EP4466724A1 - Entstördrosselkern, entstördrossel mit einem solchen entstördrosselkern und verfahren zum bilden eines entstördrosselkerns - Google Patents

Entstördrosselkern, entstördrossel mit einem solchen entstördrosselkern und verfahren zum bilden eines entstördrosselkerns

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EP4466724A1
EP4466724A1 EP23701865.0A EP23701865A EP4466724A1 EP 4466724 A1 EP4466724 A1 EP 4466724A1 EP 23701865 A EP23701865 A EP 23701865A EP 4466724 A1 EP4466724 A1 EP 4466724A1
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EP
European Patent Office
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hollow
core elements
cylindrical core
core
ferrite
Prior art date
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Pending
Application number
EP23701865.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Schültzke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumida Components and Modules GmbH
Original Assignee
Sumida Components and Modules GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumida Components and Modules GmbH filed Critical Sumida Components and Modules GmbH
Publication of EP4466724A1 publication Critical patent/EP4466724A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means

Definitions

  • Suppression choke core suppression choke with such a suppression choke core and method for forming a suppression choke core
  • the present invention is directed to a suppression choke core, a suppression choke having such a suppression choke core, and a method of forming a suppression choke core.
  • Chokes are generally used as coils or inductances in electrical engineering to limit currents in electrical lines, to temporarily store energy in the form of a magnetic field, to adjust an impedance of a circuit to the desired extent, or they are provided as filters.
  • chokes are usually connected in series with other components or consumers.
  • the magnetic core of chokes is made of a soft magnetic material. This increases the inductive resistance of the choke and enables the sizes of chokes to be reduced.
  • Soft magnetic materials are usually understood to be materials that can be easily magnetized in a magnetic field, such as ceramic materials in the form of ferrite based on a metal oxide, such as manganese-zinc ferrites or nickel-zinc ferrites.
  • a suppression choke is a type of choke that is used to reduce high-frequency interference signals through a high inductive resistance of the chokes, while direct current and low-frequency currents are little or not affected.
  • an interference suppression choke is formed by a toroidal core that is pushed onto a cable or provided by a so-called snap ferrite.
  • high-frequency coils for interference suppression in the form of perforated, cylindrical or flat ferrite cores, which can be split as snap ferrites. These ferrite cores are plugged or threaded onto the current-carrying conductor, or the current-carrying conductor is wrapped around the ferrite core.
  • cores that are plugged onto a busbar or chokes with multiple windings are also known.
  • the broadband is limited by eddy currents. Even if you try to reduce eddy current losses of a solid core by measures in which a possible If the ratio of a ferrite core area through which flow is small to the circumference is provided, the broadband capability is also limited in such a case.
  • this represents an approach in which, instead of a solid ferrite tube core, a ferrite tube core designed as a layered core is formed from a plurality of tube core sections, which are lined up one behind the other along a longitudinal direction of the ferrite tube core (corresponds to a direction perpendicular to the azimuthal and radial directions given in cylindrical coordinates of the ferrite tube core).
  • a longitudinal direction of the ferrite tube core corresponds to a direction perpendicular to the azimuthal and radial directions given in cylindrical coordinates of the ferrite tube core.
  • a suppression choke according to independent claim 1 a suppression choke according to independent claim 7 and a method according to independent claim 9.
  • Advantageous configurations of the suppression choke core are defined in dependent claims 2 to 6, while an advantageous configuration of the suppression choke according to independent claim 7 is defined in dependent claim 8 and advantageous configurations of the method according to independent claim 9 are defined in dependent claims 10 to 15 are defined.
  • the interference suppression choke core comprises at least two hollow-cylindrical core elements, one of the hollow-cylindrical core elements being successively arranged at least partially in another of the hollow-cylindrical core elements and the hollow-cylindrical core elements being permanently connected to one another, so that a ferrite tube core is formed.
  • the tubular ferrite core can be formed from a highly permeable material, for example the hollow-cylindrical core elements can have a magnetic permeability p of at least 2000, for example the relative permeability can be r >2000.
  • This provides a ferrite tube core that has an advantageous broadband and can be produced in a simple manner.
  • This ferrite tube core can provide a filter with advantageous filter effect and impedance over a wide frequency range, with eddy currents being advantageously suppressed.
  • one of the hollow cylindrical core elements may be totally enclosed within the other.
  • hollow-cylindrical core elements provided as hollow cylinders these can be successively arranged concentrically to one another.
  • the ferrite tube core can have exactly two hollow cylindrical core elements.
  • the interference suppression choke core according to the first aspect provides the possibility of interference suppression by providing the largest possible broadband reactance for an inductance with this tubular ferrite core.
  • the inventors recognized that eddy current losses in the ferrite core can be limited without limiting the broadband nature of an inductance with this tubular ferrite core.
  • the ratio of the ferrite core area to the circumference should be as small as possible for small losses.
  • a small-area rectangle with a large aspect ratio would be advantageous over a circular area. This is achieved by dividing the ferrite cores and inserting them into one another like sleeves, creating an onion structure.
  • the cores for a tubular ferrite core, which are plugged into one another to form an onion structure can be sintered together according to the first aspect, so that a high-impedance form-fitting connection is produced.
  • the suppression choke core according to the first aspect has the advantage that a desired broadband capability can be achieved even with a low degree of subdivision of the core, which enables a relatively simple manufacturing process, since, for example, compared to a known core with a layer structure, additional processing steps, such as additional grinding and gluing steps after sintering of core layers, can be dispensed with. This reduces manufacturing costs of ferrite tube cores according to the first aspect.
  • the at least two hollow-cylindrical core elements can be sintered and/or glued to one another.
  • a separating layer between the core elements is formed according to a dispersion area and/or an adhesive joint between the core elements. This separating layer or joint provides a magnetic reluctance between the core elements which leads to an improvement in broadband performance.
  • the core elements may be formed from the same material. This provides the advantage that the ferrite tube core has magnetic properties with close tolerances since the hollow cylindrical core elements are formed under close tolerances. This is due to the fact that with regard to shrinkage of the core elements during production of the core elements with the same materials, the core elements have a similar shrinkage and this can therefore be ignored.
  • the core elements can be formed from different materials, so that the magnetic properties of the ferrite tube core can be matched by the core elements with different materials.
  • the ferrite tube core may be configured to have an impedance greater than or equal to 580 ⁇ /m, preferably greater than or equal to 600 ⁇ /m, and more preferably greater than or equal to 700 ⁇ /m in the range of 10 kHz to 100 MHz.
  • a specific impedance can thus be achieved over a wide frequency range with a small number of hollow-cylindrical core elements, for example with a ferrite tube core with exactly two hollow-cylindrical core elements.
  • the ferrite tube core can be designed in such a way that it has an impedance of greater than 390 ⁇ /m, preferably greater than 400 ⁇ /m, in the range from 5 kHz to 100 MHz. This represents an advantageous impedance for high frequencies in the range of 5 kHz to 100 MHz.
  • an interference suppression choke for suppressing high-frequency interference.
  • the interference suppression choke comprises an interference suppression choke core according to the first aspect and at least one current conductor which is passed through the ferrite tube core. This provides an interference suppression choke that has an advantageous broadband capability and can be produced in a simple manner.
  • the at least one current conductor may comprise a busbar that is passed through the ferrite tube core. The interference suppression choke can thus be used advantageously in high-frequency applications of busbar systems.
  • the method comprises forming at least two hollow-cylindrical core elements, wherein one of the hollow-cylindrical core elements can be successively arranged in another of the hollow-cylindrical core elements.
  • at least two hollow-cylindrical core elements are formed, which are designed in such a way that these formed hollow-cylindrical core elements are matched to one another in order to be successively arranged one inside the other.
  • the method further includes arranging the at least two hollow cylindrical core elements in an arrangement in which one of the hollow cylindrical core elements is successively arranged in another of the hollow cylindrical core elements, and permanently fastening the at least two hollow cylindrical core elements in the arrangement so that a ferrite tube core is formed.
  • the hollow cylindrical core elements can be arranged successively to one another in a concentric arrangement.
  • the manufactured ferrite tube core can be formed from a highly permeable material, for example the hollow cylindrical core elements can have a magnetic permeability p of at least 2000, ie the relative permeability p r > 2000. This correspondingly manufactured ferrite tube core can provide a filter with an advantageous filter effect and impedance over a wide frequency range, with eddy currents being advantageously suppressed.
  • the ferrite tube core can have precisely two hollow-cylindrical core elements.
  • a specific impedance can thus be achieved over a wide frequency range even with a small number of hollow-cylindrical core elements, for example with a tubular ferrite core with exactly two hollow-cylindrical core elements.
  • the ferrite tube core made according to the third aspect may have an impedance greater than or equal to 580 ⁇ /m, preferably greater than or equal to 600 ⁇ /m, and more preferably greater than or equal to 700 ⁇ /m in the range of 10 kHz to 100 MHz. This represents an advantageous impedance for high frequencies in the range from 10 kHz to 100 MHz.
  • the ferrite tube core can have an impedance of greater in the range from 5 kHz to 100 MHz 390 Q/m, preferably greater than 400 Q/m. This represents an advantageous impedance for high frequencies in the range of 5 kHz to 100 MHz.
  • forming at least two hollow cylindrical core members may include providing the at least two hollow cylindrical core members as pressed green compacts and permanently attaching may comprise sintering the green compacts.
  • the ferrite tube core can be easily formed as compacts by sintering based on the green compacts, wherein the core elements are connected to one another by sintering and the ferrite tube core can thus be easily produced as a compact body in a few work steps.
  • a separating layer is provided by dispersion boundaries between core elements sintered together.
  • forming the at least two hollow-cylindrical core elements can include providing the at least two hollow-cylindrical core elements as pressed green compacts and subsequent sintering of the green compacts, and permanent attachment can include gluing the at least two hollow-cylindrical core elements or successive pressing of the green compacts.
  • the core elements can be provided as ferrite core elements in each case as sintered ferrite core elements in the form of compact core elements, which can then be attached to one another in an adhesive process by means of an adhesive joint. As a result, a desired separating layer can be set through the adhesive joint.
  • a thickness of a separating layer can depend on the resistivity of a material of the separating layer (eg air, epoxy resin/adhesive, metal oxide) and a junction resistance and can be selected appropriately.
  • the separating layer may have a junction resistance of at least 1*10 6 ⁇ or at least 1*10 2 ⁇ m.
  • a thickness of the separating layer can be at most 5% of a radial thickness of a ferrite core element.
  • a first green compact when the green compacts are successively pressed, a first green compact can be formed from a first material, the first green compact can be embedded in a second material, and the green compact embedded in the second material can be pressed, so that successively encased green compacts are formed.
  • the method may further include finishing the at least two hollow cylindrical core elements after sintering by milling the at least two hollow cylindrical core elements into a desired shape. In this way, tolerances in the geometric dimensions of the core elements can be kept very low by milling.
  • the at least two hollow-cylindrical core elements can be formed from different materials, and the method can also include carrying out the sintering according to a previously determined shrinkage of batches of hollow-cylindrical core elements and/or adjusting service and cooling times during sintering to reduce distortion.
  • the at least two hollow cylindrical core elements may be formed from the same material and the method may further include adjusting temperature and cooling times during sintering to reduce warpage.
  • the method according to the third aspect can be used to manufacture the interference suppression choke core according to the first aspect.
  • the method according to the third aspect is carried out in a specific example in order to produce a suppression choke core according to one of the illustrative embodiments of the first aspect described above.
  • the interference suppression choke can also be produced according to the second aspect, with at least one current conductor being passed through the ferrite tube core after the production of the interference suppression choke core or the ferrite tube core being plugged onto at least one current conductor.
  • a suppression choke core can be provided which, in at least some illustrative embodiments of at least one of the first to third aspects described above, has a high permeability and/or can have a substantially constant high permeability.
  • a permeability of greater than 6000 can be provided, for example p r >6000.
  • a high permeability in this frequency range can essentially be maintained in a highly permeable area of the ferrite tube core.
  • the permeability of the ferrite tube core can be essentially constant in the range 1 kHz to 20 kHz, so that the permeability in the frequency range up to 10 kHz can be greater than 9000, e.g. e.g. p r >9000.
  • An interference suppression choke provided according to the second aspect can thus show a corresponding course of the permeability in this frequency range.
  • the permeability in the frequency range up to 50 kHz is greater than 2000, preferably greater than 3000, more preferably greater than 4000, z. e.g. p r > 2000, preferably p r > 3000, more preferably p r > 4000.
  • Fig. 1 schematically shows a known ferrite tube core in a perspective view
  • Fig. 2 schematically shows another known ferrite tube core in a perspective view
  • FIG. 3 schematically illustrates a tube ferrite core in a perspective view according to illustrative embodiments of the invention
  • FIG. 4 schematically shows a suppression choke according to various illustrative embodiments of the invention in a perspective representation
  • Fig. 5 schematically illustrates a relationship between magnetic permeability and frequency in a diagrammatic representation
  • FIGS. 1 and 2 schematically shows a relationship between impedance and frequency in a diagrammatic representation.
  • FIGS. 1 and 2 known ferrite tube cores are shown, which in the further course of the description are compared with a ferrite tube core according to illustrative embodiments of the present invention.
  • the ferrite tube core 1 is formed of a ferrite material.
  • Fig. 2 shows another known ferrite tube core 2 which is formed of individual core elements 2a to 2f arranged in series in a layered stack arrangement.
  • the core elements 2a to 2f are formed congruently with one another.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of an interference suppression choke core, which is designed as a ferrite tube core 3 according to various illustrative embodiments of the invention.
  • the ferrite tube core 3 comprises two core elements 3a and 3b which are arranged concentrically to one another. This means that the core elements 3a and 3b are formed so that they can be arranged in a concentric arrangement with each other.
  • an inner diameter of the core member 3a is substantially equal to an outer diameter of the core member 3b.
  • the inner diameter of the core member 3a may be larger than the outer diameter of the core member 3b to form a predetermined air gap between both the core members 3a and 3b.
  • FIG. 3 shows only two core elements, this is not a limitation of the present invention and alternatively any number of hollow cylindrical core elements, in particular 3, 4, 5 or more than 5 core elements, can be used to form a ferrite tube core.
  • each of the hollow cylindrical core elements 3a and 3b is formed as a ferrite core element or compact body.
  • each of the hollow-cylindrical core elements 3a and 3b can be sintered separately.
  • at least one of the core elements 3a and 3b can then be reworked, for example in order to be brought to a desired shape by means of a milling machine, with manufacturing tolerances in the production of the ferrite tube core 3 being able to be reduced.
  • the hollow-cylindrical core elements 3a and 3b can be fastened to one another in a gluing process by means of a glue joint.
  • the hollow-cylindrical core elements 3a and 3b can be fastened to one another by clamping after the sintering and the optional further processing. This results in a permanent attachment of the hollow-cylindrical core elements 3a and 3b to one another. All or individual hollow-cylindrical core elements can also be formed from several individual partial ring elements, which can be glued or sintered to form a hollow-cylindrical core element.
  • the hollow cylindrical core members 3a and 3b may be initially provided as green compacts, these green compacts being formed by dry or wet pressing ferrite powder into a desired shape corresponding to a shape of the hollow cylindrical core members 3a and 3b.
  • the pressing can be one-sided pressing, two-sided pressing or isostatic pressing. These green compacts can then be arranged concentrically one inside the other.
  • a sintering process can then be carried out, with the hollow-cylindrical core elements 3a and 3b being provided as core elements sintered together at the end of the sintering process.
  • a dispersion limit occurs between the hollow-cylindrical core elements 3a and 3b, which is due to the fact that, during sintering, a ferrite material is dispersed from a green body corresponding to one of the hollow-cylindrical core elements 3a and 3b into the other green body, corresponding to the other of the two hollow-cylindrical core elements, and thus a more or less sharp dispersion boundary is produced between the at an interface between the green bodies.
  • a dispersion boundary is understood to mean a disperse phase of two different materials that is produced during pressing in the multi-layer process. In a multi-layer process, two different materials are placed in a mold, separated by an inlay/cavity. When removing, the materials mix. In general, dispersion limits are undesirable and should be kept as low as possible in the production process. In some illustrative examples, a ratio of dispersion limits to wall thickness may be less than or equal to 1:100.
  • a ferrite tube core suppression choke core may be formed as follows. Initially, a first tubular core green body (corresponding to a first hollow cylindrical core element) with an outer ring diameter can be provided. A first material can be pressed in a first compression mold to form the first green tube core body with the first outer ring diameter. The first green tube core can be inserted into a larger second mold so that the second mold is significantly larger than the first green tube core and in the second mold around the first green tube core there is more space that can be filled with material be covered with a second material.
  • the first material may differ from the second material in some illustrative examples herein, although this is not a limitation and they may be the same materials, particularly materials of the same composition, where these materials may differ by at least one physical parameter (e.g., without limitation, grain sizes may be different).
  • Both materials in the larger second die are pressed together so that a ferrite green tube core is formed from two successively pressed green tube cores.
  • the second material pressed around the first green tube core body represents a second green tube core body (corresponding to a second hollow-cylindrical core element).
  • the green ferrite tube core body can be subjected to further processing, such as a sintering process.
  • a ferrite green tube core can be formed after at least one repetition of the process steps described above of placing a first green tube core in a larger die, filling space around the first green tube core placed in the larger die with additional material and pressing in the larger die, etc.
  • the resulting ferrite green tube core can in turn be iteratively inserted as a further green tube core into a larger iteratively following further press mold, a material to fill a space around the further green tube core compact arranged in this further press mold and to carry out a pressing process, etc.
  • an interference suppression choke core with hollow-cylindrical core elements successively arranged one inside the other, one hollow-cylindrical core element being successively housed or completely surrounded by another hollow-cylindrical core element.
  • At least one barrier layer may be formed by a metal oxide layer with high R spec (e.g., >10 ⁇ m) or one or more insulators (air gap, adhesive).
  • dispersion boundary areas in the multi-layer process can be in the ratio of dispersion boundary area to wall thickness according to at least 1:10 for a wall thickness > 5mm. In the case of separately pressed green compacts, dispersion limits in a ratio of 1:100 are possible.
  • materials for the different core elements 3a and 3b can be filled into a chamber of a compression mold, the chamber being divided by a cavity. After the chamber has been filled with the materials for the core elements, the cavity can be removed and the material located in the chamber can be pressed. Temperature can also take place during the pressing, so that sintering can be carried out at the same time. Alternatively, a sintering treatment can be carried out at a later point in time after the pressing.
  • the pressing can include one-sided pressing and/or two-sided pressing and/or isostatic pressing.
  • the hollow cylindrical core elements 3a and 3b can be formed from the same material.
  • the hollow-cylindrical core elements 3a and 3b can be formed from different materials. Ferrite materials can be used as the material for forming the core elements 3a and 3b, as are known for use in chokes, in particular interference suppression chokes.
  • materials may have a permeability pi of at least 2000 and/or a resistivity of at most 5 ⁇ m.
  • a suitable material may be chosen based on a trade-off of permeability versus resistivity. In this case, an intended increase in impedance at high frequencies can be achieved by selecting a relatively increased permeability and a simultaneously reduced specific resistance.
  • Exemplary materials are Fi340, Fi360, Fi410, Fi412, Fi415.
  • FIG. 4 shows an interference suppression choke 4 according to some illustrative embodiments in a perspective view.
  • the interference suppression choke 4 comprises an interference suppression choke core in the form of a tubular ferrite core 5 with hollow-cylindrical core elements 5 a and 5 b which are arranged concentrically one inside the other, and a current conductor 6 which is guided through the tubular ferrite core 5 .
  • the current conductor 6 is a busbar, for example a busbar of a busbar system.
  • a wire winding (not shown) can be provided over the ferrite tube core 5 instead of the busbar 6, with the wire winding being able to have a number of windings >1. Referring to Figs.
  • FIGS. 5 and 6 relationships between a magnetic permeability (see Fig. 5) and an impedance (see Fig. 6) with respect to a frequency of a current through a current conductor of a suppression reactor having a ferrite tube core, such as the suppression reactor 4 described above, are shown as provided by the inventor.
  • interference suppression chokes with known ferrite tube cores are compared with an interference suppression choke with a ferrite tube core according to the invention.
  • the representation of the diagrams in Figs. 5 and 6 refers to material properties (complex permeability p' specific resistance
  • the volume, geometry and absolute size of the cores are not necessary for the representation in FIGS.
  • the measurements in Figs. 5 and 6 were carried out in the small-signal range ( ⁇ 0.5 mT), with currents and voltages resulting from the flux density of less than 0.5 mT and from the shape parameter and winding of the core, although the same principle can also be applied to large-signal measurements.
  • FIG. 5 shows a logarithmic scale plot of frequency in units of kHz versus magnetic permeability.
  • a graph 51 shows a relationship between magnetic permeability and frequency for a solid core corresponding to solid core 1 from FIG. 1 .
  • a graph 52 shows a plot of the relationship between magnetic permeability and frequency for a prior art laminated core corresponding to ferrite tube core 2 of FIG. This situation was described above in connection with known layered cores, which can limit the occurrence of eddy currents compared to solid cores, since these layered cores have the smallest possible ratio of a ferrite core area through which flow occurs to the circumference, but do not have an optimal broadband capability, as can be seen from graph 52.
  • a graph 53 is drawn in FIG. 5, which shows a relationship between magnetic permeability and frequency for a ferrite tube core according to the invention, in particular a ferrite tube core corresponding to the ferrite tube core 3 from FIG.
  • the magnetic behavior of the tubular ferrite core according to graph 53 is comparable to the laminated core according to graph 52.
  • the tubular ferrite core according to graph 53 has a high magnetic permeability over a large frequency range with a simple Structure of the ferrite core (two core elements in the ferrite tube core 3 in FIG. 3 versus six core elements in the ferrite tube core 2 in FIG. 2) is achieved.
  • the ferrite core 3 from FIG. 3 Compared to a laminated core, as shown in graph 52 with regard to its magnetic permeability in FIG. 5, the ferrite core 3 from FIG. The structure of the tubular ferrite core 3 from FIG. 3 offers a small-area rectangle with a large aspect ratio and is therefore advantageous in terms of suppressing eddy current losses compared to the known layered core structure, while at the same time an advantageous broadband capability is also provided. According to the knowledge of the inventors, this advantage was achieved in that the ferrite core 3 from FIG. 3 is divided into the core elements 3a and 3b, which are plugged into one another like sleeves, so that an onion structure is formed.
  • the ferrite tube core 3 from FIG. 3 can have a permeability of greater than 1500 in a frequency range up to 20 kHz, for example p r >1500, so that a high permeability in this frequency range can essentially be kept in a highly permeable range.
  • the permeability is essentially constant in the range 1 kHz to 20 kHz, so that the permeability in the frequency range up to 10 kHz is greater than 9000, e.g. B. p r > 9000.
  • the permeability in the frequency range up to 50 kHz is greater than 2000, e.g. e.g.
  • p r > 2000 preferably greater than 3000, e.g. e.g. p r > 3000, more preferably greater than 4000, e.g. B. is p r > 4000.
  • the permeability in the frequency range up to 100 kHz is greater than 2000
  • z. B. is p r > 2000 in the frequency range up to 100 kHz.
  • the core elements 3a and 3b in FIG. 3 plugged into one another to form the onion structure of the ferrite tube core 3 from FIG. 3 can be connected to one another so that a high-impedance form-fitting connection arises between these core elements.
  • additional processing such as grinding and bonding is still required after sintering as described above.
  • FIG. 6 there is shown a graphical representation of a relationship between impedance and frequency for the different ferrite tube cores of FIGS. 1-3.
  • a graph 61 represents a relationship between impedance and frequency for a solid core
  • a graph 62 represents a relationship between impedance and frequency for a laminated core corresponding to the ferrite tube core 2 from FIG Represents the relationship between impedance and frequency for a ferrite core corresponding to the ferrite core 3 of FIG.
  • an impedance for a solid ferrite tube core according to graph 61 is smaller for a large frequency range than an impedance for the ferrite tube cores from Figs. 2 and 3 according to graphs 62 and 63.
  • the impedance behavior of the ferrite tube core according to Fig. 3 is similar to the impedance behavior of the ferrite tube core from Fig. 2.
  • the advantageous impedance behavior according to graph 63 is already with a smaller number of cores achievable elements, since the ferrite tube core of FIG. 2 shows, for example, a layering of six core elements. This represents an increased manufacturing effort, so that a tubular ferrite core according to the invention achieves an advantageous magnetic behavior corresponding to FIGS. 5 and 6 even with a lower manufacturing effort with few core elements. It is thus possible to provide interference suppression chokes in a simplified manner with low production costs with improved performance and greater broadband capability.
  • the ferrite tube core 3 of FIG. 3 may have an impedance of greater than 580 ⁇ /m, preferably greater than 600 ⁇ /m, and more preferably greater than 700 ⁇ /m in the range of 10 kHz to 100 MHz, as measured by the inventor. Furthermore, the ferrite tube core 3 from FIG. 3 can have an impedance of greater than 390 ⁇ /m, preferably greater than 400 ⁇ /m, in illustrative embodiments according to measurements by the inventor in the range from 5 kHz to 100 MHz.
  • the present invention provides tubular ferrite cores which are made up of sleeves inserted into one another to form an onion structure and, with the same degree of subdivision, have a significantly higher broadband capacity than, for example, known layered cores.
  • just two ferrite tube cores plugged into one another can have a better broadband performance compared to a ferrite tube core of the same shape with a layered structure consisting of six layers.
  • shrinkage stage In an intermediate stage of the sintering process, also known as the "shrinkage stage", at sintering temperatures (about 80% of a melting temperature) and optionally under the influence of pressure in the sintering process, shrinkage rates occur, the maximum of which occurs in the region of isothermal sintering, with the shrinkage rates decreasing in a non-linear manner after the maximum is exceeded. Then, in a final stage, the sintered body formed in the sintering process reaches the density of a solid body with a further decreasing shrinkage rate, so that a compact body is formed at the end of the sintering process.
  • the hollow-cylindrical ferrite elements are made of different materials, so that the inventors propose to determine the shrinkage of batches in advance in order to optimize the production process and to take these findings from determined shrinkage values of batches into account during production. Furthermore, the distortion can be influenced to a known extent depending on the sintering process with regard to the cooling times.
  • the inventors recognized that the broadband nature of ferrite tube cores according to the invention depends on the characteristics of the dispersion layer or adhesive joint between different core elements. In particular, it has been recognized that broadband performance is directly proportional to the resistance in the interface layer.
  • a thickness of the separating layer can depend on the specific resistance of the insulator material (air, epoxy resin/adhesive, metal oxide) and a junction resistance of >1*10 6 ⁇ or >1*10 2 ⁇ m.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt in verschiedenen Aspekten einen Entstördrosselkern, eine Entstördrossel mit einem solchen Entstördrosselkern und ein Verfahren zum Bilden eines Entstördrosselkerns bereit. In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Entstördrosselkern wenigstens zwei hohlzylindrische Kernelemente (3a, 3b), wobei sukzessive eines der hohlzylindrischen Kernelemente (3b) wenigstens teilweise in einem anderen der hohlzylindrischen Kernelemente (3a) angeordnet und die hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b) miteinander dauerhaft verbunden sind, so dass ein Ferritrohrkern (3) gebildet ist.

Description

Entstördrosselkern, Entstördrossel mit einem solchen Entstördrosselkern und Verfahren zum Bilden eines Entstördrosselkerns
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Entstördrosselkern, eine Entstördrossel mit einem solchen Entstördrosselkern und ein Verfahren zum Bilden eines Entstördrosselkerns gerichtet.
Drosseln werden im Allgemeinen als Spulen oder Induktivitäten in der Elektrotechnik verwendet, um Ströme in elektrischen Leitungen zu begrenzen, Energie in Form eines Magnetfelds zwischenzuspeichern, eine Impedanz einer Schaltung in gewünschtem Maße anzupassen oder sie werden als Filter vorgesehen. Dabei sind Drosseln im Gegensatz zu Transformatoren oder Schwingkreisinduktivitäten üblicherweise zu anderen Bauteilen oder den Verbrauchern in Reihe geschaltet.
Für gewöhnlich ist der magnetische Kern von Drosseln aus einem weichmagnetischen Material gebildet. Dies steigert den induktiven Widerstand der Drossel und ermöglicht eine Verringerung von Baugrößen für Drosseln. Unter weichmagnetischen Werkstoffen werden üblicherweise Materialien verstanden, die sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lassen, wie z.B. keramische Werkstoffe in Form von Ferrit auf Basis eines Metalloxids, wie zum Beispiel Mangan- Zink-Ferrite oder Nickel-Zink-Ferrite.
Eine Entstördrossel stellt eine Art von Drossel dar, die verwendet wird, um hochfrequente Störsignale durch einen hohen induktiven Widerstand der Drosseln zu verringern, während Gleichstrom und niederfrequente Ströme nicht oder nur wenig beeinflusst werden. In einer besonders einfachen Form wird eine Entstördrossel durch einen Ringkern gebildet, der auf ein Kabel aufgeschoben oder durch einen sogenannten Klappferrit bereitgestellt wird. Auch zur Störunterdrückung in Daten-Bussystemen gibt es vielfältige Varianten an Hochfrequenzspulen zur Störunterdrückung in Form von gelochten, zylinderförmigen oder flachen Ferritkernen, die als Klappferrite teilbar sein können. Diese Ferritkerne sind dabei auf den stromführenden Leiter aufgesteckt oder aufgefädelt oder der Ferritkern wird von dem stromführenden Leiter umwickelt. Es sind aber auch Kerne, die auf einen Busbar aufgesteckt sind, oder Drosseln mit mehreren Wicklungen bekannt.
In den oben beschriebenen Anwendungen ist es erwünscht, ein gewünschtes Leistungsvermögen (d.h. Filterwirkung und Impedanz) über einen breiten Frequenzbereich aufrechtzuerhalten. Jedoch wird die Breitbandigkeit durch Wirbelströme begrenzt. Auch wenn man versucht, Wirbelstromverluste eines Massivkerns durch Maßnahmen zu verringern, in denen ein möglichst kleines Verhältnis einer durchflossenen Ferritkernfläche zum Umfang vorgesehen wird, so ergibt sich auch in so einem Fall eine Begrenzung der Breitbandigkeit. Insbesondere stellt dies einen Ansatz dar, in dem anstelle eines massiven Ferritrohrkerns ein als Schichtkern ausgebildeter Ferritrohrkern aus mehreren Rohrkernabschnitten gebildet wird, die entlang einer Längsrichtung des Ferritrohrkerns (entspricht einer Richtung senkrecht zu in Zylinderkoordinaten des Ferritrohrkerns gegebenen Azimuthai- und Radialrichtungen) hintereinander aufgereiht sind. Wie mit Bezug auf Fig. 5 weiter unten erläutert und ersichtlich sein wird, bietet dieser Ansatz keine wirkliche Lösung, da mit einer Verringerung von Wirbelstromverlusten auch eine Begrenzung der Breitbandigkeit erfolgt.
Weiterhin ist es bei als Sinterkernen gebildete Schichtkerne erforderlich, die einzelnen Rohrkemabschnitte weiterhin durch Schleifen und Verkleben formschlüssig zu verbinden. Diese Bearbeitungsschritte tragen zu komplexen Herstellungsverfahren bei und erhöhen somit die Herstellungskosten entsprechender Kerne.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Ferritrohrkern als Entstördrosselkern mit einer gewünschten Breitbandigkeit bereitzustellen, der auf eine einfache Weise herstellbar ist. Auch ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Entstördrossel bereitzustellen, die eine gewünschte Breitbandigkeit bei gleichzeitiger einfacher Herstellbarkeit aufweist. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bilden eines Ferritrohrkerns als Entstördrosselkern bereitzustellen, das eine einfache Herstellung eines Ferritrohrkerns mit großer Breitbandigkeit ermöglicht.
Die oben genannten Aufgaben werden in verschiedenen Aspekten gelöst durch einen Ent- stördrosselkem gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 , eine Entstördrossel gemäß dem unabhängigen Anspruch 7 und einem Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Entstördrosselkerns sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 definiert, während eine vorteilhafte Ausgestaltung der Entstördrossel gemäß dem unabhängigen Anspruch 7 im abhängigen Anspruch 8 definiert ist und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß dem unabhängigen Anspruch 9 in den abhängigen Ansprüchen 10 bis 15 definiert sind.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Entstördrosselkern bereitgestellt. In anschaulichen Ausführungsformen des ersten Aspekts umfasst der Entstördrosselkern wenigstens zwei hohlzylindrische Kernelemente, wobei sukzessive eines der hohlzylindrischen Kernelemente wenigstens teilweise in einem anderen der hohlzylindrischen Kernelemente angeordnet und die hohlzylindrischen Kernelemente miteinander dauerhaft verbunden sind, so dass ein Ferritrohrkern gebildet ist. Der Ferritrohrkern kann aus einem hochpermeablen Material gebildet sein, beispielsweise können die hohlzylindrischen Kemelemente eine magnetische Permeabilität p von wenigstens 2000 aufweisen, zum Beispiel kann die relative Permeabilität r > 2000 betragen. Dies stellt einen Ferritrohrkem bereit, der eine vorteilhafte Breitbandigkeit aufweist und auf einfache Weise herstellbar ist. Dieser Ferritrohrkern kann in einem Filter mit vorteilhafter Filterwirkung und Impedanz über einen breiten Frequenzbereich bereitstellen, wobei Wirbelströme vorteilhaft unterdrückt sind. In speziellen anschaulichen Beispielen kann eines der hohlzylindrischen Kernelemente von dem anderen vollkommen umschlossen sein. Im Falle von jeweils als Hohlzylinder bereitgestellten hohlzylindrischen Kernelementen können diese sukzessive zueinander konzentrisch angeordnet sein. In anschaulichen Beispielen hierin können genau der Ferritrohrkern genau zwei hohlzylindrische Kernelemente aufweisen.
Der Entstördrosselkem gemäß dem ersten Aspekt ergibt die Möglichkeit zur Entstörung durch Bereitstellen eines möglichst großen breitbandigen Blindwiderstands für eine Induktivität mit diesem Ferritrohkern. Hierbei wurde von den Erfindern erkannt, dass Wirbelstromverluste im Ferritkern begrenzt werden können, ohne eine Breitbandigkeit einer Induktivität mit diesem Ferritrohrkern zu begrenzen. Laut Wirbelstromgrundlagen sollte für kleine Verluste das Verhältnis der durchflossenen Ferritkernfläche zu Umfang möglichst gering sein. Ein kleinflächiges Rechteck mit einem großen Seitenverhältnis wäre gegenüber einer Kreisfläche dagegen vorteilhaft. Das erreicht man in dem die Ferritkerne aufgeteilt und wie Hülsen ineinandergesteckt werden, so dass eine Zwiebel Struktur entsteht. In speziellen anschaulichen Beispielen können die zu einer Zwiebelstruktur ineinandergesteckten Kerne für einen Ferritrohrkern gemäß dem ersten Aspekt miteinander gesintert werden, so dass eine hochohmige formschlüssige Verbindung entsteht.
Es ergibt sich beim Entstördrosselkem gemäß dem ersten Aspekt der Vorteil, dass eine gewünschte Breitbandigkeit schon mit einem geringen Unterteilungsgrad des Kernes erreicht werden kann, wodurch ein relativ einfaches Herstellungsverfahren ermöglicht wird, da zum Beispiel gegenüber einem bekannten Kern mit Schichtaufbau auf zusätzliche Bearbeitungsschritte verzichtet werden kann, wie etwa zusätzlichen Schleif- und Klebeschritten nach einem Sintern von Kernschichten. Damit werden Herstellungskosten von Ferritrohrkernen gemäß dem ersten Aspekt verringert.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen des ersten Aspekts können die wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente miteinander versintert und/oder verklebt sein. Durch die Versinterung und/oder Verklebung wird eine Trennschicht zwischen den Kernelementen entspre- chend einem Dispersionsbereich und/oder eine Klebefuge zwischen den Kernelementen gebildet. Diese Trennschicht oder Fuge stellt einen magnetischen Widerstand zwischen den Kernelementen bereit, der zu einer Verbesserung des Leistungsvermögens in der Breitbandigkeit führt.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen des ersten Aspekts können die Kernelemente aus gleichem Material gebildet sein. Dies stellt den Vorteil bereit, dass der Ferritrohrkern magnetische Eigenschaften mit geringen Toleranzen aufweist, da die hohlzylindrischen Kernelemente unter geringen Toleranzen gebildet sind. Dies liegt daran, dass in Bezug auf eine Schrumpfung der Kernelemente während einer Herstellung der Kernelemente bei gleichen Materialien die Kernelemente eine ähnliche Schrumpfung aufweisen und diese damit zu vernachlässigen ist. Alternativ können die Kernelemente aus unterschiedlichem Material gebildet sein, so dass eine Abstimmung der magnetischen Eigenschaften des Ferritrohrkems durch die Kernelemente mit unterschiedlichen Materialien ermöglicht wird.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen des ersten Aspekts kann der Ferritrohrkern derart ausgebildet sein, dass er im Bereich von 10 kHz bis 100 MHz eine Impedanz von größer oder gleich 580 Q/m, vorzugsweise größer oder gleich 600 Q/m und weiter bevorzugt größer oder gleich 700 Q/m aufweist. Dies stellt eine vorteilhafte Impedanz für hohe Frequenzen im Bereich von 10kHz bis 100 MHz dar. Damit kann eine bestimmte Impedanz über einen breiten Frequenzbereich schon mit einer geringen Anzahl von hohlzylindrischen Kernelementen erreicht werden, etwa zum Beispiel schon bei einem Ferritrohrkern mit genau zwei hohlzylindrischen Kernelementen.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen des ersten Aspekts kann der Ferritrohrkern derart ausgebildet sein, so dass er im Bereich von 5 kHz bis 100 MHz eine Impedanz von größer 390 Q/m, vorzugsweise größer 400 Q/m aufweist. Dies stellt eine vorteilhafte Impedanz für hohe Frequenzen im Bereich von 5 kHz bis 100 MHz dar.
In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Entstördrossel zur Unterdrückung von hochfrequenten Störungen bereitgestellt. In anschaulichen Ausführungsformen des zweiten Aspekts umfasst die Entstördrossel einen Entstördrosselkern nach dem ersten Aspekt und wenigstens einen Stromleiter, der durch den Ferritrohrkern hindurchgeführt ist. Dies stellt eine Entstördrossel bereit, die eine vorteilhafte Breitbandigkeit aufweist und auf einfache Weise herstellbar ist. In anschaulichen Ausführungsformen des zweiten Aspekts kann der wenigstens eine Stromleiter eine Sammelschiene umfassen, die durch den Ferritrohrkern hindurchgeführt ist. Damit kann die Entstördrossel vorteilhaft in Hochfrequenzanwendungen von Busbarsystemen eingesetzt werden.
In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden eines Entstördrosselkern bereitgestellt. In anschaulichen Ausführungsformen des dritten Aspekts umfasst das Verfahren ein Bilden von wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelementen, wobei sukzessive eines der hohlzylindrischen Kernelemente in einem anderen der hohlzylindrischen Kernelemente angeordnet werden kann. Dabei werden wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelementen gebildet, die derart ausgebildet sind, so dass diese gebildeten hohlzylindrischen Kernelemente aufeinander abgestimmt sind, um sukzessive ineinander angeordnet zu werden. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Anordnen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente in einer Anordnung, in der sukzessive eines der hohlzylindrischen Kernelemente in einem anderen der hohlzylindrischen Kernelemente angeordnet wird, und ein dauerhaftes Befestigen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente in der Anordnung, so dass ein Ferritrohrkern gebildet wird. Dieses Verfahren erlaubt eine einfache Herstellung eines Entstördrosselkerns mit vorteilhafter Breitbandigkeit. In speziellen anschaulichen Beispielen können die hohlzylindrischen Kernelemente sukzessive zueinander in einer konzentrischen Anordnung angeordnet werden. In anschaulichen Beispielen hierin kann der hergestellte Ferritrohrkern kann aus einem hochpermeablen Material gebildet sein, beispielsweise können die hohlzylindrischen Kernelemente eine magnetische Permeabilität p von wenigstens 2000 aufweisen, d.h. die relative Permeabilität pr > 2000. Dieser entsprechend hergestellte Ferritrohrkern kann in einem Filter mit vorteilhafter Filterwirkung und Impedanz über einen breiten Frequenzbereich bereitstellen, wobei Wirbelströme vorteilhaft unterdrückt sind.
In anschaulichen Beispielen des dritten Aspekts kann der Ferritrohrkern genau zwei hohlzylindrische Kernelemente aufweisen. Damit kann eine bestimmte Impedanz über einen breiten Frequenzbereich schon mit einer geringen Anzahl von hohlzylindrischen Kernelementen erreicht werden, etwa zum Beispiel schon bei einem Ferritrohrkern mit genau zwei hohlzylindrischen Kernelementen. Zum Beispiel kann der gemäß dem dritten Aspekt hergestellte Ferritrohrkern im Bereich von 10 kHz bis 100 MHz eine Impedanz von größer oder gleich 580 Q/m, vorzugsweise größer oder gleich 600 Q/m und weiter bevorzugt größer oder gleich 700 Q/m aufweisen. Dies stellt eine vorteilhafte Impedanz für hohe Frequenzen im Bereich von 10kHz bis 100 MHz dar. Weiterhin kann der Ferritrohrkern im Bereich von 5 kHz bis 100 MHz eine Impedanz von größer 390 Q/m, vorzugsweise größer 400 Q/m aufweisen. Dies stellt eine vorteilhafte Impedanz für hohe Frequenzen im Bereich von 5 kHz bis 100 MHz dar.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen hierin kann das Bilden von wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelementen ein Bereitstellen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente als gepresste Grünlinge umfassen und das dauerhafte Befestigen kann ein Sintern der Grünlinge umfassen. Dadurch kann der Ferritrohrkern auf einfache Weise basierend auf den Grünlingen als Presslinge durch Sintern gebildet werden, wobei die Kernelemente durch Sintern miteinander verbunden werden und dadurch der Ferritrohrkern als Kompaktkörper in wenigen Arbeitsschritten auf einfache Weise hergestellt werden kann. Hierbei wird eine Trennschicht durch Dispersionsgrenzen zwischen miteinander versinterten Kernelementen bereitgestellt.
In einigen hierzu alternativen anschaulichen Ausführungsformen des dritten Aspekts kann das Bilden von den wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelementen ein Bereitstellen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente als gepresste Grünlinge und ein anschließendes Sintern der Grünlinge umfassen und das dauerhafte Befestigen kann ein Verkleben der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente oder ein sukzessives Verpressen der Grünlinge umfassen. Hierbei können die Kernelemente als Ferritkernelemente jeweils als gesinterte Ferritkernelemente in Form von Kompaktkernelementen bereitgestellt werden, die anschließend in einem Klebevorgang mittels einer Klebefuge aneinander befestigt werden können. Dadurch lässt sich eine gewünschte Trennschicht durch die Klebefuge einstellen. Eine Dicke einer Trennschicht kann vom spezifischen Widerstand eines Materials der Trennschicht (z.B. Luft, Epoxidharz/Kle- ber, Metalloxid) und einem Sperrschichtwiderstand abhängen und geeignet gewählt werden. Beispielsweise kann in anschaulichen Beispielen die Trennschicht einen Sperrschichtwiderstand von mindestens 1*106Q oder mindestens 1*102Qm aufweisen. Beispielsweise kann eine Dicke der Trennschicht höchstens 5% einer radialen Dicke eines Ferritkernelements betragen. Alternativ kann beim sukzessiven Verpressen der Grünlinge ein erster Grünling aus einem ersten Material gebildet, der erste Grünling in ein zweites Material eingebettet und der in das zweite Material eingebettete Grünling verpresst werden, so dass sukzessiv umhauste Grünlinge gebildet werden.
In einigen anschaulichen Ausgestaltungen dieser alternativen anschaulichen Ausführungsformen des dritten Aspekts kann das Verfahren ferner ein Ausarbeiten der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente nach dem Sintern durch ein Fräsen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente in eine gewünschte Gestalt umfassen. So können Toleranzen in den geometrischen Abmessungen der Kemelemente durch das Fräsen sehr gering gehalten werden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen des dritten Aspekts können die wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente aus unterschiedlichem Material gebildet sein und das Verfahren kann ferner ein Durchführen des Sinterns entsprechend einer vorab ermittelten Schrumpfung von Chargen von hohlzylindrischen Kernelementen und/oder ein Abstimmen von Stand- und Abkühlzeiten während des Sinterns zur Verringerung von Verzug umfassen. Dadurch lassen sich die geometrischen Toleranzen der Kernelemente bei der Herstellung geringhalten, da zum einen eine Schrumpfung, die bei der Versinterung von ungleichen Materialien auftritt, vorab ermittelt wird und daraufhin bei der Durchführung des Sinterns dahingehend berücksichtigt werden kann, dass Sinterparameter (wie z.B. Temperatur, Sauerstoffgehalt und Dauer des Sinterprozesses) vorab hinsichtlich der davon hervorgerufenen Schrumpfung untersucht werden können. Es können somit die für einen Sinterprozess optimalen Sinterparameter vorab identifiziert werden, bei denen Schrumpfungen minimiert werden können. Zusätzlich oder alternativ kann ein Verzug, der durch Temperatur und Abkühlzeiten hervorgerufen wird, dahingehend vermieden werden, dass Temperatur und Abkühlzeiten während des Sinterns aufeinander abgestimmt werden, mit dem Ziel, dass ein während des Sinterns auftretender Verzug verhindert oder minimiert wird.
In anderen anschaulichen und zu den unmittelbar vorangehenden Ausführungsformen alternativen Ausführungsformen können die wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente aus gleichem Material gebildet sein und das Verfahren kann ferner ein Abstimmen von Temperatur und Abkühlzeiten während des Sinterns zur Verringerung von Verzug umfassen.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt verwendet werden um den Entstördrosselkem gemäß dem ersten Aspekt herzustellen. Damit wird wenigstens in einer anschaulichen Ausführungsform des dritten Aspekts, wie oben beschrieben in einem speziellen Beispiel das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt durchgeführt um einen Entstördrosselkern gemäß einer der oben beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen des ersten Aspekts herzustellen. Weiterhin kann entsprechend auch in einer anschaulichen Anwendung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt die Entstördrossel gemäß dem zweiten Aspekt hergestellt werden, wobei weiterhin nach Herstellung des Entstördrosselkerns wenigstens ein Stromleiter durch den Ferritrohrkem hindurchgeführt wird oder der Ferritrohrkern auf wenigstens einen Stromleiter aufgesteckt wird.
In den ersten bis dritten Aspekten, wie oben beschrieben, kann ein Entstördrosselkem bereitgestellt werden, der in wenigstens einigen anschaulichen Ausführungsformen von wenigstens einem aus den oben beschriebenen ersten bis dritten Aspekten eine hohe Permeabilität und/oder eine im Wesentlichen konstante hohe Permeabilität aufweisen kann. Beispielsweise kann in einem Frequenzbereich bis 20 kHz eine Permeabilität von größer als 6000 bereitgestellt werden, beispielsweise kann pr > 6000 sein. Beispielsweise kann eine hohe Permeabilität in diesem Frequenzbereich im Wesentlichen in einem hochpermeablen Bereich des Ferritrohrkerns gehalten sein. Im Wesentlichen kann die Permeabilität des Ferritrohrkerns im Bereich 1 kHz bis 20 kHz im Wesentlichen konstant sein, so dass die Permeabilität im Frequenzbereich bis 10 kHz größer als 9000 sein kann, z. B. kann pr > 9000 betragen. Damit kann eine gemäß dem zweiten Aspekt bereitgestellte Entstördrossel einen entsprechenden Verlauf der Permeabilität in diesem Frequenzbereich zeigen. Weiterhin ist die Permeabilität im Frequenzbereich bis 50 kHz größer als als 2000, vorzugsweise größer als 3000, weiter bevorzugt größer als 4000, z. B. ist pr > 2000, vorzugsweise pr > 3000, weiter bevorzugt pr > 4000.
Weitere vorteilhafte Effekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie oben in den verschiedenen Aspekten dargestellt sind, gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der beiliegenden Figuren hervor, wobei:
Fig. 1 einen bekannten Ferritrohrkern in einer perspektivischen Ansicht schematisch darstellt;
Fig. 2 einen anderen bekannten Ferritrohrkern in einer perspektivischen Ansicht schematisch darstellt;
Fig. 3 einen Ferritrohrkern gemäß anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung schematisch darstellt;
Fig. 4 eine Entstördrossel gemäß verschiedener anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung schematisch darstellt;
Fig. 5 schematisch einen Zusammenhang zwischen magnetischer Permeabilität und Frequenz in einer diagrammatischen Darstellung darstellt; und
Fig. 6 schematisch einen Zusammenhang zwischen Impedanz und Frequenz in einer diagrammatischen Darstellung schematisch darstellt. In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren 1 und 2 sind bekannte Ferritrohrkerne dargestellt, die im weiteren Verlauf der Beschreibung einem Ferritrohrkern gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegenübergestellt sind.
Fig. 1 zeigt einen bekannten Ferritrohrkern 1 in Form eines Massivkerns aus einem Ferritmaterial. Der Ferritrohrkern 1 ist aus einem Ferritmaterial gebildet.
Fig. 2 zeigt einen anderen bekannten Ferritrohrkern 2, der aus einzelnen Kernelementen 2a bis 2f gebildet ist, die in einer geschichteten Stapelanordnung hintereinander angeordnet sind. Die Kernelemente 2a bis 2f sind zueinander deckungsgleich gebildet.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht einen Entstördrosselkern, der als einn Ferritrohrkern 3 gemäß verschiedenen anschaulichen Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet ist. Der Ferritrohrkern 3 umfasst zwei Kernelemente 3a und 3b, die zueinander konzentrisch angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die Kernelemente 3a und 3b ausgebildet sind, so dass sie in einer konzentrischen Anordnung zueinander angeordnet werden können. Insbesondere ist ein Innendurchmesser des Kernelements 3a im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des Kernelements 3b. Dies stellt jedoch keine Beschränkung dar und der Innendurchmesser des Kernelements 3a kann auch größer sein als der Außendurchmesser des Kernelements 3b, um einen vorbestimmten Luftspalt zwischen beiden Kernelementen 3a und 3b zu bilden.
Obgleich die Darstellung in Fig. 3 lediglich zwei Kernelemente darstellt, stellt dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar und alternativ kann eine beliebige Anzahl an hohlzylindrischen Kernelementen, insbesondere 3, 4, 5 oder mehr als 5 Kernelemente, verwendet werden, um einen Ferritrohrkern zu bilden.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen ist jedes der hohlzylindrischen Kemelemente 3a und 3b als ein Ferritkernelement oder Kompaktkörper ausgebildet. Mit anderen Worten kann jeder der hohlzylindrischen Kernelemente 3a und 3b jeweils für sich gesintert sein. Optional kann anschließend wenigstens einer der Kernelemente 3a und 3b nachbearbeitet werden, beispielsweise, um mittels einer Fräse auf eine gewünschte Gestalt gebracht zu werden, wobei Fertigungstoleranzen bei der Herstellung des Ferritrohrkerns 3 reduziert werden können. Die hohlzylindrischen Kernelemente 3a und 3b können nach der Sinterung und der optionalen weiteren Bearbeitung in einem Klebevorgang mittels einer Klebefuge aneinander befestigt werden. Alter- nativ können die hohlzylindrischen Kernelemente 3a und 3b nach der Sinterung und der optionalen weiteren Bearbeitung durch Verklemmen aneinander befestigt werden. Damit erfolgt eine dauerhafte Befestigung der hohlzylindrischen Kernelemente 3a und 3b aneinander. Alle oder einzelne hohlzylindrische Kernelemente können auch aus mehreren einzelnen Teilringelementen gebildet sein, die zu einem hohlzylindrischen Kernelement verklebt oder versintert werden können.
Alternativ können die hohlzylindrischen Kemelemente 3a und 3b anfänglich als Grünlinge bereitgestellt werden, wobei diese Grünlinge durch ein trockenes oder nasses Pressen von Ferritpulver in eine gewünschte Gestalt entsprechend einer Gestalt der hohlzylindrischen Kernelemente 3a und 3b gebildet werden. Das Pressen kann ein einseitiges Pressen, zweiseitiges Pressen oder isostatisches Pressen sein. Anschließend können diese Grünlinge konzentrisch ineinander angeordnet werden. Danach kann ein Sinterprozess durchgeführt werden, wobei am Ende des Sinterprozesses die hohlzylindrischen Kernelemente 3a und 3b als miteinander versin- terte Kernelemente bereitgestellt sind. Dabei tritt zwischen den hohlzylindrischen Kernelementen 3a und 3b eine Dispersionsgrenze auf, die davon herrührt, dass bei der Versinterung ein Ferritmaterial von einem Grünling entsprechend einem der hohlzylindrischen Kernelemente 3a und 3b in den dem anderen Grünling entsprechend dem anderen der zwei hohlzylindrischen Kernelemente dispergiert und damit eine mehr oder weniger scharfe Dispersionsgrenze zwischen der an einer Grenzfläche zwischen den Grünlingen erzeugt wird. Hierbei wird unter einer Dispersionsgrenze eine disperse Phase von zwei unterschiedlichen Materialien verstanden, die beim Pressen im Mehrschichtverfahren entsteht. Dabei werden in einem Mehrschichtverfahren zwei unterschiedliche Materialien in eine Pressform gegeben, getrennt durch ein Inlay/Kavität. Beim Entfernen entsteht eine Vermischung der Materialien. Im Allgemeinen sind Dispersionsgrenzen unerwünscht und sollten im Produktionsprozess so gering wie möglich ausfallen. In einigen anschaulichen Beispielen kann ein Verhältnis von Dispersionsgrenzen zur Wandstärke kleiner gleich 1 :100 sein.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann ein Entstördrosselkern in Form eines Ferritrohrkerns wie folgt gebildet werden. Anfänglich kann ein erster Rohrkerngrünling (entsprechend einem ersten hohlzylindrischen Kernelement) mit einem Außenringdurchmesser bereitgestellt werden. Dabei kann ein erstes Material zu dem ersten Rohrkerngrünling mit dem ersten Außenringdurchmesser in einer ersten Pressform verpresst werden. Der erste Rohrkerngrünling kann in eine größere zweite Pressform eingesetzt werden so dass die zweite Pressform wesentlich größer ist als der erste Rohrkerngrünling und in der zweiten Pressform um den ersten Rohrkerngrünling herum weiterer Raum verbleibt, der mit Material aufgefüllt werden kann, mit Material mit einem zweiten Material bedeckt werden. Das erste Material kann in einigen anschaulichen Beispielen hierin vom zweiten Material verschieden sein, obgleich dies keine Beschränkung darstellt und es sich um gleiche Materialien, insbesondere Materialien mit gleicher Zusammensetzung, handeln kann, wobei diese Materialien sich um wenigstens einen physikalischen Parameter unterscheiden kann (beispielsweise ohne Beschränkung können Korngrößen verschieden sein). Beide Materialien in der größeren zweiten Pressform werden miteinander verpresst, so dass ein Ferritrohrkerngrünling gebildet aus zwei sukzessive verpressten Rohrkerngrünlingen gebildet wird. Dabei stellt das um den ersten Rohrkerngrünling herum verpresste zweite Material einen zweiten Rohrkerngrünling (entsprechend einem zweiten hohlzylindrischen Kernelement) dar. Der Ferritrohrkerngrünling kann weiteren Bearbeitungen unterzogen werden, wie zum Beispiel einem Sintervorgang.
Dieser vorangehend beschriebene Vorgang kann iterativ verwendet werden, beispielsweise kann ein Ferritrohrkerngrünling nach mindestens einer Wiederholung der oben beschriebenen Prozessschritte aus Anordnen eines ersten Rohrkerngrünlings in einer größeren Pressform, Füllen von Raum um den in der größeren Pressform angeordneten ersten Rohrkerngrünling mit weiterem Material und Verpressen in der größeren Pressform usw. gebildet werden. Der sich ergebene Ferritrohrkerngrünling kann wiederrum iterativ als weiteren Rohrkerngrünling in eine größere iterativ folgende weitere Pressform eingefügt werden, ein Material um einen Raum um den in dieser weiteren Pressform angeordneten weiteren Rohrkerngrünling einzufüllen und einen Pressvorgang durchzuführen usw.
Es kann damit ein Entstördrosselkern mit sukzessive ineinander angeordneten hohlzylindrischen Kernelementen bereitgestellt werden, wobei sukzessive ein hohlzylindrisches Kernelement von einem anderen hohlzylindrischen Kernelement umhaust oder vollständig umgeben ist. Dabei stellt ein hohlzylindrisches Kernelement, das von einem anderen hohlzylindrischen Kernelement umhaust ist, ein inneres Kernelement dar, wobei der der innere Kern die Unterteilung der Wandstärke obliegt und dadurch die Wirbelströme begrenzt und so zu der verbesserten Breitbandigkeit führt.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann wenigstens eine Sperrschicht durch eine Metalloxidschicht mit hohem Rspez (beispielsweise > 10Qm) oder einem oder mehreren Isolatoren (Luftspalt, Kleber) gebildet werden.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen können Dispersionsgrenzbereiche im Mehrschichtverfahren im Verhältnis von Dispersionsgrenzbereich zur Wandstärke gemäß mindestens 1 :10 für eine Wandstärke > 5mm gebildet werden. Im Falle von separat gepressten Grünlingen sind Dispersionsgrenzbereiche im Verhältnis von 1 :100 möglich.
In einer alternativen Herstellung können Materialien für die unterschiedlichen Kernelemente 3a und 3b in eine Kammer einer Pressform eingefüllt werden, wobei die Kammer durch eine Kavität unterteilt ist. Nach einem Befüllen der Kammer mit den Materialien für die Kernelemente kann die Kavität entfernt werden und das in der Kammer befindliche Material kann verpresst werden. Dabei kann bei der Verpressung auch eine Temperatureinwirkung stattfinden, so dass hierbei gleichzeitig eine Versinterung durchgeführt werden kann. Alternativ kann nach der Verpressung zu einem späteren Zeitpunkt eine Sinterbehandlung erfolgen. Die Verpressung kann ein einseitiges Pressen und/oder zweiseitiges Pressen und/oder isostatisches Pressen umfassen.
Gemäß einigen anschaulichen Ausführungsformen können die hohlzylindrischen Kernelemente 3a und 3b aus gleichem Material gebildet sein. Alternativ können die hohlzylindrischen Kernelemente 3a und 3b aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Als Material zur Bildung der Kernelemente 3a und 3b können Ferritmaterialien verwendet werden, wie für die Verwendung in Drosseln, insbesondere Entstördrosseln, bekannt sind.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen können Materialien eine Permeabilität pi von wenigstens 2000 und/oder einen spezifischen Widerstand von höchstens 5Qm aufweisen. Beispielweise kann ein geeignetes Material dahingehend ausgewählt sein, dass eine Abwägung von Permeabilität gegenüber spezifischem Widerstand erfolgt. Hierbei kann eine beabsichtigte Impedanzsteigerung bei hohen Frequenzen durch eine Wahl einer relativ vergrößerten Permeabilität und einem gleichzeitig verkleinerten spezifischen Widerstand erreicht werden. Beispielhafte Materialien sind Fi340, Fi360, Fi410, Fi412, Fi415.
Fig. 4 zeigt eine Entstördrossel 4 gemäß einiger anschaulicher Ausführungsformen in einer perspektivischen Ansicht. Die Entstördrossel 4 umfasst einen Entstördrosselkern in Form eines Ferritrohrkern 5 mit hohlzylindrischen Kernelementen 5a und 5b, die konzentrisch ineinander angeordnet sind, und einen Stromleiter 6, der durch den Ferritrohrkern 5 hindurchgeführt ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 5 ist der Stromleiter 6 eine Sammelschiene, beispielsweise eine Sammelschiene eines Busbarsystems. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann anstelle der Sammelschiene 6 eine Drahtwicklung (nicht dargestellt) über dem Ferritrohrkern 5 vorgesehen sein, wobei die Drahtwicklung eine Wicklungszahl >1 aufweisen kann. Mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 sind Beziehungen zwischen einer magnetischen Permeabilität (vgl. Fig. 5) und einer Impedanz (vgl. Fig. 6) bezüglich einer Frequenz eines Stroms durch einen Stromleiter einer Entstördrossel mit einem Ferritrohrkern, beispielsweise die Entstördrossel 4 aus der Beschreibung oben, dargestellt, wie sie vom Erfinder bereitgestellt wurden. Im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 werden Entstördrosseln mit bekannten Ferritrohrkernen mit einer Entstördrossel mit einem erfindungsgemäßen Ferritrohrkern verglichen.
Die Darstellung der Diagramme in den Fig. 5 und 6 bezieht sich auf Materialeigenschaften (komplexe Permeabilität p‘ spezifischer Widerstand |z|). Für die Darstellung in den Fig. 5 und 6 sind Volumen, Geometrie und absolute Größe der Kerne nicht notwendig, es kann vielmehr nur auf das Verhältnis der Wandstärken zueinander und die absolute Wandstärke ankommen. Die Messungen in den Fig. 5 und 6 wurden im Kleinsignalbereich (< 0,5 mT) durchgeführt, wobei sich Ströme und Spannungen aus der Flussdichte kleiner 0,5 mT und aus Formkenngröße und Bewicklung des Kerns ergeben, wobei das gleiche Prinzip aber auch auf Großsignalmessung bezogen werden kann.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm in logarithmischer Skalierung, bei dem eine Frequenz in Einheiten von kHz gegen eine magnetische Permeabilität aufgetragen ist. Dabei zeigt sich, dass ein Graph 51 einen Zusammenhang zwischen magnetischer Permeabilität und Frequenz für einen Massivkern entsprechend dem Massivkem 1 aus Fig. 1 darstellt. Im Vergleich dazu zeigt ein Graph 52 einen Verlauf der Beziehung zwischen magnetischer Permeabilität und Frequenz für einen bekannten Schichtkern entsprechend dem Ferritrohrkern 2 aus Fig. 2. Wie sich hier zeigt, ist die magnetische Permeabilität für den Schichtkern im Vergleich zum Massivkern über einen großen Frequenzbereich größer. Diese Situation wurde oben im Zusammenhang mit bekannten Schichtkernen beschrieben, die gegenüber Massivkernen zwar das Auftreten von Wirbelströmen begrenzen können, da diese Schichtkerne ein möglichst kleines Verhältnis einer durchflossenen Ferritkernfläche zum Umfang aufweisen jedoch nicht eine optimale Breitbandigkeit zeigen, wie aus dem Graph 52 hervorgeht.
Weiterhin ist ein Graph 53 in Fig. 5 eingezeichnet, der einen Zusammenhang zwischen magnetischer Permeabilität und Frequenz für einen erfindungsgemäßen Ferritrohrkern, insbesondere einen Ferritrohrkern entsprechend dem Ferritrohrkern 3 aus Fig. 3 zeigt. Dabei ist das magnetische Verhalten des Ferritrohrkerns entsprechend dem Graphen 53 vergleichbar mit dem Schichtkern entsprechend dem Graphen 52. Durch den Ferritrohrkern entsprechend dem Graphen 53 wird im Vergleich zu den bekannten Ferritkernen in den Graphen 51 und 52 eine hohe magnetische Permeabilität über einen großen Frequenzbereich bei gleichzeitigem einfachem Aufbau des Ferritkerns (zwei Kernelemente im Ferritrohrkern 3 aus Fig. 3 gegenüber sechs Kernelementen im Ferritrohrkern 2 aus Fig. 2) erreicht. Gegenüber einem Schichtkern, wie er anhand von Graph 52 bezüglich seiner magnetischen Permeabilität in Fig. 5 dargestellt ist, weist der Ferritrohkern 3 aus Fig. 3 einen vergleichsweise geringeren Unterteilungsgrad gegenüber dem Schichtkern auf und ist somit kostengünstig in seiner Herstellung. Der Aufbau des Ferritrohrkerns 3 aus Fig. 3 bietet dabei ein kleinflächiges Rechteck mit einem großen Seitenverhältnis und ist damit hinsichtlich einer Unterdrückung von Wirbelstromverlusten gegenüber dem bekannten Schichtkernaufbau vorteilhaft, während gleichzeitig auch eine vorteilhafte Breitbandigkeit bereitgestellt wird. Dieser Vorteil wurde entsprechend der Erkenntnis der Erfinder dadurch erreicht, dass der Ferritkern 3 aus Fig. 3 in die Kemelemente 3a und 3b aufgeteilt ist, die wie Hülsen ineinandergesteckt werden, so dass eine Zwiebel Struktur entsteht.
In anschaulichen Ausführungsformen und wie in Fig. 5 gezeigt, kann der Ferritrohrkern 3 aus Fig. 3 in einem Frequenzbereich bis 20 kHz eine Permeabilität von größer als 1500 aufweisen, beispielsweise kann pr > 1500 sein, so dass eine hohe Permeabilität in diesem Frequenzbereich im Wesentlichen in einem hochpermeablen Bereich gehalten sein kann. Im Wesentlichen ist die Permeabilität gemäß der Darstellung in Fig. 5 im Bereich 1 kHz bis 20 kHz im Wesentlichen konstant, so dass die Permeabilität im Frequenzbereich bis 10 kHz größer als 9000 ist, z. B. pr > 9000 beträgt. Weiterhin ist die Permeabilität im Frequenzbereich bis 50 kHz größer als 2000, z. B. ist pr > 2000, vorzugsweise größer als 3000, z. B. ist pr > 3000, weiter bevorzugt größer als 4000, z. B. ist pr > 4000. Weiterhin ist die Permeabilität im Frequenzbereich bis 100 kHz größer als 2000, z. B. ist pr > 2000 im Frequenzbereich bis 100 kHz.
In einigen speziellem anschaulichen Ausführungsformen hierin können die zur Zwiebelstruktur des Ferritrohrkerns 3 aus Fig. 3 ineinandergesteckten Kernelemente 3a und 3b in Fig. 3 miteinander verbunden werden, so dass eine hochohmige formschlüssige Verbindung zwischen diesen Kernelementen entsteht. Demgegenüber ist bei einem Schichtaufbau gemäß einem bekannten Schichtkern, wie er anhand des Graphen in Fig. 52 dargestellt wird, wie oben beschrieben nach dem Sintern noch eine zusätzliche Verarbeitung erforderlich, wie ein Schleifen und Verkleben.
Mit Bezug auf Fig. 6 ist in einer grafischen Darstellung einer Beziehung zwischen Impedanz und Frequenz für die unterschiedlichen Ferritrohrkerne aus den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Dabei stellt ein Graph 61 einen Zusammenhang zwischen Impedanz und Frequenz für einen Massivkern dar, während ein Graph 62 einen Zusammenhang zwischen Impedanz und Frequenz für einen Schichtkern entsprechend dem Ferritrohrkern 2 aus Fig. 2 darstellt und ein Graph 63 einen Zusammenhang zwischen Impedanz und Frequenz für einen Ferritrohrkern entsprechend dem Ferritrohrkern 3 aus Fig. 3 darstellt. Wie sich aus Fig. 6 ergibt, ist eine Impedanz für einen massiven Ferritrohrkem entsprechend dem Graphen 61 kleiner für einen großen Frequenzbereich als eine Impedanz für die Ferritrohrkerne aus den Fig. 2 und 3 entsprechend den Graphen 62 und 63. Insbesondere ist das Impedanzverhalten des Ferritrohrkerns entsprechend Fig. 3 ähnlich dem Impedanzverhalten des Ferritrohrkerns aus Fig. 2. Jedoch ist das vorteilhafte Impedanzverhalten entsprechend dem Graphen 63 schon mit einer geringeren Anzahl an Kernelementen erreichbar, da der Ferritrohrkern aus Fig. 2 beispielsweise eine Schichtung aus sechs Kemelementen zeigt. Dies stellt einen erhöhten Fertigungsaufwand dar, so dass ein erfindungsgemäßer Ferritrohrkern ein vorteilhaftes magnetisches Verhalten entsprechend den Fig. 5 und 6 schon bei einem geringeren Fertigungsaufwand mit wenigen Kernelementen erreicht. Damit ist es möglich, Entstördrosseln auf eine vereinfachte Weise unter geringem Fertigungsaufwand mit verbessertem Leistungsvermögen und größerer Breitbandigkeit bereitzustellen.
Mit weiterem Bezug auf Fig. 6 kann der Ferritrohrkern 3 aus Fig. 3 in anschaulichen Ausführungsformen gemäß Messung durch den Erfinder im Bereich von 10 kHz bis 100 MHz eine Impedanz von größer 580 Q/m, vorzugsweise größer 600 Q/m und weiter bevorzugt größer 700 Q/m aufweisen. Weiterhin kann der Ferritrohrkern 3 aus Fig. 3 in anschaulichen Ausführungsformen gemäß Messung durch den Erfinder im Bereich von 5 kHz bis 100 MHz eine Impedanz von größer 390 Q/m, vorzugsweise größer 400 Q/m aufweisen.
Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung Ferritrohrkerne bereit, die aus ineinander gesteckte Hülsen zu einer Zwiebel Struktur aufgebaut sind und bei gleichem Unterteilungsgrad, eine deutlich höhere Breitbandigkeit aufweisen, wie beispielsweise bekannte Schichtkerne. In einem konkreten nicht beschränkenden Beispiel können schon zwei ineinander gesteckte Ferritrohrkerne eine bessere Breitbandigkeit aufweisen im Vergleich zu einem formgleichen Ferritrohrkern mit Schichtaufbau aus sechs Schichten.
Die Erfinder haben bei der Herstellung von gesinterten hohlzylindrischen Ferritkernelementen erkannt, dass Toleranzen in den Abmessungen von gesinterten hohlzylindrischen Ferritkernelementen hauptsächlich abhängig von Schrumpfung und Verzug sind. Im Allgemeinen erfolgt bei einem Sintervorgang in einem Frühstadium des Sintervorgangs eine Kontaktbildung und ein Kontaktwachstum zwischen benachbarten Teilchen eines zu sinternden Pulvermaterials oder Grünlings in einer Periode eines Aufheizens. In einem Zwischenstadium des Sintervorgangs, auch „Schwindungsstadium“ genannt, treten bei Sintertemperaturen (etwa 80% einer Schmelz- temperatur) und optional unter Druckeinwirkung im Sintervorgang Schwindungsgeschwindigkeiten auf, deren Maximum im Bereich eines isothermen Sinterns auftritt, wobei die Schwindungsgeschwindigkeiten nach Überschreiten des Maximums nichtlinearer abnehmen. Anschließend erreicht der im Sintervorgang gebildete Sinterkörper in einem Endstadium die Dichte eines Festkörpers unter weiter abnehmender Schwindungsgeschwindigkeit, so dass sich am Ende des Sintervorgangs ein Kompaktkörper bildet.
Für hohlzylindrische Ferritkernelemente aus gleichem Material bedeutet dies, dass Schrumpfungen bei gleichen Materialien ähnlich sind und damit für die verschiedenen Kernelemente mit gleichem Material vernachlässigt werden können. Damit verbleibt lediglich ein Verzug zu berücksichtigen, der abhängig vom Sinterprozess ist und dabei mit den Temperatur- und Abkühlzeiten beeinflusst werden kann.
Bei hohlzylindrischen Ferritkemelementen aus mehreren unterschiedlichen Materialien werden demgegenüber die hohlzylindrischen Ferritelemente aus unterschiedlichen Materialien gefertigt, so dass seitens der Erfinder vorgeschlagen wird, zur Optimierung des Fertigungsprozesses die Schrumpfung von Chargen vorab zu ermitteln und in der Fertigung diese Erkenntnisse von ermittelten Schrumpfungswerten von Chargen zu berücksichtigen. Weiterhin kann der Verzug abhängig vom Sinterprozess hinsichtlich der Abkühlzeiten im bekannten Maße beeinflusst werden.
In den verschiedenen Ausführungsformen ist von den Erfindern erkannt worden, dass die Breitbandigkeit von erfindungsgemäßen Ferritrohrkernen von einer Ausprägung der Dispersionsschicht bzw. Klebefuge zwischen unterschiedlichen Kernelementen abhängt. Insbesondere wurde erkannt, dass ein Leistungsvermögen in der Breitbandigkeit direkt proportional zum Widerstand in der Trennschicht ist. Eine Dicke der Trennschicht kann sich nach dem spezifischen Widerstand des Isolatormaterials (Luft, Epoxidharz/Kleber, Metalloxid) und einem Sperrschichtwiderstand von >1*106Q oder >1*102Qm richten.

Claims

Ansprüche Entstördrosselkern mit wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelementen (3a, 3b; 5a, 5b), wobei sukzessive eines der hohlzylindrischen Kernelemente (3b; 5b) wenigstens teilweise in einem anderen der hohlzylindrischen Kernelemente (3a; 5a) angeordnet und die hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) miteinander dauerhaft verbunden sind, so dass ein Ferritrohrkern (3; 5) gebildet ist. Entstördrosselkern nach Anspruch 1 , wobei die hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) sukzessive zueinander konzentrisch angeordnet sind. Entstördrosselkern nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) miteinander versintert und/oder verklebt sind. Entstördrosselkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) aus gleichem Material gebildet sind. Entstördrosselkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) aus unterschiedlichem Material gebildet sind. Entstördrosselkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ferritrohrkern (3; 5) im Bereich von 10 kHz bis 100 MHz eine Impedanz von größer 580 Q/m, vorzugsweise größer 600 Q/m und weiter bevorzugt größer 700 Q/m auf. Entstördrossel (4) zur Unterdrückung von hochfrequenten Störungen, umfassend einen Entstördrosselkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und wenigstens ein Stromleiter (6), der durch den Ferritrohrkern (5) hindurchgeführt ist. Entstördrossel (4) nach Anspruch 7, wobei der wenigstens eine Stromleiter (6) eine Sammelschiene umfasst, die durch den Ferritrohrkern (5) hindurchgeführt ist. Verfahren zum Bilden eines Entstördrosselkerns, umfassend: ein Bilden von wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelementen (3a, 3b; 5a, 5b), wobei sukzessive eines der hohlzylindrischen Kernelemente in einem anderen der hohlzylindrischen Kernelemente angeordnet werden kann; ein Anordnen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) in einer Anordnung, in der sukzessive eines der hohlzylindrischen Kernelemente in einem anderen der hohlzylindrischen Kernelemente angeordnet wird; und ein dauerhaftes Befestigen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) in der Anordnung. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Anordnen ein sukzessives Anordnen der hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) zueinander in einer konzentrischen Anordnung umfasst. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Bilden von wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) ein Bereitstellen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) gepresste Grünlinge umfasst und das dauerhafte Befestigen ein Sintern der Grünlinge umfasst. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Bilden von wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) ein Bereitstellen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) als gepresste Grünlinge und ein anschließendes Sintern der Grünlinge umfasst und das dauerhafte Befestigen ein Verkleben der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) oder ein sukzessives Verpressen der Grünlinge umfasst. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Ausarbeiten der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) nach dem Sintern durch ein Fräsen der wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) in eine gewünschte Gestalt. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) aus unterschiedlichem Material gebildet werden, und wobei das Verfahren ferner ein Durchführen des Sinterns entsprechend einer vorab ermittelten Schrumpfung von Chargen von hohlzylindrischen Kernelementen und/oder ein Abstimmen von Stand- und Abkühlzeiten während des Sinterns zur Verringerung von Verzug umfasst. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die wenigstens zwei hohlzylindrischen Kernelemente (3a, 3b; 5a, 5b) aus gleichem Material gebildet werden, und wobei das Verfahren ferner ein Abstimmen von Stand- und Abkühlzeiten während des Sinterns zur Verringerung von Verzug umfasst.
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