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EP2462596B1 - Stromkompensierte drossel und verfahren zur herstellung einer stromkompensierten drossel - Google Patents

Stromkompensierte drossel und verfahren zur herstellung einer stromkompensierten drossel Download PDF

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Publication number
EP2462596B1
EP2462596B1 EP10739571.7A EP10739571A EP2462596B1 EP 2462596 B1 EP2462596 B1 EP 2462596B1 EP 10739571 A EP10739571 A EP 10739571A EP 2462596 B1 EP2462596 B1 EP 2462596B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
ferrite core
wire
compensated
current compensated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP10739571.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2462596A1 (de
Inventor
Bernhard Röllgen
Karl Stoll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP2462596A1 publication Critical patent/EP2462596A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2462596B1 publication Critical patent/EP2462596B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/08—Winding conductors onto closed formers or cores, e.g. threading conductors through toroidal cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
    • H01F17/06—Fixed inductances of the signal type with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
    • H01F17/062—Toroidal core with turns of coil around it
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2847—Sheets; Strips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2895—Windings disposed upon ring cores

Definitions

  • the pamphlets JP 2001-196233 A and JP 2001-085233 A show a choke with round core.
  • the publication DE 102004008961 B4 shows a bobbin for a current-compensated throttle.
  • the object is to provide an alternative current-compensated choke, which has a high current carrying capacity.
  • a current-compensated choke which has a one-piece, annularly closed ferrite core.
  • the ferrite core has at least two wire coils, each comprising a flat wire wound upright.
  • the wire coils are bobbin-free and spaced from each other on the ferrite core.
  • a one-piece ring-shaped closed ferrite core is understood to mean a "single-layer" ferrite core with a homogeneous construction and without an air gap. Ring-shaped means enclosing any surface.
  • a current-compensated choke with a one-piece ferrite core has in comparison to a current-compensated Throttle with a multi-part ferrite core with air gap approximately the same number of turns of the winding to a comparatively higher inductance.
  • a current-compensated reactor having a ferrite core made of a single piece Compared to a current-compensated reactor having a ferrite core made of a single piece, a current-compensated reactor having a ferrite core made of bonded ferrite core halves has only about 20 to 50% of the inductance.
  • the wire coils of the current-compensated choke each have a flat wire, which is formed edgewise to a winding.
  • the flat wire has a higher cross section than the round wire.
  • With the same cross section of flat wire and round wire can be applied with the flat wire per winding layer more turns than with a round wire.
  • windings of flat wire with a comparable number of turns due to the high degree of filling on a lower DC resistance, whereby the current-compensated inductor heats less at the same current load.
  • the individual turns of the wire winding are in this case constructed such that the long sides of the flat wire face each other. By such a structure of the edgewise wound wire winding this has a large effective area with only a few turns.
  • the skin effect is also significantly more pronounced in flat-wire coils than, for example, in wire-wounds Stranded wires, which also leads to high-frequency losses in the desired manner for the throttle.
  • the wire coils are arranged on the ferrite core so that they have the greatest possible spatial distance from one another.
  • they are arranged on mutually parallel portions of the ferrite core.
  • the ferrite core therefore has a rectangular shape.
  • the wire coils are arranged in one embodiment on the shorter legs of the ferrite core. If the windings are each arranged on the shorter legs, this results in a spatially greater distance between the wire windings than when arranged on the longer legs of the rectangular ferrite core.
  • the current-compensated choke with a rectangular ferrite core thus a spatially large distance of the two wire coils can be achieved. This causes, despite a one-piece ferrite core about 2% of the main inductance occur as a leakage inductance.
  • the stray inductance works effectively as an additional one Reactor and attenuates differential mode noise. Rectangular shaped ferrite cores are particularly effective.
  • the wire coils each have only one layer. However, it is also possible to provide several layers one above the other and to interconnect these preferably in parallel.
  • An ideal current-compensated choke preferably has a high resonant frequency of the wire coils. To increase the resonance frequency, it is advantageous if the parasitic capacitances are reduced. As a result of the single-layer construction of the wire windings of the above-described current-compensated choke, the wire windings have virtually the lowest possible parasitic capacitance, since this is a series connection of parasitic capacitances which are each formed by one turn with the adjacent winding.
  • the wire coil is divided into individual chambers.
  • the division into chambers is achieved by corresponding partitions between the windings on the bobbin.
  • this reduces the space available for the windings themselves. This problem increases as the number of chambers increases.
  • the above-described current-compensated choke with flat-wire coils has a bobbin-free construction of the wire coils. Each turn of the wire coil corresponds to a chamber.
  • the wire coils are thus not limited to a predetermined number of physical chambers by a bobbin.
  • the wire coils are arranged such that they - with symmetrical electrical connection - have a mutually opposite winding direction.
  • the wire coils preferably have the same number of turns.
  • RMS root mean square, ie rms value.
  • the coating fulfills the fire protection class UL94V-0.
  • the current-compensated choke with a coated ferrite core is disposed in a plastic housing.
  • the winding is then arranged on this housing.
  • the housing preferably causes the same electrical insulation as an insulating coating of the ferrite core.
  • the housing has devices for fixing the wire ends of the current-compensated throttle.
  • a circuit arrangement with a previously described current-compensated choke is specified, wherein the current-compensated choke in series with a bridge rectifier is switched.
  • the current-compensated choke is installed in the network of an application circuit, for example behind the bridge rectifier on the rectified side. But it can also be installed in front of the bridge rectifier.
  • the current-compensated choke is connected such that the magnetic flux generated in the first coil is oppositely directed to the magnetic flux generated in the second coil and thus both fluxes compensate each other.
  • a method not falling under the claimed subject matter for producing a current-compensated choke wherein a flat wire is spirally formed into a wire coil.
  • the preformed helical wire coil is applied to a provided annular closed ferrite core such that the individual turns of the wire coil are sequentially turned onto the ferrite core by relative rotation between the wire coil and the ferrite core.
  • Bewicklungsvorgangs may preferably be chamfered all edges of the ferrite core, that is, the edges are chamfered or rounded.
  • the wire coil is preferably applied in one layer to the ferrite core. It is also possible to apply two wraps one above the other and connect them electrically in parallel. at suitable diameter, the two windings can also be turned on one another with the method.
  • a second preformed wire coil is applied to the ferrite core according to the method described above, wherein the second wire coil is preferably applied to the ferrite core in the opposite direction of winding.
  • the second wire coil is preferably applied to the ferrite core such that the spatial distance between the two wire coils is as large as possible.
  • the self-heating of the current-compensated choke is limited.
  • the rated current depends on the thermally possible and of the maximum current due to the saturation of the ferrite core.
  • a current-compensated choke described above has a footprint of about 27 x 26 mm and a height of 11 mm, the choke having a rectangular ferrite core with two wire coils each having an inductance of 1 mH.
  • the current-compensated choke can be controlled to about 5 A (peak current).
  • the stray inductance of the current-compensated choke is approximately 37% higher than that of a choke on toroidal base.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the current-compensated reactor 1 with a rectangular ferrite core 2.
  • the ferrite core 2 has two wire coils 4, 5, which are arranged on opposite sides of the ferrite core 2.
  • the ferrite core has the shape of a ring torus.
  • FIG. 2 shows the curve 10 of the relative inductance L / L 0 as a function of the current I.
  • the current I is plotted in amperes.
  • the y-axis shows the relative inductance in percent.
  • the relative inductance L / L 0 indicates the inductance at a given current in comparison to the inductance value L 0 without current load. The decrease is caused by field current-dependent magnetization of the core material in current-compensated operation by the current.
  • a current-compensated choke according to the invention has a relative inductance of approximately 90% at a current intensity of approximately 5.5 A. At 9A, the current compensated choke still has a relative inductance of 60%.
  • FIG. 3 shows the flux density distribution in the ferrite core of a current-compensated choke when energized with rated current. in the Area of the wire coils 54 and 55 occurs a maximum of the magnetization.
  • FIG. 4 schematically shows a current-compensated throttle in a circuit diagram of an application circuit.
  • the application circuit shows a described current-compensated choke 1, which is connected in series with a bridge rectifier 11.
  • the structure of the circuit corresponds approximately to a line filter circuit.
  • FIG. 5 shows the winding of a closed, rectangular ferrite core 62 with a wire coil 65.
  • a first wire coil 64 is already applied to the ferrite core 62.
  • the second wire winding 65 is turned in the figure in about half of the ferrite core 62.
  • the preformed wire coil 65 is applied in the stretched state by rotation on the ferrite core 62.
  • the individual turns of the wire coil 65 are thereby "screwed” by a relative rotation between the wire coil 65 and ferrite core 62 on the ferrite core 62.
  • the ferrite core 62 has a closed shape.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the current-compensated reactor 1 similar to that in FIG. 1 shown embodiment of the current-compensated throttle, wherein the ferrite core 72 of the reactor 1 in Figure 7 has a toroidal shape.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Description

  • Die Druckschriften JP 2001-196233 A und JP 2001-085233 A zeigen eine Drossel mit rundem Kern. Die Druckschrift DE 102004008961 B4 zeigt einen Spulenkörper für eine stromkompensierte Drossel.
  • Aufgabe ist es, eine alternative stromkompensierte Drossel anzugeben, die eine hohe Stromtragfähigkeit aufweist.
  • Die Aufgabe wird durch eine stromkompensierte Drossel nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der stromkompensierten Drossel sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Es wird eine stromkompensierte Drossel angegeben, die einen einstückigen, ringförmig geschlossenen Ferritkern aufweist. Der Ferritkern weist wenigstens zwei Drahtwickel auf, die jeweils einen hochkant gewickelten Flachdraht umfassen. Die Drahtwickel sind spulenkörperfrei und voneinander beabstandet auf dem Ferritkern angeordnet.
  • Unter einem einstückigen ringförmig geschlossenen Ferritkern wird ein "einlagiger" Ferritkern mit homogenem Aufbau und ohne Luftspalt verstanden. Ringförmig geschlossen bedeutet dabei eine beliebige Fläche einschließend.
  • Eine stromkompensierte Drossel mit einem einstückigen Ferritkern weist im Vergleich zu einer stromkompensierten Drossel mit einem mehrteiligen Ferritkern mit Luftspalt bei etwa gleicher Windungszahl der Wickel eine vergleichsweise höhere Induktivität auf.
  • Im Vergleich zu einer stromkompensierten Drossel mit einem Ferritkern, der aus einem einzigen Stück besteht, weist eine stromkompensierte Drossel mit einem Ferritkern aus verklebten Ferritkernhälften nur zirka 20 bis 50 % der Induktivität auf.
  • Die Drahtwickel der stromkompensierten Drossel weisen jeweils einen Flachdraht auf, der hochkant zu einem Wickel geformt ist. Verglichen mit einem Runddraht, dessen Durchmesser der Breite des Flachdrahts entspricht, hat der Flachdraht einen höheren Querschnitt als der Runddraht. Bei gleichem Querschnitt von Flachdraht und Runddraht lassen sich mit dem Flachdraht pro Wicklungslage mehr Windungen aufbringen als mit einem Runddraht. Im Vergleich zu Wickeln aus Runddraht weisen Wickel aus Flachdraht mit vergleichbarer Windungszahl aufgrund des hohen Füllgrades einen geringeren Gleichspannungs-Widerstand auf, wodurch die stromkompensierte Drossel sich bei gleicher Strombelastung weniger stark erwärmt. Die einzelnen Windungen des Drahtwickels sind hierbei derart aufgebaut, dass die langen Seiten des Flachdrahts zueinander weisen. Durch einen derartigen Aufbau des hochkant gewickelten Drahtwickels weist dieser mit nur wenigen Windungen eine große wirksame Fläche auf.
  • Durch die große wirksame Fläche der Flachdrahtwickel bauen sich in den Drahtwickeln bei hohen Frequenzen Wirbelströme auf. Die Wirbelströme bewirken eine gewünschte Erhöhung des Serienwiderstands der Drahtwickel (Proximityeffekt) bei hohen Frequenzen.
  • Auch der Skineffekt ist bei Flachdrahtwickeln signifikant stärker ausgeprägt als beispielsweise bei Drahtwickeln aus Litzendrähten, was ebenfalls in für die Drossel erwünschter Weise zu Hochfrequenzverlusten führt.
  • In einer Ausführungsform sind die Drahtwickel derart auf dem Ferritkern angeordnet, dass sie einen größtmöglichen räumlichen Abstand zueinander aufweisen.
  • Vorzugsweise sind sie auf zueinander parallelen Abschnitten des Ferritkerns angeordnet.
  • Der Ferritkern weist daher eine rechteckige Form auf. Die Drahtwickel sind in einer Ausführungsform an den kürzeren Schenkeln des Ferritkerns angeordnet. Werden die Wicklungen jeweils auf den kürzeren Schenkeln angeordnet, so wird dadurch ein räumlich größerer Abstand zwischen den Drahtwickeln erreicht als bei Anordnung an den längeren Schenkeln des rechteckigen Ferritkerns.
  • Bei einer Ausführungsform der stromkompensierten Drossel mit einem rechteckigen Ferritkern kann somit ein räumlich großer Abstand der zwei Drahtwickel erreicht werden. Dieser bewirkt, dass trotz eines einteiligen Ferritkerns etwa 2 % der Hauptinduktivität als Streuinduktivität auftreten. Die Streuinduktivität wirkt effektiv wie eine zusätzliche Drosselspule und dämpft Gegentaktstörungen. Rechteckig geformte Ferritkerne sind hierbei besonders wirkungsvoll.
  • In einer Ausführungsform weisen die Drahtwickel jeweils nur eine Lage auf. Möglich ist jedoch auch, mehrere Lagen übereinander vorzusehen und diese bevorzugt elektrisch parallel zu verschalten.
  • Eine ideale stromkompensierte Drossel weist vorzugsweise eine hohe Resonanzfrequenz der Drahtwickel auf. Zur Erhöhung der Resonanzfrequenz ist es von Vorteil, wenn die parasitären Kapazitäten verringert werden. Durch den einlagigen Aufbau der Drahtwickel der zuvor beschriebenen stromkompensierten Drossel weisen die Drahtwickel die praktisch kleinstmögliche parasitäre Kapazität auf, denn es handelt sich um eine Reihenschaltung von parasitären Kapazitäten, die hier von je einer Windung mit der benachbarten Windung gebildet werden.
  • Zur Verringerung der parasitären Kapazität eines herkömmlichen mehrlagigen Drahtwickels ist es von Vorteil, wenn der Drahtwickel in einzelne Kammern unterteilt ist. Bei herkömmlichen stromkompensierten Drosseln wird die Unterteilung in Kammern durch entsprechende Trennwände zwischen den Wicklungen am Spulenkörper erreicht. Dies reduziert jedoch den für die Wicklungen selbst zur Verfügung stehenden Raum. Dieses Problem verstärkt sich mit zunehmender Anzahl an Kammern.
  • Die zuvor beschriebene stromkompensierte Drossel mit Flachdrahtwickeln weist einen spulenkörperfreien Aufbau der Drahtwickel auf. Jede Windung des Drahtwickels entspricht hierbei einer Kammer. Die Drahtwickel sind somit nicht auf eine durch einen Spulenkörper vorgegebene Anzahl von physikalischen Kammern beschränkt.
  • Durch den Aufbau der stromkompensierten Drossel mit einem einstückigen Ferritkern und der Verwendung von einlagigen Flachdrahtwickeln wird eine Reduzierung des DC-Widerstands und der parasitären Kapazität der Drossel erreicht. Die gewünschten Hochfrequenzverluste können durch diesen Aufbau der Drossel hingegen maximiert werden.
  • In einer Ausführungsform sind die Drahtwickel derart angeordnet, dass sie - bei symmetrischer elektrischer Anbindung - einen zueinander gegenläufigen Wickelsinn aufweisen. Die Drahtwickel weisen vorzugsweise die gleiche Anzahl von Windungen auf.
  • Die Beschichtung umfasst beispielsweise Epoxid oder Parylen. Bei einer Dicke der Beschichtung von kleiner gleich 0,4 mm weist eine solche Beschichtung eine Durchbruchspannung von mehr als 2000 VRMS (RMS= root mean square, d.h. Effektivwert) auf. Die Beschichtung erfüllt die Brandschutzklasse UL94V-0.
  • In einer Ausführungsform ist die stromkompensierte Drossel mit einem beschichteten Ferritkern in einem Kunststoff-Gehäuse angeordnet. Die Wicklung ist dann auf diesem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse bewirkt vorzugsweise die gleiche elektrische Isolation wie eine isolierende Beschichtung des Ferritkerns. Das Gehäuse weist in einer Ausführungsform Vorrichtungen zur Fixierung der Drahtenden der stromkompensierten Drossel auf.
  • Des Weiteren wird eine Schaltungsanordnung mit einer zuvor beschrieben stromkompensierten Drossel angegeben, wobei die stromkompensierte Drossel in Reihe zu einem Brückengleichrichter geschaltet ist. Die stromkompensierte Drossel ist im Netzkreis einer Applikationsschaltung z.B. hinter dem Brückengleichrichter auf der gleichgerichteten Seite eingebaut. Sie kann aber auch vor dem Brückengleichrichter eingebaut sein.
  • Vorzugsweise wird die stromkompensierte Drossel derart beschaltet, dass der magnetische Fluss, der in dem ersten Wickel erzeugt wird, dem magnetischen Fluss, der in dem zweiten Wickel erzeugt wird, entgegengesetzt gerichtet ist und sich beide Flüsse somit kompensieren.
  • Durch den Einbau hinter einem Brückengleichrichter tritt der Stromfluss durch die beiden Drahtwickel der stromkompensierten Drossel nur in einer Richtung auf. Dadurch treten in dem Ferritkern im Bereich der Drahtwickel in die gleiche Richtung Magnetfelder auf.
  • Des Weiteren wird ein Verfahren das nicht unter der beanspruchten Gegenstand fällt zur Herstellung einer stromkompensierten Drossel angegeben, wobei ein Flachdraht spiralförmig zu einem Drahtwickel geformt wird. Der vorgeformte, spiralförmige Drahtwickel wird auf einen bereitgestellten ringförmig geschlossenen Ferritkern derart aufgebracht, dass die einzelnen Windungen des Drahtwickels nacheinander, durch relative Drehung zwischen Drahtwickel und Ferritkern, auf den Ferritkern aufgedreht werden.
  • Zum Erleichtern des Bewicklungsvorgangs können vorzugsweise sämtliche Kanten des Ferritkerns angefast sein, das heißt die Kanten sind abgeschrägt oder abgerundet.
  • Der Drahtwickel wird vorzugsweise einlagig auf den Ferritkern aufgebracht. Möglich ist auch, zwei Wickel übereinander aufzubringen und elektrisch parallel zu verschalten. Bei geeignetem Durchmesser können die beiden Wicklungen mit dem Verfahren auch übereinander aufgedreht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der nicht unter der beanspruchten Gegenstand fällt wird ein zweiter vorgeformter Drahtwickel nach dem zuvor beschriebenen Verfahren auf den Ferritkern aufgebracht, wobei der zweite Drahtwickel vorzugsweise mit entgegen gesetzter Wicklungsrichtung auf den Ferritkern aufgebracht wird.
  • Der zweite Drahtwickel wird vorzugsweise derart auf dem Ferritkern aufgebracht, dass der räumliche Abstand zwischen den beiden Drahtwickeln möglichst groß ist.
  • Durch das zuvor beschriebene Verfahren lassen sich vorzugsweise Flachdrahtwickel, die in leicht gestrecktem Zustand vorliegen, durch Drehung auf den einstückigen, rechteckigen oder toroidförmigen Ferritkern quasi aufschrauben. Das zuvor beschriebene Verfahren eignet sich besonders für hochkant gewickelte Flachdrahtwickel.
  • Durch den Aufbau der stromkompensierten Drossel mit einem einlagigen Flachdrahtwickel wird kein zusätzlicher Spulenkörper benötigt. Zur Fixierung der Anschlüsse der Drahtwickel reichen beispielsweise wenige Tropfen eines beispielsweise UV-härtenden Klebstoffes aus. Für Anwendungen, bei denen Trägerplatten von Vorteil sind, können diese auch mit der zuvor beschriebenen stromkompensierten Drossel kombiniert werden.
  • Durch den Aufbau der stromkompensierten Drossel mit niederohmigen Drahtwickeln aus Flachdraht, die auf einem einteiligen Ferritkern angeordnet sind wird die Eigenerwärmung der stromkompensierten Drossel begrenzt. Der Nennstrom ist abhängig von dem thermisch möglichen und von dem durch die Sättigung des Ferritkerns bedingten maximalen Strom.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform weist eine zuvor beschriebene stromkompensierte Drossel beispielsweise eine Grundfläche von zirka 27 x 26 mm und eine Höhe von 11 mm auf, wobei die Drossel einen rechteckigen Ferritkern mit zwei Drahtwickeln mit einer Induktivität von jeweils 1 mH aufweist. In dieser Ausführungsform kann die stromkompensierte Drossel beispielsweise bis zirka 5 A (Spitzenstrom) ausgesteuert werden. Die Streuinduktivität der stromkompensierten Drossel ist hierbei im Vergleich zu einer Drossel auf Ringkernbasis um zirka 37 % höher.
  • Die oben beschriebenen Gegenstände und Verfahren werden anhand der folgenden Figuren und Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabgetreu aufzufassen.
  • Es zeigt
    • Figur 1
    eine erste Ausführungsform der stromkompensierten Drossel mit einem Ferritkern,
    Figur 2
    den Verlauf der Sättigung eines Ferritkerns einer stromkompensierten Drossel in Abhängigkeit vom Nennstrom,
    Figur 3
    die Flussdichteverteilung einer Ausführungsform einer stromkompensierten Drossel,
    Figur 4
    ein Schaltbild einer Applikationsschaltung mit einer stromkompensierten Drossel,
    Figur 5
    das Bewickeln eines geschlossenen Ferritkerns mit einem vorgeformten Drahtwickel,
    Figur 6
    eine weitere Ausführungsform der stromkompensierten Drossel mit einem Ferritkern in toroidaler Form.
  • Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der stromkompensierten Drossel 1 mit einem rechteckigen Ferritkern 2. Der Ferritkern 2 weist zwei Drahtwickel 4, 5 auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des Ferritkerns 2 angeordnet sind.
  • In einer weiteren, später dargestellten Ausführungsform weist der Ferritkern die Form eines Ringtorus auf.
  • Figur 2 zeigt den Verlauf 10 der relativen Induktivität L/L0 in Abhängigkeit von der Stromstärke I. Auf der X-Achse des Diagramms ist die Stromstärke I in Ampere aufgetragen. Auf der Y-Achse ist die relative Induktivität in Prozent angegeben. Die relative Induktivität L/L0 gibt die Induktivität bei vorgegebenem Strom im Vergleich zum Induktivitätswert L0 ohne Strombelastung an. Die Abnahme wird bei feldstärkeabhängiger Magnetisierung des Kernmaterials im stromkompensierten Betrieb durch den Strom verursacht. Eine erfindungsgemäße stromkompensierte Drossel weist bei einer Stromstärke von zirka 5,5 A eine relative Induktivität von etwa 90 % auf. Bei 9A weist die stromkompensierte Drossel noch eine relative Induktivität von 60 % auf.
  • Figur 3 zeigt die Flussdichteverteilung im Ferritkern einer stromkompensierten Drossel bei Bestromung mit Nennstrom. Im Bereich der Drahtwickel 54 und 55 tritt ein Maximum der Magnetisierung auf.
  • Figur 4 zeigt schematisch eine stromkompensierte Drossel in einem Schaltbild einer Applikationsschaltung. Die Applikationsschaltung zeigt eine beschriebene stromkompensierte Drossel 1, die in Reihe zu einem Brückengleichrichter 11 geschaltet ist. Der Aufbau der Schaltung entspricht in etwa einer Netzfilter-Schaltung (Line filter).
  • Beim Einbau der stromkompensierten Drossel 1 hinter dem Brückengleichrichter 11 tritt ein Stromfluss durch die beiden Wicklungen der stromkompensierten Drossel 1 nur noch in einer Richtung auf. Dadurch wird der Ferritkern der stromkompensierten Drossel 1 immer in die gleiche Richtung magnetisiert.
  • Figur 5 zeigt das Bewickeln eines geschlossenen, rechteckigen Ferritkerns 62 mit einem Drahtwickel 65. Im dargestellten Schritt ist auf dem Ferritkern 62 bereits ein erster Drahtwickel 64 aufgebracht. Der zweite Drahtwickel 65 ist in der Figur in etwa zur Hälfte auf dem Ferritkern 62 aufgedreht. Hierbei wird der vorgeformte Drahtwickel 65 im gestreckten Zustand durch Drehung auf den Ferritkern 62 aufgebracht. Die einzelnen Windungen des Drahtwickels 65 werden hierbei durch eine relative Drehung zwischen Drahtwickel 65 und Ferritkern 62 auf dem Ferritkern 62 "aufgeschraubt". Der Ferritkern 62 weist eine geschlossene Form auf.
  • Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der stromkompensierten Drossel 1 ähnlich zu der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der stromkompensierten Drossel, wobei der Ferritkern 72 der Drossel 1 in Figur 7 eine toroidale Form aufweist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    stromkompensierte Drossel
    2, 52, 62, 72
    Ferritkern
    4, 54, 64
    Drahtwickel
    5, 55, 65
    Drahtwickel
    10
    Sättigungsverlauf einer Drossel
    11
    Brückengleichrichter
    12, 13, 14
    Kondensator
    15
    Widerstand
    16
    Diode
    17
    Masse

Claims (5)

  1. Stromkompensierte Drossel, aufweisend
    einen einstückigen, ringförmig geschlossenen Ferritkern (2) mit rechteckiger Form und elektrisch isolierender Beschichtung, der wenigstens zwei Drahtwickel (4, 5) mit hohem Füllgrad aus jeweils einem hochkant gewickelten Flachdraht aufweist, die voneinander beabstandet spulenkörperfrei auf dem Ferritkern (2) angeordnet sind.
  2. Stromkompensierte Drossel nach dem vorhergehenden Anspruch,
    wobei die Drahtwickel (4, 5) jeweils nur eine Lage aufweisen.
  3. Stromkompensierte Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei zwischen den beiden Drahtwickeln (4, 5) ein größtmöglicher räumlicher Abstand zueinander eingehalten ist.
  4. Stromkompensierte Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Drahtwickel (4, 5) symmetrisch zueinander verschaltet sind, aber zueinander einen gegenläufigen Wickelsinn aufweisen.
  5. Stromkompensierte Drossel nach einem der Ansprüche 1-4, bei der der Ferritkern in einem Gehäuse angeordnet ist und bei der die Wicklung auf dem Gehäuse angeordnet ist.
EP10739571.7A 2009-08-06 2010-07-27 Stromkompensierte drossel und verfahren zur herstellung einer stromkompensierten drossel Active EP2462596B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009036396A DE102009036396A1 (de) 2009-08-06 2009-08-06 Stromkompensierte Drossel und Verfahren zur Herstellung einer stromkompensierten Drossel
PCT/EP2010/060897 WO2011015491A1 (de) 2009-08-06 2010-07-27 Stromkompensierte drossel und verfahren zur herstellung einer stromkompensierten drossel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2462596A1 EP2462596A1 (de) 2012-06-13
EP2462596B1 true EP2462596B1 (de) 2016-12-14

Family

ID=43242855

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