Der Inhalt der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 204 625.0 wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen.

Die Erfindung betrifft ein induktives Bauelement für Hochstromanwendungen, insbesondere im mittleren Frequenzbereich.

Induktive Bauelemente für Hochstromanwendungen sind bekannt. Um die Selbstinduktivität bei hohen Strömen zu reduzieren, weisen derartige induktive Bauelemente regelmäßig eine geringe Induktivität auf, beispielsweise im Nanohenry- oder niedrigen Mikrohenrybereich. In den Figuren 1 und 2 ist ein vorbekannter Induktor für Hochstromanwendungen gezeigt. Ein Induktor 100 weist eine im Wesentlichen quaderförmige Kemplatte 102 auf. Die Kemplatte 102 ist an drei Seiten von einem rechteckig gebogenen Leiterbügel 103 umgriffen. Eine Deckplatte 104 ist auf die Kemplatte 102 und den daran angeordneten Leiterbügel 103 aufgesetzt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein induktives Bauelement für Hochstromanwendungen zu verbessern, insbesondere die elektromagnetischen Eigenschaften des induktiven Bauelements zu verbessern.

Diese Aufgabe ist gelöst durch ein induktives Bauelement mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen. Das induktive Bauelement weist einen Kem und einen Leiter mit einem umfangsseitig des Kems angeordneten Wicklungsabschnitt auf. Der Wicklungsabschnitt erstreckt sich umfangsseitig des Kems entlang eines Kreisbogens mit Mittelpunktswinkel b, wobei gilt: 45° < b < 360°. Der Mittelpunktswinkel b < 360° bedeutet, dass sich der Wicklungsabschnitt nicht vollumfänglich um den Kem erstreckt. Der Wicklungsabschnitt bildet keine vollständige Wicklung aus. Dies ist für Hochstromanwendungen vorteilhaft. Die Erstreckung des Wicklungsabschnitts entlang des Kreisbogens führt dazu, dass die Länge des Wicklungsabschnitts pro eingeschlossenem Volumen verringert ist, insbesondere gegenüber rechteckig gebogenen Leitern. Die Verringerung der Länge des Wicklungsabschnitts führt zu einer Materialeinsparung und einem verringerten Gleichstromwiderstand. Leitungsverluste und unerwünschte Wärmeentwicklungen sind reduziert. Das induktive Bauelement weist verbesserte elektrische und mechanische Eigenschaften auf. Das induktive Bauelement wird im Folgenden auch als Induktor oder Hochstrominduktor bezeichnet.

Das induktive Bauelement ist für Hochstromanwendungen, insbesondere im mittleren Frequenzbereich ausgelegt. Unter Hochstromanwendungen sollen hier insbesondere Anwendungen mit einem Stromfluss von mindestens 10 A, insbesondere mindestens 15 A, insbesondere mindestens 20 A, verstanden werden. Das induktive Bauelement ist insbesondere für Ströme im Bereich von 10 A bis 125 A, insbesondere von 15 A bis 125 A, insbesondere von 20 A bis 125 A, ausgelegt. Der mittlere Frequenzbereich weist insbesondere Frequenzen auf von 100 kHz bis 1 MHz, insbesondere von 250 kHz bis 750 kHz, beispielsweise von etwa 500 kHz. Frequenzen in diesen Bereichen werden auch als Mittelfrequenzen oder im Englischen als radio frequency bezeichnet. Das induktive Bauelement ist bevorzugt für den Betrieb in diesen Frequenzbereichen ausgelegt.

Die Erstreckung des Wicklungsabschnitts entlang des Kreisbogens ist insbesondere derart zu verstehen, dass der Wicklungsabschnitt in Umfangrichtung näherungsweise kreisbogenförmig verläuft. Beispielsweise kann der Wicklungsabschnitt bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig, gebogen sein. Eine Erstreckung entlang des Kreisbogens im Sinne der Erfindung schließt jedoch auf andere näherungsweise bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige Verläufe des Wicklungsabschnitts ein. Beispielsweise kann eine Annäherung an den Kreisbogen auch durch einen polygonalen Verlauf des Wicklungsabschnitts erfolgen. Beispielsweise kann der Wickelkörper entlang der Kontur eines Polygons mit n Ecken verlaufen, wobei n mindestens 5, insbesondere mindestens 6, bevorzugt größer als 6, ist. Der Wicklungsabschnitt weist beispielsweise mindestens 3 Ecken je 180° Mittelpunktswinkel auf. Im Vergleich zu einem rechteckförmigen Leiterbügel ist die Länge des Wicklungsabschnitts pro eingeschlossenem Volumen hierdurch signifikant reduziert.

Bevorzugt erstreckt sich der Wicklungsabschnitt derart entlang des Kreisbogens, dass die gesamte Fläche eines von dem Kreisbogen umgebenen Kreissegments durch den Wicklungsabschnitt eingeschlossen ist.

Der Wicklungsabschnitt kann in Umfangsrichtung insbesondere eine Länge aufweisen, die maximal um 20 %, insbesondere maximal um 10 %, insbesondere maximal um 5 %, von der Bogenlänge des Kreisbogens abweicht.

Die Vorteile des sich entlang des Kreisbogens erstreckenden Wicklungsabschnitts sind unabhängig von der Größe des induktiven Bauelements, insbesondere unabhängig von einem Radius des Kreisbogens. In besonders geeigneten induktiven Bauelementen kann der Kreisbogen einen Radius aufweisen, der zwischen 1 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 2,3 mm, insbesondere zwischen 1,5 mm und 2,1 mm, beträgt. Der Radius kann beispielsweise etwa 2,05 mm betragen. Der Leiter kann im Wesentlichen aus dem Wicklungsabschnitt bestehen. Der Leiter kann zusätzliche sich an den Wicklungsabschnitt anschließende Leiterabschnitte aufweisen. Beispielweise kann der Leiter Elektroden zur Kontaktierung des Wicklungsabschnitts aufweisen. Beispielsweise können die Elektroden durch Verlängerungen des Wicklungsabschnitts gebildet sein. Die Elektroden können auch endseitig des Wicklungsabschnitts mit diesem verbunden sein.

Der Leiter, insbesondere der Wicklungsabschnitt und/oder die Elektroden, weisen bevorzugt ein Metall hoher Leitfähigkeit auf. Beispielsweise kann der Leiter aus Kupfer bestehen.

Der Kem kann insbesondere in einem vom Wicklungsabschnitt umfangsseitig umgebenen Kemabschnitt die Form eines allgemeinen Zylinders aufweisen. Ein vom Wicklungsabschnitt umfangseitig umgebener Kemabschnitt wird im Folgenden auch als Wickelkörper bezeichnet. Eine Zylinderachse des Kems, insbesondere des Wickelkörpers, kann insbesondere senkrecht zu einer Ebene stehen, in welcher der Kreisbogen, entlang dem sich der Wicklungsabschnitt erstreckt, verläuft. Die Zylinderachse kann beispielsweise durch einen dem Kreisbogen entsprechenden Mittelpunkt verlaufen. Eine Grundfläche des Kems, insbesondere des Wickelkörpers, kann beispielsweise in der Ebene des Kreisbogens liegen. Die Grundfläche des Kems, insbesondere des Wickelkörpers, kann beispielsweise einer Kontur des Wicklungsabschnitts in der Ebene des Kreisbogens entsprechen. Bevorzugt kann die Grundfläche im Wesentlichen die Form eines vom Kreisbogen umgebenen Kreissegments aufweisen. Der Kem ist insbesondere magnetisch. Der Kem besteht bevorzugt aus einem Ferrit, insbesondere aus weichmagnetischem Ferrit. Geeignete Ferrite sind insbesondere Mangan-Zink-Ferrite und/oder Nickel-Zink-Ferrite.

Ein Mittelpunktswinkel gemäß Anspmch 2 hat sich als besonders geeignet erwiesen. Bevorzugt beträgt der Mittelpunktswinkel b etwa 180°. Der Wicklungsabschnitt bildet insbesondere eine halbbogenförmige Wicklung aus. Dies ermöglicht eine kompakte Bauform bei gleichzeitig großem eingeschlossenen Volumen. Eine Grundfläche des Kems, insbesondere des Wickelkörpers, ist insbesondere halbkreisförmig.

Ein induktives Bauelement gemäß Anspmch 3 gewährleistet verbesserte mechanische, magnetische und/oder elektrische Eigenschaften. Eine bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige, Ausgestaltung des Wicklungsabschnitts ist stabil und einfach fertigbar und weist ein besonders günstiges Verhältnis zwischen eingeschlossenem Volumen und Länge des Wicklungsabschnitts auf. Beispielsweise kann der Wicklungsabschnitt nä- hemngsweise kreisbogenförmig um den Kem gebogen sein. Bevorzugt weicht eine Krümmung des bogenförmig ausgebildeten Wicklungsabschnitts maximal um 20 %, insbesondere maximal um 15 %, insbesondere maximal um 10 %, von der Krümmung des Kreisbogens ab. Knicke des Leiters sind vermieden. Bevorzugt ist der Wicklungsabschnitt als Kreisbogen, beispielsweise als Viertel-, Halb- oder Dreiviertelbogen, ausgeführt. Besonders bevorzugt ist der Wicklungsabschnitt als Halbbogen ausgeführt.

Ein induktives Bauelement nach Anspmch 4 gewährleistet verbesserte mechanische und/oder elektrische Eigenschaften. Der Flachdraht oder Bügel kann auf einfache Weise in die der Erstreckung entlang des Kreisbogens entsprechende Form gebracht, insbesondere gebogen werden. Der resultierende Wicklungsabschnitt ist stabil. Zudem ist ein Flachdraht oder Bügel besonders für hohe Ströme geeignet.

Bevorzugt weist der Leiter im Wicklungsabschnitt einen rechteckigen Querschnitt mit einer Breitseite und einer Schmalseite auf. Eine beispielhafte Breite der Breitseite kann zwischen 1 mm und 5 mm, beispielsweise etwa 2,5 mm, betragen. Eine Dicke des Leiters entlang der Schmalseite kann beispielsweise zwischen 0,1 mm und 1 mm, insbesondere etwa 0,5 mm, betragen.

Ein induktives Bauelement gemäß Anspruch 5 gewährleistet verbesserte mechanische, magnetische und/oder elektrische Eigenschaften. Die Breitseite des Leiters kann insbesondere parallel zu einer Zylinderachse des Kems, insbesondere des Wickelkörpers, sein. Bevorzugt verläuft die Breitseite entlang einer Mantelfläche des Kems. Eine entsprechende Anordnung des Leiters ermöglicht eine einfache Fertigung, insbesondere ein einfaches Biegen des Wicklungsabschnitts um den Kem. Der Leiter trägt mit seiner gesamten Breitseite zu dem vom Stromfluss eingeschlossenen Volumen bei. Dies ermöglicht ein besonders großes magnetisch aktives Volumen bei begebenen Maßen, insbesondere bei gegebener Länge, des Leiters.

Ein induktives Bauelement nach Anspmch 6 weist eine kompakte Bauweise und eine hohe Induktivität pro Volumen auf. Es hat sich gezeigt, dass der magnetische Fluss im Wesentlichen innerhalb des dem Kreisbogen entsprechenden Kreissegments verläuft. Bereiche des Kems außerhalb des Kreissegments tragen daher kaum zu den magnetischen Eigenschaften des induktiven Bauelements bei. Dadurch, dass der Querschnitt des Kems voll- ständig innerhalb des Kreissegments liegt, ist es möglich, Kemmaterial einzusparen, ohne die magnetischen Eigenschaften des Kems, insbesondere den magnetischen Fluss innerhalb des Kems, nachteilig zu beeinflussen.

Der Induktor ist kompakt und weist ein geringes Gewicht auf Der Induktor ist zudem kostengünstig fertigbar. Die Induktivität pro Volumen ist verbessert.

Ein dem Kreisbogen entsprechendes Kreissegment ist derart zu verstehen, dass der Kreisbogen das Kreissegment einschließt. Insbesondere weist das Kreissegment den gleichen Radius, den gleichen Mittelpunkt und den gleichen Mittelpunktswinkel auf wie der Kreisbogen. Bei einem Mittelpunktswinkel b von 180° ist das Kreissegment beispielsweise ein Halbkreis.

Der Querschnitt des Kems ist insbesondere in der Ebene des Kreisbogens definiert. Der Querschnitt des Kems kann beispielsweise senkrecht zu einer Zylinderachse des Kems definiert sein. Der Querschnitt des Kems entspricht insbesondere einer Grundfläche des Kems, insbesondere des Wickelkörpers.

Ein induktives Bauelement nach Anspmch 7 gewährleistet besonders gute magnetische und/oder mechanische Eigenschaften. Eine möglichst hohe Überdeckung des Kreissegments durch den Kemquer schnitt nutzt den vom Wicklungsabschnitt umgebenen Bereich weitgehend aus. Der Kem, insbesondere der Wickelkörper, weist eine große Querschnittsfläche für den magnetischen Fluss bei gleichzeitig kompakter Bauweise auf. Bevorzugt füllt der Kemquerschnitt das Kreissegment im Wesentlichen aus. Das induktive Bauelement weist eine hohe Induktivität bei gleichzeitig kompakter Bauweise auf. Die Induktivität pro Volumen ist erhöht. Besonders bevorzugt weist der Kemquerschnitt im Wesentlichen eine dem Kreissegment entsprechende Querschnittsfläche auf. Die Querschnittsfläche des Kems, insbesondere eine Grundfläche des Wickelkörpers, kann im Wesentlichen halbkreisförmig sein.

Ein induktives Bauelement nach Anspruch 8 weist besonders vorteilhafte magnetische und/oder mechanische Eigenschaften auf. Es wurde erkannt, dass der magnetische Fluss im Bereich des Mittelpunkts des Kreisbogens gering ist. Durch die Aussparung im Bereich des Mittelpunkts ist es daher möglich, Kemmaterial einzusparen, ohne die magnetischen Eigenschaften des Kems wesentlich zu beeinträchtigen. Die Induktivität pro Volumen ist weiter erhöht. Weniger Kemmaterial führt zu einem geringeren Gewicht und geringeren Fertigungskosten des induktiven Bauelements.

Die Ausspamng kann insbesondere in Form eines Kreissegments ausgebildet sein. Ein Mittelpunktswinkel Ausspamng entspricht bevorzugt dem Winkel b. Ein Radius der Ausspamng ist insbesondere geringer ist als ein Radius des Kreisbogens, entlang dem sich der Wicklungsabschnitt erstreckt. Ein Verhältnis des Radius der Ausspamng zu dem Radius des Kreisbogens, entlang dem sich der Wicklungsabschnitt erstreckt, beträgt beispielsweise zwischen 0,1 und 0,6, insbesondere zwischen 0,15 und 0,5, insbesondere zwischen 0,2 und 0,4, beispielsweise etwa 0,25. Die Ausspamng kann insbesondere halbkreisförmig sein.

Besonders bevorzugt weist der Induktor eine Induktivität pro Volumen auf, die mindestens 0,65 nH/mm ³ , insbesondere mindestens 0,70 nH/mm ³ , insbesondere mindestens 0,75 nH/mm ³ , beträgt. Ein induktives Bauteil gemäß Anspruch 9 weist besonders vorteilhafte mechanische und/oder magnetische Eigenschaften auf Bevorzugt weist der Kem an den einander gegenüberliegenden Enden jeweils einen Flansch auf Der mindestens eine Flansch schließt sich insbesondere in Richtung einer Zylinderachse an den Wickelkörper an. Der mindestens eine Flansch weist bevorzugt einen größeren Querschnitt als der Wickelkörper auf Besonders bevorzugt steht der mindestens eine Flansch in einem Winkelbereich, in welchem sich der Wickelkörper entlang eines Kreisbogens erstreckt, in radialer Richtung über einen Querschnitt des Wickelkörpers über. Bevorzugt weist der mindestens eine Flansch die gleiche Querschnittskontur auf, wie ein Kemabschnitt, der umfangsseitig von dem Wicklungsabschnitt umgeben ist. Beispielsweise weist der mindestens eine Flansch einen kreissegmentförmigen Querschnitt, insbesondere einen halbkreisförmigen Querschnitt, auf. Der mindestens eine Flansch vergrößert das Kemvolumen.

Besonders bevorzugt kann der Wicklungsabschnitt zwischen zwei endseitig angeordneten Flanschen angeordnet sein. Dies führt zu einer stabilen Anordnung des Wicklungsabschnitts. Die endseitigen Flansche schirmen den Leiter ab.

Ein induktives Bauelement gemäß Anspruch 10 weist eine hohe Stabilität und eine gute elektromagnetische Abschirmung auf. Der Leiter ist umfangsseitig des Wicklungsabschnitts durch den Außenkem abgeschirmt. Der Außenkem führt zudem zu einer stabilen Anordnung des Wicklungsabschnitts zwischen Kem und Außenkem. Durch den Außenkem ist zudem das Kemvolumen für den magnetischen Fluss erhöht. Dies verbessert die magnetischen Eigenschaften, insbesondere ist die Induktivität erhöht. Ein induktives Bauelement gemäß Anspruch 11 weist eine kompakte Bauform auf. Ein in Umfangsrichtung des Kems bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig ausgebildeter Außenkem ist optimal an den sich entlang des Kreisbogens erstreckenden Wicklungsabschnitt, insbesondere an einen bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig ausgebildeten Wicklungsabschnitt, angepasst. Ein Querschnitt des Außenkems deckt die Bereiche hohen magnetischen Flusses effizient ab.

Der Außenkem umgibt den Wicklungsabschnitt insbesondere teilringförmig. Ein vom Außenkem abgedeckter Ring-Teilbereich entspricht insbesondere dem Mittelpunktswinkel b. Eine Dicke des Außenkems in radialer Richtung beträgt beispielsweise zwischen 0,3 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1 mm, beispielsweise etwa 0,7 mm.

Ein induktives Bauelement nach Anspmch 12 weist eine hohe Stabilität und gute Abschirmung des Leiters auf. Durch die Anordnung des Wicklungsabschnitts in der Nut ist dieser auch stimseitig abgeschirmt. Der Wicklungsabschnitt ist in der Nut stabil und zuverlässig gehalten.

Bevorzugt weist die Nut einen Querschnitt auf, der dem Querschnitt des Leiters im Wicklungsabschnitt, insbesondere dem Querschnitt des verwendeten Flachdrahts oder Bügels, entspricht.

Ein induktives Bauelement nach Anspmch 13 gewährleistet verbesserte magnetische und/oder mechanische Eigenschaften. Durch den Luftspalt können Kem, Wicklungsabschnitt und Außenkem einfach zueinander platziert werden. Fertigungsungenauigkeiten können ausgeglichen werden. Der Luftspalt erhöht zudem die magnetische Sättigung des induktiven Bauelements. Es ist insbesondere möglich, dass der Luftspalt einen Aufnahmeraum für den Wicklungsabschnitt bildet. Der Wicklungsabschnitt ist sicher und stabil zwischen Kem und Außenkem angeordnet.

Ein induktives Bauelement nach Anspruch 14 gewährleistet verbesserte magnetische und/oder mechanische Eigenschaften. Die verschiedenen Kemteilstücke können einfach zueinander positioniert werden. Insbesondere die Montage des induktiven Bauelements ist vereinfacht, beispielsweise indem die Kemteilstücke von unterschiedlichen Seiten in eine Ausnehmung des Außenkems geschoben werden können. Dies ist von besonderem Vorteil für Kerne mit endseitig angeordneten Flanschen.

Bevorzugt sind unterschiedliche Kemteilstücke entlang einer Zylinderachse des Kems voneinander getrennt. Die unterschiedlichen Kemteilstücke können verschiedene Kemabschnitte entlang der Zylinderachse ausbilden. Beispielsweise können zwei Kemteilstücke zwei Hälften des Kems bilden. Die Kemteilstücke sind insbesondere symmetrisch zueinander. Die Kemteilstücke können beispielsweise gleich ausgeführt sein.

Ein induktives Bauelement nach Anspmch 15 gewährleistet verbesserte magnetische und/oder mechanische Eigenschaften. Die Ausbildung des Kem-Luftspalts erhöht die magnetische Sättigung. Aufgmnd des Luftspalts ist eine relative Anordnung der Kemteilstücke vereinfacht.

Bevorzugt kann das induktive Bauelement einen Luftspalt zwischen einem Außenkem und dem Kem und/oder einem Kem-Luftspalt zwischen verschiedenen Kemteilstücken aufweisen. Durch die Variation des Luftspalts und/oder Kem-Luftspalts können insbesondere magnetische Eigenschaften und/oder elektrische Eigenschaften, beispielsweise magnetische Sättigung und/oder Sättigung sstrom, beeinflussbar sein. Ein beispielhaftes Spaltmaß des Luftspalts und/oder des Kem-Luftspalts beträgt insbesondere zwischen 0,03 mm und 0,15 mm, insbesondere zwischen 0,03 mm und 0,065 mm.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hochstrominduktors aus dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des Hochstrominduktors gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 eine Stimseitenansicht des induktiven Bauelements gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Kems des induktiven Bauelements gemäß Fig. 3,

Fig. 6 einen Querschnitt durch das induktive Bauelement gemäß Fig. 3 entlang einer Schnittebene VI- VI, Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Kemteilstücks eines Kems eines induktiven Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 eine Stimseitenansicht des induktiven Bauelements gemäß Fig. 8,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Außenkems des induktiven Bauelements gemäß Fig. 8,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 12 eine Stimseitenansicht des induktiven Bauelements gemäß Fig. 11,

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements gemäß einem weiteren Ausfühmngsbeispiel, und

Fig. 14 eine Stimseitenansicht des induktiven Bauelements gemäß Fig. 13.

Mit Bezug auf die Fig. 3 bis 6 wird ein erstes Ausfühmngsbeispiel eines induktiven Bauelements für Hochstromanwendungen in Form eines Induktors 1 gezeigt. Der Induktor 1 weist einen Kem 2, einen Leiter 3 und einen Außenkem 4 auf. Die Komponenten des Induktors 1 werden mit Bezug auf das in den Figuren gezeigte orthogonale Koordinatensystem mit den Achsen x, y, z beschrieben.

Der Kem 2 und der Außenkem 4 sind beispielsweise aus weichmagnetischen Ferriten, insbesondere Mangan-Zink-Ferrit und/oder Nickel-Zink- Ferrit, gefertigt. Der Leiter 3 besteht aus einem leitfähigen Metall, insbesondere aus Kupfer.

Der Leiter 3 weist einen umfangsseitig des Kems 2 angeordneten Wicklungsabschnitt 5 auf. Endseitig des Wicklungsabschnitts 5 weist der Leiter 3 zwei Elektroden 6 zur Kontaktiemng des Wicklungsabschnitts 5 auf. Der Leiter 3 umfasst einen den Wicklungsabschnitt 5 ausbildenden Flachdraht. Die Elektroden 6 sind als Drahtverlängemngen des Flachdrahts ausgeführt. Der Flachdraht weist eine parallel zur x-Richtung verlaufende Breitseite der Breite B auf. Die Breitseite des Flachdrahts ist dem Kem 2 zugewandt. Senkrecht zu der Breitseite weist der Flachdraht eine Schmalseite der Dicke d auf.

Der Kem 2 weist einen vom Wicklungsabschnitt 5 umfangsseitig umgebenen Kemabschnitt in Form eines Wickelkörpers 7 auf. Der Wickelkörper 7 ist als allgemeiner Zylinder ausgebildet. Eine Zylinderachse 8 des Wickelkörpers 7 erstreckt sich entlang der x-Achse. Der Kem 2 weist in Richtung der Zylinderachse 8 eine Länge L auf. Eine Grundfläche des Zylinders liegt in der z-y-Ebene. Die Grundfläche des Wickelkörpers 7 ist halbkreisförmig. Die Grundfläche des Wickelkörpers 7 entspricht einem Kreissegment mit Mittelpunktswinkel b und Radius R. Der Mittelpunktswinkel b beträgt bei dem gezeigten Ausführung sbeispiel 180°. In Richtung der Zylinderachse 8 schließt sich stimseitig an den Wickelkörper 7 jeweils ein Flansch 9 des Kems 2 an. Die Flansche 9 weisen senkrecht zur Zylinderachse 8 die gleiche Querschnittsform auf wie der Wickelkörper 7. Der Querschnitt der Flansche 9 senkrecht zur Zylinderachse 8 ist halbkreisförmig. Der Radius des Querschnitts der Flansche 9 ist im Wesentlichen um eine Dicke d der Schmalseite des den Wicklungsabschnitt 5 bildenden Flachdrahts vergrößert. Eine Länge des Wickelkörpers 7 in Richtung der Zylinderachse 8 entspricht im Wesentlichen einer Breite B der Breitseite des den Wicklungsabschnitt 5 bildenden Flachdrahts. Durch den geringeren Querschnittsradius des Wickelkörpers 7 ist ein nutförmiger Aufnahmeraum 10 für den Wicklungsabschnitt 5 des Leiters 3 ausgebildet.

Der Kem 2 weist zwei Kemteilstücke 11 auf. Der Kem 2 ist zweiteilig. Die Kemteilstücke 11 liegen einander in Richtung der Zylinderachse 8 gegenüber. Die Kemteilstücke 11 sind in Richtung der Zylinderachse 8 voneinander beabstandet. Zwischen den Kemteilstücken 11 ist ein Kem-Luft- spalt 12 ausgebildet. Der Kem-Luftspalt 12 weist in Richtung der Zylinderachse 8 ein Spaltmaß t auf. Der Kem-Luftspalt 12 ist bezogen auf die Zylinderachse 8 mittig des Kems 2 ausgebildet.

Die Kemteilstücke 11 sind bezogen auf eine in der y-z-Ebene auf Höhe des Kem-Luftspalts 12 definierte Spiegelebene spiegelsymmetrisch. Die Kemteilstücke 11 bilden zwei Kemhälften aus. Jedes Kemteilstück 11 weist einen Teil des Wickelkörpers 7 und einen der Flansche 9 auf.

Der Wicklungsabschnitt 5 des Leiters 3 ist umfangsseitig des Wickelkörpers 7 des Kems 2 angeordnet. Der Wicklungsabschnitt 5 ist in dem nutförmigen Aufnahmeraum 10 zwischen den Flanschen 9 angeordnet. Der Wicklungsabschnitt 5 erstreckt sich entlang eines Kreisbogens K mit dem Mittelpunktswinkel b. Der Wicklungsabschnitt 5 bildet eine halbe Wicklung des Leiters 3 aus. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Wicklungsabschnitt kreisbogenförmig ausgebildet. Der Wicklungsabschnitt 5 verläuft in Umfangsrichtung des Kems 2 entlang des Kreisbogens K. Der Wicklungsabschnitt 5 ist halbbogenförmig.

Eine Breitseite des Wicklungsabschnitts 5 liegt bevorzugt an einer Mantelfläche des Wickelkörpers 7 an.

Der senkrecht zur Zylinderachse 8 definierte Querschnitt des Kems 2 im Bereich des Wickelkörpers 7 liegt innerhalb eines dem Kreisbogen K entsprechenden Kreissegments S. Im vorliegenden Ausfühmngsbeispiel entspricht der Querschnitt des Kems 2 im Bereich des Wickelkörpers 7 im Wesentlichen dem Kreissegment S. Der Querschnitt des Kems 2 im Bereich des Wickelkörpers 7 füllt das Kreissegment S im Wesentlichen vollständig aus.

Der Außenkem 4 umgibt den Kem 2 und den Wicklungsabschnitt 5 des Leiters 3 umfangsseitig. Der Außenkem 4 ist in Umfangsrichtung des Kems 2 kreisbogenförmig ausgebildet. Der Außenkem 4 überdeckt einen Kreisbogen mit Mittelpunktswinkel b.

Der Außenkem 4 ist von dem Kem 2 und dem Wicklungsabschnitt 5 durch einen umfangsseitig des Kems 2 verlaufenden Luftspalt 13 beabstandet. Der Luftspalt 13 weist ein Spaltmaß T auf. Der Außenkem 4 ist als allgemeiner Zylinder ausgebildet, dessen Zylinderachse parallel zu der Zylinderachse 8 in x-Richtung verläuft. Der Außenkem 2 überdeckt die gesamte Länge L des Kems 2 in Richtung der Zylinderachse 8.

Die Grundfläche des Außenkems 4 liegt senkrecht zu der x-Richtung in der y-z-Ebene. Die Grundfläche ist in Form eines Teilkreis-Rings mit Mittelpunktswinkel b und einer Ringbreite D. Ein Innenradius des Teilkreis- Rings entspricht im Wesentlichen der Summe aus dem Radius R des Kreisbogens K, der Dicke d des Flachdrahts sowie dem Spaltmaß T des Luftspalts 13.

Die Erstreckung des Wicklungsabschnitts 5 entlang des Kreisbogens K hat den Vorteil, dass pro Länge des Wicklungsabschnitts 5 ein größeres Volumen eingeschlossen ist. Hierdurch kann die Länge des Wicklungsabschnitts 5 bei gleicher Induktivität verringert werden. Hierdurch weist der Wicklungsabschnitt 5 einen kleineren Gleichstromwiderstand auf.

Der innerhalb des Kreissegments S liegende Querschnitt des Kems 2 hat den Vorteil, dass das Kemvolumen im Vergleich zu einem kreiszylindrischen Kem verringert ist. Hierdurch ist die Induktivität pro Volumen des Induktors erhöht.

Durch die Flansche 9 und den Außenkem 4 ist der Wicklungsabschnitt 5 zuverlässig abgeschirmt.

Die Vorteile des Induktors 1 sind unabhängig von den konkreten Maßen seiner Komponenten. Im Vergleich zu dem vorbekannten Induktor aus Fig. 1 und 2 weist der Induktor 1 bei gleicher maximaler Ausdehnung in x-, y- und z-Richtung ein um etwa 27 % geringeres Volumen auf. Bei vergleichbarer Induktivität ist die Induktivität pro Volumen erheblich vergrößert.

Der Materialverbrauch und das Gewicht sowie die Fertigungskosten des Induktors 1 sind reduziert.

Beispielsweise weist der vorbekannte Induktor 100 bei einer Länge in x- Richtung von 6 mm, einer Ausdehnung in y-Richtung von 6,8 mm und einer Ausdehnung in z-Richtung von 3,4 mm ein Volumen von 122 mm ³ auf. Der Induktor 1 weist bei entsprechenden maximalen Ausdehnungen in x-, y- und z-Richtung ein Volumen von etwa 88 mm ³ auf.

Ein weiterer Vorteil des Induktors 1 besteht darin, dass dessen Maße, insbesondere der Radius R des Kreisbogens K, der Mittelpunktswinkel b, die Breite B des Leiters 3, die Dicke d des Leiters 3, die Ringbreite D des Au- ßenkems 4, die Länge L, das Spaltmaß t des Kem-Luftspalts 12 und/oder das Spaltmaß T des Luftspalts 13, im Wesentlichen unabhängig voneinander variiert werden können. Der Induktor 1 ist flexibel an die jeweiligen Anforderungen anpassbar.

Mit Bezug auf Fig. 7 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Induktors beschrieben. Komponenten, die im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 3 bis 6 bereits beschrieben wurden, tragen die gleichen Bezugszeichen. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktional gleiche Komponenten tragen die gleichen Bezugszeichen mit einem nachgestellten a.

Der Induktor unterscheidet sich von dem in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Induktor nur in der Ausgestaltung des Kems. In Fig. 7 ist ein Kemteilstück 11a des Kems gezeigt. Das Kemteilstück 11a weist einen Flansch 9a und eine Verjüngung zur Ausbildung eines Wickelkörpers 7a auf. Das Kemteil- stück 1 la weist eine um den Mittelpunkt M ausgebildete Aussparung 14 auf. Die Aussparung 14 weist senkrecht zu der Zylinderachse 8 einen halbkreisförmigen Querschnitt um den Mittelpunkt M mit Radius r auf.

Es hat sich gezeigt, dass der magnetische Fluss in einem den Mittelpunkt M umgebenden Querschnittsbereich gering ist. Durch die Aussparung 14 kann daher weiteres Kemmaterial eingespart werden, ohne den magnetischen Fluss innerhalb des Kems zu beeinträchtigen. Ein aus Kemteilstü- cken 11a zusammengesetzter Kem ermöglicht daher eine weitere Erhöhung der Induktivität pro Volumen.

Im Vergleich zu dem in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Ausfühmngsbeispiel weist der den Wickelkörper 7a ausbildende verjüngende Teil des Kernteilstücks 11a eine höhere Länge in Richtung der Zylinderachse 8 auf. Dies ermöglicht es, einen Flachdraht größerer Breite B auf den Kern zu montieren. Alternativ ist es auch möglich, dass der Flachdraht eine geringere Breite B aufweist als die Länge des Wickelkörpers 7a in Richtung der Zylinderachse. Das Kemvolumen ist unabhängig von der Breite des Wicklungsabschnitts einstellbar.

In den Fig. 8 bis 10 ist ein weiteres Ausfühmngsbeispiel eines induktiven Bauelements in Form eines Induktors 1b gezeigt. Komponenten, die im Zusammenhang mit den Ausfühmngsbeispielen in den Fig. 3 bis 7 bereits beschrieben wurden, tragen die gleichen Bezugszeichen. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleich Komponenten tragen die gleichen Bezugszeichen mit einem nachgestellten b. Der Induktor 1b weist einen Leiter 3b auf, dessen Elektroden 6b gegenüber dem den Wicklungsabschnitt 5 bildenden Flachdraht verbreitert sind. Dies vereinfacht den Anschluss und die Kontaktierung der Elektroden 6b.

Auf der dem Kem 2b zugwandten Innenseite des Außenkems 4b ist eine Nut 15 eingebracht. Die Nut 15 dient zur Aufnahme des Wicklungsabschnitts 5 des Leiters 3b. Der Wicklungsabschnitt 5 ist in der Nut 15 angeordnet.

Der Kem 2b ist einstückig ausgebildet. Der Kem 2b weist keinen Kem- Luftspalt zwischen verschiedenen Kemteilstücken auf. Der Kem 2b ist besonders stabil und konstruktiv einfach.

Der Kem 2b weist in der y-z-Ebene einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Der Querschnitt ist entlang der Zylinderachse 8 konstant. Der Kem 2b weist einen einfachen Aufbau auf.

In den Fig. 11 und 12 ist ein weiteres Ausfühmngsbeispiel eines induktiven Bauelements in Form eines Induktors 1c gezeigt. Komponenten, die im Zusammenhang mit den Ausfühmngsbeispielen in den Fig. 3 bis 10 bereits beschrieben wurden, tragen die gleichen Bezugszeichen. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktional gleiche Komponenten tragen die gleichen Bezugszeichen mit einem nachgestellten c.

Der Induktor 1c unterscheidet sich von dem in den Fig. 8 bis 10 beschriebenen Induktor 1b nur durch die Ausgestaltung des Kems 2c. Außenkem 4b und Leiter 3b sind gleich ausgeführt. Insbesondere ist der Wicklungsabschnitt 5 des Leiters 3b innerhalb einer Nut 15 des Außenkems 4b angeordnet. Der Kem 2c weist zwei in Richtung der Zylinderachse 8 beabstandete Kemteilstücke 11c auf. Zwischen den Kemteil stücken 11c ist ein Kem- Luftspalt 12c ausgebildet.

Die Kemteilstücke 11c des Kems 2c sind gleich ausgebildet. Die Kemteilstücke 11c weisen senkrecht zu der Zylinderachse 8 einen entlang der Zylinderachse 8 gleichbleibenden Querschnitt auf. Der Querschnitt der Kemteilstücke 11c entspricht dem Querschnitt des Kems 2c. Der Querschnitt ist teilkreisringförmig. Um den Mittelpunkt M ist eine halbkreisförmige Aussparung 14c mit Radius r ausgebildet. Der Radius r der Ausspamng 14c bildet einen inneren Radius des teilkreisringförmigen Querschnitts. Der äußere Radius des Querschnitts des Kems 2c entspricht dem Radius R des Kreisbogens K, entlang dem der Wicklungsabschnitt 5 verläuft. Der Kem 2c liegt mit seiner Mantelfläche an dem Außenkem 4b bzw. an einer Innenseite des den Wicklungsabschnitt 5 bildenden Flachdrahts an. Zwischen dem Außenkem 4b und dem Kem 2c ist kein Luftspalt gebildet.

In den Fig. 13 und 14 ist ein weiteres Ausfühmngsbeispiel eines induktiven Bauelements in Form des Induktors Id gezeigt. Komponenten, die mit Bezug auf die vorangegangenen Ausfühmngsbeispiele bereits beschrieben wurden, tragen die gleichen Bezugszeichen. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktional gleiche Komponenten tragen die gleichen Bezugszeichen mit einem nachgestellten d.

Der Induktor Id weist einen einstückigen Kem 2d ohne Kem-Luftspalt auf. Der Kem 2d weist einen teilkreisringförmigen Querschnitt mit Mittelpunktswinkel b auf. Im Bereich des Mittelpunkts M ist eine halbkreisförmige Ausspamng 14 mit Radius r ausgebildet. Der Außenradius R des Querschnitts des Kems 2d entspricht dem Radius R des Kreisbogens K, entlang dessen der Wicklungsabschnitt 5 des Leiters 3b verläuft. Der Wicklungsabschnitt 5 liegt an einer Mantelfläche des Kems 2d an. Der Außenkem 4d weist einen entlang der Zylinderachse gleichbleibenden teilkreisringförmigen Querschnitt auf.

Zwischen dem Kem 2d und dem Außenkem 4d ist ein Luftspalt 13 d ausgebildet. Der Luftspalt 13 d weist ein Spaltmaß T auf, das im Wesentlichen ei- ner Dicke d des den Wicklungsabschnitt 5 bildenden Flachdrahts entspricht.