DE102004048966A1

DE102004048966A1 - Vorrichtung zur Potentialtrennung, Ringkerndrossel und Verfahren zur Herstellung der Ringkerndrossel

Info

Publication number: DE102004048966A1
Application number: DE102004048966A
Authority: DE
Inventors: Günter FEIST
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2006-04-13
Also published as: US7400224B2; EP1797572B1; US20070241855A1; EP1797572A1; DE502005003679D1; WO2006039876A1; JP2008516430A; JP4582668B2; CN101036203B; CN101036203A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Potentialtrennung, die zum Einbau in das Kernloch eines Ringkerns (44) geeignet ist, umfassend einen Mittelteil (1), der eine Drehachse aufweist, und nach außen verlaufende, in Drehrichtung (62) um die Drehachse verformbare Stege (21, 22, 23), die jeweils an ihrem vom Mittelteil (1) abgewandten Ende einen vorzugsweise radial verlaufenden, gegenüber den Stegen (21, 22, 23) verdickten Isolierbereich (31, 32, 33) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Potentialtrennung für eine Ringkerndrossel mit mehreren Wicklungen.

Ein zur Potentialtrennung geeignetes Isolierteil ist z. B. aus der Druckschrift DE 10223995 C1 bekannt. Das Isolierteil umfasst den Ringkern einer Ringkerndrossel und weist Vorsprünge zum Fixieren von Drahtwicklungen sowie zum Einhalten eines Rastermaßes auf. Das Isolierteil weist im Mittelbereich Stege auf, die für die Potentialtrennung sorgen.

Ein weiteres zur Potentialtrennung geeignetes Isolierteil ist z. B. aus der Druckschrift DE 10308010 A1 bekannt. Das Isolierteil weist radial nach außen verlaufende Stege auf, die durch den Druck in radialer Richtung elastisch verformbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Potentialtrennung anzugeben, die kostengünstig hergestellt und in eine Ringkerndrossel eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch eine Vorrichtung zur Potentialtrennung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den weiteren Ansprüchen hervor.

Es wird eine Vorrichtung zur Potentialtrennung angegeben, die zum Einbau in das Kernloch eines Ringkerns geeignet ist. Die Vorrichtung zur Potentialtrennung umfasst ein Mittelteil und nach außen verlaufende, durch die Drehung des Mittelteils elastisch verformbare Stege, die jeweils an ihrem vom Mittelteil abgewandten bzw. zum Ringkern gewandten Ende einen vorzugsweise radial verlaufenden, starren Isolierbereich aufweisen. Der Isolierbereich ist vorzugsweise gegenüber dem ihm zugeordneten Steg verdickt.

Die Vorrichtung zur Potentialtrennung ist vorzugsweise einstückig ausgebildet.

Die Potentialtrennvorrichtung kann in das Kernlochs eines Ringkerns ohne einen großen Kraftaufwand eingeführt werden. Wenn die Potentialtrennvorrichtung in das Kernlochs eingedreht ist, federt sie soweit zurück, bis sie im Kernloch eingespannt ist. Das Herausfallen der Potentialtrennvorrichtung aus der Ringkerndrossel wird dadurch verhindert. Durch die elastische Flexibilität der Potentialtrennvorrichtung gelingt es, insbesondere die Toleranzen bei der Ausbildung des Kernlochs auszugleichen.

Die verformbare Stege stellen dünnwandige Federelemente dar, die beim Eindrehen der Potentialtrennvorrichtung in das Kernloch gebogen werden, wodurch die Isolierbereiche zum Zentrum hin zurückgezogen werden, wobei der Durchmesser der Potentialtrennvorrichtung verringert wird.

Als Material für die Potentialtrennvorrichtung sind beliebige Kunststoffe geeignet, die vorzugsweise hitzebeständig oder brandfest sind.

Am Mittelteil ist vorzugsweise eine Vorrichtung zur kraftschlüssigen Anbindung eines Drehdorns vorgesehen, die in einer Variante eine im Mittelteil ausgebildete, entlang der Drehachse gerichtete Sacklochvertiefung zur Aufnahme vom Drehdorn darstellt. Anstelle einer Sacklochvertiefung kann auch ein entlang der Drehachse gerichteter Durchbruch zur Aufnahme vom Drehdorn vorgesehen sein.

Die Vorrichtung zur kraftschlüssigen Anbindung eines Drehdorns kann alternativ mehrere am Mittelteil ausgebildete, parallel zur Drehachse ausgerichtete Ausnehmungen zur Aufnahme von mehreren Drehdornen aufweisen.

Am Mittelteil der Potentialtrennvorrichtung können Taschen ausgebildet sind, wobei die äußere Wand einer Tasche vorzugsweise einen Teil eines verformbaren Stegs bildet. Die Taschen verlaufen vorzugsweise in der Drehebene schräg zu radialer Richtung bzw. im Wesentlichen in Umfangsrichtung.

Die Isolierbereiche können jeweils Vorsprünge zum Einrasten des Ringkerns aufweisen, die das Wegrutschen der Potentialtrennvorrichtung in Längsrichtung (parallel zur Drehachse) verhindern. Diese Vorsprünge sind vorzugsweise (bei Betrachtung in Längsrichtung) an beiden Enden des jeweiligen Isolierbereichs vorgesehen, wobei im Isolierbereich eine Vertiefung gebildet wird, in der der Ringkern angeordnet werden kann.

Die Isolierbereiche verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen in radialer Richtung. Die verformbaren Stege sind im entspannten Zustand jeweils gegenüber dem zugeordneten Isolierbereich vorzugsweise abgewinkelt. Der Winkel kann z. B. bei drei Stegen ca. 24° betragen.

Die Vorrichtung zur Potentialtrennung kann in einer Ringkerndrossel mit dem Ringkern und mehreren voneinander zu trennen den Wicklungen eingesetzt werden, wobei die Anzahl der Isolierbereiche gleich der Anzahl der Wicklungen ist. Die verformbaren Stege sind nach dem Einsetzen im Kernloch in der Drehrichtung gespannt und üben eine elastische Kraft auf die Isolierbereiche aus, die in Richtung des Ringkerns wirkt. Dabei werden die Isolierbereich jeweils gegen die Innenwand des Ringkerns gedrückt.

Der Durchmesser der Vorrichtung zur Potentialtrennung in einem entspannten Zustand ist größer als der Innendurchmesser des Ringkerns. In bevorzugter Variante bildet die Wicklung der Ringkerndrossel das Gegenlager bei der Auswicklung der Stege um das Mittelteil, wobei die Isolierbereiche jeweils an einer (in Umlaufrichtung nächstliegenden) Wicklung anliegen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Ringkerndrossel mit Potentialtrennung, das die folgenden Schritte aufweist:

A) die Vorrichtung zur Potentialtrennung wird außerhalb des Kernlochs um eine Drehachse gedreht, bis die Isolierbereiche in Drehrichtung gegen die Wicklungen der Ringkerndrossel angeschlagen,
B) das Mittelteil wird gegenüber den festgehaltenen Isolierbereichen weiter gedreht, wobei die Verformung der verformbaren Stege und die Verringerung des Durchmessers der Vorrichtung zur Potentialtrennung erfolgt,
C) die Vorrichtung zur Potentialtrennung wird in das Kernloch des Ringkerns eingeführt, sobald der Durchmesser der Vorrichtung zur Potentialtrennung den Innendurchmesser des Ringkerns unterschreitet,
D) die Vorrichtung zur Potentialtrennung federt zurück, bis sie im Kernloch eingespannt wird.

In einer Variante wird das Mittelteil auf einen Drehdorn aufgesetzt und bei der Drehung mittels des Drehdorns kraftschlüssig angetrieben.

Beim Eindrehen der Potentialtrennvorrichtung in das Kernloch bleibt die radiale Ausrichtung der Isolierbereiche in jeder Position im Wesentlichen erhalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen anhand schematischer und nichtmaßstabsgetreuer Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung. Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen schematisch
1A eine Ansicht einer Vorrichtung zur Potentialtrennung von oben
1B eine Ansicht der Vorrichtung zur Potentialtrennung gemäß 1A von der Seite
1C die Vorrichtung zur Potentialtrennung in einem nicht gespannten Zustand vor dem Einsetzen in das Kernloch
1D die Vorrichtung zur Potentialtrennung in einem vorspannten Zustand bei dem oder nach dem Einsetzen im Kernloch
2 eine Ringkerndrossel mit einer im Kernloch eingesetzten Vorrichtung zur Potentialtrennung
1A zeigt eine Vorrichtung zur Potentialtrennung, die ein Mittelteil 1 mit einem mittig angeordneten Durchbruch 12 zur Aufnahme eines führenden Elements einer externen Drehvor richtung aufweist. Die Vorrichtung zur Potentialtrennung weist ferner drei Isolierbereiche 31, 32, 33 auf, die jeweils mittels eines dünnwandigen Stegs 21, 22, 23 fest mit dem Mittelteil 1 verbunden sind. Die Vorrichtung zur Potentialtrennung ist dabei einstückig ausgebildet.
Jeder Steg 21 bis 23 stellt eine dünne Wand dar, die parallel zur Drehachse ausgerichtet ist. Dadurch, dass die Stege 21 bis 23 dünnwandig ausgebildet sind, sind sie in einer Richtung, die in der quer zur Stegwand verlaufenden Ebene – der Drehebene – liegt, leicht verformbar.
Die Isolierbereiche 31 bis 33 sind jeweils in radialer Richtung ausgerichtet. Die Stege verlaufen dagegen gegenüber radialer Richtung bzw. gegenüber dem zugeordneten Isolierbereich schräg, wobei jeder im nicht vorgespannten Zustand geradlinig verlaufende Steg 21 bis 23 den ihm zugeordneten Isolierbereich 31 bis 33 und das Mittelteil 1 „diagonal" verbindet. Dadurch wird gegenüber der Ausrichtung in radialer Richtung eine größere Steglänge erzielt, was die Flexibilität des Stegs erhöht. Im Mittelteil 1 sind am Ansatz eines jeden Stegs Taschen 11 ausgebildet, die zu einer weiteren Verlängerung des jeweiligen Stegs dienen.
Der Durchbruch 12 ist hier prismenförmig bzw. im Querschnitt dreieckig ausgebildet und entlang der Drehachse ausgerichtet. Der Durchbruch oder auch eine diesem entsprechende Sacklochvertiefung kann einen anderen Querschnitt aufweisen, der zum Führen (beim Drehen) des Mittelteils 1 durch eine äußere Drehvorrichtung geeignet ist. Die Drehkraft wird von der Drehvorrichtung auf das Mittelteil 1 vorzugsweise formschlüssig übertragen. Die Ausbildung des Durchbruchs 12 mit (im Querschnitt) mindestens drei Eckpunkten ist dabei besonders vorteilhaft. Möglich ist aber auch, den Durchbruch 12 mit in der Drehebene unterschiedlich langen Achsen (z. B. als Ellipsoid oder Rechteck) auszubilden. Das führende Element der Drehvorrichtung kann, muss aber nicht formschlüssig im Durchbruch 12 angeordnet sein.
Vorteilhaft ist eine Vorrichtung zur Potentialtrennung, bei der die Isolierbereiche bzw. Stege zueinander immer den gleichen Winkel 360°/n – bei drei Stegen 120° – aufweisen, wobei n ≥ 2 die Anzahl der Isolierbereiche bzw. der Stege ist.
Die Wandstärke der Stege kann je nach Durchmesser des vorgesehenen Kernlochs z. B. zwischen 0,5 mm und 1 mm betragen. Die Wandstärke der Stege kann auch je nach Ausführung kleiner als 0,5 mm oder größer als 1 mm gewählt sein. Die Steglänge ist vorzugsweise mindestens fünfmal größer als seine Wandstärke. Die Wandstärke der Isolierbereiche unterschreitet vorzugsweise nicht den Wert von 2 mm.
Die Höhe der Potentialtrennvorrichtung richtet sich nach der Höhe des Ringkerns, in dem die Potentialtrennvorrichtung fixiert werden soll.
In 1B ist eine schematische Seitenansicht der in 1A gezeigten Vorrichtung vorgestellt. Die Länge der Potentialtrennvorrichtung in einer parallel zur Drehachse verlaufenden Längsrichtung übersteigt in dieser Variante die vorgesehene Höhe des Ringkerns. In Endbereichen von Isolierbereichen 31, 32, 33, auf verschiedener Höhe entlang der Längsrichtung sind Vorsprünge 311, 312; 321, 322 bzw. 331, 332 ausgebildet, zwischen denen der Ringkern der Ringkerndrossel in Längsrichtung fixiert werden kann.
Die Länge der Potentialtrennvorrichtung in Längsrichtung kann in einer weiteren Variante die vorgesehene Höhe des Ringkerns unterschreiten oder dieser gleichen. In diesem Fall kann auf die fixierenden Vorsprünge 311, 312, 321, 322 sogar verzichtet werden. In einer Variante können die Vorsprünge 311, 312, 321, 322 gegen die Innenwand des Ringkerns drücken und so die Potentialtrennvorrichtung im Kernloch fixieren.
In 1C ist die Potentialtrennvorrichtung in einem nicht vorgespannten Zustand bzw. vor dem Einsetzten im Kernloch gezeigt, wobei der Durchmesser 51 eines die nicht vorgespannte Potentialtrennvorrichtung umfassenden Kreises größer als der vorgesehene Durchmesser 52 des Kernlochs ist. Die Stege 21 bis 23 verlaufen geradlinig.
In 1D ist die Potentialtrennvorrichtung in einem vorgespannten Zustand bzw. nach dem Einsetzen im Kernloch gezeigt, wobei der Durchmesser eines die vorgespannte Potentialtrennvorrichtung umfassenden Kreises dem Durchmesser 52 des Kernlochs gleicht. Mit Pfeilen ist die Versatzrichtung 61 der Isolierbereiche 31 bis 33 sowie die Drehrichtung 62 gezeigt.
Die Isolierbereiche 31 bis 33 werden bei der Drehung des Mittelteils 1 vorzugsweise durch eine Drahtwicklung (siehe 2) fest gehalten, wodurch die Verformung der Stege 21 bis 23 erfolgt. Durch die Verformung eines Stegs, z. B. des Stegs 21, wird der entsprechende Isolierbereich 31 zum Zentrum der Vorrichtung verschoben. Die Versatzrichtung 61 der Isolierbereiche 31 bis 33 entspricht dabei einer radialen Richtung.
Sobald der Durchmesser der Potentialtrennvorrichtung den Durchmesser des Kernlochs erreicht, wird die Potentialtrennvorrichtung in das Kernloch hineingeschoben. Die Stege 21 bis 23 bleiben dabei in einem gespannten Zustand und üben auf die Isolierbereiche 31 bis 33 eine elastische Kraft aus, die in radialer Richtung gegen den Ringkern wirkt und so die Potentialtrennvorrichtung im Kernloch fixiert.
Die Erfindung ist nicht auf die in Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele, insbesondere die Form oder die Anzahl der dargestellten Elemente beschränkt. Beliebig viele Stege bzw. Isolierbereiche sind möglich.

1: Mittelteil
11: Tasche
12: Durchbruch
21, 22, 23: verformbare Stege
31, 32, 33: Isolierbereiche
311, 312, 321, 322, 331, 332: Vorsprünge zum Fixieren des Ringkerns
41, 42, 43: Wicklungen
44: Ringkern
51: Durchmesser der Vorrichtung vor dem Einsetzen im Kernloch
52: Durchmesser der Vorrichtung nach dem Einsetzen im Kernloch
61: radiale Richtung
62: Drehrichtung

Claims

Vorrichtung zur Potentialtrennung zum Einbau in das Kernloch eines Ringkerns (44), umfassend: ein Mittelteil (1), mindestens zwei nach außen verlaufende, elastisch verformbare, um das Mittelteil (1) aufwickelbare Stege (21, 22, 23), die jeweils an ihrem vom Mittelteil (1) abgewandten Ende einen starren Isolierbereich (31, 32, 33) aufweisen.
Vorrichtung zur Potentialtrennung nach Anspruch 1, mit einer am Mittelteil (1) ausgebildeten Vorrichtung (11, 12) zur kraftschlüssigen Anbindung eines Drehdorns.
Vorrichtung zur Potentialtrennung nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung zur kraftschlüssigen Anbindung eines Drehdorns als eine im Mittelteil (1) ausgebildete, entlang einer Drehachse gerichtete Vertiefung gestaltet ist.
Vorrichtung zur Potentialtrennung nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung zur kraftschlüssigen Anbindung eines Drehdorns als ein im Mittelteil (1) ausgebildeter, entlang einer Drehachse gerichteter Durchbruch (12) gestaltet ist.
Vorrichtung zur Potentialtrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei am Mittelteil (1) Taschen (11) ausgebildet sind, wobei ein Teil eines verformbaren Stegs (21) die äußere Wand einer Tasche (11) bildet.
Vorrichtung zur Potentialtrennung nach Anspruch 5, wobei die Taschen (11) in der Drehebene im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufen.
Vorrichtung zur Potentialtrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Isolierbereiche (31, 32, 33) jeweils Vorsprünge (311, 372, 321, 322, 331, 332) zum Einrasten des Ringkerns (44) in der Vorrichtung zur Potentialtrennung aufweist.
Vorrichtung zur Potentialtrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Isolierbereiche (31, 32, 33) im Wesentlichen radial verlaufen.
Vorrichtung zur Potentialtrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die verformbaren Stege (21, 22, 23) gegenüber dem jeweils entsprechenden zugeordneten Isolierbereich (31, 32, 33) abgewinkelt sind.
Vorrichtung zur Potentialtrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die einstückig ausgebildet ist.
Ringkerndrossel mit einem Ringkern (44) und mehreren durch eine Vorrichtung zur Potentialtrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 voneinander getrennten Wicklungen (41, 42, 43), wobei die verformbaren Stege (21, 22, 23) durch Aufwicklung um das Mittelteil (1) gespannt sind und dabei eine elastische Kraft auf die Isolierbereiche (31, 32, 33) ausüben, die in radialer Richtung wirkt.
Ringkerndrossel nach Anspruch 11, wobei die Isolierbereiche (31, 32, 33) jeweils an einer der Wicklungen (41, 42, 43) anliegen.
Ringkerndrossel nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Durchmesser der Vorrichtung zur Potentialtrennung in einem entspannten Zustand größer ist als der Innendurchmesser des Ringkerns (44).
Verfahren zur Herstellung einer Ringkerndrossel nach einem der Ansprüche 11 bis 13, mit den Schritten: A) die Vorrichtung zur Potentialtrennung wird außerhalb des Kernlochs um die Drehachse gedreht, bis die Isolierbereiche (31, 32, 33) in Drehrichtung gegen die Wicklungen (41, 42, 43) der Ringkerndrossel angeschlagen, B) das Mittelteil (1) wird gegenüber den festgehaltenen Isolierbereichen (31, 32, 33) weiter gedreht, wobei die Verformung der verformbaren Stege (21, 22, 23) und die Verringerung des Durchmessers der Vorrichtung zur Potentialtrennung erfolgt, C) die Vorrichtung zur Potentialtrennung wird in das Kernloch des Ringkerns (44) eingeführt, sobald der Durchmesser der Vorrichtung zur Potentialtrennung den Innendurchmesser des Ringkerns (44) unterschreitet, D) die Vorrichtung zur Potentialtrennung federt zurück.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Mittelteil (1) auf eine Drehvorrichtung aufgesetzt und bei der Drehung mittels der Drehvorrichtung angetrieben wird.