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Die
Erfindung betrifft eine Funkentstöranordnung mit einer Funkentstördrossel,
mit einem wahlweise einen Luftspalt oder eine geschlossene Form aufweisenden
Ringkern der Funkentstördrossel
und mit zumindest zwei auf dem Ringkern angeordneten Wicklungen.
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Solche
Funkentstöranordnungen
werden beispielsweise in Netzfiltern zur Bekämpfung von Störspannungen
eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Bekannte Funkentstöranordnungen
weisen häufig
eine stromkompensierte Funkentstördrossel, mit
welcher hauptsächlich
asymmetrische Störungen bekämpft werden,
und gegebenenfalls zusätzliche
lineare Drosseln zur Bekämpfung
hauptsächlich
symmetrischer Störungen
auf. Um die lineare Drossel zu vermeiden oder deren Induktivität und deren
Bauvolumen zu verringern, ist häufig
eine hohe Streuinduktivität
der stromkompensierten Funkentstördrossel wünschenswert.
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Hierzu
ist es aus der
DE 31
04 270 A1 bekannt, die Funkentstördrossel in einem Behälter anzuordnen
und mit einer Vergussmasse zu umschließen. In der Vergussmasse ist
Pulver aus magnetisch leitendem Material angeordnet. Hierdurch wird
die Streuinduktivität
der Funkentstördrossel
erhöht.
Diese Gestaltung führt
jedoch zu einer aufwändigen
Fertigung und zu einem besonders großen Bauvolumen der Funkentstördrossel.
Weiterhin wird durch die Umschließung der Funkentstördrossel
eine Wärmeableitung
verändert.
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Weiterhin
ist es beispielsweise aus der
EP 0 387 841 B1 bekannt, anstatt eines Ringkerns
einen Kern mit mehreren Schenkeln einzusetzen, um den Magnetfluss
zu steuern. Einer der Schenkel weist zudem einen Luftspalt auf,
welcher sich auf den magnetischen Kreis auswirkt. Hierdurch lassen
sich jedoch keine besonders kostengünstigen Ringkerne einsetzen.
Weiterhin weist diese Anordnung ein hohes Bauvolumen auf.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Funkentstöranordnung
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie besonders
einfach aufgebaut ist und ein besonders geringes Bauvolumen aufweist.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein Nebenflusskörper
in dem Ringkern eingesetzt ist, dass der Nebenflusskörper eine
hohe magnetische Leitfähigkeit
aufweist und dass der Nebenflusskörper zwischen den Wicklungen
angeordnet ist.
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Durch
diese Gestaltung wird durch das Einbringen des magnetisch leitenden
Materials des Nebenflusskörpers
der scheinbare Streuanteil der stromkompensierten Funkentstördrossel
erhöht. Durch
die Anbindung des Nebenflusskörpers
an den Ringkern stellt sich ein magnetischer Nebenfluss ein, der
sich in seiner Wirkung wie eine erhöhte Streuinduktivität der Wicklungen
darstellt. Die Streuinduktivität
ist dabei abhängig
von den eingesetzten Materialien, dem mechanischen Aufbau und der
mechanischen Ankopplung des Nebenflusskörpers an den Ringkern. Insbesondere
bei Ringkernlösungen
mit hochpermeablen Werkstoffen ist die Abnahme der Induktivität durch
den Nebenfluss des Nebenflusskörpers
im Vergleich zur Erhöhung
der Streuinduktivität sehr
gering. Durch den Einsatz des magnetischen Nebenflusses des Nebenflusskörpers kann
im günstigsten
Fall die Lineardrossel entfallen oder deren In duktivität und deren
Bauvolumen reduziert werden. Ebenso wird die Dämpfung der stromkompensierten Funkentstördrossel
bei symmetrischen Störungen verbessert.
Hierdurch ist die erfindungsgemäße Funkentstöranordnung
besonders einfach aufgebaut. Da der Nebenflusskörper innerhalb des Ringkerns
angeordnet ist, weist die Funkentstöranordnung zudem ein besonders
geringes Bauvolumen auf.
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Der
Nebenflusskörper
lässt sich
gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei einer Funkentstöranordnung
mit zwei Wicklungen einfach nachrüsten, wenn der Nebenflusskörper quaderförmig gestaltet
ist. Bei einer Funkentstöranordnung
mit drei oder mehr Wicklungen sind vorzugsweise quaderförmige Elemente
des Nebenflusskörpers
zu einem Stern angeordnet. Vorzugsweise weist der Nebenflusskörper eine
dem Ringkern entsprechende Höhe
auf.
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Eine
besonders gute Ankoppelung des Nebenflusskörpers an den Ringkern lässt sich
gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen,
wenn der Nebenflusskörper
in den Ringkern eingepresst oder passgenau eingefügt ist.
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Bei
bekannten Funkentstöranordnungen wird
häufig
ein Kunststoffelement zwischen den Wicklungen eingesetzt, um einen
elektrischen Kurzschluss zwischen den Wicklungen zu vermeiden. Ein solches
Kunststoffelement lässt
sich gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden,
wenn die den Wicklungen zugewandte Seite des Nebenflusskörpers ein
elektrisch nicht leitendes Material aufweist.
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Der
bauliche Aufwand für
die elektrisch nicht leitende Gestaltung des Nebenflusskörpers lässt sich gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering
halten, wenn der Nebenflusskörper
oder Teile des Nebenflusskörpers
mit einem elektrisch nicht leitenden Material versehen ist. Damit
lassen sich Potentiale voneinander trennen. Die Ausführung ergibt
sich aus den zu erfüllenden Normen
oder technischen Anforderungen.
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Die
magnetischen und elektrischen Eigenschaften des Nebenflusskörpers lassen
sich gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach festlegen,
wenn der Nebenflusskörper in
Vergussmasse eingebettetes, magnetisch leitendes Pulver aufweist.
Beispielsweise kann als Vergussmasse Kunststoff eingesetzt werden.
Als magnetisch leitendes Pulver eignet sich beispielsweise ein Eisenwerkstoff.
Durch den Füllgrad
können
die Eigenschaften des Nebenflusskörpers verändert werden.
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Der
Nebenflusskörper
ist gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach
aufgebaut, wenn der Nebenflusskörper ein
Blechpaket, einen Ferritwerkstoff, einen Pulverwerkstoff oder ein
Massivteil aufweist.
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Zur
weiteren Vereinfachung der erfindungsgemäßen Funkentstöranordnung
trägt es
bei, wenn der Ringkern gesintert, gewickelt, gezogen, gepresst oder
spanend gefertigt ist.
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Die
Erfindung lässt
zahlreiche Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon
in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Diese zeigt in
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1 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Funkentstöranordnung,
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2 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Funkentstöranordnung,
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3 schematisch
eine Anordnung zur Bestimmung der Streuinduktivität der Funkentstöranordnung
aus 1,
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4 ein
Diagramm der Streuinduktivität
der Funkentstöranordnung
aus 1 bei verschiedenen Frequenzen,
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5 ein
Diagramm der Streuinduktivität
der Funkenetstöranordnung
aus 1 bei Gleichstrombelastung und Vormagnetisierung
bei 10 kHz,
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6 schematisch
eine Anordnung zur Bestimmung der Hauptinduktivität der Funkentstöranordnung
aus 1,
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7 ein
Diagramm der Hauptinduktivität der
erfindungsgemäßen Funkentstöranordnung
aus 1.
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1 zeigt
eine Funkentstöranordnung 1 mit einer
Funkentstördrossel 2.
Die Funkentstördrossel 2 hat
einen Ringkern 3 mit zwei auf dem Ringkern 3 angeordneten
Wicklungen 4, 4'.
In dem Ringkern 3 ist ein quaderförmiger Nebenflusskörper 5 angeordnet, welcher
die Wicklungen 4, 4' voneinander
trennt. Der Nebenflusskörper 5 weist
eine hohe magnetische Leitfähigkeit
auf und ist in dem Ringkern 3 eingefügt. Damit ist der Nebenflusskörper 5 definiert
an dem Ringkern 3 angebunden. An seinen den Wicklungen 4, 4' zugewandten
Seiten ist der Nebenflusskörper 5 elektrisch
isoliert und hält
die Wicklungen 4, 4' auf Abstand
zueinander. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform
kann die Isolation auch durch eine mechanische Beabstandung und
einen elektrisch nicht leitenden Verguss erzeugt werden. Der Ringkern 3 ist
aus einem hochpermeablen Werkstoff gefertigt und ohne den Nebenflusskörper 5 als handelsübliche Funkentstördrossel 2 erhältlich.
Der Nebenflusskörper 5 ist
beispielsweise als Blechpaket aus einem Eisenwerkstoff, aus Ferrit
oder als Pulverwerkstoff gefertigt. Anstelle eines runden Ringkerns 3 kann
selbstverständlich
auch ein ovaler oder anders geformter, jedoch geschlossener Ringkern 3 eingesetzt
werden.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Funkentstöranordnung 1 mit
beispielhaft drei Wicklungen 4, 4', 4''.
Der Nebenflusskörper 5 ist
entsprechend der Anzahl der Wicklungen sternförmig gestaltet. Ansonsten ist
die Funkentstöranordnung 1 wie
die aus 1 aufgebaut.
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3 zeigt
eine Anordnung zur Messung der Streuinduktivität der Funkentstöranordnung 1 aus 1 mit
einem Messgerät 6.
Das Messgerät 6 wird an
eine der Wicklungen 4 angeschlossen. Die andere der Wicklungen 4' wird kurz geschlossen.
Die in 1 beschriebene Funkentstördrossel 2 der Funkentstöranordnung 1 hat
eine Kernabmessung von 25·20·12 mm.
Der Nebenflusskörper 5 hat
die Maße 18·12·5. Der
AL-Wert des verwendeten Ringkerns 3 beträgt ungefähr 22 μH bei 10
kHz. Die Wicklungen 4, 4' weisen jeweils 20 Windungen aus
Cu-Draht mit einem Durchmesser von 1,25 mm auf.
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4 zeigt
die Streuinduktivität
Ls über
die Frequenz für
die Funkentstördrossel 2 ohne
Nebenflusskörper
Ls o.N., für
die Funkentstöranordnung 1 bei
der der Nebenflusskörper 5 aus
Pulverwerkstoff Ls m.N. PVW sowie bei der der Nebenflusskörper 5 aus
Ferritwerkstoff Ls m.N. Ferrit gefertigt ist. Hierbei zeigt sich,
dass die Streuinduktivität
durch den Einsatz des Nebenflusskörpers 5 deutlich zunimmt
und bei dem Ferritwerkstoff eine größere Konstanz über die
Frequenz aufweist als bei dem Pulver- Werkstoff. 5 zeigt
die Streuinduktivität
der zu 4 beschriebenen Funkentstöranordnungen 1 bei
Gleichstrombelastung über
unterschiedlicher Vormagnetisierung Bias bei 10 kHz.
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6 zeigt
eine Anordnung zur Messung der Hauptinduktivität der Funkentstöranordnung 1 aus 1.
Im Gegensatz zu der Anordnung aus 3 ist die
zweite Wicklung 4' nicht
kurz geschlossen, so dass die Leerlaufinduktivität Lo ermittelt werden kann.
Als Leerlaufinduktivität
Lo in 7 über
die Frequenz f[kHz] für
die Funkentstördrossel 2 ohne Nebenflusskörper Lo
o.N., für
die Funkentstöranordnung,
bei der der Nebenflusskörper 5 aus
Pulverwerkstoff Lo m.N. PVW sowie bei der der Nebenflusskörper 5 aus
Ferritwerkstoff Lo m.N. Ferrit gefertigt ist, aufgetragen. Hierbei
ist zu erkennen, dass die Kurven annähernd deckungsgleich sind.
Das Vorhandensein oder die Art des Nebenflusskörpers 5 hat damit
nahezu keinen Einfluss auf Leerlaufinduktivität Lo.