專利名稱：噪聲抑制濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電能變換器，諸如逆變器的噪聲濾波器，它能夠?yàn)V除由電能變換器的半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
電能變換器諸如逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作，是按照載波頻率為幾千赫茲或約20千赫以下的脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的。伴隨著這種開關(guān)動(dòng)作，電能變換器將產(chǎn)生頻率分量為數(shù)十千赫或數(shù)十千赫以上的開關(guān)噪聲。
近年來，電能變換器一直受到各種法律的約束，以減少開關(guān)噪聲頻率分量中100千赫或100千赫以上的頻率分量對(duì)外部設(shè)備的有害影響。因此，電能變換器配備了噪聲抑制濾波器。
常規(guī)的用于電能變換器的噪聲抑制濾波器是通過將一個(gè)電抗器與一個(gè)電容器連接，例如，連接成反向L形狀而構(gòu)成的。其中，電抗器由電線纏繞在鐵氧體、非晶合金、晶體合金或類似材料制成的芯體上形成，電容器由例如反向L形狀的薄膜、片或類似材料制成。該噪聲抑制濾波器可以濾除由半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
用作常規(guī)噪聲抑制濾波器的電抗器通常為叉狀(troidal)的，電容器則為平面、圓筒形或類似的形狀，以便由接腳插入。當(dāng)安裝到電能變換器內(nèi)的印刷電路板上時(shí)，它們需要比其體積更大的安裝空間。再者，如果濾波器安裝時(shí)需要分別布線，則需要連接大量的部件，固定每個(gè)部件就復(fù)雜化了。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種廉價(jià)的、小型和薄型的適用于電能變換器的噪聲抑制濾波器。
本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例為一種噪聲抑制濾波器，它包括螺旋形LC組件，其中，將所需的若干矩形電介質(zhì)片拼接在一起以置于兩個(gè)螺旋形線圈之間，該螺旋形線圈具有矩形截面；噪聲抑制濾波器電路，其中，通過絕緣片層疊所需的若干層螺旋形LC組件，所述螺旋形LC組件的一個(gè)螺旋形線圈連接到其內(nèi)端，形成載送所需電流的主電路，所述螺旋形LC組件的另一螺旋形線圈連接到其內(nèi)端，形成接地電路，用以載送由高頻噪聲產(chǎn)生的電流；層疊的噪聲抑制濾波器電路，其中，通過絕緣片層疊所需的若干噪聲抑制濾波器電路；以及濾波電路，采用形成磁路的方式，由磁體包圍所述層疊的噪聲抑制濾波器電路的中央和外周部分而形成，所述濾波電路用作電抗器和電容器。
本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例為第一個(gè)實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器，其中，所述螺旋形線圈通過將金屬板壓制和沖壓成預(yù)定厚度而形成。
本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例為第一個(gè)實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器，其中所述主電路的螺旋形線圈通過將一金屬板壓制和沖壓成預(yù)定的厚度而制成，除了厚度以外，所述接地電路的螺旋形線圈具有與所述主電路的螺旋形線圈相同的形狀，并通過壓制和沖壓一薄金屬板而制成，該薄金屬板具有載送所需電流的截面。
本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例為第一個(gè)實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器，其中，所述主電路的螺旋形線圈通過將一金屬板壓制和沖壓成預(yù)定的厚度而制成，所述接地電路的螺旋形線圈由一印刷電路板制成，該印刷電路板通過以與所述主電路的螺旋形線圈相同的平面圖形蝕刻一銅箔而制成。
本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例為第一個(gè)實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器，其中，所述主電路的螺旋形線圈通過將一金屬板壓制和沖壓成預(yù)定的厚度而制成，所述主電路的螺旋形線圈通過將具有與所述主電路的螺旋形線圈相同的平面圖形的導(dǎo)電糊材料涂覆在絕緣片上而制成，所述接地電路用作諧振控制電阻。
本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例為第一個(gè)至第五個(gè)任一實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器，其中，導(dǎo)電糊材料涂覆在所述矩形電介質(zhì)片的表面上，它們預(yù)先與所述螺旋形線圈拼接，所述電介質(zhì)片和所述螺旋形線圈通過導(dǎo)電黏合材料拼接在一起。
本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例為第一個(gè)至第五個(gè)任一實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器，其中，導(dǎo)電糊材料涂覆在所述矩形電介質(zhì)片的表面上，它們預(yù)先與所述螺旋形線圈拼接，所述電介質(zhì)片和所述螺旋形線圈通過焊接材料拼接在一起。
本發(fā)明的第八個(gè)實(shí)施例為第一個(gè)至第五個(gè)任一實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器，其中，導(dǎo)電糊材料涂覆在所述矩形電介質(zhì)片的表面上，它們預(yù)先與所述螺旋形線圈拼接，所述電介質(zhì)片和所述螺旋形線圈通過樹脂材料拼接在一起。
本發(fā)明的第九個(gè)實(shí)施例為一種噪聲抑制濾波器單元，其中，在一個(gè)塑料殼體內(nèi)包含了如第一至第八任一實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器，該塑料殼體由樹脂材料密封。
本發(fā)明的第十個(gè)實(shí)施例為第九個(gè)實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器單元，其中，所述樹脂材料由按預(yù)定百分比的無機(jī)填料填充的高聚合樹脂材料制成。
本發(fā)明的第十一個(gè)實(shí)施例為一種噪聲抑制濾波器單元，其中，在一個(gè)塑料殼體內(nèi)包含了如第一至第八任一實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器；用硅凝膠體密封所述塑料殼體內(nèi)的其余區(qū)域；并用按預(yù)定百分比的無機(jī)填料填充的高聚合樹脂材料密封位于側(cè)面設(shè)置輸入/輸出端的區(qū)域。
本發(fā)明的第十二個(gè)實(shí)施例為第九個(gè)實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器單元，其中，所述樹脂材料由硅凝膠體組成，一個(gè)蓋體置于設(shè)置輸入/輸出端的區(qū)域內(nèi)，以固定該端口。
本發(fā)明的第十三個(gè)實(shí)施例為一種電能變換器，其中，如第一至第八任一實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器或如第九至第十二任一實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器單元連接到具有開關(guān)器件的所述電能變換器的輸入級(jí)和/或輸出級(jí)，由此形成共模扼流圈，以濾除因所述開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
本發(fā)明的第十四個(gè)實(shí)施例為一種電能變換器，其中，如第一至第八任一實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器或如第九至第十二任一實(shí)施例所述的噪聲抑制濾波器單元連接到具有開關(guān)器件的所述電能變換器內(nèi)的電路，由此形成共模扼流圈，以濾除因所述開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
本發(fā)明的性質(zhì)及其其他的目的和優(yōu)點(diǎn)將在以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步的描述，其中，附圖中相同的參照號(hào)表示相同或類似的部件。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的制造噪聲抑制濾波器采用的第一種螺旋形LC組件的一種方法的示意圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的制造噪聲抑制濾波器采用的第二種螺旋形LC組件的一種方法的示意圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的制造噪聲抑制濾波器采用的噪聲抑制濾波電路的一種方法的示意圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的制造噪聲抑制濾波器采用的噪聲抑制濾波電路的多層體的一種方法的示意圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的制造噪聲抑制濾波器的成品的一種方法的示意圖；圖6是表示作為根據(jù)本發(fā)明的噪聲抑制濾波器的一個(gè)等效電路的LC分布恒定電路以及用于LC分布恒定電路的一個(gè)共模電抗器的電路圖；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的一個(gè)螺旋形LC組件的截面圖，其中，片狀電感器置于兩個(gè)主電路螺旋形線圈之間；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的一個(gè)螺旋形LC組件的截面圖，其中，片狀電感器置于主電路螺旋形線圈與薄的接地螺旋形線圈之間；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的一個(gè)螺旋形LC組件的截面圖，其中，片狀電感器置于主電路螺旋形線圈與印刷電路板線圈之間；圖10是表示根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的一個(gè)螺旋形LC組件的截面圖，其中，將由導(dǎo)電糊形成于絕緣層上的線圈用作接地線圈；圖11是表示根據(jù)本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的一個(gè)螺旋形LC組件的截面圖，其中，通過導(dǎo)電黏合材料將涂覆電極的片狀電感器拼接到主電路線圈和接地線圈；圖12是表示根據(jù)本發(fā)明第七個(gè)實(shí)施例的一個(gè)螺旋形LC組件的截面圖，其中，通過焊接材料將涂覆電極的片狀電感器拼接到主電路線圈和接地線圈；圖13是表示根據(jù)本發(fā)明第八個(gè)實(shí)施例的一個(gè)螺旋形LC組件的截面圖，其中，通過高分子樹脂材料將涂覆電極的片狀電感器拼接到主電路線圈和接地線圈；圖14是表示根據(jù)本發(fā)明第九個(gè)實(shí)施例的一個(gè)噪聲抑制濾波器單元的透視圖，該濾波器單元容納于一個(gè)樹脂材料封裝的塑料殼體內(nèi)；圖15是表示根據(jù)本發(fā)明第十個(gè)實(shí)施例的一個(gè)噪聲抑制濾波器單元結(jié)構(gòu)的截面圖，該濾波器單元容納于一個(gè)樹脂材料包括無機(jī)濾波器封裝的塑料殼體內(nèi)；圖16是表示根據(jù)本發(fā)明第十一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)噪聲抑制濾波器單元的截面圖，該濾波器單元容納于一個(gè)硅凝膠封裝的塑料殼體內(nèi)；圖17是表示根據(jù)本發(fā)明第十二個(gè)實(shí)施例的一個(gè)噪聲抑制濾波器單元的截面圖，該濾波器單元容納于一個(gè)配備蓋體以固定該噪聲抑制濾波器的塑料殼體內(nèi)；圖18是根據(jù)本發(fā)明第十三個(gè)實(shí)施例的一個(gè)電路圖，其中，噪聲抑制濾波器設(shè)置在電能變換器的輸入級(jí)；圖19是根據(jù)本發(fā)明第十四個(gè)實(shí)施例的一個(gè)電路圖，其中，噪聲抑制濾波器設(shè)置在電能變換器的輸出級(jí)；圖20是根據(jù)本發(fā)明第十五個(gè)實(shí)施例的一個(gè)電路圖，其中，噪聲抑制濾波器設(shè)置在電能變換器的內(nèi)部。
以下將參照附圖，通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1至圖5表示根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)制造噪聲抑制濾波器的方法。參照?qǐng)D1至圖5，作為一個(gè)例子描述采用兩個(gè)噪聲抑制濾波器電路的單相噪聲濾波器。
圖1是表示形成第一個(gè)螺旋形LC組件的步驟。圖1中，參照號(hào)1a和2a表示用作電感器的螺旋形線圈。
螺旋形線圈1a是一個(gè)主電路(例如，電能變換器的一個(gè)電路)元件，因此，它需要具備在主電路內(nèi)傳導(dǎo)電流所需的電流容量。例如，螺旋形線圈1a可以通過壓制和切割銅板而制成。在此情況下，為了達(dá)到約1A-100A電流容量所需的截面為0.1mm2至10mm2之間，更佳的為0.2mm2至20mm2之間。螺旋形線圈1a的厚度可以為0.2mm至5.0mm之間。
向外突出預(yù)定長(zhǎng)度的區(qū)域1a形成于螺旋形線圈1a的最外端，因此，該螺旋形線圈1a可以通過接腳插入和安裝到印刷布線板，由此連接到外部電路。螺旋形線圈1a的最里端為區(qū)域1an，它用以連接到另一個(gè)主電路的螺旋形線圈。
螺旋形線圈2a是接地電路的一個(gè)元件。螺旋形線圈2a可以采用與螺旋形線圈1a相同的形狀并由相同的材料制成。較佳地，螺旋形線圈2a具有與螺旋形線圈1a相同的平面圖形。螺旋形線圈2a的截面可以與螺旋形線圈1a的相同，或者可以不同。螺旋形線圈2a的最里端為區(qū)域2an，它用以連接到另一接地電路的螺旋形線圈。
參照號(hào)3表示一個(gè)電介質(zhì)片。該電介質(zhì)片3連接到螺旋形線圈1a和2a，以組成一個(gè)電容器。電介質(zhì)片3較佳地由具有較大介電常數(shù)的材料，例如BaIiO3，SrTiO3和鋯鈦酸鉛(PZT)之類的鐵電陶瓷制成。電介質(zhì)片3的厚度為50μm至2mm之間，較佳地為100μm至1mm之間。較佳地，電介質(zhì)片3的厚度為0.4mm至1mm之間。電介質(zhì)片3的寬度與螺旋形線圈1a的相同或略小。電介質(zhì)片3的長(zhǎng)度與螺旋形線圈1a的一側(cè)相同或略小。
所需數(shù)量的電介質(zhì)片3按規(guī)則的間隔置于螺旋形線圈1a與2a之間，并且拼接在一起。這樣就構(gòu)成了用作一層電感器和電容器的第一螺旋形LC組件50。
圖2是表示制作第二個(gè)螺旋形組件60的步驟，該組件60具有與螺旋形LC組件50相同的功能。第二螺旋形LC組件60通過層疊多層螺旋形LC組件增加電感量L和電容量C。
第二個(gè)螺旋形組件60的部件1b，2b和3可以用與螺旋形LC組件50的相應(yīng)部件1a，2a和3相同的材料制成，并具有相同的形狀。與第一個(gè)螺旋形LC組件的情況相同，螺旋形線圈1b為主電路部件，螺旋形線圈2b為接地電路部件。
螺旋形線圈1b具有區(qū)域1bc用以連接到外部電路。區(qū)域1bc形成于螺旋形線圈1b的最外端。用以連接到另一主電路的螺旋形線圈的區(qū)域1bn形成于螺旋形線圈1b的最內(nèi)端。
區(qū)域2bc向外突出預(yù)定的長(zhǎng)度，它形成于螺旋形線圈2b的一端，這樣，螺旋形線圈1a就可以通過接腳插入并安裝到印刷布線板，由此連接到外電路。螺旋形線圈2b的最內(nèi)端為區(qū)域2bn，它用以連接到另一個(gè)主電路的螺旋形線圈。
如同螺旋形LC組件50的情況一樣，將預(yù)定數(shù)量的電介質(zhì)片3置于用于主電路的螺旋形線圈1b與用于接地電路的螺旋形線圈2b之間，由此形成螺旋形LC組件60，用作電感器和電容器。
圖3是表示將螺旋形LC組件50與螺旋形組件60拼接在一起，形成一個(gè)噪聲抑制濾波器電路70的步驟3的示意圖。
螺旋形LC組件50和螺旋形LC組件60通過絕緣層4層疊，它們?cè)谖挥趦蓚€(gè)組件內(nèi)部的端部處拼接在一起。螺旋形LC組件50的主控制電路內(nèi)端1an和螺旋形LC組件60的主電路內(nèi)端1bn通過用金屬片或類似材料焊接而拼接在一起，以完成一個(gè)步驟。也可以通過電點(diǎn)焊或壓焊將它們拼接在一起。
通過用電線將螺旋形LC組件50的接地電路內(nèi)端2an與螺旋形LC組件60的接地電路內(nèi)端2bn連接在一起而連接接地電路，而不與主電路接觸。
這樣就形成了具有線圈和電容器的噪聲抑制濾波器電路70，線圈具有為達(dá)到電感量L所需的繞組，電容器具有所需的電容量C。
圖4是一個(gè)示意圖，它表示通過絕緣層4層疊噪聲抑制濾波器電路71和72，以形成噪聲抑制濾波器層疊電路，以及將噪聲抑制濾波器電路層疊在磁體驅(qū)動(dòng)芯體之間的步驟4。噪聲抑制濾波器電路71和72等同于步驟1-3所形成的兩個(gè)噪聲抑制濾波器電路70。層疊的噪聲抑制濾波器(71，4和72)置于磁體分離芯體5a與5b之間，由此增加噪聲抑制濾波器電路71和72內(nèi)的螺旋形線圈的電感量。
磁體分離磁心5a和5b的形狀象字母E，它們?cè)趯盈B的噪聲抑制濾波器電路的中央部分以及電感器一電容器的外周拼接在一起。這樣，磁體分離磁心5a和5b就在層疊的噪聲抑制濾波器電路的外周形成一磁路。磁體分離磁心5a和5b由常規(guī)的磁性材料制成，較佳地由鐵制成。
兩個(gè)噪聲抑制濾波器70(即71和72)通過絕緣層4層疊，并置于磁體分離磁心5a、5b之間，由此形成一個(gè)由共模電抗器和接地電容器組成的濾波器，用于單相線路濾波器。上部噪聲抑制濾波器電路為U相，下部噪聲抑制濾波器電路為V相。因此，主電路連接部分(相當(dāng)于圖3中噪聲抑制濾波器電路70中的1ac和2ac)用作U相的輸入/輸出端U1和U2，接地電路連接部分(相當(dāng)于圖3中噪聲抑制濾波器70中的2bc)用作接地端P。同樣，圖5中示出下部噪聲抑制濾波器電路的輸入/輸出端V1，V2和接地端P。
盡管圖中未圖示，也可以通過絕緣層將3個(gè)噪聲抑制濾波器電路70層疊在一起，并置于磁體分離磁心之間，由此可以形成由共模電抗器和接地電容器組成的3相線路濾波器。在此情況下，3個(gè)噪聲抑制濾波器電路分別為U相、V相和W相。
圖5是一個(gè)示意圖，表示用以固定磁體分離磁心5a、5b，由此構(gòu)成單相噪聲抑制濾波器6的步驟5。噪聲抑制濾波器6用作電抗器和電容器。磁體分離磁心5a和5b用本發(fā)明領(lǐng)域眾所周知的一種技術(shù)，例如焊接固定。
以下參照?qǐng)D6描述根據(jù)本發(fā)明的噪聲抑制濾波器的電氣特性。圖6是根據(jù)圖5所示本發(fā)明的單相噪聲抑制濾波器6的等效電路圖。圖6中，每個(gè)噪聲抑制濾波器電路的主電路螺旋形線圈具有預(yù)定的長(zhǎng)度，這樣，微電感將連續(xù)分布于U相和V相的輸入/輸出端之間，換句話說，在U1與U2以及V1與V2之間。同樣，微電感也連續(xù)分布于接地螺旋形線圈連接到端P的情況。電介質(zhì)片3在空間上分布于螺旋形LC組件50和60的主電路螺旋形線圈與接地螺旋形線圈之間(見圖1和2)。因此，主電路U1-U2和V1-V2通過預(yù)定的電容量以規(guī)則的間距連接到其接地電路。這樣就構(gòu)成了具有低通濾波器功能的分布常數(shù)電路。在此情況下，低通濾波器具有濾除開關(guān)噪聲所需的截止頻率(例如10千赫或10千赫以上)，該開關(guān)噪聲是由電能變換設(shè)備，諸如逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的。本發(fā)明的噪聲抑制濾波器電路通過改變電介質(zhì)片的材料和/或形狀，改變電容量或電感量，由此達(dá)到各種截止頻率。較佳地，本發(fā)明的噪聲抑制濾波器具有10至150千赫的截止頻率。最好，本發(fā)明的噪聲抑制濾波器具有10至50千赫的截止頻率。
接下來參照?qǐng)D7描述本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。
圖7是表示一種狀態(tài)的截面圖，其中，電介質(zhì)片3置于兩個(gè)主電路螺旋形線圈1a之間。圖7中，接地電路螺旋形線圈2a相等于主電路螺旋形線圈1a。該主電路螺旋形線圈具有預(yù)定的電流容量，通過改變構(gòu)成線圈的金屬板諸如銅板的厚度以改變線圈的截面，可以使電流容量變化。
螺旋形線圈可以通過沖壓金屬板諸如銅板形成。在此情況下，將厚度為0.2mm-1.0mm的銅板用作金屬板。如果需要大容量電流以及當(dāng)采用單個(gè)螺旋形線圈電流密度太高時(shí)，或者，如果需要大的電感量和/或電容量時(shí)，可以采用多個(gè)螺旋形線圈。在此情況下，可以層疊若干具有相同形狀的螺旋形線圈且并聯(lián)連接，以減低電流密度或達(dá)到所需的電感量和/或電容量。如果將與主電路螺旋形線圈相同的螺旋形線圈用作接地電路，則無需另外制造接地電路螺旋形線圈。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8，說明本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例。
圖8是一個(gè)噪聲抑制濾波器電路的截面圖，其中，電介質(zhì)片3置于主電路螺旋形線圈1a與接地電路螺旋形線圈2a之間，線圈2a的截面與主電路螺旋形線圈1a的截面不相同。接地電路螺旋形線圈2a僅需傳導(dǎo)流經(jīng)電介質(zhì)片3的具有噪聲分量的電流。這樣，其截面可以比主電路線圈圖形的小。再者，如果主電路螺旋形線圈1a和接地電路螺旋形線圈2a較厚，因熱應(yīng)力而導(dǎo)致的張力將沿著該厚度施加到電介質(zhì)片3的中心部分。該張力可以撕碎電介質(zhì)片3。如果考慮到由電介質(zhì)片3組成的電容器的容量，除了厚度以外，接地電路螺旋形線圈2a較佳地具有與主電路螺旋形線圈1a相同的形狀。
接下來參照?qǐng)D9說明本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例。
圖9是一個(gè)總體截面圖，它表示用印刷電路板作為接地電路螺旋形線圈的一個(gè)螺旋形LC組件51。通過按與主電路線圈相同的方式螺旋形蝕刻覆銅層疊板的銅箔，構(gòu)成接地電路印刷電路板7的接地電路線圈7a?？梢詫⒑穸葹?8微米、35微米、70微米等的普通銅箔用于接地電路線圈7a。電介質(zhì)片3設(shè)置在接地電路線圈7a的頂部，主電路螺旋形線圈1a層疊在電介質(zhì)片3上，由此形成螺旋形線圈LC組件51。
印刷電路板用作接地電路螺旋形線圈使之更容易保持整個(gè)線圈的形狀。由于印刷電路板比銅板具有更小的剛性，因熱應(yīng)力而形成的張力不會(huì)再施加到電介質(zhì)片3的中心部分。再者，印刷電路板由諸如環(huán)氧玻璃之類的絕緣體制成，因此，在層疊多個(gè)螺旋形LC組件51的情況下，可以在螺旋形LC組件51之間保持絕緣而無需采用任何絕緣層。
接下來參照?qǐng)D10說明本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例。
圖10是表示一個(gè)螺旋形LC組件的截面圖，其接地電路線圈由電介質(zhì)板上的導(dǎo)電糊制成。電感糊螺旋形地涂覆在環(huán)氧玻璃板之類的絕緣層8上，由此形成接地電路導(dǎo)電糊線圈9。電介質(zhì)片3設(shè)置在接地電路導(dǎo)電糊線圈9的頂部上，主電路螺旋形線圈1a層疊在電介質(zhì)片3上，由此形成螺旋形LC組件。
導(dǎo)電糊通過揉和銀粉、銅粉和黏合劑形成。導(dǎo)電糊比銅箔和類似材料具有更大的電阻，由此形成的圖形產(chǎn)生約1歐姆至100歐姆的電阻。當(dāng)噪聲電流經(jīng)由電介質(zhì)片3從主電路螺旋形線圈1a載送到接地電路線圈時(shí)，因某些情況下的電感和電容產(chǎn)生了噪聲電壓而發(fā)生諧振現(xiàn)象。為了解決這一問題，將一個(gè)電阻器設(shè)置在接地電路線圈與接地導(dǎo)線之間，以防止該諧振現(xiàn)象。然而，根據(jù)本實(shí)施例，接地線圈由導(dǎo)電糊制成，并具有一定程度的電阻，這樣就無需提供電阻器防止諧振現(xiàn)象。
接下來參照?qǐng)D11說明本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例。
圖11是表示一種狀態(tài)的截面圖，其中，電介質(zhì)片3涂覆導(dǎo)電糊，電極預(yù)先形成于上、下側(cè)上，主電路螺旋形線圈1a和接地電路螺旋形線圈2a通過導(dǎo)電黏合劑材料11拼接在一起。電極形成于電介質(zhì)片3的螺旋形線圈1a與2a之間的拼接面上。電極是含有金屬或?qū)щ姾谋?。如果采用?dǎo)電糊，主要可以包含Ag，且通過絲網(wǎng)印刷涂覆和硬化導(dǎo)電糊而形成。如果采用金屬，可以利用銅和類似金屬的噴濺方法、真空蒸發(fā)方法或鍍覆方法形成電極。當(dāng)導(dǎo)電黏合劑材料11涂覆在電極10上后，將電極10輕輕地壓在主電路螺旋形線圈1a與接地電路螺旋形線圈2a之間。然后，對(duì)電極進(jìn)行加熱、硬化和粘結(jié)。由此在主電路螺旋形線圈1a與接地電路螺旋形線圈2a之間形成電容器。
接下來參照?qǐng)D12說明本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例。圖12是表示一種狀態(tài)的截面圖，其中，電極10預(yù)先形成于電介質(zhì)片3的上、下側(cè)上，主電路螺旋形線圈1a和接地電路螺旋形線圈2a通過焊接拼接在一起。電極10可以由上述材料制成。因而，電容器形成于主電路螺旋形線圈1a與接地電路螺旋形線圈2a之間。采用焊接減少了拼接所需的時(shí)間。
接下來參照?qǐng)D13說明本發(fā)明的第八個(gè)實(shí)施例。
圖13是表示一種狀態(tài)的截面圖，其中，電極10預(yù)先形成于電介質(zhì)片3的上、下側(cè)上，主電路螺旋形線圈1a和接地電路螺旋形線圈2a通過樹脂材料13拼接在一起。電極10可以由上述材料制成。將液態(tài)環(huán)氧樹脂和類似材料用作樹脂材料13。當(dāng)樹脂材料13涂覆在電極10上后，將電極10緊密地壓在主電路螺旋形線圈1a與接地電路螺旋形線圈2a之間。盡管環(huán)氧樹脂之類的樹脂材料是絕緣的，但由于電極10和螺旋形線圈的細(xì)微粗糙表面，樹脂材料、電極10和螺旋形線圈仍相互接觸。即使它們不接觸，在樹脂材料13具有1微米至2微米的情況下，樹脂材料13仍作為電容器的電介質(zhì)，在電極10、主電路螺旋形線圈1a與接地電路螺旋形線圈2a之間形成電容器?？梢杂蒙鲜龇椒ㄖ唬陔娊橘|(zhì)片3與螺旋形線圈之間形成所需的電容量。由銀或類似材料制成的導(dǎo)電黏合材料是昂貴的，但環(huán)氧樹脂便宜。這樣，本實(shí)施例就降低了成本。
以下參照?qǐng)D14說明本發(fā)明的第九個(gè)實(shí)施例。
圖14是表示一個(gè)噪聲抑制濾波器單元的示意圖，其中，在一個(gè)塑料殼體14內(nèi)含有本發(fā)明的單相噪聲抑制濾波器6。塑料殼體14要求是絕緣、剛性、抗污染的。塑料殼體14可以由PBT(聚丁烯對(duì)苯二酸酯)、PPS(聚苯硫)或類似物質(zhì)制成。如果將單相噪聲抑制濾波器6容納于塑料殼體內(nèi)，則可以防止灰塵的污染并與外部電路絕緣。
接下來參照?qǐng)D15說明本發(fā)明的第十個(gè)實(shí)施例。
圖15是表示一個(gè)噪聲抑制濾波器單元的截面圖，其中，將本發(fā)明的單相噪聲抑制濾波器6容納于一個(gè)塑料殼體14內(nèi)，并用高聚合樹脂材料15密封。
可以用上述材料制成塑料殼體14。高聚合樹脂材料15由環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、硅樹脂組成，將石英粉和氧化鋁粉之類的無機(jī)填料加入其中。用高聚合樹脂材料15密封塑料殼體14，改善絕緣性能，并保護(hù)單相噪聲抑制濾波器6免遭灰塵之類的污染，由此防止絕緣性能的退化。
高聚合絕緣材料應(yīng)具備合適的熱膨脹系數(shù)、較高的電氣絕緣性能、高傳熱性能、高機(jī)械強(qiáng)度等等。高聚合樹脂材料15的熱膨脹系數(shù)必須與磁體分離磁心5a、5b的幾乎相等，以防止熱應(yīng)力而引起的變形。為了有效散除因傳導(dǎo)而產(chǎn)生的熱，熱轉(zhuǎn)換系數(shù)必須較大。通過將填料包含在高聚合樹脂材料15內(nèi)，可以達(dá)到大的熱轉(zhuǎn)換系數(shù)。
該實(shí)施例中，由具有高機(jī)械強(qiáng)度的高聚合樹脂材料15固定引線端U1，U2，V1，V2，P。由此，即使有外力加到引線端U1，U2，V1，V2，P，也可以防止外力施加到內(nèi)部噪聲抑制濾波器6的部件(例如螺旋形線圈)。
接下來參照?qǐng)D16說明本發(fā)明的第十一個(gè)實(shí)施例。
圖16是表示一個(gè)噪聲抑制濾波器單元的截面圖，其中，將噪聲抑制濾波器6容納于塑料殼體14內(nèi)，此殼體用硅凝膠體16密封到靠近開口處，硅凝膠體16的頂部由高聚合樹脂材料15密封。塑料殼體14和高聚合樹脂材料15由上述材料組成。
用以密封塑料殼體14的內(nèi)部和表面的材料是彼此分別選擇的，這樣就改善了絕緣性能，并防止灰塵從開口處污染內(nèi)部，由此防止絕緣性能的退化。
采用具有較小彈性的硅凝膠體16可以達(dá)到一定的機(jī)械可靠性，而不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力而引起的變形。用高聚合樹脂材料15固定噪聲抑制濾波器6的引線端U1，U2，V1，V2，P。因此，即使有外力加到引線端U1，U2，V1，V2，P，也可以防止外力施加到內(nèi)部噪聲抑制濾波器6的部件(諸如螺旋形線圈)。
接下來參照?qǐng)D17說明本發(fā)明的第十二個(gè)實(shí)施例。
圖17是表示一個(gè)噪聲抑制濾波器單元的截面圖，其中，噪聲抑制濾波器容納于塑料殼體14內(nèi)，它由硅凝膠體密封到由端部固定蓋體17覆蓋的開口附近。噪聲抑制濾波器6的引線端U1，U2，V1，V2，P由黏合材料18固定。塑料殼體14和硅凝膠體16由上述材料制成。
即使外力加到引線端U1，U2，V1，V2，P，由熱固蓋體17和黏合材料18固定噪聲抑制濾波器6的引線端U1，U2，V1，V2，P就可以防止外力施加到噪聲抑制濾波器6。再者，可以防止灰塵從開口處污染內(nèi)部。
端部固定蓋體17可以由容易模壓的PBT和PPS之類的高聚合樹脂材料制成。
黏合材料18可以是通常適用于本發(fā)明領(lǐng)域的一種絕緣黏合材料。例如，黏合材料18可以從環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂或硅橡膠選出。
接下來參照?qǐng)D18至20，說明本發(fā)明的第十三個(gè)實(shí)施例。
圖18是表示一種情況的電路圖，其中，本發(fā)明的噪聲抑制濾波器設(shè)置在電能變換器30諸如逆變器的輸入級(jí)。該實(shí)施例中，采用了3對(duì)(三相)噪聲抑制濾波器電路100，200，300。
在參照?qǐng)D1至17所述的實(shí)施例中，噪聲抑制濾波器6采用兩個(gè)噪聲抑制濾波器電路用于單相。然而，如果將噪聲抑制濾波器結(jié)構(gòu)成用于三相，則可以通過圖4中的步驟4的絕緣層將噪聲抑制濾波器電路300安裝在噪聲抑制濾波器電路72下面。
用上述方法構(gòu)成的噪聲抑制濾波器電路100的引線端稱為U1，U2；噪聲抑制濾波器電路200的引線端稱為V1，V2；噪聲抑制濾波器電路300的引線端稱為W1，W2。引線端U1，V1，W1連接到輸入導(dǎo)體21a，21b，21c，引線端U2，V2，W2連接到電能變換器30。
由此，可以濾除從輸入導(dǎo)體21a，21b，21c進(jìn)入電能變換器30的噪聲，并防止電能變換器內(nèi)部器件產(chǎn)生的開關(guān)噪聲傳導(dǎo)到輸入導(dǎo)體21a，21b，21c。
圖19表示一個(gè)例子，其中，將根據(jù)本發(fā)明用作電抗器的電容器100、200、300設(shè)置在電能變換器30諸如逆變器的輸出級(jí)。
引線端U1，V1，W1連接到電能變換器30，引線端U2，V2，W2連接到輸出導(dǎo)體22a，22b，22c。
由此，可以濾除由電能變換器30內(nèi)部器件所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲，并防止該開關(guān)噪聲從電能變換器30傳導(dǎo)到輸出導(dǎo)體22a，22b，22c。還可以濾除從輸出導(dǎo)體22a，22b，22c進(jìn)入電能變換器30的噪聲。
圖20表示本發(fā)明的噪聲抑制濾波器電路100、200設(shè)置在電能變換器30諸如逆變器內(nèi)部的一個(gè)例子。
在電能變換器30中，將用以把外部輸入的交流轉(zhuǎn)換為直流的整流器31設(shè)置在輸入側(cè)，將半導(dǎo)體開關(guān)器件32設(shè)置在輸出側(cè)。
引線端U1，V1連接到位于輸入側(cè)的整流器31，引線端U2，V2連接到位于輸出側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)器件32。
由此，可以濾除從輸入端R、S、T經(jīng)整流器31進(jìn)入半導(dǎo)體開關(guān)器件32的噪聲，并防止半導(dǎo)體開關(guān)器件32產(chǎn)生的開關(guān)噪聲傳導(dǎo)到輸入端R、S、T。
如前所述，本發(fā)明提供了一種噪聲抑制濾波器，它可以安全地濾除諸如電能變換器內(nèi)的開關(guān)噪聲，并可獲得電能變換器所需的幾個(gè)安培或更大的電流容量。
再者，將多個(gè)噪聲抑制濾波器電路容納于塑料殼體內(nèi)，其中的間隙用高聚合樹脂材料或類似材料填充。這樣就更便于制作噪聲抑制濾波器。因此，本發(fā)明提供小巧和廉價(jià)的噪聲抑制濾波器，它可以方便地安裝在印刷布線板上，并具有優(yōu)良的絕緣性能和機(jī)械可靠性。
然而，應(yīng)當(dāng)理解，沒有意圖將本發(fā)明局限于上述特定的形式，相反，本發(fā)明包括了對(duì)其的各種變換、修改，各種等同的變換均屬于所附權(quán)利要求書表示的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種噪聲抑制濾波器，其特征在于包括螺旋形LC組件，其中，將所需的若干矩形電介質(zhì)片拼接在一起置于兩個(gè)螺旋形線圈之間，該螺旋形線圈具有矩形截面；噪聲抑制濾波器電路，其中，通過絕緣片層疊所需的若干層螺旋形LC組件，所述螺旋形LC組件的一個(gè)螺旋形線圈連接到其內(nèi)端，形成載送所需電流的主電路，所述螺旋形LC組件的另一螺旋形線圈連接到其內(nèi)端，形成接地電路，用以載送由高頻噪聲產(chǎn)生的電流；層疊的噪聲抑制濾波器電路，其中，通過絕緣片層疊所需的若干噪聲抑制濾波器電路；以及濾波電路，采用形成磁路的方式，由磁體包圍所述層疊的噪聲抑制濾波器電路的中央和外周部分而形成，所述濾波電路用作電抗器和電容器。
2.如權(quán)利要求1所述的噪聲抑制濾波器，其特征在于，所述螺旋形線圈通過將金屬板壓制和沖壓成預(yù)定厚度而形成。
3.如權(quán)利要求1所述的噪聲抑制濾波器，其特征在于所述主電路的螺旋形線圈通過將一金屬板壓制和沖壓成預(yù)定的厚度而制成，除了厚度以外，所述接地電路的螺旋形線圈具有與所述主電路的螺旋形線圈相同的形狀，并通過壓制和沖壓一薄金屬板而制成，該薄金屬板具有載送所需電流的截面。
4.如權(quán)利要求1所述的噪聲抑制濾波器，其特征在于，所述主電路的螺旋形線圈通過將一金屬板壓制和沖壓成預(yù)定的厚度而制成，所述接地電路的螺旋形線圈由一印刷電路板制成，該印刷電路板通過以與所述主電路的螺旋形線圈相同的平面圖形蝕刻一銅箔而制成。
5.如權(quán)利要求1所述的噪聲抑制濾波器，其特征在于，所述主電路的螺旋形線圈通過將一金屬板壓制和沖壓成預(yù)定的厚度而制成，所述主電路的螺旋形線圈通過將具有與所述主電路的螺旋形線圈相同的平面圖形的導(dǎo)電糊材料涂覆在絕緣片上而制成，所述接地電路用作諧振控制電阻。
6.如權(quán)利要求1至5任一所述的噪聲抑制濾波器，其特征在于，導(dǎo)電糊材料涂覆在所述矩形電介質(zhì)片的表面上，它們預(yù)先與所述螺旋形線圈拼接，所述電介質(zhì)片和所述螺旋形線圈通過導(dǎo)電黏合材料拼接在一起。
7.如權(quán)利要求1至5任一所述的噪聲抑制濾波器，其特征在于，導(dǎo)電糊材料涂覆在所述矩形電介質(zhì)片的表面上，它們預(yù)先與所述螺旋形線圈拼接，所述電介質(zhì)片和所述螺旋形線圈通過焊接材料拼接在一起。
8.如權(quán)利要求1至5任一所述的噪聲抑制濾波器，其特征在于，導(dǎo)電糊材料涂覆在所述矩形電介質(zhì)片的表面上，它們預(yù)先與所述螺旋形線圈拼接，所述電介質(zhì)片和所述螺旋形線圈通過樹脂材料拼接在一起。
9.一種噪聲抑制濾波器單元，其特征在于，在一個(gè)塑料殼體內(nèi)包含了如權(quán)利要求1至8任一所述的噪聲抑制濾波器，該塑料殼體由樹脂材料密封。
10.如權(quán)利要求9所述的噪聲抑制濾波器單元，其特征在于，所述樹脂材料由按預(yù)定百分比的無機(jī)填料填充的高聚合樹脂材料制成。
11.一種噪聲抑制濾波器單元，其特征在于，在一個(gè)塑料殼體內(nèi)包含了如權(quán)利要求1至8任一所述的噪聲抑制濾波器；用硅凝膠體密封所述塑料殼體內(nèi)的其余區(qū)域；并用按預(yù)定百分比的無機(jī)填料填充的高聚合樹脂材料密封位于側(cè)面設(shè)置輸入/輸出端的區(qū)域。
12.如權(quán)利要求9所述的噪聲抑制濾波器單元，其特征在于，所述樹脂材料由硅凝膠體組成，一個(gè)蓋體置于設(shè)置輸入/輸出端的區(qū)域內(nèi)，以固定該端口。
13.一種電能變換器，其特征在于，如權(quán)利要求1至8任一所述的噪聲抑制濾波器或如權(quán)利要求9至12任一所述的噪聲抑制濾波器單元連接到具有開關(guān)器件的所述電能變換器的輸入級(jí)和/或輸出級(jí)，由此形成共模扼流圈，以濾除因所述開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
14.一種電能變換器，其特征在于，如權(quán)利要求1至8任一所述的噪聲抑制濾波器或如權(quán)利要求9至12任一所述的噪聲抑制濾波器單元連接到具有開關(guān)器件的所述電能變換器內(nèi)的電路，由此形成共模扼流圈，以濾除因所述開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
全文摘要
一種螺旋形LC組件,通過將所需的若干矩形電介質(zhì)片拼接在具有矩形截面的兩個(gè)螺旋形線圈之間而形成。通過層疊和連接所需的若干螺旋形LC組件形成噪聲抑制濾波器電路。所需的若干噪聲抑制濾波器電路由絕緣片分層,并由磁體包圍,從而在多層體的磁心和外周形成磁路。由此構(gòu)成用作電抗器和電容器的一種濾波器電路。
文檔編號(hào)H01G4/40GK1271997SQ0010817
公開日2000年11月1日 申請(qǐng)日期2000年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月27日
發(fā)明者岡本健次, 深澤直人 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社