CH707279B1 - EMV-Filter. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein EMV-Filter (100) mit einer rigiden Stromschiene und einem Filterzusammenbau, bestehend aus rechteckigen Kondensatoren (40) ohne Anschlüsse und C-förmigen, ohne Löten oder Kleber um die Stromschiene angebrachten Kernen (30). Die elektrischen Kontakte zwischen den Kondensatoren (40) und der Stromschiene (15) werden durch Blattfedern (46) gewährleistet, während die Kerne (50) durch elastische Abstandshalter, die gegen die innere Seite eines Gehäuses (12a, 12b) drücken, in Position gehalten werden. Das Filter kann Kunststoffrahmen (18a, 18b) mit Unterbringungen aufweisen, die derart gestaltet sind, dass sie für die Kondensatoren (40) und Kerne (50) passen, um diese während des Zusammenbaus und im fertiggestellten Produkt in Position zu halten. Der Zusammenbau wird durch elastische, um das Gehäuse einschnappende Klemmen (60a, 60b) zusammengehalten. Ein Herstellungsverfahren des EMV-Filters ist auch beansprucht.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Filter, insbesondere auf ein miniaturisiertes einpoliges EMV-Filter, das sich dazu eignet, eine unerwünscht auf einer Gleichstromversorgungsspannung überlagerte Rauschkomponente zu entfernen. Das Filter der Erfindung ist besonders geeignet für Fahrzeuganwendungen, obwohl dies nicht deren einzige Anwendung darstellt.

Beschreibung des Stands der Technik

[0002] EMV-Filter werden gegenwärtig für das Filtern von unerwünschtem Rauschen benutzt, welches ein Versagen verschiedenster Art in den mit dem Versorgungsnetz verbundenen elektrischen und elektronischen Apparaten hervorrufen könnte. Bekannterweise werden EMV-Filter in Wechselstromnetzwerken eingesetzt, beispielsweise um unerwünschtes, von umrichtergespeisten Motoren hervorgerufenes Rauschen zu unterdrücken, und in Gleichstromsystemen, beispielsweise in Fahrzeugen, entweder mit einem internen Verbrennungsmotor oder einem elektrischen Motor oder mit einem Hybridsystem ausgestattet.

[0003] Solche Filter, beispielsweise mit einer π-Filterschaltung, finden Anwendung hauptsächlich bei der Reduzierung von Breitbandrauschen von Stromkabeln, die Strom an empfindliche oder rauscherzeugende Apparate liefern. Eine π-Filterschaltung besteht hauptsächlich aus zwei identischen kapazitiven Bestandteilen und einem ferromagnetischen Bestandteil. DE 4 218 171, DE 10 240 084 oder DE 4 025 159 offenbaren Durchgangsausführungen solcher Filter.

[0004] Viele bekannte EMV-Filter umfassen Filterkondensatoren, welche elektrisch durch Lötstellen mit dem Stromleiter und dem Erdanschluss verbunden sind. Diese Anordnung erhöht jedoch die Herstellungskosten, insbesondere wenn das Filter in grossen Stückzahlen massenproduziert werden muss. Lötstellen andererseits können aufgrund einer Vielzahl von Gründen versagen und stellen ein Zuverlässigkeitsproblem dar.

[0005] Ebenfalls bekannt ist das Umschliessen von EMV-Filtern in Gehäusen verschiedener Art, was sowohl Schutz vor Fremdkörpern und Flüssigkeiten als auch elektromagnetische Abschirmung bietet. Die Bestandteile des Filters und des Gehäuses werden durch Schrauben oder unterschiedliche Verschlüsse oder durch eine Klebeverbindung zusammengefügt. Filter werden oft durch Harzverguss gegen Flüssigkeitsaufsprühung widerstandsfähig gemacht. Solche Massnahmen erhöhen jedoch die Herstellungskosten.

[0006] EP 1 349 270 beschreibt ein Filter, worin die Kondensatoren mit dem Hauptleiter durch Federkontakt verbunden sind, was somit das Löten vermeidet. Diese Ausführung besitzt einen komplex geformten Hauptleiter, welcher die Kondensatoren an Ort und Stelle hält, und benötigt eine grosse Anzahl an individuellen Kontaktfedern und Bauteilen.

[0007] Es ist daher ein EMV-Filter vonnöten, das einfach zusammenzubauen ist, keine Lötstellen oder geleimte Montage verlangt und ein hohes Mass an Zuverlässigkeit bietet.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

[0008] Erreicht werden diese Ziele gemäss der Erfindung durch die unabhängigen Ansprüche der jeweiligen Kategorie.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0009] Die Erfindung wird besser verstanden anhand der Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform und durch die Zeichnungen illustriert, worin es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine Ausführungsform, in einer explodierten Ansicht, des erfindungsgemässen Filters mit den Hauptbestandteilen. <tb>Fig. 2<SEP>das erfindungsgemässe Filter in zusammengebauter Form. <tb>Fig. 3<SEP>das erfindungsgemässe Filter von unten dargestellt und <tb>Fig. 4<SEP>das erfindungsgemässe Filter im Querschnitt.

Detaillierte Beschreibung von möglichen Ausführungsformen der Erfindung

[0010] Mit Bezug auf die Figuren umfasst eine mögliche Ausführungsform der Erfindung eine starre Stromschiene 15, beispielsweise einen soliden Kupferleiter, der verschiedene Schnitte und Formen haben kann, abhängig von der Intensität des zu leitenden Stroms und der für das Filter gewünschten endgültigen Form. In der vorliegenden Erfindung besitzt die Stromschiene 15 eine Z-Form, aber wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich wird, kann diese Form nach Belieben im Rahmen dieser Erfindung verändert werden. Die Stromschiene 15 (Leiter oder Hauptleiter) weist Durchgangslöcher 151 auf oder beliebige andere Verbindungsmittel für externe Verbindungen.

[0011] Das Filter dieser besonderen Ausführungsform ist für eine 12-Volt-Gleichstromanlage gedacht und eignet sich besonders zum Gebrauch in elektrischen oder hybriden Fahrzeugen, aber die Erfindung umfasst ebenfalls Filter für Wechselstromanlagen, seien diese einphasig oder dreiphasig, 240 V, 400 V oder mehr.

[0012] Um die Stromschiene 15 werden magnetische Elemente 30 angeordnet, um die gewünschte Induktion für das Filter zu liefern. In der dargestellten Ausführungsform verwendet das Filter eine Vielzahl von magnetischen C-förmigen Magnetkernen, die paarweise nebeneinander angeordnet sind, um eine Vielzahl von geschlossenen Magnetkreisen um die Stromschiene 15 zu liefern, aber es versteht sich, dass die Erfindung eine beliebige Anzahl magnetischer Elemente, sowohl offene als auch geschlossene, aufweisen könnte. Die Magnetkerne sind vorzugsweise in entsprechenden Hohlräumen von zwei Halterungsrahmen 18a und 18b untergebracht, welche normalerweise unmittelbar nacheinander und in Kontakt mit gegenüberliegenden flachen Seiten der Stromschiene 15 angebracht sind. In einer Variante könnte das Filter jedoch einen einzigen Halter auf einer Seite aufweisen. Die Halter halten die Magnetkerne im fertigen Filter in Position und verhindern deren Bewegung in die Richtung parallel zur Stromschiene, während ihre Seitenbewegungen durch elastische Schaumabstandhalter 35 eingeschränkt werden, die im zusammengebauten Filter zwischen den Magnetkernen und den Wänden des Gehäuses 12a, 12b eingefügt werden. Im dargestellten Beispiel ist jeder der C-Kerne 30 in beide Halter 18a und 18b eingefügt, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Stromschiene 15 befinden und dazu beitragen, dass die Halter 18a–b in Position gehalten werden.

[0013] Die kapazitive Komponente des Filters wird durch Kondensatoren 40 geliefert, im Beispiel deren acht, auf beiden Seiten der Stromschiene 15 angebracht, aber es könnte eine beliebige geeignete Anzahl sein. Die Kondensatoren 40 sind vom Typ quadratisch ohne Anschlüsse und weisen je zwei gegenüberliegende flache Flächen mit flachen elektrischen Klemmen auf. Der Kontakt zwischen den Kondensatoren 40 und der Stromschiene 15 sowie zwischen den Kondensatoren 40 und dem Erdungsleiter 45a (Erdungsanschluss) wird durch elastische Kontakte, ohne Gebrauch von Löten, sichergestellt, beispielsweise durch leitende flache Federn 46, welche zwischen die Kondensatoren 40 und die Stromschiene 15 eingefügt werden respektive zwischen die Kondensatoren 40 und den Erdungsleiter 45a (ein Erdungsleiter symmetrisch gegenüber der 45a auf der anderen Seite der Stromlinie ist vorhanden, aber nicht dargestellt).

[0014] Vorzugsweise weisen die Kunststoffhalter 18a, 18b auch Unterbringungsmöglichkeiten für die Kondensatoren 40 auf, in welche die Kondensatoren sich genau einfügen lassen. Auf diese Weise halten die Halter die Kondensatoren 40 an Ort und Stelle und verhindern deren Seitenbewegung im Filter, während die Federn 46 Bewegungen in die Vorwärts-Rückwärts Richtung verhindern.

[0015] Vorzugsweise werden die Unterbringungen der Halterungsrahmen 18a 18b so dimensioniert, dass Kondensatoren 40 und Magnetkerne 30 ziemlich genau in diese hineinpassen. Auf diese Weise wird der Zusammenbau des Filters vereinfacht, da die Magnetkerne und die Kondensatoren während allen Zusammenbauphasen zusammen in Position gehalten werden. Gemäss einer möglichen Zusammenbaumethode werden die Kondensatoren in die entsprechenden Unterbringungen der Halter 18a–b platziert; die mit den Kondensatoren 30 vollen Halter werden mit den Blattfedern 46 und der Stromschiene 15 in der geeigneten Reihenfolge gestapelt; und die C-Kerne 30 werden dann seitlich in ihre jeweilige Unterbringung eingeschoben, was die Halter 18a–b und die Blattfedern 46 an Ort und Stelle verriegelt. Danach können Schaumabstandhalter 35 und der Erdungsleiter 45a hinzugefügt und der Zusammenbau in das Gehäuse 12a–b gestellt werden, dessen zwei Hälften vorzugsweise einschnappen, beispielsweise durch Bügel und Behälter 121–122. Auf diese Weise kann das Filter der Erfindung sehr einfach ohne spezielle Haltevorrichtungen oder Werkzeuge zusammengebaut werden.

[0016] Das Gehäuse 12a, 12b kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt werden, darunter Kunststoff, metallisierter Kunststoff oder Metall.

[0017] Die Klemmen 60a, 60b schnappen schlussendlich auf dem Gehäuse ein, um das zusammengebaute Filter noch zu verstärken. Sie sind vorzugsweise metallisch und weisen Verschlussteile 67 auf, die derart angeordnet sind, um mit den entsprechenden Verschlussmitteln 17 am Gehäuse 12a, 12b zusammenzuwirken, um die Klemmen an das Gehäuse zu befestigen.

In den Figuren benutzte Referenznummern

[0018] <tb>12a<SEP>Gehäuse, rechte Hälfte <tb>12b<SEP>Gehäuse, linke Hälfte <tb>15<SEP>Stromschiene <tb>17<SEP>Verschlussmittel am Gehäuse <tb>18a<SEP>Halterungsrahmen, vorne <tb>18b<SEP>Halterungsrahmen, hinten <tb>30<SEP>Magnetkerne <tb>35<SEP>Schaumabstandhalter <tb>40<SEP>Kondensatoren <tb>46<SEP>Blattfeder <tb>60a<SEP>Klemme, vorne <tb>60b<SEP>Klemme, hinten <tb>67<SEP>Verschlussteil der Klemme <tb>100<SEP>Filter <tb>121<SEP>Verriegelung <tb>122<SEP>Loch <tb>151<SEP>Durchgangsloch

Claims (13)

1. EMV-Filter (100) aufweisend: mindestens eine starre Stromschiene (15) zur Leitung eines elektrischen Stroms; ein oder mehrere magnetische Elemente (30) zur Änderung einer Impedanz der Stromschiene (15); einen oder mehrere zwischen der Stromschiene (15) und einem Erdungsleiter (45a) verbundene Kondensatoren (40); ein Gehäuse (12a, 12b), welches die magnetischen Elemente (30), die Kondensatoren (40) und, zumindest teilweise, die Stromschiene (15) einschliesst; eine oder mehrere Klemmen (60a, 60b), welche das Gehäuse (12a, 12b), die Kondensatoren (40), die magnetischen Elemente (30) und die Stromschiene (15) in einem festen räumlichen Verhältnis zusammenhalten.

2. EMV-Filter (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gehäuse mindestens zwei miteinander verbindbare Teile aufweist.

3. EMV-Filter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder mehreren Klemmen (60a, 60b) elastisch ist/sind und auf dem Gehäuse (12a, 12b) einschnappen.

4. EMV-Filter (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die eine oder mehreren elastischen Klemmen (60a, 60b) metallisch sind und Verschlusssteile (67) aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie mit entsprechenden Verschlussmitteln (17) am Gehäuse (12a, 12b) zusammenwirken, um die eine oder mehreren Klemmen (60a, 60b) an dem Gehäuse zu sichern.

5. EMV-Filter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die besagten Kondensatoren (40) je zwei gegenüberliegende flache Flächen aufweisen, wobei Kontaktfedern (46) zwischen den flachen Flächen der Kondensatoren (40) und der Stromschiene (15) oder dem Erdungsleiter (45a) eingefügt sind.

6. EMV-Filter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetischen Elemente (30) ein Paar C-förmige Magnetkerne umfassen, welche eine magnetische Schaltung um die Stromschiene (15) bilden.

7. EMV-Filter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem oder mehreren Kunststoffhalterungsrahmen (18a, 18b) mit Unterbringungen zum Halten der Kondensatoren (40) und der magnetischen Elemente (30) um die Stromschiene (15) herum.

8. EMV-Filter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse aus metallisiertem Kunststoff besteht.

9. EMV-Filter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das besagte Gehäuse zwei Teile umfasst (12a, 12b), die dergestalt ausgearbeitet sind, dass sie zusammenzuschnappen vermögen, um eine Einschliessung um die magnetischen Elemente (30), die Kondensatoren (40) und die Stromschiene (15) herum zu bilden.

10. EMV-Filter (100) eines der vorhergehenden Ansprüche, mit, elastischen Schaumabstandhaltern (35) zur Positionierung der magnetischen Elemente (30) in Bezug auf das Gehäuse (12a, 12b).

11. Verfahren zur Herstellung eines EMV-Filters (100) aufweisend: Bereitstellen einer metallischen starren Stromschiene (15); Platzieren mindestens eines Kondensators (40) in Kontakt mit der Stromschiene (15) und mit einem Erdungsleiter (45a); Positionierung von mindestens einem magnetischen Element (30) in magnetischer Beziehung mit der starren Stromschiene (15); Einschliessen des mindestens einen magnetischen Elements (30), des mindestens einen Kondensators (40) und, zumindest teilweise, der Stromschiene (15), mittels eines Gehäuses; Anbringen einer oder mehrerer Klemmen (60a, 60b) an dem Gehäuse, um das Gehäuse (12a, 12b), die Kondensatoren (40), die magnetischen Elemente (30) und die Stromschiene (15) in einem festen räumlichen Verhältnis zusammenzuhalten.

12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das besagte Gehäuse zwei Teile umfasst (12a, 12b), die so ausgearbeitet sind, dass sie zusammenzuschnappen vermögen, um eine Einschliessung um die magnetischen Elemente (30), die Kondensatoren (40) und die Stromschiene (15) herum zu bilden.

13. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 11 bis 12 aufweisend: Bereitstellen von mindestens einem Kunststoffhalterungsrahmen (18a, 18b) mit Unterbringungen zum Halten der Kondensatoren (40) und der magnetischen Elemente (30) um die Stromschiene (15) herum, in den die Kondensatoren (40) zu deren Platzierung in Kontakt mit der Stromschiene (15) und die magnetischen Elemente (30) zur Positionierung in magnetischer Beziehung mit der Stromschiene (15) eingefügt werden; Einfügen von Kontaktfedern (46) zwischen der Stromschiene (15) und den Kondensatoren (40) und zwischen den Kondensatoren (40) und dem Erdungsleiter (45a); Einfügen von elastischen Schaumabstandhaltern (35) zur Positionierung der Magnetkerne (30) in Bezug auf das Gehäuse (12a, 12b).