Title:
Steuerelektronik mit einem Magnetflussführungselement
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Steuerelektronik (1) zur Ansteuerung eines Verbrauchers (5) in einem Fahrzeug, 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, wobei die Leiterplatte (20) eine Ausnehmung (24) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass innerhalb der Ausnehmung (24) die Stabkerndrossel (10) zumindest teilweise angeordnet ist, wobei an der Stabkerndrossel (10) ein Magnetflussführungselement (50a, 50b, 50c) angeordnet ist, welches den von der Stabkerndrossel (10) erzeugten magnetischen Fluss führt, und welches zumindest teilweise innerhalb der Ausnehmung (24) angeordnet ist. embedded image




Inventors:
Wendl, Michael (76199, Karlsruhe, DE)
Kapoor, Jivan (70199, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102017202597A
Publication Date:
08/23/2018
Filing Date:
02/17/2017
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102014205604A1N/A2015-10-01



Foreign References:
66969092004-02-24
44006741983-08-23
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, wobei die Leiterplatte (20) eine Ausnehmung (24) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Ausnehmung (24) die Stabkerndrossel (10) zumindest teilweise angeordnet ist, wobei an der Stabkerndrossel (10) ein Magnetflussführungselement (50a, 50b, 50c) angeordnet ist, welches den von der Stabkerndrossel (10) erzeugten magnetischen Fluss führt, und welches zumindest teilweise innerhalb der Ausnehmung (24) angeordnet ist.

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

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

Steuerelektronik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24) zum Rand der Leiterplatte (20) offen ist.

Steuerelektronik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Magnetflussführungselement (50a, 50b, 50c) auf beide Seiten der Leiterplatte (20) erstreckt.

Steuerelektronik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Schenkel (54, 56) und/oder das Basiselement (52), eine insbesondere durchgängige, Nut (60, 61, 62) aufweist, wobei die Nut (60, 61, 62) parallel zur Oberfläche der Leiterplatte (20) verläuft und die Leiterplatte (20) zumindest teilweise innerhalb der Nut (60, 61, 62) angeordnet ist.

Steuerelektronik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50a, 50b, 50c) senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte (20), insbesondere im Bereich der Schenkel (54, 56), eine maximale Ausdehnung aufweist, die der Ausdehnung der Stabkerndrossel (10) senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte (20) entspricht.

Steuerelektronik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50a, 50b, 50c) mittels eines Wärmeleitelements (100), insbesondere Wärmeleitpaste an der Leiterplatte und/oder der Stabkerndrossel befestigt ist.

Verfahren (200) zur Herstellung einer Steuerelektronik (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte, dass die Stabkerndrossel (10) zumindest teilweise innerhalb der Ausnehmung (24) angeordnet wird, und dass die Stabkerndrossel (10) mechanisch und/oder elektrisch mit der Leiterplatte (20) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetflussführungselement (50a, 50b, 50c) von außen, insbesondere entlang der Ausnehmung (24), mittels Aufschieben (210) an der Stabkerndrossel (50a, 50b, 50c) angeordnet wird.

Verfahren (200) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeleitelement (100), insbesondere eine Wärmeleitpaste, an der Stabkerndrossel und/oder der Leiterplatte angebracht wird.

Description:

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

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 einfach an einer Leiterplatte oder einer Stabkerndrossel angeordnet werden kann. 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 verringert das Magnetflussführungselement die Magnetfeldemission ohne eine Erhöhung der Filterdämpfung, die beispielsweise durch eine Vergrößerung der Stabkerndrossel erreicht werden kann. 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 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 U-förmig, L-förmig oder I-förmig ausgebildet ist.

Vorteilhaft ist, dass das Magnetflussführungselement ein 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.

Als vorteilhaft ist anzusehen, dass die Ausnehmung zum Rand der Leiterplatte offen ist. Es wird eine einfache Montage ermöglicht, die beispielsweise ein Aufschieben der Stabkerndrossel und/oder des Magnetflussführungselements, insbesondere parallel zur Oberfläche der Leiterplatte, erlaubt.

Ferner ist vorteilhaft, dass sich das Magnetflussführungselement auf beiden Seiten der Leiterplatte erstreckt. Das Magnetflussführungselement, erstreckt sich über einen größeren Bereich, insbesondere die gesamte Längsseite, des Stabkerns, wodurch das Magnetflussführungselement den magnetischen Fluss von dem Stabkern besser aufnehmen und wieder abgeben kann.

Besonders vorteilhaft ist, dass ein Schenkel und/oder das Basiselement, eine insbesondere durchgängige, Nut aufweist. Die Nut verläuft parallel zur Oberfläche der Leiterplatte. Die Leiterplatte ist zumindest teilweise, insbesondere nach der Montage, innerhalb der Nut angeordnet. Es wird eine Führung des Magnetflussführungselements beim Aufschieben auf die Leiterplatte ermöglicht. Die Leiterplatte führt das Magnetflussführungselement mittels der Nut. Ferner wird der Bewegungsspielraum des Magnetflussführungselements gegenüber der Leiterplatte begrenzt.

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 die Steuerelektronik ein Gehäuseelement aufweist. Das Gehäuseelement weist einen u-förmigen Querschnitt auf. Das Gehäuseelement ist um 90 Grad gegenüber dem Magnetflussführungselement gedreht an dem Magnetflussführungselement angeordnet. Das Gehäuseelement überdeckt die Stabkerndrossel senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte auf zumindest einer Seite der Leiterplatte. Die Magnetfeldemission wird verringert und/oder die Stabkerndrossel vor Beschädigungen geschützt.

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.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Steuerelektronik. Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die Steuerelektronik durch das Aufschieben des Magnetflussführungselements einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.

Ferner ist vorteilhaft, dass das Gehäuseelement einfach durch Aufschieben an dem Magnetflussführungselement angeordnet werden kann.

Vorteilhaft ist, dass die Befestigung des Magnetflussführungselements mittels des Wärmeleitelements erfolgt. Das Wärmeleitelement führt auch die Wärme von der Stabkerndrossel ab.

Ausführungsformen und der Verfahrensablauf 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 Seitenansicht des montierten Magnetflussführungselements an der Leiterplatte und 9 ein Blockschaltbild des Verfahrens.

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 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 ist zum Rand der Leiterplatte 20 offen. Die Ausnehmung 24 ist in Umfangsrichtung offen und nicht vollständig von der Leiterplatte 20 umgeben. 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 ein 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 zentrierte 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 h1 auf, die kleiner ist als die Kreissegmenthöhe h2 des zweiten Kreissegments. Ferner ist die Kreissegmenthöhe h1 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 h1 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 7 zeigen einen Ausschnitt der Steuerelektronik 1 mit einem erfindungsgemäßen Magnetflussführungselement. Das Magnetflussführungselement ist so ausgebildet, dass es den von der Stabkerndrossel 10 erzeugten magnetischen Fluss führt. Das Magnetflussführungselement weist eine Permeabilität größer 1, vorzugsweise größer 100 auf. Insbesondere setzt sich der Magnetflussführungselement 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 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 möglich.

Der Pfeil 70 zeigt die Montagerichtung 70. Entsprechend der Montagerichtung 70 wird das Magnetflussführungselement auf die Leiterplatte aufgeschoben, bzw. an der Leiterplatte 20 oder der Stabkerndrossel 10 angeordnet.

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. Das Magnetflussführungselement 50a, insbesondere das Basiselement 52, weist mindestens eine Nut 60 auf. Insbesondere weist das Magnetflussführungselement 50a an jeder der beiden Stirnseiten eine Nut 60 auf.

Die Nut 60 verläuft parallel zur Leiterplatte 20. Die Nut 60 weist mindestens die Dicke der Leiterplatte 20 auf. Vorteilhaft weist die Nut die Dicke der Leiterplatte 20 und des elektrischen Leiters 14 im Anschlussbereich 16 auf.

6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement 50b. Das Magnetflussführungselement 50b ist L-förmig ausgebildet. Das Magnetflussführungselement 50b 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. Das Magnetflussführungselement 50b weist mindestens eine Nut 60 auf. Das Magnetflussführungselement 50b, insbesondere das Basiselement 52 und der Schenkel 54, weisen mindestens eine Nut 60 auf. Die Nut 60 setzt sich aus der Nut 61 des Basiselements 52 und der Nut 62 des Schenkels 54 zusammen. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Magnetflussführungselements 50b ist ebenfalls eine Nut 60 ausgebildet, die sich jedoch nur über das Basiselement 52 erstreckt. Insbesondere weist das Magnetflussführungselement 50b an jeder der beiden Stirnseiten eine Nut 60 auf. Vorzugsweise erstreckt sich die Nut 60 parallel zur Montagerichtung über die gesamte Länge des Magnetflussführungselements 50b.

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 50b 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. Das Magnetflussführungselement 50c weist mindestens eine Nut 60 auf. Das Magnetflussführungselement 50c, insbesondere das Basiselement 52 und der Schenkel 54, weisen eine Nut 60 auf. Die Nut 60 setzt sich aus der Nut 61 des Basiselements 52 und der Nut 62 des Schenkels 54 zusammen. Eine weitere Nut 60 ist auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Magnetflussführungselements 50c ausgebildet. Die Nut 60 an der gegenüberliegenden Seite setzt sich aus einer Nut 61 des Basiselements 52 und der Nut 62 des Schenkels 56 zusammen. Die Nut 60 des Basiselements 52 geht in die Nut 62 des Schenkels 54 über. Die Nut 61 des Basiselements 52 geht in die Nut 62 des Schenkels 54, bzw. 56 über.

Insbesondere weist das Magnetflussführungselement 50c an jeder der beiden Stirnseiten eine Nut 60 auf.

8 zeigt die Seitenansicht einer Steuerelektronik 1 mit einem Magnetflussführungselement gemäß einem der Ausführungsformen 2 bis 3. Es ist insbesondere das Basiselement 52 und der Schenkel 54 gemäß den Ausführungsformen 2 und 3 gezeigt. Der Schenkel 56 ist verdeckt. Das Magnetflussführungselement gemäß der Ausführungsform 1 weist keine Schenkel 54 auf.

In 8 ist ein Teil des Basiselements 52 und ein Schenkel 54 des Magnetflussführungselements gezeigt. Der Schenkel 54 umfasst zwei Teile, die durch eine Nut 62 getrennt sind. Die Nut 62 ist eine vollständig durchgängige Nut.

Gemäß einer Weiterbildung kann die Nut 62 nicht vollständig durchgängig ausgebildet sein. Die Nut 60 wird durch die Nuten 61 und 62 gebildet. Die Nut 60, 62 weist eine geringere Tiefe als die Dicke der Schenkel 54, 56 auf.

Die Höhe HN der Nut 60 entspricht der Dicke der Leiterplatte 20. Vorzugsweise entspricht die Höhe HN der Nut 60 der Dicke der Leiterplatte 20 und der Dicke der elektrischen Leiters 14, insbesondere an den Anschlussbereichen 16. Vorzugsweise ist die Höhe HN größer als die Dicke der Leiterplatte 20. Die Leiterplatte 20 bildet eine Feder die, in die Nut 60 eingeführt wird. Die Nuten 60 nach außen ausgebildet. Die Nuten 60 verlaufen parallel zueinander.

Der Schenkel 54, 56 weist eine Schenkellänge SL auf. Der Schenkel 54 erstreckt sich ausgehend vom Basiselement 52 bis über den im Querschnitt betrachteten Mittelpunkt des Stabkerns 12. Gemäß einer Weiterbildung der Ausführungsform erstreckt sich der Schenkel 54 über den gesamten Stabkern 12, vorzugsweise über den Stabkern hinaus.

Ist das Magnetflussführungselement U-förmig ausgebildet, sind vorzugsweise die Schenkellängen SL beider Schenkel 54, 56 gleich lang.

Das Magnetflussführungselement erstreckt sich über beide Seiten der Leiterplatte 20. Ein Verbindungselement 59 ist Teil des Basiselements 52. Es verbindet die beiden Teile des Basiselements 52, die auf jeder Seite der Leiterplatte 20 ausgebildet sind. Das Verbindungselement 59 ist der Teil des Basiselements der, insbesondere nach der Montage, in der Ausnehmung 24 angeordnet ist.

Insbesondere weist das Magnetflussführungselement eine Höhe H auf, die dem Durchmesser der Stabkerndrossel 10 entspricht. Vorzugsweise kann die Höhe H auch dem Stabkern entsprechen. Vorzugsweise ist die Höhe des Magnetflussführungselement 6 bis 20mm, insbesondere 6,5 bis 13 mm.

Die Dicke des Magnetflussführungselements 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. Vorteilhaft ist eine Dicke von 2 bis 7mm, insbesondere 3 bis 5,7 mm.

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

Beispielhaft ist ein Gehäuseelement 80 in 8 gezeigt. Das Gehäuseelement 80 ist Teil des Gehäuses, welches die Steuerelektronik 1 zumindest teilweise umgibt.

Das Magnetflussführungselement weist Rasterelemente auf. Die Rastelemente sind vorgesehen um eine Befestigung des Magnetflussführungselementes 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 auch mit dem der Leiterplatte 20 verlötet, verklipst, verklebt, verschraubt, vernietet usw. sein.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Magnetflussführungselement mittels eines Wärmeleitelements 100, insbesondere Wärmeleitpaste (TIM) an der Leiterplatte 20 und/oder der Stabkerndrossel 10 und/oder dem Gehäuseelement 80 befestigt ist. Die Wärmeleitelement 100 ist in dem Raum zwischen dem Magnetflussführungselement und der Stabkerndrossel 10 ausgebildet. Es transportiert die Wärme von der Stabkerndrossel 10 weg.

Gemäße einer Weiterbildung ist der Raum zwischen dem Gehäuseelement 80, der Stabkerndrossel 10 und dem Magnetflussführungselement mit dem Wärmeleitelement 100 zumindest teilweise aufgefüllt.

Gemäße einer Weiterbildung der Ausführungsformen weist die Magnetfeldführungselemente Einbuchtungen, Ausnehmungen, Abrundungen oder Abwinklungen auf.

9 zeigt den Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Steuerelektronik 1.

Das Verfahren 200 umfasst das Anordnen 210 der Stabkerndrossel 10 innerhalb der Ausnehmung 24. Die Stabkerndrossel 10 wird senkrecht zur Oberfläche in die Ausnehmung 24 eingelegt. Optional wird die Stabkerndrossel 10 so ausgerichtet, dass die symmetrisch in der Ausnehmung 24 liegt. Die Stabkerndrossel 10 kann auch parallel zu Oberfläche in die Ausnehmung 24 eingeschoben werden. Die Stabkerndrossel 10 wird entsprechend des Pfeils 70, insbesondere in Montagerichtung, in die Ausnehmung 24 eingeführt. Die Anschlussflächen 15 werden gegenüber der Leiterplatte 20 ausgerichtet.

In dem Verfahrensschritt 230 wird das Magnetflussführungselement aufgeschoben. Hierbei greift die Leiterplatte 20 in die Nut 60, 62 ein. Die Leiterplatte 20 führt das Magnetflussführungselement . Die Leiterplatte 20 wird zu einem kleinen Teil in die Nut 60 des Magnetflussführungselements eingeführt.

In einem optionalen Verfahrensschritt 240 wird das Wärmeelement 100 angebracht. Insbesondere wird der Bereich zwischen Magnetflussführungselement und Stabkerndrossel 10 mit dem Wärmeelement 100 aufgefüllt. Vorzugsweise ist das Wärmeelement als Flüssigkeit ausgebildet, insbesondere als Paste. Die Paste stellt eine mechanische Verbindung her. Sie wirkt insbesondere wie ein Kleber. Sie klebt das Magnetflussführungselement an die Leiterplatte 20 und die Stabkerndrossel 10. Verfahrensschritt 240 kann auch vor Verfahrensschritt 230 durchgeführt werden

Allgemein wird unter aufgeschoben, das Anbringen des Magnetflussführungselement an der Leiterplatte 20 mittels schieben, insbesondere führen, gleiten, rücken, treiben, bewegen, verstanden. Das Magnetflussführungselement wird in Montagerichtung bewegt. Hierbei greift die Leiterplatte entsprechend einer Nut-Feder-Verbindung in die Nut 60 des Magnetflussführungselements ein. Das Magnetflussführungselement wird in Montagerichtung bewegt, insbesondere geschoben, vorzugsweise auf die Leiterplatte 20 aufgeschoben.