DE102017222248A1 - Throttle with current sensor - Google Patents

Throttle with current sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102017222248A1
DE102017222248A1 DE102017222248.4A DE102017222248A DE102017222248A1 DE 102017222248 A1 DE102017222248 A1 DE 102017222248A1 DE 102017222248 A DE102017222248 A DE 102017222248A DE 102017222248 A1 DE102017222248 A1 DE 102017222248A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
soft magnetic
magnetic core
projections
choke
throttle
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.)
Pending
Application number
DE102017222248.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Junsheng Wei
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102017222248.4A priority Critical patent/DE102017222248A1/en
Priority to CN201811176729.9A priority patent/CN109903960B/en
Publication of DE102017222248A1 publication Critical patent/DE102017222248A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207Constructional details independent of the type of device used
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/72Testing of electric windings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28Current transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

Drossel (12), insbesondere Gleichtaktdrossel (1), aufweisend einen hohlen weichmagnetischen Kern (10), der mehrere Ausnehmungen zur Führung von jeweils einem elektrischen Leiter (22-24) aufweist, wobei jede der Ausnehmungen durch einen Vorsprung (121-123), der von einem äußeren Umfang des hohlen weichmagnetischen Kerns (10) in Richtung des Zentrums (M) des hohlen weichmagnetischen Kerns (10) führt, von der benachbarten Ausnehmung getrennt ist, und wobei zwischen zwei der benachbarten Vorsprünge (121-123) und benachbart zu den Endbereichen dieser Vorsprünge (121-123) ein Strom-Sensor (331-33) angeordnet ist.A choke (12), in particular a common mode choke (1), comprising a hollow magnetically soft core (10) having a plurality of recesses for guiding one electrical conductor (22-24), each of the recesses being defined by a projection (121-123), which leads from an outer periphery of the hollow soft magnetic core (10) toward the center (M) of the hollow soft magnetic core (10), is separated from the adjacent recess, and between two of the adjacent projections (121-123) and adjacent to the end portions of these projections (121-123), a current sensor (331-33) is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drossel mit Stromsensor, insbesondere eine Gleichtaktdrossel.The present invention relates to a reactor with current sensor, in particular a common mode choke.

EMV-Filter (EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit) werden in der Leistungselektronik in Fahrzeugen eingesetzt, um ein möglichst störungsfreies Bordnetz zu gewährleisten. Der EMV-Filter kann sowohl auf der DC-Seite (DC=Gleichstrom) als auch auf der AC-Seite (AC=Wechselstrom) der Leistungselektronik verwendet werden. Im Fall eines Wechselrichters, der die DC-Energie der Batterie zur AC-Energie an der E-Maschine umwandelt, wird der EMV-Filter beispielsweise zwischen dem Wechselrichter und der E-Maschine eingebaut, um die Ausbreitung elektromagnetischer Störung in Richtung der E-Maschine zu reduzieren.EMC filters (EMC = Electromagnetic Compatibility) are used in power electronics in vehicles to ensure the most trouble-free on-board electrical system. The EMC filter can be used both on the DC side (DC = DC) and on the AC side (AC = AC) of the power electronics. For example, in the case of an inverter that converts the DC energy of the battery to the AC energy on the electric machine, the EMC filter is installed between the inverter and the electric machine to propagate electromagnetic interference toward the electric machine to reduce.

Das Prinzip des Ausgangsfilters kann in Form einer elektrischen Drossel beschrieben werden. Die Drossel weist einen weichmagnetischen Kern und in der Regel drei in dem Inneren des weichmagnetischen Kerns geführte AC-Leitungen (elektrische Leiter) auf, die durch den weichmagnetischen Kern mit der E-Maschine verbunden sind. Mit diesem Aufbau wird eine Gleichtaktimpedanz erzeugt, um die Ausbreitung der Gleichtaktstörung zu reduzieren. Zugleich werden in dem Wechselrichter AC-Strom-Sensoren verwendet, um die AC-Ströme zu messen. Die Signale dieser Strom-Sensoren werden dann in einen Mikrocontroller geführt und dort für eine Regelung oder Überwachung weiter verarbeitet.The principle of the output filter can be described in the form of an electrical throttle. The reactor has a soft magnetic core and usually three AC lines (electrical conductors) guided in the interior of the soft magnetic core, which are connected to the electric machine through the soft magnetic core. With this structure, a common mode impedance is generated to reduce the propagation of the common mode noise. At the same time, AC current sensors are used in the inverter to measure the AC currents. The signals of these current sensors are then fed into a microcontroller and further processed there for control or monitoring.

Ein typischer Strom-Sensor nach dem Open-Loop-Hall-Prinzip ist in 1 gezeigt und besteht aus einem Hall-Sensor 30 und einem weichmagnetischen Kern 10, sowie einer AC-Leitung 21, welche durch den weichmagnetischen Kern 10 geführt ist. Anhand des Stroms, der durch den weichmagnetischen Kern 10 fließt, kann ein definiertes elektromagnetisches Feld im Bereich des Hall-Sensors 30 generiert werden.A typical open-loop Hall current sensor is in 1 shown and consists of a Hall sensor 30 and a soft magnetic core 10 , as well as an AC line 21 passing through the soft magnetic core 10 is guided. Based on the current passing through the soft magnetic core 10 flows, can define a defined electromagnetic field in the area of the Hall sensor 30 to be generated.

EMV-Filter am AC-Ausgang eines Wechselrichters und die AC-Strom-Sensoren werden bisher im Wechselrichter separat voneinander ausgelegt und gebaut. Das führt dazu, dass beide Komponenten einen großen Bauraum aufweisen müssen. Aufgrund des verwendeten weichmagnetischen Materials sind die beiden Bauteile teuer.EMC filters on the AC output of an inverter and the AC current sensors have previously been designed and built separately in the inverter. As a result, both components must have a large space. Due to the soft magnetic material used, the two components are expensive.

Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Drossel für EMV-Filter bereitzustellen, die einen kleineren Bauraum benötigt und damit kostengünstiger ist.Therefore, it is an object of this invention to provide a choke for EMC filters that requires less space and is thus less expensive.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Vorgeschlagen wird demnach eine Drossel, aufweisend einen hohlen weichmagnetischen Kern. Der Kern weist mehrere Ausnehmungen zur Führung von jeweils einem elektrischen Leiter auf. Jede der Ausnehmungen ist durch einen Vorsprung, der von einem äußeren Umfang des hohlen weichmagnetischen Kerns in Richtung des Zentrums des hohlen weichmagnetischen Kerns führt, von der benachbarten Ausnehmung getrennt. Zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen befindet sich dementsprechend ein solcher Vorsprung. Zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen befindet sich dementsprechend eine solche Ausnehmung. Die Vorsprünge verfügen in Richtung des Zentrums des weichmagnetischen Kerns (also in Richtung radial nach innen) jeweils über einen Endbereich. Zwischen zumindest zwei der somit benachbarten Vorsprünge und benachbart zu diesen Endbereichen dieser zwei Vorsprünge ist ein Strom-Sensor angeordnet.Accordingly, a throttle is proposed, comprising a hollow soft magnetic core. The core has a plurality of recesses for guiding each of an electrical conductor. Each of the recesses is separated from the adjacent recess by a protrusion leading from an outer periphery of the hollow soft magnetic core toward the center of the hollow soft magnetic core. Accordingly, such a projection is located between two adjacent recesses. Accordingly, such a recess is located between two adjacent projections. The projections have in the direction of the center of the soft magnetic core (that is, in the direction of radially inward) in each case over an end region. Between at least two of the thus adjacent projections and adjacent to these end portions of these two projections, a current sensor is arranged.

Durch die vorgeschlagene Anordnung kann eine Reduzierung des Bauraums zur Anordnung von Strom-Sensoren in EMV-Filtern erzielt werden. Die Funktionen einer Drossel und eines Strom-Sensors sind somit in einem gemeinsamen Bauteil vereinigt.The proposed arrangement, a reduction of the space for the arrangement of current sensors in EMC filters can be achieved. The functions of a throttle and a current sensor are thus combined in a common component.

Insbesondere sind die elektrischen Leiter und der Strom-Sensor gemeinsam mit dem weichmagnetischen Kern Bestandteile der Drossel. Die Drossel kann zudem ein Gehäuse aufweisen, das den Kern umgibt.In particular, the electrical conductors and the current sensor together with the soft magnetic core are components of the throttle. The throttle may also include a housing surrounding the core.

Bevorzugt verfügt der Kern über genau oder zumindest drei solcher Ausnehmungen. Somit sind genau oder zumindest drei solcher elektrischen Leiter vorgesehen. Insbesondere kann somit die Drossel bei einem dreiphasigen oder mehrphasigen Wechselrichter eingesetzt werden. Hierbei bilden die elektrischen Leiter dann die Phasenleitungen (AC-Leitungen) des Wechselrichters. Durch Verwendung dreier oder mehrere solcher Strom-Sensoren können dann die Phasenströme aller Phasenleitungen ermittelt werden.Preferably, the core has exactly or at least three such recesses. Thus, exactly or at least three such electrical conductors are provided. In particular, thus, the throttle can be used in a three-phase or multi-phase inverter. In this case, the electrical conductors then form the phase lines (AC lines) of the inverter. By using three or more such current sensors, the phase currents of all the phase lines can then be determined.

Bevorzugt ist zwischen allen benachbarten zwei Vorsprüngen auf diese Art jeweils ein Strom-Sensor angeordnet. Somit können genau oder zumindest drei Strom-Sensoren vorgesehen sein. Der Strom-Sensor dient insbesondere zur Ermittlung des elektrischen Stromes in demjenigen elektrischen Leiter, der in der Ausnehmung zwischen den zwei benachbarten Vorsprüngen mit dem dazwischen liegenden Strom-Sensor geführt ist.Preferably, a current sensor is arranged in each case between all adjacent two projections in this manner. Thus, exactly or at least three current sensors can be provided. The current sensor is used in particular for determining the electric current in that electrical conductor which is guided in the recess between the two adjacent projections with the intermediate current sensor.

Bevorzugt befindet sich der oder die Strom-Sensoren in Richtung des Zentrums des weichmagnetischen Kerns versetzt zu dem zugehörigen elektrischen Leiter, der in der jeweiligen Ausnehmung geführt wird. Dementsprechend befindet sich der oder die Strom-Sensoren radial weiter innerhalb des Kernes in Bezug auf die elektrischen Leiter. Insbesondere sind bei der Verwendung von mehreren Strom-Sensoren diese auf einem gemeinsamen Radius innerhalb des weichmagnetischen Kernes angeordnet. Insbesondere sind die elektrischen Leiter auf einem (anderen) gemeinsamen Radius innerhalb des weichmagnetischen Kernes angeordnet bzw. geführt.Preferably, the one or more current sensors is offset in the direction of the center of the soft magnetic core to the associated electrical conductor, which is guided in the respective recess. Accordingly, the current sensor (s) are located radially further within the core with respect to the electrical conductors. In particular, when using multiple current sensors, these are arranged on a common radius within the soft magnetic core. In particular, the electrical conductors are arranged or guided on a (other) common radius within the soft-magnetic core.

Die Vorsprünge können jeweils die Form eines Bolzens aufweisen. Die Vorsprünge können von einem radial äußeren Bereich des Hohlraums des hohlen weichmagnetischen Kerns zu einem radial inneren Bereich dieses des Hohlraums führen. Innerhalb des Hohlraums sind dann auch die Ausnehmungen vorgesehen. Diese bilden also jeweils einen Teil des Hohlraumes. Die Vorsprünge sind insbesondere einteilig mit dem weichmagnetischen Kern ausgebildet. Sie bilden dann also einen integrierten Teil des hohlen Kerns und bestehen aus demselben weichmagnetischen Material.The projections may each have the shape of a bolt. The protrusions may lead from a radially outer portion of the hollow soft magnetic core cavity to a radially inner portion of the hollow space. Within the cavity and the recesses are then provided. These thus each form part of the cavity. The projections are in particular formed integrally with the soft-magnetic core. They then form an integral part of the hollow core and consist of the same soft magnetic material.

Bei der Drossel handelt es sich bevorzugt um eine elektrische Drossel, insbesondere eine Gleichtaktdrossel. Eine solche (Gleichtakt-)Drossel kann beispielsweise bei einer Anwendung in der Leistungselektronik am Hochvolt-Eingang eines leistungselektronischen Geräts, wie z.B. einem Wechselrichter, zwischen einem DC-Hochvolt-Stecker (DC = Gleichstrom) und einem Zwischenkreiskondensator angeordnet sein. Alternativ kann die Drossel, wie oben bereits beschrieben, auch an einem AC-Ausgang eines Wechselrichters, also an dessen Phasenleitungen (AC-Leitungen), angeordnet sein. Die Erfindung kann sich daher auch auf einen solchen Wechselrichter beziehen.The throttle is preferably an electrical throttle, in particular a common mode throttle. Such a (common mode) choke may be used, for example, in an application in power electronics at the high-voltage input of a power electronic device, such as an electronic ballast. an inverter, between a DC high-voltage connector (DC = DC) and a DC link capacitor may be arranged. Alternatively, as already described above, the throttle may also be arranged at an AC output of an inverter, that is to say at its phase lines (AC lines). The invention can therefore also relate to such an inverter.

Ein solcher elektrischer Leiter kann beispielsweise als Stromschiene, Draht oder Litze ausgebildet sein. Er besteht insbesondere aus einem Material mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium.Such an electrical conductor may be formed, for example, as a busbar, wire or stranded wire. It consists in particular of a material with a good electrical conductivity, such as copper or aluminum.

Ein solcher weichmagnetischer Kern besteht aus einem weichmagnetischen Material. Hierunter wird insbesondere ein ferromagnetisches Material verstanden, das sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lässt. Ein solches Material kann nach DIN EN 60404-1 insbesondere ein Werkstoff sein, der eine Koerzitivfeldstärke von kleinergleich 1000 A/m aufweist.Such a soft magnetic core consists of a soft magnetic material. This is understood in particular to mean a ferromagnetic material which can be easily magnetized in a magnetic field. According to DIN EN 60404-1, such a material may in particular be a material which has a coercive field strength of 1000 A / m or less.

In einer Ausführung sind die Vorsprünge in Umfangsrichtung des weichmagnetischen Kerns symmetrisch zueinander versetzt angeordnet. Wenn bei einer bevorzugten Ausführungsform genau drei Ausnehmungen und dementsprechend genau drei Vorsprünge vorgesehen sind, sind diese Vorsprüngen dann in einem Winkel von 120 Grad zueinander versetzt angeordnet. Durch diese Anordnung haben die elektrischen Leiter und die Strom-Sensoren (falls mehrerer verwendet werden) denselben Abstand voneinander, und die Herstellung der Drossel ist aufgrund der Symmetrie vereinfacht.In one embodiment, the projections are arranged symmetrically offset from each other in the circumferential direction of the soft magnetic core. If exactly three recesses and correspondingly exactly three projections are provided in a preferred embodiment, these projections are then offset from each other at an angle of 120 degrees. By this arrangement, the electric conductors and the current sensors (if plural are used) are the same distance from each other, and the manufacture of the reactor is simplified due to the symmetry.

In einer Ausführung weisen die Vorsprünge in Richtung des Zentrums des weichmagnetischen Kerns spitz zulaufende Endbereiche auf. Vorteilhafterweise ist hierbei der Strom-Sensor, vorzugsweise jeder der Strom-Sensoren, im Bereich der Schrägen der spitz zulaufender Endbereiche der zwei benachbarten Vorsprünge angeordnet. Insbesondere ist der Strom-Sensor oder sind die Strom-Sensoren dann nahe am Zentrum des weichmagnetischen Kerns angeordnet.In one embodiment, the protrusions have tapered end portions towards the center of the soft magnetic core. Advantageously, in this case the current sensor, preferably each of the current sensors, in the region of the slopes of the tapered end portions of the two adjacent projections arranged. In particular, the current sensor or sensors are then located close to the center of the soft magnetic core.

In einer Ausführung weist der hohle weichmagnetische Kern (zumindest äußerlich) die Form eines Zylinders auf. Dadurch ist das Zentrum, zu dem die Endbereiche der Vorsprünge zeigen, der Mittelpunkt des Zylinderradius. Außerdem wird die Herstellung aufgrund der symmetrischen Form vereinfacht.In one embodiment, the hollow soft magnetic core (at least externally) in the shape of a cylinder. Thereby, the center to which the end portions of the projections point, the center of the cylinder radius. In addition, the production is simplified due to the symmetrical shape.

In einer Ausführung ist die Ausdehnung (Länge) jedes Vorsprungs in Richtung Zentrum des weichmagnetischen Kerns kleiner als der Abstand zwischen dem äußeren Umfang des Hohlraums innerhalb des Kerns und dem Zentrum des weichmagnetischen Kerns. Somit ist gewährleistet, dass sich die Vorsprünge nicht im Zentrum berühren und damit das elektrische Feld beeinflussen.In one embodiment, the extension (length) of each projection toward the center of the soft magnetic core is smaller than the distance between the outer periphery of the cavity within the core and the center of the soft magnetic core. This ensures that the projections do not touch the center and thus influence the electric field.

In einer Ausführung weist jeder der Vorsprünge mindestens oder genau eine Länge in Längsrichtung des weichmagnetischen Kerns auf, welche der Länge des Strom-Sensors in Längsrichtung des weichmagnetischen Kerns entspricht. Mit anderen Worten sind die Vorsprünge und der oder die Strom-Sensoren in Längsrichtung des Kernes mindestens gleich lang. Somit kann Material eingespart werden.In one embodiment, each of the protrusions has at least or exactly one length in the longitudinal direction of the soft magnetic core, which corresponds to the length of the current sensor in the longitudinal direction of the soft magnetic core. In other words, the protrusions and the current sensor or sensors in the longitudinal direction of the core are at least the same length. Thus, material can be saved.

In einer weiteren Ausführung weist zumindest einer der Vorsprünge, vorzugsweise jeder der Vorsprünge, eine Länge in der gesamten Länge des weichmagnetischen Kerns in dessen Längsrichtung auf. Dadurch kann die Gegentaktstörung durch die erhöhte Gegentaktimpedanz weiter reduziert werden.In another embodiment, at least one of the protrusions, preferably each of the protrusions, has a length in the entire length of the soft magnetic core in its longitudinal direction. As a result, the push-pull interference can be further reduced by the increased push-pull impedance.

In einer Ausführung ist der Strom-Sensor als Hall-Sensor ausgebildet. Hall-Sensoren sind unempfindlich gegen (unmagnetischen) Schmutz und Wasser, so dass sie für die Verwendung im Automobilbereich sehr gut geeignet sind.In one embodiment, the current sensor is designed as a Hall sensor. Hall sensors are insensitive to (non-magnetic) dirt and water, making them very well suited for automotive use.

Die Strom-Sensoren können auf einer gemeinsamen Leiterplatte platziert sein. Diese Leiterplatte kann Teil der Drossel sein. Die Elektronikbauteile, die für die Signalverarbeitung der Strom-Sensoren benötigt werden, wie z.B. Kondensatoren und Widerstände, können auch auf dieser gemeinsamen Leiterplatte platziert sein.The current sensors can be placed on a common circuit board. This circuit board can be part of the choke. The electronic components used for the signal processing of the Sensors are needed, such as capacitors and resistors, can also be placed on this common circuit board.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren, die Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures showing details, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

  • 1 zeigt einen weichmagnetischen Kern mit Hall-Sensor und einer AC-Leitung gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt eine Ansicht einer Drossel mit integriertem Strom-Sensor gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt einen Querschnitt der in 2 gezeigten Drossel.
Preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. Shown schematically in each case:
  • 1 shows a soft magnetic core with Hall sensor and an AC line according to the prior art.
  • 2 shows a view of a throttle with integrated current sensor according to an embodiment of the present invention.
  • 3 shows a cross section of in 2 shown throttle.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following description of the figures, the same elements or functions are provided with the same reference numerals.

Kern der Erfindung ist es, eine Reduzierung des Bauraums zur Anordnung von Strom-Sensoren in EMV-Filtern zu erzielen und damit Kosten zu senken.The core of the invention is to achieve a reduction of the installation space for the arrangement of current sensors in EMC filters and thus to reduce costs.

2 zeigt eine mögliche Ausführung der Erfindung. Hier wird die Erfindung am Beispiel einer als Zylinder ausgeführten Gleichtaktdrossel 12 mit weichmagnetischem Kern 10 und drei darin geführten elektrischen Leitern 22, 23, 24 veranschaulicht. Bei den elektrischen Leitern 22, 23, 24 handelt es sich jeweils um eine AC-Leitung, also um je eine elektrische Leitung zum Durchleiten einen elektrischen Wechselstromes. Ziel ist die Erzeugung der Gleichtaktimpedanz für die Dämpfung der Störung und des für die Strom-Sensoren 31, 32, 33 notwendigen magnetischen Felds. 2 shows a possible embodiment of the invention. Here the invention is based on the example of a common mode choke designed as a cylinder 12 with soft magnetic core 10 and three electrical conductors guided therein 22 . 23 . 24 illustrated. At the electrical conductors 22 . 23 . 24 each is an AC line, so in each case an electrical line for passing an electrical alternating current. The goal is the generation of the common mode impedance for the attenuation of the disturbance and for the current sensors 31 . 32 . 33 necessary magnetic field.

3 zeigt einen Querschnitt der in 2 gezeigten Drossel 12. 3 shows a cross section of in 2 shown throttle 12 ,

Jeder der drei elektrischen Leiter 22, 23, 24 ist in einer eigenen dafür vorgesehenen Ausnehmung durch den in diesem Beispiel zylindrisch geformten weichmagnetischen Kern 10 der Gleichtaktdrossel 12 geführt. Die Ausnehmungen bilden gemeinsam einen Hohlraum innerhalb des weichmagnetischen Kerns 10. Das heißt, dass der innere (hohle) Bereich der Gleichtaktdrossel 12 so strukturiert ist, dass er drei Ausnehmungen zur Führung jeweils genau einer der Leiter 22, 23, 24 aufweist.Each of the three electrical conductors 22 . 23 . 24 is in its own designated recess by the cylindrically shaped soft magnetic core in this example 10 the common mode choke 12 guided. The recesses together form a cavity within the soft magnetic core 10 , That is, the inner (hollow) region of the common mode choke 12 is structured so that he has three recesses to guide each exactly one of the ladder 22 . 23 . 24 having.

Jede der Ausnehmungen wird dabei durch zwei Vorsprünge 121, 122, 123 von den beiden benachbarten Ausnehmungen getrennt. Das bedeutet, dass sich zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen einer der Vorsprünge 121, 122, 123 befindet. Und das bedeutet, dass sich zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 121, 122, 123 eine der Ausnehmungen befindet. Folglich sind für die drei Ausnehmungen genau drei Vorsprüngen 121, 122, 123 vorgesehen.Each of the recesses is thereby by two projections 121 . 122 . 123 separated from the two adjacent recesses. This means that between two adjacent recesses of one of the projections 121 . 122 . 123 located. And that means being between two adjacent protrusions 121 . 122 . 123 one of the recesses is located. Consequently, for the three recesses exactly three projections 121 . 122 . 123 intended.

Die Vorsprünge 121, 122, 123 weisen eine Länge bzw. Ausdehnung A in Richtung des Mittelpunkts M des Zylinderradius (also radial nach innen) auf. Das heißt, dass unabhängig von der äußeren Form des weichmagnetischen Kerns 10 jeder der Vorsprünge 121, 122, 123 vom äußeren Umfang des Hohlraums innerhalb des hohlen Kerns 10 in Richtung des Zentrums M des Kerns 10 geführt ist. Das Zentrum wird auch als Mittelpunkt M bezeichnet, wenn der weichmagnetische Kern 10 als Zylinder ausgeführt ist.The projections 121 . 122 . 123 have a length or extent A in the direction of the center M the cylinder radius (ie radially inward) on. That is, regardless of the external shape of the soft magnetic core 10 each of the projections 121 . 122 . 123 from the outer periphery of the cavity within the hollow core 10 in the direction of the center M of the core 10 is guided. The center will also be the center M when the soft magnetic core 10 is designed as a cylinder.

Die Vorsprünge 121, 122, 123 sind, wie gezeigt, bevorzugt in einem Winkel von 120 Grad in Umfangsrichtung des Kerns 10 zueinander versetzt angeordnet. Dies erleichtert aufgrund der Symmetrie die Produktion der Drossel 12.The projections 121 . 122 . 123 are, as shown, preferably at an angle of 120 degrees in the circumferential direction of the core 10 arranged offset from one another. This facilitates the production of the throttle due to the symmetry 12 ,

Die Vorsprünge 121, 122, 123 weisen vorteilhafterweise in Richtung des Mittelpunkts M des weichmagnetischen Kerns 10 spitz zulaufende Endbereiche auf. Somit weisen die Vorsprünge 121, 122, 123 im Querschnitt jeweils eine Art Pfeilform auf, wie in 2 und 3 deutlich zu sehen.The projections 121 . 122 . 123 advantageously point in the direction of the center M of the soft magnetic core 10 pointed end portions on. Thus, the projections have 121 . 122 . 123 in cross section in each case a kind of arrow shape, as in 2 and 3 clear to see.

Die zur Strom-Messung benötigten Strom-Sensoren 31, 32, 33 sind vorzugsweise Hall-Sensoren. Die Strom-Sensoren 31, 32, 33 sind jeweils einem der elektrischen Leiter 22, 23, 24 zugeordnet. Jeder der Strom-Sensoren 31, 32, 33 befindet sich hierzu im Bereich der Ausnehmung des zugehörigen elektrischen Leiters 22, 23, 24 innerhalb des Hohlraums des Kerns 10. Die Strom-Sensoren 31, 32, 33 sind somit ebenfalls jeweils in der zum zugehörigen elektrischen Leiter 22, 23, 24 zugehörigen Ausnehmung angeordnet, also zwischen jeweils zwei der Vorsprünge 121, 122, 123. Bevorzugt sind die Strom-Sensoren 31, 32, 33 im Bereich der Schrägen der spitz zulaufenden Enden der Ausnehmungen angeordnet und damit nahe am Mittelpunkt M des Zylinders, wie in 3 gut sichtbar.The current sensors required for current measurement 31 . 32 . 33 are preferably Hall sensors. The current sensors 31 . 32 . 33 are each one of the electrical conductors 22 . 23 . 24 assigned. Each of the current sensors 31 . 32 . 33 is located in the region of the recess of the associated electrical conductor 22 . 23 . 24 inside the cavity of the core 10 , The current sensors 31 . 32 . 33 are thus also each in the associated electrical conductor 22 . 23 . 24 associated recess disposed, ie between each two of the projections 121 . 122 . 123 , The current sensors are preferred 31 . 32 . 33 arranged in the region of the slopes of the tapered ends of the recesses and thus close to the center M of the cylinder, as in 3 clearly visible.

Die Form und Größe der Ausnehmungen ist derart gewählt, dass die elektrischen Leiter 22, 23, 24 und die zugehörigen Strom-Sensoren 31, 32, 33 ausreichend Platz darin finden, und dass die Strom-Sensoren 31, 32, 33 die elektrischen Ströme in den Leitern 22, 23, 24 in geeigneter Weise messen können.The shape and size of the recesses is chosen such that the electrical conductors 22 . 23 . 24 and the associated current sensors 31 . 32 . 33 find enough space in it, and that the current sensors 31 . 32 . 33 the electrical currents in the conductors 22 . 23 . 24 can measure in a suitable manner.

Wie in 3 zu erkennen ist, wird entlang und im Inneren des Umfangs des weichmagnetischen Kerns 10 aufgrund des Gleichtaktstroms der drei elektrischen Leiter 22, 23, 24 ein magnetisches Feld erzeugt. Dies ist in 3 durch die beiden gestrichelten Linien, die konzentrische Kreise um das Zentrum M bilden, dargestellt. Dadurch wird eine Gleichtaktimpedanz erzeugt.As in 3 is seen along and inside the circumference of the soft magnetic core 10 due to the common mode current of the three electrical conductors 22 . 23 . 24 generates a magnetic field. This is in 3 through the two dashed lines, the concentric circles around the center M form, represented. This creates a common mode impedance.

Die in den elektrischen Leitern 22, 23, 24 fließenden Ströme erzeugen jeweils auch ein magnetisches Feld, das allerdings im Wesentlichen nur durch die beiden benachbarten Vorsprünge 121, 122, 123 des jeweiligen Leiters 22, 23, 24 geleitet wird. Dies ist in 3 durch die die punktiert-gestrichelte Linie um den Leiter 22 beispielhaft gezeigt. Dieses magnetische Feld wird in diesem Beispiel durch die Vorsprünge 121 und 122 geleitet und vom zugehörigen Strom-Sensor 31 erfasst. Der Strom-Sensor 31 erzeugt ein entsprechendes Signal für einen (nicht gezeigten) Mikrocontroller.The in the electrical conductors 22 . 23 . 24 flowing currents also generate a magnetic field, but essentially only by the two adjacent projections 121 . 122 . 123 of the respective leader 22 . 23 . 24 is directed. This is in 3 through the dotted-dashed line around the ladder 22 shown by way of example. This magnetic field is in this example by the projections 121 and 122 directed and from the associated current sensor 31 detected. The current sensor 31 generates a corresponding signal for a (not shown) microcontroller.

Wie in 3 ebenfalls zu sehen ist, berühren sich die zur Trennung der Ausnehmungen und damit der elektrischen Leiter 22, 23, 24 und Strom-Sensoren 31, 32, 33 vorgesehenen Vorsprünge 121, 122, 123 nicht im Mittelpunkt M des weichmagnetischen Kerns 10. Dementsprechend weisen ihre Endbereiche einen gewissen Abstand (Luftspalt) zueinander auf. Darin sind die Strom-Sensoren 31, 32, 33 angeordnet.As in 3 can also be seen, touching the separation of the recesses and thus the electrical conductor 22 . 23 . 24 and current sensors 31 . 32 . 33 provided projections 121 . 122 . 123 not the focus M of the soft magnetic core 10 , Accordingly, their end regions have a certain distance (air gap) to each other. Therein are the current sensors 31 . 32 . 33 arranged.

Die Form, die Länge / Ausdehnung A der Vorsprünge 121, 122, 123 in Richtung Mittelpunkt M des weichmagnetischen Kerns 10, die Länge der Vorsprünge 121, 122, 123 in Längsrichtung L des weichmagnetischen Kerns 10, sowie die Breite der Vorsprünge 121, 122, 123 in Umfangsrichtung ist so gewählt, dass die magnetischen Felder durch die elektrischen Leiter 22, 23, 24 und die zugehörigen Strom-Sensoren 31, 32, 33 in vorgesehener Art und Weise erzeugt und geführt werden.The shape, the length / extension A the projections 121 . 122 . 123 towards the center M of the soft magnetic core 10 , the length of the projections 121 . 122 . 123 longitudinal L of the soft magnetic core 10 , as well as the width of the projections 121 . 122 . 123 in the circumferential direction is chosen so that the magnetic fields through the electrical conductors 22 . 23 . 24 and the associated current sensors 31 . 32 . 33 be generated and performed in the intended manner.

Die Vorsprünge 121, 122, 123 im weichmagnetischen Kern 10 können so konstruiert sein, dass sie nur im Bereich der Hall-Sensoren 31, 32, 33 vorhanden sind, d.h. nicht entlang der gesamten Länge L des weichmagnetischen Kerns 10 der Drossel 12. In dieser Ausführung kann Material und damit Kosten eingespart werden.The projections 121 . 122 . 123 in the soft magnetic core 10 can be designed so that they are only in the area of Hall sensors 31 . 32 . 33 are present, ie not along the entire length L of the soft magnetic core 10 the throttle 12 , In this embodiment, material and thus costs can be saved.

Alternativ können die Vorsprünge 121, 122, 123 entlang der gesamten Länge L des weichmagnetischen Kerns 10 der Drossel 12 ausgebildet sein. In dieser Ausführung kann zusätzlich die Gegentaktstörung weiter reduziert werden, da mit den Vorsprüngen 121, 122, 123 eine Gegentaktimpedanz erzeugt werden kann.Alternatively, the projections 121 . 122 . 123 along the entire length L of the soft magnetic core 10 the throttle 12 be educated. In this embodiment, in addition, the push-pull interference can be further reduced because with the projections 121 . 122 . 123 a push-pull impedance can be generated.

Die vorgeschlagene Gleichtaktdrossel 12 kann insbesondere in einem EMV-Filter eines Wechselrichters im Automobilbereich, d.h. für Kraftfahrzeuge, eingesetzt werden. Sie ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt.The proposed common mode choke 12 can be used in particular in an EMC filter of an inverter in the automotive sector, ie for motor vehicles. It is not limited to this application.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
weichmagnetischer Kernsoft magnetic core
1212
Drosselthrottle
22-2422-24
elektrischer Leiterelectrical conductor
31-3331-33
Strom-SensorFlow sensor
121-123121-123
Vorsprung head Start
AA
Ausdehnung / Länge eines VorsprungsExtension / length of a projection
LL
Länge / Längsrichtung der DrosselLength / longitudinal direction of the throttle
MM
MittelpunktFocus

Claims (9)

Drossel (12), insbesondere Gleichtaktdrossel (1), aufweisend einen hohlen weichmagnetischen Kern (10), der mehrere Ausnehmungen zur Führung von jeweils einem elektrischen Leiter (22-24) aufweist, wobei jede der Ausnehmungen durch einen Vorsprung (121-123), der von einem äußeren Umfang des hohlen weichmagnetischen Kerns (10) in Richtung des Zentrums (M) des hohlen weichmagnetischen Kerns (10) führt, von der benachbarten Ausnehmung getrennt ist, und wobei zwischen zwei der benachbarten Vorsprünge (121-123) und benachbart zu den Endbereichen dieser zwei Vorsprünge (121-123) ein Strom-Sensor (331-33) angeordnet ist.Choke (12), in particular common mode choke (1), comprising a hollow magnetically soft core (10), having a plurality of recesses for guiding each of an electrical conductor (22-24), wherein each of the recesses is separated from the adjacent recess by a projection (121-123) leading from an outer circumference of the hollow soft magnetic core (10) toward the center (M) of the hollow soft magnetic core (10), and wherein between two of the adjacent projections (121-123) and adjacent to the end portions of these two projections (121-123), a current sensor (331-33) is arranged. Drossel (12) nach Anspruch 1, wobei die Vorsprünge (121-123) in Umfangsrichtung des weichmagnetischen Kerns (10) symmetrisch zueinander versetzt angeordnet sind.Throttle (12) after Claim 1 , wherein the projections (121-123) are arranged offset in the circumferential direction of the soft magnetic core (10) symmetrically to each other. Drossel (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorsprünge (121-123) in Richtung des Zentrums des weichmagnetischen Kerns (10) spitz zulaufende Endbereiche aufweisen.A choke (12) according to any one of the preceding claims, wherein the projections (121-123) have tapered end portions towards the center of the soft magnetic core (10). Drossel (12) nach Anspruch 3, wobei der Strom-Sensor (31-33) im Bereich der Schrägen der spitz zulaufenden Endbereiche zweier der Vorsprünge (121-123) angeordnet ist.Throttle (12) after Claim 3 wherein the current sensor (31-33) is disposed in the region of the slopes of the tapered end portions of two of the projections (121-123). Drossel (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der hohle weichmagnetische Kern (10) die Form eines Zylinders aufweist. A choke (12) according to any one of the preceding claims, wherein the hollow soft magnetic core (10) is in the shape of a cylinder. Drossel (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausdehnung (A) jedes Vorsprungs (121-123) in Richtung Zentrum (M) des weichmagnetischen Kerns (10) kleiner als der Abstand zwischen einem äußeren Umfang des Hohlraums innerhalb des hohlen weichmagnetischen Kerns (10) und dem Zentrum (M) ist.A choke (12) according to any one of the preceding claims, wherein the extension (A) of each projection (121-123) toward the center (M) of the soft magnetic core (10) is smaller than the distance between an outer periphery of the cavity inside the hollow soft magnetic core (10) and the center (M). Drossel (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der Vorsprünge (121-123) eine Länge in Längsrichtung (L) des weichmagnetischen Kerns (10) aufweist, welche der Länge des Strom-Sensors (31-33) in Längsrichtung (L) des weichmagnetischen Kerns (10) entspricht.A choke (12) according to any one of the preceding claims, wherein each of the protrusions (121-123) has a length in the longitudinal direction (L) of the soft magnetic core (10) corresponding to the length of the current sensor (31-33) in the longitudinal direction (L ) of the soft magnetic core (10). Drossel (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der Vorsprünge (121-123) eine Länge in gesamter Länge des weichmagnetischen Kerns (10) in dessen Längsrichtung (L) aufweist.A choke (12) according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the protrusions (121-123) has an entire-length length of the soft magnetic core (10) in the longitudinal direction (L) thereof. Drossel (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strom-Sensor (31-33) als Hall-Sensor ausgebildet ist.Throttle (12) according to one of the preceding claims, wherein the current sensor (31-33) is designed as a Hall sensor.
DE102017222248.4A 2017-12-08 2017-12-08 Throttle with current sensor Pending DE102017222248A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017222248.4A DE102017222248A1 (en) 2017-12-08 2017-12-08 Throttle with current sensor
CN201811176729.9A CN109903960B (en) 2017-12-08 2018-10-10 Choke with current sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017222248.4A DE102017222248A1 (en) 2017-12-08 2017-12-08 Throttle with current sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017222248A1 true DE102017222248A1 (en) 2019-06-13

Family

ID=66629211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017222248.4A Pending DE102017222248A1 (en) 2017-12-08 2017-12-08 Throttle with current sensor

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN109903960B (en)
DE (1) DE102017222248A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024160535A1 (en) * 2023-01-30 2024-08-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Power converter for an electric motor, assembly, and motor vehicle

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3393374B2 (en) * 1999-09-14 2003-04-07 株式会社日立製作所 Power conversion system
US7489219B2 (en) * 2003-07-16 2009-02-10 Marvell World Trade Ltd. Power inductor with reduced DC current saturation
JP4335887B2 (en) * 2006-04-21 2009-09-30 東光株式会社 Current detector
DE102007058212A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Siemens Ag Electrical component, in particular transformer or throttle
CN102368422A (en) * 2011-09-16 2012-03-07 陆明岳 Magnetic core used for differential-mode choking coil
CN202523503U (en) * 2012-01-17 2012-11-07 上海追日电气有限公司 High-frequency filter inductor
CN202917282U (en) * 2012-10-16 2013-05-01 洛阳泰阳电器有限公司 Choking coil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024160535A1 (en) * 2023-01-30 2024-08-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Power converter for an electric motor, assembly, and motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
CN109903960A (en) 2019-06-18
CN109903960B (en) 2024-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3619800B1 (en) Inverter
WO2018177580A1 (en) Door handle assembly for a motor vehicle having a capacitive sensor and near-field communication
DE102006013927B4 (en) Connecting element for an electrical shielding arrangement
DE102017213543B4 (en) Filter arrangement, voltage converter with a filter arrangement
DE102010044509A1 (en) inverter
DE19859557A1 (en) Rotary connector with steering angle verification function for car's steering wheel
DE102015115264B3 (en) Centering device for a Rogowski coil, measuring device, power electronic device and a method for arranging a Rogowski coil
EP3837518A1 (en) Torque sensor device, method for determining a torque, stator, and stator assembly
EP2149784B1 (en) Magnetic path sensor system
WO2018108876A1 (en) Protection arrangement for protecting a transformer, and method for protecting transformer
DE102008012922B4 (en) Inductive angle sensor
DE10027095B4 (en) Torque detector arrangement
EP3673231B1 (en) Inductive sensor
DE102006006314A1 (en) Device for measuring the current intensity
WO2021143968A1 (en) High-voltage connector module with integrated current sensor
DE102011085876A1 (en) object locator
DE102017222248A1 (en) Throttle with current sensor
DE102019124391B4 (en) Magnetic field-based current sensor for frequency-compensated measurement of alternating currents
DE102019132963B4 (en) Current measurement arrangement
DE102018212192A1 (en) Measuring device for current measurement, circuit arrangement, filter element and motor vehicle
DE102018216594A1 (en) Improvement of electromagnetic compatibility
EP3734298B1 (en) Measuring assembly for measuring an electrical current
WO2016087562A1 (en) Inductive position determination
WO2024038056A1 (en) Sensor system for a vehicle
DE102020117557A1 (en) Current sensor for measuring the electrical current in a busbar

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed