Title:
Steuerelektronik mit einem Magnetflussführungselement
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Steuerelektronik (1) zur Ansteuerung eines Verbrauchers (5) in einem Fahrzeug, insbesondere eines elektrischen Motors, aufweisend eine Leiterplatte (20) und eine Stabkerndrossel (10), wobei die Stabkerndrossel (10) einen Stabkern (12) und einen elektrischen Leiter (14) aufweist, der um den Stabkern (12) gewickelt eine Wicklung bildet. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuerelektronik (1) ausgebildet ist, ein Magnetflussführungselement (50) aufzunehmen, welches den von der Stabkerndrossel (10) erzeugten magnetischen Fluss führt. embedded image





Inventors:
Kuperberg, Ilya (76149, Karlsruhe, DE)
Wendl, Michael (76199, Karlsruhe, DE)
Kapoor, Jivan (70199, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102017202592A
Publication Date:
08/23/2018
Filing Date:
02/17/2017
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
H01F27/00; H05K1/18
Foreign References:
6696909
4400674
Claims:
Steuerelektronik (1) zur Ansteuerung eines Verbrauchers (5) in einem Fahrzeug, insbesondere eines elektrischen Motors, aufweisend eine Leiterplatte (20) und eine Stabkerndrossel (10), wobei die Stabkerndrossel (10) einen Stabkern (12) und einen elektrischen Leiter (14) aufweist, der um den Stabkern (12) gewickelt eine Wicklung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (1) ausgebildet ist, ein Magnetflussführungselement (50) aufzunehmen, welches den von der Stabkerndrossel (10) erzeugten magnetischen Fluss führt.

Steuerelektronik (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (20) eine Ausnehmung (24) aufweist, innerhalb der die Stabkerndrossel (10) zumindest teilweise angeordnet ist.

Steuerelektronik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) vollständig auf einer Seite der Leiterplatte (20) angeordnet ist.

Steuerelektronik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) beabstandet zu der Leiterplatte (20) angeordnet ist, insbesondere ein Teil des elektrischen Leiters (14) zwischen der Leiterplatte (20) und dem Magnetflussführungselement (50) ausgebildet ist.

Steuerelektronik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) U-förmig, L-förmig, rahmenartig, wannenartig, O-förmig, elliptisch oder I-förmig ausgebildet ist.

Steuerelektronik (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) ein Basiselement (52) aufweist, welches sich parallel zur Längsrichtung der Stabkerndrossel (12) erstreckt.

Steuerelektronik (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) zumindest einen Schenkel (54, 56) aufweist, der sich zumindest bis zu einer Stirnseite des Stabkerns (12) ausgehend von dem Basiselement (52) erstreckt.

Steuerelektronik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) sich parallel oder senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte (20) erstreckt.

Steuerelektronik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) die Stabkerndrossel (10) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgibt.

Steuerelektronik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) senkrecht zu mindestens einer der Oberflächen der Leiterplatte (20) eine maximale Ausdehnung aufweist, die mindestens der Ausdehnung der des Stabkerns (12), vorzugsweise der Stabkerndrossel (10), in die gleiche Richtung entspricht.

Steuerelektronik (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer der Stirnseiten der Stabkerndrossel (10) und dem Magnetflussführungselement (50) ein Luftspalt ausgebildet ist, vorzugsweise dass zwischen der Stabkerndrossel (10) und dem Magnetflussführungselement (50) ein Luftspalt ausgebildet ist.

Steuerelektronik (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) ein Rastelement aufweist, welches eine Befestigung des Magnetflussführungselements (50) mittels eines zu dem Rastelement korrespondierend ausgebildeten Halteelement an der Leiterplatte (20) ermöglicht.

Steuerelektronik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) mittels eines Wärmeleitelements, insbesondere Wärmeleitpaste an der Leiterplatte (20) und/oder der Stabkerndrossel (10) befestigt ist.

Steuerelektronik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) eine Magnetflussführungselementausnehmung (510) aufweist.

Steuerelektronik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50) mindestens eine Leitungsausnehmungen (59) aufweist, in der zumindest ein Anschlussbereich (16) des elektrischen Leiters (14) zumindest zu einem Teil angeordnet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Steuerelektronik zur Ansteuerung eines Verbrauchers in einem Fahrzeug mit einer Leiterplatte, einer Stabkerndrossel und einem Magnetflussführungselement.

Stand der Technik

Es ist bekannt zur Zwischenspeicherung von Energie, zur Impedanzanpassung oder zur Filterung eine Drossel einzusetzen. Auch sind verschiedene Arten von Drosseln mit unterschiedlichen Eigenschaften bekannt. Die Stabkerndrossel stellt eine sehr kostengünstige Drossel dar, die jedoch sehr aufwendig elektrisch und mechanisch kontaktiert werden muss. Stabkerndrosseln werden beispielsweise auf ein Substrat geschweißt oder mittels Durchsteckmontage an einem Träger festgehalten. Es sind somit weitere Bauteile oder Zwischenschritte bei der Produktion notwendig, welche zu einer Erhöhung der Kosten führen.

Offenbarung der Erfindung

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Steuerelektronik ist, dass die Steuerelektronik ein Magnetflussführungselement aufweist. Das Magnetflussführungselement ist ausgebildet den von der Stabkerndrossel erzeugten magnetischen Fluss aufzunehmen und zu führen. Es wird eine vorteilhafte Reduzierung der Streufelder erreicht. Es können abhängig von der Ausbildung des Magnetführungselements eine Vielzahl von Grenzwerten für Magnetfeldemission eingehalten werden, ohne dass mehrere Variationen der Leiterplatte oder Variationen der elektrischen Bauteile benötigt werden. Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement nach Anordnung an der Leiterplatte bzw. an der Stabkerndrossel eine Verringerung der abgestrahlten Magnetfeldemission bewirkt. Ferner ist auch kein geschlossener Kern entsprechend einer Speicherdrossel notwendig.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Besonders vorteilhaft ist, dass die zumindest teilweise, insbesondere vollständige Anordnung der Stabkerndrossel innerhalb einer Ausnehmung in einer Leiterplatte beispielsweise eine bessere Lötbarkeit, eine bessere Prüfbarkeit, eine bessere Entwärmung, eine bessere Vibrationsbelastbarkeit und eine Verkleinerung des Bauraums bewirkt.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Stabkerndrossel durch die Ausnehmung, bzw. die Ausprägung in der Leiterplatte hindurchragt. Die Ausnehmung ist vorzugsweise durchgängig ausgebildet. Die Stabkerndrossel ist derart innerhalb der Ausnehmung angeordnet, bzw. eingebracht, dass sie zumindest teilweise auf beiden Seiten der Leiterplatte, insbesondere in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte, aus der Leiterplatte heraus ragt.

Vorteilhaft ist, dass der elektrische Leiter der Stabkerndrossel zumindest zwei Anschlussbereiche aufweist, wobei jeder Anschlussbereich mindestens eine Anschlussfläche aufweist. Die Anschlussflächen ermöglichen eine elektrische und mechanische Verbindung, insbesondere mittels Löten, des elektrischen Leiters mit der Leiterplatte.

Besonders vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement vollständig auf einer Seite der Leiterplatte angeordnet ist, was eine kostengünstige und einfach zu ergänzende Lösung darstellt. Das Magnetflussführungselement kann einfach und kostengünstig nachgerüstet werden. Es ist eine einfache Ausgestaltung des Magnetflussführungselements gegeben. Ferner kann das Magnetflussführungselement einfach an der Leiterplatte oder der Stabkerndrossel montiert werden.

Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement beabstandet zu der Leiterplatte an dem Stabkerndrossel und/oder der Leiterplatte angeordnet ist. Beispielsweise ist ein Teil des elektrischen Leiters, insbesondere der Anschlussbereich, zwischen der Leiterplatte und dem Magnetflussführungselement ausgebildet. Das Magnetflussführungselement muss nicht an die Oberflächenstruktur der Leiterplatte angepasst werden.

Besonders vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement U-förmig, L-förmig, rahmenartig, wannenförmig, O-förmig, elliptisch oder I-förmig ausgebildet ist.

Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement eins Basiselement aufweist. Das Basiselement erstreckt sich insbesondere parallel zur Längsrichtung der Stabkerndrossel, insbesondere zum Stabkern der Stabkerndrossel. Es ist eine vorteilhafte Führung des magnetischen Flusses gegeben.

Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement zumindest einen Schenkel aufweist. Der zumindest eine Schenkel erstreckt sich zumindest ausgehend von dem Basiselement bis zu einer Stirnseite des Stabkerns. Eine optimale Aufnahme und/oder Abgabe des magnetischen Flusses durch das Magnetflussführungselement ist gegeben.

Besonders vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement sich parallel oder senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte erstreckt. Es ergibt sich eine größtmögliche Flexibilität bei der Anordnung.

Als vorteilhaft ist anzusehen, dass das Magnetflussführungselement die Stabkerndrossel, insbesondere vollständig, umgibt. Das Magnetflussführungselement ist als Rahmen ausgebildet. Das als Rahmen ausgebildete Magnetflussführungselement umgibt die Stabkerndrossel zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig. Vorzugsweise umgibt das Magnetflussführungselement die Stabkerndrossel nur in Richtung parallel zur Oberfläche der Leiterplatte. Insbesondere umgibt das rahmenartige Magnetflussführungselement die Stabkerndrossel senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte nicht. Das Magnetflussführungselement ist in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte offen. Das Magnetflussführungselement weist eine durchgängige Ausnehmung auf, in der die Stabkerndrossel zumindest teilweise angeordnet ist.

Vorteilhaft weist das Magnetflussführungselement senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte eine maximale Ausdehnung auf, die der Ausdehnung der Stabkerndrossel in die gleiche Richtung entspricht. Hierdurch kann der magnetische Fluss bestmöglich aufgenommen, geführt und wieder abgegeben werden.

Vorteilhaft ist, dass zwischen mindestens einer der Stirnseiten der Stabkerndrossel und dem Magnetflussführungselement ein Luftspalt ausgebildet ist. Vorteilhaft ermöglicht die Variation des Luftspalts an der Stirnseite eine Anpassung der Magnetfeldemission.

Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement ein Rastelement aufweist, welches eine Befestigung des Magnetflussführungselements mittels eines zu dem Rastelement korrespondierend ausgebildeten Halteelements an der Leiterplatte ermöglicht. Eine einfache Montage mittels Einrasten des Magnetflussführungselements ist gegeben.

Als vorteilhaft ist anzusehen, dass das Magnetflussführungselement mittels eines Wärmeleitelements, insbesondere Wärmeleitpaste an der Leiterplatte und/oder der Stabkerndrossel befestigt ist. Eine einfache Montage ist gegeben.

Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement eine Magnetflussführungselementausnehmung aufweist. Die Magnetflussführungselementausnehmung ist auf der der Leiterplatte weggerichteten Seite des Magnetflussführungselements in dem Magnetflussführungselement ausgebildet. Es ermöglicht insbesondere eine Verbesserung der Kühlung.

Als vorteilhaft ist anzusehen, dass das Magnetflussführungselement mindestens eine Leitungsausnehmungen aufweist. Wobei die Leitungsausnehmung so ausgebildet ist, dass der Anschlussbereich des elektrischen Leiters darin angeordnet ist und das Magnetflussführungselement dennoch nicht beabstandet zu der Leiterplatte an der Leiterplatte anordbar ist.

Ausführungsformen sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuerelektronik,
  • 2 einen Ausschnitt der Steuerelektronik,
  • 3 eine Seitenansicht des in 2 gezeigten Ausschnitts der Steuerelektronik,
  • 4 eine Stirnansicht des in 2 gezeigten Ausschnitts der Steuerelektronik,
  • 5 eine erste Ausführungsform mit einem I-förmigen Magnetflussführungselement,
  • 6 eine zweite Ausführungsform mit einem L-förmigen Magnetflussführungselement,
  • 7 eine dritte Ausführungsform mit einem U-förmigen Magnetflussführungselement,
  • 8 eine vierte Ausführungsform mit einem rahmenartigen Magnetflussführungselement,
  • 9 eine fünfte Ausführungsform mit einem kreisrunden Magnetflussführungselement,
  • 10 eine sechste Ausführungsform mit einem elliptischen Magnetflussführungselement,
  • 11 eine Seitenansicht mit dem Magnetflussführungselement,
  • 12 eine Draufsicht auf ein senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte angeordnetes Magnetflussführungselement,
  • 13 eine Seitenansicht auf ein senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte angeordnetes u-förmiges Magnetflussführungselement und
  • 14 ein Frequenzspektrum der Magnetfeldemission mit und ohne einem Magnetflussführungselement und
  • 15 bis 17 eine siebte Ausführungsform mit einem wannenartigen Magnetflussführungselement.

Das in 1 dargestellt Blockschaltbild zeigt eine erfindungsgemäße Steuerelektronik 1 zur Ansteuerung und/oder Regelung eines Verbrauchers 5. Die Steuerelektronik 1 wird insbesondere in einem Fahrzeug zum Ansteuern und/oder Regeln eines Motors, vorzugsweise eines Kleinmotors, wie beispielsweise eines Pumpenmotors, eines Lüftermotors, eines Lenkantriebmotors, eines Scheibenwischermotors, eines Motors zur Verstellung von Sitzen, eines Schiebedachmotors, eines Motors zur Verstellung der Kofferraumklappe eingesetzt. Unter einer Steuerelektronik wird auch eine Ansteuerung, Steuerung, Elektronik oder Regelung verstanden.

Die Steuerelektronik 1 weist eine Spule auf, die insbesondere eine Drossel bildet. Die Drossel ist als Stabkerndrossel 10 ausgebildet. Vorzugsweise wirkt die Stabkerndrossel 10 als Eingangsfilter.

Ferner weist die Steuerelektronik 1 eine Leiterplatte 20 auf. Die Leiterplatte 20 ist ein Träger für elektronische Bauteile, wie beispielsweise die Stabkerndrossel 10, Leistungsschalter, Kondensatoren und/oder Widerstände. Die Leiterplatte 20 dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung der elektronischen Bauteile, wie beispielsweise der Stabkerndrossel 10. Die Leiterplatte 20 weist ein elektrisch isolierendes Material und Leiterbahnen, die an oder in dem elektrisch isolierenden Material verlaufen, auf. Ferner weist die Leiterplatte 20 Lötpads 22 auf, die an der Oberfläche der Leiterplatte ausgebildet sind. Die Lötpads 22 dienen der elektrischen und mechanischen Verbindung der elektronischen Bauteile 10 mit der Leiterplatte 20. Die Lötpads sind Teil der Leiterbahnen. Die Leiterbahnen dienen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Stabkerndrossel 10 und weiteren elektrischen Bauelementen.

In 2 ist ein Ausschnitt der Steuerelektronik 1 perspektivisch dargestellt. 2 zeigt die Stabkerndrossel 10 und ein Teil der Leiterplatte 20. Die Leiterplatte 20 weist eine Ausnehmung 24 auf. Die Ausnehmung 24 ist beispielhaft durchgängig durch die Leiterplatte 20 ausgebildet. Unter der Ausnehmung 24 kann auch eine Aussparung, ein Loch, eine Öffnung verstanden werden, solange diese, insbesondere vollständig, durchgreifend, bzw. durchgängig durch die Leiterplatte 20 verläuft. Die Ausnehmung 24 muss hierbei nicht zwangsläufig an allen Seiten von der Leiterplatte 20 umgeben sein. Insbesondere kann die Ausnehmung zum Rand der Leiterplatte 20 auch offen sein. Die Ausnehmung 24 kann beliebig innerhalb der Leiterplatte 20 ausgebildet sein. Die Ausnehmung 24 kann insbesondere mittels eines Stanzprozesses oder mittels eines Fräsprozesses hergestellt werden. Auch kann die Ausnehmung bereits bei der Herstellung der Leiterplatte 20 ausgespart sein.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ausnehmung lediglich eine Vertiefung. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Leiterplatte 20 im Verhältnis zur Stabkerndrossel 10 sehr dick ausgebildet ist. Insbesondere wenn der Radius der Stabkerndrossel 10 kleiner als die Dicke der Leiterplatte 20 ist.

Innerhalb der Ausnehmung 24 ist die Stabkerndrossel 10 angeordnet. Die Stabkerndrossel 10 ragt auf beiden Seiten der Leiterplatte aus der Ausnehmung heraus. Die Stabkerndrossel 10 ragt insbesondere zwischen 30 bis 70% des Durchmessers der Stabkerndrossel 10 auf jeder Seite der Leiterplatte 20 aus der Ausnehmung 24 heraus.

Die Stabkerndrossel 10 weist einen Stabkern 12 und einen elektrischen Leiter 14 auf. Der Stabkern 12 umfasst einen Ferritwerkstoff und/oder ein ferromagnetisches Material. Insbesondere setzt sich der Stabkern 12 aus, insbesondere laminierten, Metallblechen mit einer Dicke von beispielsweise 100 µm, einem massiven Metallkern oder einem Pulverkern zusammen. Die Bleche sind insbesondere gestanzte Trafobleche oder rasch erstarrte Metallbänder. Der Stabkern 12 umfasst oder besteht aus einem Ferritwerkstoff, wie beispielsweise MnZn, NiZn, Fe-, Co- und Ni- basierte weichmagnetische Legierungen. Auch ferromagnetische Materialien in Polymeren sind als Stabkern 12 möglich.

Um den Stabkern 12 ist der elektrische Leiter 14 gewickelt, der eine Wicklung, insbesondere eine Spule bildet. Die Stabkerndrossel 10 bildet eine Spule, bzw. eine Induktivität zur Begrenzung von Strömen in elektrischen Leitungen, zur Zwischenspeicherung von Energie in Form eines Magnetfelds, zur Impedanz Anpassung oder zur Filterung.

Der elektrische Leiter 14 weist insbesondere einen kreisrunden Querschnitt auf. Der Durchmesser des elektrischen Leiters beträgt insbesondere mindestens 1,3 mm, vorzugsweise mindestens 2,2 mm bzw. 2,24 mm.

Ferner weist der elektrische Leiter 14 zumindest zwei Anschlussbereiche 16 auf. Die Anschlussbereiche 16 dienen der elektrischen Kontaktierung des elektrischen Leiters 14 mit den Lötpads 22 der Leiterplatte 20.

Gemäß 2 weist jeder Anschlussbereiche 16 zwei diametral gegenüberliegende Verbindungsflächen auf. Wobei die Verbindungsfläche, welche in Richtung der Leiterplatte 20 zeigt, als Anschlussfläche 15a, 15b bezeichnet wird. Die andere Verbindungsfläche zeigt von der Leiterplatte 20 weg. Hierdurch kann die Stabkerndrossel 10 von beiden Seiten in die Ausnehmung 24 eingeführt und mit der Leiterplatte 20 verbunden werden. Beispielhaft ist in 2 die Stabkerndrossel 10 von oben in die Ausnehmung eingeführt und entsprechend auch an der Oberseite der Leiterplatte 20 mit dieser elektrisch verbunden. Im Folgenden werden als Anschlussflächen 15a und 15b die Verbindungsflächen bezeichnet, die nach der Montage in Kontakt mit der Leiterplatte 20 stehen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist jeder Anschlussbereichen 16a und 16b nur ein Verbindungselement auf, das die Anschlussfläche 15a und 15b bildet.

Der elektrische Leiter 14 weist in den Anschlussbereichen 16a und 16b einen gegenüber dem restlichen elektrischen Leiter 14 abweichenden Querschnitt auf. Insbesondere weist der Querschnitt des elektrischen Leiters 14 in den Anschlussbereichen 16a und 16b mindestens einen geraden Bereich auf, der zu einer ebenen Anschlussfläche 15 führt. Die Anschlussflächen 15 ermöglichen ein elektrisches Verbinden der Leiterplatte 20 mit der Stabkerndrossel 10. Die elektrische Verbindung ist insbesondere mittels löten hergestellt.

Vorzugsweise liegen die beiden Anschlussflächen 15 in einer ersten gedachten Ebene 40. Die Normalenvektoren der Anschlussflächen 15a und 15b zeigen in die gleiche Richtung, insbesondere in die Richtung der Leiterplatte 20. Die Anschlussbereiche 16 werden insbesondere durch die Enden der elektrischen Leiter 14 gebildet. Die Enden verlaufen parallel zur Axialachse des Stabkerns 12.

In 3 ist die Seitenansicht des Ausschnitts der Steuerelektronik 1 aus 2 dargestellt. Beispielhaft ist in der 3 gezeigt, dass die Stabkerndrossel 10 mit ca. 30 % auf der den Anschlussbereichen 16a und 16b gegenüberliegende Seite aus der Leiterplatte 20 hinausragt. Der größere Anteil der Stabkerndrossel 10 ragt auf der Seite der Leiterplatte 20 aus der Ausnehmung 24, auf der auch die Anschlussbereiche 15a und 15b liegen.

Ferner zeigt 3, dass die Anschlussflächen 15 in der ersten gedachten Ebene 40 liegen. Eine zweite Ebene 45 erstreckt sich parallel zur ersten Ebene 40. Die zweite Ebene 45 wird durch die radial zentrierte Längsachse des Stabkerns 12 und durch die radial zentriert Längsachse des elektrischen Leiters 14, in einem der Anschlussbereich 16, aufgespannt. Vorzugsweise wird die zweite Ebene 45 durch die radial zentrierten Längsachsen der elektrischen Leiter 14 in beiden Anschlussbereichen 16 und die radial zentrierte Längsachse des Stabkerns 12 gebildet. Als eine zentrierte Längsachse wird eine im Querschnitt betrachtete durch den Mittelpunkt verlaufende Längsachse bezeichnet. Die zweite Ebene 45 teilt den Stabkern 12 in zwei, insbesondere im Wesentlichen gleich große, Segmente, insbesondere im Querschnitt betrachtet in zwei gleich große halbkreisförmige Segmente.

Die zweite Ebene 45 bildet die Spiegelebene des Stabkerns 12.

Die zweite Ebene 45 und die erste Ebene 40 weisen einen Abstand auf. Der Abstand entspricht im Wesentlichen dem Radius des elektrischen Leiters 14 in den Anschlussbereichen 16. Vorzugsweise umfasst der Abstand zusätzlich noch die Dicke des Lötmittels zwischen Leiterplatte und elektrischem Leiter 14.

4 zeigt die in der Ausnehmung 24 befindliche Stabkerndrossel 10 von der Stirnseite der Stabkerndrossel 10. Der Stabkern 12 weist von der Stirnseite betrachtet einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Mittelpunkt auf. Der Stabkern 12 ist umwickelt von dem elektrischen Leiter 14.

Die erste Ebene 40 erstreckt sich parallel über die Oberfläche der Leiterplatte 20, bzw. weist einen minimalen Abstand auf, der insbesondere der Dicke des Lötmittels entspricht, auf. Die erste Ebene 40 teilt den kreisförmigen Stabkern 12 und damit die Stabkerndrossel 10 in zwei Segmente, insbesondere zwei Kreissegmente. Das erste Kreissegment weist eine Kreissegmenthöhe hl auf, die kleiner ist als die Kreissegmenthöhe h2 des zweiten Kreissegments. Ferner ist die Kreissegmenthöhe hl kleiner als der Radius R des Stabkerns 12. Das erste Kreissegment befindet sich zu einem Teil innerhalb der Ausnehmung 24. Ein weiterer Teil ragt auf der den Anschlussflächen 15 des elektrischen Leiters 14 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 20 aus der Ausnehmung 24 heraus.

Im Querschnitt betrachtet, verläuft eine gedachte Gerade durch den Mittelpunkt des Stabkerns 12 und den Mittelpunkt des elektrischen Leiters 14 im Anschlussbereich 16 parallel zu Oberfläche der Leiterplatte 20. Die Gerade ist Teil der zweiten Ebene 45. Die Anschlussbereiche 16 des elektrischen Leiters 14, bzw. die Enden des elektrischen Leiters 14 verlaufen parallel zur Axialrichtung des Stabkerns 14. Die Anschlussbereiche 16 liegen gemäß 4 und 3 neben dem Stabkern 12 der Stabkerndrossel 10.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Kreissegmenthöhe hl größer als die Kreissegmenthöhe h2 und/oder der Radius R des Stabkerns 12.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Kreissegmente, ausgehend von der ersten Ebene 40, gleich groß ausgebildet. Vorzugsweise können die Kreissegmente ausgehende von der ersten Ebene 40 Verhältnisse 4/7 zu 3/7 aufweisen. Insbesondere sind auch andere Verhältnisse wie 2/3 zu 1/3 oder ¾ zu 1/4 möglich.

Die 5 bis 13 zeigen einen Ausschnitt der Steuerelektronik 1 mit einem erfindungsgemäßen Magnetflussführungselement 50. Das Magnetflussführungselement 50 ist so ausgebildet, dass es den von der Stabkerndrossel 10 erzeugten magnetischen Fluss führt. Das Magnetflussführungselement 50 weist eine Permeabilität größer 1, vorzugsweise größer 100 auf. Insbesondere setzt sich der Magnetflussführungselement 50 aus, insbesondere laminierten, Metallblechen mit Dicken von beispielsweise 100 µm, einem massiven Metallkern oder einem Pulverkern zusammen. Die Bleche sind insbesondere gestanzte Trafobleche oder rasch erstarrte Metallbänder. Das Magnetflussführungselement 50 umfasst oder besteht aus einem Ferritwerkstoff, wie beispielsweise MnZn, NiZn, Fe-, Co- und Ni- basierte weichmagnetische Legierungen. Auch ferromagnetische Materialien in Polymeren sind als Magnetflussführungselement 50 möglich.

5 zeigt eine erste Ausführungsform der Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50a. Das Magnetflussführungselement 50a ist I-förmig ausgebildet. Das Magnetflussführungselement 50a weist ein Basiselement 52 auf. Das Basiselement 52 ist benachbart zu der Stabkerndrossel 12 angeordnet. Das Basiselement 52 erstreckt sich mindestens über die Länge des Stabkerns 12 in Längsrichtung. Vorzugsweise erstreckt sich das Basiselement 52 über der Länge des Stabkerns 12 hinaus. Das Basiselement 52 erstreckt dich parallel zur Oberfläche der Leiterplatte 20.

6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50b. Das Magnetflussführungselement 50b ist L-förmig ausgebildet. Das Magnetflussführungselement 50 weist neben dem Basiselement 52 entsprechend dem I-förmigen Magnetflussführungselement 50b gemäß 5 einen Schenkel 54 auf. Der Schenkel 54 erstreckt sich ausgehend von dem Basiselement 52 in Richtung der Stabkerndrossel 10. Das Magnetflussführungselement 50b erstreckt sich parallel zur Oberfläche der Leiterplatte 20. Der Schenkel 54 erstreckt sich ausgehend vom Basiselement 52 bis zur Stirnseite des Stabkerns 12. Der Schenkel 54 kann sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch über die Stirnseite des Stabkerns 12, sogar der Stabkerndrossel 10 hinaus erstrecken. Vorzugsweise sind der Schenkel 54 und das Basiselement 52 rechtwinklig zueinander angeordnet. Ferner sind das Basiselement 52 und der Schenkel 54 fest miteinander verbunden, insbesondere einteilig ausgebildet.

7 zeigt eine dritte Ausführungsform der Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50c. Das Magnetflussführungselement 50c ist U-förmig ausgebildet. Das Magnetflussführungselement 50c weist neben dem Basiselement 52 und dem ersten Schenkel 54 entsprechend dem L-förmigen Magnetflussführungselement 50c gemäß 6 einen zweiten Schenkel 56 auf. Der zweite Schenkel 56 ist parallel zu dem ersten Schenkel 54 ausgebildet. Der Schenkel 56 erstreckt sich ausgehend vom Basiselement 52 bis zu der Stirnseite, die der Stirnseite bis zu der sich der erste Schenkel 54 erstreckt, gegenüber liegt. Das Basiselement 52 weist eine Mindestlänge auf, die der Länge des Stabkerns 12 plus der Dicke des ersten Schenkels 54 und des zweiten Schenkels 56 plus den Luftspalten zwischen Stabkern 12 und Schenkel 54, 56 entspricht. Vorzugsweise sind der Schenkel 54, der Schenkel 56 und das Basiselement 52 rechtwinklig zueinander angeordnet. Ferner sind das Basiselement 52, der erste Schenkel 54 und der zweite Schenkel 56 fest miteinander verbunden, insbesondere einteilig ausgebildet.

8 zeigt eine vierte Ausführungsform der Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50d. Das Magnetflussführungselement 50d ist rahmenartig ausgebildet. Das Magnetflussführungselement 50d umschließt die Stabkerndrossel 10 vollständig. Das Magnetflussführungselement 50d ist als ein um die Stabkerndrossel 10 vollständig umlaufender Rahmen ausgebildet. Es erstreckt sich parallel zur Oberfläche der Leiterplatte 20. Das Magnetflussführungselement 50d weist ein erstes Basiselement 52 und ein zweites Basiselement 58 auf. Die beiden Basiselemente 52 und 58 verlaufen parallel zueinander und sind diametral gegenüberliegend gegenüber der Stabkerndrossel 10 angeordnet. Ferner weist das Magnetflussführungselement 50d einen ersten Schenkel 54 und einen zweiten Schenkel 56 auf. Die beiden Schenkel 54 und 56 verlaufen parallel zueinander und sind diametral gegenüberliegend gegenüber der Stabkerndrossel 10 angeordnet. Die beiden Schenkel 54 und 56 verbinden die Basiselement 52 und 58 miteinander. Insbesondere ist das rahmenartige Magnetflussführungselement 50 rechtwinklig, vorzugsweise quadratisch ausgebildet.

9 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50e. Das Magnetflussführungselement 50e ist O-förmig ausgebildet. Wobei das Magnetflussführungselement 50e einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

10 zeigt eine sechste Ausführungsform der Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50f. Das Magnetflussführungselement 50f ist elliptisch ausgebildet. Wobei das Magnetflussführungselement 50f einen elliptischen Querschnitt aufweist. Das Magnetflussführungselement 50f ist vollständig umlaufend ausgebildet.

11 zeigt die Seitenansicht einer Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50 gemäß einem der Ausführungsformen 1 bis 6. Es ist insbesondere das Basiselement 52 gemäß den Ausführungsformen 1 bis 4 gezeigt. Die gezeigten Ausführungen lassen sich jedoch auf alle Ausführungsformen, also auch auf das O-förmige und das elliptische Ausführungsform, anwenden. Das Magnetflussführungselement 50 ist vollständig auf einer Seite der Leiterplatte 20 angeordnet. Es ist auf der Seite der Leiterplatte 20, auf der das größere Segment der Stabkerndrossel 10 aus der Leiterplatte herausragt, angeordnet.

Gemäß einer Weiterbildung der Ausführungsformen können die Magnetflussführungselement 50 auch auf beiden Seiten angeordnet sein. Insbesondere können sie sich in Ausnehmung 24 erstrecken. Auch kann ein Verbindungselement ausgebildet sein, welches innerhalb der Ausnehmung angeordnet ist und Teile des Magnetflussführungselements 50 miteiandere verbindet.

Das Magnetflussführungselement 50 weist einen Abstand a zur Leiterplatte 20 auf. Der Abstand a entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des elektrischen Leiters 14 im Anschlussbereich 16. Das Magnetflussführungselement 50 liegt auf dem elektrischen Leiter 14 im Anschlussbereich 16 auf. Gemäß einer Weiterbildung ist der Abstand a vernachlässigbar und das Magnetflusselement 50 erstreckt sich von der Oberfläche der Leiterplatte 20 in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte 20.

Insbesondere erstreckt sich das Magnetflussführungselement 50 in die Richtung des Normalenvektors der Oberfläche der Leiterplatte 20 nur soweit bis die Stabkerndrossel vollständig überdeckt ist. Die Höhe des Magnetflussführungselements 50 entspricht beispielsweise h2 oder hl minus der Dicke der Leiterplatte 20.

Die Dicke des Magnetflussführungselements 50 ist abhängig von dem zu führenden magnetischen Fluss und damit abhängig von der Stabkerndrossel 10 und dessen Einsatzgebiet. Vorteilhaft ist ein Querschnitt kleiner/ gleich dem des Stabkerns 12 der Stabkerndrossel 10.

Zwischen den Stirnseiten der Stabkerndrossel 10 und dem Magnetflussführungselement 50 sind Luftspalte ausgebildet. Vorzugsweise sind zusätzliche Luftspalte zwischen den elektrischen Leitern 14 und dem Magnetflussführungselement 50 ausgebildet. Die Länge des Basiselements 52 entspricht der Länge des Magnetflussführungselements 50 plus die Dicke der Luftspalte zwischen Magnetflussführungselement 50 und der Stirnseite der Stabkerndrossel 50.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Ausführungsformen nicht nur parallel zur Oberfläche der Leiterplatte 20 sondern auch Senkrecht oder schräg zur Oberfläche der Leiterplatte 20 angeordnet sein. In 12 ist beispielhaft eine senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte 20 angeordneten Magnetflussführungselements 50g gezeigt. Es ist hier das Basiselement 52 zu sehen. Das Magnetflussführungselement 50 kann hierbei entsprechend einer der Ausführungsformen I-, L-, U-, O-förmig, rechteckig, rahmenartig oder elliptisch ausgebildet sein.

13 zeigt die Seitenansicht auf ein beispielhaft U-förmiges, senkrecht zur Oberfläche angeordnetes Magnetflussführungselements 50g. Die Breite des Magnetflussführungselements entspricht wie zu 11 beschreiben. Gemäß einer Weiterbildung entspricht die Breite dem Durchmesser des Stabkerns 12.

In 14 ist die Magnetfeldemission gegenüber dem Frequenzbereich dargestellt. Beispielhaft zeigt die Gerade 60 einen in China vorgeschriebenen gesetzlichen Grenzwert von 9 kHz bis 30 MHz. Der Verlauf 62 zeigt die Magnetfeldemission ohne die Verwendung des Magnetflussführungselements 50. Die Verläufe 64 und 66 zeigen die Magnetfeldemissionen der Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50. Die Magnetflussführungselemente sind hierbei als Rahmen entsprechend der 8 ausgebildet. Die unterschiedlichen Verläufe 64 und 66 ergeben sich abhängig von der Größe des Luftspalts an den Stirnseiten der Stabkerndrossel 10. Der Luftspalt der zu dem Verlauf 64 führt, ist größer als der Luftspalt, der zu dem Verlauf 66 führt. Es ist jedoch bei Verwendung des Magnetflussführungselements 50 zu entnehmen, dass die Magnetfeldemission um ca. 7 dB sinkt. Die Magnetfeldemission liegt somit unterhalb des geforderten Grenzwerts 60.

15 zeigt eine siebte Ausführungsform der Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50g. Das Magnetflussführungselement 50g ist wannenartig ausgebildet. Das Magnetflussführungselement 50g ist auf einer Seite der Leiterplatte 20 an der Leiterplatte und/oder der Stabkerndrossel 10 angeordnet. Das Magnetflussführungselement 50g umschließt die Stabkerndrossel 10 in Richtung parallel zu Oberfläche der Leiterplatte 20. Ferne umschließt es die Stabkerndrossel 10 teilweise in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte 20. Es weist eine Magnetflussführungselementausnehmung 510 auf. Die Magnetflussführungselementausnehmung 510 erlaubt das Ableiten von Wärmeenergie, die durch die Stabkerndrossel 10 erzeugt wird. Die Magnetflussführungselementausnehmung 510 ist in dem Teil des Magnetflussführungselements 50 ausgebildet, der Leiterplatte 20 weggerichtet ist.

In 16 ist eine Schnittansicht durch das Magnetflussführungselement 50g, die Stabkerndrossel 10 und die Leiterplatte 20 gezeigt. Das Magnetflussführungselement 50g ist auf seiner Innenseite, insbesondere in Radialrichtung des Stabkerns 12, korrespondierend zu dem Außenumfang der Stabkerndrossel 10 ausgebildet. Zwischen dem Außenumfang der Stabkerndrossel 10 und der Innenseite des Magnetflussführungselements 50g ist ein Luftspalt 520 ausgebildet. Die Magnetflussführungselementausnehmung 510 erstreckt sich parallel zum Stabkern 12. Es weist eine Länge, die der Länge des Stabkerns 12 plus die Luftspalte an den Stirnseiten des Stabkerns 12 entspricht auf. Die Breite ist kleiner als der Durchmesser des Stabkerns 12. Es ist insbesondere rechtwinklig ausgebildet. Die Magnetflussführungselementausnehmung 510 ist durchgängig als Aussparung, Ausnehmung oder Loch ausgebildet.

Das Magnetflussführungselement 50g setzt sich aus zwei Basiselement 52, 58 und zwei Schenkel 54, 56 zusammen. Es ist vorzugsweise einteilig ausgebildet.

Das Magnetflussführungselement 50g weist Leitungsausnehmungen 59 auf, durch die der elektrische Leiter 14 durch das Magnetflussführungselement 50g geführt werden kann. Die Leitungsausnehmungen 59 sind zum Rand des Magnetflussführungselement 50g offen. Sie sind insbesondere in Richtung der Leiterplatte 20 offen. Sie sind insbesondere durchgehend ausgebildet.

Die Ausbildung der Leitungsausnehmungen 59 ist nicht nur auf die siebte Ausführungsform beschränkt. Auch die anderen Ausführungsformen können eine Leitungsausnehmungen 59 aufweisen. Die Leitungsausnehmungen 59 ist insbesondere im Bereich der Anschlussbereiche 16 des elektrischen Leiters 14 ausgebildet. Vorteilhaft ist, dass durch die Leitungsausnehmungen 59 der Abstand a zwischen Leiterplatte 20 und Magnetflussführungselements 50 verringert werden kann. Vorzugsweise weist das Magnetflussführungselement 50 gleich viele Leitungsausnehmungen 59 auf wie die Stabkerndrossel 10 Anschlussbereiche 16 hat. Die Leitungsausnehmungen 59 ist in dem Basiselement 52 und/oder dem Basiselement 58 und/oder dem Schenkel 54 und/oder dem Schenkel 56 ausgebildet. Leitungsausnehmungen 59 sind Aussparungen, Ausnehmungen, Löcher die mindestens die Größe des elektrischen Leiters 14 im Anschlussbereich 16 entsprechen.

Das Magnetflussführungselement 50 weist Rasterelemente auf. Die Rastelemente sind vorgesehen um eine Befestigung des Magnetflussführungselementes 50 an der Leiterplatte 20 zu ermöglichen. Die Rastelemente greifen in korrespondierend ausgebildete Halteelemente, die in der Leiterplatte ausgebildet oder an der Leiterplatte angeordnet sind, ein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Magnetflussführungselement 50 auch mit dem der Leiterplatte 20 verlötet, verklipst, verklebt, verschraubt, vernietet usw. sein.

Das Magnetflussführungselement 50 weist insbesondere eine Noppe 530 auf. Die Noppe 530 greift in eine korrespondierende Aufnahme in der Leiterplatte 20 ein. Die Noppe 530 ist insbesondere Zylinderförmig ausgebildet. Die Aufnahme in der Leiterplatte 20 ist entsprechend als kreisrundes Loch ausgebildet. Gemäß 17 ist die Noppe 530 im Querschnitt entsprechend eines Kreisausschnittes ausgebildet. Die Noppe 530 ist auf der der Leiterplatte 20 zugewandte Seite des Magnetflussführungselements 50 ausgebildet. Vorzugsweise ist die Noppe an einem der Schenkel 54, 56, insbesondere ist an beiden Schenkeln 54, 56 mindestens eine Noppe 530 ausgebildet. Die Ausbildung einer Noppe 530 ist bei allen Ausführungsformen möglich. Die Noppe 530 ist vorzugsweise einstückig mit dem Magnetflussführungselement 50 verbunden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Magnetflussführungselement mittels eines Wärmeleitelements, insbesondere Wärmeleitpaste (TIM) an der Leiterplatte und/oder der Stabkerndrossel befestigt ist.

Gemäße einer Weiterbildung der Ausführungsformen weist die Magnetflussführungselemente 50 Einbuchtungen, Ausnehmungen, Abrundungen, Abwinklungen auf.