Wesentliche Erkenntnisse
- EMS-Wickelwaren umfassen kundenspezifische medizinische Transformatoren, Hochfrequenztransformatoren, Toroidspulen-Wicklung, Koaxialspulen sowie für Zündsysteme ausgelegte Magnetzündspulen – bereitgestellt als einbaufertige elektrische Baugruppen mit Prüfung und Rückverfolgbarkeit.
- In klinischen Stromversorgungssystemen fokussiert ein medizinischer Transformator auf Kriech- und Luftstrecken, verstärkte Isolierung, Ableitstrombegrenzung und geringe Störaussendungen. Verguss und Umspritzen schützen das Wickelpaket in feuchten oder reinigungsintensiven Umgebungen.
- Hochfrequenztransformatoren (planar oder mit Ferritkernen) minimieren Verluste durch Litzenleiter, verschachtelte Wicklungen, optimierte magnetische Kopplung und flache Kerne – wichtig für kompakte Schaltnetzteile und Ladegeräte, z. B. für Implantate.
- Unterschiedliche Spulenformate adressieren unterschiedliche Anforderungen: Toroidspulen-Wicklung für geringe Streufelder und gute Wirkungsgrade, Koaxialspulen für reduzierte parasitäre Effekte im HF-Bereich und klassische bobine self (frz. Begriff für Induktivität) für Filterung und Energiespeicherung.
- Einkäufer orientieren sich bei der Lieferantensuche teilweise an Begriffen wie „able coil & electronics“. Fähigkeits-Checklisten (Materialien, Isoliersystem, Prüfumfang) helfen, EMS-Partner objektiv zu vergleichen.
Von Beatmungsgeräten und Patientenmonitoren bis hin zu EV-Ladegeräten und robusten Zündsystemen beeinflusst die richtige Wickelstrategie thermische Reserven, EMV-Verhalten und Langzeitzuverlässigkeit. Dieser Leitfaden erläutert, wie EMS-(Electronics Manufacturing Services)-Anbieter medizinische Transformatorbaugruppen, Hochfrequenztransformatoren und Spezialspulen – einschließlich Toroidspulen-Wicklung, Koaxialspulen und Magnetzündspulen – realisieren und wie Umspritzen sowie durchgängige Prozesse in der elektrischen Baugruppe das Risiko von Feldausfällen reduzieren.
Was gilt als „EMS-Wickelwaren“?
„Wickelwaren“ sind magnetische und induktive Bauteile, die als fertige Unterbaugruppen geliefert werden. Typischer Umfang:
- medizinische Transformatoren
- Hochfrequenztransformatoren
- Induktivitäten (auch bobine self)
- Drosseln
- Toroidspulen-Baugruppen
- Koaxialspulen
- Zünd- bzw. Magnetzündspulen
Ein EMS-Partner baut und verifiziert diese Einheiten, integriert Leadframes oder Kabelbäume, führt bei Bedarf Verguss oder Umspritzen durch und liefert sie montagefertig für die elektrische Baugruppe in Ihrer Linie.
Medizinischer Transformator: Sicherheit durch Design
Ein medizinischer Transformator trennt patientenangewandte oder bedienerzugängliche Stromkreise galvanisch. Zentrale Designprinzipien sind:
- verstärkte Isoliersysteme
- kontrollierter Ableitstrom
- ausreichende Kriech- und Luftstrecken
- Auswahl der Wärmebeständigkeitsklasse und sinnvolle Derating-Konzepte
- lückenlose Dokumentation und Rückverfolgbarkeit
Verguss oder Umspritzen schützt die Wicklungen vor Feuchtigkeit, Reinigungsmitteln und mechanischer Beanspruchung und kann Vibrationen dämpfen.
Typische Prüfungen sind: Hochspannungstest (HiPot), Teilentladungsmessung, Temperaturanstieg, Ableitstromprüfung und Funktionsprüfung unter Last.
Hochfrequenztransformator (SMPS) – Grundlagen
Ein Hochfrequenztransformator ersetzt klassische Blechkerne durch Ferritkerne, um bei Dutzenden oder Hunderten von Kilohertz effizient zu arbeiten. Bewährte Konstruktionsansätze:
- verschachtelte Wicklungen zur Reduzierung der Streuinduktivität
- Litzenleiter zur Reduktion von Skineffekt-Verlusten
- durchdachte Spulenkörper- oder PCB-Planar-Layouts zur Führung der Kriech- und Luftstrecken
- flache Kerngeometrien für kompakte Ladegeräte und DC/DC-Wandler
Vergusstöpfe oder Umspritzen werden häufig eingesetzt, um die mechanische Stabilität, Akustik und Umweltbeständigkeit zu verbessern.
Spulenarchitekturen: Toroidal, Koaxial & „bobine self“
Toroidspulen-Wicklung
- geschlossener magnetischer Pfad
- typischerweise geringe Streufelder
- kompakte Bauform, geeignet für rauscharme Leistungsaufbereitung
Koaxialspule
- konzentrische Leitergeometrie
- reduzierte parasitäre Kapazitäten und äußere Felder
- Einsatz in HF-Kopplung, Sensoren und präzisen medizinischen Spulen
bobine self (Induktivität)
- französischer Begriff für eine Standard-Induktivität
- Einsatz in Filtern, Buck/Boost-Stufen und Energiespeichern
- Bauform (Toroid, Trommel, geschirmt etc.) wird nach EMV-Anforderungen, Footprint und Verlustverhalten gewählt
Magnetzündspulen-Wickeldienste
Zünd- und Schwungradsysteme erfordern hohe Windungszahlen, mechanisch stabile Wicklungen und robuste Isolierung. Wichtige Aspekte sind:
- Auswahl der Wärmebeständigkeitsklasse und des Lackdrahts
- Imprägnierung oder Harzsysteme abgestimmt auf Umgebung und Belastung
- sichere Anschlüsse und zuverlässige Kontaktierung
- Dauerlauf- und Belastungsprüfungen (Temperaturwechsel, Surge, Vibration)
Für kompakte Motoren und Werkzeuge schützen Verguss und Umspritzen die Spule vor Kraftstoff, Öl, Feuchte und mechanischen Stößen.
Umspritzen: Haltbarkeit, EMV und Reinigbarkeit
Umspritzen kapselt das Wickelpaket und die Anschlüsse in einem schützenden Polymer. Mögliche Vorteile:
- verbesserte Feuchtebeständigkeit
- integrierte Zugentlastung
- stabilisierte Kriech- und Luftstrecken
- Vibrationsdämpfung
- einfachere Reinigung und höhere chemische Beständigkeit – z. B. für medizinische oder Outdoor-Anwendungen
Durch geeignete Materialwahl und kontrollierte Spritzprofile wird die elektrische Baugruppe zusätzlich vor Flüssigkeiten und mechanischen Einwirkungen geschützt.
Spezifikations-Quickstart
| Position | Was zu spezifizieren ist | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| Kern & Format | EI/EE/EC, Toroid, planar, Ferritgüte | Verluste, Bauhöhe, Streufeldverhalten |
| Wicklungen | Windungszahl, Leiter (Litze/Rund/Folie), Verschachtelung, Toroidspule oder Koaxialspule | Kopplung, Kupferverluste, parasitäre Effekte |
| Isolierung | Systemklasse, Bänder, Spulenkörper, Kriech-/Luftstrecken | Sicherheit, Lebensdauer |
| Verkapselung | Verguss vs. Umspritzen, Harztyp | Feuchtebeständigkeit, Vibration, Akustik |
| Prüfplan | HiPot, Surge, PD, Rdc, L/Q, Temperaturanstieg, EMV-Tests | Abnahme, Qualitäts- und Prozesskontrolle |
| Regulatorik | Ziel-Endnorm (z. B. medizinische Isolationsregeln) | Designregeln ab Projektstart |
EMS-Lieferanten vergleichen (Suche-Tipps)
Ingenieur:innen suchen bei der Lieferantenauswahl teilweise nach Phrasen wie „able coil & electronics“, um Anbieter zu benchmarken. Unabhängig von Markennamen sollten Sie messbare Fähigkeiten vergleichen:
- Erfahrung mit Hochfrequenztransformatoren
- Kompetenz in Toroidspulen-Wicklung
- Know-how für Koaxialspulen
- verlässliche Magnetzündspulen-Wickeldienste
- interne Verkapselungsprozesse (Verguss/Umspritzen)
- Rückverfolgbarkeit, PPAP/FAI (falls gefordert) und dokumentierte Prüfpläne
Fordern Sie Muster-DFM/DFx-Unterlagen, Golden Samples und Prüfberichte an, um EMS-Partner objektiv zu bewerten.
Einkaufs-Checkliste
- Anwendung definieren (z. B. medizinischer Transformator, Ladegerät, Zündsystem, RF-Spule) und elektrische Grenzwerte (Spannung/Strom, Frequenz, zulässiger Temperaturanstieg, Regelgüte).
- Wicklungsformat festlegen (Toroidspulen-Wicklung, planar, EI/EE, Koaxialspule) und Materialien spezifizieren (Leiter, Kern, Isolierung).
- Verkapselung wählen: Verguss oder Umspritzen und geforderte Umwelttests definieren.
- Prüfungen und Dokumente festlegen: HiPot/PD, L/Q, Rdc, Surge, Funktionsprüfung – plus Etiketten, Serialisierung und Konformitätsbescheinigung (CoC).
- Integration planen: Litzen, Pins oder Kabelbaum; PCB-Footprint; mechanische Befestigung; finale Schritte der elektrischen Baugruppe.
Häufig gestellte Fragen
F1. Was ist der Unterschied zwischen Leistungsinduktivität und „bobine self“?
A: Es gibt keinen Unterschied im Prinzip – bobine self ist lediglich der französische Begriff für eine Induktivität. Beide speichern Energie und filtern Stromwelligkeit; die konkrete Bauform wird nach EMV-, Platz- und Wirkungsgradanforderungen gewählt.
F2. Wann sollte ich einen Toroid gegenüber einem EI/EE-Kern wählen?
A: Toroidspulen-Wicklungen weisen in der Regel geringere Streufelder und gute Wirkungsgrade auf und eignen sich für rauscharme Stromversorgungen. EI/EE-Kerne sind montagefreundlich und sinnvoll, wenn Spulenkörper, Mehrkammern oder segmentierte Kriechstrecken benötigt werden.
F3. Warum eine Koaxialspule einsetzen?
A: Eine Koaxialspule reduziert äußere Felder und parasitäre Effekte und unterstützt so ein stabiles Hochfrequenzverhalten – zum Beispiel in Sensoranwendungen, drahtloser Energieübertragung oder HF-Kopplung.
F4. Welche Vorteile bringt Umspritzen?
A: Umspritzen erhöht die Umweltbeständigkeit, bietet integrierte Zugentlastung, reduziert Vibrationseinflüsse und erleichtert die Reinigung. Zudem lassen sich Kriechstrecken stabilisieren, und in vielen Fällen kann die akustische Performance durch geringeres Brummen verbessert werden.
F5. Bieten Sie Magnetzündspulen-Wickeldienste an?
A: Ja. Typische Angaben im Lastenheft sind Windungszahl, Drahtstärke, Wärmebeständigkeitsklasse, Harztyp, erwartetes Surge-/Temperaturprofil und geforderte Dauerlauf- bzw. Belastungsprüfungen für die konkrete Zündumgebung.
TPS Elektronik fertigt kundenspezifische medizinische Transformatorbaugruppen, Hochfrequenztransformatoren, Toroid- und Koaxialspulen sowie Magnetzündspulen.
Das Leistungsportfolio umfasst unter anderem Verguss/Umspritzen, Serialisierung und umfangreiche elektrische Prüfungen (inklusive 100-%-Endtests nach Kundenvorgabe).
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