Wichtigste Erkenntnisse
- Die Ringkerngeometrie ermöglicht geringe Streufelder und eine hohe Induktivitätsdichte bei kompakten Spulen und Transformatoren. Je nach Frequenzbereich und Sättigungsverhalten kommen Ferrit-, Eisenpulverkerne oder kernlose Luftspulen zum Einsatz.
- dV/dt-Drosseln können an Wechselrichter- und Motorabgängen die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit reduzieren, Lagerströme und EMV-Effekte begrenzen und Kabel- sowie Isolationssysteme entlasten.
- Reproduzierbare Qualität in EMS-Projekten hängt maßgeblich von der eingesetzten Wickeltechnik ab. Moderne Ringkernspulenwickelmaschinen mit programmierbarer Zugspannung, Steigungssteuerung und Inline-Prüfung unterstützen einen gleichbleibenden, skalierbaren Fertigungsprozess.
- Integrierte Endbearbeitung – etwa Imprägnierung, Verguss oder Umspritzen, Kennzeichnung und Rückverfolgbarkeit – erleichtert die Serienfertigung und Montage. Optional sind auch optische Lösungen wie dekorative Kabelummantelungen für farbcodierte Kabelbaum-Schnittstellen möglich.
- Ein etabliertes Lieferantennetzwerk für Wickeltechnik und Fertigungspartner ermöglicht kurze Durchlaufzeiten vom Prototyp bis zur Serie.
- Anwendungen von EV-Ladeinfrastruktur über Industrieantriebe bis zu medizinischen Leistungsmodulen stellen hohe Anforderungen an Wirkungsgrad, thermische Reserven und Fertigbarkeit. Dieser Leitfaden zeigt, wie EMS-Anbieter Ringkernspulen, dV/dt-Drosseln sowie Spulen und Transformatoren spezifizieren und fertigen.
Ringkernspulen vs. Luftspulen: Welche Lösung für welche Anwendung?
Ringkernspulen führen den magnetischen Fluss geschlossen im Kern. Dadurch lassen sich Streufelder und EMV-Emissionen reduzieren und hohe Induktivitätswerte bei kompakter Bauform realisieren – ein Vorteil für Filter- und Leistungsanwendungen.
Luftspulen kommen ohne Kernmaterial aus und verursachen keine Kernverluste. Sie werden bevorzugt in HF-Anwendungen, Sensorik oder bei sehr linearen Induktivitäten eingesetzt, benötigen jedoch meist mehr Bauraum.
Eisenpulverkerne eignen sich besonders für Anwendungen mit höherer DC-Vormagnetisierung, da sie eine sanftere Sättigungskennlinie aufweisen.
Ferritkerne bieten bei höheren Frequenzen geringere Kernverluste und werden häufig in Schaltnetzteilen und Umrichtern eingesetzt.
Die dV/dt-Drossel: Spannungsflanken kontrollieren
In PWM-Wechselrichtern und Frequenzumrichtern erzeugen moderne Leistungshalbleiter sehr steile Spannungssprünge. Eine dV/dt-Drossel – häufig als serielle Ringkerninduktivität ausgeführt – kann die Anstiegszeit der Spannung reduzieren.
Typische Effekte sind:
- geringere Belastung der Kabelisolation,
- reduzierte Gleichtaktströme,
- verminderter Lagerstrom- und Lagerverschleiß bei Motoren.
In der EMS-Fertigung wird dabei besonders auf eine ausgewogene Auslegung von Induktivität, Spannungsabfall, thermischem Verhalten und akustischen Eigenschaften geachtet.
Fertigung mit Struktur: Vom Wickeln bis zur Endbearbeitung
Wicklung
Definierte Zugspannung und programmierte Steigung auf einer Ringkernspulenwickelmaschine (Ringkernwickler) unterstützen gleichmäßige Windungen und eine reproduzierbare Kopplung.
Isolationssystem
Bandaufbau, Schlauchisolation und Kriechstrecken werden dokumentiert und an die jeweilige Anwendungsnorm angepasst.
Anschlüsse
Je nach Anwendung kommen Lötfahnen, Leadframes oder freifliegende Anschlussleitungen zum Einsatz. Optional sind farbcodierte oder dekorative Kabelummantelungen möglich.
Finish
Imprägnierung, Verguss oder Umspritzen können zur Verbesserung von Vibrationsfestigkeit, Feuchtebeständigkeit und akustischem Verhalten beitragen.
Ausrüstung zählt: Vom Prototyp zur Serie
Die Wiederholgenauigkeit beginnt bei der passenden Ausrüstung. Fertigungs- und Technologiepartner für Ringkerntransformator-Wickelmaschinen unterstützen Funktionen wie automatisches Abkleben, schnelle Rüstwechsel und Inline-Messungen von Rdc, L und Q.
Sowohl Einzelmuster als auch Serienfertigungen werden durch angepasste Maschinensetups (Vorrichtungen, Spannsysteme, optische Kontrollen) unterstützt.
Qualität & Prüfung: Begleitend über jede Charge
- Elektrische Prüfungen: Induktivität (L), Gleichstromwiderstand (Rdc), Übersetzungsverhältnis (bei Transformatoren) sowie Hochspannungsprüfung gemäß Spezifikation.
- Optionale Umwelt- und Akustiktests: z. B. Temperatur- und Vibrationsscreening oder Prüfung auf Brummgeräusche.
- Dokumentation: Serienetiketten, Begleitpapiere und rückverfolgbare Materialdaten für Spulen und Transformatoren.
Checkliste für Einkäufer
- Elektrische Anforderungen: Induktivität, Biasstrom, Temperaturerhöhung, Frequenzbereich (Hinweis bei dV/dt-Drossel-Einsatz).
- Kern & Leiter: Ferrit, Eisenpulver oder Luftspule, Drahtquerschnitt, Isolationsklasse, Ummantelung.
- Finish & Umgebung: Imprägnierung, Verguss, Schutzlack, Vibrations- und Feuchteanforderungen.
- Normen & Prüfungen: HiPot, Stoßspannungsprüfung, Teilentladung, Abnahmekriterien gemäß Zeichnung.
FAQ
F1. Gibt es einen Unterschied zwischen „toroidal coil“ und „toroid coil“?
Nein. Beide Begriffe werden synonym für eine auf einen torusförmigen Kern gewickelte Spule verwendet. Eine klare Terminologie in Zeichnungen vermeidet Missverständnisse.
F2. Wann ist eine Luftspule sinnvoll?
Luftspulen eignen sich für Anwendungen mit hoher Linearität und ohne Kernverluste, etwa in HF- oder Sensoranwendungen. Kerne sind vorteilhaft, wenn eine hohe Induktivitätsdichte bei kompakter Baugröße erforderlich ist.
F3. Welche Funktionen sind bei einem Ringkernwickler relevant?
Programmierbare Zugspannung, Steigungssteuerung, automatisches Abkleben und Inline-Tests unterstützen Wiederholgenauigkeit und Prozessstabilität.
F4. Können Leitungen farbcodiert werden?
Ja. Endbearbeitungsoptionen umfassen dekorative Kabelummantelungen, Schrumpfschlauch-Codierungen und bedruckte Etiketten.
F5. Werden komplette Spulen und Transformatoren gefertigt?
Ja. TPS Elektronik unterstützt EMS-Projekte von der Designabstimmung und Prototypenphase bis zur Serienfertigung, inklusive Prüfung und Dokumentation.
Fazit
TPS Elektronik entwickelt und fertigt Ringkernspulen, dV/dt-Drossel-Baugruppen sowie Spulen und Transformatoren in Serienqualität mit dokumentierten Prüfprozessen – abgestimmt auf die Anforderungen moderner EMS-Programme.
