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 p _r > 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*10 ⁶ Q oder mindestens 1*10 ² Qm 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 p _r > 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 p _r > 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 p _r > 2000, vorzugsweise p _r > 3000, weiter bevorzugt p _r > 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 R _spe z (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 p _r > 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. p _r > 9000 beträgt. Weiterhin ist die Permeabilität im Frequenzbereich bis 50 kHz größer als 2000, z. B. ist p _r > 2000, vorzugsweise größer als 3000, z. B. ist p _r > 3000, weiter bevorzugt größer als 4000, z. B. ist p _r > 4000. Weiterhin ist die Permeabilität im Frequenzbereich bis 100 kHz größer als 2000, z. B. ist p _r > 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*10 ⁶ Q oder >1*10 ² Qm richten.