DE112010005976T5

DE112010005976T5 - EMV-Filterschaltung

Info

Publication number: DE112010005976T5
Application number: DE112010005976T
Authority: DE
Inventors: Fabian Beck
Original assignee: Schaffner EMV AG
Current assignee: Schaffner EMV AG
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2013-08-14
Also published as: CN103270696B; CN103270696A; US8816795B2; JP2014500650A; JP5870108B2; US20130222078A1; WO2012059132A1

Abstract

Offenbart wird eine EMV-Filterschaltung (1), die eine im Wesentlichen starre Stromschiene (3) zum Führen von elektrischem Strom, der von einem Rauschanteil überlagert ist, in einem leitfähigen Gehäuse (2) umfasst, das geerdet ist. Der Filter (1) umfasst zwei Hauptinduktoren (4), die eine Impedanz der Stromschiene erhöhen und Kondensatoren (5), die zwischen der Stromschiene (3) und dem leitfähigen Gehäuse (2) angeschlossen sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren (5) unverlötet zwischen dem leitfähigen Gehäuse (2) und dem elektrischen Leiter (3) eingesetzt und fest in Position gehalten werden. Ein Vorteil beruht auf der Tatsache, dass flache Anschlusselemente auf beiden Seiten des Kondensators (5) angeordnet sind, was einen einfachen Herstellungsprozess ermöglicht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen EMV-Filter, insbesondere auf einen Hochstrom-EMV-Filter gemäß dem unabhängigen Anspruch.
Beschreibung des Standes der Technik
Durchführungskomponenten wie zum Beispiel Durchführungsfilter oder Durchführungskondensatoren sind elektrische Bauteile, die in einer Starkstromleitung vorkommen. Sie sind in einem Stromkreis um einen Leiter herum in einem Gehäuse angeordnet. Der Leiter erstreckt sind in dem Gehäuse und erzeugt zwei äußere Kontakte, an welche externe Elemente angeschlossen werden können. Die Elemente des Schaltkreises bestehen aus Kondensatoren, ferromagnetischen Werkstoffen oder Widerständen, die in zahlreichen Ausführungen koaxial zu dem elektrischen Leiter angeordnet sind.
Durchführungskomponenten werden im Allgemeinen zum Ändern der Übertragungseigenschaften von Strom- oder Datenleitungen verwendet. Solche Filter mit zum Beispiel einer π-Filterschaltung werden hauptsächlich zur Breitband-Rauschunterdrückung in Stromleitungen zu sensiblen oder geräuscherzeugenden Geräten verwendet. Diese Filterschaltungen bestehen meistens aus einem oder zwei identischen kapazitiven Elementen und einem ferromagnetischen Element. Bisher erhöht die konzentrische Anordnung der Schaltungselemente die Hochfrequenz-Dämpfungswerte. Je nach Anordnung können allerdings die Einfügungsverluste des Filters ziemlich hoch sein. Solche Durchführungskomponenten sind aus DE4218171 , DE10240084 oder DE4025159 bekannt.
Weiterhin sind die meisten Durchführungselemente aufgelötet oder mit einer leitfähigen Dichtung verpresst, um den Kontakt zwischen den verschiedenen Schaltungselementen herzustellen.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen EMV-Filter bereitzustellen, der zuverlässiger ist und einfacher montiert werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines EMV-Filters, der in einer Hochfrequenz-Bandbreite verwendet werden kann.
Gemäß der Erfindung werden diese Ziele mithilfe des Merkmals des unabhängigen Anspruchs erreicht. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele angegeben.
Insbesondere werden diese Ziele durch eine EMV-Filtereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass

• der Kondensator einander gegenüberliegend eine erste und eine zweite Fläche aufweist, welche jeweils einen elektrischen Anschluss umfassen, wobei die Flächen flach und parallel sind, und
• der Kondensator zwischen dem leitfähigen Gehäuse und dem elektrischen Leiter eingesetzt ist und fest in Position gehalten wird, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuse, dem Leiter und dem entsprechenden Anschluss des Kondensators entsteht.

Ein Vorteil beruht auf der Tatsache, dass flache Anschlusselemente auf beiden Seiten des Kondensators angeordnet sind, was einen einfachen Herstellungsprozess ohne Löten ermöglicht. Die Erfindung kann ebenso für EMV-Filter mit zwei, drei oder vier Leitungen verwendet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird mithilfe der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Illustrierung in den Figuren besser verständlich:
1a zeigt eine schematische Darstellung der ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen EMV-Filters;
1b zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen EMV-Filters;
1c zeigt das Detail I aus 1a, das eine leitfähige Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Kondensator darstellt; und
2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen EMV-Filters.
Detaillierte Beschreibung möglicher Ausführungen der Erfindung
1a zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen EMV-Filterschaltung 1 und 1b zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen EMV-Filters. Die EMV-Filterschaltung 1 umfasst ein leitfähiges Gehäuse 2, das über nicht abgebildete Anschlusselemente geerdet ist, und eine starre Stromschiene 3 zum Führen von elektrischem Strom, der von einem Rauschanteil überlagert ist. Solche Filter werden hauptsächlich für die Breitband-Rauschunterdrückung von Stromleitungen zu sensiblen oder geräuscherzeugenden Geräten verwendet. Wie in 1a dargestellt, ist die Stromschiene 3 in der Mitte des Gehäuses 2 angeordnet und verläuft von einer Seite zur anderen. Um die Stromschiene 3 zu fixieren und von dem Gehäuse 2 zu isolieren, ist an beiden Enden des Gehäuses 2 isolierendendes Material 22 angeordnet. Bei dem isolierenden Material kann es sich zum Beispiel um Kunststoff handeln.
Wie in 1b zu sehen, sind an beiden Enden Öffnungen 31 zum Anschluss an externe Geräte über nicht abgebildete Anschlussklemmen oder andere Mittel angeordnet. Das Gehäuse 2 wird im unteren Bereich von einer Abdeckung (nicht abgebildet) geschlossen und weist auf jeder Seite mindestens eine seitliche Vorrichtung 21 zum Fixieren des Gehäuses an einem externen Gerät auf, wie zum Beispiel Ösen. In vorteilhafter Weise besteht das Gehäuse 2 aus elektrisch leitfähigem Metall, wie zum Beispiel Aluminium.
Der Filter umfasst zwei Hauptinduktoren 4 und Kondensatoren 5. Die Induktoren 4 sind um die Stromschiene 3 herum angeordnet und bestehen aus ferromagnetischem Material wie beispielsweise Ferrit mit einem Spalt, Eisenpulver, Sendust oder Ähnlichem. In einer Ausführung weisen sie eine rechteckige Form mit einer zentralen rechteckigen Öffnung auf, welche die Stromschiene 3 aufnimmt, und verstärken eine Impedanz der zentralen Stromschiene 3. Die Anzahl der Induktoren 4 ist nur beispielhaft und kann je nach Verwendung des erfindungsgemäßen Filters 1 gewählt werden.
Des Weiteren weisen die Kondensatoren 5 jeweils eine erste und eine zweite Fläche 51, 52 auf, die einander gegenüber liegen und jeweils einen elektrischen Anschluss umfassen. Die Kondensatoren 5 werden unverlötet eingesetzt und zwischen dem leitfähigen Gehäuse 2 und der Stromschiene 3 fest in Position gehalten. Die erste Fläche 51 wird dadurch neben der Stromschiene 3 angeordnet und der entsprechende elektrische Anschluss der ersten Fläche 51 kommt in elektrischen Kontakt mit dem elektrischen Leiter. Die zweite Fläche 52 wird neben dem leitfähigen Gehäuse 2 angeordnet und der elektrische Anschluss der zweiten Fläche 52 kommt in elektrischen Kontakt mit dem leitfähigen Gehäuse 2. Somit stehen die Flächen 51, 52 in direktem elektrischen Kontakt mit der Stromschiene 3 und dem geerdeten, leitfähigen Gehäuse 2. Um den Kontakt zu erhöhen, können die Flächen 51, 52 mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 53 versehen werden. Wie in 1c dargestellt, ist zusätzlich zu der elektrischen Schicht 53 eine elektrische Dichtung oder ein Gewebe 6 zwischen den Anschlüssen der Flächen und der entsprechenden Oberfläche bereitgestellt. Dabei ist es jedoch auch möglich, nur eine der beiden Maßnahmen anzuwenden, also entweder die elektrisch leitfähige Schicht 53 oder das Gewebe 6. Die Anzahl vier der Kondensatoren 5 ist nur beispielhaft und kann je nach Verwendung des erfindungsgemäßen Filters 1 gewählt werden. Die Kapazität der Kondensatoren 5 ist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel identisch. Um einen guten Kontakt zu dem entsprechenden Anschluss zu erzielen, sind die einander gegenüberliegenden Flächen 51, 52 vorteilhaft flach und parallel und die Kondensatoren 5 weisen eine runde oder rechteckige Form auf. So wird eine einfache Montage der Kondensatoren 5 im Gehäuse 2 sichergestellt. Der so gebildete EMV-Filter ist ein Filter mit einer doppelten π-Schaltung. In einer anderen Ausführung kann auch eine T-Schaltung oder L-Schaltung konstruiert werden.
Ein Vorteil besteht darin, dass der Aufbau des EMV-Filters nach der vorliegenden Erfindung viel einfacher als bei den bekannten Filterkonstruktionen im Stand der Technik ist und dass dieser Aufbau und insbesondere die flachen Anschlusselemente auf beiden Seiten des Kondensators einen einfachen Herstellungsprozess ermöglichen. Die Induktoren 4 können auf die Stromschiene 3 gesetzt und zusammen mit dem Material 22 im Gehäuse 2 montiert werden. Zum Schluss können die Kondensatoren 5 manuell eingesetzt werden.
Dann wird das Gehäuse geschlossen und mithilfe der Öse 21 oder eines Lötstifts an einem Gerät fixiert. Ein weiterer Vorteil beruht auf der Tatsache, dass die elektrischen Kontakte in dem erfindungsgemäßen EMV-Filter nicht durch Löten hergestellt werden müssen. Durch den kurzen Anschluss der Kondensatoren zwischen Stromschiene 3 und Gehäuse 2 funktioniert er in einer Hochfrequenz-Bandbreite.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen EMV-Filters 1 mit zwei parallelen Stromschienen 2 in einem Gehäuse 3, wobei die Kondensatoren 5 genauso zwischen einer Stromschiene 3 und dem Gehäuse 2 eingesetzt werden, wie bei 1 beschrieben. Des Weiteren können ein oder mehrere Kondensatoren 5 zwischen den parallelen elektrischen Leitern 3 eingesetzt und fest in Position gehalten werden. Diese Kondensatoren 5 weisen wiederum jeweils eine erste Fläche 51 und eine zweite Fläche 52 auf, die einander gegenüber liegen und jeweils einen elektrischen Anschluss umfassen. Die Flächen 51, 52 sind flach und parallel. In Betracht gezogen werden kann auch der Einsatz einer leitenden Dichtung oder einer dünnen, elektrisch leitenden Schicht zwischen den elektrischen Anschlüssen und dem elektrischen Leiter 3, wie bei 1 beschrieben. In dieser Ausführung können die Induktoren 4 separat um den elektrischen Leiter 3 herum angeordnet (linker und rechter Induktor) oder als einteiliger Kern ausgebildet sein, durch den alle elektrischen Leiter 3 verlaufen (in der Mitte dargestellt). Ferner wird sich einem Fachmann erschließen, dass dieses Prinzip auch auf EMV-Filter mit drei oder vier Stromschienen 3 angewandt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: EMV-Filterschaltung
2: Leitfähiges Gehäuse
21: Befestigungsvorrichtungen
22: Isolierendes Material
3: Stromschiene
31: Öffnung
4: Induktor
5: Kondensator
51: Erste Kondensatorfläche
52: Zweite Kondensatorfläche
53: Elektrisch leitfähige Schicht
6: Dichtung, Gewebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4218171 [0003]
DE 10240084 [0003]
DE 4025159 [0003]

Claims

Eine EMV-Filterschaltung (1), umfassend: • mindestens einen elektrischen Leiter (3) in einer im Wesentlichen starren Stromschiene zum Führen von elektrischem Strom, der von einem Rauschanteil überlagert ist; • mindestens ein leitfähiges Gehäuse (2), welches den elektrischen Leiter (3) zumindest teilweise umgibt; • mindestens ein magnetisches Element (4), das ein ferromagnetisches Material umfasst, sich in der Nähe des elektrischen Leiters (3) befindet und eine Impedanz des elektrischen Leiters (3) erhöht; • mindestens einen Kondensator (5), der elektrisch zwischen dem elektrischen Leiter (3) und dem leitfähigen Gehäuse (2) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass • der Kondensator (5) einander gegenüberliegend eine erste Fläche (51) und eine zweite Fläche (52) aufweist, welche jeweils einen elektrischen Anschluss aufweisen, wobei die Flächen (51, 52) flach und parallel sind, und • der Kondensator (5) zwischen dem leitfähigen Gehäuse (2) und dem elektrischen Leiter (3) eingesetzt ist und fest in Position gehalten wird, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuse (2), dem Leiter (3) und dem entsprechenden Anschluss des Kondensators (5) entsteht.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flächen (51, 52) parallel sind.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kondensator (5) einen Körper mit einer runden oder rechteckigen Form zwischen den zwei parallelen Flächen aufweist.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrischen Anschlüsse in direktem physischen Kontakt mit dem elektrischen Leiter (3) bzw. dem leitfähigen Gehäuse (2) stehen.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrische Dichtung zwischen den elektrischen Anschlüssen und dem elektrischen Leiter (3) bzw. dem leitfähigen Gehäuse (2) angeordnet ist.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrischen Anschlüsse des Kondensators (5) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (53) versehen sind.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kondensator (5) unverlötet an das Gehäuse (2) und den Leiter (3) angeschlossen ist.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens zwei Kondensatoren (5), die zwischen dem elektrischen Leiter (3) und dem leitfähigen Gehäuse (2) an gegenüberliegenden Seiten des elektrischen Leiters (3) eingesetzt sind.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von identischen Kondensatoren (5).
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das magnetische Element (4) einen geschlossenen magnetischen Kreis um den elektrischen Leiter (3) herum bildet.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der EMV-Filter ein einfacher oder multipler π-, T- oder L-Filter ist.
EMV-Filterschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filter eine Vielzahl von parallelen elektrischen Leitern (3) umfasst.
EMV-Filterschaltung (1) nach Anspruch 12, wobei mindestens ein Kondensator (5) zwischen den parallelen elektrischen Leitern (3) eingesetzt ist und fest in Position gehalten wird, wobei dieser Kondensator (5) eine erste Fläche (51) und eine zweite Fläche (52) aufweist, die einander gegenüberliegen und jeweils einen elektrischen Anschluss umfassen, und wobei die Flächen (51, 52) flach und parallel sind.
EMV-Filterschaltung (1) nach Anspruch 12 oder 13, wobei mindestens ein magnetisches Element (4) einen geschlossenen magnetischen Kreis um die Vielzahl der elektrischen Leiter (3) herum bildet.