DE4137685A1 - Drossel aus einer vielzahl von elementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drossel aus einer Vielzahl von Elementen.

Aus Bausteinen zusammengesetzte Spulen oder Drosseln werden in Digital- und Analogschaltkreisen zum Abschwächen oder Dämpfen von Störungen oder Störsignalen benutzt, deren Fre­ quenzen oberhalb 1 MHz liegen, weil sie keinen Energieverlust bei Gleichstrom oder in niederfrequenten Bereichen verursa­ chen.

Zwei bekannte Drosselelemente sind in den Fig. 6 und 7 per­ spektivisch dargestellt. Das in Fig. 6 gezeigte Drossel­ element 10a hat einen zylindrischen Magnetkern 1 mit einer axialen Durchgangsbohrung 1a in der Mitte, durch die ein Lei­ tungsdraht 4 führt. Die Durchgangsbohrung 1a ist bis zu bei­ den Enden des Kerns mit einem Klebstoff 6 ausgefüllt.

Das in Fig. 7 gezeigte Drosselelement 10b weist eine Vielzahl kleiner zylindrischer Kerne 1 auf, von denen in Fig. 7 nur einer gestrichelt dargestellt ist. Durch jeden Kern 1 er­ streckt sich in der Mitte eine axiale Durchgangsbohrung 1a, durch die ein Leitungsdraht 4 führt. Beim Herstellen des Drosselelementes werden die Kerne 1 mit den durch sie verlau­ fenden Leitungsdrähten 4 nebeneinander angeordnet und ein­ stückig in Harz geformt. Anschließend werden die Leitungs­ drähte 4 gebogen.

Schwierigkeiten, die sich mit diesen bekannten Drosselelemen­ ten einstellen, sollen anhand von Fig. 6 und 7 erläutert wer­ den.

Das in Fig. 6 gezeigte Drosselelement 10a hat den Nachteil, daß es schwierig ist, den Klebstoff 6 bis zum optimalen Niveau einzufüllen, denn der Klebstoff hat die Tendenz, sich am äußeren Umfang des Kerns 1 und am Leitungsdraht 4 abzu­ setzen. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Kern 1 durch Aufbringen einer Kraft von außen, beispielsweise auf den Lei­ tungsdraht 4, bricht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es schwierig ist, das Drosselelement 10a stabil auf einem hier nicht gezeigten Träger oder Substrat anzubringen, und daß der Kern 1 durch äußere Kräfte leicht bricht oder rissig wird. Ferner besteht die Gefahr, daß der Leitungsdraht 4 durch Ermüdung bei wiederholtem Aufbringen einer Kraft von außen abbricht.

Das in Fig. 7 gezeigte Drosselelement 10b ist gegenüber dem in Fig. 6 gezeigten insofern verbessert, als es gegenüber äußeren Kräften beständig ist, die einen Bruch oder Rißbil­ dung des Kerns und ein Abtrennen des Leitungsdrahtes verursa­ chen könnten. Allerdings besteht bei diesem bekannten Dros­ selelement die Schwierigkeit, daß durch ein Zusammenziehen unter Wärme, was beim Hartwerden des Formharzes verursacht wird, im Drosselelement 10b eine magnetische Beanspruchung hervorgerufen wird, so daß keine stabilen Betriebsmerkmale erhalten werden können. Außerdem ist für diese Art von Dros­ selelement im wesentlichen eine Preßvorrichtung oder eine Formgebungsmaschine erforderlich.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Drosselelement ist also ein ge­ sonderter Arbeitsschritt nötig, um überschüssigen Klebstoff 6 von den Oberflächen des Kerns und des Leitungsdrahtes zu ent­ fernen, wodurch die für die neuerdings beliebte Oberflächen­ montage erforderliche Zeit unzweckmäßigerweise verlängert wird.

Das andere bekannte Drosselelement gemäß Fig. 7 hat außerdem den Nachteil, daß bei der Herstellung dieses Bausteins der Einfluß der magnetischen Beanspruchung vorhergesagt werden muß, die möglicherweise durch das Formharz verursacht wird und daß dieser Einfluß ausgeglichen werden muß. Außerdem ist eine teure Formgebungsvorrichtung erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drossel aus einer Vielzahl von Elementen zu schaffen, deren Aufbau ein Ganzes bildet, um das Anbringen der Vielzahl von Elementen zu erleichtern, und die hohe Beständigkeit gegenüber Kräften von außen und der Umgebung sowie gleichförmige Eigenschaften bei verringertem Einfluß magnetischer Beanspruchung aufweist und mit hohem Wirkungsgrad elektrische Signalstörungen im Hochfrequenzbe­ reich beseitigt, wodurch die genannten Probleme des Standes der Technik überwunden werden.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine Drossel aus einer Vielzahl von Elementen geschaffen, die folgendes aufweist: Eine Vielzahl von Drosselelementen, je­ weils mit einem Kern, der eine Durchgangsbohrung hat, durch die sich ein Leiter erstreckt; ein aus einem Harz geformtes Gehäuse, in welchem die Drosselelemente so aufgenommen sind, daß die Enden der Leiter an der Außenseite des Gehäuses frei­ liegen; und ein Formharz, durch das die Drosselelemente mit­ einander und mit dem Gehäuse zusammengebaut sind.

Die Drossel aus einer Vielzahl von Elementen gemäß der Erfin­ dung wird dadurch zusammengesetzt, daß eine Vielzahl von Drosselelementen in ein aus einem thermoplastischen oder hitzehärtbaren Harz bestehendes Gehäuse so eingesetzt werden, daß Leiter in gleichmäßigen Abständen an der linken und rechten Seite des Gehäuses herausragen. Diese Drossel aus einer Vielzahl von Elementen kann deshalb stabil und leicht auf einem Substrat oder Träger angebracht werden. Ferner sind die in der beschriebenen Weise angeordneten Drosselelemente durch ein Formharz miteinander verbunden, was es ermöglicht, die Menge an Formharz auf ein Minimum einzuschränken, um das Entstehen einer magnetischen Beanspruchung zu unterdrücken.

Wenn der Kern aus einem magnetischen Werkstoff oder einem Harz geformt wird, welches ein Pulver aus einem magnetischen Werkstoff von hoher Permeabilität enthält, kann eine Drossel aus einer Vielzahl von Elementen geschaffen werden, mit der elektrisches Signalrauschen in höherfrequenten Bereichen ent­ fernt werden kann als mit bekannten Drosseln aus einer Viel­ zahl von Bausteinen.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels einer Drossel aus einer Vielzahl von Elementen gemäß der Erfindung, bei der die Form weg­ gelassen ist;

Fig. 2 bis 4 perspektivische Ansichten weiterer Ausführungsbei­ spiele von Drosseln gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine graphische Darstellung von Kurven der Frequenz- Rauschunterdrückung, die mit einer Drossel aus einer Vielzahl von Elementen gemäß der Erfindung erreicht werden;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Ferrit- Drosselelements;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Drossel aus einer Vielzahl von Ferritelementen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele von Drosseln aus einer Viel­ zahl von Elementen gemäß der Erfindung werden anhand ver­ schiedener Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugs­ zeichen gleiche oder einander entsprechende Teile bezeichnen. In dieser Beschreibung wird von Drosselelementen ausgegangen, deren Kerne aus Ferrit als Beispiel für den magnetischen Werkstoff bestehen. Der Kern aus Ferrit im Drosselelement und das Drosselelement mit einem solchen Kern wird als "Ferritkern" bzw. als "Ferritdrosselelement" bezeichnet. Die Verwendung von Ferrit ist allerdings nicht ausschließlich, denn die Kerne der Drosselelemente können auch aus anderen Werkstoffen als Ferrit bestehen.

Die in Fig. 1 gezeigte Drossel weist insgesamt eine Vielzahl von Drosselelementen 10 auf, die jeweils einen zylindrischen Ferritkern 1 mit Durchgangsbohrungen haben, durch die sich Leiter erstrecken. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel um­ faßt vier Drosselelemente 10. Die Ferritkerne 1 sind in einem Gehäuse 2 aus einem thermoplastischen oder hitzehärtbaren Harz angeordnet und miteinander sowie mit dem Gehäuse 2 mit­ tels eines hier nicht gezeigten Formharzes verbunden, welches gleichfalls ein thermoplastisches oder hitzehärtbares Harz ist. Um das Kapseln bei der Oberflächenmontage auf einem Sub­ strat zu erleichtern, liegen die Leiter 4 zu beiden Seiten des Gehäuses 2 in gleichmäßigen Abständen voneinander frei, was in Fig. 1 erkennbar ist.

Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel einer Drossel aus einer Vielzahl von Elementen sind die Ferritkerne 1 vom Gehäuse 2 und dem Formharz bedeckt und verkleidet, was sie vor schädli­ chen Einflüssen von außen schützt. Außerdem braucht in diesem Fall das Formharz aber nur kleine Räume zwischen den einander benachbarten Ferritkernen 1 sowie zwischen den Kernen und dem Gehäuse 2 zu füllen. Folglich ist die Menge des verwendeten Formharzes verringert, was dementsprechend die magnetische Beanspruchung verringert, die durch das Zusammenziehen des Formharzes unter Wärme verursacht wird. So entsteht eine Drossel aus einer Vielzahl von Elementen mit einem hohen Maß an Gleichförmigkeit in ihren Eigenschaften.

Da hier eine Vielzahl von Ferritkernen 1 mittels des Gehäu­ ses 2 fixiert und integriert ist, können gegenseitige Störun­ gen zwischen benachbarten Drosselelementen aufgrund der gegenseitigen Berührung der Ferritkerne 1 ohne weiteres da­ durch vermieden werden, daß mit dem Gehäuse 2 einstückig aus­ gebildete Trennwände 2a an Stellen zwischen einander benach­ barten Ferritkernen 1 vorgesehen werden. Ferner ist es bei dieser Drossel aus einer Vielzahl von Elementen möglich, eine Vielzahl einzelner Drosselelemente in hoher Dichte auf einem nicht gezeigten Substrat für die Oberflächenmontage anzubrin­ gen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel soll unter Hinweis auf Fig. 2 beschrieben werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird ein konkaves, gefäßartiges Gehäuse 2 benutzt, um das Formharz in flüssigem Zustand zu halten, und die Leiter 4, die sich durch die Durchgangsbohrungen in den Ferritkernen 1 erstrecken, sind so geformt, daß sie an beiden Seiten des Gehäuses 2 vorstehen. Im Gegensatz dazu ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine Gestaltung nach Art einer integrierten Schaltung dadurch verwirklicht, daß ein Gehäuse benutzt wird, welches aus einem Oberteil 3 und einem Unterteil 7 zusammengesetzt ist. In den zwischen dem Oberteil 3 und dem Unterteil 7 des Gehäuses begrenzten Raum ist eine Vielzahl von Drosselelementen 10 aus Ferrit angeordnet, die durch ein in das Gehäuse gefülltes thermoplastisches oder hitzehärtbares Formharz miteinander und mit dem Gehäuse zu­ sammengebaut sind. Als Alternative können die Ferrit-Drossel­ elemente 10 mittels eines Klebstoffs fixiert sein. Die Leiter 4 sind dann entsprechend gestaltet, um das Anbringen zu er­ leichtern. Es liegt auf der Hand, daß dieses zweite Ausfüh­ rungsbeispiel die gleichen Vorteile bietet wie das zuerst beschriebene.

Ein drittes Ausführungsbeispiel einer Drossel aus einer Viel­ zahl von Elementen soll unter Hinweis auf Fig. 3 beschrieben werden.

Wie Fig. 3 zeigt, ist ein Gehäuse 2 mit einer Vielzahl zy­ lindrischer Durchgangsbohrungen 1b versehen, in denen jeweils Drosselelemente 10 aus Ferrit aufgenommen sind. Die Drossel­ elemente 10 sind in den Durchgangsbohrungen 1b mittels eines thermoplastischen oder hitzehärtbaren Harzes oder mittels eines Klebstoffs befestigt. Die Leiter 4 sind entsprechend geformt. Auch dieses dritte Ausführungsbeispiel bietet die gleichen Wirkungen wie das erste Ausführungsbeispiel.

Ein viertes Ausführungsbeispiel einer Drossel aus einer Viel­ zahl von Elementen gemäß der Erfindung wird unter Hinweis auf Fig. 4 beschrieben. In Fig. 4 besteht das Gehäuse aus einem Oberteil 3 und einem Unterteil 7. Dabei zeigt Fig. 4 das Drosselelement in umgekehrter Lage, wobei das Oberteil unten zu sehen ist. Dieses Oberteil 3 des Gehäuses hat in beiden Seitenwänden Kerben 1c, durch die die Leiter 4 an beiden Sei­ ten aus dem Gehäuse herausgeführt werden können. In dieses Gehäuse wird eine Vielzahl von Ferrit-Drosselelementen 10 so eingesetzt, daß sich ihre Leiter 4 durch die Kerben 1c aus dem Gehäuse heraus erstrecken. Dann wird das Unterteil 7 des Gehäuses, welches mit den Kerben 1c im Oberteil 3 entspre­ chenden Vorsprüngen 7a versehen ist, auf das Oberteil 3 so aufgesetzt, daß die Vorsprünge 7a in die Kerben 1c in den Seitenwänden des Oberteils 3 passen. Anschließend wird in das Gehäuse durch eine im Unterteil 7 vorgesehene Öffnung ein thermoplastisches oder hitzehärtbares Harz gegossen, wodurch die Drosselelemente 10 im Gehäuse fixiert werden. Auch dieses vierte Ausführungsbeispiel hat die gleichen Vorteile, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden. Zwar wird hier ein thermoplastisches oder ein hitzehärtbares Harz als Form­ harz zum Fixieren der Ferritkerne 1 im Gehäuse 2 bei allen Ausführungsbeispielen beschrieben. Dieses Formharz kann aber auch durch andere Werkstoffe, beispielsweise Klebstoff oder ein Haftmittel oder eine sonstige Verbindung ersetzt sein.

Ferner liegt auf der Hand, daß die Verwendung eines thermo­ plastischen oder hitzehärtbaren Harzes als Werkstoff für das Gehäuse 2 oder das Oberteil 3 und Unterteil 7 des Gehäuses lediglich als Beispiel dient, und daß die gleichen Vorteile auch dann erzielbar sind, wenn das Gehäuse oder die Gehäuse­ teile aus einem magnetischen Werkstoff oder einem thermo­ plastischen oder hitzehärtbaren Harz besteht, welches ein pulverförmiges magnetisches Material hoher Permeabilität ent­ hält, z. B. Ferritpulver. Bei Verwendung eines solchen magne­ tischen Materials wird der Effekt der Beseitigung elektri­ scher Signalstörungen in höheren Frequenzbereichen noch ver­ bessert.

Fig. 5 zeigt das Ausmaß der Rauschunterdrückung im Verhältnis zur Frequenz. Die Kurve a zeigt die Störsignaldämpfung des Ferritkerns 1, die Kurve b zeigt die Störsignaldämpfung eines Gehäuses aus einem Harz, welches ein Magnetpulver enthält. Durch die Verwendung des Ferritkerns 1 in Kombination mit dem Gehäuse aus einem Magnetpulver enthaltenden Harz ist es mög­ lich, die Rauschdämpfungseffekte des Kerns und des Gehäuses einander zu überlagern, so daß Störungen über einen großen Frequenzbereich gedämpft werden können, wie die Kurve c zeigt.

Claims (7)

1. Drossel aus einer Vielzahl von Elementen, gekennzeichnet durch

• - eine Vielzahl von Drosselelementen (10), die jeweils einen Kern (1) mit einer Durchgangsbohrung (1b) und einen sich durch die Bohrung erstreckenden Leiter (4) aufweisen;
• - ein Gehäuse (2) aus Harz, in dem die Drosselelemente (10) so aufgenommen sind, daß die Enden der Leiter (4) außerhalb des Gehäuses freiliegen; und
• - ein Formharz, durch welches die Drosselelemente (10) miteinander und mit dem Gehäuse (2) zusammengebaut sind.

2. Drossel aus einer Vielzahl von Elementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus einem Harz besteht, welches einen magnetischen Werkstoff oder ein Pulver aus einem magnetischen Werkstoff von hoher Permeabilität enthält.

3. Drossel aus einer Vielzahl von Elementen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus einem Harz besteht, welches einen magnetischen Werkstoff oder ein Pulver aus einem magnetischen Werkstoff von hoher Permeabilität enthält.

4. Drossel aus einer Vielzahl von Elementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus einem Harz besteht, welches einen magnetischen Werkstoff oder ein Pulver aus einem magnetischen Werkstoff von hoher Permeabilität enthält, und daß das Gehäuse (2) aus einem Harz besteht, welches einen magnetischen Werkstoff oder ein Pulver aus einem magnetischen Werkstoff von hoher Permeabilität enthält.

5. Drossel aus einer Vielzahl von Elementen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus einem Oberteil (3) und einem Unterteil (7) zusammengesetzt ist.

6. Drossel aus einer Vielzahl von Elementen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen (1b) hat, in denen die Drosselelemente (10) aufgenommen sind, die in dem Gehäuse mittels des Formharzes fixiert und mit dem Gehäuse zusammengebaut sind.

7. Drossel aus einer Vielzahl von Elementen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus einem thermoplastischen Harz oder einem hitzehärtbaren Harz besteht.