DE6606407U - Hochfrequenzdrosselspule - Google Patents

Description

Dr. HEINZ FEDER

Patenfonwaif Ή 20 039/21a Gbm

4 Düsseldorf Akte 67-20-42

Am Wehrhchn 77 - i.Etgr. ₂g. Mai 1970 Dr.F/Ka

Firma Ueosid Pemetzrieder GmbH., Halver i.W.

Hoehfrequensdro s seispüle

In der Elektrotechnik werden Drosselspulen benötigt, die mit und ohne Zuschaltung von Kondensatoren als Tiefpaß, als Entstördrosseln, insbesondere Funk-Entstördrosseln, also ganz allgemein zur Dämpfung oder Abriegelung hoher Frequenzen dienen. Derartige Spulen müssen für niedare Frequenzen geringen, für steigende !Frequenzen zunehmenden Widerstand aufweisen. Da bei sehr hohen Frequenzen die Permeabilität der Spulenkerne und damit auch die Selbstinduktion der Spulen abnimmt, ist es erwünscht, daß die Dämpfung solcher Spulen mit steigender Frequenz zunimmt. Di^ za diesen Zwecken verwendeten Spulen sollen ferner, da sie häufig ini Starkstromleitungen eingebaut werden müssen, auch elektrisch gut isoliert sein und vor allem möglichst geringe Abmessungen aufweisen.

Die gebräuchlichen Funk-Entstördrosseln nach DIN 41 264 bestehen aus einer auf ein<m zylindrischen Kern aus Hochfrequenz-Eisen aufgebrachten Wicklung, über die zur Isolation ein Kunststoffschlauch gezogen sein kann. Es wurde auoh bereits vorgeschlagen, den Kunststoffschlauch durch einen Ferritzylinuer zu ersetzen. Im ersten Fall ist der Magnetfluß völlig offen, im zweiten Fall bildet der Ferritzylinder einen magnetischen Ti.ückschluß mit weitem Luftspalt. Es sind auch Breitbanddrosselspulen bekannt,

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die aus Ferritkernen mit sechs Längslöchern bestehen, durch die
einige Drahbwindungen gezogen sind. Bei derartigen Spulen verläuft das Magnetfeld in der Umgebung des Drahtes fast vollständig in ferromagnetischem Material, auch bei diesen Kernen ist aber
eine zusätzliche Isolation erforderlich, um die Spulen bei Einbau in Starkstromleitungen berührungssicher zu machen. Die Herstellung solcher Spulen ist, da der Draht durch die Längslöcher geführt
werden muß, umständlich im Vergleich zur Herstellung zylindrischer Wicklungen, die sich auf Wickelmaschinen sehr leicht auch mit
hohen Windungszahlen herstellen lassen.

Es ist auch bekannt, Drosselspulen, vorzugsweise zu Entstörzwecken geeignete Drosselspulen, mit Hochfrequenz—Eisen zu umspritzen.
Hochfrequonz-Eisenmasse besteht aber aus feinkörnigem Eisenpulver* dessen Eisenkörner durch ein Bindemittel mechanisch miteinander
verbunden und elektrisch gegeneinander isoliert sind, und infolge des hohen Gehaltes an metallischem, elektrisch leitendem Eisen ist der spezifische Widerstand derartiger Kerne und Ummante^lungen
verhältnismäßig gering, und die Verluste sind, da sich in den
einzelnen leitenden Eisenteilchen Wirbelströme bilden, hoch und
führen zu einer Erwärmung des Mantels. Dadurch ist die Mast- ' barkeit solcher Spulen bekannt.

Gegenstand der Neuerung ist eine Hochfrequenzdrosselspule, die
Vorteile der bekannten Spulen, bei denen d er !Draht der Spule vollj· ständig oder fast vollständig in ferromagnetischem Material ver- | läuft, erreicht,ohne die Nachteile der bekannten Ausführungsformenj in Kauf zu nohjjen. Dies wird gemäß der Neuerung dadurch erreicht,j daß bei einer Spule mit einem !Ferritkern, auf den aine ein- oder
mehrlagige Wicklung aufgebracht ist, und bei der Kern und Spule
mit einem magnetisch leitenden Mantel umgeben sind, neuerungsgemäß dieser magnetisch leitende Mantel aus einem Ferritpulver mit
hohem spezifischem Widerstand, das durch einen Kunststoff gebunden ist, besteht. Besonders geeignet ist ein Nbkel-Zink-Ferritpulver mit einer Werkstoffanfangspermeabilitat größer als 30

7 und einem spezifischen Gleichströinwiderstand größer als lü Ohnrcm. Dieser Ferrit weist im Frequenzbereich oberhalb 10 eine aZeigende Dämpfung auf. Dadurch wird nicht nur bei geringen Abmessungen eine sehr gute Sperrwirkung erreicht, es ist auch nicht erforderlich, solohe Spulen mit einer zusätzlichen Isolation zu umgeben, da der ferromagnetische Mantel selbst auch als elektrisch isolierende Hülle wirksam ist.

Als Kunststoffbinder kann jeder elektrisch gut isolierende, auch bei hohem Füllgrad plastisch verforrabare, thermoplastische oder ,aushärtbare Kunststoff verwendet werden, z,B« Kunststoffbinder ' auf Polystyrolbasis. Die Spule kann auf den Ferritkern mittels j ,Wickelmaschinen in einfacher Weise aufgebracht werden, während !der Mantel aus Ferritpulver und Kunststoffbinder im Spritzgußverfahren aufgebracht werden kann. Auf diese Weise wird erreicht,¹ daß der Draht der Spulenwicklung allseitig mit ferromagnetische!!! ' !Material umgeben ist, so daß die magnetischen Feldlinien schon ι In unmittelbarer Nähe des Spulendrahtes vollständig in ferro- | [magnetischem Material verlaufe^ und dadurch das magnetische Feld stark konzentriert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der neuen Spule ist in der Abbildung dargestellt.

Der Spulenkern 1 besteht aus einem Ferrit mit geeigneter Anfangspermeabilität und hohem spezifischen Widerstand, der in üblicher Weise im Sinterverfahren hergestellt sein kann. In den zylindrischen Kern 1 sind Zuleitungsdrähte 3 axial eingesetzt, bei-,spielsweise eingekittet oder schon vor dem Sintern eingepreßt. Auf diesen Kern 1 kann in üblicher Weise eine Spulenwicklung 2 , aufgebracht sein, deren Enden an die Zuleitungsdrähte 3 ange- j schlossen sind. Dieser ganze Körper ist mit einem Mantel 4 umpreßtj, der aus einem Ferritpulver mit einem Kunststoff als Bindemittel < besteht. Zur Herstellung dieses Mantels kanu eine Masse verwendet werden, die aus 90 Gewichts-^ Ferritpulver mit einer Anfangs- ;

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permeabilität von ca. 125 und 10 Gewichts-^ eines thermoplastischen Kunststoffbinders auf Polystyrolbasis besteht. Im Gegensaiz zu den bekannten Hochfrequenzdrosselspulen, bei denen der Draht der Spule nicht in ferromagnetisches Material eingebettet ist, dringt beim Gegenstand der Erfindung beim Umspritzen oder Umpressen der Spule mit dem Gemisch aus Ferritpulver und Kunststoff diese Masse auch zwischen die Spulenwindungen ein und j füllt alle Hohlräume vollständig aus, so daß die Spulendrähte ^: vollständig in ferromagnetisches Material eingebettet sind. j Infolge des hohen Gleichstromwiderstandes des Ferrites ist auch ' bei dem angewendeten hohen Füllprad durch diesen Mantel die

• elektrische Isolation gewährleistet, ohne daß es erforderlich ist, noch eine zusätzliche Isolierschicht aus reinem Kunststoff aufzubringen. Infolge der hohen Isolationsfähigkeit des für den j Kern 1 verwendeten Materiales erübrigt sich auch die Aufbringung einer besonderen Isolation gegen den Kern 1 auf die Z_uleitungen Durch die Wahl des Bindemittelanteiles in dem für die Herstellung des Mantels verwendeten Gemisch läßt sich auch die Scherung des magnetischen Rückschlusses entsprechend einstellen. Eine gewisse Scherung ist aber gerade deshalb, weil die Spule dicht von ferromagnetischem Material umgeben ist, nicht unerwünscht, veil dabei die Aussteuerung bis zur magnetischen Sättigung erst bei höheren magnetischen Feldstärken eintritt, doch läßt sich durch niedrigen Bindemittelanteil die Scherung in den erwünschten niedrigen Grenzen halten. Die Entstördrosseln sollen Hochfrequenzströmen einen mit der Frequenz steigenden Widerstand !entgegensetzen, d.h. sie sollen im Bereich oberhalb 10 MHz bis 800 14Hz, insbesondere von 10 - 100 MHz, gute Sperrwirkung aufweisen. Das Verhalten der bei der Herstellung der Drosselspulen verwendeten ferromagnetisehen Massen bei hohen Frequenzen ist, insbesondere bei Frequnezen im Bereich oberhalb 10 MHz, sehr unterschiedlich. Die gemäß der Erfindung 'να verwendenden Ferrite mit sehr geringer elektrischer Leitfähigkeit weisen in dem hier

interessierenden Frequenzbereich praktisch keine Wirbelstromverluste auf, dagegen verhältnismäßig hohe Rest-Hagnetisierungsverluste. Daraus ergeben sich besonders günstige Eigenschaften der Spulen nachder Erfindung. Die nachstehende Tabelle zeigt Messungen an einer bekannten Drosselspule nach DIN 41 264 -^orm B, an einer Längsloch-Drosselnpule mit 2 l/2 Windungen und an einer Drosselspule nach der vorliegenden Erfindung. Aus der Tabelle ergibt sich, daß bei gleichen äußeren Abmessungen und bei gleicher öleichfströmbelastbarkeit die Dämpfung«? , gemessen in dB, also im logarithmisehen Maß, bis zu 40$ größer ist, als bei den bekannten Drosseln und selbst bei Frequenzen von 100 MHz noch 10$ höher liegt als bei den bekannten Drosseln. Gegenüber der Längsloch-Drossel, die schwier&jer herzustellen ist, ist die Dämpfung bis zu den höchsten gemessenen Frequenzen noch mehr als doppelt so groß.

	Durch messer in mm	Länge in mm	Gleich- strom- wider stand in Ohm	Strombe lastbar keit in Amp. bei 50'Hz	Dämpfung cc in dB bei 10 20 50 100m	16	28	40
	6	15	0,04	1	10	10	18	20
	6	14	0,008	1	5	23	33	44
Bezeich nung der Spule	6	15	0,04	1	16
Drossel 1 Form B nach DIN 41264
Längsloch- 2 Drossel 2 1/2 Win dungen
Drossel 3 nach der Erfindung

Die Prüfung auf Durchschlagfestigkeit ergibt, daß der Mantel ohne'

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eine zusätzliche Isolation den Prüfbedingungen für 250 Y Betriebsspannung ohne weiteres genügt.

Das Aufbringen des Mantels kann außer im Spritzgußverfahren auch nach anderen bekannten Verfahren, z.B_o im Preßspritzverfahren, im Eingießverfahren oder im Tauchverfahren erfolgen.

Schutzansprüche j

Claims (2)

i m * ι · ■ » s - 7 Schutzansprüche

1. Hochfrequenzdrosselspule mit einem Ferritkern, auf den eine
ein- oder mehrlagige Wicklung aufgebracht ist, und bei der
Kern und Spule mit einem magnetisch leitenden Hantel umgeben
sind, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch leitende
Mantel aus einem Ferritpulver mit hohem spezifischen Widerstand» das durch einen Kunststoff gebunden ist, besteht.

2. Hochfrequenzdrosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-j net, daß «j|er magnetisch leitende Mantel aus eisern Sxokel—Zink—! Ferritpulver mit einer Werkstoff-Anfangspermeabilität größer j als 30 und einem spezifischen ^Gleichstromvo.derstand größer als! 10 OhiH'Gin besteht. ^!