[0001] Die Erfindung beschreibt eine Anordnung mit einer Leiterplatte, mindestens einem
Steckverbinder und mindestens einem diesem Steckverbinder zugeordneten Ferritkern.
Derartige Anordnungen finden beispielhaft Verwendung bei leistungselektronischen Ansteuerschaltungen
und deren Verbindungen zu als Motor oder Generator betriebenen elektrischen Maschinen.
[0002] Aufgrund der häufigen und hohen auftretenden Änderungen der Spannungen auf den Verbindungsleitungen
zwischen der Ansteuerschaltung und der elektrischen Maschine ist es aus Gründen der
elektromagnetischen Verträglichkeit unumgänglich passive Filtereinrichtungen vorzusehen.
[0003] Aus vielfältigen Anwendungen in der Elektrotechnik sind Ferritkerne als Mantelwellenfilter
in Kabelverbindungen bekannt. Hierbei sind die Ferritkerne häufig nahe benachbart
den Steckverbindungen der Kabelverbindungen angeordnet und umschließend hierbei alle
Einzeldrähte der Kabelverbindung. Somit unterdrücken die Ferritkerne wirksam die Gleichtaktstörungen
der Kabelverbindung.
[0004] In der
DE 91 12 098 U ist ein Filterstecker offenbart, der einen Kunststoffformkörper als Grundkörper mit
einer Kammer aufweist. In dieser Kammer und mittels einer Rastverbindung angeordnet
ist ein Ferritelement mit Bohrungen für die Leitungselemente des Steckers angeordnet.
Die Leitungselemente durchdringen somit das Ferritelement ohne dass sich beide berühren.
[0005] Im Rahmen der
DE 43 26 486 A1 ist ein Filterstecker offenbart, der einen Formkörper aufweist in dem einzelne Leitungselemente
angeordnet sind. Dieser nach dem Stand der Technik meist aus einem isolierenden Kunststoff
ausgebildete Formkörper ist hier aus einem Verbundwerkstoff ausgebildet, wobei der
Verbundwerkstoff eine Mischung aus einem Ferritmaterial und einem Isolierstoff ist.
Somit sind alle Leitungselemente des Steckers mit einem Ferritverbundstoff umschlossen.
Nachteilig hierbei ist, dass der vorgeschlagene Steckverbinder keine Wahlmöglichkeit
für die zu umschließenden Leitungselemente gestattet. Ebenso wenig ist die Funktionalität
ausreichend für Niederspannungsanwendungen mit Stromstärken jenseits von zehn Ampere,
da hier die spezifische Dämpfung nicht ausreichend ist. Bekannt sind für derartige
Verbundmaterialien Werte des spezifischen Widerstands von bis zu 20
5 Ωm und eine relative Permeabilität von 20 bis 30.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung mit Leiterplatte, mindestens
einem Steckverbinder und mindestens einem diesem zugeordneten Ferritkern anzugeben,
wobei die Lage des Ferritkerns flexibel, bei der Anordnung des Steckverbinders auf
der Leiterplatte, gewählt kann und wobei die Anordnung eine ausreichende Dämpfung
bereit stellt.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch eine Anordnung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[0008] Ausgangspunkt der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Ansteuerschaltung für leistungselektronische
Systeme. Eine derartige Ansteuerschaltungen weist neben weiteren Bauelementen eine
Anordnung bestehend aus einer Leiterplatte, mindestens einem Steckverbinder und mindestens
einem diesen Steckverbinder zugeordneten Ferritkern auf. Erfindungsgemäß weist der
Steckverbinder eine Mehrzahl von Leitungselementen mit ersten und zweiten Kontakteinrichtungen
auf, wobei diese Leitungselemente mittels eines isolierenden, vorzugsweise aus einem
thermoplasten Kunststoff bestehenden, Formkörpers zueinander angeordnet sind. Hierdurch
werden die Leitungselemente gegeneinander elektrisch isoliert und sind teilweise von
dem Formkörper umschlossen, wobei der Formkörper mindestens eine Aussparung aufweist,
damit neben Kontakteinrichtungen weitere erste Abschnitte der Leitungselemente freigespart,
also nicht umschlossen, sind.
[0009] In diesem nicht von dem Formkörper umschlossenen Bereich des Steckverbinders sind
mindestens zwei benachbarte, aber vorzugsweise nicht alle ersten Abschnitte von Leitungselementen
von einem zumindest teilweise direkt an den Abschnitten der Leitungselemente anliegenden
Ferritkern umschlossen. Weiterhin weisen die Leitungselemente des Steckverbinders
ersten Kontakteinrichtungen auf, die mit dritten Kontakteinrichtungen der Leiterplatte
elektrisch leitend verbunden sind. Zweite Kontakteinrichtungen der Leitungselemente
des Steckverbinders bilden einen Stecker oder eine Steckhülse aus und dienen dem Anschluss
mittels Steckhülse oder Stecker eines Kabels.
[0010] Es ist hierbei besonders bevorzugt, wenn der Formkörper des Steckverbinders derart
ausgebildet ist, dass der Ferritkern auf die Abschnitte der Leitungselemente des konfektionierten
Steckverbinders aufsteckbar ist. Da derartige Leitungselemente meist einen rechteckigen
Querschnitt aufweisen und senkrecht von der Leiterplatte wegstehen ist es weiterhin
bevorzugt, wenn der Ferritkern als Hohlquader mit rechteckiger Grundfläche ausgebildet
ist. Somit können alle Innenflächen des als Hohlquader ausgebildeten Ferritkerns an
den ersten Abschnitten der umschlossenen Leitungselemente anliegen. Hierbei ist es
besonders bevorzugt, wenn der Ferritkern einen spezifischen Widerstand (p) größer
als 10
7 Ωm und eine relative Permeabilität (µ
r) größer als 200 aufweist.
[0011] Besonders bevorzugte Weiterbildungen dieser Anordnung sind in der jeweiligen Beschreibung
der Ausführungsbeispiele genannt. Die erfinderische Lösung wird zudem an Hand der
Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 3 weiter erläutert.
[0012] Fig. 1 zeigt in einer zwei- und einer dreidimensionalen Ansicht einen Steckverbinder
der erfindungsgemäßen Anordnung.
[0013] Fig. 2 zeigt in einer zwei- und zwei dreidimensionalen Ansichten eine erfindungsgemäße
Anordnung eines Steckverbinders und eines Ferritkerns jedoch ohne die zugeordnete
Leiterplatte.
[0014] Fig. 3 zeigt einer zweidimensionalen Ansicht eine erfindungsgemäße Anordnung mit
Leiterplatte, einem Steckverbinder und einem Ferritkern.
[0015] Fig. 1 zeigt in einer zwei- und einer dreidimensionalen Frontansicht einen Steckverbinder
(2) der erfindungsgemäßen Anordnung. In der zweidimensionalen Ansicht gemäß Fig. 1
a ist der Steckverbinder (2) aus Sicht seines potentiellen Verbindungspartners dargestellt,
welcher eine Mehrzahl, hier vier, Leitungselemente (20 a-d, vgl. Fig. 3) und einen
Formkörper (30) aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff aufweist.
[0016] Die Leitungselemente (20 a-d) sind als gestanzte Metallformkörper ausgebildet und
in Reihe mit gleichen Abständen angeordnet. Sie werden zu ihrer Positionierung teilweise
von dem Kunststoffformkörper (30) umschlossen. Die ersten Enden (22 a-d) des jeweiligen
Leitungselements (20 a-d) bilden jeweils eine erste Kontakteinrichtungen zu einer
Leiterplatte (1, vgl. Fig. 3) aus. In der hier dargestellt Ausführungsform ist die
jeweilige erste Kontakteinrichtungen (22 a-d) als Lötfahne ausgebildet. Das zweite
Ende (24 a-d) des jeweiligen Leitungselements (20 a-d) bildet eine zweite Kontakteinrichtungen,
hier einen Stecker aus. Die jeweiligen Steckhülsen als nicht dargestellter Verbindungspartner
dieses Steckverbinders sind entsprechend dem Raster der zweiten Kontakteinrichtungen
(24 a-d) und der durch den Formkörper (30) gebildeten Aufnahme ausgebildet.
[0017] Zusätzlich weist der Kunststoffformkörper (30) noch eine nur schematisch angedeutete
Dichteinrichtung (34), um die zweiten Kontakteinrichtungen (24 a-d) herum angeordnet,
auf, um die Steckverbindung zum nicht dargestellten Verbindungspartner gegen Feuchtigkeit
zu schützen.
[0018] Fig. 1b zeigt den beschrieben Steckverbinder (2) in dreidimensionaler Ansicht, wobei
die Ausgestaltung der Leitungselemente (20 a-d) als flächige Metallformkörper mit
ersten (22 a-d) und zweiten Kontakteinrichtungen (24 a-d) deutlich wird.
[0019] Fig. 2 zeigt in einer zwei- und zwei dreidimensionalen Ansichten eine erfindungsgemäße
Anordnung eines Steckverbinders (2) und eines Ferritkerns (4) jedoch ohne die zugeordnete
Leiterplatte. Hierbei zeigt Fig. 2a die gleiche Frontansicht wie Fig. 1b allerdings
mit erfindungsgemäß angeordnetem Ferritkern (4). Dieser Ferritkern (4) umschließt
hier drei der vier Leitungselemente (20 a-d).
[0020] Der Formkörper (30) des Steckverbinders (2) ist derart ausgebildet, dass der Ferritkern
(4) auf Abschnitte (26 a-d) der Leitungselemente aus Richtung der ersten Kontakteinrichtungen
(22 a-d) aufsteckbar ist. Hierzu ist der Kunststoffformkörper (30) in einem Bereich
(32) angrenzend an die ersten Kontakteinrichtungen (22 a-d) freigespart, wodurch die
Leitungselemente (20 a-) ohne weiteren lsolationsstoff nebeneinander angeordnet sind.
[0021] Wesentlich für die Erfindung ist, dass dieser Ferritkern (4) nicht notwendigerweise
alle Leitungselemente (20 a-d) umschließt, wie in der Rückansicht gemäß Fig. 2b veranschaulicht.
Auf Grund der Ausgestaltung des Formkörpers (30) mit der Aussparung (32) kann während
des Aufbaus der erfindungsgemäßen Anordnungen die Lage des Ferritkerns (4) bestimmt
werden kann. Somit sind verschieden Ausgestaltungen mit einem oder mehreren Ferritkernen
(4), um ein beliebige Anzahl von Leitungselementen (20 a-d) angeordnet möglich, wobei
die jeweilige konkrete Ausgestaltung nicht bereits bei der Herstellung des Steckverbinders
(2) bestimmt zu werden braucht.
[0022] Für die genannte Ausgestaltung ist es besonders vorteilhaft, wenn der Ferritkern
(4) als Hohlzylinder mit rechteckiger Grundfläche ausgebildet ist, weil er somit möglichst
kompakt um die zu umschließenden Leitungselemente (20 a-d) herum angeordnet werden
kann. Hierzu ist weiterhin wesentlich, dass der Ferritkern (4) einen spezifischen
Widerstand (p) größer als 10
7 Ωm und eine relative Permeabilität (µ
r) größer als 200 aufweist.
[0023] Dank dieser physikalischen Daten der Ausgestaltung des Ferritkerns (4) ist es möglich,
dass der Innenzylinder des als Hohlquader ausgebildeten Ferritkerns (4) allseits an
den ersten Abschnitten (26 a-d) der umschlossenen Leitungselemente anliegt, wie dies
auch in der Draufsicht gemäß Fig. 2c erkenntlich ist.
[0024] Fig. 3 zeigt in einer zweidimensionalen Rückansicht eine erfindungsgemäße Anordnung
mit Leiterplatte (1), Steckverbinder (2) und Ferritkern (4). Dargestellt ist sind
hier zwei Verbindungselemente (36) des isolierenden Formkörpers (30) zur mechanischen
Verbindung des Steckverbinders (2) mit der Leiterplatte (1). Ebenso ersichtlich ist
die Verbindung der ersten Kontakteinrichtungen (22 a-d) der Leitungselemente (20 a-d)
des Steckverbinders (2) mit der Leiterplatte (1) bzw. mit Verbindungseinrichtungen
(10 a-d) auf Leiterbahnen der Leiterplatte (1).
[0025] Hierbei ist ebenfalls ersichtlich, dass der Ferritkern (4) unmittelbar an der Leiterplatte
(1) anliegt, dies ist nicht notwendig allerdings vorteilhaft für die einfache Herstellung
der erfindungsgemäßen Anordnungen. Hierbei ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn die
Höhe des Ferritkerns (4) geringer ist als die Höhe der Aussparung (32) im Formkörper
(30).
[0026] Weiterhin dargestellt ist die vorteilhafte Ausgestaltung des Steckverbinders (2)
relativ zur Leiterplatte (1), wobei die Leitungselemente (20 a-d) im anfänglichen
Verlauf beginnend mit der ersten Kontakteinrichtung (22 a-d) senkrecht von der Leiterplatte
(1) wegstehen und parallel zueinander angeordnet sind und im weiteren Verlauf zur
zweiten Kontakteinrichtung (24 a-d) parallel zueinander und zur Leiterplatte (1) angeordnet
sind.
1. Anordnung mit einer Leiterplatte (1), einem Steckverbinder (2) und mindestens einem
diesen Steckverbinder (2) zugeordneten Ferritkern (4),
wobei der Steckverbinder (2) eine Mehrzahl von Leitungselementen (20 a-d) mit ersten
(22 a-d) und zweiten (24 a-d) Kontakteinrichtungen aufweist, diese Leitungselemente
(20 a-d) mittels eines isolierenden Formkörpers (30) zueinander angeordnet, hierdurch
gegeneinander elektrisch isoliert und teilweise umschlossen werden, wobei der Formkörper
(30) erste Abschnitte (24 a-d) der Leitungselemente (20 a-d) freispart und in diesem
Bereich (32) des Steckverbinders (30) mindestens zwei benachbarte erste Abschnitte
(26 a-d) von Leitungselementen (20 a-d) von einem zumindest teilweise direkt an den
ersten Abschnitten (26 a-d) der Leitungselemente (20 a-d) anliegenden Ferritkern (4)
umschlossen sind und wobei die ersten Kontakteinrichtungen (22 a-d) mit dritten Kontakteinrichtungen
(10 a-d) der Leiterplatte (1) elektrisch leitend verbunden sind sowie die zweiten
Kontakteinrichtungen (24 a-d) einen Stecker oder eine Steckhülse ausbilden.
2. Anordnung nach Anspruch 1
wobei der Formkörper (30) des Steckverbinders (2) derart ausgebildet ist, dass der
Ferritkern (4) auf die ersten Abschnitte (26 a-d) der Leitungselemente (20 a-d) aufsteckbar
ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1
wobei der Ferritkern (4) als Hohlquader mit rechteckiger Grundfläche ausgebildet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3
wobei der Innenzylinder des als Hohlquader ausgebildeten Ferritkerns (4) allseits
an den ersten Abschnitten (26 a-d) der umschlossenen Leitungselemente (20 a-d) anliegt.
5. Anordnung nach Anspruch 1
wobei der Ferritkern (4) einen spezifischen Widerstand (p) größer als 107 Ωm und eine relative Permeabilität (µr) größer als 200 aufweist.
6. Anordnung nach Anspruch 1
wobei der Ferritkern (4) unmittelbar an der Leiterplatte (1) anliegt.
7. Anordnung nach Anspruch 1
wobei der isolierende Formkörper (30) ein Verbindungselement (36) zur mechanischen
Verbindung mit der Leiterplatte (1) aufweist und eine Dichteinrichtung (34) um die
zweiten Kontakteinrichtungen (24 a-d) herum aufweist.
8. Anordnung nach Anspruch 1
wobei die Leitungselemente (20 a-d) im anfänglichen Verlauf senkrecht von der Leiterplatte
(1) wegstehen und parallel zueinander angeordnet sind und im weiteren einen Verlauf
parallel zur Leiterplatte (1) aufweisen.