CURRENT-COMPENSATED RADIO INTERFERENCE SUPPRESSION CHOKE

Abstract: 1. A current-compensated radio interference suppression choke for electrical devices, for the suppression of high-frequency harmonics of the operating current, comprising a toroidal strip-wound core carrying at least two windings, which is wound from amorphous strip and where the windings are traversed by the operating current and so connected that the fields generated by the operating current are oppositely directed, characterised in that the toroidal strip-wound core (1) which is wound from amorphous strip has a relative permeability of at least 75 000 measured at a frequency of 10 kHz and a field strength of 2 mA/cm and that the field-induced anisotropy Ku has a value greater than 0.52 and less than 0.82 J/m**3 .

Description: Stroskompensierte Bunkentstördrossel 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. 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, daB 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. Viele elektrische Geräte, für die. Funkentstördrosseln vorgesehen werden, wie z.B. Schaltnetzteile, erzeugen hochfrequente Oberwellen, die sich dem Betriebsstrom überlagern und die durch eine Fnnkentstördrossel im Bereich von 10 kHz bis 30 rlIIz möglichst gut gedämpft werden sollen. Hinzu kommt, dass die Eingangsströme in vielen Fällen nicht sinusförmig sind, sondern mehr oder weniger impuls artigen Charakter besitzen und Stromlücken aufweisen. Dies hat zur Folge, dass der im Eingangskreis eines derartigen elektrischen Gerätes fliessende Maximalstrom wesentlich über dem Effektivstrom liegt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zu erreichen, dass eine möglichst gute Dämpfung der hochfrequenten, dem Betriebs strom überlagerten Oberwellen auch bei Betriebsströmen erzielt wird, deren Maximum den Effektivwert um ein Mehrfaches überschreitet. 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 kEz und einer Feldstärke von 2 mA/cm, besitzt und dass die feldinduzierte Anisotropie (Eu) einen Wert grösser als 0,52 und kleiner als 0,82 J/m3 besitzt. 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 7 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 Wechselspannungs netz in Verbindung stehen. Der zum Gerät fliessende bzw. vom Gerät kommende Betriebs strom 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. Dieser Streufluss und die Tatsache, daB eine 100ige gom- pensation des Betriebsstromes nie möglich ist, bewirken, daB sich bei steigendem Betriebsstrom 6ättigungserschei- nungen im Ringbandkern bemerkbar machen. Das Material des Ringbandkerns muss also über einen möglichst grossen linearen Aussteuerbereich als auch über einen grossen Frequenzbereich eine möglichst hohe Permeabilität bei hohen Frequenzen aufweisen. 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 kRz 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 Nagnetisierungsschleife Werte von 95000 bis 120000 erreicht werden. 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 Ku an, die in Joule/Subikmeter gemessen wird und die Fläche zwischen der Markierungsschleife und dem Wert der Sättigungsinduktion darstellt. Fur die feldinduzierte Anisotropie gilt im wesentlichen die Formel 1/2 . . Bss wobei Bs die Sättigungsinduktion und H8 die Sättigungsfeldstärke darstellt. Durch Wärmebehandlung des Ringbandkerns lässt sich dieser Wert für verschiedene amorphe Materialien verändern, insbesondere wenn bei der MÅarmebe- handlung ein magnetisches Feld angelegt wird. 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 Xernmasse, die feldinduzierte Anisotropie Eu, die Bezeichnung und die Nenninduktivität I, gemessen bei 10 kHz ohne Betriebsstrom bei Raumtemperatur, sind in der Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 Rernmasse Ku Bezeichnung mm J/m3 20 x 12,5 x 5 x 8 0,79 D1 21,5 20'x 12,5 x 5 x 8 0,68 D2 17,3 20 x 12,5 x 5 x 8 0,82 D3 18,8 20 x 10 x 5 0,76 D1' 15,9 20 x 10 x 5 0,52 D2' 25,9 20 x 10 x 5 0,46 D5 19,0 gemessen bei 10 kllz im Leerlauf bei Raumtemperatur. Die so hergestellten Ringbandkerne wurden mit Wicklungen entsprechend Figur 1 versehen, dann wurden bei verschiedenen Stromwerten die Induktivitäten gemessen, anschlie Bend wurde der Strom erhöht und wiederum eine Induktivitätsmessung durchgeführt. 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 Ä gemessen wurde. Tabelle 2 Stromintervall D1 D2 D3 D1' D2 D3' 2 A- 4 A 1,7 1,7 3,0 2,5 2,1 3,3 4 A- 6 A 4,1 4,1 5,0 3,9 5,1 3,9 6 A- 8 A 4,8 4,9 4,6 4,7 6,1 5,6 8 A- 10 A 5,5 6,3 6,1 5,7 7,0 6,1 10 A- 12 A 5,8 6,2 6,5 6,0 7,1 7,0 12 Ä- 15 A 9,0 10,3 10,3 11,2 11,6 12,3 Summe = 30,9 33,5 35,5 34,0 39,0 38,2 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 Ku in einem Bereich, der grösser ist als 0,52 Joule/tubikmeter 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.

Claims: Patentansprüche 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 kIIz und einer Feldstärke von 2 mA/cm, besitzt und dass die feldinduzierte Anisotropie (kr) 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.

Inventors: MULLENHEIM, THOMAS, Müllenheim, Thomas
Applicants: VACUUMSCHMELZE GMBH
Application year: 1986
Main classification: H01F3
IPC codes: H01F37, H01F27