DE20316051U1

DE20316051U1 - EMV-Modul

Info

Publication number: DE20316051U1
Application number: DE20316051U
Authority: DE
Original assignee: Schaffner EMV AG
Current assignee: Schaffner EMV AG
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2013-10-21

Abstract

EMV-Modul zur Filterung von elektromagnetischen Störungen auf einer elektrischen Leitung, wobei alle Bauelemente (2, 3, 4, 30, 40) des besagten EMV-Moduls direkt und/oder indirekt auf einem zentralen Gerüst (1) befestigt sind, welches die mechanische Haltung des besagten EMV-Moduls gewährleistet, und wobei mindestens ein Teil der besagten Bauelemente (2, 3, 4, 30, 40) mit vom Gerüst elektrisch isolierten Verbindungselementen (2, 3, 4) miteinander elektrisch verbunden sind.

Description

Die vorliegende Endung betrifft ein EMV-Modul zur Filterung von elektromagnetischen Störungen auf elektrischen Leitungen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein universelles EMV-Modul zum modularen Aufbau von verschiedenen EMV Filtern, die je für bestimmte, verschiedene Einsätze adaptiert sind.
Viele elektrische Ausrüstungen und Geräte sind gegen elektromagnetische Störungen durch EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) Filter geschützt. Diese Filter werden hauptsächlich auf den externen elektrischen Leitungen der Ausrüstung oder des Geräts, wie zum Beispiel auf den Speiseleitungen, eingesetzt. Ihr Zweck ist meistens einerseits die Ausrüstung oder das Gerät gegen externe elektromagnetische Störungen zu schützen, andererseits elektromagnetische Störungen der Ausrüstung oder des Geräts auf den externen elektrischen Leitungen zu vermeiden.
EMV Filter sind oft standardisierte Bauteile, die in den zu schützenden Geräten direkt integriert werden können. Sie werden hauptsächlich anhand ihrer elektrischen Spezifikationen (wie zum Beispiel Arbeitsspannung, maximaler zulässiger Strom usw.) gewählt. In manchen Fällen sind aber ihre mechanischen Merkmale (wie zum Beispiel ihre Form und Grösse oder die Materie und die Dichtheit ihres Gehäuses) auch wichtig.
Im Stand der Technik werden EMV Filter in einem Gehäuse aufgebaut, welches grundsätzlich als Bauelement-Träger dient. Das Gehäuse bestimmt die Lage aller Bauelemente (insbesondere aller elektronischen Bauelemente) des Filters. Die Bauelemente werden im Gehäuse zum Beispiel durch Vergiessen, Löten, Schweissen, Schrauben, Scherbruch, usw. befestigt. Ein Nachteil dieses Aufbaus ist es, dass das Gehäuse vor dem Aufbau des Filters gewählt werden muss und dass es nachher meistens nicht mehr gewechselt werden kann. Die Hersteller müssen daher eine grosse Auswahl von verschiedenen Filtern anbieten können, um die Bedürfnisse möglichst vieler Anwendungsbereiche abzudecken, was wesentliche Kosten verursacht. Ein weiterer Nachteil ist es, dass das Volumen des Gehäuses meistens wesentlich grösser ist als das Volumen aller im Gehäuse enthaltenen Bauelemente, was sich bei einer Integration des EMV Filters in einem kompakten elektrischen Gerät nachteilig auswirkt.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen Filteraufbau vorzuschlagen, welcher eine einfache Anpassung des EMV Filters an eine bestimmte Anwendung erlaubt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Filteraufbau zur Herstellung von kompakten EMV Filtern vorzuschlagen.
Erfindungsgemäss werden diese Ziele durch ein EMV-Modul und ein EMV Filter gemäss dem entsprechenden unabhängigen Anspruch erreicht, wobei bevorzugte Ausführungsbeispiele in den abhängigen Ansprüchen angegeben sind.
Insbesondere werden diese Ziele durch ein EMV-Modul zur Filterung von elektromagnetischen Störungen auf einer elektrischen Leitung erreicht, wobei alle Bauelemente des EMV-Moduls direkt und/oder indirekt auf einem zentralen Gerüst befestigt sind, welches die mechanische Haltung des EMV-Moduls gewährleistet, und wobei mindestens ein Teil der Bauelemente mit vom Gerüst elektrisch isolierten Verbindungselementen miteinander elektrisch verbunden sind, und durch ein EMV Filter, das mindestens ein solches EMV-Modul umfasst. Das EMV-Modul wird also ohne Gehäuse aufgebaut. Das für eine bestimmte Anwendung passende Gehäuse kann erst nach dem Aufbau des EMV-Moduls gewählt werden. Dank seinem Aufbau um ein zentrales Gerüst kann das EMV-Modul ausserdem sehr kompakt sein.
Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Endung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines EMV-Moduls gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Explosionszeichnung des EMV-Moduls der 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (die als illustratives aber keinesfalls limitatives Beispiel auf den 1 und 2 dargestellt ist) ist das EMV-Modul für die Filterung von EMV Störungen auf einer dreiphasigen elektrischen Leitung bestimmt. Es umfasst somit zum Beispiel eine dreiphasige stromkompensierte Spule 2, die drei Windungen um einen einzigen magnetischen Kern umfasst. Die weiteren Bauelemente, die die elektrische Schaltung des EMV Filters bilden, sind vorzugsweise auf zwei Leiterplatten 3, 4 montiert. Diese Bauelemente sind hauptsächlich Kondensatoren 30, 40. Sie können aber auch weitere elektronische Bauelemente wie Widerstände, usw. umfassen.
Das EMV-Modul wird vorzugsweise um ein zentrales Element, zum Beispiel um ein festes metallisches Gerüst 1, aufgebaut, an welchem alle weiteren Bauelemente des Filters direkt und/oder indirekt befestigt sind. Das Gerüst 1 weist vorzugsweise Befestigungselemente auf (zum Beispiel Fussteile 10) zur Befestigung des EMV-Moduls zum Beispiel in einem nicht dargestellten Gehäuse oder an irgendeiner anderen Fläche. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung, besteht das Gerüst 1 aus einem gestanzten und gefalteten metallischen Blech. Der Fachmann wird aber leicht einsehen, dass andere Ausführungsformen des zentralen Elements möglich sind. Es kann zum Beispiel aus eingeformten Kunststoff bestehen.
Die Spule 2 liegt vorzugsweise auf einer angepassten Fläche des Gerüsts 1. Um unerwünschte elektrische Kontakte zwischen den Windungen der Spule 2 und dem metallischen Gerüst 1 zu vermeiden, liegt vorzugsweise zwischen diesen beiden Elementen eine Folie 52 aus einem isolierenden Material, zum Beispiel aus Kunststoff.
Die Leiterplatten 3, 4 mit den entsprechenden Kondensatoren 30, resp. 40 und eventuell mit weiteren Bauelementen des EMV-Moduls, sind vorzugsweise je auf einer anderen Seite der Spule 2 direkt auf dem Gerüst 1 befestigt. Die untere Leiterplatte 4 wird zum Beispiel auf der anderen Seite der Fläche (auf welcher auch die Spule 2 liegt) zwischen den Fussteilen 10 befestigt. Zwischen dem Gerüst 1 und die unteren Leiterplatte 4 liegt vorzugsweise auch eine Folie 51 aus einem isolierenden Material. Die obere Leiterplatte 3 liegt zum Beispiel auf vier Stegen 11 des Gerüsts 1, die einen Rahmen um die Spule 2 bilden. Auf mindestens einem Steg ist die Leiterplatte 3 zum Beispiel mit einer Schraube 35 befestigt. Zwischen der oberen Leiterplatte 3 und der Spule 2 liegt vorzugsweise ebenfalls eine Isoliertolie 53.
Die elektrischen Verbindungen zwischen den Bauelementen, die auf der gleichen Leiterplatte 3 oder 4 montiert sind, entstehen vorzugsweise über den auf der entsprechenden Leiterplatte 3 oder 4 gebildeten elektrischen Leitbahnen. Die Enden der Windungen der Spule 2 sind vorzugsweise auf entsprechende Kontaktpunkte der unteren und/oder oberen Leiterplatte 3, 4 gelötet. Wenn nötig sind noch weitere elektrische Verbindungen zwischen den elektronischen Bauelementen des EMV-Moduls zur Vervollständigung der gewünschten Filterschaltung vorhanden.
Das Gerüst 1 sichert somit die mechanische Halterung des EMV-Moduls, während andere, gegenüber dem Gerüst 1 elektrisch isolierte Verbindungsmittel -(wie zum Beispiel die Leitbahnen auf den Leiterplatten 3, 4 und die Windungen der Spule 2) die elektrischen Verbindungen zwischen den verschiedenen Bauelementen des EMV-Moduls gewährleisten. Somit wird das Design des Gerüsts 1 wesentlich vereinfacht, indem es grundsätzlich nur eine mechanische Rolle spielt. Es müssen also keine elektrischen Betrachtungen ausser dessen Isolierung von den weiteren Bauelementen berücksichtigt werden. Unter Umständen kann das Gerüst 1 jedoch auch als Verbindung zur Erde für die weiteren Bauelemente des EMV-Moduls dienen.
Das EMV-Modul umfasst also vorzugsweise eine funktionelle und vollständige EMV Filterschaltung. Dank den Befestigungselementen 10 kann es an einer beliebigen Fläche (zum Beispiel mit nicht dargestellten Schrauben durch die Öffnungen 100) befestigt werden. Das EMV-Modul kann somit in irgendeinem eigenen Gehäuse oder im Gehäuse eines beliebigen elektrischen Geräts integriert werden. Unter Umständen wird das EMV-Modul mit einem eigenem Gehäuse bedeckt, welches aber die Befestigungselemente 10 frei lässt, damit das EMV-Modul mit seinem Gehäuse mit Hilfe der dem Gerüst 1 gegenüberliegenden (vorzugsweise festen) Befestigungselemente 10 zum Beispiel an der inneren Wand eines weiteren Gehäuses befestigt werden kann. Das kann zum Beispiel vorteilhaft sein, wenn das EMV-Modul im Gehäuse einer elektrischen Anlage integriert wird, es aber gegen externe Einflüsse (wie zum Beispiel Schmutz) durch ein möglicherweise weiches eigenes Gehäuse geschützt werden muss.
Dank seinem Aufbau um ein zentrales Element ist das EMV-Modul sehr kompakt, was seine Integration in einem anderen Gerät also wesentlich vereinfacht.
Um die zu entstörende elektrische Leitung zu kontaktieren weist das EMV-Modul vorzugsweise angepasste Kontaktelemente 8, 9 auf. Auf der einen Seite sind dies zum Beispiel konventionelle elektrische Klemmen 8, die auf der oberen Leiterplatte 3 montiert sind. An diesen Klemmen 8 sind zum Beispiel die drei nicht dargestellten Leiter einer dreiphasigen elektrischen Leitung zur zu schützenden elektrische Anlage befestigt. Die Klemmen 8 sind vorzugsweise durch die obere Leiterplatte 3 in elektrischem Kontakt mit der elektrischen Schaltung des EMV-Moduls. Wenn das EMV-Modul in einem eigenen Gehäuse integriert wird, sind die Klemmen 8 meistens nicht mehr zugänglich, ohne dass das Gehäuse ausgebaut wird. Die Verbindung zur externen elektrischen Leitung wird also vorzugsweise vor der Integration des EMV- Moduls in das Gehäuse hergestellt. Unter Umständen kann das Gehäuse aber auch über spezifische Öffnungen, über einen Deckel oder über eine Klappe verfügen, um den externen Zugriff zu den Klemmen 8 zu gewährleisten. In weiteren Ausführungsformen sind die Klemmen 8 mit weiteren Klemmen ausserhalb des Gehäuses (zum Beispiel auf dem Gehäuse) elektrisch verbunden. Durchführungsklemmen können auch verwendet werden.
Der elektrische Kontakt mit den drei Phasen der Gerät-internen elektrischen Leitung entsteht zum Beispiel durch elektrische Leiter 9, die je mit einem Ende an die obere und/oder untere Leiterplatte gelötet sind, und die am anderen Ende je mit einer angepassten Öse 90 ausgerüstet sind. Wenn das EMV-Modul in einem eigenen Gehäuse integriert wird, liegen diese Leiter zum Beispiel ausserhalb des Gehäuses damit sie jederzeit kontaktiert werden können, ohne dass das Gehäuse ausgebaut werden muss.
Das Gehäuse kann auch an ein fertiges Gerät, an einen Apparat oder an eine Maschine (zum Beispiel an einen Frequenzumrichter) montiert werden, so dass die Leiter 9 in die Klemmen des Geräts greifen ("Rucksack-Filter").
Der Fachmann wird leicht einsehen, dass es mehrere Lösungen zur mechanischen und/oder elektrischen Integration des EMV-Moduls in einem eigenen Gehäuse und/oder im Gehäuse eines anderen elektrischen Geräts gibt. Weitere Befestigungsmethoden wie zum Beispiel Vergiessen, Löten oder Schweissen so wie weitere elektrischen Verbindungsmittel mit der zu entstörenden elektrischen Leitung sind im Rahmen der Erfindung auch möglich.
Das Gehäuse für das EMV-Modul kann aus irgendeiner Materie (wie Metall, Kunststoff, usw.) bestehen. Seine Form kann auch beliebig gewählt werden. Insbesondere kann sie im Rahmen der Erfindung einfach an einen bestimmten Einsatz des EMV Filters spezifisch angepasst werden.
Unter Umständen können mehrere EMV-Module in einem einzigen Gehäuse integriert sein, um zum Beispiel EMV Filter zur Entstörung von mehreren elektrischen Leitungen aufzubauen, oder zum Aufbau von mehrstufigen Filtern.
In einer anderen Ausführungsform der Endung weist das zentrale Gerüst keine Befestigungsmittel auf. Diese sind dann zum Beispiel auf einem oder auf mehreren anderen Bauelementen des EMV-Moduls vorhanden. In einer noch weiteren Ausführungsform weist kein Bauelement des EMV-Moduls Befestigungselemente auf. Das EMV-Modul wird dann mit Hilfe von externen Befestigungselementen wie zum Beispiel Clips, Klebstoff, Schrauben, usw. befestigt.
Zusammenfassen Isst sich feststellen: Bei einem EMV-Modul zur Filterung von elektromagnetischen Störungen auf einer elektrischen Leitung sind alle Bauelemente 2, 3, 4, 30, 40 des EMV-Moduls direkt und/oder indirekt auf einem zentralen Gerüst 1 befestigt, welches die mechanische Halterung des EMV-Moduls gewährleistet. Dabei ist mindestens ein Teil der Bauelemente 2, 3, 4, 30, 40 mit vom Gerüst elektrisch isolierten Verbindungselementen 2 miteinander elektrisch verbunden. Das EMV-Modul wird also ohne Gehäuse aufgebaut. Das für eine bestimmte Anwendung passende Gehäuse kann erst nach dem Aufbau des EMV-Moduls gewählt werden. Dank seinem Aufbau um ein zentrales Gerüst 1 kann das EMV-Modul ausserdem sehr kompakt sein.

Claims

EMV-Modul zur Filterung von elektromagnetischen Störungen auf einer elektrischen Leitung, wobei alle Bauelemente (2, 3, 4, 30, 40) des besagten EMV-Moduls direkt und/oder indirekt auf einem zentralen Gerüst (1) befestigt sind, welches die mechanische Haltung des besagten EMV-Moduls gewährleistet, und wobei mindestens ein Teil der besagten Bauelemente (2, 3, 4, 30, 40) mit vom Gerüst elektrisch isolierten Verbindungselementen (2, 3, 4) miteinander elektrisch verbunden sind.
EMV-Modul gemäss dem vorherigen Anspruch, wobei die besagte Bauelemente (2, 3, 4, 30, 40) eine oder mehrere Spulen (2) und einen oder mehrere Kondensatoren (30, 40) umfassen.
EMV-Modul gemäss dem vorherigen Anspruch, wobei die besagten Kondensatoren (30, 40) auf mindestens einer Leiterplatte (3, 4) montiert sind, wobei die besagte mindestens eine Leiterplatte (3, 4) auf dem besagten zentralen Gerüst (1) befestigt ist.
EMV-Modul gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wobei das besagte zentrale Gerüst (1) mehrere Ebenen aufweist.
EMV-Modul gemäss dem vorherigen Anspruch, wobei eine erste Ebene durch einen flachen Teil des besagten Gerüsts gebildet wird, während eine weitere Ebene durch Stege aus dem besagten flachen Teil gebildet wird.
EMV-Modul gemäss dem vorherigen Anspruch, wobei das besagte Gerüst aus einem gestanzten gefalteten metallischen Blech besteht.
EMV-Modul gemäss einem der vorherigen Ansprüche, welches Befestigungselemente (10) zur Befestigung des besagten EMV-Moduls auf einer beliebigen Fläche umfasst.
EMV-Modul gemäss dem vorherigen Anspruch, wobei die besagten Befestigungselemente (10) Teil der besagten zentralen Elemente sind.
EMV-Modul gemäss einem der vorherigen Ansprüche, welches ein Gehäuse umfasst, welches direkt und/oder indirekt auf dem besagten zentralen Gerüst (1) befestigt ist.
EMV-Filter zur Filterung von elektromagnetischen Störungen auf einer elektrischen Leitung, welches mindestens ein EMV-Modul gemäss einem der vorherigen Ansprüche umfasst.
EMV-Filter gemäss dem vorherigen Anspruch, welches ein Gehäuse umfasst.
Apparat oder Gerät oder Maschine, welche mit einem Filter gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11 elektrisch und mechanisch verbunden sind.
Apparat gemäss Anspruch 12, der über Klemmen verfügt, wobei externe Leiter (9) des benannten EMV-Filters in die benannten Klemmen eingreifen.