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Die Erfindung betrifft eine oberflächenmontierbare Drossel mit einem Kern und einem Wickelteil mit zumindest zwei Wicklungen.
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Drosseln sind induktive passive Bauelemente, die überwiegend im Bereich der Stromversorgungen elektrischer und elektronischer Geräte oder Anlagen sowie in der Leistungselektronik eingesetzt werden. Sie dienen zur Dämpfung, Funkentstörung, Strombegrenzung, Unterdrückung unerwünschter Frequenzen oder zur Energiespeicherung in Schaltreglern und Schaltnetzteilen. Drosseln bestehen aus mindestens einer Wicklung mit üblicherweise mindestens einer Windung eines Stromleiters. Die Wicklungen sind in der Regel auf einem Spulenkörper gewickelt und meist mit einem weichmagnetischen Kern versehen. Die Anordnung der Wicklungen, ihre Form und ihr Durchmesser, das Wickel- und Kernmaterial legen den Wert der Induktivität und weitere Eigenschaften einer Drossel fest.
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Eine konkrete Anwendung einer Drossel liegt beispielsweise in der Ansteuerung eines bürstenlosen Servomotors mittels eines Umrichters. Bekanntermaßen arbeiten moderne Umrichter für bürstenlose Servomotoren mit hohen Schaltgeschwindigkeiten, um den Übergangsbereich, in dem Transistoren der Umrichter leiten und in dem gleichzeitig eine Spannung abfällt, kurz zu halten. Dies ermöglicht geringe Schaltverluste und einen hohen Wirkungsgrad der Anordnung. Ein Nachteil im schnellen Schalten liegt in den resultierenden schnellen Spannungsänderungen in den Leitungen zum Motor, welche hochfrequente Frequenzkomponenten enthalten. Durch diese können elektromagnetische Störungen verursacht sein.
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Zur Vermeidung derartiger Störungen werden Filterelemente eingesetzt. Diese filtern das Ausgangssignal des Umrichters mit einem Tiefpass und reduzieren so die hochfrequenten Anteile. Ein solcher Filter enthält neben Widerständen und Kondensatoren üblicherweise eine Induktivität, um eine hohe Dämpfung bei hohen Frequenzen und einen steilen Anstieg der Dämpfung zwischen Durchlassbereich und Sperrbereich zu erreichen. Die Induktivität wird häufig als stromkompensierte Drossel für alle Motorphasen ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass der Kern der Drossel frei von Sättigungseffekten bleibt, da die Summe aller Ströme bei einem mehrphasigen Elektromotor Null ist und sich so die von den Phasen erzeugten Magnetfelder aufheben. Nur eine Gleichtaktstörung, welche allen Phasen gleichmäßig überlagert ist und die auch zu maximaler Abstrahlung führt, wird bedämpft.
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Eine für die obige Anwendung geeignete Drossel kann z.B. als oberflächenmontierbares Bauelement vorliegen. Eine solche Drossel wird als SMD(Surface Mounted Device)-bestückbare Drossel bezeichnet. Hier wird ein sog. Flachkern eingesetzt, welcher zwei parallel zueinander verlaufende Flachschenkel aufweist, wobei benachbarte Enden der zwei Flachschenkel durch ein jeweiliges Verbindungssegment miteinander verbunden sind, so dass der Kern die Gestalt eines geschlossenen, flachen Rings aufweist. Durch den Flachkern sind mehrere Drahtstücke geführt und unter dem Flachkern auf einer Montageseite zueinander umgebogen. Die Verschaltung der einzelnen Drahtstücke zur gewünschten Anzahl an Windungen erfolgt durch Kontaktflächen auf einer Platine oder Leiterplatte.
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Der Nachteil bei dieser Art der Windungsverschaltung besteht darin, dass ein verhältnismäßig großer Anteil der gesamten Windung über Leiterbahnen auf der Leiterplatte geführt wird. Die Leiterbahnen weisen aufgrund des geringeren Querschnitts einen höheren Widerstand und damit eine geringere Strombelastbarkeit auf als die Drahtstücke der Drossel. Dadurch ist die Strombelastbarkeit der Drossel insgesamt heruntergesetzt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine oberflächenmontierbare Drossel anzugeben, welche bei im Vergleich zum Stand der Technik entsprechender kompakter Bauweise eine größere Strombelastbarkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine oberflächenmontierbare Drossel gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Es wird eine oberflächenmontierbare Drossel mit einem Kern und einem Wickelteil vorgeschlagen. Der Kern umfasst zwei parallel zueinander verlaufende Flachschenkel, wobei benachbarte Enden der zwei Flachschenkel durch ein jeweiliges Verbindungssegment miteinander verbunden sind, so dass der Kern die Gestalt eines geschlossenen, flachen Rings aufweist. Der Kern liegt somit in Gestalt des aus dem Stand der Technik bekannten Flachkerns vor, wie dieser z.B. für Flachbandkabel zur Entstörung verwendet wird. Der Kern kann aus einem herkömmlichen Ferrit oder jedem anderen geeigneten Material bestehen.
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Das Wickelteil umfasst zumindest zwei Windungen, jede Windung umfasst ein gebogenes Drahtstück mit einem jeweiligen ersten und zweiten Ende. Das erste Ende des Drahtstücks einer ersten der Windungen ist mit dem zweiten Ende des Drahtstücks einer zu der ersten Windung benachbarten zweiten Windung über eine Leiterplattenkontaktfläche elektrisch verbindbar. Ein erster Flächenabschnitt des ersten Endes des Drahtstücks der ersten Windung und ein zweiter Flächenabschnitt des zweiten Endes des Drahtstücks der zweiten Windung kommen erfindungsgemäß auf einer Wickelachse der zumindest zwei Windungen (unmittelbar) nebeneinander zum Liegen.
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Bei der vorgeschlagenen Drossel kommen die Lötflächen darstellenden Flächenabschnitte zum Anschluss der über die Leiterplattenkontaktfläche miteinander zu verbindenden Drahtstücke somit genau nebeneinander zum Liegen, so dass eine kürzest mögliche Verbindung über die Leiterplattenkontaktfläche möglich ist. Bekanntermaßen sinkt mit der Länge der die Enden der Drahtstücke verbindenden Leiterplattenkontaktfläche auch der Widerstand des durch die Leiterplattenkontaktfläche ausgebildeten Abschnitts, wodurch im Ergebnis eine höhere Strombelastbarkeit einer jeweiligen Windung und damit der Drossel gegeben ist. Der Wickelteil der vorgeschlagenen oberflächenmontierbaren Drossel zeichnet sich somit dadurch aus, dass der auf einem Schaltungsträgerleitungsstück zurückgelegte Anteil der Windung gegenüber der bekannten oberflächenmontierbaren Drossel deutlich verkürzt ist. Gleichzeitig hat dies zur Folge, dass im Vergleich längere Drahtstücke verwendet werden, deren Enden nach dem Umbiegen um den Kern einen im Vergleich wesentlich geringeren Abstand voneinander haben.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind das erste und das zweite Ende eines jeweiligen Drahtstücks um einen der Flachschenkel gebogen, wobei die Enden auf einer Montageseite des Flachschenkels zum Liegen kommen. Die Montageseite ist diejenige Seite des Flachschenkels bzw. Kerns, welche für die spätere Oberflächenmontage dem Schaltungsträger zugewandt ist.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Abstand des ersten und des zweiten Drahtstücks einer jeweiligen Windung kleiner als die Breite des Drahtstücks, wobei die Breite das sich in Richtung der Wickelachse erstreckende Längenmaß ist. Insbesondere ist der minimale Abstand durch die Toleranzen beim Wickelvorgang bestimmt. Abstände der Windungen von 0,5 mm sind im Bereich von Schutzkleinspannung handhabbar. Höhere Spannungen erfordern größere Abstände.
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Die erfindungsgemäße Drossel zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass bei zwei oder mehr als zwei Windungen die Enden der Drahtstücke jeweils benachbarter Windungen treppenförmig in einer Ebene parallel zu den Flachschenkeln und senkrecht zur Wickelachse versetzt sind. Hierdurch lässt sich der gewünschte kurze Weganteil der Leiterplattenkontaktflächen für jede Windung und damit den gesamten Wickelteil erzielen.
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Wahlweise kann das Wickelteil mehr als eine Phase umfassen, wobei dann jede Phase zumindest zwei Windungen umfasst. Beispielsweise kann das Wickelteil drei Phasen umfassen, wenn die Drossel als stromkompensierte Drossel oder Gleichtraktdrossel, beispielsweise für die Ansteuerung eines Elektromotors, vorgesehen ist. Die Anzahl der Phasen kann prinzipiell auch anders gewählt werden. Die Anzahl der Phasen bestimmt sich nach dem Einsatzzweck der Drossel.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind bei zwei oder mehr als zwei Windungen pro Phase die Enden der Drahtstücke jeweils benachbarter Windungen einer jeweiligen Phase treppenförmig in einer Ebene parallel zu den Flachschenkeln und senkrecht zur Wickelachse versetzt. Hierdurch kann für den Treppenverlauf die gesamte zur Verfügung stehende Breite des Kerns in jeder der Phasen genutzt werden. Die Breite des Flachschenkels erstreckt sich hierbei parallel zur Ebene des Flachschenkels und senkrecht zur Wickelachse.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Windungen einer jeweiligen Phase zu einer Wicklung nebeneinander angeordnet, wobei bei einer jeweiligen Phase ein erstes Ende einer ersten äußeren Windung einen Wicklungseingang und ein zweites Ende einer zweiten äußeren Windung einen Wicklungsausgang bildet, wobei die Wicklungen der Phasen derart angeordnet sind, dass ein Wicklungsausgang einer Phase neben dem Wicklungsausgang einer anderen Phase oder ein Wicklungseingang einer Phase neben dem Wicklungseingang einer anderen Phase angeordnet ist. Diese symmetrische Anordnung ist vorteilhaft bezüglich der kapazitiven Kopplung zwischen dem Wicklungseingang und dem Wicklungsausgang unterschiedlicher Phasen, da die Kopplung kleiner ausfällt als wenn ein Wicklungsausgang einer Phase neben einem Wicklungseingang einer anderen Phase liegt.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weisen die auf der Montageseite des Flachschenkels verlaufenden Abschnitte der Drahtstücke eine Wellenform mit zumindest einem Tal und zumindest zwei Bergen, oder umgekehrt, auf, wobei sich das zumindest eine Tal und die zumindest zwei Berge senkrecht zur Ebene der Montageseite des Flachschenkels erstrecken. Unter einem Berg ist hierbei eine sich von dem Flachschenkel weg erstreckende Wölbung zu verstehen. Dementsprechend ist unter einem Tal eine sich zu dem Flachschenkel hin erstreckende Wölbung zu verstehen. Dabei ist vorgesehen, dass die Windungen im Bereich ihrer Berge die ersten und zweiten Flächenabschnitte aufweisen und hier mit der Leiterplattenkontaktfläche verbunden werden sollen. Die Wellenform ermöglicht die Egalisierung von Biegefehlern durch Planschleifen der Unterseite, d.h. der Berge der Drahtstücke. Hierdurch wird eine gute Aufstandsfläche der ersten und zweiten Flächenabschnitte einer Leiterplatte auf für die weitere Montage ermöglicht.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind die Drahtstücke isoliert, wobei zumindest deren erste und zweite Flächenabschnitte von der Isolation befreit sind. Insbesondere sind bei dieser Ausgestaltung die Flächenabschnitte auf den oben erwähnten Bergen bei einer Wellenform der Drahtstücke gelegen. Wird die Isolation beispielsweise durch ein Planschleifen der auf der Unterseite bzw. Montageseite der Drossel angeordneten Drahtstücke bewerkstelligt, so bleibt die Isolation in den Tälern erhalten, wodurch gleichzeitig Lötfehler reduziert werden können. Ermöglicht wird dies dadurch, dass die Isolation beispielsweise aus einem solchen Material beschaffen sein kann, an oder mit dem sich kein Lötmaterial verbinden kann.
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Zur Verbesserung der mechanischen Anbindung der Drossel an einen Schaltungsträger kann zusätzlich vorgesehen sein, dritte Flächenabschnitte von der Isolation zu befreien. Die dritten Flächenabschnitte können beispielsweise bei der oben erwähnten Wellenform in Gestalt zusätzlicher Berge vorgesehen sein, wobei nach einem Planschleifen der Unterseite die erwünschten dritten Flächenabschnitte zur Kontaktierung an eine zugeordnete Leiterplattenkontaktfläche entstehen. Die dritten Flächenabschnitte tragen hierbei nichts zur elektrischen Kontaktierung, sondern lediglich zur mechanischen Anbindung an die Leiterplatte bei.
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Alternativ können die Drahtstücke auch unisoliert ausgebildet sein, wobei zur Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen benachbarten Drahtstücken diese mit einem Mittel zur Fixierung in vorbestimmter Position gehalten sind. Hierzu kann beispielsweise ein Abstandshalter oder ein Einleger verwendet werden, welcher Nuten bzw. Vorsprünge aufweist, um die Drahtstücke an vorbestimmter Position zu halten. Solche Nuten bzw. Vorsprünge könnten ebenso bereits im Material des Kerns, beispielsweise einem oder mehreren der Flachstücke vorgesehen sein. Weiterhin kann das Mittel zur Fixierung ein Kleber sein.
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Ein Drahtstück im Sinne der obigen Beschreibung kann wahlweise durch einen Einzeldraht oder mehrere, z.B. durch Verdrillung miteinander verbundene Drähte gebildet sein.
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Die Anzahl der zu verwendenden Drahtstücke bei einer erfindungsgemäßen Drossel ist das Produkt aus der Anzahl der vorgesehenen Phasen, der Anzahl der pro Phase verwendeten Windungen und – bei Verwendung mehrerer Drahtstücke – der Anzahl der pro Windung verwendeten Einzeldrähte.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drossel,
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2 eine erfindungsgemäße Drossel von unten,
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3 die erfindungsgemäße Drossel aus 1 in einer Seitenansicht,
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4 die Drossel von 1 in einer Ansicht von vorne,
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5 die elektrische Kontaktierung der in den 1 bis 4 dargestellten Drossel über Leiterplattenkontaktoberflächen,
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6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, welches die Montageseite zeigt,
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7 eine Ansicht der Drossel aus 6 von vorne, und
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8 eine perspektivische Ansicht der Drossel von 6 von unten.
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Die 1 bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeipiel einer erfindungsgemäßen Drossel 1 in unterschiedlichen Darstellungen. Die Drossel 1 umfasst einen Kern 10 in Gestalt eines Flachkernes mit zwei parallel zueinander verlaufenden Flachschenkeln 11, 12, deren benachbarte Enden durch ein jeweiliges, beispielhaft bogenförmiges Verbindungssegment 13, 14 miteinander verbunden sind. Der Kern 10 weist damit die Gestalt eines geschlossenen, flachen „Rings“ auf, wie dieser z.B. für Flachbandkabel zur Entstörung verwendet wird. Der Kern 10 kann in herkömmlicher Weise aus einem Ferrit oder einem anderen weichmagnetischen Material bestehen.
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Darüber hinaus umfasst die Drossel 1 ein Wickelteil 20. Das Wickelteil 20 besteht im Ausführungsbeispiel aus beispielhaft neun Windungen 21. Jede Windung 21 ist aus einem in den Figuren ersichtlichen isolierten oder unisolierten Drahtstück 31, 32, 33, 41, 42, 43, 51, 52, 53 mit einem jeweiligen ersten und zweiten Ende 31-1, 31-2, 32-1, 32-2, 33-1, 33-2, 41-1, 41-2, 42-1, 42-2, 43-1, 43-2, 51-1, 51-2, 52-1, 52-2, 53-1, 53-2 gebildet. Die Drahtstücke 31, 32, 33, 41, 42, 43, 51, 52, 53 sind, wie aus den 1, 3 und 4 ohne weiteres ersichtlich ist, durch den Kern 10 geführt und um die gegenüberliegenden Stirnseiten des Flachschenkels 12 gebogen. Die ersten und zweiten Enden 31-1, 31-2; ...; 53-1, 53-2 eines jeweiligen Drahtstücks 31, 32, 33, 41, 42, 43, 51, 52, 53 kommen auf einer Montageseite 15 des Flachschenkels 12 zum Liegen.
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Wie sich aus den Ansichten der 3 und 4 am besten erkennen lässt, ergibt sich durch den beschriebenen Aufbau eine oberflächenmontierbare Drossel, welche im Rahmen eines SMD(Surface Mounted Device)-Verfahrens auf einem nicht näher dargestellten Schaltungsträger gelötet werden kann. Die Herstellung der elektrischen und mechanischen Verbindung der Drossel 1 mit dem Schaltungsträger erfolgt dabei über die auf der Montageseite 15 angeordneten ersten und zweiten Enden 31-1, 31-2; ...; 53-1, 53-2 eines jeweiligen Drahtstücks 31, 32, 33, 41, 42, 43, 51, 52, 53. Wie aus der weiteren Beschreibung ersichtlich werden wird, ist die Anordnung und Ausgestaltung der Drahtstücke dabei derart, dass die elektrische Verbindung zweier benachbarter Drahtstücke über eine jeweilige Leiterplattenkontaktfläche mit minimaler Länge zu den Windungen 21 erfolgen kann.
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Die Verschaltung der einzelnen Drahtstücke zur gewünschten Anzahl an Windungen erfolgt somit durch eine Leiterplattenkontaktfläche einer Leiterplatte oder eines Schaltungsträgers. Dabei wird das erste Ende des Drahtstücks einer ersten der Windungen mit dem zweiten Ende des Drahtstücks einer zu der ersten Windung benachbarten zweiten Windung über die Leiterplattenkontaktfläche elektrisch verbunden. Die Anordnung der einzelnen Drahtstücke und deren Länge ist bei der Drossel derart bemessen, dass ein erster Flächenabschnitt des ersten Endes des Drahtstücks der ersten Windung und ein zweiter Flächenabschnitt des zweiten Endes des Drahtstücks der zweiten Windung auf einer Wickelachse 100 (vgl. 2) der zumindest zwei Windungen nebeneinander zum Liegen kommen. Hierdurch kann die Flächenabschnitte verbindende Leiterplattenkontaktfläche (vgl. 5) kürzest möglich ausgebildet werden.
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Dieses Vorgehen wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf 2 verdeutlicht. Die in den 1 bis 5 beschriebene Drossel 1 weist dabei den Spezialfall auf, dass die neun Windungen 21 drei Phasen 30, 40, 50 zugeordnet sind. Die der ersten Phase 30 zugehörigen Drahtstücke sind mit 31, 32, 33 gekennzeichnet. Die der zweiten Phase zugehörigen Drahtstücke sind mit 41, 42, 43 gekennzeichnet. Die Drahtstücke 51, 52, 53 sind der dritten Phase 50 zugeordnet. Prinzipiell kann die Anzahl der Phasen auch vom Ausführungsbeispiel unterschiedlich sein. Das beschriebene Prinzip lässt sich auch auf Drosseln mit lediglich einer Phase, aber auch einer größeren Anzahl an Phasen als drei anwenden.
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Der Übersichtlichkeit halber sind in 2 lediglich die zur ersten Phase 30 gehörigen Drahtstücke 31, 32, 33 mit genaueren Bezugszeichen versehen. Das in Verbindung mit der ersten Phase 30 nachfolgend Beschriebene gilt in analoger Weise auch für die zweite und dritte Phase 40, 50.
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Die ersten Enden der Drahtstücke 31, 32, 33 sind mit 31-1, 32-1 und 33-1 gekennzeichnet. In entsprechender Weise sind die zweiten Enden der Drahtstücke 31, 32, 33 mit 31-2, 32-2 und 33-2 gekennzeichnet. Das erste Ende 31-1, 32-1, 33-1 und das zugeordnete zweite Ende 31-2, 32-2, 33-2 eines jeweiligen Drahtstücks 31, 32, 33 kommen in einem Abstand d zueinander zum Liegen. Der Abstand d ist vorzugsweise kleiner als eine Breite b eines jeweiligen Drahtstücks 31, 32, 33. Die Breite b ist hierbei das sich in Richtung der Wickelachse 100 erstreckende Längenmaß. Vorzugsweise wird der Abstand d so klein gewählt, wie es sich aus den Nebenbedingungen der Fertigung realisieren lässt. In der Praxis hat sich ein Abstand d = ca. 1 mm als möglich herausgestellt. Im Wesentlichen hängt der Abstand d vom Biegevorgang der Drahtstücke um den Schenkel 12 und den dabei erzielten Biegeradien eines jeweiligen Drahtstücks 31, 32, 33 ab. Eine zwischen den ersten Enden 31-1, 32-1, 33-1 und den zweiten Enden 31-2, 32-2, 33-2 gebildete Aussparung der Breite b ist mit 31-5, 32-5 und 33-5 gekennzeichnet.
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Wie aus 2 ohne weiteres ersichtlich ist, kommt ein Flächenabschnitt 31-4 des zweiten Endes 31-2 des Drahtstücks 31 auf einer Achse parallel zur Wickelachse 100 unmittelbar benachbart zu einem Flächenabschnitt 32-3 des ersten Endes 32-1 der benachbarten Windung 32 zum Liegen. Die Flächenabschnitte 31-4 und 32-3 können über eine kürzest mögliche Leiterplattenkontaktfläche 62 (vgl. 5), welche sich in Richtung der Wickelachse 100 erstreckt, elektrisch miteinander verbunden werden.
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In entsprechender Weise kommt ein Flächenabschnitt 32-4 des zweiten Endes 32-2 der Windung 32 auf einer Achse parallel zur Wickelachse 100 unmittelbar benachbart neben einem Flächenabschnitt 32-3 des ersten Endes 32-1 der Windung 33 zum Liegen. Die Flächenabschnitte 32-4 des Drahtstücks 32 und 33-3 des Drahtstücks 33 können dann über eine kürzest mögliche Leiterplattenkontaktfläche 63 (vgl. 5), welche sich in Richtung der Wickelachse 100 erstreckt, miteinander verbunden werden.
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Ein Flächenabschnitt 31-3 bildet einen Wicklungseingang E1 der ersten Phase 30. Hierzu wird der Flächenabschnitt 31-3 mit einer weiteren Leiterplattenkontaktfläche 61 (vgl. 5) elektrisch verbunden, zumindest welche sich abschnittsweise in einer Ebene parallel zur Montageseite 15 und senkrecht zur Wickelachse 100 erstreckt. Ein Flächenabschnitt 33-4 des Drahtstücks 33 bildet einen Wicklungsausgang A1. Der Flächenabschnitt 33-4 wird hierzu ebenfalls mit einer weiteren Leiterkontaktfläche 64 verbunden. Diese erstreckt sich zumindest abschnittsweise in einer Ebene parallel zur Montageseite 15 und senkrecht zur Wickelachse 100.
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Die kürzest mögliche Verbindung benachbarter Drahtstücke 31, 32 über entsprechende Leiterplattenkontaktflächen (62, 63 der ersten Phase 30; 72, 73 der zweiten Phase 40; 82, 83 der dritten Phase 40) eines Schaltungsträgers hat zur Folge, dass die Enden 31-1, 32-2, 33-1; ...; 51-1, 52-1, 53-1 bzw. 31-2, 32-2, 33-2; ...; 51-2, 52-2, 53-2 der Drahtstücke jeweils benachbarter Windungen treppenförmig in einer Ebene parallel zu den Flachschenkeln und senkrecht zur Wickelachse 100 versetzt sind. Über die Längenerstreckung des Kerns in einer Richtung senkrecht zur Wickelachse 100 (d.h. über eine Breite bK) kann dann die Anzahl der Windungen einer Phase 30, 40, 50 variiert werden. Gegebenenfalls ist auch eine Anpassung einer Länge lK des Kerns erforderlich.
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Die in 2 dargestellte treppenförmige Gestalt der Windungen 21 einer jeweiligen Phase 30, 40, 50 kann dadurch realisiert werden, dass die vorzugsweise gleich langen Drahtstücke 21 zunächst durch den Kern 10 hindurch unterschiedlich tief eingesteckt werden und anschließend um den Flachschenkel 12 umgebogen werden. Hierdurch ergibt sich dann der gestufte Verlauf der jeweiligen Enden der Drahtstücke bzw. der Aussparungen 31-5, 32-5, 33-5.
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Die Wicklungseingänge der zweiten und dritten Phase 40, 50 sind mit E2 bzw. E3 gekennzeichnet. Die Wicklungsausgänge sind entsprechend mit A2 bzw. A3 gekennzeichnet. Dabei ist in 2 ersichtlich, dass der Wicklungsausgang A1 der ersten Phase 30 und der Wicklungsausgang A2 der zweiten Phase 40 unmittelbar nebeneinander liegen. Ebenso liegen die Wicklungseingänge E2, E3 der zweiten und dritten Phase 40, 50 unmittelbar nebeneinander. Hierdurch kann die kapazitive und induktive Kopplung zwischen Wicklungseingang und Wicklungsausgang der Phasen der Drossel gering gehalten werden.
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Die Drahtstücke 31, 32, 33, 41, 42, 43, 51, 52, 53 können wahlweise isoliert oder unisoliert sein. Wird unisolierter Draht verwendet, so wird dieser vorzugsweise durch Verkleben, mechanische Führungen im Kern oder mit in die Wicklung eingebrachte Abstandshalter in Position gehalten. Hierdurch können Kurzschlüsse zwischen benachbart angeordneten Drahtstücken verhindert werden.
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Bei der Verwendung eines isolierten Drahtes wird die Isolation wahlweise flächig auf dem gesamten Bereich der auf die Montageseite 15 umgebogenen Drähte entfernt. Alternativ und bevorzugt, wie dies in dem nachfolgenden, weiteren Ausführungsbeispiel gemäß den 6 bis 8 gezeigt ist, werden gezielt nur diejenigen Bereiche freigelegt, welche bei der Montage auf den Schaltungsträger auf zugeordnete Leiterplattenkontaktflächen treffen. Die freigelegten Flächen entsprechen dabei den oben erwähnten Flächenabschnitten zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung. Diese sind in den 6 bis 8 (der Übersichtlichkeit halber nur für das Drahtstück 31) mit dem Bezugszeichen 31-3 und 31-4 gekennzeichnet. Zusätzlich können weitere Kontaktflächen (31-6 für das Drahtstück 31) von der Isolation befreit werden, welche im Rahmen des Lötprozesses ebenfalls an den Schaltungsträger angebunden werden. Die Anbindung erfolgt dabei lediglich zu mechanischen, aber nicht zu elektrischen Zwecken.
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Um die Flächenabschnitte 31-3, 31-4, sowie optional 31-6 für das Drahtstück 31 (und in entsprechender Nummerierung auch für die weiteren Drahtstücke des Wickelteils 20) gezielt von der Isolation befreien zu können, kann beispielsweise ein Schleifvorgang mit einem planen Schleifwerkzeug durchgeführt werden, wobei hierzu bevorzugt den Drahtstücken im Rahmen des Umformprozesses im Bereich der Montageseite 15 eine zusätzliche Wellenform aufgeprägt wird (vgl. schematische Seitenansicht in 7). Die jeweiligen Berge, d.h. sich von der Montageseite 15 weg erstreckenden Wölbungen, werden dabei durch das Schleifwerkzeug erfasst, so dass die Isolierung abgetragen und der elektrische Leiter der jeweiligen Drahtstücke freigelegt wird. In den Wellentälern, d.h. den zur Montageseite hin zugewandten Wölbungen kann die Isolation hingegen bestehen bleiben, so dass ein zusätzlicher Schutz vor Fehlkontaktierungen gegeben ist, da sich Lötmaterial an der Isolation nicht festsetzen kann.
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Die vorgeschlagene Drossel kann als SMD-Bauteil auf einer Leiterplatte montiert werden. Aufgrund der kurzen Kontaktflächenabschnitte zur Verbindung benachbarter Drahtstücke haben die Windungen eine im Vergleich hohe Strombelastbarkeit. Hierdurch lässt sich eine Drossel mit optimierten elektrischen Eigenschaften bereitstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drossel
- 10
- Kern
- 11
- Flachschenkel
- 12
- Flachschenkel
- 13
- Verbindungssegment
- 14
- Verbindungssegment
- 15
- Montageseite
- 20
- Wickelteil
- 21
- Windung
- 30
- erste Phase
- 31
- Drahtstück einer ersten Windung der ersten Phase
- 32
- Drahtstück einer zweiten Windung der ersten Phase
- 33
- Drahtstück einer dritten Windung der ersten Phase
- 31-1
- erstes Ende des Drahtstücks 31
- 31-2
- zweites Ende des Drahtstücks 31
- 31-3
- erster Flächenabschnitt des ersten Endes 31-1 des Drahtstücks 31
- 31-4
- zweiter Flächenabschnitt des zweiten Endes 31-2 des Drahtstücks 31
- 31-5
- Aussparung zwischen dem ersten und zweiten Ende des Drahtstücks 31
- 31-6
- dritter Flächenabschnitt des Drahtstücks 31
- 40
- zweite Phase
- 41
- Drahtstück einer ersten Windung der zweiten Phase
- 42
- Drahtstück einer zweiten Windung der zweiten Phase
- 43
- Drahtstück einer dritten Windung der zweiten Phase
- 41-1
- erstes Ende des Drahtstücks 32
- 41-2
- zweites Ende des Drahtstücks 32
- 50
- dritte Phase
- 51
- Drahtstück einer ersten Windung der dritten Phase
- 52
- Drahtstück einer zweiten Windung der dritten Phase
- 53
- Drahtstück einer dritten Windung der dritten Phase
- 51-1
- erstes Ende des Drahtstücks 51
- 51-2
- zweites Ende des Drahtstücks 51
- 61
- Leiterplattenkontaktfläche
- 62
- Leiterplattenkontaktfläche
- 63
- Leiterplattenkontaktfläche
- 64
- Leiterplattenkontaktfläche
- 71
- Leiterplattenkontaktfläche
- 72
- Leiterplattenkontaktfläche
- 73
- Leiterplattenkontaktfläche
- 74
- Leiterplattenkontaktfläche
- 81
- Leiterplattenkontaktfläche
- 82
- Leiterplattenkontaktfläche
- 83
- Leiterplattenkontaktfläche
- 84
- Leiterplattenkontaktfläche
- 100
- Wickelachse
- E1
- Wicklungseingang der ersten Phase
- E2
- Wicklungseingang der zweiten Phase
- E3
- Wicklungseingang der dritten Phase
- A1
- Wicklungsausgang der ersten Phase
- A2
- Wicklungsausgang der zweiten Phase
- A3
- Wicklungsausgang der dritten Phase
- b
- Breite
- d
- Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ende eines Drahtstücks
- bK
- Breite des Kerns
- lK
- Länge des Kerns
