WO2019038349A1 - Ringkernbaugruppe, stromkompensierte drossel und verfahren zur herstellung einer ringkernbaugruppe - Google Patents
Ringkernbaugruppe, stromkompensierte drossel und verfahren zur herstellung einer ringkernbaugruppe Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019038349A1 WO2019038349A1 PCT/EP2018/072705 EP2018072705W WO2019038349A1 WO 2019038349 A1 WO2019038349 A1 WO 2019038349A1 EP 2018072705 W EP2018072705 W EP 2018072705W WO 2019038349 A1 WO2019038349 A1 WO 2019038349A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- web
- toroidal
- web elements
- core
- assembly according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
- H01F3/12—Magnetic shunt paths
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
- H01F17/06—Fixed inductances of the signal type with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
- H01F17/062—Toroidal core with turns of coil around it
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
- H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F2017/0093—Common mode choke coil
Definitions
- RINGKERNBAUGRUPPE CURRENT-COMPENSATED THROTTORS AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF A RINGKERNBAUGRUPPE
- the invention relates to toroidal assemblies, current-compensated reactors, and methods of making toroidal assemblies.
- Toroidal assemblies are needed for many applications and may, for example, in addition to an opening surrounding a ring core also have a web inserted into the opening of the ring core.
- a web When inserting such a web into the opening of the toroidal core care must be taken to ensure that the toroidal core is not damaged in view of its brittle material properties.
- the web is generally dimensioned smaller than the opening, which creates air gaps between the web and the ring core. These air gaps are an obstacle to a magnetic flux between see bridge and toroidal core and deteriorate the magnetic properties of the corresponding toroidal assembly.
- Toroidal assemblies for example, can be used in ström compensated chokes, whereby the deteriorated magnetic properties also adversely affect the performance of the ström compensated throttle.
- the object to be achieved is therefore to provide a toroidal assembly having an improved magnetic coupling between the toroidal core and the web disposed in the aperture, and a method of manufacturing a toroidal assembly.
- a toroidal assembly comprising an opening surrounding a toroidal core with an opening formed toward the inner surface and at least one of the at least two web members having the first side surfaces and at least two of the at least two web members having the second side surfaces abut at various points on the inner surface.
- a method of manufacturing a toroidal assembly includes inserting at least two land members each having a first side surface and a second side surface into an aperture enclosed by a toroidal core and displacing the web members relative to one another in the aperture, the web members respectively along the first side surfaces are displaced relative to each other until at least two of the at least two web elements, each with the second side surface abut an inner surface of the annular core.
- FIG. 1 shows a top view of a first exemplary toroidal assembly with a two-part bridge arrangement in a first position
- FIG. 2 is a plan view of the first toroidal assembly in a second position of the two-part bridge arrangement, in a perspective view the first ring core assembly in the position of FIG. 2,
- FIG. 4 shows a top view and a perspective view of a second exemplary toroidal assembly with a three-part web arrangement
- 5 shows a top view and a perspective view of a third exemplary toroidal assembly with a web arrangement of two Z-shaped web elements
- FIG. 6 shows in plan view and in perspective view a fourth exemplary toroidal assembly with a web arrangement of two prismatic web elements
- FIG. 7 in plan view and in a perspective view a fifth exemplary toroidal assembly with a star-shaped web arrangement
- FIG. 8 shows a top view and a perspective view of a sixth exemplary toroidal assembly with a cross-shaped web arrangement
- FIG. 9 shows a top view and a perspective view of a seventh exemplary toroidal assembly with a web arrangement of two cuboid web elements
- FIG. 10 shows a sectional view of an eighth exemplary toroidal assembly with a one-piece web arrangement
- FIG. 11 is a flow chart of an exemplary method of manufacturing a toroidal assembly
- Figure 12 is an electrical equivalent circuit diagram of an exemplary combined
- FIG. 13 is a schematic representation of an exemplary combined throttle.
- Figure 1 shows in plan view a first exemplary toroidal assembly in a first position of two parts of a web arrangement.
- the toroidal core assembly comprises a toroidal core 101, a longitudinal axis 100 and a web arrangement comprising at least two web elements 110 and 120, which are inserted into a cylindrical opening 102 which is surrounded by the toroidal core 101.
- the land arrangement may also be referred to as a flux guide since it diverts a portion of the magnetic flux in the toroid between opposite sides of the toroidal core 101.
- the toroidal core 101 may, for example, have a round, angular or elliptical basic shape and be adjacent to the opening 102 with an inner surface 104.
- the web elements 1 10 and 120 each have the shape of a three-sided and straight prism, each having a base, a top surface and three lateral surfaces, wherein the web element 1 10 three rectangular lateral surfaces 1 1 1, 1 12 and 1 13 and the web element 120 three rectangular lateral surfaces , 121, 122 and 123.
- the base area and the top area are each triangular, with the base area and the top area being congruent to one another. The distance between base and top surface is called the height of the prism.
- the lateral surfaces 1 1 1, 1 12 and 1 13 of the web element 1 10 and the lateral surfaces 121, 122 and 123 of the web element 120 have a first side length of an adjacent side length of the triangles of base (not shown) and top surface 1 14 and 124 equivalent.
- the lateral surfaces 1 1 1, 1 12, 1 13, 121, 122 and 123 have a straight prism to a first side length perpendicular extending second side length corresponding to the height of the prism.
- the respective second side lengths of the lateral surfaces 1 1 1, 1 12, 1 13, 121, 122 and 123 are the same length.
- the second side lengths of the lateral surfaces 1 1 1, 1 12, 1 13, 121, 122 and 123 may be different lengths. If the second side lengths of the lateral surfaces on the three-sided and straight prism are unequal in length, the lateral surface of the prism, whose second side length is the longest, is referred to as the first lateral surface.
- the lateral surface of the prism, whose second side length is the shortest, is referred to as a second outer surface or as an end surface.
- the lateral surface of the prism, whose second side length is longer than the second side length of the second lateral surface and is shorter than the first side length of the first lateral surface is referred to as the third lateral surface.
- the web elements 1 10 and 120 can be inserted into the opening 102, so that the base surfaces and the top surfaces of the prisms are perpendicular to the longitudinal axis 100.
- the web elements 1 10 and 120 can rest on one another with their first lateral surface 11 1 and 121 and show perpendiculars of the third lateral surfaces 11 12 and 122 (shown by dashed lines) in approximately opposite directions.
- the web elements 1 10 and 120 are arranged in the opening 102, that the third lateral surfaces in the direction of the inner surface 104 of the toroidal core 101 show.
- the web elements 1 10 and 120 can slide on their first lateral surfaces 1 1 1 and 121 to each other and thereby be moved relative to each other, causing the web elements 1 10 and 120 in the opening 102 to move in the direction of the inner surface 104.
- the distance between the second lateral surfaces 1 12 and 122 can be increased and the web elements 1 10 and 120 are moved to a second position, so that occurring air gaps 131 and 132 between the second lateral surfaces 1 12 and 122 and the inner surface 104 is reduced or to be minimized.
- the toroidal assembly shown in Figure 1 is shown in the second position of the web elements 1 10 and 120.
- the web elements 1 10 and 120 under surface contact of the first lateral surfaces 1 1 1 and 121 have been shifted relative to each other so far that the second lateral surfaces 1 12 and 122 abut against the inner surface 104 of the toroidal core 101.
- the second lateral surfaces 1 12 and 122 abut on opposite sides of the toroidal core 101.
- the second lateral surfaces 1 12 and 122 can be geometrically adapted to the contour of the inner surface 104 of the toroidal core 101, for example by the second lateral surfaces 1 12 and 122 are curved.
- FIG. 3 shows a perspective view of the first toroidal assembly in the second position.
- the ring core 101 may have a height 140 which corresponds to the height of the prism-shaped web elements 1 10 and 120. However, the height of the prism-shaped web elements 1 10 and 120 may also be smaller than the height of the ring core 101.
- FIGS. 4 to 9 describe further exemplary toroidal core assemblies.
- the features and functional relationships discussed above with respect to the first toroidal assembly are also applicable to the toroidal assemblies described below unless explicitly stated otherwise.
- FIG. 4 shows in a left-hand view in plan view and in a right-hand view in a perspective view a second exemplary toroidal core assembly which has a cylindrical core 401 surrounding a cylindrical opening 402 with a longitudinal axis 400 and a web arrangement comprising three web elements 410, 420 and 430.
- the ring core 401 adjoins the opening 402 with an inner surface 405.
- the web elements 410, 420 and 430 can each have the shape of a three-sided, straight prism or each have the shape of a regular, three-sided and straight prism.
- the prism-shaped web elements 410, 420 and 430 each have a base surface, a top surface and three rectangular lateral surfaces.
- the rectangular lateral surfaces each have a first side length, which corresponds to the height of the prism and in each case a second side length.
- the lateral surface with the longest second side length is referred to herein as the first lateral surface.
- the lateral surface with the shortest second side length is referred to as the second lateral surface.
- the remaining lateral surface of the prism-shaped web elements 410, 420 and 430 is referred to as the third lateral surface.
- the web elements 410, 420 and 430 are inserted into the opening 402 and are arranged relative to one another such that both their base surfaces and their cover surfaces are aligned with one another.
- the base surfaces and top surfaces of the prism-shaped web elements 410, 420 and 430 are oriented parallel to the longitudinal axis 400.
- the web element 430 is arranged between the web elements 410 and 420 such that a first lateral surface of the web element 430 rests on the first lateral surface of the web element 410 and a second lateral surface of the web element 430 rests on the first lateral surface of the web element 420.
- the web elements 410 and 420 rest with their second lateral surface on opposite sides of the inner surface 405.
- the web element 430 can be pressed like a wedge between the web elements 410 and 420, whereby the prism-shaped web element 430 is slid with its first and second lateral surface along the first lateral surfaces of the web elements 410 and 420. As a result of this sliding, the web elements 410 and 420 rest on the inner surface 405 of the annular core 401 when the web element 430 is inserted into the opening 402, and the web arrangement is fixed in the opening 402.
- the prism-shaped web elements 410, 420 and 430 can be modified so that the web elements used inhibit themselves from falling out of the opening 402.
- the web element 430 may have the form of a three-sided and straight prism, in which the base surface and the top surface have the shape of an isosceles triangle and a first lateral surface and a second lateral surface enclose an angle between 5 ° and 150 °.
- the web elements 410 and 420 can be adapted to the shape of the web element 430, wherein the included angle between a first and a second lateral surface of the web elements 410 and 420 can be reduced according to the shape of the web element 430.
- the described self-locking is achieved by the acute angle between the first lateral surface and the second lateral surface of the web element 430.
- the web member 430 acts like a tapered wedge relative to the web members 410 and 420.
- the frictional force between each of a first and a second lateral surface of the web member 430 and a first lateral surfaces of the web members 410 and 420 is greater than a force parallel to the longitudinal axis 400 and against the web members 410 and 420 on the Bar member 430 acts and otherwise pushes the web member 430 from the opening 402.
- FIG. 5 shows in a left-hand view in plan view and in a right-hand view in a perspective view a third exemplary toroidal assembly with an associated web arrangement.
- the toroidal assembly comprises a rectangular ring core 501 enclosing an aperture 502 and having a longitudinal axis 500.
- the toroidal core 501 abuts an aperture 502 with an inner surface 503 into which a ridge assembly of x-shaped configuration is inserted.
- the x-shaped web arrangement has two web elements 510 and 520, which each have approximately the shape of a Z-profile in plan view.
- the web elements 510 and 520 may be identical.
- the Z-profiles each have one first flange 51 1 and 521 and a second flange 512 and 522, which are connected to each other via a central web 513 and 523.
- a width of the Z-profile which corresponds to an extension of the profile in the direction of the longitudinal axis 500, may correspond in magnitude to a height of the toroidal core 501.
- the web elements 510 and 520 may each have a groove in the region of their center web 513 and 523 which extends over half the width of the Z-profile.
- the web elements 510 and 520 can be connected to each other by nesting the two grooves so that they can rotate about their center webs 513 and 523 to each other and about the longitudinal axis 500.
- the kinematics of the web elements 510 and 520 can be compared with that of a pair of scissors with two movable blades.
- the web elements 510 and 520 correspond to the two blades, which are rotatable about an axis to each other. In the present case, the axis corresponds to the longitudinal axis 500.
- the web elements 510 and 520 can be rotated relative to one another in such a way that a respective first flange 51 1 and 521 is oriented in a surface symmetry with respect to a second flange 512 and 522.
- the web members may be rotated in opposite directions about the longitudinal axis 500 such that a respective web member 510 or 520 is connected to the first flange 51 1, 521 and to the second flange 512, 522 on opposite sides of the opening 502 on the inner surface 503 is applied.
- the web elements 510 and 520 can be adapted to contact areas with the inner surface 503, for example by chamfering edges to the contour of the inner surface 503.
- FIG. 6 shows in a left-hand view in plan view and in a right-hand view in a perspective view a fourth exemplary toroidal core assembly.
- the toroidal assembly includes a ring 602 enclosing a slot 602. core 601 with a longitudinal axis 600.
- the ring core 601 adjoins the slot 602 with an inner surface 603.
- a web arrangement is used perpendicular to the longitudinal axis 600.
- the web assembly includes web members 610 and 620, each having the shape of a regular, three-sided and straight prism.
- the web elements 610 and 620 are arranged in the slot 602 so that they lie on each other with a first lateral surface and the base surfaces and the top surfaces parallel to the longitudinal axis 600 in the slot 602.
- the web elements 610 and 620 can abut each other with a second lateral surface on opposite sides of the inner surface 603 of the annular core 601, wherein the second lateral surfaces are oriented in the opposite direction from each other and perpendicular of the second lateral surfaces parallel to each other.
- the web elements 610 and 620 are located in the oblong hole 602, they can be displaced relative to one another such that the first lateral surfaces slide off one another and the web elements 610 and 620 bear against the inner surface 603 of the annular core 601 with the second lateral surfaces.
- the web elements 610 and 620 can each be moved along the longitudinal axis 600 and toward each other.
- FIG. 7 shows in a left-hand view in plan view and in a right-hand view in a perspective view a fifth exemplary toroidal core assembly.
- the toroidal assembly includes a toroidal core 701 having a cylindrical aperture 702 and a longitudinal axis 700.
- the toroidal core 701 also includes a top surface 750 and a bottom surface 751 opposite the top surface 750. Top 750 and bottom 751 are spaced apart along the longitudinal axis 700.
- the ring core 701 adjoins the opening 702 with an inner surface 703.
- a star-shaped in plan view web arrangement can be used, the web elements 710, 720, 730 and 740 includes.
- the web element 740 may have three legs 741, 742 and 743, wherein an angle of 120 ° is enclosed between two adjacent legs with respect to the longitudinal axis 700.
- the legs 741, 742 and 743 are thus uniformly distributed about the longitudinal axis 700 and extending from the longitudinal axis 700 perpendicular to this in the direction of the inner surface 703.
- the legs 741, 742 and 743 have at the bottom 751 side facing the ring core 701st Side surfaces whose perpendicular with the longitudinal axis 700 each include a 45 ° angle.
- the web elements 710, 720 and 730 of the web arrangement may have approximately the geometric shape of a regular, three-sided and straight prism and be identical, wherein each side surface of the web elements 710, 720 and 730, which faces the inner surface 703 of the ring core, geometrically to the Contour of the inner surface 703 of the toroidal core 701 is adjusted.
- the side surfaces of the web elements 710, 720 and 730 facing the inner surface 703 may be curved side surfaces.
- Web elements 710, 720 and 730 are inserted into the ring core 701 such that the side surfaces of the web elements 710, 720 and 730, which are oriented in the direction of the top side 750, drop toward the underside 751 and the longitudinal axis 700 of the ring core 701.
- the three web elements 710, 720 and 730 are arranged at an angle of 120 ° to the longitudinal axis 700 of the ring core and are approximately complementary to the bevelled legs of the web element 740th
- FIG. 8 shows a sixth exemplary toroidal assembly in a left-hand view in plan view and in a right-hand view in a perspective view.
- the toroidal assembly includes a cylindrical core 801 surrounding a cylindrical opening 802 having a longitudinal axis 800.
- the toroidal core 801 abuts the opening 802 with an inner surface 803.
- the ridge assembly may include five ridge members 810, 820, 830, 840, and 850 and the ridge members 810, 820, 830, and 840 may be sections of a rectangular angle profile.
- the web members 810, 820, 830 and 840 are disposed in the opening 802 so as to have an L-shape in plan view.
- the web elements 810, 820, 830 and 840 can be identical.
- Each web element 810, 820, 830 and 840 has a first side surface, a second side surface and two end surfaces.
- the first and second side surfaces of the web elements 810, 820, 830 and 840 are respectively the outer leg surfaces of the L-shaped web elements 810, 820, 830 and 840, which enclose an angle of 270 ° in a right-angled profile.
- In the opening 802 are the
- Web elements 810, 820, 830 and 840 are arranged such that a first side surface of each web element 810, 820, 830 and 840 faces a second side surface of another web element 810, 820, 830 and 840.
- a first side surface of a web element and a second side surface of a further web element 810, 820, 830 and 840 can be arranged at a distance 843 from each other, whereby the web elements 810, 820, 830 and 840 also in the region of the longitudinal axis 800 of the ring core 801 not directly to each other lie.
- the web member 850 may be a rod that is inserted into the opening 802 such that the longitudinal axis of the rod coincides with the longitudinal axis 800 and the web element 850 is disposed between the web elements 810, 820, 830 and 840.
- the rod may be chamfered at its two ends or tapered along its longitudinal axis. The chamfered or conical shape of the rod, a driving of the rod into the opening 802 and between see the web elements 810, 820, 830 and 840 facilitates.
- the web elements 810, 820, 830 and 840 abut with their end faces against the inner surface 803.
- the toroidal assembly comprises a cylindrical core 901 enclosing a cylindrical opening 902 with a longitudinal axis 900.
- the annular core 901 adjoins the opening 902 with an inner surface 903.
- a web arrangement comprising two parallelepiped or plate-shaped web elements 910 and 920.
- Each of the web members 910 and 920 has a first side surface and a second side surface perpendicular to the first side surface, wherein the first side surface may have a significantly larger area than the second side surface.
- the cuboid web elements 910 and 920 lie with their first side surfaces at least partially on each other.
- the side surfaces of the web elements 910 and 920 are parallel to the longitudinal axis 900 and the two web elements 910 and 920 are stacked in the opening 902 perpendicular to the longitudinal axis 900 one above the other.
- the web elements 910 and 920 can slide in the opening 902 along their first side surfaces together and be shifted from each other so that the second side surfaces abut against the inner surface 903.
- the described toroidal assemblies each have a toroidal core and a web assembly having two or more web members. These Web elements and thus also the web arrangement intersect a longitudinal axis of the toroidal core and thereby share an opening of the toroidal core in at least two sectors. In the region of each of these sectors, the toroidal core can be wound with, for example, a winding with one or more windings.
- toroidal assemblies for single or multi-phase chokes.
- the toroidal assemblies of Figures 1 -4, 6 and 9 are each suitable for use in a single- or multi-phase Dros- sei.
- the toroidal assembly of Figure 7 is suitable for use in a three-phase reactor.
- the toroidal assemblies of Figures 5 and 8 are each suitable for use in a four-phase reactor.
- FIG. 10 shows a sectional view of a toroidal assembly for illustration of emerging air gaps between the web arrangement and the toroidal core.
- the toroidal assembly has a toroidal core 1001 and a one-piece bar assembly 1010 disposed in an opening 1002 of the toroidal core 1001.
- the ring core 1001 may be a cuboid and have an inner surface 1003.
- the web assembly 1010 has first and second side surfaces 1012 and 1013, with the first and second side surfaces 1012 and 1013 being two opposite side surfaces of the web assembly 1010.
- the first and second side surfaces 1012 and 1013 are spaced apart by a distance 101 1 that corresponds to a side length of the web assembly 1010.
- the distance 101 1 is smaller than the diameter 1030, resulting in two air gaps with a width 1021 and a width 1022 between the inner surface 1003 and the first and second side surfaces 1012 and 1013.
- the toroidal assembly can be inserted into a plastic housing 1040, thereby preventing breakage or damage of the prone to brittle nanocrystalline ring core 1001 is prevented.
- the web arrangement may have a length 101 1 with a tolerance of +/- 0.3 mnn.
- the diameter 1030 may have a tolerance of +/- 0.2mm, and the air gap widths 1021 and 1022 may be at least 0.6mm (0.3mm each) in such a one-piece tab assembly 1010 assembly assembly assembly assembly assembly.
- the tolerance includes manufacturing tolerances of toroidal core and web assembly, for example, that the outer geometry of the one-piece web assembly 1010 is not adapted to the geometry of an inner surface 1003 of the ring core 1001.
- the ring cores described in FIGS. 1-9 may comprise amorphous or nanocrystalline material, wherein the web arrangement may be a cuboid made of iron powder.
- the ring cores may also be toroidal cores having amorphous or nanocrystalline ribbon material with permeabilities between 20 and 150,000 or between 20,000 and 150,000.
- the toroidal cores can be solidified by impregnation or impregnation.
- the toroidal core may be soaked in a paint or a resin (e.g., epoxy resin).
- the described web elements may comprise low-permeability magnetic material, such as metal powder, ferrite or iron powder. Alternatively, the web elements may also comprise laminates or film packs of amorphous or nanocrystalline strip material or tension-induced nanocrystalline material.
- the material of the web elements may have a permeability between 10 and 200 or between 10 and 1000.
- the windings of the chokes described may be, for example, copper conductors such as insulated copper wire.
- the web elements of the described toroidal assemblies can be connected to each other as well as in each case with the ring core at least cohesively, non-positively or positively. In particular, at least the web elements can be glued together or at least a portion of the web elements with the toroidal core, wherein smaller, remaining air gaps between the web assembly and ring core are filled by the adhesive.
- All described toroidal assemblies and chokes can be inserted into a housing, wherein the housing may be a one- or multi-part plastic housing with, for example, a housing lower part and a housing upper part.
- a ring core or at least one web element can be connected to at least one part of the housing, for example by gluing, wherein at least one web element can then be introduced into the opening during assembly of the housing.
- Figure 1 1 shows a flow chart for an exemplary method of making a toroidal assembly.
- the method comprises inserting two or more web elements of a web arrangement into an opening enclosed by a toroidal core (step 1 101), the web elements each having a first side face and the web elements resting on each other with their first side faces. After insertion, the web elements are displaced relative to each other along the first side surfaces until at least two of the web elements, each with a second side surface, bear against an inner surface of the ring core (step 1 102).
- the web elements can be displaced relative to one another using a special tool such that (virtually) no air gaps or air gaps of the desired size occur between the web elements and the inner surface of the toroidal core.
- a first web element may in each case be relative to a second web element and a third web element be moved, so that the second and the third web element abut each with a side surface on the inner surface of the toroidal core.
- FIG. 12 shows an electrical equivalent circuit diagram of an exemplary throttle arrangement in an EMC filter.
- the circuit has a common mode choke 1210, also known as differential mode choke (DMC), and a common mode choke 1220, also known as common mode choke (CMC) or common mode choke.
- DMC differential mode choke
- CMC common mode choke
- Push-pull choke 1210 and common-mode choke 1220 act as noise filter for push-pull interference or common mode noise.
- Common mode noise refers to interference currents flowing in the same direction in a forward and return line.
- interference currents that flow in opposite directions in a forward and return line referred to as push-pull interference.
- a combination of common mode choke and push-pull choke can be realized solely by a sufficiently high leakage inductance of the common mode choke. As a rule, this leakage inductance is not sufficient.
- the differential mode choke 1210 is connected in the equivalent circuit in series with the common mode choke 1220 and both are flowed through by a common load current.
- the magnetic material of a toroidal assembly installed in the choke may be selected so that the load current does not saturate the toroidal assembly.
- the attenuation of the interference current is caused by the inductance or impedance of the push-pull throttle 1210. If the load current does not bring the magnetic material into saturation, this impedance is retained, in particular for high-frequency interference currents.
- the common mode choke 1220 includes a toroidal core assembly and one or more windings, for example, each having one or more turns.
- the toroidal assembly may be one of those described in connection with FIGS. 1-9 beschnebenen be toroidal assemblies.
- the windings are flowed through in opposite directions by the load current.
- the common mode choke 1220 is configured to have an even number of turns of the same number of turns, so that the magnetic fields in the toroidal core of the choke cancel each other out. Consequently, the inductance for the load current has only a low inductance, whereas the inductance of the inductor is high for in the same direction occurring interference currents due to adding magnetic fields.
- the common mode choke 1210 and the differential mode choke 1220 are in the illustrated equivalent circuit diagram two different functional units. A reduction in the common-mode noise and the differential mode noise is all the more effectively possible, the lower the application's characteristic impedances with respect to the impedances of the common mode choke 1210 and the Schwarztaktdros- be 1220.
- the characteristic impedances are for example the
- Characteristic impedance the source resistance and the termination resistance.
- a combined common-mode differential-mode choke which combines the functionalities of a common mode choke and a push-pull choke in a single component and their equivalent circuit corresponds to the equivalent circuit diagram shown in Figure 12 substantially.
- the combined choke for example, has a toroidal assembly having a toroidal core 1301 and a fin assembly 1310, which toroidal assembly may also be one of the toroidal assemblies described in connection with FIGS. 1-9.
- the ring core 1301 is provided on two opposite sides, each with a winding 1320 for the forward line and 1330 for the return line with the same number of turns, and also has a ground line 1340 on.
- the web arrangement 1310 serves to reduce the leakage inductance of the Ringcore 1310 to increase a predefinable share. The leakage inductance is thus higher than the same ring core without web arrangement.
- the permeability of the material of the toroidal assembly may be selected depending on the maximum magnitude of the parasitic currents, for example the differential mode current.
- a load current is passed in opposite directions, which leads to the formation of largely canceling magnetic fields in the toroidal assembly.
- the magnetic field strength Hioad of the magnetic field has a clockwise orientation near one winding and a counterclockwise orientation near the other winding. As a result, the magnetic fields cancel each other out, resulting in a resulting magnetic field strength of approximately zero. This means a low inductance for the load current.
- interference currents can influence the formation of the magnetic field in the toroidal assembly.
- interference currents occur as a load current ripple or as a common mode current.
- the resulting magnetic field strength Hnoise can be present in partial windings within the toroidal core assembly in the same or in opposite phase.
- in-phase it is oriented in one direction, meaning that the toroidal assembly has a high inductance for the disturbance current
- antiphase the disturbance currents are directed like the load current
- the resulting field strength is nearly zero (compensation), therefore they are not significantly affected by the common mode choke like the load current.
- Damping is the push-pull choke provided. This is formed from the stray inductance - reinforced by the magnetic center bar.
- ma t corresponds to the permeability of the material of the Stegan order, the value corresponding to the permeability value, which was determined in an inductance measurement on a closed ring core of this material.
- the summed length of the air gaps between the toroidal core and the web arrangement is designated by d gap .
- the toroidal core acts like a magnetic short-circuit with opposite interference currents. It follows that the effective iron path length LFe corresponds to the length of the web arrangement.
- the relationship between the size of the air gaps and the achievable permeability of a toroidal assembly can be seen, and the advantages of reduced air gaps with respect to the performance of a combined common-mode differential reactor can be seen.
- the air gaps must be correspondingly small. This results in the desired dispersion of the inductance for the push-pull magnetic circuit.
- the Sunnnne from both air gaps should be much smaller than 1 mm.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Es wird eine Ringkernbaugruppe beschrieben, die einen eine Öffnung umschließenden Ringkern mit einer zur Öffnung ausgebildeten Innenfläche und eine in die Öffnung eingesetzte Steganordnung aus oder mit zwei Stegelemente aufweist, die mindestens zwei Stegelemente mit einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche aufweisen, und bei der mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit den ersten Seitenflächen aufeinander liegen und mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit den zweiten Seitenflächen an verschiedenen Stellen an der Innenfläche anliegen.
Description
RINGKERNBAUGRUPPE, STROMKOMPENSIERTE DROSSEL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER RINGKERNBAUGRUPPE
Die Erfindung betrifft Ringkernbaugruppen, stromkompensierte Drosseln sowie Verfahren zur Herstellung von Ringkernbaugruppen.
Ringkernbaugruppen werden für viele Anwendungen benötigt und können beispielsweise neben einem eine Öffnung umschließenden Ringkern auch einen in die Öffnung des Ringkernes eingesetzten Steg aufweisen. Beim Einsetzen ei- nes solchen Steges in die Öffnung des Ringkernes muss darauf geachtet werden, dass der Ringkern im Hinblick auf seine spröden Materialeigenschaften nicht beschädigt wird. Dafür wird der Steg in der Regel kleiner als die Öffnung dimensioniert, wodurch Luftspalte zwischen dem Steg und dem Ringkern entstehen. Diese Luftspalte stellen ein Hindernis für einen magnetischen Fluss zwi- sehen Steg und Ringkern dar und verschlechtern die magnetischen Eigenschaften der entsprechenden Ringkernbaugruppe. Ringkernbaugruppen können beispielsweise auch in ström kompensierten Drosseln eingesetzt werden, wodurch sich die verschlechterten magnetischen Eigenschaften auch nachteilig auf die Leistungsfähigkeit der ström kompensierten Drossel auswirken.
Die zu lösende Aufgabe besteht somit darin, eine Ringkernbaugruppe mit einer verbesserten magnetischen Kopplung zwischen dem Ringkern und dem in der Öffnung angeordneten Steg sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Ringkernbaugruppe nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe nach Anspruch 20 gelöst. Es wird demnach eine Ringkernbaugruppe vorgestellt, die einen eine Öffnung umschließenden Ringkern mit einer zur Öffnung hin ausgebildeten Innenfläche
und eine in die Öffnung eingesetzte Steganordnung aus oder mit mindestens zwei Stegelementen mit jeweils einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche aufweist, und bei der mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit den ersten Seitenflächen aufeinander liegen und mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit den zweiten Seitenflächen an verschiedenen Stellen an der Innenfläche anliegen.
Zusätzlich wird ein Verfahren zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe beschrieben, das ein Einsetzen von mindestens zwei Stegelementen mit jeweils einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche in eine von einem Ringkern umschlossene Öffnung und ein relatives Verschieben der Stegelemente zueinander in der Öffnung umfasst, wobei die Stegelemente jeweils entlang der ersten Seitenflächen zueinander verschoben werden bis mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit jeweils der zweiten Seitenfläche an einer Innenfläche des Ringkernes anliegen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigt:
Figur 1 in Draufsicht eine erste beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer zweiteiligen Steganordnung in einer ersten Stellung,
Figur 2 in Draufsicht die erste Ringkernbaugruppe in einer zweiten Stellung der zweiteiligen Steganordnung, in perspektivischer Ansicht die erste Ringkernbaugruppe in der Stellung nach Figur 2,
Figur 4 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine zweite beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer dreiteiligen Steganordnung,
Figur 5 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine dritte beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer Steganordnung aus zwei z-förmigen Stegelementen,
Figur 6 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine vierte beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer Steganordnung aus zwei pris- menförmigen Stegelementen, Figur 7 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine fünfte beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer sternförmigen Steganordnung,
Figur 8 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine sechste beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer kreuzförmigen Steganordnung,
Figur 9 in Draufsicht und in perspektivischer Ansicht eine siebte beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer Steganordnung aus zwei quaderförmigen Stegelementen, Figur 10 eine Schnittansicht einer achten beispielhaften Ringkernbaugruppe mit einteiliger Steganordnung,
Figur 1 1 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe,
Figur 12 ein elektrisches Ersatzschaltbild einer beispielhaften kombinierten
Gleichtakt-Gegentakt-Entstördrossel in einem EMV-Filter und
Figur 13 in schematischer Darstellung eine beispielhafte kombinierte Drossel.
Figur 1 zeigt in Draufsicht eine erste beispielhafte Ringkernbaugruppe in einer ersten Stellung zweier Teile einer Steganordnung. Die Ringkernbaugruppe um- fasst einen Ringkern 101 , eine Längsachse 100 und eine Steganordnung aus zumindest zwei Stegelementen 1 10 und 120, die in eine vom Ringkern 101 um- schlossene und zylinderförmige Öffnung 102 eingesetzt sind. Die Steganordnung kann auch als Flussleitstück bezeichnet werden, da sie einen Teil des magnetischen Flusses in dem Ringkern zwischen gegenüberliegenden Seiten des Ringkernes 101 ableitet. Der Ringkern 101 kann beispielsweise eine runde, eckige oder elliptische Grundform haben und mit einer Innenfläche 104 an die Öffnung 102 angrenzen.
Die Stegelemente 1 10 und 120 haben jeweils die Form eines dreiseitigen und geraden Prismas mit jeweils einer Grundfläche, einer Deckfläche und drei Mantelflächen, wobei das Stegelement 1 10 drei rechteckige Mantelflächen 1 1 1 , 1 12 und 1 13 und das Stegelement 120 drei rechteckige Mantelflächen, 121 , 122 und 123 aufweist. Bei einem geraden, dreiseitigen Prisma sind die Grundfläche und die Deckfläche jeweils dreieckförmig, wobei Grundfläche und Deckfläche kongruent zueinander sind. Der Abstand zwischen Grundfläche und Deckfläche wird als Höhe des Prismas bezeichnet. Die Mantelflächen 1 1 1 , 1 12 und 1 13 des Stegelementes 1 10 und die Mantelflächen 121 , 122 und 123 des Stegelementes 120 weisen eine erste Seitenlänge auf, die einer angrenzenden Seitenlänge der Dreiecke von Grundfläche (nicht dargestellt) und Deckfläche 1 14 und 124 entspricht. Die Mantelflächen 1 1 1 , 1 12, 1 13, 121 , 122 und 123 weisen bei einem geraden Prisma eine zur ersten Seitenlänge senkrecht verlaufende zweite Seitenlänge auf, die der Höhe des Prismas entspricht. Beispielsweise sind bei einem regelmäßigen, dreiseitigen und geraden Prisma die jeweiligen zweiten Seitenlängen der Mantelflächen 1 1 1 , 1 12, 1 13, 121 , 122 und 123 gleich lang. Bei einem dreiseitigen und geraden Prisma können die zweiten Seitenlängen der Mantelflächen 1 1 1 , 1 12, 1 13, 121 , 122 und 123 unterschiedlich lang sein.
Sind die zweiten Seitenlängen der Mantelflächen am dreiseitigen und geraden Prisma ungleich lang, so wird die Mantelfläche des Prismas, dessen zweite Seitenlänge am längste ist, als erste Mantelfläche bezeichnet. Die Mantelfläche des Prismas, dessen zweite Seitenlänge am kürzesten ist, wird als zweite Man- telfläche oder als Stirnfläche bezeichnet. Die Mantelfläche des Prismas, dessen zweite Seitenlänge länger als die zweite Seitenlänge der zweiten Mantelfläche ist und dabei kürzer als die erste Seitenlänge der ersten Mantelfläche ist, wird als dritte Mantelfläche bezeichnet. Die Stegelemente 1 10 und 120 können in die Öffnung 102 eingesetzt werden, so dass die Grundflächen und die Deckflächen der Prismen senkrecht zur Längsachse 100 stehen. Es können dabei die Stegelemente 1 10 und 120 jeweils mit ihrer ersten Mantelfläche 1 1 1 und 121 aufeinanderliegen und Lotrechte der dritten Mantelflächen 1 12 und 122 (durch gestrichelte Linien darge- stellt) in annähernd entgegengesetzte Richtungen zeigen. Die Stegelemente 1 10 und 120 sind so in der Öffnung 102 angeordnet, dass die dritten Mantelflächen in Richtung der Innenfläche 104 des Ringkernes 101 zeigen.
Die Stegelemente 1 10 und 120 können über ihre ersten Mantelflächen 1 1 1 und 121 aneinander abgleiten und dadurch relativ zueinander verschoben werden, wodurch sich die Stegelemente 1 10 und 120 in der Öffnung 102 in Richtung der Innenfläche 104 bewegen. Durch dieses Verschieben kann der Abstand zwischen den zweiten Mantelflächen 1 12 und 122 vergrößert werden und die Stegelemente 1 10 und 120 in eine zweite Stellung verschoben werden, sodass auftretende Luftspalte 131 und 132 zwischen den zweiten Mantelflächen 1 12 und 122 und der Innenfläche 104 verringert bzw. minimiert werden.
In Figur 2 ist die in Figur 1 gezeigte Ringkernbaugruppe in der zweiten Stellung der Stegelemente 1 10 und 120 dargestellt. In dieser zweiten Stellung sind die Stegelemente 1 10 und 120 unter Flächenkontakt der ersten Mantelflächen 1 1 1
und 121 soweit relativ zueinander verschoben worden, dass die zweiten Mantelflächen 1 12 und 122 an der Innenfläche 104 des Ringkernes 101 anliegen. Die zweiten Mantelflächen 1 12 und 122 liegen an gegenüberliegenden Seiten des Ringkerns 101 an. Für eine Minimierung des Luftspaltes und damit gute magnetische Kopplung zwischen den zweiten Mantelflächen 1 12 und 122 und dem Ringkern 101 können die zweiten Mantelflächen 1 12 und 122 geometrisch an die Kontur der Innenfläche 104 des Ringkernes 101 angepasst sein, indem zum Beispiel die zweite Mantelflächen 1 12 und 122 gekrümmt sind. Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht die erste Ringkernbaugruppe in der zweiten Stellung. Der Ringkern 101 kann eine Höhe 140 aufweisen, die der Höhe der prismenförmigen Stegelemente 1 10 und 120 entspricht. Die Höhe der prismenförmigen Stegelemente 1 10 und 120 kann jedoch auch kleiner als die Höhe des Ringkernes 101 sein.
In den Figuren 4 bis 9 werden weitere beispielhafte Ringkernbaugruppen beschrieben. Die oben im Hinblick auf die erste Ringkernbaugruppe erläuterten Eigenschaften und funktionellen Zusammenhänge gelten auch für die im Folgenden beschriebenen Ringkernbaugruppen sofern nicht explizit etwas anderes dargelegt ist.
Figur 4 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine zweite beispielhafte Ringkernbaugruppe, die einen eine zylinderförmige Öffnung 402 umschließenden Ringkern 401 mit einer Längsachse 400 sowie eine Steganordnung aus drei Stegelementen 410, 420 und 430 aufweist. Der Ringkern 401 grenzt mit einer Innenfläche 405 an die Öffnung 402 an. Die Stegelemente 410, 420 und 430 können jeweils die Form eines dreiseitigen, geraden Prismas oder jeweils die Form eines regelmäßigen, dreiseitigen und geraden Prismas haben.
Die prismenförmigen Stegelemente 410, 420 und 430 weisen jeweils eine Grundfläche, eine Deckfläche und drei rechteckförmige Mantelflächen auf. Die rechteckigen Mantelflächen weisen jeweils eine erste Seitenlänge, die der Höhe des Prismas entspricht und jeweils eine zweite Seitenlänge auf. Die Mantelflä- che mit der längsten zweiten Seitenlänge wird hierin als erste Mantelfläche bezeichnet. Die Mantelfläche mit der kürzesten zweiten Seitenlänge wird als zweite Mantelfläche bezeichnet. Die verbleibende Mantelfläche der prismenförmigen Stegelemente 410, 420 und 430 wird jeweils als dritte Mantelfläche bezeichnet.
Die Stegelemente 410, 420 und 430 werden in die Öffnung 402 eingesetzt und sind so zueinander angeordnet, dass sowohl ihre Grundflächen als auch ihre Deckflächen miteinander fluchten. Außerdem sind die Grundflächen und Deckflächen der prismenförmigen Stegelemente 410, 420 und 430 parallel zur Längsachse 400 orientiert. Das Stegelement 430 ist so zwischen den Stegelementen 410 und 420 angeordnet, dass eine erste Mantelfläche des Stegelementes 430 auf der ersten Mantelfläche des Stegelementes 410 und eine zweite Mantelfläche des Stegelementes 430 auf der ersten Mantelfläche des Stegelementes 420 aufliegt. Die Stegelemente 410 und 420 liegen dabei mit ih- rer zweiten Mantelfläche an gegenüberliegenden Seiten der Innenfläche 405 an.
Das Stegelement 430 kann wie ein Keil zwischen die Stegelemente 410 und 420 gedrückt werden, wodurch das prismenförmige Stegelement 430 mit seiner ersten und seiner zweiten Mantelfläche entlang der ersten Mantelflächen der Stegelemente 410 und 420 abgleitet wird. Durch dieses Abgleiten liegen die Stegelemente 410 und 420 beim Einsetzen des Stegelementes 430 in die Öffnung 402 an der Innenfläche 405 des Ringkernes 401 an und die Steganordnung wird in der Öffnung 402 fixiert.
Die prismenförmigen Stegelemente 410, 420 und 430 können so modifiziert werden, dass sich die eingesetzten Stegelemente selbst gegen Herausfallen aus der Öffnung 402 hemmen. Dazu kann das Stegelement 430 die Form eines dreiseitigen und geraden Prismas aufweisen, bei dem die Grundfläche und die Deckfläche die Form eines gleichschenkligen Dreieckes haben und eine erste Mantelfläche und eine zweite Mantelfläche einen Winkel zwischen 5° und 150° einschließen. In entsprechender Weise können auch die Stegelemente 410 und 420 an die Form des Stegelementes 430 angepasst werden, wobei der eingeschlossene Winkel zwischen einer ersten und einer zweiten Mantelfläche der Stegelemente 410 und 420 entsprechend der Form des Stegelementes 430 verkleinert werden kann. Die beschriebene Selbsthemmung wird durch den spitzen Winkel zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche des Stegelementes 430 erreicht. In diesem Fall wirkt das Stegelement 430 gegenüber den Stegelementen 410 und 420 wie ein spitz zulaufender Keil. Bei ei- nem solchen spitz zulaufenden Keil ist die Reibkraft zwischen jeweils einer ersten und einer zweiten Mantelfläche des Stegelements 430 und einer ersten Mantelflächen der Stegelemente 410 und 420 größer als eine Kraft, die parallel zur Längsachse 400 und entgegen der Stegelemente 410 und 420 auf das Stegelement 430 wirkt und ansonsten das Stegelement 430 aus der Öffnung 402 drückt.
Figur 5 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine dritte beispielhafte Ringkernbaugruppe mit einer zugehörigen Steganordnung. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen eine Öffnung 502 umschließenden rechteckförmigen Ringkern 501 mit einer Längsachse 500. Der Ringkern 501 grenzt mit einer Innenfläche 503 an die Öffnung 502 an, in die eine in Draufsicht x-förmige Steganordnung eingesetzt ist.
Die x-förmige Steganordnung weist zwei Stegelemente 510 und 520 auf, die in Draufsicht jeweils annähernd die Form eines Z-Profils aufweisen. Die Stegelemente 510 und 520 können baugleich sein. Die Z-Profile weisen jeweils einen
ersten Flansch 51 1 und 521 und einen zweiten Flansch 512 und 522 auf, die über jeweils einen Mittelsteg 513 und 523 miteinander verbunden sind. Eine Breite des Z-Profils, die einer Ausdehnung des Profils in Richtung der Längsachse 500 entspricht, kann betragsmäßig einer Höhe des Ringkernes 501 ent- sprechen.
Die Stegelemente 510 und 520 können im Bereich ihres Mittelsteges 513 und 523 jeweils eine Nut aufweisen, die sich über die halbe Breite des Z-Profils erstreckt. Die Stegelemente 510 und 520 können durch Ineinanderstecken der beiden Nuten so miteinander verbunden werden, dass sie sich über ihre Mittelstege 513 und 523 zueinander und um die Längsachse 500 drehen lassen. Die Kinematik der Stegelemente 510 und 520 lässt sich mit derjenigen einer Schere mit zwei beweglichen Klingen vergleichen. Die Stegelemente 510 und 520 entsprechen dabei den beiden Klingen, die um eine Achse zueinander drehbar sind. Im vorliegenden Fall entspricht die Achse der Längsachse 500.
Zum Einsetzen der Stegelemente 510 und 520 in die Öffnung 502 können die Stegelemente 510 und 520 so zueinander verdreht werden, dass jeweils ein erster Flansch 51 1 und 521 flächensymmetrisch zu einem zweiten Flansch 512 und 522 orientiert ist. Nach dem Einsetzen können die Stegelemente in entgegengesetzte Richtung um die Längsachse 500 gedreht werden, so dass jeweils ein Stegelement 510 oder 520 mit dem ersten Flansch 51 1 , 521 und mit dem zweiten Flansch 512, 522 an gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 502 an der Innenfläche 503 anliegt. Die Stegelemente 510 und 520 können an Kontakt- bereichen mit der Innenfläche 503 beispielsweise durch Abschrägen von Kanten an die Kontur der Innenfläche 503 angepasst sein.
Figur 6 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine vierte beispielhafte Ringkernbaugruppe. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen ein Langloch 602 umschließenden Ring-
kern 601 mit einer Längsachse 600. Der Ringkern 601 grenzt mit einer Innenfläche 603 an das Langloch 602 an. In das Langloch 602 ist eine Steganordnung senkrecht zur Längsachse 600 eingesetzt. Die Steganordnung umfasst Stegelemente 610 und 620, die jeweils die Form eines regelmäßigen, dreiseitigen und geraden Prismas aufweisen. Die Stegelemente 610 und 620 sind so im Langloch 602 angeordnet, dass sie mit jeweils einer ersten Mantelfläche aufeinander liegen und die Grundflächen und die Deckflächen parallel zur Längsachse 600 im Langloch 602 verlaufen. Die Stegelemente 610 und 620 können mit jeweils einer zweiten Mantelfläche an gegenüberliegenden Seiten der Innenfläche 603 des Ringkernes 601 anliegen, wobei die zweiten Mantelflächen in entgegengesetzter Richtung voneinander orientiert sind und Lotrechte der zweiten Mantelflächen parallel zueinander verlaufen.
Befinden sich die Stegelemente 610 und 620 im Langloch 602, so können sie so gegeneinander verschoben werden, dass die ersten Mantelflächen aneinander abgleiten und die Stegelemente 610 und 620 mit den zweiten Mantelflächen an der Innenfläche 603 des Ringkernes 601 anliegen. Die Stegelemente 610 und 620 können dazu jeweils entlang der Längsachse 600 und aufeinander zu verschoben werden.
Figur 7 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine fünfte beispielhafte Ringkernbaugruppe. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen eine zylinderförmige Öffnung 702 umschließenden Ringkern 701 mit einer Längsachse 700. Der Ringkern 701 umfasst außerdem eine Oberseite 750 und eine der Oberseite 750 gegenüberliegende Unterseite 751 . Oberseite 750 und Unterseite 751 sind entlang der Längsachse 700 voneinander beabstandet. Der Ringkern 701 grenzt mit einer Innenfläche 703 an die Öffnung 702 an.
In die Öffnung 702 kann eine in Draufsicht sternförmige Steganordnung eingesetzt werden, die Stegelemente 710, 720, 730 und 740 umfasst. Das Stegelement 740 kann drei Schenkel 741 , 742 und 743 aufweisen, wobei zwischen zwei in Bezug auf die Längsachse 700 benachbarte Schenkel ein Winkel von 120° eingeschlossen ist. Die Schenkel 741 , 742 und 743 sind somit gleichmäßig um die Längsachse 700 verteilt und erstrecken sich ausgehend von der Längsachse 700 senkrecht zu dieser in Richtung der Innenfläche 703. Die Schenkel 741 , 742 und 743 weisen an der der Unterseite 751 zugewandten Seite des Ringkernes 701 Seitenflächen auf, deren Lotrechte mit der Längs- achse 700 jeweils einen 45° Winkel einschließen.
Die Stegelemente 710, 720 und 730 der Steganordnung können annähernd die geometrische Form eines regelmäßigen, dreiseitigen und geraden Prismas aufweisen und baugleich sein, wobei jeweils eine Seitenfläche der Stegelemente 710, 720 und 730, welche der Innenfläche 703 des Ringkernes zugewandt ist, geometrisch an die Kontur der Innenfläche 703 des Ringkernes 701 angepasst ist. Beispielsweise können die der Innenfläche 703 zugewandten Seitenflächen der Stegelemente 710, 720 und 730 gekrümmte Seitenflächen sein. Die
Stegelemente 710, 720 und 730 werden so in den Ringkern 701 eingelegt, dass die Seitenflächen der Stegelemente 710, 720 und 730, die in Richtung der Oberseite 750 orientiert sind, zur Unterseite 751 und zur Längsachse 700 des Ringkernes 701 hin abfallen. Die drei Stegelemente 710, 720 und 730 sind in einem Winkel von jeweils 120° zur Längsachse 700 des Ringkernes angeordnet und sind annähernd komplementär zu den abgeschrägten Schenkeln des Stegelementes 740.
Beim Einsetzen des Stegelementes 740 in die Öffnung gleiten die Stegelemente 710, 720 und 730 mit jeweils einer Seitenfläche an einem der abgeschrägten Schenkel des ersten Stegelementes 740 ab. Durch Eindrücken des Stegelementes 740 in die Öffnung des Ringkerns 701 werden die Stegelemente
710, 720 und 730 gegen eine Innenfläche 703 des Ringkernes 701 gedrückt, die Steganordnung dadurch zusammengesetzt und im Ringkern 701 fixiert.
Figur 8 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstel- lung in perspektivischer Ansicht eine sechste beispielhafte Ringkernbaugruppe. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen eine zylinderförmige Öffnung 802 umschließenden Ringkern 801 mit einer Längsachse 800. Der Ringkern 801 grenzt mit einer Innenfläche 803 an die Öffnung 802 an. In der Öffnung 802 kann eine in Draufsicht kreuzförmige Steganordnung eingesetzt sein. Die Steganordnung kann fünf Stegelemente 810, 820, 830, 840 und 850 umfassen und die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 können Abschnitte eines Rechteckwinkelprofiles sein. Die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 sind so in der Öffnung 802 angeordnet, dass sie in Draufsicht eine L-Form aufweisen. Die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 können baugleich sein.
Jedes Stegelement 810, 820, 830 und 840 hat eine erste Seitenfläche, eine zweite Seitenfläche und zwei Stirnflächen. Die erste und die zweite Seitenfläche der Stegelemente 810, 820, 830 und 840 sind jeweils die äußeren Schenkelflächen der L-förmigen Stegelemente 810, 820, 830 und 840, die bei einem Recht- eckprofil einen Winkel von 270° einschließen. In der Öffnung 802 sind die
Stegelemente 810, 820, 830 und 840 so angeordnet, dass eine erste Seitenfläche eines jeden Stegelementes 810, 820, 830 und 840 einer zweiten Seitenfläche eines weiteren Stegelementes 810, 820, 830 und 840 gegenüberliegt. Eine erste Seitenfläche eines Stegelementes und eine zweiten Seitenfläche eines weiteren Stegelementes 810, 820, 830 und 840 könne in einem Abstand 843 voneinander angeordnet sein, wodurch die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 auch im Bereich der Längsachse 800 des Ringkernes 801 nicht direkt aneinander liegen. Das Stegelement 850 kann ein Stab sein, der so in die Öffnung 802 eingebracht ist, dass die Längsachse des Stabes mit der Längsachse 800 zusammenfällt
und das Stegelement 850 zwischen den Stegelementen 810, 820, 830 und 840 angeordnet ist. Der Stab kann an seinen beiden Enden angefast sein oder entlang seiner Längsachse konisch zulaufen. Durch die angefaste oder konische Form des Stabes wird ein Eintreiben des Stabes in die Öffnung 802 und zwi- sehen die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 erleichtert. Nach dem Einsetzen des Stabes zwischen die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 in der Öffnung 802 liegen die Stegelemente 810, 820, 830 und 840 mit ihren Stirnflächen an der Innenfläche 803 an. Figur 9 zeigt in der linken Darstellung in Draufsicht und in der rechten Darstellung in perspektivischer Ansicht eine siebte beispielhafte Ringkernbaugruppe. Die Ringkernbaugruppe umfasst einen eine zylinderförmige Öffnung 902 umschließenden Ringkern 901 mit einer Längsachse 900. Der Ringkern 901 grenzt mit einer Innenfläche 903 an die Öffnung 902 an. In der Öffnung 902 kann eine Steganordnung eingesetzt sein, die zwei quaderförmige oder plattenförmige Stegelemente 910 und 920 umfasst.
Jedes der Stegelemente 910 und 920 weist eine erste Seitenfläche und eine zur ersten Seitenfläche senkrecht angeordnete zweite Seitenfläche auf, wobei die erste Seitenfläche eine deutlich größere Fläche als die zweite Seitenfläche aufweisen kann. In der Öffnung 902 liegen die quaderförmigen Stegelemente 910 und 920 mit ihren ersten Seitenflächen zumindest teilweise aufeinander. Die Seitenflächen der Stegelemente 910 und 920 verlaufen parallel zur Längsachse 900 und die beiden Stegelemente 910 und 920 sind in der Öffnung 902 senkrecht zur Längsachse 900 übereinander gestapelt. Die Stegelemente 910 und 920 können in der Öffnung 902 entlang ihrer ersten Seitenflächen aneinander abgleiten und so zueinander verschoben werden, dass die zweiten Seitenflächen an der Innenfläche 903 anliegen. Die beschriebenen Ringkernbaugruppen weisen jeweils einen Ringkern und eine Steganordnung auf, die zwei oder mehrere Stegelemente aufweist. Diese
Stegelemente und damit auch die Steganordnung schneiden eine Längsachse des Ringkernes und teilen dadurch eine Öffnung des Ringkerns in zumindest zwei Sektoren. Im Bereich eines jeden dieser Sektoren kann der Ringkern mit beispielsweise einer Wicklung mit einer oder mehreren Windungen bewickelt werden.
In Abhängigkeit der Anzahl an Sektoren ergeben sich Ringkernbaugruppen für ein oder mehrphasige Drosseln. Die Ringkernbaugruppen der Figuren 1 -4, 6 und 9 eignen sich jeweils für den Einsatz in einer ein- oder mehrphasigen Dros- sei. Die Ringkernbaugruppe der Figur 7 eignet sich für den Einsatz in einer dreiphasigen Drossel. Die Ringkernbaugruppen der Figuren 5 und 8 eignen sich jeweils für den Einsatz in einer vierphasigen Drossel.
Figur 10 zeigt in Schnittansicht eine Ringkernbaugruppe zur Illustration von auf- tretenden Luftspalten zwischen Steganordnung und Ringkern. Die Ringkernbaugruppe weist einen Ringkern 1001 und eine einteilige Steganordnung 1010 auf, die in einer Öffnung 1002 des Ringkernes 1001 angeordnet ist. Der Ringkern 1001 kann ein Quader sein und eine Innenfläche 1003 aufweisen. Die Steganordnung 1010 weist eine erste und eine zweite Seitenfläche 1012 und 1013 auf, wobei die erste und zweite Seitenfläche 1012 und 1013 zwei gegenüberliegende Seitenflächen der Steganordnung 1010 sind. Die erste und die zweite Seitenfläche 1012 und 1013 sind über einen Abstand 101 1 voneinander beabstandet, der einer Seitenlänge der Steganordnung 1010 entspricht. Der Abstand 101 1 ist kleiner als der Durchmesser 1030, wodurch sich zwischen der Innenflä- che 1003 und der ersten und der zweiten Seitenfläche 1012 und 1013 zwei Luftspalte mit einer Breite 1021 und einer Breite 1022 ergeben. Die Ringkernbaugruppe kann in ein Kunststoffgehäuse 1040 eingelegt werden, wodurch ein Bruch oder eine Beschädigung des zu Sprödbrüchen neigenden nanokristalli- nen Ringkernes 1001 verhindert wird.
Die Steganordnung kann eine Länge 101 1 mit einer Toleranz von +/- 0,3mnn aufweisen. Der Durchmesser 1030 kann eine Toleranz von +/- 0,2mm aufweisen und die Breiten 1021 und 1022 der Luftspalte betragen bei einer solchen Ringkernbaugruppe mit einteiliger Steganordnung 1010 als Montagetoleranz zum Fügen mindestens 0,6mm (je 0,3mm). Für die Breiten 1021 und 1022 der Luftspalte ergibt sich somit zusammen eine Toleranz zwischen 0,6mm und 1 ,6mm. Die Toleranz beinhaltet neben Herstellungstoleranzen von Ringkern und Steganordnung beispielsweise auch, dass die Außengeometrie der einteiligen Steganordnung 1010 nicht an die Geometrie einer Innenfläche 1003 des Ringkernes 1001 angepasst ist.
Die in den Figuren 1 -9 beschriebenen Ringkerne können amorphes oder nano- kristallines Material aufweisen, wobei die Steganordnung ein Quader aus Eisenpulver sein kann. Darüber hinaus können die Ringkerne auch Ringbandkerne sein, die amorphes oder nanokristallines Bandmaterial mit Permeabilitäten zwischen 20 und 150000 oder zwischen 20000 und 150000 aufweisen. Die Ringkerne können durch Tränkung oder Imprägnierung verfestigt sein. Beispielsweise kann der Ringkern in einem Lack oder einem Harz (z.B. Epoxydharz) getränkt werden.
Die beschriebenen Stegelemente können niederpermeables Magnetmaterial, wie Metallpulver, Ferrit oder Eisenpulver aufweisen. Alternativ dazu können die Stegelemente auch Laminate oder Folienpakete aus amorphem oder nanokris- tallinem Bandmaterial oder zugspannungsinduziertes nanokristallines Material aufweisen. Das Material der Stegelemente kann eine Permeabilität zwischen 10 und 200 oder zwischen 10 und 1000 aufweisen. Die Wicklungen der beschriebenen Drosseln können beispielsweise aus Kupferleitern wie etwa isoliertem Kupferdraht sein.
Die Stegelemente der beschriebenen Ringkernbaugruppen können sowohl miteinander als auch jeweils mit dem Ringkern zumindest stoffschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden sein. Insbesondere können zumindest die Stegelemente miteinander oder zumindest ein Teil der Stegelemente mit dem Ringkern verklebt sein, wobei kleinere, noch verbleibende Luftspalte zwischen Steganordnung und Ringkern vom Klebstoff ausgefüllt werden.
Alle beschriebenen Ringkernbaugruppen und Drosseln können in ein Gehäuse eingelegt werden, wobei das Gehäuse ein ein- oder mehrteiliges Kunststoffge- häuse sein kann mit beispielsweise einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseoberteil. Ein Ringkern oder zumindest ein Stegelement kann mit zumindest einem Teil des Gehäuses beispielsweise durch Verkleben verbunden sein, wobei beim Zusammensetzen des Gehäuses dann zumindest ein Stegelement in die Öffnung mit eingebracht werden kann.
Figur 1 1 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe. Das Verfahren umfasst ein Einsetzen zweier o- der mehrerer Stegelemente einer Steganordnung in eine von einem Ringkern umschlossene Öffnung (Schritt 1 101 ), wobei die Stegelemente jeweils eine erste Seitenfläche aufweisen und die Stegelemente mit ihren ersten Seitenflächen aufeinander liegen. Nach dem Einsetzen werden die Stegelemente entlang der ersten Seitenflächen relativ zueinander verschoben bis zumindest zwei der Stegelemente mit jeweils einer zweiten Seitenfläche an einer Innenfläche des Ringkernes anliegen (Schritt 1 102). Die Stegelemente können beispiels- weise unter Einsatz eines speziellen Werkzeuges soweit zueinander verschoben werden, dass zwischen den Stegelementen und der Innenfläche des Ringkernes (nahezu) keine Luftspalte oder Luftspalte gewünschter Größe auftreten.
Umfasst die Steganordnung ein oder mehrere Stegelemente, so kann ein erstes Stegelement jeweils relativ zu einem zweiten und einem dritten Stegelementen
verschoben werden, so dass das zweite und das dritte Stegelement mit jeweils einer Seitenfläche an der Innenfläche des Ringkernes anliegen.
Figur 12 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer beispielhaften Drosselan- Ordnung in einem EMV-Filter. Die Schaltung weist eine für Gegentaktdrossel 1210, auch als Differential Mode Choke (DMC), bekannt, und eine Gleichtaktdrossel 1220, auch als Common Mode Choke (CMC) oder stromkompensierte Drossel bekannt, auf. Gegentaktdrossel 1210 und Gleichtaktdrossel 1220 wirken dabei als Entstörfilter für Gegentaktstörungen bzw. Gleichtaktstörungen. Unter Gleichtaktstörungen werden Störströme bezeichnet, die gleichsinnig zueinander in einer Hin- und Rückleitung fließen. Hingegen werden Störströme, die gegensinnig zueinander in einer Hin- und Rückleitung fließen, als Gegentaktstörungen bezeichnet. Die in Figur 12 gezeigte Schaltung einschließlich der hinzugefügten Kapazitäten 1240, 1250 und 1260 bildet ein Tiefpassfilter, wobei Stör- ströme gegen Masse 1270 abfließen. In einfachen Fällen kann eine Kombination aus Gleichtaktdrossel und Gegentaktdrossel allein durch eine genügend hohe Streuinduktivität der Gleichtaktdrossel realisiert werden. Im Regelfall ist diese Streuinduktivität allerdings nicht ausreichend. Die Gegentaktdrossel 1210 ist im Ersatzschaltbild in Reihe zur Gleichtaktdrossel 1220 geschaltet und beide werden dabei von einem gemeinsamen Laststrom durchflössen. Das Magnetmaterial einer in der Drossel verbauten Ringkernbaugruppe kann so gewählt sein, dass der Laststrom die Ringkernbaugruppe nicht in Sättigung bringt. Die Dämpfung des Störstromes wird durch die Induktivität bzw. Impedanz der Gegentaktdrossel 1210 bewirkt. Sofern der Laststrom das Magnetmaterial nicht in Sättigung bringt, bleibt insbesondere für hochfrequente Störströme diese Impedanz erhalten.
Die Gleichtaktdrossel 1220 umfasst eine Ringkernbaugruppe und eine oder mehrere Wicklungen beispielsweise mit jeweils einer oder mehreren Windungen. Die Ringkernbaugruppe kann eine der in Verbindung mit den Figuren 1 -9
beschnebenen Ringkernbaugruppen sein. Die Wicklungen werden vom Laststrom gegensinnig durchflössen. Die Gleichtaktdrossel 1220 ist zum Beispiel so ausgestaltet, dass sie eine gerade Anzahl von Wicklungen mit gleicher Windungszahl aufweist, so können sich die magnetischen Felder in dem Ringkern der Drossel gegenseitig aufheben. Folglich weist die Drossel für den Laststrom nur eine geringe Induktivität auf, wohingegen die Induktivität der Drossel für gleichsinnig auftretende Störströme aufgrund sich addierender magnetischer Felder hoch ist. Die Gleichtaktdrossel 1210 und die Gegentaktdrossel 1220 sind in dem dargestellten Ersatzschaltbild zwei verschiedene Funktionseinheiten. Eine Verringerung der Gleichtaktstörungen und der Gegentaktstörungen ist dabei umso effektiver möglich, je niedriger die charakteristischen Impedanzen der Anwendung in Bezug zu den Impedanzen der Gleichtaktdrossel 1210 und der Gegentaktdros- sei 1220 sind. Zu den charakteristischen Impedanzen sind zum Beispiel der
Wellenwiderstand, der Quellenwiderstand und der Abschlusswiderstand zu zählen.
Wie bereits dargelegt wurde, reicht die Streuinduktivität der Gleichtaktdrossel meist nicht aus, um dadurch zusätzlich die Funktionalität einer Gegentaktdrossel zu erreichen. In Figur 13 ist eine kombinierte Gleichtakt-Gegentakt-Drossel dargestellt, die die Funktionalitäten einer Gleichtaktdrossel und einer Gegentaktdrossel in einem Bauelement vereint und deren Ersatzschaltbild mit dem in Figur 12 gezeigten Ersatzschaltbild im Wesentlichen übereinstimmt. Die kombi- nierte Drossel hat zum Beispiel eine Ringkernbaugruppe mit einem Ringkern 1301 und einer Steganordnung 1310, wobei die Ringkernbaugruppe auch eine der in Verbindung mit den Figuren 1 -9 beschriebenen Ringkernbaugruppen sein kann. Im dargestellten Beispiel ist der Ringkern 1301 an zwei gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer Wicklung 1320 für die Hinleitung und 1330 für die Rückleitung mit gleicher Windungszahl versehen, und weist zudem eine Masseleitung 1340 auf. Die Steganordnung 1310 dient dazu, die Streuinduktivität des
Ringkernes 1310 um einen vordefinierbaren Anteil zu erhöhen. Die Streuinduktivität ist also höher als desselben Ringkernes ohne Steganordnung. Bei kombinierten Gleichtakt-Gegentakt-Drosseln kann die Permeabilität des Materials der Ringkernbaugruppe in Abhängigkeit von der maximalen Stärke der Störströme, zum Beispiel des Gegentaktstromes gewählt werden.
Über die beiden Wicklungen 1320 und 1330 wird ein Laststrom gegensinnig geleitet, der zur Ausbildung weitgehend sich aufhebender magnetischer Felder in der Ringkernbaugruppe führt. Die magnetische Feldstärke Hioad des magneti- sehen Feldes weist in der Nähe einer Wicklung eine Orientierung im Uhrzeigersinn und in der Nähe der anderen Wicklung eine Orientierung gegen den Uhrzeigersinn auf. Dadurch heben sich die magnetischen Felder in etwa auf und es ergibt sich in Folge eine resultierende magnetische Feldstärke von annähernd null. Das bedeutet eine geringe Induktivität für den Laststrom.
Neben dem Laststrom kann auch ein oder mehrere Störströme die Ausbildung des magnetischen Feldes in der Ringkernbaugruppe beeinflussen. Bei getakteten Schaltungen treten Störströme als Laststrom-Ripple oder als Gleichtaktstrom auf. Die dadurch verursachte magnetische Feldstärke Hnoise kann in Teil- Wicklungen innerhalb der Ringkernbaugruppe gleich- oder gegenphasig vorliegen. Im Fall von„gleichphasig" ist sie in einer Richtung orientiert, dass bedeutet die Ringkernbaugruppe hat eine hohe Induktivität für den Störstrom. Im Fall von „gegenphasig" sind die Störströme wie der Laststrom gerichtet, die resultierende Feldstärke ist nahezu Null (Kompensation), daher werden sie wie der Laststrom von der Gleichtaktdrossel nicht wesentlich beeinflusst. Für deren
Dämpfung ist die Gegentaktdrossel vorgesehen. Diese wird aus der Streuinduktivität - verstärkt durch den magnetischen Mittelsteg - gebildet.
Damit eine kombinierte Gleichtakt-Gegentakt-Drossel effektiv gegenüber Gleichtaktstörungen und Gegentaktstörungen wirken kann, sind hohe Anforderungen an die Herstellung einer solchen kombinierten Drossel zu stellen. Dies
gilt insbesondere für die Reduktion der Luftspalte zwischen dem Ringkern 1301 und der Steganordnung 1310. Sie haben einen erheblichen Einfluss auf die effektive Permeabilität des Gegentakt-Drosselkreises. Durch den Einsatz einer Ringkernanordnung, wie in Verbindung mit den Figuren 1 -9 beschrieben, kön- nen die auftretenden Luftspalte reduziert beziehungsweise nahezu eliminiert werden. Außerdem kann der Luftspalt in engen Toleranzen exakt eingestellt werden.
Die effektive Permeabilität des Gegentakt-Magnetkreises eines der beschriebe- nen Ringkerne errechnet sich näherungsweise nach folgender Gleichung:
_ l
eff — l | dggp
In dieser Gleichung entspricht mat der Permeabilität des Materials der Stegan- Ordnung, wobei der Wert dem Permeabilitätswert entspricht, der bei einer Induktivitätsmessung an einem geschlossenen Ringkern aus diesem Material ermittelt wurde. Die aufsummierte Länge der Luftspalte zwischen Ringkern und Steganordnung ist mit dgap bezeichnet. Der Ringkern wirkt dabei bei gegensinnigen Störströmen wie ein magnetischer Kurzschluss. Daraus folgt, dass die ef- fektive Eisenweglänge LFe der Länge der Steganordnung entspricht.
Aus obiger Gleichung ist zudem der Zusammenhang zwischen der Größe der Luftspalte und der erreichbaren Permeabilität einer Ringkernbaugruppe zu ersehen und die Vorteile von reduzierten Luftspalten im Hinblick auf die Leis- tungsfähigkeit einer kombinierten Gleichtakt-Gegentakt-Drossel zu ersehen. Soll die effektive Permeabilität peff-Werte im Bereich der Materialpermeabilität der Steganordnung aufweisen, so müssen die Luftspalte entsprechend klein sein. Dadurch ergibt sich die gewünschte Streuung der Induktivität für den Gegentakt-Magnetkreis. Um die Induktivität des Gegentakt-Magnetkreises um den Faktor 2 bis 5 gegenüber der Streuinduktivität des Gleichtakt-Magnetkreises zu
steigern, sollte die Sunnnne aus beiden Luftspalten wesentlich kleiner als 1 mm sein.
Das Erfordernis von möglichst geringen Luftspalten ist anhand des folgenden Rechenbeispiels erkennbar. Setzt man in Gleichung eine LFe = 30mm, eine Mmat = 26 und eine μθΑ = 15 bis 26 ein, so ergibt sich für jeden Luftspalt eine maximale Größe von 180μιτι. Die maximale Größe von 360μιτι für beide Luftspalte kann sich anteilsmäßig auf beide Luftspalte verteilen. Die erreichten Herstellungstoleranzen für Ringkerne und auch die Herstellungstoleranz für einteilige Steganordnungen führen beim Einsatz von einteiligen Steganordnungen zu einer zu erwartenden Größe der Luftspalte von 1 mm bis 1 ,5mm. Für die Summe aus beiden Luftspalten ergibt sich somit eine maximale Größe von bis zu 3mm. Eingesetzt in Gleichung 1 ergibt das einen Wert für μθΑ zwischen 7 und 26, der einer Induktivität entspricht, die gegenüber der vorhandenen Streuinduktivität vernachlässigbar ist.
Der Einsatz einer Ringkernbaugruppe nach einer der Figuren 1 -9 in einer kombinierten Gleichtakt-Gegentakt-Drossel gestattet deutlich höhere Werte von μθΑ. Dies gilt auch insoweit, dass zwei- oder mehrteilige Steganordnungen lokal einen geringeren Eisenquerschnitt aufweisen können, der gleichzeitig noch von der momentanen Stellung der Stegelemente zueinander abhängig ist. Unter einem Eisenquerschnitt wird dabei die Querschnittsfläche senkrecht zur Orientierung der Steganordnung in der Öffnung des Ringkernes verstanden.
Nimmt der Eisenquerschnitt ab, so nehmen auch die erreichbaren Werte von eff ab. Bei zwei- und mehrteiligen Steganordnungen wird dieser Effekt aber durch die Reduktion der Luftspalte zwischen Ringkern und Steganordnung wieder annähernd kompensiert, da sie zu einer Erhöhung der Werte von μθΑ führt.
Claims
1 . Ringkernbaugruppe mit:
einem eine Öffnung umschließenden Ringkern mit einer zur Öffnung aus- gebildeten Innenfläche;
eine in die Öffnung eingesetzte Steganordnung aus oder mit zwei Stegelementen, wobei
die mindestens zwei Stegelemente eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche aufweisen, und
mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit den ersten Seitenflächen aufeinander liegen und mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit den zweiten Seitenflächen an verschiedenen Stellen an der Innenfläche anliegen.
2. Ringkernbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der mindestens zwei der
Stegelemente die geometrische Form eines dreiseitigen und geraden Prismas aufweisen.
3. Ringkernbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der mindestens zwei der Stegelemente die geometrische Form eines Quaders aufweisen.
4. Ringkernbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der der Ringkern eine Längsachse aufweist und die Steganordnung zur Längsachse eine x-förmig ausgebildete Anordnung von z-förmigen Stegelementen aufweist.
5. Ringkernbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der der Ringkern eine Längsachse aufweist und die Steganordnung mit mindestens drei Stegelementen senkrecht zur Längsachse sternförmig angeordnet ist.
6. Ringkernbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der der Ringkern eine Längsachse aufweist und die Steganordnung mindestens vier Stegelemente, welche senkrecht zur Längsachse kreuzförmig angeordnet sind, aufweist.
7. Ringkernbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweiten Seitenflächen der Stegelemente an die Geometrie der Innenfläche des Ringkernes angepasst sind.
8. Ringkernbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit den zweiten Seitenflächen an gegenüberliegenden Seiten der Innenfläche anliegen.
9. Ringkernbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente identisch sind.
10. Ringkernbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Ringkern eine runde, eine eckige oder eine elliptische Grundform aufweist.
1 1 . Ringkernbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Ringkern ein amorphes oder nanokristallines Bandmaterial mit einer Permeabilität zwischen 20000 und 150000 aufweist.
12. Ringkernbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Stegelemente Eisenpulver, Ferrit oder ein zugspannungsinduziertes nano- kristallines Material mit einer Permeabilität zwischen 10 und 200 aufweisen.
13. Ringkernbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der mindestens eines der mindestens zwei Stegelemente Folienpakte oder Laminate aus amorphem oder nanokristallinem Bandmaterial aufweisen.
14. Ringkernbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Stegelemente zumindest miteinander oder zumindest ein Teil der Stegelemente mit dem Ringkern verklebt ist.
15. Strom kompensierte Drossel mit:
einer Ringkernbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Ringkern oder die Steganordnung mit zumindest einer Wicklung bewickelt ist.
16. Strom kompensierte Drossel nach Anspruch 15, bei der mindestens zwei der mindestens einen Wicklung eine gleiche Windungszahl aufweisen.
17. Strom kompensierte Drossel nach Anspruch 15 oder 16, bei der die Steganordnung die Öffnung des Ringkernes in Sektoren unterteilt und der Ringkern in jedem dieser Sektoren eine Wicklung aufweist.
18. Stromkompensierte Drossel nach einem der Ansprüche 15-17, bei der die mindestens eine Wicklung eine oder mehrere Windungen aufweist.
19. Strom kompensierte Drossel nach einem der Ansprüche 15 bis 18, die in ein Kunststoffgehäuse eingelegt ist.
20. Verfahren zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe, mit folgenden Schritten:
Einsetzen von mindestens zwei Stegelementen mit einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche in eine von einem Ringkern umschlossene Öffnung;
Relatives Verschieben der Stegelemente zueinander in der Öffnung, wobei
die Stegelemente entlang der ersten Seitenflächen zueinander verschoben werden bis mindestens zwei der mindestens zwei Stegelemente mit jeweils der zweiten Seitenfläche an einer Innenfläche des Ringkernes anliegen.
21 . Verfahren nach Anspruch 20, bei dem ein weiteres Stegelement zu den mindestens zwei Stegelementen relativ verschoben wird und die mindestens zwei Stegelemente mit der zweiten Seitenfläche an die Innenfläche des Ringkernes gedrückt werden.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , bei der die mindestens zwei Stegelemente zumindest miteinander oder zumindest eines der mindestens zwei Stegelemente mit dem Ringkern verklebt wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201880004221.2A CN110114845B (zh) | 2017-08-24 | 2018-08-23 | 环形铁芯组件、电流补偿式扼流器和用于制造环形铁芯组件的方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017214857.8A DE102017214857B4 (de) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Ringkernbaugruppe, stromkompensierte Drossel und Verfahren zur Herstellung einer Ringkernbaugruppe |
| DE102017214857.8 | 2017-08-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019038349A1 true WO2019038349A1 (de) | 2019-02-28 |
Family
ID=63407199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2018/072705 Ceased WO2019038349A1 (de) | 2017-08-24 | 2018-08-23 | Ringkernbaugruppe, stromkompensierte drossel und verfahren zur herstellung einer ringkernbaugruppe |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110114845B (de) |
| DE (1) | DE102017214857B4 (de) |
| WO (1) | WO2019038349A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240379275A1 (en) * | 2023-05-08 | 2024-11-14 | Archer Aviation Inc. | Systems and methods for enhancing leakage inductance of power transformers |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3876249A1 (de) * | 2020-03-05 | 2021-09-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Nullsequenzblockierungstransformator |
| EP4148968A1 (de) * | 2021-09-14 | 2023-03-15 | Hamilton Sundstrand Corporation | Nullsequenzblockierungstransformator |
| DE102023128106A1 (de) | 2023-10-13 | 2025-04-17 | Magnetec Gmbh | Hybrid-Drosseleinrichtung, Verfahren zum Herstellen einer solchen Hybrid-Drosseleinrichtung und Verwendung eines Strommess-Sensorelements sowie Verwendung eines stegförmigen Innenbauelements |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2554435A1 (de) * | 1975-12-03 | 1977-06-08 | Bernhard Philberth | Steckkern fuer magnetische kreise |
| WO2006133671A1 (de) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Epcos Ag | Haltevorrichtung, trägervorrichtung für eine ringkerndrossel und induktives bauelement |
| DE202006016429U1 (de) * | 2006-10-20 | 2007-01-04 | Sekels Gmbh | Funkentstöranordnung |
| WO2011061258A2 (de) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Epcos Ag | Vorrichtung zur potentialtrennung und ringkerndrossel |
| DE102010050828A1 (de) * | 2010-09-07 | 2012-03-08 | SUMIDA Components & Modules GmbH | Stromkompensierte Drossel mit erhöhter Streuinduktivität |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3569882A (en) * | 1969-08-15 | 1971-03-09 | Veeder Industries Inc | Rotary indicator employing electromagnetic stator having radially offset poles |
| DE2245208C3 (de) * | 1972-09-14 | 1978-10-12 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Funk-Entstördrossel |
| US4085603A (en) * | 1974-05-21 | 1978-04-25 | Jaroslav Vanek | Method of making V-shaped magnetic circuit elements |
| NO320541B1 (no) * | 2002-11-01 | 2005-12-19 | Magtech As | Endestykke |
| DE102009046570B4 (de) * | 2009-11-10 | 2016-07-28 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Induktive Anordnung und Verfahren zum Herstellen einer induktiven Anordnung |
| DE102010037922A1 (de) * | 2010-10-01 | 2012-04-05 | Contitech Vibration Control Gmbh | Aktor |
| JP5874959B2 (ja) * | 2011-10-11 | 2016-03-02 | 住友電装株式会社 | リアクトルおよびその製造方法 |
| MX2016012189A (es) * | 2014-03-21 | 2017-01-05 | Gen Electric | Aparato electromagnetico y metodo para proporcionar el mismo. |
| JP6327216B2 (ja) * | 2015-08-07 | 2018-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | コイルユニット |
-
2017
- 2017-08-24 DE DE102017214857.8A patent/DE102017214857B4/de active Active
-
2018
- 2018-08-23 WO PCT/EP2018/072705 patent/WO2019038349A1/de not_active Ceased
- 2018-08-23 CN CN201880004221.2A patent/CN110114845B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2554435A1 (de) * | 1975-12-03 | 1977-06-08 | Bernhard Philberth | Steckkern fuer magnetische kreise |
| WO2006133671A1 (de) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Epcos Ag | Haltevorrichtung, trägervorrichtung für eine ringkerndrossel und induktives bauelement |
| DE202006016429U1 (de) * | 2006-10-20 | 2007-01-04 | Sekels Gmbh | Funkentstöranordnung |
| WO2011061258A2 (de) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Epcos Ag | Vorrichtung zur potentialtrennung und ringkerndrossel |
| DE102010050828A1 (de) * | 2010-09-07 | 2012-03-08 | SUMIDA Components & Modules GmbH | Stromkompensierte Drossel mit erhöhter Streuinduktivität |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240379275A1 (en) * | 2023-05-08 | 2024-11-14 | Archer Aviation Inc. | Systems and methods for enhancing leakage inductance of power transformers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102017214857A1 (de) | 2019-02-28 |
| DE102017214857B4 (de) | 2024-08-01 |
| CN110114845A (zh) | 2019-08-09 |
| CN110114845B (zh) | 2021-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102014103324B4 (de) | Induktives Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines induktiven Bauelements | |
| EP2614510B1 (de) | Stromkompensierte drossel mit erhöhter streuinduktivität | |
| DE10260246B4 (de) | Spulenanordnung mit veränderbarer Induktivität | |
| WO2019038349A1 (de) | Ringkernbaugruppe, stromkompensierte drossel und verfahren zur herstellung einer ringkernbaugruppe | |
| DE112014001409T5 (de) | Integrierte magnetische Baugruppen und Verfahren zu ihrem Zusammenbau | |
| EP2924697B1 (de) | Magnetkern mit plattenförmigem Streukörper und induktives Bauelement | |
| DE10225409A1 (de) | Stromkompensierte Drossel und Schaltungsanordnung mit der stromkompensierten Drossel | |
| DE102022100647A1 (de) | Drossel für ein Mehrleitersystem | |
| DE102017223322A1 (de) | Transformatorkern und Transformator | |
| EP2549493B1 (de) | Längenvariabler Spulenkörper und induktives Bauelement | |
| EP2817874B1 (de) | Kopplungseinrichtung für einen multiphasenwandler | |
| EP1501106A1 (de) | Ferritkern für ein Induktivitätsbauteil | |
| WO2018215434A1 (de) | Distanzband, transformatorenwicklung und transformator sowie das verfahren zur herstellung eines distanzbandes | |
| DE2418706A1 (de) | Mehrstufennetzwerk, insbesondere verzoegerungsleitung | |
| DE102024121611A1 (de) | Spulenkomponente | |
| DE102023119519A1 (de) | Ringbandkernbaugruppe mit magnetisch isotroper Brücke | |
| DE102013204638A1 (de) | Vorrichtung zur Erfassung von Fehlerströmen | |
| EP0275499B1 (de) | Stromkompensierte Drossel zur Funk-Entstörung | |
| DE102004008961B4 (de) | Spulenkörper für geschlossenen magnetischen Kern und daraus hergestellte Entstördrossel | |
| DE19641388C2 (de) | Wickelkörper für einen Transformator oder eine Drossel | |
| DE2640901A1 (de) | Impulstransformator hoher leistung | |
| DE102012213324A1 (de) | Anordnung mit DGS-Struktur für Hochfrequenzanwendungen | |
| DE102019132963B4 (de) | Strommessanordnung | |
| DE10000118B4 (de) | Magnetischer Kern | |
| DE2416440C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln und/oder Ausrichten der axialen elektromagnetischen Mittelebenen von mehreren hohlzylindrischen Wicklungen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18762045 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18762045 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |