteuern.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Bezugszeichenliste

100
Planartransformator
101
erste Lage
102
zweite Lage
103
dritte Lage
104
vierte Lage
105
fünfte Lage
106
sechste Lage
107
siebte Lage
108
achte Lage
110
Halbzeug-Lage bzw. Prepreg-Lage
120
Kern-Lage bzw. Kern
130
Durchkontaktierung
140
vergrabene Durchkontaktierung
200
Transformatorvorrichtung
210
Transformatorkern
220
Einlegeteil
225
Einpresselement
230
Leiterplatte
240
Kühlkörper
250
Wärmeleitschicht
422
Litze
424
elektrisch isolierendes Material
460
Primärwicklung
531
erste Lage
532
zweite Lage
533
dritte Lage
534
vierte Lage
535
Kern-Lage
536
Halbzeug-Lage bzw. Prepreg-Lage
537
Durchkontaktierung
670
Sekundärwicklung
725
Einpresselement
800
Verfahren zum Herstellen bzw. Herstellungsverfahren
810
Schritt des Ausformens
820
Schritt des Aufbauens
830
Schritt des miteinander Koppelns
900
Vorrichtung
910
Ausformeinrichtung
920
Aufbaueinrichtung
930
Kopplungseinrichtung
950
Fertigungssystem
960
erste Maschine
970
zweite Maschine
980
dritte Maschine