DE29515973U1

DE29515973U1 - Choke core

Info

Publication number: DE29515973U1
Application number: DE29515973U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2005-09-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drosselkern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a choke core according to the preamble of patent claim 1.

Drosselspulen stellen wegen ihrer hohen Induktivität frequenzabhängige Widerstände dar. Ihre Wirkung wird durch vorzugsweise weichmagnetische Eisenkerne, auf die sie gewickelt sind, noch verstärkt. Damit diese Eisenkerne durch die in der Drosselwicklung oder in den Drosselwicklungen fließenden Ströme nicht in die Sättigung gelangen und deshalb der frequenzabhängige Widerstand der Drosselspulen sprungartig abnimmt, sind Luftspalte in die Drosselkerne eingebracht. Diese Luftspalte, die durch nichtmagnetische Materialien ausgefüllt sein können, stellen magnetische Widerstände für die Feldlinien der von den Drosselwicklungen erzeugten Magnetfelder dar. Die Luftspalte sind üblicherweise in den Schenkeln der Drosselkerne angeordnet {EP 0 390 643 Bl). Eine solche Anordnung gestattet es, die Drosselkerne aus z. B. E-förmigen lamellierten Blechpaketen aufzubauen, die sich über die Schenkel gegenseitig abstützen und z. B. durch Spannelemente mechanisch aneinander festgelegt werden. Dabei gibt es auch Anordnungen mit jeweils mehreren Luftspalten in den Schenkeln der Drosselkerne (EP 0 380 582 Bl).Choke coils are frequency-dependent resistors due to their high inductance. Their effect is further enhanced by the preferably soft magnetic iron cores on which they are wound. To prevent these iron cores from becoming saturated due to the currents flowing in the choke winding or windings and therefore the frequency-dependent resistance of the choke coils from suddenly decreasing, air gaps are introduced into the choke cores. These air gaps, which can be filled with non-magnetic materials, represent magnetic resistors for the field lines of the magnetic fields generated by the choke windings. The air gaps are usually arranged in the legs of the choke cores {EP 0 390 643 Bl). Such an arrangement allows the choke cores to be constructed from, for example, E-shaped laminated sheet metal packages, which support each other via the legs and are mechanically secured to one another, for example, by clamping elements. There are also arrangements with several air gaps in the legs of the choke cores (EP 0 380 582 Bl).

Von Nachteil bei derartig ausgeführten Drosselkernen ist der Umstand, daß an den durch die Luftspalte zwischen den einzelnen Schenkeln dargestellten Stoßstellen der Drosselkerne Feldlinien aus dem Kern austreten und dabei die Wicklung oder die Wicklungen der Drosseln schneiden. Als Folge davon entstehen in den Spulen Wirbelströme, die die Spulen in unerwünschter Weise erwärmen. Der gleiche Effekt tritt auf bei Drosselkernen, bei denen der oder die Luftspalte zwischenA disadvantage of choke cores designed in this way is the fact that field lines emerge from the core at the joints of the choke cores represented by the air gaps between the individual legs and thereby cut the winding or windings of the chokes. As a result, eddy currents are generated in the coils, which heat the coils in an undesirable way. The same effect occurs with choke cores in which the air gap or gaps between

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den Jochen und den Schenkeln angeordnet sind (DE 30 08 598 C2). Auch dort durchdringen die an den Luftspalten austretenden Feldlinien mindestens zum Teil die Drosselwicklungen und führen zu den bereits geschilderten Kupferverlusten. Der Grund für die Anordnung der Luftspalte zwischen den Jochen und den Schenkeln der Drosselkerne liegt auch hier im mechanischen Aufbau der Drosselkerne begründet,-die Drosselkerne lassen sich durch zwei Kernpakete aufbauen, die durch Spannelemente oder ähnliches aneinander festzulegen sind.the yokes and the legs (DE 30 08 598 C2). Here too, the field lines emerging from the air gaps at least partially penetrate the choke windings and lead to the copper losses already described. The reason for the arrangement of the air gaps between the yokes and the legs of the choke cores is also based on the mechanical structure of the choke cores - the choke cores can be constructed using two core packages that are secured to one another using clamping elements or similar.

Die Ursache für das Entstehen von Wirbelstromverlusten, nämlich das Durchsetzen der Drosselspulen durch an den Luftspalten aus dem Drosselkern austretende Streumagnetfelder ist in der DE 36 09 617 C2 beschrieben worden. Abhilfe sollen dort zweiteilige Drosselkerne von F-förmiger Struktur schaffen, die Luftspalte außerhalb der Spulen aufweisen. Tatsächlich durchdringen die an den Luftspalten austretenden Feldlinien aber auch bei diesem Drosselkern mindestens zum Teil noch die Spulen der Drosseln wenn auch nicht in dem Maße wie bei Drosselkernen E-förmiger Struktur und innerhalb der Spulenwicklungen angeordneten Luftspalten. Der Grund für die nicht konsequente Anordnung der Luftspalte außerhalb der Wicklungen dürfte auch hier im Konstruktiven liegen; die Anordnung der Luftspalte in den Jochen der Magnetkerne verhindert den Aufbau in sich stabiler Drosselkerne.The cause of the occurrence of eddy current losses, namely the penetration of the choke coils by stray magnetic fields emerging from the choke core at the air gaps, is described in DE 36 09 617 C2. The remedy is to be provided by two-part choke cores with an F-shaped structure that have air gaps outside the coils. In fact, the field lines emerging from the air gaps also penetrate at least partially through the coils of the chokes in this choke core, although not to the same extent as in choke cores with an E-shaped structure and air gaps arranged within the coil windings. The reason for the inconsistent arrangement of the air gaps outside the windings is likely to be structural here too; the arrangement of the air gaps in the yokes of the magnetic cores prevents the construction of inherently stable choke cores.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drosselkern nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 anzugeben, der so konzi-0 piert ist, daß sich möglichst wenige der an den Luftspalten austretenden Feldlinien über die Wicklungen der Drossel schließt.The object of the invention is to provide a choke core according to the preamble of claim 1, which is designed in such a way that as few as possible of the field lines emerging at the air gaps close over the windings of the choke.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruches 1. Die Anordnung der Luftspalte möglichst weit von den DrosselspulenThe invention solves this problem by applying the characterizing features of claim 1. The arrangement of the air gaps as far away from the choke coils as possible

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entfernt verhindert dabei, daß die Drosselwicklungen von Streufeldern durchdrungen werden,- der Aufbau der Joche aus in einer Ummantelung festgelegten weichmagnetischen Klötzen gestattet einen soliden mechanischen Aufbau der Drosselkerne trotz Einbringung von Luftspalten in die Joche der Kerne. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Drosselkernes sind in den Unteransprüchen angegeben.This prevents the choke windings from being penetrated by stray fields - the construction of the yokes from soft magnetic blocks fixed in a casing allows a solid mechanical construction of the choke cores despite the introduction of air gaps in the yokes of the cores. Advantageous embodiments of the choke core according to the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung darstellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. The drawing shows in

Figur l den erfindungsgemäßen Drosselkern in der Seitenansicht mit aufgeschnittenen Drosselwicklungen und in Figur 2 in einer perspektivischen Darstellung die Ausbildung der die Drosselschenkel festlegenden Joche.Figure 1 shows the choke core according to the invention in a side view with cutaway choke windings and in Figure 2 in a perspective view the design of the yokes that fix the choke legs.

Die in Figur 1 dargestellte Drossel besteht aus den beiden Spulen Sl und S2, die auf zugehörigen Wickelkörpern Wl, W2 aufgebracht und auf die Schenkel Al, A2 eines Drosselkerns aufgesteckt sind. Auf die Enden der Schenkel aufgesetzte Joche Jl und J2 vervollständigen den Drosselkern. Die Drosselschenkel bestehen z. B. aus Packen aufeinandergestapelter und gegeneinander festgelegter Bleche aus weichmagnetischem Werkstoff. Auch die Joche bestehen aus derartigen Blechpaketen, nur erstrecken sich diese nicht über die gesamte Jochlänge sondern nur über Teilbereiche. Jedes Joch Jl bzw. J2 besteht z. B. aus drei quaderförmigen Klötzen Jl.1, Jl.2, Jl.3 bzw. J2.1, J2.2, J2.3, die in Längsrichtung fluchtend in einer sie mechanisch festlegenden Ummantelung M untergebracht sind. Diese Ummantelung besteht aus einem nicht magnetischen Material, vorzugsweise einem Kunststoff, in den die Klötze durch Umspritzen eingebettet sind. Die einzelnen Klötze sind dabei durch Zwischenwände Wl, W2 voneinander getrennt. Diese Zwischenwände sind zusammen mit der Ummantelung M beim Umspritzen der einzelnen Klötze hergestellt worden und bilden die Luftspalte innerhalb der Joche. DieseThe choke shown in Figure 1 consists of the two coils Sl and S2, which are mounted on the associated winding bodies Wl, W2 and plugged onto the legs Al, A2 of a choke core. Yokes Jl and J2, which are placed on the ends of the legs, complete the choke core. The choke legs consist, for example, of packs of sheets made of soft magnetic material stacked on top of one another and secured against one another. The yokes also consist of such sheet packages, only they do not extend over the entire length of the yoke but only over parts of it. Each yoke Jl or J2 consists, for example, of three cuboid blocks Jl.1, Jl.2, Jl.3 or J2.1, J2.2, J2.3, which are housed in longitudinal alignment in a casing M that mechanically secures them. This casing consists of a non-magnetic material, preferably a plastic, in which the blocks are embedded by overmolding. The individual blocks are separated from each other by partition walls Wl, W2. These partition walls are produced together with the casing M when the individual blocks were overmolding and form the air gaps within the yokes. These

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Luftspalte sind dort jeweils außerhalb der Schenkelbereiche im Abstand zu den Spulen 51, 52 angeordnet, welche die über den oder die betreffende Luftspalte führenden Magnetfelder aufbauen. So ist z. B. die Zwischenwand Wl weit von der Drosselspule Sl und die Zwischenwand W2 weit von der Drosselspule S2 entfernt angeordnet. Die auch dort aus den Luftspalten austretenden Feldlinien können die zugehörigen Wicklungen aber nicht mehr durchdringen, so daß es dort durch diese Streufelder auch nicht zu WirbelStromerwärmungen kommen kann. Durch die Einbettung der Jochelemente in die sie festlegenden Ummantelungen entstehen in sich steife Joche, über die die Drosselschenkel beispielsweise durch gegenseitiges Verspannen der Joche festgelegt werden können.Air gaps are arranged there outside the leg areas at a distance from the coils 51, 52, which build up the magnetic fields leading across the air gap or gaps in question. For example, the partition Wl is arranged far away from the choke coil Sl and the partition W2 far away from the choke coil S2. The field lines emerging from the air gaps there can no longer penetrate the associated windings, so that these stray fields cannot cause eddy current heating. By embedding the yoke elements in the casings that secure them, rigid yokes are created, via which the choke legs can be secured, for example by mutually bracing the yokes.

Die Erfindung ist nicht auf den in Figur 1 dargestellten Drosselkern mit zwei Drosselschenkeln, zwei Wicklungen und jeweils zwei in die Joche eingebrachten Luftspalten beschränkt. Vielmehr läßt sich die Erfindung mit Vorteil auch bei anders aufgebauten Drosselkernen mit beliebig vielen 0 Schenkeln und Wicklungen anwenden. Auch können in die Joche bedarfsweise mehr oder weniger Luftspalte eingebracht sein, wenn nur dafür gesorgt wird, daß diese Luftspalte möglichst weit ab von den zugehörigen Drosselwicklungen angeordnet sind.The invention is not limited to the choke core shown in Figure 1 with two choke legs, two windings and two air gaps each introduced into the yokes. In fact, the invention can also be used to advantage with choke cores of a different design with any number of legs and windings. More or fewer air gaps can also be introduced into the yokes as required, as long as it is ensured that these air gaps are arranged as far away as possible from the associated choke windings.

Die Kötze, aus denen die Joche gebildet werden, können aus lameliierten Blechpaketen bestehen oder aus zu Quadern geformten Ferriten oder Pulverkernen; dies ist im wesentlichen abhängig von der konkreten schaltungstechnischen Anwendung der Drosseln. Die Luftspalte können jeweils gleiche oder unterschiedliche Dicke aufweisen. Es ist auch möglich, Luftspalte in unterschiedlicher Dicke und in unterschiedlicher Anzahl in den einzelnen Jochen unterzubringen und z. B. das eine Joch ganz ohne Luftspalte auszuführen.The blocks from which the yokes are made can consist of laminated sheet metal packages or of ferrites or powder cores formed into cuboids; this depends essentially on the specific circuit application of the chokes. The air gaps can have the same or different thicknesses. It is also possible to accommodate air gaps of different thicknesses and in different numbers in the individual yokes and, for example, to design one yoke without any air gaps at all.

Claims

Protection claims

1. Choke core made of soft magnetic material with at least two legs, at least one of which carries a winding and two yokes standing perpendicular to the legs, holding them between them, in which at least one air gap is introduced outside the at least one winding,
characterized in that the legs (S1, S2) and the yokes (J1, J2) are I-shaped and that the yokes (J1, J2) each consist of several cuboid blocks (J1.1, J1.2, J1.3; J2.1, J2.2, J2.3) made of soft magnetic material which are aligned in the longitudinal direction and are embedded in a dimensionally stable casing (M) made of non-magnetic material which at least partially encloses them, the casing forming several longitudinally successive chambers filled by the blocks by means of intermediate walls (W1.1, W1.2; W2.1, W2.2) of a predetermined thickness, and that the intermediate walls are arranged outside the leg regions (S1, S2) at a distance from the winding or windings (S1, S2) which build up the magnetic fields leading across the air gap or gaps in question.

2. Choke core according to claim 1,

characterized in that the casing (M) is designed as a plastic injection-molded part.

3. Choke coil according to claim 1 or 2, characterized in that the blocks (Jl.1, Jl.2, Jl.3; J2.1, J2.2, J2.3) are represented by laminated sheet packages.

4. Choke core according to claim 1 or 2, characterized in

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that the blocks are represented by ferrites or powder cores formed into cuboids.