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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Entstörungsfilter für einen stromführenden Leiter.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, stromführende Leitungen mithilfe von Entstörgliedern zu entstören, um elektrische Störungen in elektrischen Einrichtungen zu vermeiden. Als Entstörfilter werden beispielsweise keramische Durchführungskondensatoren eingesetzt, die in die Gehäusewand der zu entstörenden elektrischen Einrichtung integriert werden. Derartige Durchführungskondensatoren sind jedoch üblicherweise nur für eine begrenzte Drahtdicke des stromführenden Leiters verfügbar, da das keramische Material des Durchführungskondensators bei größeren Drahtdurchmessern keine ausreichende Stabilität besitzt. Die Integration des Durchführungskondensators in die Gehäusewand der elektrischen Einrichtung kann sich in mechanischer und elektrischer Hinsicht als schwierig gestalten. Des Weiteren eignen sich derartige Durchführungskondensatoren in der Regel nur für eine Störung bis zu einer bestimmten Frequenz.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße elektrische Entstörungsfilter kann zur Entstörung und Herausfilterung unerwünschter überlagerter Frequenzen in stromführenden Leitern eingesetzt werden. Der Entstörungsfilter besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material und ist unmittelbar auf dem elektrisch isolierten, stromführenden Leiter angeordnet. Der Entstörungsfilter ist außerdem elektrisch auf Masse gelegt.
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Aufgrund der Isolierung des stromführenden Leiters wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem Entstörungsfilter und dem Leiter verhindert. Es ergibt sich hierdurch eine kapazitive Wirkung des Entstörungsfilters, die vom Abstand des Entstörungsfilters vom Leiter abhängt, welcher wiederum von der Dicke der Leiterisolierung bestimmt wird. Die Anbindung des Entstörungsfilters an den Leiter ist dauerhaft niederimpedant, sie weist einen geringen Ohmschen Widerstand sowie geringe parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten auf.
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Vorteilhaft ist es außerdem, dass der Entstörungsfilter ausschließlich aus elektrisch leitfähigem Material bestehen kann. Es genügt grundsätzlich, nur ein elektrisch leitfähiges Material für den Entstörfilter vorzusehen. Es ist nicht erforderlich, beispielsweise ein keramisches Bauteil oder dergleichen in den Entstörfilter zu integrieren. Somit eignet sich der erfindungsgemäße Entstörungsfilter für größere Drahtdurchmesser des stromführenden Leiters. Außerdem ist die Integration des Entstörungsfilters in eine elektrische Einrichtung in einfacher Weise durchzuführen.
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Der Entstörungsfilter ermöglicht insbesondere eine Entstörung von hohen Störfrequenzen, die beispielsweise in einer Größenordnung größer als 300 MHz liegen. Derartige Störfrequenzen werden in der Regel mit drahtgebundenen Kondensatoren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, nicht mehr erfasst. Mithilfe des erfindungsgemäßen Störfilters ist es dagegen möglich, zum einen eine Filterung derart hoher Störfrequenzen durchzuführen und zum anderen dies ohne aufwändige Integration von Duchführungskondensatoren zu erreichen.
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Es kommen verschiedene Ausführungen des Entstörungsfilters in Betracht. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Entstörungsfilter als eine Folie ausgebildet, die um den stromführenden Leiter gelegt wird. Die Folie besteht aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere aus Metall und ist beispielsweise als eine Kupferfolie ausgeführt. Die Folie liegt direkt oder über eine Klebstoffverbindung auf Kontakt zu der elektrischen Isolation, mit der der stromführende Leiter ummantelt ist, und ist außerdem elektrisch auf Masse gelegt. Die Folie ist über einen Winkel von mindestens 180° um den Leiter gelegt. Im Fall einer Klebstoffverbindung kann der Klebefilm elektrisch leitfähig sein, da der stromführende Leiter elektrisch isoliert ist. Es kommt auch ein elektrisch nicht leitfähiger Klebefilm in Betracht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Entstörungsfilter als eine Klammer ausgebildet, die mechanisch auf den Leiter geclipst werden kann. Auch die Klammer ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt, so dass sich in entsprechender Weise wie in der Ausführung als Folie ein Kondensatoreffekt mit einer bestimmten Kapazität einstellt. Im Bereich der Verbindung besteht vorteilhafterweise über einen Winkel von mindestens 180° um die Leiterlängsachse ein mechanischer Kontakt zwischen Klammer und isoliertem Leiter.
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In noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Entstörungsfilter als eine Beschichtung ausgebildet, die auf die Isolation des Leiters aufgebracht ist. Die Beschichtung besteht ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einem entsprechenden Kondensatoreffekt mit gegebener Kapazität. Außerdem ist die Beschichtung wie bei den anderen Ausführungsformen elektrisch auf Masse gelegt. Die Beschichtung hat außerdem den weiteren Vorteil, dass diese auf beliebige geometrische Formen des stromführenden Leiters aufgebracht werden kann. Es ist beispielsweise möglich, die Beschichtung auf einen gekrümmten Draht aufzubringen.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Entstörungsfilter nur über eine Teillänge des stromführenden Leiters auf diesen aufgebracht. Es kann ausreichend sein, dass der Entstörungsfilter nur über eine Länge von maximal 2 cm oder von maximal 1 cm auf den Leiter aufgebracht ist bzw. mit dem Leiter in Kontakt steht. Dementsprechend ist in der Ausführung des Entstörungsfilters als Folie lediglich eine Folienbreite von 1 cm oder 2 cm ausreichend. Entsprechendes gilt für die Ausführungen als Klammer oder als Beschichtung, in denen nur ein Kontakt mit dem elektrischen Leiter über maximal 1 cm oder maximal 2 cm besteht.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen stromführenden Leiter mit einem vorbeschriebenen Entstörungsfilter. Es handelt sich somit um eine Kombination von stromführendem Leiter und Entstörungsfilter, der zur Entstörung des Leiters eingesetzt wird.
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Die Erfindung bezieht sich schließlich auf eine elektrische Einrichtung mit einem stromführenden Leiter und einem vorbeschriebenen Entstörungsfilter, wobei über die stromführende Leitung die elektrische Einrichtung betrieben wird. Der Entstörungsfilter gewährleistet in einfacher Weise eine Entstörung der elektrischen Einrichtung.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Entstördrossel oder um einen Elektromotor. Der Elektromotor wird beispielsweise für automobile Anwendungen eingesetzt, zum Beispiel für eine ESP-Pumpe (Elektronisches Stabilitätsprogramm). Allgemein eignet sich der erfindungsgemäße Entstörungsfilter für Hochstromanwendungen, die verhältnismäßig große Drahtdurchmesser des elektrischen Leiters erfordern.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Entstörfilter in der elektrischen Einrichtung mit einem elektrisch auf Masse gelegten Bauteil dieser Einrichtung elektrisch verbunden. Bei diesem auf Masse gelegten Bauteil handelt es sich insbesondere um ein Gehäusebauteil der Einrichtung. So ist es beispielsweise in der Ausführung der elektrischen Einrichtung als Elektromotor vorteilhaft, einen Poltopf des Elektromotors, der für die Motorentstörung die lokale Masse darstellt, für die Verbindung mit dem Entstörfilter heranzuziehen.
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Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, den erfindungsgemäßen Entstörungsfilter mit einem konventionellen Entstörungsfilter aus dem Stand der Technik mit einer elektrischen Einrichtung zu kombinieren, beispielsweise mit einem klassischen bedrahteten Kondensator zur Entstörung niedrigerer Frequenzen.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Einrichtung, die mit einem Entstörungsfilter auf einem stromführenden Leiter ausgestattet ist,
- 2 in Einzeldarstellung ein Entstörungsfilter, der als Kupferfolie ausgeführt ist,
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Entstörungsfilters, ausgeführt als Metallklammer,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Entstördrossel als elektrische Einrichtung, an deren Drahtende eine elektrisch leitende Beschichtung als Entstörungsfilter aufgebracht ist.
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In 1 ist eine elektrische Einrichtung 1 dargestellt, bei der es sich beispielsweise um einen Elektromotor handelt. Die elektrische Einrichtung 1 weist ein elektrisch leitendes Gehäuse 2 auf, in das ein stromführender, isolierter Leiter 3 hineinführt. Das Gehäuse 2 der elektrischen Einrichtung 1 ist über einen Masseanschluss 4 auf Masse gelegt.
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Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sich ein Entstörfilter 5, der unmittelbar über einen begrenzten Abschnitt auf dem stromführenden Leiter 3 angeordnet ist. Der stromführende Leiter 3 ist in an sich bekannter Weise als Draht ausgeführt, der von einer Isolierung ummantelt ist. Der Entstörfilter 5 liegt auf der Isolierung des Drahtes auf.
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Mit dem Entstörfilter 5 ist eine Entstörung und Filterung hochfrequenter Störfrequenzen im Stromfluss durch den Leiter 3 möglich. Der Entstörfilter ist als eine Kupferfolie ausgeführt und erstreckt sich über einen begrenzten Abschnitt des stromführenden Leiters 3. Über eine Verbindung 6 ist der Entstörfilter 5 mit dem Gehäuse 2 elektrisch verbunden und hierdurch ebenso wie das Gehäuse 2 elektrisch auf Masse gelegt. Der Entstörfilter 5 sitzt auf der Isolierung des elektrischen Leiters 3 auf, so dass ein unmittelbarer elektrischer Kontakt zwischen dem Entstörfilter 5 und der Stromführung durch den Leiter 3 vermieden wird. Hierdurch ergibt sich ein Kondensatorverhalten des Entstörfilters 5, wobei die Kapazität des Kondensators unter anderem von der Dicke der Isolierung des stromführenden Leiters 3 abhängt. Die Kapazität des Entstörfilters 5 ist in der Regel verhältnismäßig gering, was jedoch ausreicht, um eine Entstörung hoher Störfrequenzen oberhalb 300 MHz zu bewirken.
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Der Entstörfilter 5 besteht ausschließlich aus einem stromleitenden Material; darüber hinaus sind keine weiteren Bauteile mit Ausnahme der Verbindung 6 zum Masseanschluss im Entstörfilter 5 erforderlich. Es ist insbesondere kein Keramikbauteil wie im Stand der Technik bei Durchführungskondensatoren erforderlich.
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Der Entstörfilter 5 erstreckt sich über eine begrenzte Länge des stromführenden Leiters 3 von beispielsweise 1 cm. Diese Länge reicht aus, um die gewünschte Entstörung zu bewirken.
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In den 2, 3 und 4 sind verschiedene Beispiele für Entstörfilter 5 dargestellt. In 2 ist der Entstörfilter 5 als Metallfolie, insbesondere als Kupferfolie ausgeführt, die teilweise um die Isolation des elektrischen Leiters 3 gelegt ist. Die Breite der Metallfolie 5 - in Längsrichtung des Leiters 3 gesehen - beträgt beispielsweise 1 cm. Die Metallfolie 5 muss nicht vollständig um den elektrischen Leiter 3 geführt sein, es genügt, wenn die Metallfolie 5 über einen Winkel von mindestens 180° um den Leiter 3 gelegt ist. Die Metallfolie 5 kann gegebenenfalls über ein Klebemittel mit der Isolation des Leiters 3 verklebt sein.
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In 3 ist der Entstörfilter 5 als eine Klammer ausgebildet, die aus einem elektrisch leitenden Material besteht, insbesondere als Metallklammer ausgeführt ist. Die Metallklammer 5 weist einen Nutabschnitt 7 auf, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des stromführenden Leiters 3 einschließlich der Isolation des Leiters entspricht. Mit dem Nutabschnitt 7 ist die Klammer 5 auf den Leiter 3 aufgesetzt.
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Sowohl im Ausführungsbeispiel gemäß 2 als auch im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der Entstörfilter 5 auf Masse gelegt. Dies kann, wie in 1 dargestellt ist, über eine Verbindung 6 mit dem auf Masse gelegten Gehäuse der elektrischen Einrichtung durchgeführt werden.
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In 4 ist der Entstörfilter 5 als eine Beschichtung ausgeführt, die unmittelbar auf die Isolation des stromführenden Leiters 3 über einen begrenzten Abschnitt aufgebracht ist. Auch in diesem Fall erhält man einen Entstörkondensator, der, wie angedeutet, über eine Verbindung 6 auf Masse gelegt ist. Die Beschichtung 5 ist stromleitend ausgeführt. Die Beschichtung 5 hat den Vorteil, dass verschiedenartige Geometrien des stromführenden Leiters mit einer entsprechenden Beschichtung versehen werden können, beispielsweise gekrümmte Drähte.
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In 4 ist die Beschichtung 5 auf einen stromführenden Leiter 3 einer Entstördrossel 8 aufgebracht. Die Entstördrossel 8 stellt ebenfalls eine elektrische Einrichtung dar, die mithilfe der Beschichtung 5 entstört werden kann.
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In allen gezeigten Ausführungsbeispielen erstreckt sich der Entstörfilter 5 über einen begrenzten Abschnitt entlang der Längsachse des stromführenden Leiters 3. Die Länge beträgt vorteilhafterweise maximal 2 cm, beispielsweise 1 cm.
