Die Erfindung betrifft eine Drosselspule.The invention relates to a choke coil.
Derartige Drosselspulen werden z. B. als Leistungsdrosseln in
Netzteilen eingesetzt. Bei Leistungsdrosseln im kW-Bereich
werden meist Ferritkerne verwendet. Diese Kerne weisen ohne
Luftspalt einen AL-Wert von ca. 1 bis 6 µH auf, wobei man un
ter dem AL-Wert die auf die Windungszahl N=1 bezogene In
duktivität L versteht. Benötigt man eine Drosselspule mit ei
ner Induktivität L=20 µH und weist der Kern einen AL-Wert
von 5 µH auf, so benötigt man zwei Windungen. Wird nun an der
Spule eine hohe Spannung von z. B. 400 V angelegt, so gerät
der Kern in Sättigung, da die magnetische Feldstärke B pro
portional zum Kehrwert der Windungszahl N ist. Man fügt daher
in den Kern wenigstens einen Luftspalt ein, wodurch der
ALWert abgesenkt wird. Damit benötigt man zwar mehr Windungen,
aber man erreicht so eine noch zulässige Aussteuerung des
Kerns, ohne in die Sättigung des Kerns zu geraten. Die Einfü
gung von Luftspalten ist jedoch nicht unproblematisch, da
diese lokal hohe und stark inhomogene Magnetfelder erzeugen,
welche in den Wicklungen der Drosselspule hohe Wirbelstrom
verluste verursachen, die eine entsprechende Erwärmung der
Drosselspule bewirken. Darüber hinaus erfordert das Einhalten
von definierten Luftspalten im Kern einen sehr präzisen Fer
tigungsprozeß. Um die aufgrund der Wirbelstromverluste ent
stehende Wärme abzuführen, muß die Drosselspule so groß ge
baut werden, daß durch Konvektion oder durch forcierte Küh
lung (z. B. durch Lüfter) die entstehende Wärme schnell abge
führt werden kann. Die erforderliche Baugröße sowie der unter
Umständen benötigte Lüfter erfordern für derartige Drossel
spulen ein großes Einbauvolumen.Such inductors are z. B. used as power chokes in power supplies. For power chokes in the kW range, ferrite cores are mostly used. Without an air gap, these cores have an A L value of approximately 1 to 6 μH, where the A L value is understood to mean the inductance L based on the number of turns N = 1. If you need a choke coil with an inductance L = 20 µH and the core has an A L value of 5 µH, you need two turns. If a high voltage of z. B. 400 V applied, the core gets saturated, since the magnetic field strength B is proportional to the reciprocal of the number of turns N. Therefore, at least one air gap is inserted into the core, which lowers the A L value. This requires more turns, but you can still achieve a permissible modulation of the core without becoming saturated with the core. However, the insertion of air gaps is not unproblematic, since they generate locally high and highly inhomogeneous magnetic fields, which cause high eddy current losses in the windings of the inductor, which cause the inductor to heat up accordingly. In addition, maintaining defined air gaps in the core requires a very precise manufacturing process. In order to dissipate the heat generated due to the eddy current losses, the inductor must be built so large that the heat generated can be quickly dissipated by convection or by forced cooling (e.g. by fans). The required size and the fan required under certain circumstances require a large installation volume for such choke coils.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine nie
derinduktive Drosselspule zu schaffen, die auch bei einer ho
hen anliegenden Spannung nur geringe Wirbelstromverluste auf
weist.The object of the present invention is therefore never
to create the inductive choke coil, which also at a ho
applied eddy current losses
points.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An
spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfin
dungsgemäßen Drosselspule sind in den weiteren Ansprüchen be
schrieben.The object is achieved by the features of the An
spell 1 solved. Advantageous refinements of the inventions
inventive choke coil are be in the further claims
wrote.
Bei der erfindungsgemäßen Drosselspule trägt ein Kern aus
ferromagnetischem Material zwei Teilwicklungen, die in Reihe
geschaltet und gegensinnig zueinander gewickelt sind.In the choke coil according to the invention, a core carries out
ferromagnetic material two part windings in series
switched and wound in opposite directions to each other.
Die Verschaltung der beiden Teilwicklungen führt bei der
Drosselspule nach Anspruch 1 dazu, daß nur der magnetische
Fluß Φ der Teilwicklungen wirksam ist, der nicht mit der an
deren Teilwicklung verkettet ist. Der Hauptanteil der magne
tischen Energie W=∫B2dV sitzt damit im Außenfeld und nicht
im Kern. Die Wirbelstromverluste verringern sich dadurch
deutlich. Außerdem erhält man eine bessere Reproduzierbarkeit
der Induktivität bei geringeren Fertigungskosten und kleine
rer Bauform. Aufgrund der geringeren Wirbelstromverluste ge
staltet sich auch die Kühlung der erfindungsgemäßen Drossel
spule einfacher, da in den meisten Fällen die Wärmeabfuhr
aufgrund von Konvektion ausreichend ist.The interconnection of the two partial windings in the choke coil according to claim 1 leads to the fact that only the magnetic flux Φ of the partial windings is effective, which is not linked to that of the other partial winding. The majority of the magnetic energy W = ∫B 2 dV is thus in the outer field and not in the core. This significantly reduces eddy current losses. In addition, one obtains a better reproducibility of the inductance with lower manufacturing costs and a smaller design. Because of the lower eddy current losses, the cooling of the choke coil according to the invention is also simpler, since in most cases the heat dissipation due to convection is sufficient.
Bei einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 handelt es sich um
eine Drosselspule mit einem luftspaltlosen Kern, so daß man
einen Kern mit magnetisch geschlossenem Weg erhält. Bei einer
derartigen Drosselspule erhält man eine nochmals verbesserte
Reproduzierbarkeit der Induktivität bei nochmals verringertem
Fertigungsaufwand.An embodiment according to claim 2 is
a choke coil with an air gapless core, so that one
receives a core with a magnetically closed path. At a
such a choke coil is even more improved
Reproducibility of the inductance with a further reduction
Manufacturing effort.
Im Rahmen der Erfindung kann der Kern der Drosselspule z. B.
aus Trafoblech, aus Ferrit oder aus Pulvereisen gefertigt
sein.
In the context of the invention, the core of the inductor z. B.
made of transformer sheet, ferrite or powder iron
be.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei
spiels, anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den weite
ren Ansprüchen.Further advantages and details of the invention emerge
from the following description of an embodiment
game, based on the drawing and in connection with the width
ren claims.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Kern einer Drosselspule be
zeichnet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei pa
rallele Schenkel 2 und 3 aufweist. Die beiden parallelen
Schenkel 2 und 3 sind an ihren beiden Enden jeweils durch ei
nen Quersteg 4 bzw. 5 miteinander verbunden und tragen je
weils einen Wickelkörper 6 bzw. 7. Beide Wickelkörper 6 und 7
sind jeweils mit einer Teilwicklung 8 bzw. 9 bewickelt. Die
Teilwicklungen 8 und 9 weisen im dargestellten Ausführungs
beispiel jeweils zehn Wicklungen auf.In the drawing, 1 is a core of a choke coil, which has two pa parallel legs 2 and 3 in the illustrated embodiment. The two parallel legs 2 and 3 are connected to each other at their two ends by egg NEN cross bar 4 and 5 and each carry a winding body 6 and 7 respectively. Both winding bodies 6 and 7 are each wound with a partial winding 8 and 9, respectively. The partial windings 8 and 9 each have ten windings in the illustrated embodiment.
Der Kern 1 der Drosselspule ist bei der gezeigten Ausfüh
rungsform aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise Fer
rit, gefertigt und als Kern mit einem magnetisch geschlosse
nen Weg, also ohne Luftspalt, ausgeführt. Die beiden Teil
wicklungen 8 und 9 sind in Reihe zueinander geschaltet und
gegensinnig zueinander gewickelt. Die gegensinnige Wicklung
zueinander führt dazu, daß nur der magnetische Fluß Φ der
Teilwicklung 8 bzw. 9 wirksam ist, der jeweils nicht mit der
anderen Teilwicklung 9 bzw. 8 verkettet ist. Der Hauptanteil
der magnetischen Energie W=∫B2dV sitzt damit im Außenfeld
und nicht im Kern 1. Bei der erfindungsgemäßen Drosselspule
wird damit die Induktivität nicht durch den Kern 1, sondern
durch die Geometrie des Luftraumes bestimmt.The core 1 of the choke coil is made in the embodiment shown from ferromagnetic material, preferably ferrite, and is designed as a core with a magnetically closed path, that is to say without an air gap. The two part windings 8 and 9 are connected in series to each other and wound in opposite directions to each other. The opposite winding to one another means that only the magnetic flux magnet of the partial winding 8 or 9 is effective, which is not chained to the other partial winding 9 or 8 . The majority of the magnetic energy W = ∫B 2 dV is therefore in the outer field and not in the core 1 . In the choke coil according to the invention, the inductance is thus not determined by the core 1 , but by the geometry of the air space.