1.本发明涉及一种具有经优化的空间利用的电子装置的磁芯以及一种包括这样的磁芯的电子装置。
背景技术：
2.磁芯在例如用于储存电能或者用于对自电源线来的干扰进行滤波的功率电子构件中的使用是常见的。已知如例如在de 3333460 a1中所描述的那样的u形的或e形的磁芯。这样的磁芯与其他的电子组件相比通常消耗非常多的位置空间，由此所述磁芯决定性地负责对功率电子构件的结构空间的需求。
技术实现要素：
3.相对于此，具有权利要求1特征的按照本发明的磁芯提供了在结构空间需求方面经优化的几何形状的优点。在此，在所述磁芯的在总体上小的高度和长度的情况下能够实现所述磁芯的高的电感。这一点按照本发明通过一种磁芯来实现，所述磁芯包括中间区域、底部和盖。所述底部以平坦的板的形式来构成。在此，基本上板状的部件被视为平坦的板，所述部件具有至少一个平坦的上侧面，其中，所述上侧面尤其指向中间区域的方向。优选所述底部在此构造为长方体。但是，原则上所述底部的其他几何形状也是可行的，例如其构造为弯曲的板或者构造为弓形，其中，所述底部的上侧面的至少一部分是平坦的。
4.所述中间区域布置在底部与盖之间。在所述中间区域中构造有贯通开口，该贯通开口具有中心线。所述贯通开口尤其完全构造在中间区域中。优选所述贯通开口在此具有矩形的或正方形的横截面。
5.所述中间区域的在第一剖切平面中的第一横截面面积在此基本上等于所述磁芯的在第二剖切平面中的第二横截面面积。所述第一剖切平面在此平行于底部并且如此布置，使得所述中心线处于第一剖切平面中。因此，所述第一横截面面积的一半相当于中间区域的磁性横截面面积。所述第二剖切平面垂直于第一剖切平面并且同样如此布置，使得所述中心线处于第二剖切平面中。由此所述第二横截面面积的一半相当于底部和盖的磁性横截面面积。这个第一横截面面积和第二横截面面积的大小和由此所述磁性横截面面积的大小决定性地负责磁芯的电感。优选在此所述第一横截面面积和第二横截面面积精确地一样大。
6.此外，所述底部和盖在至少两个彼此对置的侧面处沿着中心线的方向突出超过中间区域。换句话说，所述磁芯的中间区域的沿着中心线的方向的第一长度小于相应的所述底部和盖的沿着中心线的方向的第二长度。也就是说，例如所述底部和盖分别形成一种突出超过中间区域的顶棚（vordach）。由此尤其在所述中间区域中能够实现所述磁芯的特别紧凑的几何形状，其中，通过所述基本上等于第二横截面面积的第一横截面面积尤其保证了所述磁芯的高的所期望的电感。通过所述中间区域的较小的轴向长度，在这里能够实现所述磁芯的特别紧凑的几何形状。由此能够为另外的元件提供更多位置空间。例如为此能
够将电子构件、如例如电容器等非常靠近中间区域来布置并且优选布置在通过底部和盖所形成的顶棚的下方。由此该磁芯允许在保持磁芯的或者使用磁芯的器件的高度的情况下缩短所述器件的长度。如果在所述贯通开口中例如布置印刷电路板，那么这一点是特别有利的。此外，如此设计所述底部和盖，使得其沿着中心线的方向突出，这提供的优点是，所述底部和盖能够分别沿着垂直于第一剖切平面的z轴具有较小的尺寸，其中，尽管如此能够保证所述第一横截面面积的必需的大小。由此能够在沿着z轴的方向的特别小的总高度的情况下提供具有高的电感的磁芯。也就是说，所述磁芯的特殊的几何形状尤其允许在保持电感的情况下缩短磁芯在中间区域中的长度，其中，不必扩大所述总高度。为了保证所述中间区域的在第一剖切平面中的必需的横截面面积，能够例如沿着横向方向加宽所述中间区域。
7.从属权利要求的内容是本发明的优选的改进方案。
8.优选所述磁芯由具有铁氧体和/或铁粉末材料的材料来形成。这样的磁芯例如借助于烧结或挤压尤其在模具中制成，由此能够在灵活的造型的情况下实现特别简单且成本低廉的制造。
9.优选所述底部和盖分别突出超过所述中间区域的长度的至少5%、优选至少10%、特别优选最大50%，以便能够在所述中间区域的纵向延伸方面实现所述磁芯的特别紧凑的几何形状。
10.特别优选的是，所述中间区域具有沿着垂直于底部的方向的第一高度，其中，所述第一高度为所述磁芯的沿着垂直于底部的方向的总高度的至少10%、优选至少20%、优选最大40%并且特别优选30%。由此关于所述磁芯的高度保证了所述磁芯的最佳的几何形状，尤其以便在高的所期望的电感和用于另外的电子构件的足够的空间的情况下实现较小的总高度。
11.优选所述底部和盖沿着中心线的方向在两侧突出超过中间区域。特别优选的是，所述底部和盖在此对称地突出超过中间区域，也就是说，所述磁芯关于垂直于中心线的横向平面优选具有对称的几何形状。在侧向观察时，所述磁芯在此具有t形状。由此除了特别紧凑的几何形状之外，还能够实现磁通密度和磁场强度的均匀的分布。
12.此外优选所述贯通开口从底部一直延伸到盖。也就是说，所述贯通开口将中间区域尤其分开成两个单独的区域。优选所述中间区域因此包括第一壁和第二壁。所述两个壁例如相对于中心线分别以预定义的间距来布置。所述壁能够具有任意的横截面。特别优选的是，所述壁中的每个壁都具有矩形的横截面。由此能够特别简单且成本低廉地制造所述磁芯。
13.优选所述底部和盖以两个方形的板的形式来构成。优选所述两块板具有相同的几何形状。作为替代方案，所述两块板也能够具有不同的几何形状、例如不同的宽度，只要所述横截面面积保持相同。优选所述两块板彼此平行并且尤其垂直于两个壁来布置。由此所述磁芯能够特别简单地制造并且能够实现在底部和盖的区域中的大的磁性横截面面积。
14.所述磁芯有利地两件式地构成。优选在此所述底部与中间区域分开地设置，所述中间区域尤其与盖一体地构成。优选所述底部和中间区域能够例如借助于粘合连接或者借助于插接连接来彼此连接，其中，所述插接连接能够尤其借助于由塑料形成的插接元件来实现，底部和中间区域插入到所述插接元件中。作为替代方案，所述底部和中间区域能够不连接。通过所述磁芯的两件式的构造，能够特别简单且成本低廉地制造所述磁芯，其中，尤
其在电子装置中的应用中也能够简化安装，例如其方式为：能够围绕着印刷电路板来安装所述磁芯。
15.优选在所述中间区域与所述底部之间构造有缝隙、优选气隙。也就是说，所述磁芯由两个分开的部件所组成，这两个部件相对于彼此以预定义的最小间距来布置，从而在这两个部件之间构造所述缝隙。第一部件在此包括所述中间区域和盖，其中，所述中间区域和盖优选彼此一体地构造。所述磁芯的第二部件优选是所述底部，所述底部如此布置，使得在该底部与所述中间区域之间存在所述缝隙。通过具有缝隙的设计，因此能够在强电流的情况下防止芯饱和。优选所述磁芯包括间距保持件，以便确保所述磁芯的两个部件之间的缝隙。所述间距保持件优选由不导磁的材料、例如塑料来形成。例如所述两个部件能够通过插接连接借助于插接元件来彼此连接，其中，尤其所述插接元件形成间距保持件。
16.特别优选的是，所述中间区域、底部和盖一体地构成。也就是说，在沿着中心线的方向观察时，尤其在没有缝隙的情况下产生一体的、基本上o形的并且沿着周向方向封闭的磁芯。
17.优选所述磁芯包括分别具有贯通开口的两个中间区域。所述两个中间区域在此沿着垂直于第二剖切平面的方向直接彼此邻接地布置。优选所述两个贯通开口彼此平行。所述磁芯由此尤其e形地构成。例如在此能够在所述两个贯通开口中分别布置印刷电路板的一部分。优选所述两个中间区域一体地构成，也就是说，在所述两个贯通开口之间优选布置有中间壁，该中间壁尤其由两个中间区域的两个彼此邻接的壁来形成。所述中间壁因此优选具有所述中间区域的壁中的一个壁的双倍的横截面面积。尤其对于具有两个中间区域的磁芯来说，分别单独地对所述两个中间区域的第一横截面面积进行观察。也就是说，所述两个中间区域中的每个中间区域分别单独地具有第一横截面面积，该第一横截面面积基本上等于所述第二剖切平面中的第二横截面面积。特别优选的是，在所述中间壁与所述底部之间设置了缝隙，其中，尤其所述处于外面的壁分别无缝隙地抵靠在底部处。作为替代方案，优选也能够在所述处于外面的壁与所述底部之间分别设置缝隙。
18.此外，本发明涉及一种电子装置，该电子装置包括前面所描述的磁芯以及印刷电路板。例如，所述电子装置能够是功率电子构件，尤其用于使用在车辆中、如例如使用在车辆的控制器中。所述印刷电路板在此从磁芯的贯通开口中穿过并且平行于磁芯的底部来布置。由此所述磁芯尤其在电子装置的运行中能够实现电流平滑或者对自电源线来的干扰进行滤波。优选所述电子装置此外能够包括壳体，在该壳体的内部布置了所述印刷电路板和磁芯。
19.优选所述电子装置此外包括布置在印刷电路板上的至少一个电子构件。所述电子构件在此以至少部分地被磁芯的底部和盖遮盖的方式来布置，由此所述电子装置保持得特别紧凑。也就是说，所述电子构件优选至少部分地布置在通过盖和底部所限定的空间的内部。所述电子构件例如能够是电容器或其他表面安装的构件（也被称为surface mounted device，简称smd）。通过所述磁芯的特殊的几何形状连同在印刷电路板的区域中的缩短的轴向长度，尤其能够沿着中心线的方向实现电子装置的特别小的尺寸，其中，能够保持所述磁芯的以及电子装置的总高度。因此，优选所述电子装置在具有有限的结构空间的应用、如车辆中的控制器中适用。
附图说明
20.下面借助于实施例结合附图对本发明进行描述。在附图中功能相同的构件分别用相同的附图标记来表示。在此：图1示出了具有按照本发明的第一种实施例的磁芯的电子装置的透视图，图2示出了图1的剖视图，图3示出了图1的另一剖视图，图4示出了具有按照本发明的第二种实施例的磁芯的电子装置，并且图5示出了具有按照本发明的第三种实施例的磁芯的电子装置。
具体实施方式
21.图1到图3示出了具有按照本发明的第一种实施例的磁芯1的电子装置10。为了进行定向，分别彼此垂直地绘示了x轴、y轴和z轴。
22.图1在此示出了所述电子装置10的透视图。图2示出了图1的剖视图，其中，第二剖切平面7通过x轴和z轴来定义。图3示出了图1的另一剖视图连同备选的第一剖切平面6，该第一剖切平面通过x轴和y轴来定义。为了进行说明，在图1中分别用虚线在所述磁芯1处标出了与第一剖切平面6中的剖面相对应的第一剖切线6`以及与第二剖切平面7中的剖面相对应的第二剖切线7`。
23.所述电子装置10尤其布置在壳体的内部，其中，所述壳体的壳体底部11在图1到图3中示意性地勾画出来。
24.所述电子装置10包括磁芯1以及印刷电路板20。所述印刷电路板20沿着x轴延伸并且尤其布置在通过x轴和y轴来定义的第一剖切平面6中。所述磁芯1在此具有拥有中心线x的贯通开口2，其中，所述中心线x对应于x轴。所述印刷电路板20穿过贯通开口2来延伸。
25.所述贯通开口2具有矩形的横截面并且构造在磁芯1的中间区域3中。详细来讲，所述贯通开口2将中间区域3分开成两个单独的壁31、32，如尤其能够在图3中看出的那样。优选所述两个壁31、32如在图2中能够看出的那样借助于连接区域49来彼此连接，例如以便最佳地利用可供使用的结构空间，并且/或者以便使制造变得容易。
26.所述两个壁31、32相对于中心线x对称地构成，也就是说所述两个壁31、32相对于中心线x分别以预先限定的间距36来布置、分别平行于z轴延伸并且在第一剖切平面中分别具有相同的基本上矩形的壁-横截面面积91、92。
27.此外，所述磁芯1具有底部4a和盖4b，所述底部和盖分别构造为基本上方形的平坦的板。在所述底部4a与所述盖4b之间尤其沿着z轴的方向布置了所述中间区域3。在此，所述盖4b和中间区域3一体地构成，由此沿着所述中心线x的方向观察产生u形的整体。
28.所述底部4a和中间区域3直接彼此邻接地、也就是说无缝隙地布置。
29.如在图1中能够看出的那样，所述中间区域3和盖4b沿着y轴的方向具有相同的第二宽度70。所述底部4a的第一宽度42在此略大一点，但是作为替代方案也能够等于第二宽度70。
30.沿着x轴的方向，所述中间区域3具有与底部4a和盖4b相比不同的第一长度30。所述中间区域3的第一长度30在此比相应的底部4a和盖4b的第二长度40小了30%。所述中间区域3和底部4a以及盖4b在此如此布置，使得底部4a和盖4b分别沿着中心线x的方向类似于顶
棚突出超过中间区域3。
31.因此，所述在中间区域3的区域中缩短的磁芯1提供了较大的位置空间供应，以便能够将电子构件60、如例如电容器或其他表面安装的构件固定在印刷电路板20上。这样的电子构件60通常明显小于磁芯1，由此这些电子构件能够如此布置在印刷电路板20上，使得这些电子构件至少部分地被底部4a和盖4b所遮盖。也就是说，所述电子构件60在这种情况下至少部分地布置在通过底部4a和盖4b限定的空间的内部。由此能够实现所述电子装置10的特别节省位置空间的总体结构大小，这在应用中、例如在机动车的控制器中特别有利地起作用，在那里通常存在非常有限的位置空间供应。尤其沿着所述中心线和/或z轴的方向，所述结构空间在此通常受到了限制，其中，具有中间区域3、底部4a和盖4b的特殊结构能够实现对所述空间的最佳的利用并且由此能够实现特别紧凑的磁芯1的高的电感。
32.对于用于所述印刷电路板上的电子构件60的经优化的位置空间供应来说，特别有利的是，所述中间区域3的第一高度35为磁芯1的总高度50的大约30%（参见图2）。尤其由此能够实现所述磁芯的非常低的结构高度，其中，如下文中描述的那样，通过所述磁芯1的特殊的几何形状保证了最佳的磁性特性。
33.所述磁芯1专门地如此设计，使得其尽管特别紧凑的几何形状还具有非常高的电感，以便保证例如用于对电干扰和/或磁干扰进行滤波的高的效率。为此，所述中间区域3、底部4a和盖4b如此设计，使得分别存在相同的横截面面积8、9，所述横截面面积分别最佳地利用可供使用的结构空间。
34.在此，第二横截面面积8对应于所述通过x轴和z轴来定义的第二剖切平面7中的、在图2中所示出的总剖切面积。也就是说，所述第二横截面面积8对应于底部4a和盖4b的两个横截面面积81、82的总和。底部4a和盖4b的两个横截面面积81、82分别对应于盖4b或者底部4a的磁性横截面面积。
35.此外，第一横截面面积9对应于所述第一剖切平面6中的在图3中所示出的总剖切面积。也就是说，所述第一横截面面积9对应于两个壁31、32的两个横截面面积91、92的总和。所述两个壁31、32的两个横截面面积91、92分别对应于中间区域3的磁性横截面面积。
36.图4示出了具有按照本发明的第二种实施例的磁芯1的电子装置10。所述第二种实施例在此基本上对应于图1到图3的第一种实施例，其中的区别是，所述盖4b具有更大的第二轴向长度40`并且在所述中间区域3与所述底部4a之间构造有缝隙15。所述第二轴向长度40`在此比所述底部4a的第一轴向长度40大了至少10%。由此还能够进一步降低所述磁芯1的总高度50，其方式为：相对于第一种实施例降低了所述盖4b的高度48。然而通过所述沿着中心线的方向较长的盖4b确保了所述盖4b的足够大的第二横截面面积8，以便保证磁芯1的高的电感。所述缝隙15例如能够通过由不导磁的材料构成的（未被示出的）间距保持件来保证。例如，此外所述底部4a和中间区域3能够分别插入到插接元件中，以便优选保证底部4a与中间区域3之间的插接连接，其中，所述插接元件例如能够形成间距保持件。
37.图5示出了具有按照本发明的第三种实施例的磁芯1的电子装置10。所述第三种实施例在此基本上对应于图1到图3的第一种实施例，其中的区别是，设置了分别具有贯通开口2a、2b的两个中间区域3a、3b。此外，在图5的第三种实施例中在中间壁3c与底部4a之间存在缝隙，其中，两个处于外部的壁32、31无缝隙地布置在底部4a处，以便获得磁通密度和磁场强度在所述磁芯1中的特别有利的分布。
38.所述两个中间区域3a、3b分别在底部4a与盖3之间并且沿着垂直于第二剖切平面7a、7b的方向直接彼此邻接地布置。在所述两个中间区域3a、3b之间在此标出了虚拟的分界面45。详细来讲，在处于里面的情况下，所述第一中间区域3a的第二壁32和所述第二中间区域3b的第一壁31一体地构造为中间壁3c。所述中间壁3c由此具有单个壁31、32的双倍的横截面面积。
39.在第三种实施例中分开地观察所述两个中间区域3a、3b的横截面面积。也就是说，所述磁芯1的在第一剖切平面6中的横截面面积为所述中间区域3a、3b中的每个中间区域的第一横截面面积8的两倍，其中，相应地为每个中间区域3a、3b分开地定义所述第二剖切平面7a、7b。