DE19537882C2 - Drosselspule zum Eliminieren des Gleichtaktrauschens und des Gegentaktrauschens - Google Patents
Drosselspule zum Eliminieren des Gleichtaktrauschens und des GegentaktrauschensInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspule
zum Eliminieren des Gleichtaktrauschens und des Gegentakt
rauschens und insbesondere auf eine Drosselspule, die das
Rauschen eliminiert, das aus einer elektronischen Vor
richtung austritt.
Eine herkömmliche Gleichtakt-Drosselspule weist eine Struk
tur auf, bei der ein Spulenpaar um einen kreisförmigen Kern
gewickelt ist. Beim Eliminieren von starkem Gegentaktrau
schen unter Verwendung dieser Art einer Gleichtakt-Drossel
spule wird eine große Drosselspule benötigt, wobei diese
einen großen Bereich einer gedruckten Schaltungs
platine besetzt.
Ein weiterer Typ einer Gleichtakt-Drosselspule wurde von der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-91412 offenbart.
Diese Drosselspule ist sehr effektiv beim Eliminieren von
Gegentakt- und Gleichtaktrauschen. Diese Drosselspule be
sitzt jedoch eine Struktur, bei der drei kreisförmige Kerne
verbunden sind, wodurch dieselbe im Hinblick auf Größe und
Kosten unbefriedigend ist.
Aus der US-PS 3,683,271 ist ein Leistungsversorgungsfilter
zur Rauschunterdrückung bekannt, das zwei magnetische Kerne
aufweist. Einer der Kerne hat eine hohe Permeabilität, wäh
rend der andere Kern eine relativ geringe Permeabilität hat.
Die beiden Kerne sind konzentrisch übereinanderliegend ange
ordnet. Durch die unterschiedliche Permeabilität der Kerne
soll es ermöglicht werden, Frequenzen in einem großen Band
wirksam zu dämpfen.
Aus der DE 33 40 494 C2 ist eine Störschutzdrossel bekannt,
die einen Ringkern aufweist, welcher einen Luftspalt zu
einem magnetischen Nebenschluß zur Verhinderung der Sätti
gung des magnetischen Ringkernes hat.
Aus der US-PS 4,578,664 ist bereits eine Drosselspule mit
einem niedrigen Leckagefeld bekannt, die einen Ringkern aus
magnetisch weichem Material hat, um die ein ununterbrochener
Draht in getrennte, in Reihe geschaltete Wicklungsabschnitte
gewickelt ist. Eine isolierende Kappe dient zum Beabstanden
der Wicklungen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen
den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drosselspule zu
schaffen, die sowohl das Gleichtaktrauschen als auch das Ge
gentaktrauschen ohne Erhöhung der Größe der Drosselspule be
seitigt.
Diese Aufgabe wird durch eine Drosselspule gemäß Anspruch 1
gelöst.
Bei der Struktur wirken der erste Kern und das Spulenpaar
als eine Drosselspule, während der zweite Kern und das
Spulenpaar als eine Gegentakt-Drosselspule wirken.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer Drosselspule, welche ein
erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist;
Fig. 2 ein magnetisches Schaltungsdiagramm der Gleich
takt-Drosselspule, wenn ein reguläres Signal in der
Gleichtakt-Drosselspule übertragen wird;
Fig. 3 ein magnetisches Schaltungsdiagramm einer Drossel
spule, das die Funktion des Eliminierens von
Gleichtaktrauschen zeigt;
Fig. 4 ein magnetisches Schaltungsdiagramm der Drossel
spule, das die Funktion des Eliminierens von
Gegentaktrauschen zeigt;
Fig. 5 eine horizontale Teilquerschnittsansicht der Dros
selspule, welche ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 6 eine longitudinale Teilquerschnittsansicht der
Gleichtakt-Drosselspule von Fig. 5.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Drosselspule des
ersten Ausführungsbeispiels einen kreisförmigen ersten Kern
1, einen zweiten Kern 2, welcher innerhalb des Kreises des
ersten Kerns 1 angeordnet ist, einen Abstandshalter 3,
welcher zwischen dem ersten Kern 1 und dem zweiten Kern 2
angeordnet ist, und ein Spulenpaar 5 und 6 auf, welches um
den ersten und zweiten Kern 1 und 2 gewickelt ist. Der erste
Kern 1 ist ringförmig und weist einen rechteckigen
Querschnitt auf. Der erste Kern 1 besteht aus einem Materi
al, welches leicht in die magnetische Sättigung gebracht
werden kann, das jedoch eine große magnetische Permeabilität
aufweist, wobei die relative magnetische Permeabilität µ1
vorzugsweise mehrere Tausend beträgt. Insbesondere wird z. B.
amorphes Ferrit als das Material des ersten
Kerns 1 verwendet.
Der zweite Kern 2 weist einen ringförmigen Rahmen 2a und ei
ne Brücke 2b auf, welche in den ringförmigen Rahmen 2a ein
gefügt ist. Der zweite Kern 2 weist einen rechteckigen Quer
schnitt auf. Der zweite Kern 2 besteht aus einem Material,
welches schwer in die magnetische Sättigung gebracht wird
und vorzugsweise eine relative magnetische Permeabilität µ2
von einigen Einheiten bis zu einigen Hundert aufweist. Ins
besondere wird ein Magnetpulverkern als das
Material des zweiten Kerns 2 verwendet.
Der Abstandshalter 3 ist ringförmig und weist einen recht
eckigen Querschnitt auf. Der Abstandshalter 3 macht einen
Abstand L2 größer als einen bestimmten Wert zwischen dem
ersten Kern 1 und dem zweiten Kern 2. Dadurch wird verhin
dert, daß ein magnetischer Fluß, der durch einen Fluß eines
regulären Signalstroms oder eines Leistungsstroms in den
Spulen 5 und 6 induziert wird, von dem ersten Kern 1 in den
zweiten Kern 2 entweicht, wodurch die magnetische Sättigung
des ersten Kerns 1 verhindert wird. Wenn der erste Kern 1 in
die magnetische Sättigung kommt, dann wird der erste Kern 1 die
Funktion des Eliminierens von Gleichtaktrauschen verlieren.
Solange irgendetwas, was den Abstand L2 zwischen dem ersten
Kern 1 und dem zweiten Kern 2 herstellen kann, vorgesehen
ist, kann auf den Abstandshalter 3 verzichtet werden. Der
Abstand L2 erfüllt vorzugsweise die folgende Bedingung:
L2 < (L1/2µ2) (µ1 < µ2) (1),
wobei L1 der Durchmesser des kreisförmigen Rahmens 2a des
zweiten Kerns 2 ist.
Bezugnehmend auf spezielle Werte muß L2 < 0,25 mm sein, wenn
µ2 = 20 und L1 = 10 mm sind, um die Bedingung (1) zu erfül
len. Die Spulen 5 und 6 sind um den ersten und zweiten Kern
1 und 2 gewickelt, wobei sie durch die Brücke 2b des zweiten
Kerns getrennt sind.
Nachfolgend wird die Wirkung der Drosselspule beschrieben.
Der erste Kern 1 und die Spulen 5 und 6 wirken als eine
Gleichtakt-Drosselspule. Der zweite Kern 2 und die Spule 5
und der zweite Kern 2 und die Spule 6 wirken als Gegentakt-
Drosselspulen.
Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, treten in dem ersten Kern 1
zwei magnetische Flüsse ΦS derselben Stärke und mit entge
gengesetzten Richtungen auf, wenn ein reguläres Signal oder
ein Leistungsstrom IS in den Spulen 5 und 6 fließt, wie es
durch die Pfeile gezeigt ist. Die magnetischen Flüsse Φ he
ben sich gegenseitig auf, wodurch die Drosselspule keine
Reaktanz aufweist.
Bezugnehmend auf Fig. 3 wird die Gleichtakt-Rauscheliminie
rungsfunktion der Drosselspule beschrieben. Wenn Gleich
takt-Rauschströme I1 und I2 in den Spulen 5 bzw. 6 fließen,
wie es durch die Pfeile in Fig. 3 gezeigt ist, treten die
magnetischen Flüsse Φ1 und Φ2 in dem ersten Kern 1 auf. Die
magnetischen Flüsse Φ1 und Φ2 kommen zusammen und nehmen
allmählich ab, während sie in einem geschlossenen Ma
gnetkreis des ersten Kerns 1 zirkulieren. Dies ist der Fall,
da die magnetischen Flüsse Φ1 und Φ2 in Wärmeenergie, z. B. als
Wirbelstromverlust umgewandelt werden. Da
durch werden die Gleichtakt-Rauschströme I1 und I2 abge
schwächt.
Bezugnehmend auf Fig. 4 wird die Gegentakt-Rauscheliminie
rungsfunktion der Drosselspule beschrieben. Ein Gegentakt-
Rauschstrom I3 fließt in die Spulen 5 und 6, wie es durch
die Pfeile in Fig. 4 gezeigt ist, wodurch magnetische Flüsse
Φ3 und Φ4 in dem zweiten Kern auftreten. Der magnetische
Fluß Φ3 zirkuliert in einem geschlossenen Magnetkreis, der
von der linken Hälfte des Ringrahmens 2a und der Brücke 2b
gebildet ist, während der magnetische Fluß Φ4 in einem
geschlossenen Magnetkreis zirkuliert, der von der rechten
Hälfte des Ringrahmens 2a und der Brücke 2b gebildet wird.
Die magnetischen Flüsse Φ3 und Φ4 werden in Wärmeenergie, z. B. als
Wirbelstromverluste umgewandelt und nehmen
allmählich ab, während sie in den jeweiligen geschlossenen
Magnetkreisen zirkulieren. Dadurch wird der Gegen
takt-Rauschstrom I3 abgeschwächt.
Die Größe dieser Drosselspule ist im wesentlichen dieselbe
wie die Größe des ersten Kerns 1. Die Drosselspule weist
eine kleinere Anzahl von Kernen als eine herkömmliche
Drosselspule auf, wodurch die Kosten entsprechend reduziert
werden können.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Drosselspule, welche ein
zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
Die Drosselspule des zweiten Ausführungsbeispiels weist
einen Kern 11, welcher als ein erster Kern dient, ein
Gehäuse 12, welches den Kern 11 enthält und teilweise als
ein zweiter Kern dient, und ein Paar von Spulen 18 und 19
auf. Der Kern 11 ist ringförmig und weist einen rechteckigen
Querschnitt auf. Der Kern 11 kann aus einem Material
bestehen, welches leicht in die magnetische Sättigung
gebracht werden kann, welches jedoch eine große magnetische
Permeabilität und vorzugsweise eine relative - magnetische
Permeabilität µ1 von mehreren Tausend aufweist. Insbesondere
wird amorphes Ferrit als das Material des
Kerns 11 verwendet.
Das Gehäuse 12 weist einen hohlen, kreisförmigen nichtmagne
tischen Abschnitt 13 und einen magnetischen Abschnitt 14
auf, welcher sich innerhalb des Kreises des nichtmagneti
schen Abschnitts 13 befindet. Der nichtmagnetische Abschnitt
13 besteht aus Harz, wie z. B. Polyphenylensulfidharz, und
ist aus einem Behälter 13a und einem Deckel 13b gebildet.
Nachdem der Kern 11 in dem Behälter 13a plaziert ist, wird
der Deckel 13b auf dem Behälter 13a befestigt. Der magneti
sche Abschnitt 14 besteht aus Harz, das Ni-Zn-Ferritpulver
enthält. Der magnetische Abschnitt 14 weist eine relative
magnetische Permeabilität µ2 von einigen Einheiten auf. Der
magnetische Abschnitt 14 weist einen kreisförmigen Rahmen
14a und eine Brücke 14b auf, die in den ringförmigen Rahmen
14a gelegt ist. Der magnetische Abschnitt 14 dient als ein
zweiter Kern.
Vorzugsweise erfüllt die Dicke L4 der Seitenwand des Behäl
ters 13a, welche in Kontakt mit dem magnetischen Abschnitt
14 ist, die folgende Bedingung:
L4 < (L3/2µ2) (µ1 < µ2),
wobei L3 der Durchmesser des kreisförmigen Rahmens 14a des
magnetischen Abschnitts 14 ist.
Die Spulen 18 und 19 sind um das Gehäuse 12 gewickelt und
durch die Brücke 14b getrennt.
Die Drosselspule des zweiten Ausführungsbeispiels wirkt auf
die gleiche Art und Weise wie das erste Ausführungsbeispiel.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wirkt das Gehäuse 12
teilweise als ein zweiter Kern. Daher kann die Anzahl von
Teilen erniedrigt werden, wodurch eine kleinere Drosselspule
erreicht werden kann.
Der erste Kern und der zweite Kern müssen nicht kreisförmig
sein, sondern sie können auch rechteckig sein.
Claims (5)
1. Drosselspule mit folgenden Merkmalen:
einem ringförmigen ersten Kern (1);
einem zweiten Kern (2), welcher innerhalb des ringför migen ersten Kerns (1) angeordnet ist, wobei der zweite Kern (2) einen ringförmigen Rahmen (2a) und eine Brücke (2b) aufweist, die in den Rahmen eingefügt ist;
einem Paar von Spulen (5, 6), welche um den ersten Kern (1) und den zweiten Kern (2) gewickelt sind; und
wobei der erste Kern (1) und der zweite Kern (2) mit einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß eine magnetische Sättigung des ersten Kerns (1) verhindert wird,
wobei der erste Kern (1) eine größere relative magneti sche Permeabilität als der zweite Kern (2) aufweist.
einem ringförmigen ersten Kern (1);
einem zweiten Kern (2), welcher innerhalb des ringför migen ersten Kerns (1) angeordnet ist, wobei der zweite Kern (2) einen ringförmigen Rahmen (2a) und eine Brücke (2b) aufweist, die in den Rahmen eingefügt ist;
einem Paar von Spulen (5, 6), welche um den ersten Kern (1) und den zweiten Kern (2) gewickelt sind; und
wobei der erste Kern (1) und der zweite Kern (2) mit einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß eine magnetische Sättigung des ersten Kerns (1) verhindert wird,
wobei der erste Kern (1) eine größere relative magneti sche Permeabilität als der zweite Kern (2) aufweist.
2. Drosselspule gemäß Anspruch 1, mit
einem Abstandshalter (3), welcher zwischen dem ersten
Kern (1) und dem zweiten Kern (2) angeordnet ist.
3. Drosselspule gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der
das Paar von Spulen (5, 6) um den ersten Kern (1) und
den zweiten Kern (2) durch die Brücke (2b) des zweiten
Kerns (2) voneinander getrennt sind.
4. Drosselspule mit folgenden Merkmalen:
einem ringförmigen Kern (11);
einem Gehäuse (12) zum Aufnehmen des Kerns (11), wel ches folgende Merkmale aufweist:
einen hohlen, ringförmigen nichtmagnetischen Ab schnitt (13), welcher einen Behälter (13a), in dem das Gehäuse plaziert ist, und einen Deckel (13b) aufweist;
einen magnetischen Abschnitt (14), welcher inner halb des ringförmigen nichtmagnetischen Abschnitts (13) angeordnet ist und einen ringförmigen Rahmen (14a) und eine Brücke (14b), die in den Rahmen (14a) eingefügt ist, aufweist; und
einem Paar von Spulen (18, 19), welche um das Gehäuse (12) gewickelt sind,
wobei der Kern (11) eine größere magnetische Permeabi lität als der magnetische Abschnitt (14) des Gehäuses (12) aufweist.
einem ringförmigen Kern (11);
einem Gehäuse (12) zum Aufnehmen des Kerns (11), wel ches folgende Merkmale aufweist:
einen hohlen, ringförmigen nichtmagnetischen Ab schnitt (13), welcher einen Behälter (13a), in dem das Gehäuse plaziert ist, und einen Deckel (13b) aufweist;
einen magnetischen Abschnitt (14), welcher inner halb des ringförmigen nichtmagnetischen Abschnitts (13) angeordnet ist und einen ringförmigen Rahmen (14a) und eine Brücke (14b), die in den Rahmen (14a) eingefügt ist, aufweist; und
einem Paar von Spulen (18, 19), welche um das Gehäuse (12) gewickelt sind,
wobei der Kern (11) eine größere magnetische Permeabi lität als der magnetische Abschnitt (14) des Gehäuses (12) aufweist.
5. Drosselspule gemäß Anspruch 4, bei dem
das Paar von Spulen (18, 19) um das Gehäuse (12) durch
die Brücke (14b) des magnetischen Abschnitts (14)
voneinander getrennt ist.
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