Entstördrossel Die Erfindung betrifft eine Drossel, insbesondere eine Entstördrossel zur Dämpfung von Gleichtakt-Störströmen. Die Drossel weist einen Kern und zumindest zwei den Kern jeweils mehrfach umlaufende Wicklungen auf. The invention relates to a throttle, in particular a suppression choke for damping common-mode parasitic currents. The throttle has a core and at least two windings each revolving around the core.
Drosseln werden typischerweise als Entstördrosseln oder Entstörfilter in Hochstromsystemen eingesetzt. Eine Gleichtaktdrossel weist mehrere Wicklungen auf, die gegensinnig von Strom durchflössen werden, so dass sich deren magnetische Felder im Kern der Drossel aufheben. Durch den Einsatz von Entstördrosseln können in Hin- und Rückrichtung gleichermaßen auftretende Störströme unterdrückt werden. Gleichstrom oder niederfrequente Ströme werden durch die Drossel kaum beeinflusst. Solche Drosseln können bspw. an Ein- und Ausgängen von Netzteilen eingebaut werden, um Störemissionen abzudämpfen. Chokes are typically used as suppression chokes or suppression filters in high-current systems. A common mode choke has several windings, which are in opposite directions flowed through by electricity, so that cancel their magnetic fields in the core of the throttle. Through the use of suppression chokes equally occurring interference currents can be suppressed in the outward and forward direction. DC or low-frequency currents are hardly affected by the throttle. Such chokes can be installed, for example, at inputs and outputs of power supplies to dampen spurious emissions.
Entstördrosseln weisen regelmäßig einen geschlossenen Ferritkern in Ringform oder in einer anderen geschlossenen Geometrie auf, der von mindestens zwei Wicklungen umwickelt ist. Jede Wicklung besteht auf mehreren Windungen, die um den Kern gewunden sind. Die Wicklungen bestehen jeweils aus metallenen Wicklungsdrähten wie etwa Kupferdrähten. Insbesondere im Fall von geschlossenen Kernen ist das Umwickeln des Kerns zur Herstellung der Drossel zeit- und arbeitsaufwändig. Ferner ist bei herkömmlichen Entstördrossen die Entstörwirkung oftmals nicht optimal.
In Anbetracht dieser Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach herstellbare Drossel bereitzustellen, mit der Störströme wirksam unterdrückt werden können. Suppression chokes regularly have a closed ferrite core in ring form or in another closed geometry, which is wound by at least two windings. Each winding consists of several turns wound around the core. The windings each consist of metal winding wires such as copper wires. Especially in the case of closed cores, wrapping the core to make the throttle is time consuming and labor intensive. Furthermore, in conventional Entstördrossen the Entstörwirkung is often not optimal. In view of these problems, it is the object of the present invention to provide a readily manufacturable reactor, with the interference currents can be effectively suppressed.
Diese Aufgabe wird durch eine Drossel mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Drossel sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Bei der erfindungsgemäßen Drossel weist zumindest eine Windung einer der Wicklungen zwei bevorzugt starre Bauteile auf, die jeweils einen Windungsabschnitt bilden und die zur Ausbildung der Windung miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten sind die Wicklungen nicht aus einem fortlaufenden Wicklungsdraht gewickelt, also aus einem einstückigen Leiter hergestellt. Vielmehr weisen die Wicklungen zumindest zwei miteinander verbundene, stromleitende Bauteile auf, die zum Ausbilden einer oder mehrerer Windungen der Wicklung miteinander verbunden sind. Die Bauteile werden als separate Bauteile hergestellt und erst zum Ausbilden der Wicklung miteinander verbunden. Die miteinander verbundenen Bauteile sind anders als ein herkömmlicher Wicklungsdraht nicht biegsam, sondern bevorzugt starr ausgebildet. Unter einem „starren" (oder formstabilen) Bauteil wird ein nur unter Kraftanstrengung verbiegbares oder verformbares Bauteil verstanden. Bspw. ist ein Kupferleiter ab einem Durchmesser von etwa 2 mm nicht mehr ohne Kraftanstrengung mit der Hand verformbar und damit ein starres Bauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung. This object is achieved by a throttle having the features according to claim 1. Advantageous developments of the throttle according to the invention are described in the dependent claims. In the case of the choke according to the invention, at least one turn of one of the windings has two preferably rigid components which each form a winding section and which are connected to one another to form the turn. In other words, the windings are not wound from a continuous winding wire, that is made of a one-piece conductor. Rather, the windings have at least two interconnected, electrically conductive components which are connected to one another to form one or more windings of the winding. The components are manufactured as separate components and only connected together to form the winding. The interconnected components are unlike a conventional winding wire not flexible, but preferably rigid. A "rigid" (or dimensionally stable) component is understood to mean a component that can be bent or deformed only under force, for example a copper conductor with a diameter of about 2 mm can no longer be deformed by hand without exerting force and thus is a rigid component in the sense of the present invention Invention.
Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass insbesondere im Fall eines geschlossen umlaufenden Drosselkerns eine Umwicklung des Kerns mit einem Wicklungsdraht besonders aufwändig ist, da der Wicklungsdraht bei jeder Windung durch die zentrale Öffnung des Kerns hindurchgeführt werden muss. Der Schritt des Hindurchfädelns des Wicklungsdrahtes durch die Kernöffnung ist regelmäßig auch für Wicklungsmaschinen problematisch. Hinzu kommt, dass Entstördrosseln regelmäßig von großen Strömen durchflössen werden und deshalb an hohe Stromstärken angepasst sind. Die hierfür erforderlichen großen Leiterquerschnitte verringern jedoch
die Biegsamkeit der verwendeten Wicklungsdrähte und machen sie besonders starr, wodurch die Umwicklung des Kerns weiter erschwert wird. Da erfindungsgemäß zumindest eine der Windungen aus zwei miteinander verbundenen Bauteilen besteht, ist ein Durchfädeln durch die Kernöffnung zum Herstellen der erfindungsgemäßen Drossel nicht mehr erforderlich, was den Herstellungsaufwand verringert. Vielmehr werden die die Windungsabschnitte bildenden Bauteile bereits in ihrer endgültigen Form hergestellt, so dass bei der Wicklungserstellung keine Verbiegung oder Verformung eines Bauteils erforderlich ist. Ferner hat sich herausgestellt, dass sich beim Umwickeln des Kerns mit einem Draht oftmals Wicklungsabweichungen oder Wicklungsfehler ergeben, die die Entstörwirkung der Drossel beeinträchtigen können. Da erfindungsgemäß bevorzugt starre Bauteile zur Herstellung der Wicklungswindungen verwendet werden, ist eine exaktere Reproduzierbarkeit des Wicklungsverlaufs gewährleistet als bei Verwendung eines biegsamen Drahts, der beim Durchfädeln durch die Kernöffnung leicht von dem eigentlich vorgesehenen Wicklungsdrahtverlauf abweicht. Dagegen ist eine versehentliche Verformung der die Windungsabschnitte bildenden Bauteile aufgrund deren Starrheit ausgeschlossen. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Drossel kann weiter vereinfacht werden, wenn die die Windungsabschnitte bildenden Bauteile den Kern jeweils bogenartig um etwa 180° umlaufen. In diesem Fall bilden genau zwei Bauteile eine umlaufende Wicklungswindung. Vorzugsweise weisen zwei, drei oder mehr Windungen jeder der beiden Wicklungen zwei miteinander verbundene Bauteile auf. Wenn alle oder nahezu alle Windungen der beiden Wicklungen zwei miteinander verbundene Bauteile aufweisen, ist ein Durchfädeln eines Wicklungsdrahts bei der Herstellung der Drossel an keiner Stelle erforderlich, wodurch die Herstellungskosten weiter gesenkt werden. Dabei können jeweils zwei Windungsabschnitte zusammen eine Windung ausbilden. Mit anderen Worten kann jede um 360° umlaufende Windung aus exakt zwei Bauteilen bestehen, die jeweils bogenartig um 180° um den Kern umlaufen und zum Ausbilden der ganzen Windung miteinander verbunden sind.
Im Hinblick auf die Vermeidung von Fehlen bei der Wicklungsherstellung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die die Windungsabschnitte bildenden Bauteile identisch geformt sind. In diesem Fall können die Wicklungen jeweils aus einer vorgegebenen Anzahl identischer Bauteile gefertigt werden. So können bspw. zur Fertigung einer drei Windungen aufweisenden Wicklung insgesamt sechs identische Bauteile miteinander verbunden werden, die jeweils als um 180° umlaufende Windungsabschnitte gebildet sind. Die Zusammensetzbarkeit der ganzen Wicklung aus einer Reihe von identischen Bauteilen verringert die Herstellungskosten weiter. Eine formstabile Wicklung, die ihren Verlauf dauerhaft beibehält, ist dann herstellbar, wenn die die Windungsabschnitte bildenden Bauteile form-, kraft-, und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. The invention is based on the knowledge that, especially in the case of a closed-loop inductor core, a winding of the core with a winding wire is particularly complex, since the winding wire must be passed through the central opening of the core at each turn. The step of threading the winding wire through the core opening is also regularly problematic for winding machines. In addition, suppression chokes are regularly flowed through by large currents and are therefore adapted to high currents. However, the required large conductor cross sections reduce the flexibility of the winding wires used and make them very rigid, whereby the wrapping of the core is further complicated. Since, according to the invention, at least one of the turns consists of two interconnected components, threading through the core opening is no longer necessary for producing the throttle according to the invention, which reduces the production outlay. Rather, the components forming the winding sections are already produced in their final shape, so that no bending or deformation of a component is required during the winding production. Furthermore, it has been found that winding around the core with a wire often results in winding deviations or winding faults which can impair the interference suppression effect of the throttle. Since, in accordance with the invention, rigid components are preferably used for producing the winding turns, a more exact reproducibility of the winding profile is ensured than when using a flexible wire which, when threaded through the core opening, deviates slightly from the winding wire course actually provided. In contrast, an accidental deformation of the winding sections forming components is excluded due to their rigidity. The manufacture of the throttle according to the invention can be further simplified if the components forming the winding sections rotate around the core in each case like an arc by approximately 180 °. In this case, exactly two components form a circumferential winding turn. Preferably, two, three or more turns of each of the two windings comprise two interconnected components. If all or almost all windings of the two windings have two components connected to one another, it is not necessary to thread a winding wire through the manufacture of the reactor at any point, thereby further reducing the production costs. In each case two winding sections together form a turn. In other words, each winding circulating through 360 ° can consist of exactly two components, which in each case circulate around the core by 180 ° and are connected to one another to form the entire winding. With regard to the avoidance of defects in the winding production, it has proven to be advantageous that the components forming the winding sections are identically shaped. In this case, the windings can each be made from a predetermined number of identical components. Thus, for example, for the production of a winding having three windings, a total of six identical components can be connected to one another, which are each formed as winding sections that rotate through 180 °. The composability of the whole winding of a number of identical components further reduces the manufacturing costs. A dimensionally stable winding, which permanently retains its course, can then be produced if the components forming the turn sections are connected to one another in a positive, positive, and / or material-locking manner.
Die Bauteile bestehen vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Kupfer, um eine gute Leitfähigkeit zu gewährleisten. Sie können jeweils die Form von C- oder U-förmigen Bügeln haben. Bügeiförmige Bauteile lassen sich aus einem Metallstrang mit geringem Aufwand herstellen. Die Bügel können jeweils bogenförmig, insbesondere etwa halbringförmig sein, so dass die Verbindung von mehreren Bügeln zu einer helixförmigen Wicklung führt. Solche Bügel sind besonders für einen toroidförmigen Kern geeignet. Alternativ können die Bügel U-förmig mit bspw. abgerundeten Ecken sein, deren Form an den Kernquerschnitt angepasst ist. Wenn die Bügel derart geformt sind, kann der Kern zwischen die freien Enden der Bügel eingelegt bzw. darin aufgenommen werden. Die freien Enden können zumindest in einem vorderen Abschnitt parallel zueinander verlaufen, was die Verbindung mit den freien Enden benachbarter Bügel vereinfacht. The components are preferably made of metal, in particular copper, to ensure good conductivity. They can each have the form of C or U-shaped brackets. Bügeiförmige components can be produced from a metal strand with little effort. The brackets may each be arcuate, in particular approximately half-ring-shaped, so that the connection of several brackets leads to a helical winding. Such brackets are particularly suitable for a toroidal core. Alternatively, the bracket can be U-shaped with, for example, rounded corners whose shape is adapted to the core cross section. When the stirrups are shaped, the core can be sandwiched between the free ends of the stirrups. The free ends may extend parallel to each other at least in a front portion, which facilitates connection to the free ends of adjacent stirrups.
Um die Drossel an hohe Stromstärken anzupassen, haben die Bügel vorzugsweise eine Querschnittsfläche von mehr als 10 mm2, insbesondere mehr als 20 mm2 und bevorzugt weniger als 200 mm2, insbesondere weniger als 100 mm2. Leiter mit einer solchen Querschnittsfläche sind für eine Stromstärke von mehr als 100 A, insbesondere 150 A oder mehr eingerichtet. Femer machen große Bügeldurchmesser die Bügel besonders starr, wodurch Abweichungen vom vorgesehenen Wicklungsverlauf zuverlässig verhindert werden können. Derart große Leiterquerschnitte sind bei der Wicklungsherstellung der erfindungsgemäßen Drossel aus den oben angeführten Gründen anders als bei herkömmlichen Drosseln nicht hinderlich.
Eine einfache und schnelle Wicklungsherstellung wird dadurch ermöglicht, dass die Bügel jeweils ein als Einsteckende gebildetes erstes freies Ende mit einem Einsteckvorsprung und ein als Aufnahmeende gebildetes zweites freies Ende mit einer komplementär zu dem Einsteckvorsprung geformten Aufnahmevertiefung aufweisen. Durch Einstecken des Einsteckvorsprungs in die Aufnahmevertiefung des benachbarten Bügels ist eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung der jeweils benachbarten Bügel möglich. Hierdurch ist eine formstabile Wicklung herstellbar. Ferner wird dadurch ein großflächiger elektrischer Kontakt gewährleistet, der für hohe Stromstärken erforderlich ist. In order to adapt the throttle to high currents, the brackets preferably have a cross-sectional area of more than 10 mm 2 , in particular more than 20 mm 2 and preferably less than 200 mm 2 , in particular less than 100 mm 2 . Conductors with such a cross-sectional area are designed for a current of more than 100 A, in particular 150 A or more. Furthermore, large stirrup diameters make the stirrups particularly rigid, as a result of which deviations from the intended course of the winding can be reliably prevented. Such large conductor cross sections are not hindering the winding production of the reactor according to the invention for the reasons mentioned above, unlike conventional chokes. A simple and fast winding production is made possible by the fact that each of the stirrups has a first free end formed as an insertion end with an insertion projection and a second free end formed as a receiving end with a receiving recess formed complementary to the insertion projection. By inserting the plug-in projection in the receiving recess of the adjacent bracket a positive and / or non-positive connection of the respective adjacent bracket is possible. As a result, a dimensionally stable winding can be produced. Furthermore, this ensures a large-area electrical contact, which is required for high currents.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Einsteckenden der Bügel jeweils in die Aufnahmevertiefungen der die Windung jeweils fortsetzenden Bügel eingepresst. Ein Pressvorgang ist besonders zeitsparend, insbesondere wenn alle Bügel, aus denen sich die beiden Wicklungen zusammensetzen, gleichzeitig verpresst werden, so dass ein einziger Pressschritt für die Wicklungsherstellung ausreichend ist. Zwei ineinander verpresste Bauteile greifen besonders stabil und dauerhaft ineinander ein. Abweichungen vom vorgesehenen Wicklungsverlauf sind somit ausgeschlossen, wenn die miteinander zu verpressenden Bügel vor dem Pressvorgang korrekt gegenseitig ausgerichtet sind. In a particularly preferred embodiment of the invention, the insertion ends of the bracket are respectively pressed into the receiving recesses of the winding each continuing bracket. A pressing process is particularly time-saving, especially when all the brackets that make up the two windings are pressed simultaneously, so that a single pressing step for the winding production is sufficient. Two components pressed into each other engage each other particularly stably and permanently. Deviations from the intended winding course are therefore excluded if the clamps to be pressed together are correctly aligned with each other before the pressing process.
Jedes einen Windungsabschnitt bildende Bauteil ist vorzugsweise flach und erstreckt sich in einer Bauteilebene, wobei die Bauteilebenen der einzelnen Bauteile mit den Bauteilebenen der jeweils benachbarten Bauteile, die die Windung jeweils fortsetzen, einen vorgegebenen Winkel einschließen. Somit kann der Wicklungsverlauf der Wicklungen in einer Draufsicht im Wesentlichen zickzackförmig sein. Each component forming a winding section is preferably flat and extends in a component plane, wherein the component planes of the individual components with the component planes of the respectively adjacent components, which continue the winding in each case, include a predetermined angle. Thus, the winding course of the windings in a plan view may be substantially zigzag.
Diese Gestaltung führt zu einer hohen Reproduzierbarkeit des Wicklungsverlaufs, da die einzelnen Bauteile vor ihrer Verbindung auf einfache Weise korrekt angeordnet werden können. Ferner können die beiden Wicklungen der Drossel zuverlässig einander gegenläufig entsprechend ausgeformt werden. This design leads to a high reproducibility of the winding profile, since the individual components can be arranged correctly before their connection in a simple manner. Furthermore, the two windings of the throttle can reliably be formed correspondingly opposite each other.
Vorzugsweise schließen die Bauteilebenen jeweils zweier miteinander verbundener Bauteile einen Winkel von mehr als 10° und weniger als 80°, insbesondere mehr als 20° und weniger als 60° ein. Im Falle eines nichtlinear verlaufenden Kerns wie etwa eines
Toroidkerns können die Winkel variierend eingerichtet sein. Ferner können die Winkel an die Querschnittsfläche der die Windungsabschnitte bildenden Bauteile angepasst sein. Vorzugsweise entsprechen die Winkel der ersten Wicklung jeweils den Winkeln der zweiten Wicklung. Preferably, the component planes of each two interconnected components enclose an angle of more than 10 ° and less than 80 °, in particular more than 20 ° and less than 60 °. In the case of a nonlinear core, such as a Toroidkerns the angles can be arranged varying. Furthermore, the angles can be adapted to the cross-sectional area of the components forming the winding sections. Preferably, the angles of the first winding each correspond to the angles of the second winding.
Eine gute Entstörwirkung kann erzielt werden, wenn der Kern aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere aus einem Ferritmaterial besteht. A good interference suppression effect can be achieved if the core consists of a ferromagnetic material, in particular of a ferrite material.
Insbesondere wenn die Drossel als Entstördrossel verwendet wird, ist ein geschlossener Kern vorteilhaft. Bevorzugt hat der Kern einen ringförmigen Verlauf und ist besonders bevorzugt toroidförmid. Auch andere Kernformen wie etwa eine D-Form, E-Form, Rahmenform etc. sind vorstellbar. In particular, when the throttle is used as suppression choke, a closed core is advantageous. Preferably, the core has an annular course and is particularly preferably toroidal. Other core shapes such as a D-shape, E-shape, frame shape, etc. are conceivable.
Für eine besonders gute Entstörwirkung ist es wichtig, dass die beiden Wicklungen den Kern gegensinnig umlaufen. Dabei können sie jeweils zwei oder mehr, insbesondere drei, vier oder fünf Windungen aufweisen. For a particularly good suppression effect, it is important that the two windings rotate in opposite directions to the core. They may each have two or more, in particular three, four or five turns.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Drossel, insbesondere einer Entstördrossel mit den folgenden Verfahrensschritten: Anordnen von bügeiförmigen unteren Bauteilen in Bügelhalteabschnitten eines ersten Halters, Anordnen von bügeiförmigen oberen Bauteilen in Bügelhalteabschnitten eines zweiten Halters, optional Anordnen eines Kerns zwischen dem ersten Halter und dem zweiten Halter und Annähern des ersten Halters an den zweiten Halter, wobei die unteren Bauteile und die oberen Bauteile miteinander verbunden werden, so dass zwei bevorzugt den Kern jeweils mehrfach umlaufende Wicklungen aus den Windungsabschnitten gebildet werden. According to a further aspect, the invention relates to a method for producing a throttle according to the invention, in particular a suppression choke with the following method steps: arranging bow-shaped lower components in bracket holding portions of a first holder, arranging bow-shaped upper components in Bügelhalteabschnitten a second holder, optionally arranging a core between the first holder and the second holder and approaching the first holder to the second holder, wherein the lower components and the upper components are connected to each other, so that two preferably the core each multiple-circumferential windings are formed from the Windungsabschnitten.
Jedes bügeiförmige Bauteil weist vorzugsweise zwei freie Enden auf. Beim dem Schritt des Verbindens wird das erste freie Ende eines oberen Bauteils mit dem zweiten freien Ende des die Windung in Axialrichtung fortsetzenden unteren Bauteils verbunden und das zweite freie Ende des oberen Bauteils wird mit dem ersten freien Ende des die Windung entgegen der Axialrichtung fortsetzenden unteren Bauteils verbunden. Entsprechend wird das erste freie Ende eines unteren Bauteils mit dem zweiten freien Ende des die Windung in Axialrichtung fortsetzenden oberen Bauteils verbunden und das zweite freie Ende des unteren Bauteils mit dem ersten freien Ende des die Windung
entgegen der Axialrichtung fortsetzenden Bauteils verbunden. Das in Axialrichtung erste und das in Axialrichtung letzte Bauteil jeder Wicklung ist nur an einem der beiden freien Enden mit einem weiteren Bauteil verbunden. Auf diese Weise bilden die aneinandergereihten Bauteile eine helixartige Wendel, die den Kern umläuft. Each bow-shaped component preferably has two free ends. In the step of connecting, the first free end of an upper member is connected to the second free end of the lower axial direction continuing member and the second free end of the upper member is connected to the first free end of the winding continuing in the axial direction lower component connected. Accordingly, the first free end of a lower member is connected to the second free end of the winding continuing in the axial direction upper member and the second free end of the lower member to the first free end of the winding connected against the axial direction continuing component. The first component in the axial direction and the last component in the axial direction of each winding is connected to a further component only at one of the two free ends. In this way, the juxtaposed components form a helical coil that orbits the core.
Anders als bei der Herstellung herkömmlicher Wicklungen, bei denen der abzuwickelnde Leiter durch eine zentrale Öffnung des Kerns durchgefädelt werden muss, genügt zur Herstellung der erfindungsgemäßen Drossel der Schritt der Annäherung der unteren Bauteile an die oberen Bauteile. Unlike in the production of conventional windings, in which the conductor to be unwound must be threaded through a central opening of the core, the step of approaching the lower components to the upper components is sufficient to produce the throttle according to the invention.
Vorzugsweise werden bei dem Schritt des Annäherns die freiliegenden Enden der unteren Bauteile auf die freiliegenden Enden der oberen Bauteile gepresst. Hierdurch entsteht eine kraftschlüssige Pressverbindung, die besonders haltbar ist und eine formstabile Wicklung sicherstellt. Preferably, in the approaching step, the exposed ends of the lower components are pressed onto the exposed ends of the upper components. This creates a frictional press connection, which is particularly durable and ensures a dimensionally stable winding.
Im Hinblick auf eine stabile Verbindung der Bauteile hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, dass bei dem Schritt des Annäherns die Einsteckvorsprünge an den ersten freien Enden der Bauteile jeweils in die Aufnahmevertiefungen an den zweiten freien Enden der jeweils die Windung fortsetzenden Bauteile eingepresst werden. With regard to a stable connection of the components, it has proven to be expedient that in the step of approaching the insertion projections are pressed at the first free ends of the components respectively in the receiving recesses at the second free ends of each winding continuing components.
Zur Herstellung einer kompakten und flexibel einsetzbaren Drossel wird der mit den Wicklungen versehene Kern mit einem Kunststoffmaterial umspritzt und bevorzugt anschließend in eine elektrische Einheit wie etwa ein Netzteil oder einer Batterieeinheit eingebaut. To produce a compact throttle which can be used flexibly, the core provided with the windings is encapsulated with a plastic material and is then preferably installed in an electrical unit, such as a power supply unit or a battery unit.
In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt: In the following description, the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Showing:
Fig. 1 eine schematische Handskizze einer erfindungsgemäßen Entstördrossel in einer Draufsicht. Fig. 1 is a schematic sketch of a Entstördrossel invention in a plan view.
Fig. 2 eine schematische Handskizze einer erfindungsgemäßen Entstördrossel in einer perspektivischen Ansicht, und
. 3 ein Bauteil zur Herstellung einer Wicklung einer erfindungsgemäßen Entstördrossel in einer Schnittansicht. Fig. 2 is a schematic sketch of a Entstördrossel invention in a perspective view, and , 3 shows a component for producing a winding of a suppression choke according to the invention in a sectional view.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Entstördrossel 10 in einer Draufsicht dargestellt. Die Entstördrossel 10 weist einen im Wesentlichen toroidförmigen Kern 20 wie etwa einen Ferritkern oder Eisenkern auf, um den zwei gegenläufige Wicklungen 30, 32 gewickelt sind. Alternativ kann die erfindungsgemäße Drossel auch nur eine oder mehr als zwei Wicklungen aufweisen. Jede der Wicklungen 30, 32 besteht aus drei vollständig umlaufenden Windungen 33, 34, 35. Alternativ können die Wicklungen 30, 32 auch mehr oder weniger als drei Windungen, beispielsweise zwei, vier oder fünf Windungen aufweisen. Eine Wicklung weist nicht notwendigerweise eine ganzzahlige Anzahl an Windungen auf. In Fig. 1, a suppression choke 10 according to the invention is shown in a plan view. The suppression choke 10 has a substantially toroidal core 20, such as a ferrite core or iron core around which two counter-rotating windings 30, 32 are wound. Alternatively, the reactor according to the invention can also have only one or more than two windings. Each of the windings 30, 32 consists of three completely revolving turns 33, 34, 35. Alternatively, the windings 30, 32 may also have more or less than three turns, for example two, four or five turns. A winding does not necessarily have an integer number of turns.
Die beiden Wicklungen 30, 32 sind derart gegenläufig auf einander gegenüberliegende Seiten des Kerns 20 aufgewickelt, dass insbesondere hochfrequente Störstrahlung und andere Störeinflüsse in den beiden Wicklungen wirksam unterdrückt werden können. The two windings 30, 32 are wound in opposite directions on opposite sides of the core 20 in such a way that in particular high-frequency interference radiation and other interference in the two windings can be effectively suppressed.
Die einzelnen Windungen 33, 34, 35 bestehen jeweils aus zwei identisch geformten Bauteilen 40, 42 in Form von Bügeln 50, die den Kern jeweils bogenartig um etwa 180° umlaufen, so dass zwei verbundene Bauteile eine vollständig umlaufende Windung ausformen. Alternativ umläuft mindestens ein Bauteil den Kern um weniger oder mehr als 180°. Bspw. besteht eine Windung aus mehr als zwei miteinander verbundenen Bauteilen, wie etwa vier Bauteilen, die jeweils um 90° umlaufen. Alternativ sind nicht alle Bauteile identisch geformt. Bspw. weisen die auf der einen Kernseite angeordneten Bauteile (untere Bauteile 42) zumindest abschnittsweise eine andere Form auf als die auf der anderen Kernseite angeordneten Bauteile (obere Bauteile 40). Alternativ oder zusätzlich kann bei Bedarf das erste oder letzte Bauteil einer Wicklung anders geformt sein als die übrigen Bauteile. Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Drossel weist jede Wicklung 30, 32 drei Windungen und damit sechs Bauteile 40, 42 auf. Insgesamt bestehen die beiden Wicklungen 30, 32 aus zwölf identisch geformten Bauteilen, von denen eines in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt ist. The individual turns 33, 34, 35 each consist of two identically shaped components 40, 42 in the form of brackets 50, which respectively circulate the core in an arc-like manner by approximately 180 °, so that two connected components form a completely circumferential turn. Alternatively, at least one component orbits the core by less than or more than 180 °. For example. consists of one turn of more than two interconnected components, such as four components, each revolving at 90 °. Alternatively, not all components are identically shaped. For example. the components arranged on the one core side (lower components 42) at least in sections have a different shape than the components arranged on the other core side (upper components 40). Alternatively or additionally, if necessary, the first or last component of a winding can be shaped differently than the other components. In the case of the throttle shown in FIGS. 1 and 2, each winding 30, 32 has three windings and thus six components 40, 42. Overall, the two windings 30, 32 consist of twelve identically shaped components, one of which is shown in Fig. 3 in cross section.
Die Bauteile 42, 44 sind jeweils formstabil bzw. starr. Sie können aus einem stabförmigen Metallleiter wie etwa einem Kupferleiter bestehen, der zu einer C- oder U-
Form gekrümmt ist. Die Querschnittsfläche der Bauteile beträgt etwa 25 mm2, wobei je nach Bedarf größere oder kleinere Querschnittsflächen verwendet werden können. Durch einen Kupferleiter mit einer Querschnittsfläche von etwa 25 mm2 können Stromstärken zwischen 100 A und 150 A fließen, ohne dass der Leiter stark erwärmt bzw. beschädigt wird. The components 42, 44 are each dimensionally stable or rigid. They may consist of a rod-shaped metal conductor, such as a copper conductor, which may become a C or U conductor. Shape is curved. The cross-sectional area of the components is about 25 mm 2 , wherein larger or smaller cross-sectional areas can be used as needed. Through a copper conductor with a cross-sectional area of about 25 mm 2 , currents between 100 A and 150 A can flow, without the conductor being heated or damaged.
Da die Bauteile 40, 42 formstabil ausgebildet sind, kann deren versehentliche Verformung oder Verbiegung bei der Umwicklung des Kerns vermieden werden. Auch die Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Bauteilen sind vorzugsweise so stabil eingerichtet, dass nach Herstellen der Verbindung keine gegenseitige Relativbewegung der verbundenen Bauteile mehr möglich ist. Die Wicklung einer erfindungsgemäßen Drossel hat dann dauerhaft den vorgesehenen Verlauf und ist besonders formstabil. Since the components 40, 42 are formed dimensionally stable, their accidental deformation or bending during the wrapping of the core can be avoided. The connection points between the individual components are preferably set so stable that no mutual relative movement of the connected components is possible after making the connection. The winding of a throttle according to the invention then permanently has the intended course and is particularly dimensionally stable.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Bauteile 40, 42 bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen U-förmig. Sie weisen zwei freie Enden auf, die zur Verbindung mit die Windung jeweils fortsetzenden, identisch geformten Bauteilen 40, 42 eingerichtet sind. Zwischen den beiden freien Enden läuft der Kern 20 hindurch. Die Verbindungsebene, in der die Bauteile jeweils mit die Wicklung fortsetzenden Bauteilen verbunden sind, entspricht der durch die Mitte der Kernöffnung verlaufenden Radialebene. As shown in FIG. 3, the components 40, 42 in the illustrated exemplary embodiment of the invention are substantially U-shaped. They have two free ends, which are designed for connection to the winding respectively continuing, identically shaped components 40, 42. Between the two free ends of the core 20 passes. The connecting plane, in which the components are each connected to the winding continuing components corresponds to the running through the center of the core opening radial plane.
An dem ersten freien Ende (Einsteckende 52) weist jedes Bauteil 40 einen Einsteckvorsprung 54 auf, der stiftförmig aus der ersten Frontfläche des Bauteils 40 vorragen kann. An dem zweiten freien Ende (Aufnahmeende 56) weist jedes Bauteil 40 eine Aufnahmevertiefung 58 auf, die komplementär zu dem stiftförmigen Einsteckvorsprung 54 in der zweiten Frontfläche des Bauteils 40 gebildet ist, und in die der Einsteckvorsprung 56 eines gleich geformten zweiten Bauteils 42, das die Wicklung fortsetzt, eingepresst werden kann. Auf diese Weise ist eine kraftschlüssige Verbindung der Bauteile 40, 42 zum Ausformen einer Windung möglich. At the first free end (insertion end 52), each component 40 has an insertion projection 54, which can project from the first front surface of the component 40 in the manner of a pencil. At the second free end (receiving end 56), each component 40 has a receiving recess 58 which is complementary to the pin-shaped insertion projection 54 in the second front surface of the component 40 and into which the insertion projection 56 of a like-shaped second component 42, the Winding continues, can be pressed. In this way, a frictional connection of the components 40, 42 for forming a turn is possible.
Die U-förmig gekrümmten Bauteile liegen jeweils in einer Bauteilebene. Die Bauteilebenen der die Wicklungen bildenden Bauteile sind besonders deutlich in Fig. 1 erkennbar. Die miteinander zu verbindenden Bauteile werden vor der Verpressung jeweils derart ausgerichtet, dass die Bauteilebenen benachbarter Bauteile jeweils einen
vorgegebenen Winkel α, α', a" einschließen, der jeweils bevorzugt größer ist als 20° und kleiner als 60°. Dadurch ergibt sich die in Fig. 1 erkennbare Zickzacklinie, die durch die aneinandergereihten oberen und unteren Windungshälften gebildet ist. Die Winkel α, a' und a" sind insbesondere im Fall eines ringförmigen Kerns nicht notwendigerweise gleich groß. Vorzugsweise entsprechen die Winkel zwischen den Bauteilebenen einander gegenüberliegender Bauteile der ersten Wicklung 30 und der zweiten Wicklung 32 einander. Die vorgegebene Winkelabfolge α, α', a" wird in Abhängigkeit von der Kernform, dem Leiterquerschnitt und der Windungsanzahl pro Wicklung so festgelegt, dass eine bevorzugt gleichmäßige Wicklung gebildet wird, die besonders gut und stabil an den Kern angepasst ist, ohne dass sich die einzelnen Windungen berühren können. Der Vorteil einer fest vorgegebenen Winkelabfolge α, a', a" ist die exakte Reproduzierbarkeit der Wicklungen für eine besonders gute Störungsdämpfung durch die Entstördrossel. Die erfindungsgemäße Drossel 10 kann wie folgt hergestellt werden: Zuerst werden bügeiförmige untere Bauteile in Bügelhalteabschnitten eines ersten Halters und bügeiförmige obere Bauteile in Bügelhalteabschnitten eines zweiten Halters angeordnet. Durch die Bügelhalteabschnitte werden die die Windungsabschnitte bildenden Bauteile 40, 42 jeweils in einer vorgegebenen Relativposition und Relativwinkelstellung gehalten, in der die Bauteile 40, 42 auch nach Bildung der Wicklungen 30, 32 relativ zueinander angeordnet sein sollen. Die Halter können Teil eines Montagewerkzeugs sein, das bspw. Aufnahmeplatten mit Vertiefungen zur Aufnahme der Bauteile aufweist. Die freien Enden der unteren Bauteile 42 (Einsteckende 52 und Aufnahmeende 56) sind dabei freigelegt, so dass sie auf die ebenfalls freigelegten freien Enden der oberen Bauteile 40 gepresst werden können. Anschließend wird der Kern 20 zwischen dem ersten Halter und dem zweiten Halter angeordnet. Der erste Halter und der zweiten Halter werden dann einander angenähert, wobei die unteren Bauteile 42 und die oberen Bauteile 40 durch Verpressung miteinander verbunden werden, so dass zwei den Kern 20 jeweils mehrfach umlaufende Wicklungen 30, 32 aus den Windungsabschnitten gebildet werden. The U-shaped curved components are each in a component plane. The component planes of the components forming the windings can be seen particularly clearly in FIG. 1. The components to be joined together are each aligned in such a way before pressing that the component planes of adjacent components each one predetermined angle α, α ', α ", which is preferably greater than 20 ° and less than 60 °, thereby resulting in the recognizable in Fig. 1 zigzag line, which is formed by the juxtaposed upper and lower Windungshälften "a" and "a" are not necessarily the same size, especially in the case of an annular core. Preferably, the angles between the component planes of opposing components of the first winding 30 and the second winding 32 correspond to one another. The predetermined angular sequence α, α ', a "is determined depending on the core shape, the conductor cross-section and the number of turns per winding so that a preferably uniform winding is formed, which is particularly well and stable adapted to the core, without the The advantage of a fixed angular sequence α, a ', a "is the exact reproducibility of the windings for particularly good interference damping by the suppression choke. The throttle 10 according to the invention can be manufactured as follows: First, bow-shaped lower components are arranged in strap holding sections of a first holder and bow-shaped upper components are arranged in strap holding sections of a second holder. By means of the strap holding sections, the components 40, 42 forming the winding sections are each held in a predetermined relative position and relative angular position, in which the components 40, 42 are to be arranged relative to one another even after the windings 30, 32 have been formed. The holders may be part of an assembly tool having, for example, receiving plates with recesses for receiving the components. The free ends of the lower components 42 (insertion end 52 and receiving end 56) are exposed so that they can be pressed onto the also exposed free ends of the upper components 40. Subsequently, the core 20 is disposed between the first holder and the second holder. The first holder and the second holder are then brought closer to one another, wherein the lower components 42 and the upper components 40 are connected to each other by compression, so that two windings 30, 32 that rotate around the core 20 are formed from the turn portions.
Bei dem Schritt des Annäherns tauchen die Einsteckvorsprünge der Bauteile in die Aufnahmevertiefungen der jeweils nächsten Bauteile ein, so dass eine kraftschlüssige Verbindung der Bauteile erfolgt. Anschließend kann die Entstördrossel mit einem
Kunststoffmaterial umspritzt und ggf. in eine elektrische Einheit wie etwa eine HV- Batterie eingebaut werden. In the step of approach, the insertion projections of the components dip into the receiving recesses of the respectively next components, so that a frictional connection of the components takes place. Subsequently, the suppression choke with a Overmolded plastic material and possibly installed in an electrical unit such as a HV battery.
Durch das Umspritzen mit einem (nichtleitenden) Kunststoffmaterial kann der Wicklungsverlauf zum einen mechanisch dauerhaft fixiert werden. Zum anderen wird dadurch sichergestellt, dass die einzelnen Windungen sich nicht berühren und elektrisch isoliert zueinander sind.
By encapsulating with a (non-conductive) plastic material, the winding course can be permanently fixed mechanically. On the other hand, this ensures that the individual turns do not touch each other and are electrically insulated from one another.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Drossel 10 throttle
20 Kern 20 core
30 erste Wicklung 30 first winding
32 zweite Wicklung 32 second winding
33, 34, 35 Windungen der zweiten Wicklung 40, 42 Bauteile 33, 34, 35 turns of the second winding 40, 42 components
50 Bügel 50 bars
52 Einsteckende (erstes freies Ende) 54 Einsteckvorsprung 52 insertion end (first free end) 54 insertion projection
56 Aufnahmeende (zweites freies Ende) 58 Aufnahmevertiefung
56 Recording end (second free end) 58 Recording recess