DE19603784A1 - Drosselspule - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspu­ le, die entworfen ist, das Rauschen zu beseitigen, das spe­ ziell durch eine elektronische Vorrichtung erzeugt wird.

Es existieren zwei Betriebsarten, die ein Zirkulieren von Rauschen bewirken. Eine ist ein Gegentakt (ein Differenzmo­ dus), der ein zirkulierendes Rauschen durch das Erzeugen ei­ ner Spannungsdifferenz zwischen Leistungsversorgungsleitun­ gen bewirkt. Der andere ist ein Gleichtakt, der ein zirku­ lierendes Rauschen durch das Erzeugen einer Spannungsdiffe­ renz zwischen den Leistungsversorgungsleitungen und Masse bewirkt, jedoch ohne eine Spannungsdifferenz zwischen den Leistungsversorgungsleitungen. Die Gegentakt-Rauschstrom­ richtung ist die gleiche wie die Stromrichtung der Lei­ stungsversorgung. Die Gleichtakt-Rauschstromrichtung folgt einer anderen Schleife wie der Strom der Leistungsversor­ gung. Drosselspulen sind entworfen, um diese Rauscharten zu reduzieren oder zu beseitigen.

Im allgemeinen weist eine Gleichtakt-Drosselspule eine schwache Gegentakt-Leckinduktivität auf und ist somit wirk­ sam, um ein Gegentaktrauschen in einem gewissen Ausmaß zu beseitigen. Jedoch ist eine getrennte Gegentakt-Drosselspule erforderlich, falls ein starkes Gegentaktrauschen auftritt.

Einige Gleichtakt-Drosselspulen weisen eine relativ große Gegentakt-Leckinduktivität auf. In einem derartigen Fall kann ein magnetischer Leckfluß eine nachteilige Wirkung auf peripherische Schaltungen aufweisen. Es ist folglich notwen­ dig, eine magnetische Abschirmung um die Gleichtakt-Drossel­ spule vorzusehen.

Eine herkömmliche Drosselspule allein ist nicht in der Lage, sowohl Gleichtakt- als auch Gegentakt-Rauschen ausreichend zu beseitigen. Zu diesem Zweck mußten üblicherweise zwei un­ terschiedliche Drosselspulen, d. h. eine Gleichtakt-Drossel­ spule und eine Gegentakt-Drosselspule auf einer gedruckten Schaltungsplatine befestigt werden. Jedoch besetzen die zwei Spulen mehr Platz als eine einzelne Spule.

Ferner bringt das Vorsehen der magnetischen Abschirmung ei­ nen Kostenanstieg der Drosselspule mit sich.

Es ist folglich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drosselspule zu schaffen, die wirksam ist, um sowohl Gleich­ takt- als auch Gegentakt-Rauschen wirksam zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird durch eine Drosselspule gemäß Anspruch 1 gelöst.

Eine Drosselspule gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgende Merkmale auf:

• a) ein Paar von Wicklungen;
• einen Wicklungshalter mit folgenden Merkmalen:
• einer Trommel, um die das Paar von Wicklungen gewickelt ist, wobei die Trommel ein Loch aufweist,
  zwei gegenüberliegende Endmuffen, die sich in der glei­ chen Ebene wie gegenüberliegende Enden der Trommel und über dieselben hinaus erstrecken,
  eine mittlere Muffe, die sich um und senkrecht zu einem mittleren Abschnitt der Trommel erstreckt,
  eine Abdeckung zum Verbinden der mittleren Muffe und der zwei gegenüberliegenden Endmuffen,
  wobei der Wicklungshalter aus einem magnetischen Material gebildet ist, um durch die Trommel, die Muffen und die Abdeckung geschlossene magnetische Kreise um das Paar von Wicklungen zu bilden; und
• c) einem magnetischen Kern zum Bilden eines geschlossenen Kreises, wobei eine Seite desselben in das Loch der Trom­ mel eingefügt ist.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Drosselspule ge­ mäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich der Quer­ schnitt des Lochs der Trommel von dem Querschnitt der einen Seite des magnetischen Kerns, der in die Trommel eingefügt ist, wobei der eine einen kreisförmigen Querschnitt und der andere einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

Bei einer Drosselspule gemäß einem dritten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung ist das Loch der Trommel von der Mittelachse der Trommel versetzt.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Dicke der mittleren Muffe mindestens zwei­ mal so groß wie die der Endmuffen.

Bei einem fünften Ausführungsbeispiel einer Drosselspule ge­ mäß der vorliegenden Erfindung definiert der magnetische Kern eine Öffnung, wobei in der Öffnung der Zwischenraum zwischen der äußeren Peripherie der mittleren Muffe und dem magnetischen Kern größer ist als der Zwischenraum zwischen der äußeren Peripherie der Endmuffen und dem magnetischen Kern.

Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel einer Drosselspule gemäß der vorliegenden Erfindung weist die mittlere Muffe des Wicklungshalters eine Rille auf ihrer äußeren Peripherie auf, während die Abdeckung einen Vorsprung aufweist, von dem zumindest ein Teil in der Rille aufgenommen ist.

Wenn bei der Drosselspule gemäß Anspruch 1 ein Gleichtakt- Rauschstrom durch die zwei Wicklungen fließt, werden magne­ tische Flüsse in den jeweiligen Wicklungen erzeugt. Diese magnetischen Flüsse werden kombiniert und in thermische Energie in der Form von Wirbelstromverlusten in dem magne­ tischen Kern umgewandelt. Eine Abnahme der Größe der magne­ tischen Flüsse hat eine Beseitigung eines Gleichtaktrau­ schens zur Folge. Wenn ein Gegentakt-Rauschstrom durch die zwei Wicklungen fließt, zirkulieren die resultierenden ma­ gnetischen Flüsse durch die geschlossenen magnetischen Kreise des Wicklungshalters. Die magnetischen Flüsse werden dann in thermische Energie in der Form von Wirbelstromverlu­ sten umgewandelt. Dies hat eine Beseitigung eines Gegentakt­ rauschens zur Folge.

Bei der Drosselspule gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind der Querschnitt des Lochs in dem Wicklungshalter und der Querschnitt der einen Seite des magnetischen Kerns kreisförmig und rechteckig, wodurch die Kontaktfläche zwi­ schen dem magnetischen Kern und der inneren Wand zwischen dem magnetischen Kern und dem Wicklungshalter reduziert ist, weshalb verhindert ist, daß die magnetischen Flüsse, die aufgrund eines Gegentakt-Rauschens in dem Wicklungshalter erzeugt werden, aus dem Wicklungshalter lecken und sich zu dem magnetischen Kern bewegen.

Bei der Drosselspule gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist aufgrund des versetzten Loches ein Teil der Trommel in­ nerhalb der Öffnung des magnetischen Kerns dünn, wohingegen ein Teil der Trommel außerhalb der Öffnung dick ist. Folg­ lich besetzt die Trommel weniger Raum innerhalb der Öffnung des magnetischen Kerns. Dies macht es möglich, die Anzahl von Wicklungswindungen und folglich die Gegen- und Gleich­ taktinduktivitäten zu erhöhen. Folglich weisen die magneti­ schen Kreise des Wicklungshalters eine größere Querschnitt­ fläche außerhalb der Öffnung des magnetischen Kerns auf. Ei­ ne Zunahme der Querschnittfläche der magnetischen Kreise hat eine Abnahme des magnetischen Widerstands in den magneti­ schen Kreisen und eine Zunahme der Gegentakt-Induktivität zur Folge.

Bei der Drosselspule gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel weist die mittlere Muffe ein Dicke auf, die zumindest zwei­ mal größer als die der Endmuffen ist. Diese Konfiguration erhöht die Querschnittfläche der magnetischen Kreise, durch die die beiden magnetischen Flüsse, die aufgrund eines Ge­ gentaktrauschens in den jeweiligen Wicklungen erzeugt wer­ den, laufen, und folglich die Gegentaktinduktivität.

Bei der Drosselspule gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist in der Öffnung des magnetischen Kerns der Zwischenraum zwischen der äußeren Peripherie der mittleren Muffe und dem magnetischen Kern größer als der zwischen der äußeren Peri­ pherie der Endmuffen und dem magnetischen Kern. Diese Anord­ nung bewirkt, daß der magnetische Widerstand zwischen der äußeren Peripherie der mittleren Muffe und dem magnetischen Kern größer ist als der magnetische Widerstand zwischen der äußern Peripherie der Endmuffen und dem magnetischen Kern. Folglich ist es unwahrscheinlich, daß die magnetischen Flüs­ se, die in dem Wicklungshalter aufgrund des Gegentaktstromes erzeugt werden, von dem Wicklungshalter lecken und sich zu dem magnetischen Kern bewegen.

Bei der Drosselspule gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist die Rille der mittleren Muffe geformt, um zumindest ei­ nen Teil des Vorsprungs der Abdeckung aufzunehmen. Eine In­ eingriffnahme des Vorsprungs und der Ausnehmung ermöglicht eine glatte Führung der Abdeckung und erleichtert das Posi­ tionieren der Abdeckung, wenn die Abdeckung mit den äußeren Ende der Muffen verbunden wird. Die Rille erhöht den Kriech­ abstand zwischen dem Paar von Wicklungen, die um die Trommel gewickelt sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Drosselspule gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Drosselspule, die in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 eine elektrische äquivalente Schaltung zur Verwen­ dung bei der Drosselspule, die in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 6 eine elektrische Schaltung, die die Art und Weise zeigt, auf die die Drosselspule von Fig. 1 ein Gleichtaktrauschen beseitigt;

Fig. 7 eine magnetische Schaltung, die die Art und Weise zeigt, wie die Drosselspule von Fig. 1 ein Gleich­ taktrauschen beseitigt.

Fig. 8 eine elektrische Schaltung, die die Art und Weise zeigt, auf die die Drosselspule von Fig. 1 ein Ge­ gentaktrauschen beseitigt;

Fig. 9 eine magnetische Schaltung, die die Art und Weise zeigt, wie die Drosselspule von Fig. 1 ein Gegen­ taktrauschen beseitigt.

Fig. 10 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbei­ spiels;

Fig. 11 eine Vorderansicht einer Drosselspule gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 12 eine Seitenansicht der Drosselspule, die in Fig. 11 gezeigt ist.

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer Wicklungshalter­ abdeckung zur Verwendung bei der Drosselspule, die in Fig. 11 gezeigt ist.

Fig. 14 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 12;

Fig. 15 eine elektrische äquivalente Schaltung zur Verwen­ dung bei der Drosselspule, die in Fig. 11 gezeigt ist;

Fig. 16 eine elektrische Schaltung, die die Art und Weise zeigt, auf die die Drosselspule von Fig. 11 ein Gleichtaktrauschen beseitigt.

Fig. 17 eine magnetische Schaltung, die die Art und Weise zeigt, auf die die Drosselspule von Fig. 11 ein Gleichtaktrauschen beseitigt.

Fig. 18 eine elektrische Schaltung, die die Art und Weise zeigt, auf die die Drosselspule von Fig. 11 ein Ge­ gentaktrauschen beseitigt; und

Fig. 19 eine magnetische Schaltung, die die Art und Weise zeigt, auf die die Drosselspule von Fig. 11 ein Ge­ gentaktrauschen beseitigt.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist eine Drosselspule einen Wicklungshalter 1, ein Paar von Wicklungen 4 und 5, die beide um den Wicklungshalter 1 gewickelt sind, und zwei C-förmige magnetische Kerne 6 und 7 auf. Der Wicklungshalter 1 weist eine Trommel 11 mit drei Muffen, d. h. einer mittle­ ren Muffe 14 und zwei gegenüberliegenden Endmuffen 12 und 13, und eine Abdeckung 15 auf, die an peripherischen Ab­ schnitten der Muffen 12 bis 14 befestigt ist. Die Trommel 11 weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Es existiert eine Grenze für die Größe der Drosselspule, wobei die Trommel 11 jedoch entworfen ist, damit ihre Querschnittfläche maxi­ miert ist. Dieser Entwurf erhöht die Querschnittfläche eines magnetischen Kreises, durch den ein magnetischer Fluß, der aufgrund eines Gegentaktrauschens in dem Wicklungshalter 1 erzeugt wird, fließt, und verringert somit den magnetischen Widerstand in dem magnetischen Kreis, um eine größere Gegen­ taktinduktivität zu liefern.

Die Trommel 11 weist ein Loch 11a auf. Das Loch 11a ist nach oben aus der Achse der Trommel 11 versetzt und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Ein Magnetkern-Führungs­ schlitz 16 ist in dem oberen Abschnitt jeder der Muffen 12 und 13 gebildet. Eine Anschlußbefestigung 17 ist an dem un­ teren Abschnitt der Muffen 12 und 13 befestigt. Ein Teil ei­ nes Anschlusses 18 ist in jeder Anschlußbefestigung 17 ein­ gebettet.

Die Abdeckung 15 weist einen U-förmigen Querschnitt auf. Die Abdeckung 15 ist, nachdem die Wicklungen 4 und 5 um die Trommel 11 gewickelt wurden, an das Ende der Muffen 12 bis 14 geklebt oder anderweitig befestigt.

Der Wicklungshalter 1 besteht aus einem isolierenden magne­ tischen Material, speziell einem Ferrit-Material, beispiels­ weise Ni-Zn oder Mn-Zn und einem Magnetpulverkern. Die rela­ tive Permeabilität der Materialien beträgt zumindest 1 (vor­ zugsweise 2 bis einige hundert).

Das Paar von Wicklungen 4 und 5 ist an gegenüberliegenden Seiten der Muffe 14 um den Wicklungshalter 1 gewickelt und weist jeweilige vordere und hintere Enden auf, die mit un­ terschiedlichen Anschlüssen 18 verbunden sind.

Die magnetischen Kerne 6 und 7 erstrecken sich durch das Loch 11a der Trommel 11 und sind miteinander verbunden. Die magnetischen Kerne 6 und 7 weisen eine C-Form auf. Die ma­ gnetischen Kerne 6 und 7 sind durch Magnetkern-Führungs­ schlitze 16 geführt und in eine vertikale Richtung ausge­ richtet. Die Abdeckung 15 ist an der Seite der Muffen 12 bis 14 befestigt, die den magnetischen Kernen 6 und 7 gegenüber­ liegt. Die magnetischen Kerne 6 und 7 bestehen aus einem Ferrit- oder einem amorphen Material, dessen relative Per­ meabilität vorzugsweise zwei bis dreitausend beträgt.

Die Drosselspule dieses Ausführungsbeispiels wird detail­ lierter bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 beschrieben.

Eine Öffnung 8 ist in den magnetischen Kernen 6 und 7 defi­ niert. Die Dicke t₁ eines Abschnitts der Trommel 11 in der Öffnung 8 ist geringer als die Dicke t₂ eines Abschnitts der Trommel 11 außerhalb der Öffnung 8, da das Loch 11a bezüg­ lich der Trommel 11 versetzt ist. Folglich besetzt der Wick­ lungshalter 1 weniger Raum in der Öffnung 8 der magnetischen Kerne 6 und 7. Dies bewirkt eine Zunahme der Anzahl von Win­ dungen der zwei Wicklungen 4 und 5, die um die Trommel 11 gewickelt sind, und folglich das Ausmaß der Gleich- und Ge­ gentakt-Induktivitäten. Außerhalb der Öffnung 8 erhöht eine solche Anordnung die Querschnittfläche des magnetischen Kreises des Wicklungshalters 1 und verringert somit den ma­ gnetischen Widerstand in dem magnetischen Kreis. Dies hat eine Zunahme der Gegentaktinduktivität zur Folge.

Das Loch 11a ist in eine Richtung relativ zu der Trommel 11 versetzt, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Alternativ kann das Loch 11a in zwei unterschiedliche Richtungen versetzt sein, d. h. in schräge Richtungen aus der Achse der Trommel 11.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, bilden die linke Hälfte der Trom­ mel 11, die linke Endmuffe 12, die linke Hälfte der Ab­ deckung 15 und die mittlere Muffe 14 zusammen einen ge­ schlossenen magnetischen Kreis, der sich durch die Wicklung 4 erstreckt. Die rechte Hälfte der Trommel 11, die rechte Endmuffe 13, die rechte Hälfte der Abdeckung 15 und die mittlere Muffe 14 bilden zusammen einen weiteren magneti­ schen Kreis, der sich durch die Wicklung 5 erstreckt. Die Dicke t₄ der Muffe ist näherungsweise zweimal größer als die Dicke t₃ der Muffe 12 und die Dicke t₅ der rechten Endmuffe 13. Der magnetische Kreis der mittleren Muffe 14 weist einen größeren Querschnitt auf als die der anderen Muffen, da bei­ de magnetischen Flüsse ϕ3 und ϕ4 durch denselben laufen (siehe Fig. 9). Diese magnetischen Flüsse werden aufgrund eines Gegentaktrauschens in den Wicklungen 4 und 5 erzeugt. Die Muffe 14 liefert somit eine größere Gegentaktinduktivi­ tät.

Ferner erstreckt sich die mittlere Muffe 14 weniger weit in die Öffnung 8 als die Endmuffen 12 und 13. Der Zwischenraum G₂ zwischen der äußeren Peripherie der mittleren Muffe 14 und den magnetischen Kernen 6 und 7 ist größer als der Zwi­ schenraum G₁ zwischen der äußeren Peripherie der Endmuffen 12 und 13 und den magnetischen Kernen 6 und 7. Folglich ist der magnetische Widerstand zwischen dem Ende der mittleren Muffe 14 und den magnetischen Kernen 6 und 7 größer als der magnetische Widerstand zwischen dem Ende der Endmuffen 12 und 13 und den magnetischen Kernen 6 und 7. Durch diese An­ ordnung ist die Wahrscheinlichkeit geringer, daß die magne­ tischen Flüsse ϕ3 und ϕ4 von dem Wicklungshalter 1 lecken und sich zu den magnetischen Kernen 6 und 7 bewegen. Dies verhindert eine Sättigung der magnetischen Kerne 6 und 7 und stellt eine wirksame Beseitigung des Gleichtaktrauschens si­ cher.

Die magnetischen Kerne 6 und 7 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf und einen geringeren Durchmesser als das Loch 11a des Wicklungshalters 1. Dieser Entwurf minimiert die Kontaktfläche zwischen den magnetischen Kernen 6 und 7 und der inneren Wand des Loches 11a, um dadurch zu verhin­ dern, daß die magnetischen Flüsse ϕ3 und ϕ4 von dem Wick­ lungshalter 1 lecken und sich zu den magnetischen Kernen 6 und 7 bewegen, und um eine Sättigung der magnetischen Kerne 6 und 7 zu vermeiden.

Bei dieser Anordnung ist die Drosselspule wirksam, um aus­ reichend sowohl Gleich- als auch Gegentaktrauschen zu be­ seitigen. Fig. 5 zeigt eine elektrische äquivalente Schal­ tung zur Verwendung bei der Drosselspule.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die Art und Weise, auf die die Dros­ selspule ein Gleichtaktrauschen beseitigt.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Drosselspule durch zwei Signalleitungen mit einer Leistungsquelle 20 und einer Last oder einer elektronischen Vorrichtung 21 verbunden. Eine schwebende Kapazität C1 tritt zwischen der Leistungsquelle 20 und Masse auf, während eine schwebende Kapazität C2 zwi­ schen der Last 21 und Masse auftritt. Wenn Gleichtaktrausch­ ströme ϕ₁ und ϕ₂ durch die zwei Signalleitungen in die Rich­ tung, die durch die Pfeile in Fig. 6 angezeigt sind, flie­ ßen, werden magnetische Flüsse ϕ1 und ϕ2 in den Wicklungen 4 und 5 erzeugt, wie in Fig. 7 erzeugt ist. Diese magnetischen Flüsse ϕ1 in ϕ2 werden dann kombiniert, während sie durch die geschlossenen magnetischen Kreise zirkulieren. Die ma­ gnetischen Flüsse ϕ1 und ϕ2 sind leckfrei, wobei ihre Größe allmählich abnimmt. Der Grund dafür ist, daß die magneti­ schen Flüsse ϕ1 und ϕ2 in thermische Energie, typischerweise in der Form eines Wirbelstromverlusts, umgewandelt werden. Eine Dämpfung der Gleichtaktrauschströme i₁ und i₂ ist die Folge.

Die Fig. 8 und 9 zeigen die Art und Weise, auf die die Dros­ selspule ein Gegentaktrauschen beseitigt.

Wenn ein Gegentaktrauschstrom i₃ durch die zwei Signallei­ tungen in die Richtung des Pfeils, wie in Fig. 8 gezeigt ist, fließt, werden magnetische Flüsse ϕ3 und ϕ4 in den Wicklungen 4 und 5 erzeugt, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Diese magnetischen Flüsse ϕ3 und ϕ4 sind leckfrei. Während die ma­ gnetischen Flüsse ϕ3 und ϕ4 durch die geschlossenen magneti­ schen Wege des Wicklungshalters 1 zirkulieren, werden die­ selben in thermische Energie, typischerweise in der Form ei­ nes Wirbelstromverlustes, umgewandelt, wobei die Größe der­ selben allmählich abnimmt. Eine Dämpfung des Gegentakt­ rauschstroms i₃ ist die Folge.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel begrenzt. Verschiedene Modifikationen können innerhalb des Bereichs der Erfindung durchgeführt werden.

Die Abdeckung ist nicht notwendigerweise U-förmig und kann durch ein Verfahren wie z. B. das Formen von Ferrit gebildet sein. Die Abdeckung kann ein Bauglied zum Bilden eines ge­ schlossenen magnetischen Kreises eines Gegentaktrauschens sein.

Beispielsweise weist die eine Seite von jedem der magneti­ schen Kerne 6 und 7, die in den Wicklungshalter 1 eingefügt ist, einen kreisförmigen Querschnitt auf. Alternativ kann dieselbe einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Sie kann ferner einen dreieckigen oder einen beliebigen anderen polygonalen Querschnitt aufweisen.

Die mittlere Muffe 14 kann eine Rille einer beliebigen Form aufweisen, muß aber nicht. Ferner kann die mittlere Muffe 14 eine Dicke, die mehr als zweimal größer als die der anderen Endmuffen 12 und 13 ist, aufweisen.

Die magnetischen Kerne 6 und 7 weisen beispielhaft eine C- Form auf. Alternativ können dieselben eine E-Form aufweisen. Als eine weitere Alternative kann einer der magnetischen Kerne C- oder E-Form aufweisen, während der andere magneti­ sche Kern eine I-Form aufweisen kann. Der magnetische Kern kann aus einem Stück gebildet sein, und nicht aus zwei Stücken. In einem solchen Fall kann der einzelne magnetische Kern eine Leiter- oder eine rechteckige Form aufweisen.

Eine Drosselspule gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.

Wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, weist eine Drossel­ spule einen Wicklungshalter 1, ein Paar von Wicklungen 4 und 5, die um den Wicklungshalter 1 gewickelt sind, und zwei C- förmige magnetische Kerne 6 und 7 auf.

Der Wicklungshalter 1 weist eine Trommel 11 mit drei Muffen, d. h. einer mittleren Muffe 14 und zwei gegenüberliegenden Endmuffen 12 und 13, und eine Abdeckung 15 auf, die an einem Ende der Muffen 12 bis 14 befestigt ist. Die Trommel 11 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und ist entworfen, damit ihre Querschnittfläche in der begrenzten Größe der Drosselspule maximiert ist.

Die Trommel 11 weist ein Loch 11a auf. Das Loch 11a weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, ist jedoch nicht auf einen solchen begrenzt. Sie kann alternativ einen rechtecki­ gen Querschnitt aufweisen. Ein Magnetkern-Führungsschlitz 16 ist in dem oberen Abschnitt jeder der Muffen 12 und 13 ge­ bildet. Anschlußbefestigungen 17 sind an dem unteren Ab­ schnitt der Endmuffen 12 und 13 befestigt. Teile der An­ schlüsse 18 sind in die Anschlußbefestigungen 17 eingebet­ tet.

Eine V-förmige Rille ist in der äußeren Peripherie der mitt­ leren Muffe 14 gebildet. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, weist die Abdeckung einen U-Querschnitt auf. Die Abdeckung 15 ist an die äußere Peripherie der Muffen 12 bis 14 geklebt oder anderweitig befestigt, nachdem die Wicklungen 4 und 5 um die Trommel 11 gewickelt wurden. Die Abdeckung 15 weist einen V-förmigen Vorsprung 15a auf, der in die Rille 14a der mitt­ leren Muffe 14 aufgenommen ist.

Der Wicklungshalter 1 besteht aus einem isolierenden magne­ tischen Material, speziell einem Ferrit-Material, beispiels­ weise Ni-Zn, und einem Magnetkernpulver. Die relative Per­ meabilität des Materials beträgt zumindest eins (vorzugswei­ se zwei bis einige hundert).

Das Paar von Wicklungen 4 und 5 ist an gegenüberliegenden Seiten der Muffe 14 um den Wicklungshalter 1 gewickelt und weist jeweilige vordere und hintere Enden auf, die mit An­ schlüssen 18 verbunden sind.

Die magnetischen Kerne 6 und 7 erstrecken sich durch das Loch 11a der Trommel 11 und sind miteinander verbunden. Die magnetischen Kerne weisen eine C-Form auf. Die magnetischen Kerne 6 und 7 sind durch die Magnetkern-Führungsschlitze 16 geführt und in eine vertikale Richtung ausgerichtet. Die Ab­ deckung 15 ist an der einen Seite der Muffen 12 bis 14 befe­ stigt, die den Führungsschlitzen für die magnetischen Kerne 6 und 7 gegenüberliegt, und mit drei Vierteln der gesamten Oberfläche der Muffen 12 bis 14 in Kontakt. Die magnetischen Kerne 6 und 7 bestehen aus einem Ferrit- oder einem amorphen Material, dessen relative Permeabilität vorzugsweise zwei bis dreitausend ist. Eine isolierende Abdeckung kann, je nachdem an den Kernen 6 und 7 befestigt sein.

Die Drosselspule dieses Ausführungsbeispiels wird detail­ lierter bezugnehmend auf Fig. 14 beschrieben.

Die Muffe 14 ist an ihrer äußeren Peripherie mit der Rille 14a versehen, während die Abdeckung 15 mit der entsprechen­ den Ausnehmung 15a versehen ist. Der Kriechabstand L zwi­ schen den Wicklungen 4 und 5 wird entlang der geneigten Oberflächen der Rille 14a gemessen. Wenn eine der geneigten Oberflächen durch C dargestellt ist, ist der Kriechabstand näherungsweise gleich dem Produkt von 2 mal C. Folglich ist der Abstand zwischen den Wicklungen 4 und 5 mit der Rille 14a größer als zwischen den Wicklungen 4 und 5 ohne die Ril­ le 14a. Das Vorsehen der Rille erhöht somit den Isolations­ widerstand der Drosselspule.

Die Drosselspule kann daher kleiner gemacht werden. Es ist spezifisch typischerweise erforderlich, daß eine Drosselspu­ le zu Sicherheitszwecken einen Kriechabstand von zumindest 3,2 mm liefert. Um dieser Anforderung zu genügen, weist eine herkömmliche Drosselspule eine hohe Muffe auf. Vorteilhaf­ terweise erhöht die Rille 14a den Kriechabstand zwischen den Wicklungen 4 und 5 auf zumindest 3,2 mm, ohne die Höhe einer Muffe zu vergrößern. Die Ineingriffnahme der Rille 14a und des Vorsprungs 15a ermöglicht eine glatte Führung der Ab­ deckung 15 und erleichtert das Positionieren der Abdeckung 15, wenn die Abdeckung mit der äußeren Peripherie der Muffen 12 bis 14 verbunden wird.

Wie in Fig. 14 gezeigt ist, bilden die linke Hälfte des Wicklungshalters 1, die linke Endmuffe 12, die linke Hälfte der Abdeckung 15 und die mittlere Muffe 14 zusammen einen geschlossenen magnetischen Kreis um die Wicklung 4. Die rechte Hälfte des Wicklungshalters 1, die rechte Endmuffe 13, die rechte Hälfte der Abdeckung 15 und die mittlere Muf­ fe 14 bilden zusammen einen weiteren geschlossenen magneti­ schen Kreis um die Wicklung 5. Fig. 15 zeigt eine elektri­ sche äquivalente Schaltung zur Verwendung bei dieser Dros­ selspule.

Die Fig. 16 und 17 zeigen die Art und Weise, auf die die Drosselspule ein Gleichtaktrauschen beseitigt.

Wie in Fig. 16 gezeigt ist, ist die Drosselspule durch zwei Signalleitungen mit einer Leistungsquelle 20 und einer Last oder einer elektronischen Vorrichtung 21 elektrisch verbun­ den. Eine schwebende Kapazität C1 tritt zwischen der Lei­ stungsquelle 20 und Masse auf, während eine schwebende Kapa­ zität C2 zwischen der Last 21 und Masse auftritt. Wenn Gleichtaktrauschströme i₁ und i₂ in der Richtung, die durch die Pfeile in Fig. 16 angezeigt ist, durch die zwei Signal­ leitungen fließen, werden magnetische Flüsse ϕ1 und ϕ2 in den Wicklungen 4 und 4 erzeugt, wie in Fig. 17 gezeigt ist. Diese magnetischen Flüsse ϕ1 und ϕ2 werden dann, während sie durch den geschlossenen magnetischen Kreis zirkulieren, kom­ biniert. Die magnetischen Flüsse ϕ1 und ϕ2 sind leckfrei, wobei ihre Größe allmählich abnimmt. Der Grund dafür ist, daß die magnetischen Flüsse ϕ1 und ϕ2 in thermische Energie, typischerweise in der Form eines Wirbelstromverlustes, umge­ wandelt werden. Eine Dämpfung der Gleichtaktrauschströme i₁ und i₂ ist die Folge.

Die Fig. 18 und 19 zeigen die Art und Weise, auf die die Drosselspule ein Gegentaktrauschen beseitigt.

Wenn ein Gegentaktrauschstrom i₃ in die Richtung des Pfeils, wie er in Fig. 18 gezeigt ist, durch die zwei Signalleitun­ gen fließt, werden magnetische Flüsse ϕ3 und ϕ4 in den Wick­ lungen 4 und 5 erzeugt, wie in Fig. 19 gezeigt ist. Diese magnetischen Flüsse ϕ3 und ϕ4 sind leckfrei. Während die ma­ gnetischen Flüsse ϕ3 und ϕ4 durch die geschlossenen magneti­ schen Kreise des Wicklungshalters 1 zirkulieren, werden die­ selben in thermische Energie, typischerweise in der Form ei­ nes Wirbelstromverlustes, umgewandelt, wobei ihre Größe all­ mählich abnimmt. Eine Dämpfung des Gegentaktrauschstroms i₃ ist die Folge. Die Drosselspule ist folglich wirksam, um so­ wohl Gegen- als auch Gleichtakt-Rauschen zu beseitigen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorherige Aus­ führungsbeispiel begrenzt. Verschiedene Modifikationen kön­ nen innerhalb des Bereichs der Erfindung durchgeführt wer­ den.

Die Abdeckung ist nicht notwendigerweise U-förmig und kann mittels eines Verfahrens wie z. B. des Formens von Ferrit ge­ bildet sein. Die Abdeckung kann ein Bauglied zum Bilden ei­ nes geschlossenen magnetischen Kreises eines Gegentaktrau­ schens sein.

Die Rille 14a der mittleren Muffe 14 kann eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise eine U- oder W-Form. In jedem Fall sollte der Vorsprung 15a der Abdeckung 15 eine Form aufweisen, die mit der Rille 14a Eingriff nehmen kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung 15 mit drei Seiten der Muffen 12 bis 14 in Berührung. Alter­ nativ kann die Abdeckung 15 mit nur einer Seite oder zwei Seiten in Berührung sein, oder sogar mit allen Seiten (vier Seiten) der Muffen 12 bis 14.

Die magnetischen Kerne 6 und 7 weisen eine U-Form auf, kön­ nen jedoch eine E-Form aufweisen. Alternativ kann einer der magnetischen Kerne 6 und 7 eine U- oder E-Form aufweisen, während der andere Kern eine I-Form aufweisen kann. Als eine weitere Alternative können die magnetischen Kerne aus einem Stück, und nicht aus zwei Stücken, gebildet sein. Ein sol­ cher einzelner magnetischer Kern kann eine Leiter- oder eine rechteckige Form aufweisen.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine Drosselspule liefert, die ein Paar von Wicklungen, einen Wicklungshalter, der aus einem magnetischen Material besteht und geschlossene magnetische Kreise aufweist, die sich durch die Wicklungen erstrecken, und zwei magnetische Kerne aufweist, die in den Wicklungs­ halter eingefügt sind. Wenn bei dieser Anordnung ein Gleich- oder Gegentakt-Rauschstrom durch die zwei Wicklungen fließt, werden die resultierenden magnetischen Flüsse aufgrund eines Wirbelstromverlustes in den magnetischen Kernen oder dem Wicklungshalter in thermische Energie umgewandelt. Dies ver­ ringert die Größe der magnetischen Flüsse und beseitigt ein Gleich- oder ein Gegentaktrauschen. Vorteilhafterweise sind die magnetischen Flüsse leckfrei. Dies beseitigt den Bedarf nach einem magnetischen Schild um die Drosselspule.

Eine Seite jedes magnetischen Kerns in dem Loch des Wick­ lungshalters weist einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt auf. Dies reduziert die Kontaktfläche zwischen dem magnetischen Kern und der inneren Wand des Loches und verhindert folglich, daß magnetische Flüsse, die aufgrund eines Gegentaktrauschens in dem Wicklungshalter erzeugt wer­ den, von dem Wicklungshalter lecken und sich zu dem magneti­ schen Kern bewegen.

Das Loch der Trommel ist aus der mittleren Achse der Trommel versetzt. Diese Anordnung erhöht die Querschnittfläche eines magnetischen Kreises, durch den ein magnetischer Fluß, der aufgrund eines Gegentaktrauschens in dem Wicklungshalter er­ zeugt wird, fließt. Dies hat eine Abnahme des magnetischen Widerstands des magnetischen Kreises zur Folge und bewirkt eine Zunahme einer Gegentakt-Induktivität. Außerdem besetzt der Wicklungshalter weniger Raum in der Öffnung der magneti­ schen Kerne. Dies macht es möglich, die Anzahl von Wick­ lungswindungen, und folglich der Gegen- und Gleichtakt-In­ duktivitäten zu erhöhen.

Die mittlere Muffe weist eine Dicke auf, die zweimal größer als die der Endmuffen ist. Dies erhöht die Querschnittfläche des magnetischen Kreises, durch die magnetischen Flüsse, die aufgrund eines Gegentaktrauschens in den beiden Wicklungen erzeugt werden, laufen und folglich das Ausmaß einer Gegen­ takt-Induktivität.

Ferner ist in der Öffnung der magnetischen Kerne der Zwi­ schenraum zwischen der mittleren Muffe und den magnetischen Kernen größer als der zwischen den Endmuffen und den magne­ tischen Kernen. Diese Konfiguration verhindert, daß magneti­ sche Flüsse, die aufgrund eines Gegentaktrauschens in dem Wicklungshalter erzeugt werden, von dem Wicklungshalter lecken und sich zu den magnetischen Kernen bewegen.

Die Rille ist in der äußeren Peripherie der mittleren Muffe des Wicklungshalters gebildet und ist geformt, um den Vor­ sprung der Abdeckung aufzunehmen. Diese Anordnung erhöht den Kriechabstand zwischen den zwei Wicklungen, die an gegen­ überliegenden Seiten der mittleren Muffe um die Trommel ge­ wickelt sind, und verbessert daher den Isolationswiderstand. Die Drosselspule kann daher kompakt gemacht werden. Die In­ eingriffnahme des Vorsprungs der Abdeckung und der Rille er­ möglicht eine glatte Führung der Abdeckung und erleichtert das Positionieren der Abdeckung. Diese Ineingriffnahme er­ möglicht somit eine automatische Anordnung der Drosselspule und stellt sicher, daß der Wicklungshalter und die Abdeckung zusammen geschlossene magnetische Kreise bilden.

Somit erfolgt keine Sättigung der magnetischen Flüsse auf­ grund eines Gleichtaktrauschens. Die vorliegende Erfindung liefert somit eine Drosselspule, die kompakt ist und wirksam ist, um im wesentlichen Gleich- und Gegenstaktrauschen zu beseitigen.

Claims (6)

1. Drosselspule, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
ein Paar von Wicklungen (4, 5);
einen Wicklungshalter (19) mit folgenden Merkmalen:
einer Trommel (11), um die das Paar von Wicklungen (4, 5) gewickelt ist, wobei die Trommel (11) ein Loch (11a) aufweist,
zwei gegenüberliegenden Endmuffen (12, 13), die sich in der gleichen Ebene wie gegenüberliegende Enden der Trommel (11) und über dieselben hinaus erstrecken,
einer mittleren Muffe (14), die sich um und senkrecht zu dem mittleren Abschnitt der Trommel (11) er­ streckt,
einer Abdeckung (15) zum Verbinden der mittleren Muf­ fe (14) und der zwei gegenüberliegenden Endmuffen (12, 13),
wobei der Wicklungshalter (1) aus einem magnetischen Material hergestellt ist, um durch die Trommel (11), die Muffen (12, 13, 14) und die Abdeckung (15) ge­ schlossene magnetische Kreise um das Paar von Wick­ lungen (4, 5,) zu bilden; und
einen magnetischen Kern (6, 7) zum Bilden eines ge­ schlossenen Kreises, wobei eine Seite desselben in das Loch (11a) der Trommel (11) eingefügt ist.

2. Drosselspule gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (11a) der Trommel (11) einen von dem Quer­ schnitt der einen Seite des magnetischen Kerns (6, 7), die in die Trommel (11) eingefügt ist, verschiedenen Querschnitt aufweist, wobei einer ein kreisförmiger Querschnitt und der andere ein rechteckiger Querschnitt ist.

3. Drosselspule gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Loch (11a) der Trommel (11) aus der Achse der Trommel (11) versetzt ist.

4. Drosselspule gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Muffe (14) eine Dicke aufweist, die zumindest zweimal größer als die der Endmuffen (12, 13) ist.

5. Drosselspule gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern (6, 7) eine Öffnung definiert, und daß in der Öffnung der Abstand zwischen der äußeren Peripherie der mittleren Muffe (14) und dem magneti­ schen Kern (6, 7) größer als der Abstand zwischen der äußeren Peripherie der Endmuffen (12, 13) und des magne­ tischen Kerns (6, 7) ist.

6. Drosselspule gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Muffe eine Rille (14a) auf ihrer äuße­ ren Peripherie aufweist, und daß die Abdeckung (15) ei­ nen Vorsprung (15a) aufweist, wobei zumindest ein Teil desselben in der Rille (14a) aufgenommen ist.