NO133086B

NO133086B -

Info

Publication number: NO133086B
Application number: NO3343/71A
Authority: NO
Inventors: P Kirmis; H Wagner; H P Kaiserswerth
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1970-11-27
Filing date: 1971-09-08
Publication date: 1975-11-24
Also published as: IT941775B; GB1367298A; DE2058509A1; NL7114511A; NO133086C; FR2115417A1; FR2115417B1; AU3617271A; DE2058509C3; DE2058509B2; US3781740A; BE775903A; AT314690B; CH536546A; SE373975B

Description

Oppfinnelsen angår en radiostøydrossel som har en drossel- The invention relates to a radio noise suppressor which has a choke-

kjerne sammensatt av delkjerner av forskjellige materialer og er bestemt til å svekke pulsformede støyspenninger som opptrer ved' faseinnhuggskoblinger med styrte halvlederkomponenter. core composed of sub-cores of different materials and is intended to weaken pulse-shaped noise voltages that occur at 'phase notch connections with controlled semiconductor components.

Der er allerede kjent forskjellige radiostoydrosier Various radio interference rates are already known

med sammensatte kjerner hvor der anvendes mest mulige tapsfattige materialer som kompletterer hverandre med hensyn til frekvensrespons , så disse drosler såvidt raulig virker som transformatorer med bredt-båndkarakter. Til formålet blir særlig godt mot hinannen isolerte tynne metallblikk av forskjellige former og bestående av forskjellig materiale, eller også kjerner av metallblikk og ferritkjerner anbragt lagvis over hverandre (DT-PS 975 437). with composite cores where the most possible low-loss materials are used that complement each other with regard to frequency response, so these chokes as far as possible act as transformers with broad-band character. For this purpose, thin metal sheets of different shapes and consisting of different materials, which are particularly well insulated from each other, or cores of sheet metal and ferrite cores are placed in layers on top of each other (DT-PS 975 437).

Por svekning av pulsformede støyspenninger er der allerede Por attenuation of pulse-shaped noise voltages is already there

kjent drosler med båndringkjerner bestående av to beviklede delkjerner som er anbragt over hverandre og inneholder høyverdige og kostbare legeringer, men som har den ulempe at de til tross for de høyverdige legeringer har en relativt høy klirrfaktor som reduserer 'svekningen nettopp av pulsformet støy, som inneholder et bredt spektrum av frekvenser. Dessuten har de kjente drosler hverken noen gunstig induksjonsverdi eller noen tilstrekkelig egendempning for de utjevningssvingninger som ved gjennomkoblingen av den styrte halvlederkomponent oppstår i den LC-krets som dannes av de for støyspennihger befridde komponenter (DT-OS 1 804 835; DT-OS 1 813 643). known chokes with ribbon ring cores consisting of two wound sub-cores which are arranged one above the other and contain high-quality and expensive alloys, but which have the disadvantage that despite the high-quality alloys they have a relatively high ringing factor which reduces the attenuation precisely of pulse-shaped noise, which contains a wide spectrum of frequencies. In addition, the known chokes have neither any favorable induction value nor any sufficient natural damping for the smoothing oscillations that occur when the controlled semiconductor component is switched through in the LC circuit formed by the components freed from noise voltages (DT-OS 1 804 835; DT-OS 1 813 643).

Den oppgave som ligger til-grunn for oppfinnelsen består i The task underlying the invention consists of

til svekning av pulsformet støy som opptrer i faseinnhuggskoblinger med styrte halvlederkomponenter, f.eks. tyristorer, å skaffe en billig innbygningskomponent som består av en drossel og en tverr-kondensator, og som med hensyn til størrelse, pris og dempningsfrek-vensområde er tilpasset halvlederkoblinger for konsum- og industri-elektronikk, som f.eks. vifter, omdreiningstallregulatorer og for weakening pulse-shaped noise that occurs in phase-notched connections with controlled semiconductor components, e.g. thyristors, to obtain an inexpensive built-in component consisting of a choke and a transverse capacitor, and which, with respect to size, price and damping frequency range, is adapted to semiconductor connections for consumer and industrial electronics, such as e.g. fans, speed controllers and

belysningsregulatorer med et effektopptak opp til 500 W og senke disse støyspenninger under støygraden N ifølge VDE 0875 uten i utillatelig grad å forandre de nevnte koblingers reguleringsområde. lighting regulators with a power consumption of up to 500 W and lower these noise voltages below the noise level N according to VDE 0875 without changing the regulation range of the aforementioned connections to an unacceptable extent.

Til formålet tar man utgangspunkt i en radiostøydrossel med en magnetisk drosselkjerne som består av minst to aksialt over hinannen stablede ringformede delkjerner, er omhyllet av et isolasjonsskikt og bærer minst en trådvikling, og hvor minst en av delkjernene består av jernblikk med 2- k, 5% silisium og tjener til dempning av innsvingningsprosesser i frekvensområdet 5-15 kHz. Denne dempning, som beror på blikkets store tap i lavfrekvens-området, er viktig fordi den gjør seg gjeldende nettopp overfor de av faseinnhuggsstyringen forårsakede ugunstige innsvingningsprosesser som opptrer i støydempekoblingen og kan senke laststrømmens momentanverdi under tyristorens holdestrøm og dermed fremkalle en ugunstig slukning av tyristoren. Dessuten byr disse materialer på fordelen av en betydelig prisbesparelse like overfor de hittil anvendte høyverdige materialer. Når det gjelder anvendelsen av ringkjerner, så er den viktig fordi ringformen sammenholdt med andre kjerneformer som f.eks. elliptiske, U- eller E-kjerner som har minst mulig luftspalte, oppviser et særlig gunstig forhold kjerne-tap/kjernevolum. For the purpose, the starting point is a radio noise choke with a magnetic choke core that consists of at least two annular cores stacked axially one above the other, is enveloped by an insulating layer and carries at least one wire winding, and where at least one of the cores consists of iron tin with 2-k, 5 % silicon and serves to dampen oscillation processes in the frequency range 5-15 kHz. This damping, which is due to the large loss of the beam in the low-frequency range, is important because it applies precisely to the unfavorable swing-in processes caused by the phase notch control which occur in the noise damping coupling and can lower the instantaneous value of the load current below the thyristor's holding current and thus cause an unfavorable turn-off of the thyristor. Moreover, these materials offer the advantage of a significant price saving compared to the previously used high-quality materials. When it comes to the use of ring cores, it is important because the ring shape compared to other core shapes such as e.g. elliptical, U- or E-cores that have the smallest possible air gap show a particularly favorable core-loss/core volume ratio.

For løsning av den angitte oppgave.i forbindelse med en radiostøydrossel av den nettopp spesifiserte art går oppfinnelsen nå ut på at minst en ytterligere delkjerne for økning av permeabiliteten særlig i frekvensområdet opp til 10 MHz, er utformet som ferritring med en permeabilitet av minst 200, at den av silisiumholdig jernblikk bestående delkjerne utgjør 65-85$, fortrinnsvis 67%, av drosselkjernens virksomme tverrsnitt, og at drosselkjernen, takket være ferritandelens virkning, mellom 10 MHz og 300 MHz har store tap ved en med stigende frekvens avtagende permeabilitet. In order to solve the stated task, in connection with a radio noise suppressor of the type just specified, the invention now involves at least one additional partial core for increasing the permeability, particularly in the frequency range up to 10 MHz, designed as a ferrite ring with a permeability of at least 200, that the part core consisting of silicon-containing iron tin constitutes 65-85$, preferably 67%, of the choke core's effective cross-section, and that the choke core, thanks to the effect of the ferrite part, between 10 MHz and 300 MHz has large losses with a decreasing permeability with increasing frequency.

Man får dermed en kjerneoppbygning som representerer en kombinasjon: av to dempningsprinsipper: På den ene side omformning av svingningsenergi til varme på grunn av høye tap i særlig kritiske frekvensområder, og på den annen side svekning av høyfrekvensstøy på grunn av en relativt høy induktiv motstand i høyfrekvensområdet. Nærmere bestemt oppnår man at nettfrekvensen slippes igjennom praktisk talt uten svekning, at svingningene i området^ mellom 5 og 15 kHz blir meget sterkt dempet, og at frekvensene over ca. 100 kHz møter en meget stor induktiv motstand. Det blir således mulig å oppnå en jevn radiostøydempning i hele det ønskede område, og det med et minimum av omkostninger og plassbehov. Enda en gunstig engenskap ved drosselen ifølge oppfinnelsen er dens lave magnetostrik-sjon, som fører til at den frembringer lite støy så den også kan anvendes f.eks. i boligrom. You thus get a core structure that represents a combination: of two damping principles: On the one hand, conversion of oscillation energy into heat due to high losses in particularly critical frequency ranges, and on the other hand, weakening of high-frequency noise due to a relatively high inductive resistance in the high frequency range. More specifically, it is achieved that the mains frequency is allowed through practically without weakening, that the fluctuations in the range^ between 5 and 15 kHz are very strongly attenuated, and that the frequencies above approx. 100 kHz encounters a very large inductive resistance. It will thus be possible to achieve uniform radio noise reduction throughout the desired area, and that with a minimum of costs and space requirements. Another favorable characteristic of the throttle according to the invention is its low magnetostriction, which means that it produces little noise so that it can also be used, e.g. in living quarters.

For fullstendighets skyld skal det nevnes at det anvendte ferritmateriale er kjent i.prinsippet fra britisk patentskrift 1 198 89^, men ikke i en sammenheng og til et formål som det fore-liggende . For the sake of completeness, it should be mentioned that the ferrite material used is known in principle from British patent document 1 198 89^, but not in a context and for a purpose such as the one at hand.

Ved en gunstig utførelsesform for radiostøydrosselen ifølge oppfinnelsen består den ene delkjerne av ringer av kaldtvalset jernblikk med 2,9-3,1$* særlig 3,0$ silisium, og den annen delkjerne av en ferrit fremstilt av 47,55 Mol$ Fe^, 31,5 Mol$ ZnO, 20,6 Mol$ NiO og 0,25 Mol$ CoO og fremstilt etter vanlige metoder. In a favorable embodiment of the radio noise choke according to the invention, one sub-core consists of rings of cold-rolled iron tin with 2.9-3.1$* in particular 3.0$ silicon, and the other sub-core of a ferrite made of 47.55 Mol$ Fe^ , 31.5 Mol$ ZnO, 20.6 Mol$ NiO and 0.25 Mol$ CoO and prepared according to usual methods.

Ved en annen gunstig utførelsesform består den ene delkjerne In another favorable embodiment, one sub-core consists

av ringer av varmvalset jernblikk med 4,3-4,5$ silisium, mens den annen delkjerne består av ferrit sammensatt av 47,55 Mol$ Fe^ O^, of rings of hot-rolled iron tin with 4.3-4.5$ silicon, while the other partial core consists of ferrite composed of 47.55 Mol$ Fe^ O^,

31,6 Mol$ ZnO, 20,6 Mol$ NiO og 0,25 Mol$ CoO. 31.6 Mol$ ZnO, 20.6 Mol$ NiO and 0.25 Mol$ CoO.

For den forlangte forbrukereffekt på ca. 500 W fås som hen-siktsmessig dimensjonering av drosselkjernen at dennes ytterdiameter utgjør 34 mm, dens innerdiameter 20mm, ferritkjernens høyde 3 mm og blikktykkelsen av ringene av Si-holdig jernblikk 0,35 mm, For the requested consumer effect of approx. 500 W is obtained as an appropriate dimensioning of the choke core that its outer diameter is 34 mm, its inner diameter 20 mm, the height of the ferrite core 3 mm and the tin thickness of the rings of Si-containing iron tin 0.35 mm,

For anvendelse i forbindelse med en kondensator på 0,1^F kan radiostøydrosselen ha en høyst tolags vikling som er anbragt på For use in conjunction with a capacitor of 0.1^F, the radio noise choke can have a maximum two-layer winding placed on

boksen med drosselkjernen, og hvor vikleretningen ved begynnelsen av annet lag skifter i retning tvers på ledningen, mén ikke på the box with the choke core, and where the winding direction at the beginning of the second layer changes in the direction across the wire, but not on

langs av den. Derved kan man minske innflytelsen av spolens egen-kapasitet, så der i det frekvensområde som skal undertrykkes (KW-området) unngås egenresonanser som opptrer ved den ellers vanlige overvikling av spolens begynnelsesparti. along it. Thereby, the influence of the coil's own capacity can be reduced, so that in the frequency range to be suppressed (the KW range), self-resonances that occur in the otherwise usual over-winding of the coil's initial part are avoided.

De apparater som skal forsynes med støydempning, kan anvendes Devices that must be equipped with noise reduction can be used

i boligrom eller kontorlokaler hvor det er nødvendig at anordningen selv arbeider støyfritt, og til det formål kan man anbringe drosselkjernen i en isolerende boks og utstøpe den med en støpeharpiks som forblir elastisk, og som har en tilsetning av 40$ kvartsmel med sikte på bedring av varmeledningsevnen og samtidig prisreduksjon. in living rooms or office premises where it is necessary that the device itself works noiselessly, and for that purpose one can place the choke core in an insulating box and cast it with a casting resin which remains elastic, and which has an addition of 40$ quartz flour with the aim of improving thermal conductivity and a simultaneous price reduction.

For å fordele støpeharpiksen jevnt i boksen og begunstige dens inntrengen mellom ringene av transformatorblikk og de enkelte delkjerner kan man forsyne den ringformede boks med f.eks. lamell-formede forhøyninger på dens innervegger, så drosselkjernen ikke ligger an på boksveggen utenfor disse forhøyninger. For å muliggjøre en fordeling av støpeharpiksen over bunnen av boksen kan der også på bunnen av bokseri anbringes, forhøyninger som levner en kanal, så drosselkjernen får anlegg på forhøyningene og støpeharpiksen via kanalen kan fordele seg over hele boksen. In order to distribute the casting resin evenly in the box and favor its penetration between the rings of transformer tin and the individual sub-cores, the ring-shaped box can be supplied with e.g. lamella-shaped elevations on its inner walls, so that the choke core does not rest on the box wall outside these elevations. In order to enable a distribution of the casting resin over the bottom of the box, elevations can also be placed on the bottom of the box, leaving a channel, so that the choke core will contact the elevations and the casting resin via the channel can be distributed over the entire box.

I det følgende skal oppfinnelsen belyses ved et In the following, the invention will be explained by a

eksempel. Example.

Tegningen viser snitt av en ringformet drossel i The drawing shows a section of a ring-shaped throttle i

henhold til oppfinnelsen,hvor stopemassen ikke er vist i venstre snittflate. according to the invention, where the stop compound is not shown in the left section.

Drosselkjernen 1 består av en delkjerne 2 av sytten Throttle core 1 consists of a sub-core 2 of seventeen

ringer av et koldtvalset jernblikk inneholdende ca. 3% Si og med blikktykkelse 0,35 mm, og en delkjerne 3 av ferrit sammensatt av 47,55 rings of a cold-rolled iron sheet containing approx. 3% Si and with sheet thickness 0.35 mm, and a partial core 3 of ferrite composed of 47.55

Mol# FegO^, 31,6 Mol# ZnO, 20,6 Mol# NiO og 0,25 Mol# CoO og frem- Mol# FegO^, 31.6 Mol# ZnO, 20.6 Mol# NiO and 0.25 Mol# CoO and further

stillet efter vanlige metoder. Delkjernen 3 har en hoyde av 3 mm så dens virksomme tverrsnitt utgjor en tredjedel av det virksomme tverrsnitt av drosselkjernen 1, mens det virksomme tverrsnitt av del- posed according to usual methods. The sub-core 3 has a height of 3 mm, so its effective cross-section constitutes one third of the effective cross-section of the choke core 1, while the effective cross-section of the sub-

kjernen 2 av det Si-holdige jernblikk utgjor de resterende to tredje- core 2 of the Si-containing iron tin constitutes the remaining two thirds

deler. Drosselkjernen 1 er anbragt i en boks 4 forsynt med et lokk 7 og ligger her an på forhøyninger 5 på boksens bunn , utfort i ett med lamellene 11 på veggen av boksen 4. Gjennom en kanal som levnes mellom forhøyningene 5> nar støpeharpiksen 6, som forblir elastisk efter utherdningen,og som har en tilsetning av ca. 5% kvartsmel for å parts. The throttle core 1 is placed in a box 4 provided with a lid 7 and rests here on elevations 5 on the bottom of the box, flush with the slats 11 on the wall of the box 4. Through a channel left between the elevations 5> when the molding resin 6, which remains elastic after curing, and which has an addition of approx. 5% quartz flour to

forbedre varmeledningsevneno. fordelt seg i boksen.- Stopeharpiksen fyller dermed rummene mellom lamellene 11 og er trengt inn mellom rin- improve thermal conductivity. distributed in the box.- The stop resin thus fills the spaces between the lamellae 11 and is penetrated between the

gene av transformatorblikk i delkjernen 2 samt mellom delkjernene 2 genes of transformer tin in sub-core 2 as well as between sub-cores 2

og 3, hvorved der fås en god mekanisk støydempning. Den med lokket 7 and 3, whereby good mechanical noise attenuation is obtained. The one with the lid 7

lukkede boks 4 omslutter en to-lagsvikling 8 som ved overgangen fra første til annet lag skifter retning langs ringen, men ikke rundt ringtverrsnittet, så der ikke er viklet over viklingens begynnelses- closed box 4 encloses a two-layer winding 8 which, when transitioning from the first to the second layer, changes direction along the ring, but not around the ring cross-section, so there is no winding over the winding's initial

parti 9« lot 9«

Claims

1. Radio noise choke for noise attenuation of phase-cut couplings with controlled semiconductor components, with a magnetic choke core consisting of at least two axially stacked annular sub-cores, is enveloped by an insulating layer and carries at least one wire winding, and where at least one of the partial cores consists of iron tin with 2-1.5% silicon and serves to dampen oscillation processes in the frequency range 5-15 kHz, characterized in that at least one further Sub-core (3), to increase the permeability in particular, in the frequency range up to 10 MHz, is designed as a ferrite ring with a permeability of at least 200, that the sub-core (2) consisting of silicon-containing iron tin constitutes 65 - 8556, preferably 67$, of the throttle core (l) effective cross-sections, and that the choke core (l), thanks to the effect of the ferrite proportion, between 10 MHz and 300 MHz has large losses with a permeability that decreases with increasing frequency.

2. Radio noise choke as specified in claim 1, characterized in that one sub-core consists of rings of cold-rolled iron tin with 2.9 - 3.1 especially 3>0# silicon, and that the other sub-core consists of a ferrite made from 47.55 Mol# Fe2O^, 31.6 Mol# ZnO, 20.6 Mol# NiO and 0.25 Mol# CoO and prepared according to usual methods.

3- Radio noise choke as specified in claim 1, characterized in that one partial core consists of rings of hot-rolled iron tin with ^, 3-^, 5% silicon, and that the other partial core (3) consists of a ferrite composed of 47.55 Mol # Fe2O^, 31.6 Mol# ZnO, 20.6 Mol# Nio, and 0.25 Mol# CoO.

4. Radio noise choke as specified in one of the claims 1 - 3>characterized in that the choke core (l) outer diameter is 34 mm, its inner diameter 20 mm, the ferrite core (3) height 3 mm and the sheet thickness of the rings of silicon-containing iron tin 0.35 mm"