Title:
Schaltungsanordnung zum Anschluss an einen Wechselrichter einer elektrischen Maschine
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (28) zum versorgerseitigen Anschluss an einen Wechselrichter (8) einer elektrischen Maschine (2), mit einer Filterschaltung (32) mit mindestens einer Filterstufe (30), wobei die Filterstufe (30) eine zwischen einem Pluspfad (22) und einem Minuspfad (24) des Wechselrichters (8) verschaltete X-Y-Entstörkondensator-Baugruppe (34) und eine hierzu in Reihe geschaltete Filterdrossel-Baugruppe (36) aufweist, und wobei die Filterdrossel-Baugruppe (36) mit einer den Pluspfad (22) und den Minuspfad (24) umgreifenden Ringkerndrossel (42) zur Gleichtaktfilterung sowie mit jeweils einer den Pluspfad (22) und den Minuspfad (24) umgreifenden Speicherdrossel (44a, 44b) zur Gegentaktfilterung ausgeführt ist.





Inventors:
Lindenberger, Heinz (90441, Nürnberg, DE)
Application Number:
DE102016211399
Publication Date:
12/28/2017
Filing Date:
06/24/2016
Assignee:
Siemens Aktiengesellschaft, 80333 (DE)
International Classes:
H03H7/00; H02M1/14; H02M7/5387
Domestic Patent References:
DE102006037003A1N/A
DE102014115782A1N/A
DE112015001371T5N/A
Claims:
1. Schaltungsanordnung (28) zum versorgerseitigen Anschluss an einen Wechselrichter (8) einer elektrischen Maschine (2), mit einer Filterschaltung (32) mit mindestens einer Filterstufe (30),
– wobei die Filterstufe (30) eine zwischen einem Pluspfad (22) und einem Minuspfad (24) des Wechselrichters (8) verschaltete X-Y-Entstörkondensator-Baugruppe (34) und eine hierzu in Reihe geschaltete Filterdrossel-Baugruppe (36) aufweist, und
– wobei die Filterdrossel-Baugruppe (36) mit einer den Pluspfad (22) und den Minuspfad (24) umgreifenden Ringkerndrossel (42) zur Gleichtaktfilterung sowie mit jeweils einer den Pluspfad (22) und den Minuspfad (24) umgreifenden Speicherdrossel (44a, 44b) zur Gegentaktfilterung ausgeführt ist.

2. Schaltungsanordnung (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherdrosseln (44a, 44b) einstückig unter Bildung eines gemeinsamen Drosselkerns (46) in die Ringkerndrossel (42) integriert sind.

3. Schaltungsanordnung (28) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Drosselkern (46) zwei im Wesentlichen E-förmige Drosselkernhälften (48, 50) aufweist.

4. Schaltungsanordnung (28) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittleren E-Schenkel (48c, 50c) der Drosselkernhälften (48, 50) des Drosselkerns (46) gegenüber den äußeren E-Schenkeln (48a, 48b, 50a, 50b) derart verkürzt sind, dass im zusammengesetzten Zustand des Drosselkerns (46) zwischen den mittleren E-Schenkeln (48c, 50c) ein Spaltbereich (54) freigestellt ist.

5. Schaltungsanordnung (28) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorelement (56) zur Erfassung eines magnetischen Feldes, insbesondere eines Gegentaktfeldes, in den Drosselkern (46), insbesondere in den Spaltbereich (54) zwischen den Drosselkernhälften (48, 50), integriert ist.

6. Schaltungsanordnung (28) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (56) als ein Hallsensor ausgeführt ist.

7. Schaltungsanordnung (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterschaltung (32) zwei hintereinander geschaltete Filterstufen (30) aufweist.

8. Elektrische Maschine (2) mit einem Energiespeicher (4) und mit einem Wechselrichter (8) sowie mit einer zwischen den Energiespeicher (4) und den Wechselrichter (8) geschalteten Schaltungsanordnung (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum versorgerseitigen Anschluss an einen Wechselrichter einer elektrischen Maschine, mit einer Filterschaltung mit mindestens einer Filterstufe. Die Erfindung betrifft weiter eine mit einer derartigen Schaltungsanordnung versehene elektrische Maschine.

Elektrisch (elektromotorisch) angetriebene Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge, weisen typischerweise elektrische Maschinen zum Antrieb einer oder beider Fahrzeugachsen auf. Derartige elektromotorische Antriebsmaschinen umfassen in der Regel einen gesteuerten Synchron- beziehungsweise Elektromotor, welcher zur Versorgung mit elektrischer Energie an eine fahrzeuginterne (Hochvolt-)Batterie als elektrischen Energiespeicher gekoppelt ist.

Der Elektromotor der elektrischen Maschine umfasst herkömmlicherweise einen gegenüber einem Stator drehbar gelagerten Rotor, welcher mittels eines magnetischen Drehfeldes angetrieben wird. Zur Erzeugung des Drehfeldes werden die Spulenwicklungen (Phasenwicklungen, Statorwicklungen) des Stators mit einem entsprechenden Drehstrom beaufschlagt, welcher aus einer Gleichspannung des Energiespeichers mittels eines Wechselrichters (Stromrichter, Inverter) gewandelt wird.

Bei einer Anwendung in einem elektrischen oder elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug ist der Wechselrichter vorzugsweise dazu geeignet und eingerichtet, in effektiver Weise zwischen einem Gleichstrom und einem Drehstrom (Wechselstrom) zu wandeln. Dadurch ist einerseits ein Energiefluss aus dem Energiespeicher zum Elektromotor (Normalbetrieb) sowie andererseits eine Rückspeisung elektrischer Energie von dem Elektromotor zu dem Energiespeicher (generatorischer oder rekuperativer Betrieb), beispielsweise während eines Bremsvorgangs, ermöglicht.

Zu diesem Zwecke weist der Wechselrichter eine mit einem Zwischenkreiskondensator gekoppelte Brückenschaltung auf. Die Brückenschaltung umfasst eine der Anzahl der (Motor-)Phasen entsprechende Anzahl von Brückenmodulen (Halbbrücken), die zwischen einem Pluspfad und einem Minuspfad des Wechselrichters verschaltet sind.

Durch eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung der Brückenmodule ist es beispielsweise möglich, die Drehfrequenz und die Amplitude des Drehstroms zu regeln beziehungsweise einzustellen. Nachteiligerweise werden bei diesen Schaltvorgängen aufgrund der zu schaltenden Hochvoltspannung signifikante Spannungsspitzen in dem Plus- und Minuspfad des Wechselrichters sowie in den zum Energiespeicher geführten Leitungen erzeugt. Aufgrund der typischerweise hohen Schaltfrequenz, insbesondere aufgrund häufiger und schneller Schaltvorgänge, entsteht somit eine hochfrequente und breitbandige Abstrahlung (Störstrahlung, Streufeld). Die Abstrahlung ist hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) der elektrischen Maschine sowie der umliegenden Elektronik des Kraftfahrzeugs als kritisch anzusehen.

Dieses Abstrahlungs- oder Störungsproblem ist beispielsweise durch eine hochwertige und kostenintensive (Strahlungs-)Abschirmung aller Bauteile und Leitungen im (Hochvolt-)System lösbar, wodurch die Abstrahlung vermieden oder zumindest reduziert wird. Hierzu werden insbesondere die Batterie und die Leitungen zwischen der Batterie und dem Wechselrichter sowie alle weiteren angeschlossenen Komponenten und Leitungen des Hochvolt-Systems abgeschirmt. Die Abschirmung des kompletten Systems ist somit mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden.

Zur Einhaltung der EMV-Grenzwerte ist es ebenso denkbar, Filterschaltungen in das Hochvolt-System zu verschalten. Derartige Filterschaltungen umfassen typischerweise X-Y-Entstörkondensator-Baugruppen mit X-Kondensatoren, welche als Parallelkondensator zwischen dem Pluspfad und dem Minuspfad verschaltet sind, und Y-Kondensatoren, welche jeweils zwischen einem der Leitungspfade und einem geerdeten Gehäuse der Schaltung geschaltet sind. Die Filterschaltungen weisen weiterhin eine oder mehrere Filterdrosseln auf, mit welchen die induzierten Störsignale beziehungsweise die Spannungsspitzen gedämpft werden.

In der Regel werden hierbei Ringkerndrosseln mit einem ringförmigen Ferritkern eingesetzt. Hierzu werden der Pluspfad und der Minuspfad durch die zentrale Aussparung des Ring- oder Lochkerns geführt. Die Ringkerndrosseln wirken hierbei als sogenannte Gleichtakt-Induktivitäten (Common Mode, CM).

Derartig aufgebaute Filterschaltungen weisen insbesondere gute Dämpfungseigenschaften bei einer geringen Aussteuerung mit geringen Phasenströmen auf, da hierbei die Gleichtaktstörungen den wesentlichen Anteil der erzeugten Spannungsspitzen bilden. Nachteiligerweise weisen die Filterdrosseln bei einer hohen Aussteuerung mit hohen Phasenströmen vergleichsweise schlechte Dämpfungseigenschaften auf, da der Anteil von Gegentaktstörungen (Differential Mode, DM) mit größer werdenden Spannungsniveau zunimmt. Dadurch sind derartige Filterschaltungen lediglich eingeschränkt für den Einsatz bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen geeignet.

Aus der DE 10 2006 037 003 A1 ist eine Filterdrossel für den Einsatz im Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher eine U-förmig gebogene Leitung von einem Drosselkern umschlossen wird. Der Drosselkern weist zwei Drosselkernhälften auf, zwischen denen ein Luftspalt ausgebildet ist, welcher die Drosselkernhälften voneinander trennt. In dem Luftspalt ist ein Magnetfeldsensor angeordnet, mit welchen eine Strommessung auf dem umschlossenen Einzelleiter möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Schaltungsanordnung zum versorgerseitigen Anschluss an einen Wechselrichter einer elektrischen Maschine anzugeben, mit welcher eine zuverlässige Filterung von induzierten Störsignalen, insbesondere für Anwendungen im Hochvolt-Bereich, ermöglicht ist.

Die Schaltungsanordnung ist zum versorgerseitigen Anschluss an einen Wechselrichter einer elektrischen Maschine geeignet und eingerichtet. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich vorzugsweise um eine elektromotorische Antriebsmaschine eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Die Schaltungsanordnung weist zur Dämpfung und Filterung von Störsignalen eine Filterschaltung mit mindestens einer Filterstufe auf.

Die Filterstufe umfasst eine zwischen einem Pluspfad und einem Minuspfad des Wechselrichters verschaltete X-Y-Entstörkondensator-Baugruppe sowie eine hierzu in Reihe geschaltete Filterdrossel-Baugruppe. Die Filterdrossel-Baugruppe weist eine den Pluspfad und den Minuspfad umgreifenden Ringkerndrossel zur Gleichtaktfilterung (Gleichtakt-Induktivität, CM-Induktivität) sowie jeweils eine den Pluspfad und den Minuspfad umgreifende Speicherdrossel zur Gegentaktfilterung (Gegentakt-Induktivität, DM-Induktivität) auf. Durch die zwei zusätzlichen Speicherdrosseln werden somit Gegentaktstörungen auf den einzelnen Leitungspfaden gedämpft, sodass die Filterstufe eine ausreichende Filterwirkung auch bei großen Aussteuerungen und hohen Phasenströmen gewährleistet.

Vorzugsweise sind die Leitungsbahnen des Pluspfads und des Minuspfads als Stromschienen ausgeführt.

Die Ringkerndrossel umfasst im Wesentlichen einen Ring- oder Lochkern aus einem hochpermeablen Ferritmaterial. Die Speicherdrosseln sind im Wesentlichen als Ringkerndrosseln ausgeführt, bei welchen der jeweilige Kreisring mit einem zusätzlichen Luftspalt abschnittsweise unterbrochen ist. Der Luftspalt ist hierbei als eine spaltförmige Unterbrechung des magnetischen Kernmaterials ausgeführt. Mit anderen Worten weisen die Drosselkerne der Speicherdrosseln eine etwa C-Bogen-artige Querschnittsform auf, mit welcher der Pluspfad beziehungsweise der Minuspfad zumindest abschnittsweise umgriffen wird.

In einer geeigneten Weiterbildung sind die Speicherdrosseln einstückig unter Bildung eines gemeinsamen Drosselkerns in die Ringkerndrossel integriert. Durch die Integration der Gegentakt-Induktivitäten der Speicherdrosseln in die Gleichtakt-Induktivität der Ringkerndrossel ist ein besonders einfacher und bauteilreduzierter Aufbau der Schaltungsanordnung realisiert. Dies überträgt sich in der Folge vorteilhaft auf eine Reduzierung des benötigten Bauraums sowie der Herstellungskosten.

In einer geeigneten Ausgestaltung ist der gemeinsame Drosselkern mit zwei im Wesentlichen E-förmigen Drosselkernhälften (E-Kern) ausgeführt. Mit anderen Worten ist der Drosselkern als ein EE-Kern ausgeführt. Die E-Kerne der Drosselkernhälften umgreifen hierbei jeweils abschnittsweise den Pluspfad und den Minuspfad. Die Leitungspfade sind hierbei jeweils im freigestellten Bereich zwischen einem äußeren E-Schenkel (Außenjoch) und dem benachbarten mittleren E-Schenkel (Mitteljoch) angeordnet, sodass die Leitungspfade im zusammengesetzten Zustand zumindest abschnittsweise von dem Drosselkern umgeben sind.

Im zusammengesetzten Zustand bilden die äußeren und vertikalen E-Schenkel der Drosselkernhälften den geschlossenen Ringkern zur Gleichtaktfilterung. In einer zweckdienlichen Ausbildung sind die mittleren E-Schenkel der Drosselkernhälften des Drosselkerns gegenüber den äußeren E-Schenkeln derart verkürzt, dass im zusammengesetzten Zustand des Drosselkerns zwischen den mittleren E-Schenkeln ein Spaltbereich beziehungsweise ein Luftspalt freigestellt ist. Mit anderen Worten sind die (C-Bogen-artigen) Speicherdrosseln im zusammengesetzten Zustand durch die mittleren E-Schenkel und die jeweils miteinander fluchtend angeordneten äußeren E-Schenkel sowie den jeweils dazwischen angeordneten Abschnitt des vertikalen E-Schenkels gebildet. Dadurch ist eine besonders geeignete und bauraumkompakte kombinierte Gleichtakt-Gegentakt-Induktivität durch den Drosselkern realisiert. Die Wirkung oder Induktivität zur Gegentaktfilterung ist hierbei durch die lichte Weite des Spaltbereichs, also durch den gegenseitigen Abstand der mittleren E-Schenkel im Fügezustand vorgebbar.

In einer vorteilhaften Ausführung ist ein Sensorelement zur Erfassung eines magnetischen Feldes, insbesondere eines Gegentaktfeldes, in den Drosselkern, insbesondere in den Spaltbereich zwischen den Drosselkernhälften, integriert. Das erzeugte Magnetfeld im Spaltbereich der mittleren E-Schenkel beziehungsweise des Mitteljochs des Drosselkerns ist proportional zu dem (Stör-)Strom, welcher durch die Stromschienen des Pluspfads und des Minuspfads fließt.

Im Gegensatz zu Messanordnungen an einer einzelnen Stromschiene werden hierbei im Wesentlichen lediglich die Gegentaktanteile, das bedeutet die erzeugten Felder der Betriebsströme, gemessen. Die Gleichtaktstörungen oder Gleichtaktanteile erzeugen kein messbares Magnetfeld zwischen den Leitungspfaden. Dadurch entfallen zusätzliche Busbars oder Shuntwiderstände für die Strommessung, wodurch ein besonders einfacher Aufbau der Schaltungsanordnung gewährleistet ist.

Das Sensorelement ist im Wesentlichen von dem Außenjoch des Drosselkerns umgeben und somit gegen den Einfluss von Fremd- oder Störfeldern geschützt beziehungsweise abgeschirmt. Dadurch ist eine besonders zuverlässige Strommessung sichergestellt.

In einer einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung ist der Magnetfeldsensor beziehungsweise das Sensorelement als ein Hall-Sensor ausgeführt.

Ein weiterer oder zusätzlicher Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Filterschaltung zur Verbesserung der Filterwirkung zwei hintereinander geschaltete Filterstufen aufweist.

Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, welche insbesondere für eine Anwendung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeuge geeignet ist, weist einen Energiespeicher und einen Wechselrichter sowie eine zwischen dem Energiespeicher und den Wechselrichter geschaltete Schaltungsanordnung auf.

Durch die verbesserte Filterwirkung der Schaltungsanordnung ist ein effektiver und bauraumreduzierter (Hochvolt-)Filter realisiert, welcher insbesondere für Hochvoltanwendungen im Antriebsstrang eines elektromotorischen Kraftfahrzeugs geeignet ist. Dadurch ist es insbesondere möglich, einen leistungsstarken Wechselrichter (bis zu mehrere 100 kW) im Wesentlichen störungsfrei an den Energiespeicher der Hochvolt-Batterie anzuschließen. Des Weiteren werden somit die im Betrieb auftretenden EMV-kritischen Abstrahlungen besser gedämpft, sodass Abschirmungen reduzierbar oder vollständig vermeidbar sind. Dies überträgt sich in der Folge vorteilhaft auf die Herstellungskosten der Hochvolt-Batterie und der Batterieleitungen sowie das dadurch gebildete Gesamtsystem.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in einer schematischen Blockdarstellung eine elektrische Maschine mit einem Energiespeicher und mit einem Wechselrichter sowie mit einer zwischen den Energiespeicher und den Wechselrichter geschalteten Schaltungsanordnung,

2 eine Schnittdarstellung eines Drosselkerns der Schaltungsanordnung mit einem schematischen Verlauf magnetischer Feldlinien bei einem Gleichtakt,

3 eine Schnittdarstellung des Drosselkerns mit einem schematischen Verlauf magnetischer Feldlinien bei einem Gegentakt,

4 eine Schnittdarstellung des Drosselkerns mit einem integrierten Sensorelement, und

5 in Draufsicht eine Drosselkernhälfte des Drosselkerns mit dem Sensorelement.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In der 1 ist eine elektrische (Antriebs-)Maschine 2 eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Maschine 2 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen elektrischen Energiespeicher 4 in Form einer Hochvolt-Batterie und einen Elektromotor 6. Der Elektromotor 6 ist mittels eines Wechselrichters (Inverter) 8 an den Energiespeicher 4 angeschlossen.

Der Wechselrichter 8 weist einen Zwischenkreiskondensator 10 sowie eine Brückenschaltung 12 mit drei Brückenmodulen oder Halbbrücken 14 auf, mit welcher eine Hochvolt-Gleichspannung des Energiespeichers 4 in eine dreiphasige Motorspannung beziehungsweise einen Drehstrom mit den Phasen u, v, w gewandelt wird. Die Phasen u, v, w werden zum Betrieb des Elektromotors 6 an entsprechende Phasen- oder Wicklungsenden eines nicht näher dargestellten Stators geführt.

Zur Wandlung der Hochvolt-Gleichspannung in den Drehstrom werden die Halbbrücken 14 mittels eines Controllers 16 einer Motorsteuerung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zwecke sendet der Controller 16 nicht näher bezeichnete Steuersignale an die Halbbrücken 14. Jede Halbbrücke 14 weist hierbei zwei als IGBTs (insulated gate bipolar transistor) ausgeführte Halbleiterschalter 18 auf.

Die lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehenen Halbleiterschalter 18 werden mittels pulsweitenmodulierter Signale (PWM-Signal) eines durch die Steuersignale gesteuerten Treibers getaktet zwischen einem leitenden und einem nichtleitenden Zustand umgeschaltet. Die Steuersignale sowie die PWM-Signale sind in der 1 mittels Pfeilen schematisch dargestellt.

Der Wechselrichter 8 ist mit einem Gleichspannungskreis 20 an den Energiespeicher 4 angeschlossen. Der Gleichspannungskreis 20 weist hierbei einen Pluspfad 22 und einen Minuspfad 24 auf, zwischen welchen der Zwischenkreiskondensator 10 und die Brückenschaltung 12 verschaltet sind. Aufgrund der Hochvoltspannung des Gleichspannungskreises 20 sowie den dadurch auftretenden hohen elektrischen Strömen sind die Leitungsbahnen des Pluspfads 22 und des Minuspfads 24 vorzugsweise als Stromschienen ausgeführt.

Bei einem (Um-)Schaltvorgang der Halbleiterschalter 18 werden Spannungsspitzen als Störsignale in dem Gleichspannungskeis 20 erzeugt. Abhängig von der Ansteuerung des Wechselrichters 8 treten diese Störsignale relativ zu einem Gehäusepotential 26 auf und relativ zwischen den Pluspfad 22 und dem Minuspfad 24. Das Gehäusepotential 26 ist beispielsweise eine Abschirmung zur Reduzierung einer durch die Störsignale bewirkten Störstrahlung, und bildet vorzugsweise die Masse und das Bezugspotential des Wechselrichters 8.

Zur Reduzierung und Filterung der Störsignale ist zwischen dem Energiespeicher 4 und dem Wechselrichter 8 eine Schaltungsanordnung 28 in den Gleichspannungskreis 20 geschaltet. Die Schaltungsanordnung 28 weist zwei in Reihe geschaltete Filterstufen 30 als Filterschaltung 32 zur Entstörung des Gleichspannungskreises 20 auf.

Die Filterstufen 30 weisen jeweils eine X-Y-Entstörkondensator-Baugruppe 34 sowie eine hierzu in Reihe geschaltete Filterdrossel-Baugruppe 36 auf. Beispielhaft sind in der 1 lediglich eine X-Y-Entstörkondensator-Baugruppe 34 und eine Filterdrossel-Baugruppe 36 mit Bezugszeichen versehen.

Die X-Y-Entstörkondensator-Baugruppe 34 umfasst einen zwischen den Pluspfad 22 und den Minuspfad 24 als Parallelkondensator geschalteten X-Kondensator 38 sowie zwei Y-Kondensatoren 40, welche den Pluspfad 22 beziehungsweise den Minuspfad 24 gegen das Gehäusepotential 26 koppeln.

Die Filterdrossel-Baugruppe 36 weist eine den Pluspfad 22 und den Minuspfad 24 umgreifende Ringkerndrossel 42 sowie zwei Speicherdrosseln 44a und 44b auf, welche jeweils den Pluspfad 22 beziehungsweise den Minuspfad 24 einzeln umgreifen.

Durch die Ringkerndrossel 42 werden Gleichtaktstörungen (2), das bedeutet Störsignale welche sich in den parallelen Pluspfad 22 und Minuspfad 24 in die gleiche Richtung ausbreiten, gefiltert. Die nachgeschalteten Speicherdrosseln 44a und 44b filtern hierbei Gegentaktstörungen (3), bei welchen sich die Störsignale des Pluspfads 22 und des Minuspfads 24 in unterschiedliche Richtungen ausbreiten.

Wie insbesondere in den 2 bis 5 erkenntlich, sind die Speicherdrosseln 44a und 44b vorzugsweise einstückig in die Ringkerndrossel 42 integriert. Die Filterdrossel-Baugruppe 36 ist somit im Wesentlichen durch einen gemeinsamen Drosselkern 46 gebildet, durch welchen der Pluspfad 22 und der Minuspfad 24 abschnittsweise hindurchgeführt sind.

Der Drosselkern 46 ist aus einem hochpermeablen magnetischen Material, insbesondere einem Ferrit, hergestellt. Der Drosselkern 46 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein EE-Kern ausgeführt und weist als solcher zwei E-Kerne als zusammenfügbare Drosselkernhälften 48 und 50 auf. Wie in den 2 bis 4 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, sind der Pluspfad 22 und der Minuspfad 24 hierbei im Fügezustand jeweils in den zwischen den äußeren E-Schenkeln 48a, 48b, 50a, 50b und dem mittleren E-Schenkeln 48c, 50c gebildeten Zwischenräumen 52 geführt.

Im Fügezustand bilden die äußeren E-Schenkel 48a, 48b, 50a, 50b mit den vertikalen E-Schenkeln 48d und 50d ein umfangsseitig geschlossenes (Ring-)Joch als Ringkerndrossel 42.

Die mittleren E-Schenkel 48c und 50c bilden ein zwischen den Pfaden 22 und 24 angeordnetes Mitteljoch. Die mittleren E-Schenkel 48c und 50c sind hierbei gegenüber den äußeren E-Schenkeln E-Schenkel 48a und 48b beziehungsweise 50a und 50b verkürzt ausgeführt, sodass zwischen den mittleren E-Schenkeln 48c und 50c ein Spaltbereich 54 als Luftspalt freigestellt ist.

Die Speicherdrosseln 44a ist durch die E-Schenkel 48a, 48c, 50a, 50c sowie abschnittsweise durch die E-Schenkel 48d und 50d gebildet. Die Speicherdrosseln 44b ist entsprechend durch die E-Schenkel 48b, 48c, 50b, 50c sowie abschnittsweise durch die E-Schenkel 48d und 50d gebildet.

Im Falle einer Gleichtaktstörung verlaufen die durch die Störsignale erzeugten Magnetfelder (Störfelder, Störstrahlung) – wie in 2 strichliniert dargestellt – im Wesentlichen konzentrisch um den Pluspfad 22 und den Minuspfad 24. Mit anderen Worten addieren sich die magnetischen Flüsse im Wesentlichen innerhalb des Ringjochs des Drosselkerns 46, wodurch der Drosselkern 46 als Gleichtakt-Induktivität zur Gleichtaktfilterung wirkt.

Bei einer Gegentaktstörung (3) verlaufen die magnetischen Flüsse im Wesentlichen durch das Mitteljoch der E-Schenkel 48c und 50c. Dadurch wirkt der Drosselkern 46 als Gegentakt-Induktivität zur Gegentaktfilterung, wobei die Induktivität durch die lichte Weite des Spaltbereichs 54 vorgebbar ist. Durch den Drosselkern 46 ist somit eine baumraumkompakte und bauteilreduzierte Filterdrossel-Baugruppe 30 realisiert, bei welcher eine kombinierte Gleichtakt-Gegentakt-Induktivität bereitgestellt ist.

In dem Ausführungsbeispiel der 4 und der 5 ist ein als Hall-Sensor ausgeführtes Sensorelement 56 in dem Spaltbereich 54 zwischen den E-Schenkeln 48c und 50c angeordnet. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass das im Spaltbereich 54 erzeugte magnetische Feld proportional zu dem Strom, das bedeutet den Störsignalen, in dem Pluspfad 22 und dem Minuspfad 24 ist. Dadurch ist es auf einfache Art und Weise möglich die Stromstärke der Störsignale zu bestimmen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102006037003 A1 [0011]