DE2735407A1 - Drosselspule - Google Patents

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzei Patentanwälte

Nippon Kinzoku Co. Ltd.

Τλπλπ Möhlstraße 37

, Japan D-8000 München

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

5. Aug. j$

Drosselspule

Die Erfindung betrifft eine Drosselspule, insbesondere zur Beseitigung oder Unterdrückung von Hochfrequenzstörsignalen von einer Stromversorgung zu einem akustischen Gerät oder dergleichen.

Derzeit wird verbreitet eine Drosselspule mit konstanter Induktivität über einen weiten Frequenzbereich hinweg zur Unterdrückung von Hochfrequenzrauschen oder -störsignalen von einer Stromversorgung zu einem akustischen Gerät oder dergleichen verwendet. Bei der bisher verwendeten Drosselspule gemäß Fig. 1 wird ein z.B. einen I-förmigen Querschnitt besitzender Eisenkern 1 aus Ferrit, Siliziumstahlblech oder dergleichen hergestellt, und eine Spule 2 wird dadurch gebildet, daß ein Leitungsdraht um den Eisenkern herumgewickelt wird. Wenn die Spule erregt ist, fließt ein Magnetfluß φ vom Zentrum des Eisenkerns 1 über einen oberen Flansch desselben, die angrenzende Umgebungsatmosphäre und einen unteren Flansch des Eisenkerns 1 zu dessen Zentrum zurück. Dies bedeutet, daß bei der bisherigen Drosselspule zwangsläufig ein Luftspalt in den Magnetflußpfad eingeschaltet ist und die Induktivität der Drosselspule durch einen magnetischen Widerstand im Luftspalt bestimmt wird. Die bisherige Drosselspule erzeugt jedoch einen erheblichen Streuverlust am Luftspalt im

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Magnetpfad, was eine Ursache für Rauschen oder Störsignale darstellt. Außerdem wird der Wert oder die Größe der Induktivität durch die Länge des Luftspalts bestimmt, weshalb sich Fehler in der Luftspaltlänge als Fehler im Induktivitätswert auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Drosselspule, die einfach aufgebaut ist und einen Streufluß auf ein Mindestmaß zu verringern und dadurch einen genauen Induktivitätswert über einen weiten Frequenzbereich hinweg zu gewährleisten vermag.

Diese Aufgabe wird bei einer Drosselspule der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Leiter auf einen Kern gewickelt ist, der aus gegenseitig isolierten Teilchen eines Eisenpulvers gebildet ist und einen geschlossenen Magnetflußpfad bildet. Ein handelsübliches Eisenpulver wird im allgemeinen durch den Luftsauerstoff oxydiert, so daß es einen oberflächlichen Oxidfilm aufweist, der als Isoliermaterial wirkt. Wenn erfindungsgemäß als Eisenpulver ein gewöhnliches, einen oberflächlichen Oxidfilm aufweisendes Eisenpulver benutzt wird, ist keine weitere Isolierbehandlung erforderlich. Falls jedoch die Teilchen des Elsenpulvers ungenügend gegeneinander isoliert sind, kann eine Isolierbehandlung vorgenommen werden. Als Möglichkeit zur Verbesserung der Isolierung des Eisenpulvers bietet sich eine Phosphatbeizung oder eine Wärmebehandlung des Eisenpulvers an. Wahlweise können dem Eisenpulver Firnis bzw. Lack, Fette und öle. Epoxyharz, Polyesterharz usw. zugesetzt werden. Erfindungsgemäß werden als Eisenpulver vorzugsweise Elektrolyteisen, Carbonyleisen und Armco-Magneteisen verwendet, doch 1st die Erfindung keineswegs hierauf beschränkt. Ein besonders bevorzugtes, isoliertes Elsenpulver ist Elektrolyteisenpulver.

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Im folgenden 1st eine bevorzugte Ausführungsform degßrfindung Im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Querschnitt durch eine bisher übliche Drosselspule,

Pig. 2 eine Aufsicht auf eine Drosselspule mit Merkmalen nach der Erfindung und

Fig. 3 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.

Naohdem die bisher verwendete Drosselspule bereits eingangs erläutert worden ist, ist im folgenden eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 2 und J beschrieben.

Fig. 2 zeigt in Vorderansicht bzw. in Aufsicht eine Drossel-, spule gemäß der Erfindung, die einen ringförmigen Eisenkern 11, der eine geschlossene Magnetflußstrecke bildet, und eine Spule 12 in Form eines um den Eisenkern 11 herumgewickelten Leiters aufweist. Der Eisenkern.11 besteht aus gegeneinander isolierten Eisenpulverteilchen 14, die in ein in Fig. 3 im Querschnitt gezeigtes Gehäuse 13 eingefüllt sind, das seinerseits aus einem isolierenden Kunstharz, wie Phenolharz, Nylon oder dergleichen besteht. Innerhalb der Drosselspule sind die Eisenteilchen gegeneinander isoliert, so daß bei Einwirkung von Hochfrequenz keine Erhöhung des Wirbelstromverlusts auftritt und ein kleiner Eisenverlust im Spiel ist, wodurch die Drosselspule einen ausgezeichneten Hochfrequenzgang erhält. Die Drosselspule gewährleistet dabei praktisoh einen effektiven Luftspalt zwischen den einzelnen Eisenteilohen, wobei der Induktivitätswert durch die Größe der (einzelnen) Luftspalte

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bestimmt wird. Wenn nämlich der Integrationsgrad, d.h. die Packungsdichte erhöht wird (wenn die Gesamtgröße der Luftspalte klein ist), vergrößert sich der Induktivitätswert, während umgekehrt der Sättigungsstrom abnimmt. Bei einem kleinen Integrationswert ist der Sättigungsstrom groß, und der Induktivitätswert ist dabei klein. Als praktischer Kompromiß liegt der Integrationsgrad bevorzugt im Bereich von 2-6,5 g/cnr. Der Induktivitätswert in Jedem Frequenzband wird durch die Teilchengröße des Eisenpulvers 14 bestimmt. Im Fall von groben Teilchen läßt sich eine hohe Induktivität im Niederfrequenzband erreichen, doch da hierbei der Hochfrequenzverlust zunimmt, nimmt der Induktivitätswert im Hochfrequenzband schnell ab, wenn die Frequenz einen bestimmten Wert übersteigt. Im Fall von feinen Teilchen tritt andererseits kein Induktivitätsabfall im Hochfrequenzband auf, doch besteht in diesem Fall eine Tendenz zu einer Verringerung der Gesamtinduktivität aufgrund der Abnahme der effektiven Permeabilität. Infolgedessen wird die Teilchengröße durch das erforderliche Frequenzband bestimmt; in der Praxis reicht es jedoch aus, wenn die Induktivität im Frequenzbereich von 100 - 30000 Hz konstant ist. In diesem Fall empfiehlt sich die Verwendung eines Eisenpulvers mit einer Teilchengröße entsprechend einer Tyler-Siebmaschenweite von -100 bis +300 mesh (etwa -0,149 bis +0,048 mm), nämlich eines Eisenpulvers, das ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,149 mm (100 Tyler mesh) passiert, durch ein Sieb mit einer Maschenweite von etwa 0,048 mm (300 Tyler mesh) jedoch nicht hindurchgeht.

Im Gegensatz zur bisherigen Drosselspule bildet die erfindungsgemäße Drosselspule keinen äußeren Leerraum im Magnetflußpfad, und der Induktivitätswert läßt sich durch den Grad der Integration des Eisenpulvers bestimmen. Infolgedessen unterliegt

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ein Magnetfluß, der erzeugt wird, wenn die Spule 12 von einem elektrischen Strom durchflossen wird, kaum einer Streuung, so daß auch kein zusätzliches Störsignal oder Rauschen aufgrund des Streuflusses erzeugt wird. Weiterhin kann der Induktivitätswert mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, während der Induktivitätswert über einen Bereich von niedrigen bis zu hohen Frequenzen hinweg konstant gehalten werden kann.

Obgleich der Eisenkern bei der beschriebenen Ausführungsform durch Einfüllen des Eisenpulvers 14 in das Gehäuse 13 gebildet wird, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann der Eisenkern auch durch Verwendung eines Kunstharzes als Bindemittel zur Festlegung der gewünschten Konfiguration hergestellt werden.

Bei der Drosselspule gemäß den Fig. 2 und 3 wurde ein ringförmiges Gehäuse 13 aus Phenolharz benutzt, das einen Innendurchmesser von 20 mm, einen Außendurchmesser von 30 mm und eine Höhe von 10 mm bei rechteckigem Querschnitt besaß. Ein Kupferdraht von 0,8 mm Durchmesser wurde in Form einer Spule mit 220 Windungen um einen Kern herumgewickelt,.wobei der Kern dadurch gebildet wurde, daß in das Gehäuse 13 ein Elektrolyteisenpulver 14 mit einer Teilchengröße entsprechend 0,063 mm (200 mesh) mit einer Integrationsdichte von 2,5 g/cnr eingefüllt wurde. Sodann wurde ein Strom von 1 mA durch die Spule der Drosselspule geleitet, und die Induktivität wurde mittels einer Maxwell-Meßbrüoke über einen Frequenzbereich von 100 - 3OOOO Hz hinweg gemessen. Die erfindungsgemäße Drosselspule zeigte dabei eine Induktivität von 400 >uH, was für den vorgesehenen Zweck zufriedenstellend ist. Der gemessene Streufluß der Drosselspule erwies sich mit -40 dB als sehr klein.

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Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird erfindungsgemäß beim Elsenkern ein äußerer Leerraum durch die Verwendung von gegenseitig isolierten Teilchen eines Elsenpulvers vermieden, die einen geschlossenen Magnetflußpfad bilden, wobei der Induktivitätswert durch den Integrationsgrad des Elsenpulvers bestimmt werden kann. Auf diese Welse kann ein Streufluß weitgehend unterdrückt und dadurch die Rauschen- oder Störsignalerzeugung vermieden werden. Darüber hinaus ist es dabei möglich, einen vorgegebenen Induktivitätswert über ein weites Frequenzband hinweg aufrechtzuerhalten.

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Claims (5)

1. Henkel, Kern, Feuer fr Hänzel Patentanwälte
2. Nippon KLnzoku Co. Ltd. MöMstraße37
3. Tokyo, Japan D-8000 Mönchen 80
4. Tel. 089/982085-87 Tetex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid
5. 5.

   Pa tentansprüche

   Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiter auf einen Kern gewickelt ist, der aus gegenseitig isolierten Teilchen eines Eisenpulvers gebildet ist und einen geschlossenen Magnetflußpfad bildet. '

   2. Drosselspule nach Anspruch !,dadurch gekenn zeichnet, daß der Integrationsgrad bzw. die Packungsdichte der Eisenpulverteilchen 2-6,5 g/cnr beträgt.

   3. Drosselspule nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet, daß die Teilchengröße des Eisenpulvers im Bereich von ungefähr -0,149 bis +0,048 mm (-100 bis +300 Tyler meshes) liegt.

   4. Drosselspule nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet, daß das Eisenpulver aus Elektrolyteisen besteht.

   809807/0674 ^^