Stromkompensierte Funkentstördrossel

Abstract

 Eine besonders gute und über einen weiten Betriebsstrombereich wirksame Dämpfung erhält man bei Verwendung einer stromkompensierten Funkentstördrossel, bei der der Kern aus einem amorphen Band gewickelt ist, eine relative Permeabilität größer als 75000 und eine feldinduzierte Anistropie oberhalb von 0.52 und unter 0,82 J/m³ aufweist. Hierdurch werden auch bei impulsförmigen Eingangströmen für angeschlossene elektrische Geräte gute Dämpfungswirkungen für dem Betriebsstrom überlagerte Hochfrequenzströme erzielt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine stromkompensierte Funkentstördrossel für elektrische Geräte zur Unterdrückung hochfrequenter Oberwellen des Betriebsstromes mit einem mindestens zwei Wicklungen tragenden Ringbandkern, bei dem die Wicklungen vom Betriebsstrom durchflossen und so geschaltet sind, daß die vom Betriebsstrom erzeugten Felder gegensinnig gerichtet sind.

[0002] Eine derartige stromkompensierte Funkentstördrossel ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift 57 832 bekannt. Die Funkentstördrossel besteht im wesentlichen aus einem gewickelten Ringbandkern, der zwei Wicklungen trägt. Diese Wicklungen werden von dem Betriebsstrom eines elektrischen Gerätes, z.B. eines Schaltnetzteiles, so durchflossen, daß sich die erzeugten magnetischen Flüsse gegenseitig aufheben. Für den Betriebsstrom stellt die Funkentstördrossel daher nur einen sehr kleinen induktiven Widerstand dar. Dieser Widerstand ist im wesentlichen durch den Streufluß der Drossel bestimmt und kann beim Bekannten und auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch zusätzliche Maßnahmen, z.B. durch magnetische Nebenschlüsse, verstärkt werden.

[0003] Viele elektrische Geräte, für die.Funkentstördrosseln vorgesehen werden, wie z.B. Schaltnetzteile, erzeugen hochfrequente Oberwellen, die sich dem Betriebsstrom überlagern und die durch eine Funkentstördrossel im Bereich von 10 kHz bis 30 MHz möglichst gut gedämpft werden sollen. Hinzu kommt, daß die Eingangsströme in vielen Fällen nicht sinusförmig sind, sondern mehr oder weniger impulsartigen Charakter besitzen und Stromlücken aufweisen. Dies hat zur Folge, daß der im Eingangskreis eines derartigen elektrischen Gerätes fließende Maximalstrom wesentlich über dem Effektivstrom liegt.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zu erreichen, daß eine möglichst gute Dämpfung der hochfrequenten, dem Betriebsstrom überlagerten Oberwellen auch bei Betriebsströmen erzielt wird, deren Maximum den Effektivwert um ein Mehrfaches überschreitet.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ringbandkern aus amorphem Band gewickelt ist, eine relative Permeabilität von mindestens 75000, gemessen bei einer Frequenz von 10 kHz und einer Feldstärke von 2 mA/cm, besitzt und daß die feldinduzierte Anisotropie (K_uU) einen Wert größer als 0,52 und kleiner als 0,82 J/m³ besitzt.

[0006] Figur 1 zeigt einen Ringbandkern 1, der aus dünnem amorphen Band gewickelt ist und zwei Wicklungen 2 und 3 trägt. Die Anschlüsse 4 und 5 stellen beispielsweise den Ausgang und die Anschlüsse 6 und ? den Eingang der stromkompensierten Funkentstördrossel dar. Das zu schützende Gerät wird dann beispielsweise an die Anschlüsse 4 und 5 angeschlossen, während die Anschlüsse 6 und 7 mit einem Wechselspannungsnetz in Verbindung stehen. Der zum Gerät fließende bzw. vom Gerät kommende Betriebsstrom fließt dann sowohl durch die Wicklung 2 als auch durch die Wicklung 3. Die von ihm erzeugten Magnetfelder kompensieren sich innerhalb des Ringbandkerns und erzeugen einen Streufluß 8, der durch gestrichelte Linien mit Pfeilen angedeutet ist.

[0007] Dieser Streufluß und die Tatsache, daß eine 100%ige Kompensation des Betriebsstromes nie möglich ist, bewirken, daß sich bei steigendem Betriebsstrom Sättigungserscheinungen im Ringbandkern bemerkbar machen. Das Material des Ringbandkerns muB also über einen möglichst großen linearen Aussteuerbereich als auch über einen großen Frequenzbereich eine möglichst hohe Permeabilität bei hohen Frequenzen aufweisen.

[0008] Es hat sich herausgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, den Ringbandkern aus einem amorphen Band mit einer Bandstärke von 0,02 bis 0,04 mm zu wickeln und amorphes Band zu verwenden, das, gemessen bei einer Frequenz von 10 kHz und einer Feldstärke von etwa 2 mA/cm, eine relative Permeabilität von über 75000 besitzt. Mit dem als Beispiel genannten amorphen Material können bei flacher Magnetisierungsschleife Werte von 95000 bis 120000 erreicht werden.

[0009] Zur Kennzeichnung der Form der Magnetisierungskurve, die für den vorliegenden Anwendungsfall eine flache Schleife mit hoher Permeabilität über einen weiten Feldstärkebereich sein soll, bietet sich die sogenannte feldinduzierte Anisotropie B_u an, die in Joule/Kubikmeter gemessen wird und die Fläche zwischen der Markierungsschleife und dem Wert der Sättigungsinduktion darstellt.

[0010] Für die feldinduzierte Anisotropie gilt im wesentlichen die Formel

wobei B_s die Sättigungsinduktion und H₈ die Sättigungsfeldstärke darstellt. Durch Wärmebehandlung des Ringbandkerns läßt sich dieser Wert für verschiedene amorphe Materialien verändern, insbesondere wenn bei der Wärmebehandlung ein magnetisches Feld angelegt wird.

[0011] In einem Versuch wurden 6 Ringbandkerne aus einem amorphen Material mit 66 Atom.-% Kobalt, 11 Atom.-% Bor, 16,5 Atom.- % Silizium, Rest Eisen und Molybdän verwendet. Diese Ringbandkerne wurden unterschiedlich wärmebehandelt unter Anlegung eines magnetischen Querfeldes. Die Kernmaße, die feldinduzierte Anisotropie K_u, die Bezeichnung und die Nenninduktivität L_N, gemessen bei 10 kHz ohne Betriebsstrom bei Raumtemperatur, sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

[0012] Die so hergestellten Ringbandkerne wurden mit Wicklungen entsprechend Figur 1 versehen, dann wurden bei verschiedenen Stromwerten die Induktivitäten gemessen, anschließend wurde der Strom erhöht und wiederum eine Induktivitätsmessung durchgeführt.

[0013] Tabelle 2 zeigt die Abnahme der Induktivität in jedem einzelnen Kern, die durch die Stromerhöhung in einem Stromintervall von einem unteren Wert, z.B. 2 A auf einen oberen Wert, z.B. 4 A gemessen wurde.

[0014] Die in der Tabelle 2 ermittelten Werte sind in Figur 2 noch einmal grafisch dargestellt. Man sieht, daß bei den verschiedenen Meßwerten sich im Mittel die kleinsten prozentualen Abnahmen der Induktivität bei den Drosseln D1', D1 und D2 ergeben. Durch Einstellung einer feldinduzierten Anisotropie K_u in einem Bereich, der größer ist als 0,52 Joule/Kubikmeter und kleiner ist als 0,82 Joule/Kubikmeter, erhält man stromkompensierte Funkentstördrosseln, die über den ganzen Strombereich eine besonders geringe Abnahme der Induktivität und damit - bedingt durch die hohe Permeabilität - ein gutes Dämpfungsverhalten aufweisen. Besonders gute Werte erhält man im Bereich von 0,76 bis 0,79 J/_m³.

Ansprüche

1. Stromkompensierte Funkentstördrossel für elektrische Geräte zur Unterdrückung hochfrequenter Oberwellen des Betriebsstromes mit einem mindestens zwei Wicklungen tragenden Ringbandkern, bei dem die Wicklungen vom Betriebsstrom durchflossen und so geschaltet sind, daß die vom Betriebsstrom erzeugten Felder gegensinnig gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Ringbandkern (1) aus amorphem Band gewickelt ist, eine relative Permeabilität von mindestens 75000, gemessen bei einer Frequenz von 10 kHz und einer Feldstärke von 2 mA/cm, besitzt und daß die feldinduzierte Anisotropie (K_u) einen Wert größer als 0,52 und kleiner als 0,82 J/m³ besitzt.

2. Stromkompensierte Funkentstördrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die feldinduzierte Anisotropie im Bereich von 0,76 bis 0,79 J/m³ liegt.

3. Stromkompensierte Funkentstördrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein amorphes Band mit einer Stärke von 0,02 bis 0,04 mm verwendet wird.

4. Stromkompensierte Funkentstördrossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die relative Permeabilität des Ringbandkerns im Bereich von 95000 bis 120000 liegt.

Zeichnung