Title:
Transformatorvorrichtung, Transformator und Verfahren zur Herstellung einer Transformatorvorrichtung
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transformatorvorrichtung für die Realisierung eines kompakten Transformators hoher Leistungsdichte. Hierzu wird vorgeschlagen, in einer becherförmigen Ummantelung mit einem Innensteg ein toroidförmigen Magnetkern mit einer Sekundärspule einzubringen. Die becherförmige Außenhülle mit dem Innensteg dient in diesem Fall als Primärwicklung. embedded image





Inventors:
Plum, Thomas (50937, Köln, DE)
Application Number:
DE102016223195A
Publication Date:
05/24/2018
Filing Date:
11/23/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
H01F30/16
Domestic Patent References:
DE112011101423T5N/A2013-02-28
DE2832731A1N/A1980-02-07
Foreign References:
201203268202012-12-27
201300211282013-01-24
Claims:
Transformatorvorrichtung, mit:
einem toroidförmig ausgebildeten Magnetkern (3);
einer Sekundärwicklung (2), welche um den Magnetkern (3) herum angeordnet ist; und
einem Primärelement (1), mit einem kreisförmigen Grundelement (la), einem hohlzylinderförmigen Außenelement (1b) und einem zylinderförmigen Innenelement (1c),
wobei der Magnetkern (3) mit der Sekundärwicklung (2) in dem Primärelement (1) zwischen dem Außenelement (1b) und dem Innenelement (1c) angeordnet ist.

Transformatorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Primärelement (1) mehrere elektrisch voneinander isolierte Segmente (1-i) umfasst.

Transformatorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Magnetkern (3) einen Schnittbandkern umfasst.

Transformatorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Magnetkern (3) einen Magnetkern mit einem verteilten Luftspalt umfasst.

Transformatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Magnetkern (3) mit der Sekundärwicklung (2) in dem Primärelement (1) mit einer Vergussmasse vergossen ist.

Transformatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem weiteren toroidförmigen Magnetkern, der in dem Primärelement (1) angeordnet ist.

Transformator, mit
einer Leiterplattenanordnung (4); und
einer Transformatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Leiterplattenanordnung (4) Kontaktelemente (41, 42) umfasst, die dazu ausgelegt sind, das Außenelement (1b) und das Innenelement (1c) des Primärelements (1) der Transformatorvorrichtung mit der Leiterplattenanordnung (4) elektrisch zu koppeln.

Verfahren zur Herstellung einer Transformatorvorrichtung, mit den Schritten:
Umwickeln (S1) eines toroidförmig ausgebildeten Magnetkerns (3) mit einer Sekundärwicklung (2);
Bereitstellen (S2) eines Primärelements (1), mit einem kreisförmigen Grundelement (la), einem hohlzylinderförmigen Außenelement (1b) und einem zylinderförmigen Innenelement (1c);
Anordnen (S3) des Magnetkerns (3) mit der Sekundärwicklung (2) in dem Primärelement (1).

Verfahren nach Anspruch 8, mit einem Schritt (S4) zum Vergießen des Primärelements (1) mit dem Magnetkern (3) und der Sekundärwicklung (2) mit einer Vergussmasse.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transformatorvorrichtung und einen Transformator mit einer solchen Transformatorvorrichtung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Transformatorvorrichtung.

Stand der Technik

Transformatoren werden in der Leistungselektronik zur sicheren galvanischen Trennung von Stromkreisen und gleichzeitig zur Transformation von Spannungen und Strömen eingesetzt. Dabei weisen Transformatoren typischerweise einen magnetischen Kern auf. Dieser magnetische Kern wird von mindestens zwei Wicklungen umschlossen. In der Leistungsklasse zwischen 100 Watt und einigen Kilowatt können beispielsweise sogenannte Planartransformatoren eingesetzt werden. Bei dieser Bauform werden die Wicklungen durch die Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung auf einer Leiterplatte gebildet. Ein beispielsweise ferritischer Magnetkern kann anschließend oberhalb oder unterhalb der Leiterplatte montiert werden.

Die Druckschrift EP 0 961 303 A1 offenbart einen Transformator für Leiterplatten mit gedruckten Schaltungen. Hierbei wird vorgeschlagen, die Wicklungen des Transformators mit dem niedrigeren Strom als gedruckte Schaltung auf der Leiterplatte auszuführen und die Wicklung, welche für den höheren Strom vorgesehen ist, als Metallblech auszuführen.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Transformatorvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Transformator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Transformatorvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Transformatorvorrichtung mit einem toroidförmig ausgebildeten Magnetkern, einer Sekundärwicklung und einem Primärelement. Die Sekundärwicklung der Transformatorvorrichtung ist um den Magnetkern herum angeordnet. Das Primärelement der Transformatorvorrichtung umfasst ein kreisförmiges Grundelement, ein hohlzylinderförmiges Außenelement und ein zylinderförmiges Innenelement. Der Magnetkern mit der Sekundärwicklung ist in dem Primärelement angeordnet. Das heißt, der Magnetkern mit der Sekundärwicklung befindet sich vollständig im Inneren des Primärelements zwischen dem Außenelement und dem Innenelement.

Weiterhin ist vorgesehen:

Ein Transformator mit einer Leiterplattenanordnung und einer erfindungsgemäßen Transformatorvorrichtung. Die Leiterplattenanordnung umfasst mehrere Kontaktelemente. Diese Kontaktelemente sind dazu ausgelegt, das Außenelement und das Innenelement des Primärelements der Transformatorvorrichtung mit der Leiterplattenanordnung elektrisch zu koppeln.

Ferner ist vorgesehen:

Ein Verfahren zur Herstellung eines Transformatorelements. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Umwickeln eines toroidförmig ausgebildeten Magnetkerns mit einer Sekundärwicklung. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Bereitstellen eines Primärelements. Das Primärelement umfasst ein kreisförmiges Grundelement, ein hohlzylinderförmiges Außenelement und ein zylinderförmiges Innenelement. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Anordnen des Magnetkerns mit der umwickelten Sekundärwicklung in dem Primärelement.

Vorteile der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Planartransformatoren auf Basis von Leiterbahnen mit gedruckten Schaltungen aufgrund ihres planaren Aufbaus und des geringen Kupferquerschnitts der gedruckten Schaltungen einen sehr hohen Flächenbedarf haben. Hierdurch wird unter anderem die erzielbare Leistungsdichte des Transformators und somit auch die Leistungsdichte in einem Gesamtgerät mit einem solchen Transformator begrenzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Transformatorvorrichtung bereitzustellen, welche die Realisierung von leistungselektronischen Transformatoren mit kleiner Bauform und hoher Leistungsdichte ermöglicht. Darüber hinaus soll eine einfache Aufbau- und Verbindungstechnik ermöglicht werden, um eine kostengünstige Fertigung sicherzustellen. Hierzu ist es vorgesehen, einen toroidförmigen Magnetkern mit mindestens einer Wicklung eines Transformators zu umwickeln. Diese Wicklung kann beispielsweise die Sekundärwicklung eines zu bildenden Transformators darstellen. Diese Anordnung auf dem Magnetkern mit umwickelter Sekundärwicklung wird darauf in eine elektrisch leitfähige Anordnung eingebracht, welche die weitere Wicklung, also beispielsweise die Primärwicklung, des Transformators realisieren soll. Diese elektrisch leitfähige Anordnung kann beispielsweise eine becherartige Struktur aufweisen. Insbesondere kann diese Anordnung durch eine kreisförmige Grundfläche mit einem hohlzylinderförmigen Außenmantel und einem zylinderförmigen Innenelement gebildet werden. Hierdurch ergibt sich in etwa eine oben offene becherförmige Struktur mit einem Innensteg. Ist das Außenelement nicht weiter strukturiert, so ergibt sich über den Verlauf von Innenelement, Grundelement und Außenelement eine einzelne Windung für die Primärwicklung. Durch weitere Strukturierung kann jedoch auch eine Primärwicklung mit mehreren Windungen realisiert werden.

Eine derartige Transformatorvorrichtung, in der der Magnetkern mit der Sekundärwicklung konzentrisch in dem elektrisch leitfähigen Element für die Primärwicklung angeordnet ist, ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau mit einer hohen Leistungsdichte. Darüber hinaus kann über das Außenelement, welches die Primärwicklung bildet, die entstehende Wärme sehr gut abgeführt werden.

Sowohl die Sekundärwicklung als auch die frei zugängliche Primärwicklung können hierbei sehr einfach elektrisch kontaktiert werden. Dies ermöglicht einen besonders effizienten und kostengünstigen Aufbau einer elektrischen Schaltung mit einer solchen Transformatorvorrichtung.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Primärelement mehrere elektrisch voneinander isolierte Segmente. Beispielsweise können die einzelnen Segmente des Primärelements als Sektoren eines rotationssymmetrischen Primärelements ausgebildet sein. Durch Unterteilung des Primärelements in mehrere Segmente kann ein Primärelement realisiert werden, welches bei entsprechender Verschaltung eine Primärwicklung mit mehreren Windungen ermöglicht. Hierbei kann beispielsweise durch jedes Segment eine Windung realisiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Magnetkern einen Schnittbandkern. Mittels Schnittbandkernen lassen sich besonders effiziente Transformatoren realisieren. Während Schnittbandkerne in toroidförmig ausgebildeten Magnetkernen einer erfindungsgemäßen Transformatorvorrichtung realisierbar sind, lassen sich diese Art von Kernen in konventioneller planarer Bauform nicht realisieren.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Magnetkern einen Magnetkern mit einem verteilten Luftspalt. Solche Magnetkerne mit verteiltem Luftspalt sind auch als sogenannte Pulverkerne bekannt. Magnetkerne mit verteiltem Luftspalt, also Pulverkerne sind pulvermetallurgisch hergestellte ferromagnetische Kernwerkstoffe. Durch einen toroidförmig ausgebildeten Magnetkern mit einem verteilten Luftspalt lassen sich insbesondere Magnetkerne mit einer niedrigen Permeabilität realisieren. Auf diese Weise können beispielsweise Transformatoren mit kleinen Hauptinduktivitäten realisiert werden, die aufgrund des verteilten Luftspalts deutlich geringere Proximity-Verluste als ferritische Lösungen aufweisen. Unter dem Begriff „verteilter Luftspalt“ ist hierbei ein Magnetkern zu verstehen, bei dem beispielsweise einzelne ferritische Partikel untereinander jeweils beabstandet sind, um während des gesamten Umlaufs in dem toroidförmigen Magnetkern eine annähernd kontinuierliche Verteilung des Luftspalts zu realisieren. Auf diese Weise kann auf einen einzelnen, diskreten Luftspalt an einer diskreten Position verzichtet werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Magnetkern mit der Sekundärwicklung in dem Primärelement mit einer Vergussmasse vergossen. Auf diese Weise kann der Magnetkern mit der Sekundärwicklung in dem Primärelement einerseits fixiert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Vergussmasse eine zuverlässige elektrische Isolierung zwischen Sekundärwicklung und Primärelement. Darüber hinaus kann über die Vergussmasse die in der Sekundärwicklung und dem Magnetkern entstehende Wärme abgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Transformatorvorrichtung einen weiteren toroidförmigen Magnetkern. Dieser toroidförmige weitere Magnetkern kann ebenfalls gemeinsam mit dem mit der Sekundärwicklung umwickelten Magnetkern in dem Primärelement angeordnet werden. Auf diese Weise lassen sich große Streuinduktivitäten realisieren. Hierdurch wirkt der weitere magnetische Kern als sekundärseitige Drossel.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Transformators einen Schritt zum Vergießen des Primärelements mit dem Magnetkern und der Sekundärwicklung mit einer Vergussmasse.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

Figurenliste

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

  • 1: eine schematische Darstellung der einzelnen Komponenten einer Transformatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
  • 2: eine schematische Darstellung eines Magnetkerns für eine Transformatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
  • 3: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Transformator mit einer Transformatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform; und
  • 4: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms wie es einem Verfahren zur Herstellung einer
Transformatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.

Ausführungsformen der Erfindung

1 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Komponenten einer Transformatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Eine solche Transformatorvorrichtung kann beispielsweise als Bauelement für einen Transformator, insbesondere für einen Transformator auf einer Leiterplatte mit gedruckten Schaltungen eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz für Leiterplatten mit gedruckten Schaltungen beschränkt, sondern kann darüber hinaus auch für beliebige weitere Anwendungsgebiete eingesetzt werden.

Im oberen Teilbild I der 1 ist ein Magnetkern 3 einer Transformatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie hier zu erkennen ist, ist der Magnetkern 3 der Transformatorvorrichtung toroidförmig ausgebildet. Der Magnetkern 3 weist somit eine ringförmige, rotationssymmetrische Struktur auf. In der hier dargestellten Ausführungsform weist der toroidförmige Magnetkern in einer Schnittebene parallel zur Symmetrieachse A-A einen annähernd quadratischen Querschnitt auf. Darüber hinaus sind jedoch auch beliebige andere Querschnitte, insbesondere beispielsweise rechteckförmige Querschnitte, kreisförmige oder ovale Querschnitte, oder beliebige andere Querschnitte möglich.

Der Magnetkern 3 kann ein beliebiges, für einen Magnetkern geeignetes Material umfassen. Beispielsweise sind Magnetkerne aus ferromagnetischen Materialien, insbesondere aus Ferriten oder Eisen möglich. Insbesondere kann der Magnetkern 3 aus einem beliebigen bekannten oder auch neuartigen Material in amorpher, kristalliner oder nanokristalliner Form realisiert werden.

Aufgrund der ringförmigen Ausgestaltung des Magnetkerns 3 sind insbesondere auch sogenannte Schnittbandkerne als Magnetkerne einsetzbar.

Darüber hinaus können die Magnetkerne auch beispielsweise als Kerne mit einem verteilten Luftspalt, und somit mit niedriger Permeabilität realisiert werden. Solche Magnetkerne mit einem verteilten Luftspalt können beispielsweise als sogenannte Pulverkerne aus Eisen oder einem anderen magnetischen Pulver, wie zum Beispiel Kobalt, Nickel oder ähnlichem realisiert werden. Die Luftspalte sind hierbei dadurch gekennzeichnet, dass in ihnen die einzelnen Pulverkörner weiterhin voneinander durch eine nicht-magnetische Schicht getrennt vorliegen. Hierdurch wird ein sogenannter verteilter Luftspalt realisiert, der eine hohe Sättigungsinduktion sowie einen weichen Einsatz der Sättigung bewirkt. Durch die Verwendung von solchen Magnetkernen 3 mit einem verteilten Luftspalt (Pulverkerne) können Transformatoren mit kleinen Hauptinduktivitäten realisiert werden, die aufgrund des verteilten Luftspalts deutlich geringere Proximity-Verluste aufweisen als ferritische Magnetkerne.

Wie im zweiten Teilbild II der 1 dargestellt, wird um den Magnetkern 3 herum eine Wicklung 2 angeordnet. Bei dieser Wicklung 2 um den Magnetkern 3 herum kann es sich beispielsweise um eine Sekundärwicklung eines zu realisierenden Transformators handeln. Die Begriffe Sekundärwicklung, sowie der nachfolgend verwendete Begriff Primärelement dienen dabei lediglich dem besseren Verständnis. Diese Bezeichnungen stellen jedoch keine Einschränkung der entsprechenden Wicklungen bzw. Elemente in Bezug auf die Funktion bzw. den Einsatz des Transformators dar. Entsprechend können die Bezeichnungen „primär“ und „sekundär“ auch gegeneinander getauscht werden.

Die Sekundärwicklung 2 um den Magnetkern 3 herum kann aus einem beliebigen geeigneten Material, beispielsweise einem Kupferlackdraht oder ähnlichem ausgebildet sein. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird in den hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine Sekundärwicklung 2 dargestellt und beschrieben. Darüber hinaus sind jedoch auch je nach Anwendungsfall mehr als eine Sekundärwicklung 2 möglich, die gegebenenfalls gemeinsam um den Magnetkern 3 herum angeordnet werden können. Auch ist es gegebenenfalls möglich, eine Sekundärwicklung 2 mit einem Mittenabgriff oder ähnlichem zu versehen.

In dem dritten Teilbild III der 1 ist ein Primärelement 1 der Transformatorvorrichtung dargestellt. Dieses Primärelement 1 ist hierbei derart ausgestaltet, dass der Magnetkern 3 mit der Sekundärwicklung 2 in das Primärelement 1 eingebracht werden kann. Im eingebrachten Zustand umschließt das Primärelement 1 somit den Magnetkern 3 mit der Sekundärwicklung 2 nach unten, nach außen und nach innen. Lediglich nach oben ist das Primärelement 1 geöffnet. Hierdurch kann der Ringkern 3 mit der Sekundärwicklung 2 in das Primärelement 1 eingebracht werden. Das Primärelement 1 weist somit eine Struktur auf, die beispielsweise als ein kreisförmiges Grundelement la mit einem hohlzylinderförmigen Außenelement 1b und einem zylinderförmigen Innenelement 1c beschrieben werden kann. Hierdurch entsteht eine becherförmige Struktur mit einem inneren „Zapfen“. Das Primärelement 1 kann somit beispielsweise eine rotationssymmetrische Struktur aufweisen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, das Primärelement 1 in einer beliebigen anderen Struktur auszuführen, solange durch das Primärelement 1 der Magnetkern 3 mit der Sekundärwicklung 2 in ähnlicher Form umschlossen werden kann. So sind beispielsweise auch beliebige Strukturen auf Basis eines Vielecks oder ähnlichem möglich.

Das Primärelement 1 kann aus einem beliebigen, elektrisch leitfähigen Material gebildet wird. Beispielsweise kann das Primärelement 1 aus Kupfer, Aluminium oder ähnlichem gebildet werden.

Für das Ausbilden der Transformatorvorrichtung wird der Magnetkern 3 mit der Primärwicklung 2 in das Primärelement 1 eingebracht. Hierdurch entsteht ein Transformator, bei dem zwischen dem nicht mit dem Grundelement la verbundenen Ende des Innenelements 1c und dem ebenfalls nicht mit dem Grundelement la verbundenen Ende des Außenelements 1b eine Primärwicklung mit einer Windung gebildet wird. Entsprechend weist eine solche Transformatorvorrichtung bei einer Anzahl n von Windungen der Sekundärwicklung 2 ein Übertragungsverhältnis von l:n auf.

Zur Stabilisierung und Isolation der einzelnen Bauelemente gegeneinander kann der Innenbereich des Primärelements 1 mit dem Magnetkern 3 und der Sekundärwicklung 2 mit einer geeigneten Vergussmasse ausgegossen werden. Derartige Vergussmassen sind bekannt, so dass diese hier nicht im Detail weiter beschrieben werden müssen.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Primärelements 1 für eine Transformatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Das hier dargestellte Primärelement 1 kann alternativ zu dem zuvor im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Primärelement 1 eingesetzt werden. Darüber hinaus ist die Ausbildung der Transformatorvorrichtung identisch zu der zuvor beschriebenen Transformatorvorrichtung.

Wie in 2 zu erkennen ist, ist das Primärelement 1 in dieser Ausführungsform in mehrere Segmente 1-i unterteilt. Die hier dargestellte Anzahl von drei Segmenten 1-i dient dabei nur dem besseren Verständnis und stellte keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung auf genau drei Segmente 1-i dar. Vielmehr ist auch eine beliebige andere Anzahl von Segmenten 1-i, Beispielsweise nur zwei Segmente 1-i oder aber auch vier, fünf, sechs, sieben, acht oder mehr Segmente möglich. Die einzelnen Segmente 1-i sind hierbei voneinander elektrisch isoliert. Beispielsweise können die einzelnen Segmente 1-i mittels eines elektrisch isolierenden Materials miteinander verbunden werden.

Auf diese Weise können die einzelnen Segmente 1-i der Transformatorvorrichtung stabilisiert werden. Durch ein elektrisches Verbinden eines Innenelements 1c mit einem Außenelement la eines benachbarten Segments 1-i kann durch ein solches segmentiertes Primärelement 1 eine Primärwicklung mit mehreren Windungen realisiert werden. Insbesondere entspricht ein Primärelement 1 mit m Segmenten 1-i hierbei einer Primärwicklung mit m Windungen.

Die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Innenelementen 1c und den einzelnen Außenelementen la kann beispielsweise durch Aufbringen des Transformatorelements auf eine Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung realisiert werden.

Weiterhin ist es möglich, durch Einbringen eines weiteren Magnetkerns (in den Figuren nicht dargestellt) in das Primärelement 1 eine größere Streuinduktivität der Transformatorvorrichtung zu realisieren. Hierbei wird der weitere Magnetkern nicht von der Primärwicklung 2 umschlossen, sondern separat in das Primärelement 1 eingebracht. Der weitere Magnetkern kann dabei auf der dem Grundelement la zugewandten Seite oder der dem Grundelement la abgewandten Seite des Primärelements 1 angeordnet sein.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Transformatorvorrichtung auf einer Leiterplatte 4 mit einer gedruckten Schaltung zur Realisierung eines Transformators gemäß einer Ausführungsform. Wie hierbei zu erkennen ist, ist das Primärelement 1 mit dem Magnetkern 3 und der Sekundärwicklung 2 auf einer Leiterplatte 4 mit einer gedruckten Schaltung angeordnet. Die Leiterplatte 4 weist insbesondere Kontaktelemente 41 und 42 auf, an denen die gedruckte Schaltung der Leiterplatte 4 mit dem Primärelement 1, insbesondere dem Innenelement 1c und dem Außenelement la elektrisch gekoppelt werden kann. Diese elektrische Kopplung kann beispielsweise mittels eines beliebigen Lötprozesses oder einem geeigneten Schweißverfahren realisiert werden.

Ist das Primärelement 1 in mehrere Segmente 1-i unterteilt, wie dies beispielsweise im Zusammenhang mit 2 zuvor beschrieben worden ist, so kann auf der Leiterplatte 4 eine Leiterbahnführung vorgesehen sein, welche jeweils ein Innenelement 1c mit einem Außenelement 1b eines benachbarten Segments l.i elektrisch verbindet.

Darüber hinaus kann die Leiterplatte 4 eine Öffnung 43 aufweisen. An dieser Öffnung 43 können beispielsweise die Anschlüsse der Sekundärwicklung 2 durchgeführt werden.

Ein Transformator mit einer zuvor beschriebenen Transformatorvorrichtung kann beispielsweise mittels einer beliebigen geeigneten Kühlvorrichtung gekühlt werden. Beispielsweise kann zur Kühlung der Transformatorvorrichtung eine bereits an der Leiterplatte 4 vorgesehene Kühlvorrichtung mit genutzt werden, um die an der Transformatorvorrichtung 1 entstehende Wärme abzuführen. Eine solche Kühlvorrichtung kann beispielsweise auf einer der Transformatorvorrichtung 1 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 4 vorgesehen sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Kühlvorrichtung auf derselben Seite vorzusehen, auf der auch die Transformatorvorrichtung 1 angeordnet ist.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Herstellungsverfahren für eine Transformatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Das hier beschriebene Verfahren kann insbesondere dazu eingesetzt werden, um die zuvor beschriebene Transformatorvorrichtung zu realisieren. Insoweit beziehen sich die nachfolgend angeführten Komponenten auf Komponenten der zuvor beschriebenen Transformatorvorrichtung.

In Schritt S1 wird ein toroidförmig ausgebildeter Magnetkern 3 mit einer Sekundärwicklung 2 umwickelt. In Schritt S2 wird ein Primärelement 1 bereitgestellt. Bei diesem Primärelement 1 kann es sich insbesondere um ein zuvor beschriebenes Primärelement 1 handeln. Das Primärelement 1 umfasst insbesondere ein kreisförmiges Grundelement la, ein hohlzylinderförmiges Außenelement 1b und ein zylinderförmiges Innenelement 1c. In Schritt S3 wird daraufhin der Magnetkern 3 mit der Sekundärwicklung 2 in dem Primärelement 1 angeordnet. Weiterhin kann gegebenenfalls in einem Schritt S4 der Magnetkern 2 mit der Sekundärwicklung 3 in dem Primärelement 1 mit einer Vergussmasse vergossen werden.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Transformatorvorrichtung für die Realisierung eines kompakten Transformators hoher Leistungsdichte. Hierzu wird vorgeschlagen, in einer becherförmigen Ummantelung mit einem Innensteg ein toroidförmigen Magnetkern mit einer Sekundärspule einzubringen. Die becherförmige Außenhülle mit dem Innensteg dient in diesem Fall als Primärwicklung.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • EP 0961303 A1 [0003]