EP0794538A1 - Ringkern für eine Drossel, insbesondere zur Funkentstörung von Halbleiterschaltungen nach dem Phasenanschnittverfahren - Google Patents
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- H01F17/062—Toroidal core with turns of coil around it
Definitions
- a toroidal choke that meets these requirements is described for example in DE 18 04 835 C3.
- the first of these materials having a relatively low permeability with high saturation induction and the second material having a medium permeability.
- amorphous powder or nanocrystalline powder has also been used. This is evident from EP 302 355 A1. Despite the significantly higher permeability of the amorphous material and in particular of the nanocrystalline material, a powder core will also have a lower permeability here compared to solid cores even from crystalline material because of the binder used.
- the object of the present invention is to provide a core for such a ring core choke which is simple and inexpensive to produce and which can be produced in a very compact size, depending on the power, by utilizing the high permeability of amorphous or nanocrystalline alloys.
- the invention thus relates to a toroidal core for a choke, in particular for radio interference suppression of semiconductor circuits using the phase gating method, which consists of two soft magnetic materials of different permeability and saturation induction.
- one of the materials consists of a soft magnetic, crystalline material and that an annular core-shaped trough is formed from this material and that the other material consists of amorphous and / or nanocrystalline particles which as powder or flakes are inside the toroidal trough.
- the trough made of crystalline soft magnetic material can be made from any soft magnetic alloy. However, pure iron is advantageously used. Shredded tapes made of amorphous or nanocrystalline material can be used as powder or flakes. But it is also possible that the resulting in the production of the tapes and for tapes z. B. because of brittleness, poor dimensional accuracy, etc. to use unusable material that would otherwise have to be melted down as scrap.
- a cover which is also made of soft magnetic material or plastic, serves to close the trough, so that the nanocrystalline particles are enclosed on all sides and do not require any compaction. Nevertheless, it is possible to improve the filling factor by pressing in the particles or to achieve additional noise insulation by adding a binder to the trough.
- FIG. 1 An exemplary embodiment is shown in cross section in FIG. 1 and in plan view in FIG. 2.
- Amorphous and / or nanocrystalline particles 3 are located in an annular core-shaped trough 1, which can be covered by a cover 2, which largely fill the interior of the trough 1.
- the trough 1 with the particles 3 therein made of nanocrystalline or amorphous material can be provided with insulation in the usual way and serve as a ring core for a throttle.
- the structure according to the invention is particularly advantageous for radio interference suppression chokes, since the high permeability of the particles of amorphous or nanocrystalline material with small dimensions ensure high inductance and since the eddy currents which form in the trough 1 contribute to damping the current. For this reason, the core is especially for chokes suitable, which are used for radio interference suppression of semiconductor circuits, which work according to the phase control method and cause harmonics in the operating current.
- FIG. 2 shows a plan view of the ring core shown in cross section in FIG. 1, with the trough 1 without a lid and the particles 3 located inside the trough.
- the trough 1 can consist entirely or only partially of soft magnetic material, depending on what level of eddy currents is desired for the respective application.
- the eddy currents that are formed can also be adapted to the respective requirements by selecting the wall thickness of the trough.
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Abstract
Ein Ringkern für eine Funkentstördrossel, die insbesondere für Halbleiterschaltungen geeignet ist, die nach dem Phasenanschnittverfahren arbeiten, besteht aus zwei verschiedenen weichmagnetischen Materialien. Das eine Material ist kristallin und als ringkernförmiger Trog geformt, der das andere als amorphe oder nanokristalline Teilchen vorliegende Material aufnimmt. Der so gebildete Ringkern kann dann von einer Spule umgeben werden, die in Reihe zu dem Verbraucher mit Phasenanschnittsteuerung geschaltet ist.
Description
- Zur Begrenzung leitungsgebundener hochfrequenter Störenergien werden Funkentstördrosseln im allgemeinen als Längsglieder dort eingesetzt, wo Kondensatoren allein keinen ausreichenden störungsarmen Funkempfang sicherstellen. Derartige Drosseln sind insbesondere erforderlich zur Entstörung von Halbleiter-Schaltungen, welche in Bezug auf Funkstörungen einen kleinen Innenwiderstand aufweisen. Beispielsweise werden sie benötigt in mit Thyristoren arbeitenden Helligkeitsreglern. Solche Drosseln sollen
- die notwendige Entstörung bei möglichst geringem Aufwand an Siebmitteln bewirken,
- die eigentliche Funktion der Schaltung nicht nachteilig beeinflussen, also z. B. nach Ablauf des Schaltvorgangs für den Laststrom keinen nennenswerten ohmschen und induktiven Widerstand mehr darstellen,
- den Halbleiter gegen zu hohe Spannungsspitzen und zu steilen Anstieg des Einschaltstromes schützen
- sowie kleine Abmessungen haben und streuarm sein.
- Eine Ringkerndrossel, die diese Forderungen erfüllt, ist beispielsweise in DE 18 04 835 C3 beschrieben. Hier wird vorgeschlagen, für den Ringkern der Funkentstördrossel zwei unterschiedliche, weichmagnetische metallische Werkstoffe zu verwenden, wobei der erste dieser Werkstoffe eine relativ niedrige Permeabilität bei gleichzeitig hoher Sättigungsinduktion und der zweite Werkstoff eine mittlere Permeabilität aufweist.
- Weiterhin ist es aus DE 23 43 377 B2 bekannt, für den Kern einer Funkentstördrossel neben Blechringen einen Pulverkern zu verwenden, der aus mit Kunststoff verpreßtem Eisenpulver besteht. Hierbei dient der aus mit Kunststoff verpreßtem Eisenpulver bestehende Teil des zusammengesetzten Drosselkerns als Werkstoff mit geringerer Permeabilität, da der Kunststoffbinder zwischen den Eisenteilchen magnetisch wie einzelne Luftspalte wirkt.
- Für magnetische Kerne, die aus gepreßtem weichmagnetischem Pulver bestehen, hat man auch schon amorphes Pulver oder auch nanokristallines Pulver verwendet. Dies geht aus EP 302 355 A1 hervor. Trotz der wesentlich höheren Permeabilität des amorphen Materials und insbesondere des nanokristallinen Materials wird aber auch hier ein Pulverkern wegen des verwendeten Binders gegenüber Massivkernen selbst aus kristallinem Material eine niedrigere Permeabilität aufweisen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kern für eine derartige Ringkerndrossel anzugeben, der einfach und preiswert herstellbar ist und durch Ausnutzung der hohen Permeabilität von amorphen oder nanokristallinen Legierungen in sehr kompakten Maßen - abhängig von der Leistung - der Drossel herstellbar ist.
- Die Erfindung betrifft damit einen Ringkern für eine Drossel, insbesondere zur Funkentstörung von Halbleiterschaltungen nach dem Phasenanschnittsverfahren, der aus zwei weichmagnetischen Materialien unterschiedlicher Permeabilität und Sättigungsinduktion besteht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eines der Materialien aus einem weichmagnetischen, kristallinen Material besteht und daß aus diesem Material ein ringkernförmiger Trog ausgebildet ist, und daß das andere Material aus amorphen und/oder nanokristallinen Teilchen besteht, die als Pulver oder Flakes sich im Inneren des ringkernförmigen Troges befinden.
- Der aus kristallinem weichmagnetischem Material bestehende Trog kann aus jeder beliebigen weichmagnetischen Legierung hergestellt werden. Vorteilhafterweise verwendet man jedoch reines Eisen. Als Pulver oder Flakes kann man zerkleinerte Bänder aus amorphem oder nanokristallinem Material verwenden. Es ist aber außerdem möglich, das bei der Herstellung der Bänder anfallende und für Bänder z. B. wegen Sprödigkeit, schlechter Maßhaltigkeit usw., nicht brauchbare Material zu verwenden, das sonst als Schrott hätte wieder eingeschmolzen werden müssen. Ein ebenfalls aus weichmagnetischem Material oder Kunststoff bestehender Deckel dient dabei zum Verschließen des Troges, so daß die nanokristallinen Teilchen allseitig eingeschlossen sind und keiner Kompaktierung bedürfen. Trotzdem ist es möglich, den Füllfaktor durch Einpressen der Teilchen zu verbessern oder eine zusätzliche Geräuschdämmung durch Zugabe eines Binders in den Trog zu erzielen.
- Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 im Querschnitt und in Fig. 2 in Draufsicht dargestellt.
- In einem ringkernförmigen Trog 1, der durch einen Deckel 2 abgedeckt sein kann, befinden sich amorphe und/oder nanokristalline Teilchen 3, die den Innenraum des Troges 1 weitgehend ausfüllen. Der Trog 1 mit den darin befindlichen Teilchen 3 aus nanokristallinem oder amorphem Material kann dabei in üblicher Weise mit einer Isolation versehen werden und als Ringkern für eine Drossel dienen. Insbesondere für Funkentstördrosseln ist der erfindungsgemäße Aufbau von Vorteil, da die hohe Permeabilität der Teilchen aus amorphem oder nanokristallinem Material bei kleinen Abmessungen eine hohe Induktivität gewährleisten und da die im Trog 1 sich ausbildenden Wirbelströme zur Dämpfung des Stromes beitragen. Aus diesem Grund ist der Kern besonders für Drosseln geeignet, die zur Funkentstörung von Halbleiterschaltungen eingesetzt werden, die nach dem Phasenanschnittverfahren arbeiten und Oberwellen im Betriebsstrom hervorrufen.
- Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf den in Fig. 1 im Querschnitt dargestellten Ringkern, mit dem Trog 1 ohne Deckel und den im Innern des Troges befindlichen Teilchen 3. Der Trog 1 kann dabei ganz oder nur teilweise aus weichmagnetischem Material bestehen, abhängig davon, welches Maß an Wirbelströmen für den jeweiligen Einsatzzweck gewünscht wird. Die sich ausbildenden Wirbelströme lassen sich auch durch Wahl der Wandstärke des Troges den jeweiligen Erfordernissen anpassen.
Claims (5)
- Ringkern für eine Drossel, insbesondere zur Funkentstörung von Halbleiterschaltungen nach dem Phasenanschnittsverfahren, der aus zwei weichmagnetischen Materialien unterschiedlicher Permeabilität und Sättigungsinduktion besteht, dadurch gekennzeichnet , daß eines der Materialien aus einem weichmagnetischen, kristallinen Material besteht und daß aus diesem Material ein ringkernförmiger Trog (1) ausgebildet ist, und daß das andere Material aus amorphen und/oder nanokristallinen Teilchen (3) besteht, die als Pulver oder Flakes sich im Inneren des ringkernförmigen Troges (1) befinden.
- Ringkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der ringkernförmige Trog von einem als ringkernförmige Scheibe ausgebildeten Deckel (2) verschlossen ist.
- Ringkern noch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der ringkernförmige Trog (1) und/oder der Deckel (2) aus reinem Eisen bestehen.
- Ringkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der den ringkernförmigen Trog (1) verschließende Deckel (2) aus Kunststoff besteht.
- Ringkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die amorphen oder nanokristallinen Teilchen (3) in dem Trog von einem Bindemittel zusammengehalten werden.
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