DE19537882C2 - Drosselspule zum Eliminieren des Gleichtaktrauschens und des Gegentaktrauschens - Google Patents

Drosselspule zum Eliminieren des Gleichtaktrauschens und des Gegentaktrauschens

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspule zum Eliminieren des Gleichtaktrauschens und des Gegentakt­ rauschens und insbesondere auf eine Drosselspule, die das Rauschen eliminiert, das aus einer elektronischen Vor­ richtung austritt.
Eine herkömmliche Gleichtakt-Drosselspule weist eine Struk­ tur auf, bei der ein Spulenpaar um einen kreisförmigen Kern gewickelt ist. Beim Eliminieren von starkem Gegentaktrau­ schen unter Verwendung dieser Art einer Gleichtakt-Drossel­ spule wird eine große Drosselspule benötigt, wobei diese einen großen Bereich einer gedruckten Schaltungs­ platine besetzt.
Ein weiterer Typ einer Gleichtakt-Drosselspule wurde von der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-91412 offenbart. Diese Drosselspule ist sehr effektiv beim Eliminieren von Gegentakt- und Gleichtaktrauschen. Diese Drosselspule be­ sitzt jedoch eine Struktur, bei der drei kreisförmige Kerne verbunden sind, wodurch dieselbe im Hinblick auf Größe und Kosten unbefriedigend ist.
Aus der US-PS 3,683,271 ist ein Leistungsversorgungsfilter zur Rauschunterdrückung bekannt, das zwei magnetische Kerne aufweist. Einer der Kerne hat eine hohe Permeabilität, wäh­ rend der andere Kern eine relativ geringe Permeabilität hat. Die beiden Kerne sind konzentrisch übereinanderliegend ange­ ordnet. Durch die unterschiedliche Permeabilität der Kerne soll es ermöglicht werden, Frequenzen in einem großen Band wirksam zu dämpfen.
Aus der DE 33 40 494 C2 ist eine Störschutzdrossel bekannt, die einen Ringkern aufweist, welcher einen Luftspalt zu einem magnetischen Nebenschluß zur Verhinderung der Sätti­ gung des magnetischen Ringkernes hat.
Aus der US-PS 4,578,664 ist bereits eine Drosselspule mit einem niedrigen Leckagefeld bekannt, die einen Ringkern aus magnetisch weichem Material hat, um die ein ununterbrochener Draht in getrennte, in Reihe geschaltete Wicklungsabschnitte gewickelt ist. Eine isolierende Kappe dient zum Beabstanden der Wicklungen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen­ den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drosselspule zu schaffen, die sowohl das Gleichtaktrauschen als auch das Ge­ gentaktrauschen ohne Erhöhung der Größe der Drosselspule be­ seitigt.
Diese Aufgabe wird durch eine Drosselspule gemäß Anspruch 1 gelöst.
Bei der Struktur wirken der erste Kern und das Spulenpaar als eine Drosselspule, während der zweite Kern und das Spulenpaar als eine Gegentakt-Drosselspule wirken.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer Drosselspule, welche ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein magnetisches Schaltungsdiagramm der Gleich­ takt-Drosselspule, wenn ein reguläres Signal in der Gleichtakt-Drosselspule übertragen wird;
Fig. 3 ein magnetisches Schaltungsdiagramm einer Drossel­ spule, das die Funktion des Eliminierens von Gleichtaktrauschen zeigt;
Fig. 4 ein magnetisches Schaltungsdiagramm der Drossel­ spule, das die Funktion des Eliminierens von Gegentaktrauschen zeigt;
Fig. 5 eine horizontale Teilquerschnittsansicht der Dros­ selspule, welche ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 6 eine longitudinale Teilquerschnittsansicht der Gleichtakt-Drosselspule von Fig. 5.
Erstes Ausführungsbeispiel: Fig. 1 bis 4
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Drosselspule des ersten Ausführungsbeispiels einen kreisförmigen ersten Kern 1, einen zweiten Kern 2, welcher innerhalb des Kreises des ersten Kerns 1 angeordnet ist, einen Abstandshalter 3, welcher zwischen dem ersten Kern 1 und dem zweiten Kern 2 angeordnet ist, und ein Spulenpaar 5 und 6 auf, welches um den ersten und zweiten Kern 1 und 2 gewickelt ist. Der erste Kern 1 ist ringförmig und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Der erste Kern 1 besteht aus einem Materi­ al, welches leicht in die magnetische Sättigung gebracht werden kann, das jedoch eine große magnetische Permeabilität aufweist, wobei die relative magnetische Permeabilität µ1 vorzugsweise mehrere Tausend beträgt. Insbesondere wird z. B. amorphes Ferrit als das Material des ersten Kerns 1 verwendet.
Der zweite Kern 2 weist einen ringförmigen Rahmen 2a und ei­ ne Brücke 2b auf, welche in den ringförmigen Rahmen 2a ein­ gefügt ist. Der zweite Kern 2 weist einen rechteckigen Quer­ schnitt auf. Der zweite Kern 2 besteht aus einem Material, welches schwer in die magnetische Sättigung gebracht wird und vorzugsweise eine relative magnetische Permeabilität µ2 von einigen Einheiten bis zu einigen Hundert aufweist. Ins­ besondere wird ein Magnetpulverkern als das Material des zweiten Kerns 2 verwendet.
Der Abstandshalter 3 ist ringförmig und weist einen recht­ eckigen Querschnitt auf. Der Abstandshalter 3 macht einen Abstand L2 größer als einen bestimmten Wert zwischen dem ersten Kern 1 und dem zweiten Kern 2. Dadurch wird verhin­ dert, daß ein magnetischer Fluß, der durch einen Fluß eines regulären Signalstroms oder eines Leistungsstroms in den Spulen 5 und 6 induziert wird, von dem ersten Kern 1 in den zweiten Kern 2 entweicht, wodurch die magnetische Sättigung des ersten Kerns 1 verhindert wird. Wenn der erste Kern 1 in die magnetische Sättigung kommt, dann wird der erste Kern 1 die Funktion des Eliminierens von Gleichtaktrauschen verlieren. Solange irgendetwas, was den Abstand L2 zwischen dem ersten Kern 1 und dem zweiten Kern 2 herstellen kann, vorgesehen ist, kann auf den Abstandshalter 3 verzichtet werden. Der Abstand L2 erfüllt vorzugsweise die folgende Bedingung:
L2 < (L1/2µ2) (µ1 < µ2) (1),
wobei L1 der Durchmesser des kreisförmigen Rahmens 2a des zweiten Kerns 2 ist.
Bezugnehmend auf spezielle Werte muß L2 < 0,25 mm sein, wenn µ2 = 20 und L1 = 10 mm sind, um die Bedingung (1) zu erfül­ len. Die Spulen 5 und 6 sind um den ersten und zweiten Kern 1 und 2 gewickelt, wobei sie durch die Brücke 2b des zweiten Kerns getrennt sind.
Nachfolgend wird die Wirkung der Drosselspule beschrieben.
Der erste Kern 1 und die Spulen 5 und 6 wirken als eine Gleichtakt-Drosselspule. Der zweite Kern 2 und die Spule 5 und der zweite Kern 2 und die Spule 6 wirken als Gegentakt- Drosselspulen.
Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, treten in dem ersten Kern 1 zwei magnetische Flüsse ΦS derselben Stärke und mit entge­ gengesetzten Richtungen auf, wenn ein reguläres Signal oder ein Leistungsstrom IS in den Spulen 5 und 6 fließt, wie es durch die Pfeile gezeigt ist. Die magnetischen Flüsse Φ he­ ben sich gegenseitig auf, wodurch die Drosselspule keine Reaktanz aufweist.
Bezugnehmend auf Fig. 3 wird die Gleichtakt-Rauscheliminie­ rungsfunktion der Drosselspule beschrieben. Wenn Gleich­ takt-Rauschströme I1 und I2 in den Spulen 5 bzw. 6 fließen, wie es durch die Pfeile in Fig. 3 gezeigt ist, treten die magnetischen Flüsse Φ1 und Φ2 in dem ersten Kern 1 auf. Die magnetischen Flüsse Φ1 und Φ2 kommen zusammen und nehmen allmählich ab, während sie in einem geschlossenen Ma­ gnetkreis des ersten Kerns 1 zirkulieren. Dies ist der Fall, da die magnetischen Flüsse Φ1 und Φ2 in Wärmeenergie, z. B. als Wirbelstromverlust umgewandelt werden. Da­ durch werden die Gleichtakt-Rauschströme I1 und I2 abge­ schwächt.
Bezugnehmend auf Fig. 4 wird die Gegentakt-Rauscheliminie­ rungsfunktion der Drosselspule beschrieben. Ein Gegentakt- Rauschstrom I3 fließt in die Spulen 5 und 6, wie es durch die Pfeile in Fig. 4 gezeigt ist, wodurch magnetische Flüsse Φ3 und Φ4 in dem zweiten Kern auftreten. Der magnetische Fluß Φ3 zirkuliert in einem geschlossenen Magnetkreis, der von der linken Hälfte des Ringrahmens 2a und der Brücke 2b gebildet ist, während der magnetische Fluß Φ4 in einem geschlossenen Magnetkreis zirkuliert, der von der rechten Hälfte des Ringrahmens 2a und der Brücke 2b gebildet wird. Die magnetischen Flüsse Φ3 und Φ4 werden in Wärmeenergie, z. B. als Wirbelstromverluste umgewandelt und nehmen allmählich ab, während sie in den jeweiligen geschlossenen Magnetkreisen zirkulieren. Dadurch wird der Gegen­ takt-Rauschstrom I3 abgeschwächt.
Die Größe dieser Drosselspule ist im wesentlichen dieselbe wie die Größe des ersten Kerns 1. Die Drosselspule weist eine kleinere Anzahl von Kernen als eine herkömmliche Drosselspule auf, wodurch die Kosten entsprechend reduziert werden können.
Zweites Ausführungsbeispiel: Fig. 5 und 6
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Drosselspule, welche ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Die Drosselspule des zweiten Ausführungsbeispiels weist einen Kern 11, welcher als ein erster Kern dient, ein Gehäuse 12, welches den Kern 11 enthält und teilweise als ein zweiter Kern dient, und ein Paar von Spulen 18 und 19 auf. Der Kern 11 ist ringförmig und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Kern 11 kann aus einem Material bestehen, welches leicht in die magnetische Sättigung gebracht werden kann, welches jedoch eine große magnetische Permeabilität und vorzugsweise eine relative - magnetische Permeabilität µ1 von mehreren Tausend aufweist. Insbesondere wird amorphes Ferrit als das Material des Kerns 11 verwendet.
Das Gehäuse 12 weist einen hohlen, kreisförmigen nichtmagne­ tischen Abschnitt 13 und einen magnetischen Abschnitt 14 auf, welcher sich innerhalb des Kreises des nichtmagneti­ schen Abschnitts 13 befindet. Der nichtmagnetische Abschnitt 13 besteht aus Harz, wie z. B. Polyphenylensulfidharz, und ist aus einem Behälter 13a und einem Deckel 13b gebildet. Nachdem der Kern 11 in dem Behälter 13a plaziert ist, wird der Deckel 13b auf dem Behälter 13a befestigt. Der magneti­ sche Abschnitt 14 besteht aus Harz, das Ni-Zn-Ferritpulver enthält. Der magnetische Abschnitt 14 weist eine relative magnetische Permeabilität µ2 von einigen Einheiten auf. Der magnetische Abschnitt 14 weist einen kreisförmigen Rahmen 14a und eine Brücke 14b auf, die in den ringförmigen Rahmen 14a gelegt ist. Der magnetische Abschnitt 14 dient als ein zweiter Kern.
Vorzugsweise erfüllt die Dicke L4 der Seitenwand des Behäl­ ters 13a, welche in Kontakt mit dem magnetischen Abschnitt 14 ist, die folgende Bedingung:
L4 < (L3/2µ2) (µ1 < µ2),
wobei L3 der Durchmesser des kreisförmigen Rahmens 14a des magnetischen Abschnitts 14 ist.
Die Spulen 18 und 19 sind um das Gehäuse 12 gewickelt und durch die Brücke 14b getrennt.
Die Drosselspule des zweiten Ausführungsbeispiels wirkt auf die gleiche Art und Weise wie das erste Ausführungsbeispiel. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wirkt das Gehäuse 12 teilweise als ein zweiter Kern. Daher kann die Anzahl von Teilen erniedrigt werden, wodurch eine kleinere Drosselspule erreicht werden kann.
Weitere Ausführungsbeispiele
Der erste Kern und der zweite Kern müssen nicht kreisförmig sein, sondern sie können auch rechteckig sein.

Claims (5)

1. Drosselspule mit folgenden Merkmalen:
einem ringförmigen ersten Kern (1);
einem zweiten Kern (2), welcher innerhalb des ringför­ migen ersten Kerns (1) angeordnet ist, wobei der zweite Kern (2) einen ringförmigen Rahmen (2a) und eine Brücke (2b) aufweist, die in den Rahmen eingefügt ist;
einem Paar von Spulen (5, 6), welche um den ersten Kern (1) und den zweiten Kern (2) gewickelt sind; und
wobei der erste Kern (1) und der zweite Kern (2) mit einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß eine magnetische Sättigung des ersten Kerns (1) verhindert wird,
wobei der erste Kern (1) eine größere relative magneti­ sche Permeabilität als der zweite Kern (2) aufweist.
2. Drosselspule gemäß Anspruch 1, mit einem Abstandshalter (3), welcher zwischen dem ersten Kern (1) und dem zweiten Kern (2) angeordnet ist.
3. Drosselspule gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das Paar von Spulen (5, 6) um den ersten Kern (1) und den zweiten Kern (2) durch die Brücke (2b) des zweiten Kerns (2) voneinander getrennt sind.
4. Drosselspule mit folgenden Merkmalen:
einem ringförmigen Kern (11);
einem Gehäuse (12) zum Aufnehmen des Kerns (11), wel­ ches folgende Merkmale aufweist:
einen hohlen, ringförmigen nichtmagnetischen Ab­ schnitt (13), welcher einen Behälter (13a), in dem das Gehäuse plaziert ist, und einen Deckel (13b) aufweist;
einen magnetischen Abschnitt (14), welcher inner­ halb des ringförmigen nichtmagnetischen Abschnitts (13) angeordnet ist und einen ringförmigen Rahmen (14a) und eine Brücke (14b), die in den Rahmen (14a) eingefügt ist, aufweist; und
einem Paar von Spulen (18, 19), welche um das Gehäuse (12) gewickelt sind,
wobei der Kern (11) eine größere magnetische Permeabi­ lität als der magnetische Abschnitt (14) des Gehäuses (12) aufweist.
5. Drosselspule gemäß Anspruch 4, bei dem das Paar von Spulen (18, 19) um das Gehäuse (12) durch die Brücke (14b) des magnetischen Abschnitts (14) voneinander getrennt ist.
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