具有較大的共模和差模電感的電感器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>電氣元件制品的制造及其應(yīng)用技術(shù)

專利名稱：具有較大的共模和差模電感的電感器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車用和非車用電子和電氣系統(tǒng)和組件。更具體地，本發(fā)明涉及用于共模濾波和差模濾波電路等的電感器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
各種各樣的功率轉(zhuǎn)換器用在工業(yè)的各個地方。功率轉(zhuǎn)換器經(jīng)常用在直流(DC)或者交流(AC)轉(zhuǎn)換的電路中，以向馬達(dá)提供動力。這種轉(zhuǎn)換在混合動力汽車，風(fēng)扇驅(qū) 動，洗衣機(jī)，和其他各種機(jī)器和設(shè)備上進(jìn)行，以提高效率和性能，并且將噪聲降至最低。
特定的電路表現(xiàn)出高切換速度。在髙切換速度下，電路產(chǎn)生共模(CM)和差模(DM) 電磁干擾(EMI)噪聲。因此，加入CM和DM濾波器以去除這種噪聲。理論上最簡單的濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括若干電容器和在繞組之間沒有互耦的若干電感器。然而，在實際實現(xiàn)時，這些電感器一般都帶有互耦繞組以使電感器的尺寸最小。根據(jù)電感器的耦合極性和所使用的電感器的數(shù)量，可有效地阻止該CM或DM噪聲。在現(xiàn)有技術(shù)中，第一電感器用于對CM噪聲進(jìn)行濾波，以及第二電感器用于對DM噪聲進(jìn)行濾波。一個使用現(xiàn)有技術(shù)的電感器由于其結(jié)構(gòu)原因不能有效地同時對CM和DM噪聲進(jìn)行濾波。
需要進(jìn)一步降低與CM和DM電感器濾波相關(guān)的電路尺寸，成本，復(fù)雜度及重量。因而，需要一種改進(jìn)的提供CM和DM電感器濾波的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種電感器其包括一個帶有窗孔的磁芯。該磁芯包括第一磁芯部件和第二磁芯部件。第一繞組連接在該第一磁芯部件上，以及第二繞組連接在該第二磁芯部件上。一個或多個橫向部件至少部分跨過該第一磁芯部件和第二磁芯部件連接，并且可傳導(dǎo)地激活該第一磁芯部件和第二磁芯部件之間的磁通量流。
在本發(fā)明的另一個實施例中，提供一種電路，該電路包括輸入端，電感器和輸出端。該電感器與該輸入端連接，并僅具有一個電感磁芯。連接該電感器以對共模噪聲和差模噪聲進(jìn)行濾波。該輸出端與該電感器連接并且從中接收濾波后的共模和差模電流。
本發(fā)明的實施例提供多種好處。由本發(fā)明的一個實施例提供的好處是電路具有單一電感器，該電感器提供對電磁干擾噪聲的共模濾波和差模濾波兩者。
本發(fā)明是通用的，其提供的配置可在多種應(yīng)用，電路和工業(yè)范圍內(nèi)使用和修改。
另外，本發(fā)明可以減小電磁干擾濾波電路的尺寸、重量和復(fù)雜度，從而降低與其關(guān)聯(lián)的成本。
通過參考下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，可以最好地理解本發(fā)明本身，以及進(jìn)一步的目的和伴隨的優(yōu)點。

為了更徹底地理解本發(fā)明，下面通過本發(fā)明的一些例子，結(jié)合附圖中更加詳細(xì)的
圖示說明和描述其實施例，其中
圖l是現(xiàn)有電路的示意圖，該電路使用具有單耦合繞組的電感器進(jìn)行共模濾波和差模濾波；
圖2是現(xiàn)有電路的示意圖，該電路使用具有雙耦合繞組的電感器進(jìn)行共模濾波和差模濾波；
圖3是具有單一窗孔和單一繞組的現(xiàn)有電感器的側(cè)視圖4是具有一對窗孔和單一繞組的另一種現(xiàn)有電感器的側(cè)視圖5是具有單一窗孔和一對繞組的另一種現(xiàn)有電感器的側(cè)視圖6是依據(jù)本發(fā)明一個實施例的示例電路，該電路包括雙模濾波電感器；
圖7A是依據(jù)本發(fā)明一個實施例的雙模濾波電感器的側(cè)面磁通量示意圖7B是關(guān)于圖7A描述的雙模濾波電感器的等效磁路的示意圖8是依據(jù)本發(fā)明一個實施例的雙模濾波電感器的立體圖9是依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的另一個雙模濾波電感器的側(cè)視圖，該電感器包括單一的無繞組中柱；
圖IO是圖9所示的雙模濾波電感器的等效磁路的側(cè)視圖ll是依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的另一個雙模濾波電感器的側(cè)視圖，該電感器包括磁芯，該磁芯具有分開的中柱；
圖12是依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的另一個雙模濾波電感器的側(cè)視圖，該電感器包括磁芯包圍的且浮動的中柱；
圖13是依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的另一個雙模濾波電感器的側(cè)視圖，該電感器具有外部磁通量流激活外殼；及
圖14是依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的另一個雙模濾波電感器的側(cè)視圖，該電感器具有磁芯分離中間部件。
具體實施例方式
在下面描述的圖1和2所示為典型的共模(CM)和差模(DM)濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用于降低放出的電磁干擾(EMI)噪聲。圖l說明一個簡單的濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓
撲結(jié)構(gòu)包括若干電容器和若干不帶有互耦繞組的電感器。圖2說明一個濾波器拓樸結(jié) 構(gòu)，其中電感器帶有互耦繞組。
參考圖1,現(xiàn)有電路10的示意圖，該電路結(jié)合使用電感器12的CM和DM濾波，該電感器有單耦合繞組。該電路10包括EMI源電路16和一對基于電感器的濾波電路，即DM濾波電路18和CM濾波電路20。
該EMI源電路16具有CM源22,其表示由EMI電路16產(chǎn)生的CM EMI噪聲，以及一對DM源24, 26，其表示由EMI電路16產(chǎn)生的DMEMI噪聲。該CM源22具有CM 端28和接地端30。該EMI源電路可以是電源，負(fù)載，或其組合的形式。該DM源24, 26具有正的DM端32和負(fù)的DM端34。該CM源22和該DM源24, 26之間的阻抗，如圖所示，并且表示為第一阻抗Z,。該阻抗Z,連接在該CM端28和DM端36之間，其依次連接在該DM源24， 26之間。該DM源24, 26和該DM濾波電路18之間的阻抗如圖所示> 并且分別表示為第二阻抗Z2和第三阻抗Z3。該EMI電路16具有A端和B端，分別與該阻抗Z2和Z3連接。
該DM濾波電路18包括DM電容器C,和DM電感器Lx。該DM電容器a連接并貫穿于A端和B端，并且與該DM源24, 26并聯(lián)。該DM電感器L,具有單一繞組，其與該第二阻抗Z2串聯(lián)且連接在該DM電容器C,之后。該DM濾波電路18具有DM端C和D，分別連接到該DM電感器Lx以及該B端和該DM電容器C,。
該CM濾波電路20包括一對CM電容器C，,和Cy2，以及一對CM電感器Ln和Ly2。該CM電容器(;,和Cy2旦相串聯(lián)，并且與該DM電容器C,并聯(lián)。各CM電容器Cy,和Cy2 與該DM端C或該DM端D之一相連，且接地。該第一 CM電感器！^在第一端40與該 DM端C和該第一 CM電容器Cy,相連，以及在第二端42與該CM端E相連。該第二電感器Lw在第一端44與該DM端D和該第二 CM電容器C,2相連，在第二端46與該CM端F 相連。該CM端E和F可以是輸入端或輸出端，以及可以連接在負(fù)載，電源，或者其組合上。該DM濾波器18和該CM濾波器20的位置可以交換或者互換。換句話說，該 CM濾波器20可以直接與該電路16連接，而該DM濾波器18連接在該CM濾波器20 和該E， F端之間。
現(xiàn)在參見圖2，現(xiàn)有電路1(T的示意圖，其結(jié)合使用電感器50的CM和DM濾波，該電感器具有雙耦合繞組。該電路10'與電路10類似。然而，該單繞組DM電感器L, 被雙繞組DM電感器L/替代，并且該DM濾波電路18'也是這樣配置。該電感器L/具有第一差分電感器端子52，其與該A端連接，第二差分電感器端子54，其與該DM端 B連接，第三差分電感器端子56，其與DM端C連接，以及第四差分電感器端子58, 其與該D端連接。該第一端52和該第三端56與第一差分繞組60相關(guān)聯(lián)。該第二端 54和該第四端58與第二差分繞組62相關(guān)聯(lián)。同樣，該CM電感器Ly,和Ly2用單一雙耦合CM電感器L/代替，并且該CM濾波電路20'也因此配置。該CM電感器L/具有第一公共繞組63,其連接在該C端和E端之間，以及第二公共繞組65,其連接在該
D端和F端之間。該CM電感器L/的端67和68分別與該DM端C和D連接。該電路 10'也包括一個負(fù)載電路51，其具有DM負(fù)載阻抗Z。M和CM負(fù)載阻抗ZcM。類似地，該 DM濾波器18和該CM濾波器20的位置可以互換。換句話說，該CM濾波20可以與該電路16連接，以及該CM濾波器18可連接在該CM濾波器20和該E， F端之間。
現(xiàn)在參考圖1和2，其中，示出CM和DM噪聲傳導(dǎo)。CM噪聲在該電路10和10' 的所有線路上直接從該CM源22傳至該E和F端，或者從電路10和10'的高電勢和低電勢分支穿過和向內(nèi)傳導(dǎo)。該CM噪聲的傳導(dǎo)由該CM噪聲線64表示。DM噪聲以類似于電流回路的方式傳導(dǎo)，其從該電路10和10'的負(fù)的或低電勢點流向該電路10和 10'的正的或者高電勢點。該DM噪聲傳導(dǎo)用DM噪聲線66表示。
盡管該電感器L/加上V的組合尺寸小于該L,, 1^和L,2的尺寸的總和，但是，類似地，它們的每個僅能有效地阻止CM或者DM噪聲中的一個。電感器的互耦繞組的耦合極性確定這個電感器的濾波特性，或者其是CM還是DM濾波電感器。
現(xiàn)在參見圖3-圖5,其中所示為現(xiàn)有電感器的側(cè)視圖。這里，圖3-圖5作為伴隨下面的說明的示意性示例包括在此，在下面的說明中解釋了現(xiàn)有電感器不能表現(xiàn)出 CM和DM兩種濾波特性的原因。在圖3中，示出電感器70,該電感器具有連續(xù)的磁芯 71,磁芯71具有單一的窗孔72和單一的繞組74,如圖所示。在圖4中，示出電感器75，其具有連續(xù)的磁芯76,該磁芯76具有兩個窗孔78和單一的繞組80。圖3和圖4所示的電感器70和75的結(jié)構(gòu)僅提供DM濾波。該結(jié)構(gòu)不能阻止CM噪聲，因為它們只具有一個繞組。另一方面，圖5所示的雙繞組電感器82可作為一個有效的CM或者DM濾波設(shè)備連接，但不能同時具有兩種角色。還要注意，存在多繞組并不意味著具備阻止DM和CM兩種噪聲的能力。下面所提供的本發(fā)明的實施例的雙繞組構(gòu)造表現(xiàn) 出DM和CM兩種噪聲濾波特性。
該雙繞組電感器82包括c, d, e， f端，以及可用作雙端DM電感器或四端DM 電感器。作為雙端DM電感器時，該電感器端子d和e連接在一起，而該電感器端子 c和f作為外部端。作為四端DM電感器時，該電感器端子c， d, e和f，例如，分別與圖2的A, D, C和B端對應(yīng)。在這種布置下，該DM電流在磁芯中引起額外的具有高磁通量和電感的磁動勢(mmf)。另一方面，通過雙繞組電感器82的繞組84的電流引起互相抵消的mmf，因此，產(chǎn)生較低的實際磁通量和電感。
作為CM電感器時，該雙繞組電感器82配置且用作CM扼流圏。與上述四端DM 電感器方法相比較，該雙繞組電感器一個繞組的極性是相反的。例如，該電感器端子 d和f可交換，分別連接B和D端。在這種布置下，該雙繞組電感器82表現(xiàn)出高CM 電感但同時表現(xiàn)出低DM阻抗。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有電感器方法的限制，并在下面詳細(xì)地描述。
在下面的每個附圖中，相同的參考標(biāo)號用于指出同一組件。本發(fā)明可應(yīng)用于汽車，航空，航海和鐵路的應(yīng)用，也可用于其它同時需要大量CM和DM濾波的應(yīng)用。本發(fā)明
可應(yīng)用于商業(yè)和非商業(yè)環(huán)境。本發(fā)明可以用于多種裝置，拖車，非公路設(shè)備，輔助設(shè) 備，通信系統(tǒng)，以及各種其他應(yīng)用或環(huán)境。
并且，可預(yù)期各種其他實施例，具有下面所描述的本發(fā)明特征的不同組合的，具有除這里描述的之外的特征，或者甚至減少一個或多個這些特征。同樣的，可以理解，該發(fā)明可以起多種其他適合的模式實現(xiàn)。
在下面的描述中，多種運行參數(shù)和組件在一個創(chuàng)建的實施例中描述。這些具體參數(shù)和組件是作為例子包括在其中，并不是要對其進(jìn)行限制。
現(xiàn)在參考圖6，示出示例電路IOO,其中結(jié)合了依照本發(fā)明一個實施例的雙模濾波電感器102。該電路IOO包括EMI源電路104，雙模濾波電路106，以及E'和F'端， E'和F'端作為輸出端且分別連接一個或多個驅(qū)動器IIO和一個或多個馬達(dá)112 (僅示出一個驅(qū)動器和一個馬達(dá))，如圖所示。該E，端和F，端可附加或替換地連接負(fù)載，或者連接電源。并且，該E'和F，端可根據(jù)應(yīng)用而用作輸入端。注意這些電路100的組件的布置，連接和配置僅作為例子，可以使用雙模濾波電感器構(gòu)成無窮多種其他的電路布置，連接和配置。盡管所示電路是直流雙濾波驅(qū)動電路，并且因此相應(yīng)描述該雙模電感器102，該雙模電感器102可使用并結(jié)合在其他需要DM和CM濾波的現(xiàn)有技術(shù)的已知電路中。并且，在圖6中提供電感器符號表示使用雙模濾波電感器。所提供的符號并不是指一個具體的雙模濾波電感器，而是表示這里所描述或者根據(jù)此處的教導(dǎo)而設(shè)計的可用于該電子100的雙模濾波電感器中的任何一個。
該EMI電路104包括CM噪聲源116,該噪聲源表示由該EMI電路104產(chǎn)生的CM 噪聲。該CM源116具有電源端120和接地端124。該電源端120與第一阻抗ZZ串聯(lián)。該接地端124與地125連接。該第一阻抗Z,'具有第一阻抗端126和128。該第一阻抗端126與該電源端120連接。該第一阻抗端128連接一對DM噪聲源130， 132,這兩個噪聲源表示在該EMI電路104中傳導(dǎo)的DM噪聲。該第一 DM源130具有第一 DM 端134和136。該第一 DM端136與該第一阻抗端128連接。該第二DM源13卩具有第二DM端138和140。該第一 DM端134通過阻抗Z/與源端A'連接。該第二DM端140 通過阻抗Z/與源端B'連接。
第二阻抗Z/和一個第三阻抗Z/與該DM源1 30, 132連接。該第二阻抗Z/具有第二阻抗端142和144。該第三阻抗Z/具有第三阻抗端146和148。該第二阻抗端 142與該第一 DM源端134連接。該第三阻抗端146與該第二 DM源端140連接。
該雙模濾波電路106包括CM和DM電容器以及該雙模電感器102。差分電容器C,' 連接在該A'和B'端，與該DM源1 30, 132并聯(lián)，并且在該第二阻抗端1"和該第三阻抗端148之間。一對CM電容器C/和C/互相串聯(lián)，并且組合與該DM電容器C/ 并聯(lián)。該第一CM電容器Cy/連接在A'端和地125之間。該第二 CM電容器C/連接在該地125和該B'端之間。
該雙模電感器102具有電感器端子s， u, t和v,和/或與這些端連接。該電感器端子S和u分別連接在A'和B'端。該電感器端子t和V與該電路端E'和P連接。 E'和P端根據(jù)應(yīng)用可作為輸入或輸出端。
在接下來的圖7A和圖7B中，提供圖8-圖14的示例電感器的電感器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和表示。
現(xiàn)在參考圖7A和圖7B，示出雙模電感器的側(cè)面磁通量流示意圖和其等效磁路的側(cè)面示意圖。該雙模電感器具有磁芯150,該磁芯包括繞線磁芯部件151， 152和側(cè) 面部件153， 154。一對繞組155, 156分別繞在該繞線磁芯部件151, 152上。一對橫向磁通量流部件157, 158連接在該繞線磁芯部件的對角相對端。該繞組155， 156 具有s'， t、 u'和v'端，其可分別對應(yīng)于圖6的s， t， u和v端。
采用兩個繞組和兩個橫向部件，該雙模電感器具有六個內(nèi)部磁通路徑h, Pb, Pc， P" Pe和Pf，其中具有相關(guān)的磁通量，用①a,①b,①c, Od,①e和①f表示。該第一
磁芯部件151作為磁通路徑Pa并具有磁通量①a,該第二磁芯部件152作為磁通路徑
Pb并具有磁通量①b，該第一側(cè)面部件153作為磁通路徑Pe并具有磁通量①e,該第二
側(cè)面部件154作為磁通路徑Pd并具有磁通量Od,該第一橫向部件157作為磁通路徑 Pe并具有磁通量Oe,該第二橫向部件158作為磁通路徑PF并具有磁通量OF。圖7B 示出該雙模電感器的等效磁電路，其中磁動勢(mmf )建模為等效電壓源并且該磁芯磁阻建模為電阻。該等效電壓源近似等于相關(guān)磁芯部件上繞組的匝數(shù)與通過該繞組的電流的乘積。該雙模電感器的繞組的匝數(shù)用N:和N2表示，而該電流用1,和12表示。每個磁芯部件151, 152, 153， 154和該橫向部件157， 158的相關(guān)磁阻為R" RB， Rc, RD, Re和Rf。
在該雙模電感器上通過每個支路或部件的磁通量可利用已知的電路理論計算得到。假設(shè)該雙模電感器是對稱，這樣繞組的匝數(shù)A和N2相等，該磁阻l等于該磁阻 RB,磁阻Rc等于磁阻R。，以及磁阻Re等于磁阻Rf，則有下面的公式。X和Y分量電流變量L和If基于繞組電流I,和12的組合定義，并且從公式1-公式4獲得。
Ix=I1+I2/2 (1)
Iy=I1-I2/2 (2)
I1=Ix+Iy (3)
I2=Ix-Iy (4)
當(dāng)僅存在X磁通量電流分量時，磁通量①"磁通量①b,磁通量①c和磁通量①,
相等，并且磁通量Ob和磁通量①f等于零。因此，磁通量①x由公式5得到。<formula>complex formula see original document page 11</formula> (5)
從公式5,該電感&可由公式個6確定。
<formula>complex formula see original document page 11</formula> (6)
另一方面，當(dāng)僅有Y磁通量電流分量存在時，磁通量ФA,該磁通量ФB的反相，磁通量ФE和磁通量ФC相等，該磁通量ФE和磁通量ФD為零。同樣，磁通量ФY可由公式7得到以及該電感斗由公式8得到。
<formula>complex formula see original document page 11</formula> (7)
<formula>complex formula see original document page 11</formula> (8)
公式6和8表明該電感L,和L,可以單獨確定。并且，根據(jù)公式3和4，如果電流包括X和Y分量，該繞組的大小定為應(yīng)可處理兩個分量的和或者差。類似地，通過組合公式5和7,該磁芯路徑P,和PB的大小定為可處理該X和Y磁通分量的和或者差。該磁芯路徑Pc和P。的大小定為可處理該X分量。該磁芯路徑Pe和PF的大小定為可處理該Y分量。
在特定的情況下，某些磁芯部件可能具有零或無窮大磁阻。例如，如果該磁阻 Rc和該磁阻Rn等于零，該雙模電感器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變?yōu)槿鐖D9和IO所示。
注意，在下面的圖8-圖14中，所提供的雙模濾波電感器具有特定數(shù)量的部件，繞組，橫向部件和窗孔，這僅是示例?？梢孕纬删哂懈鞣N數(shù)量的部件，繞組，橫向部件和窗孔的組合。
現(xiàn)在參考圖8,示出依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的雙模濾波電感器160的立體視圖。盡管該電感器160的很多特征描述時使用"輸入"和"輸出"這樣的名稱，這是相對的術(shù)語，并且根據(jù)應(yīng)用，所述的名稱可以相反。例如，連接以接收輸入電流的該電感器的繞組端確定哪個繞組端是輸入端，而哪個是輸出端，并且類似地，確定哪個磁芯部件端是輸入端，而哪個是輸出端。
該雙模電感器160具有帶有窗孔164的磁芯162。通常，該磁芯162包括多個支柱或部件166。對于所示實施例，該磁芯162具有第一繞線磁芯部件168和第二繞線磁芯部件170。該第一磁芯部件168和該第二磁芯部件170通過一對橫向部件172， 174互相連接。該橫向部件172, 174跨過該窗孔164連接，并且提供的磁通量流路徑比現(xiàn)有電感器多。
該第一磁芯部件168具有第一導(dǎo)電元件繞組176，在該第一繞組176的兩側(cè)分別
設(shè)有第一磁芯輸入端167和第一磁芯輸出端169。該第二磁芯部件170具有第二導(dǎo)電元件繞組178,以及在第二繞組178兩側(cè)分別設(shè)有第二磁芯輸出端171和第二磁芯輸出端173。該繞組176， 178具有s", t", u"和v"端，其可分別與圖6中的s， t， u 和v端對應(yīng)。
一對側(cè)面磁芯部件180, 181連接在該繞線磁芯部件168和170之間。該側(cè)面磁芯部件180， 181與該磁芯162整體形成，連同該該繞線磁芯部件168和170—起作為該磁芯162的一部分。該第一側(cè)面部件180連接到該第一輸入端167和該第二輸出端171并位于其間。該第二側(cè)面部件181連接到該第一輸入端169和該第二輸出端 173并位于其間。各惻面部件180和181具有縫隙182,從而該磁芯162是分開的。在該側(cè)面部件180， 181上的該縫隙182形成四個惻面元件M1， M2, M3和M4。該元件M1和M2連接在該第一磁芯部件168和該第二磁芯部件170上。類似地，該元件 M3和M4也連接在該第一磁芯部件168和該第二磁芯部件170上。第一氣隙Gl在該元件M1和M2之間。第二氣隙G2在該元件M3和M4之間。該氣隙G1和G2提供低磁導(dǎo)率，以防止電流在全負(fù)載下飽和。該氣隙G1和G2或其他現(xiàn)有氣隙可以是各種尺寸和形狀，并且可用其他材料填充以調(diào)整該磁芯的有效磁導(dǎo)率或其他特性。將在下面結(jié) 合圖11-14給出一些具有不同氣隙構(gòu)造的其他電感雙模濾波的例子。
該橫向部件172和174可具有多種相關(guān)尺寸，形狀和構(gòu)造。該第一橫向部件172 通過該元件M1和M4連接至該對角相對端167和173。該第二橫向部件174通過該元件M2和M3連接到該對角相對端169和171。
該磁芯162，該磁芯部件168和170,該元件M1-M4以及該橫向部件172和174, 和該繞組176， 178可使用通常用于電感器的材料制成。該磁芯162可使用鐵，鐵粉，鐵酸鹽，或其他合適的磁芯材料或材料組合制成。該繞組176, 178可以用銅，鋁，金，銀，或其他合適的繞組材料或材料組合制成。
現(xiàn)在參考圖9和10，兩個圖分別為另一個雙模濾波電感器190的側(cè)視圖，該電感器結(jié)合單一無繞組中柱192，以及依據(jù)本發(fā)明另一實施例的等效磁路的側(cè)視圖。該雙模電感器190表現(xiàn)為該雙模電感器160在該路經(jīng)Pe和P。的阻抗為零時的特殊情況。該電感器具有一個磁芯194,該磁芯帶有第一磁芯繞線部件196，以第二磁芯繞線部件198,和側(cè)面部件200。該側(cè)面部件200的阻抗可以分別與磁芯部件194和198的阻抗分開或者混在一起。該無繞組中柱192在其兩側(cè)各設(shè)有窗孔203和205。該第一
磁芯繞線部件磁通量o^和相關(guān)的磁阻A,該第二磁芯部件磁通量o,和相關(guān)的磁阻A,
以及該中間部件磁速量和相關(guān)的磁阻如圖10所示。
當(dāng)該Y分量電流/^為零時，該X分量磁通量d^和該電感丄,可由公式9和IO得到，
其中該磁通量(D^等于零。
<formula>complex formula see original document page 12</formula> (9)<formula>complex formula see original document page 13</formula> (10)
另一方面，當(dāng)X分量電流4等于零時，該Y分量磁通量OV和該電感丄y可由公式ll和
12得到。
<formula>complex formula see original document page 13</formula> (12)
該電感；等于或小于該電感；，并且該磁芯路徑P^的大小確定為可容納該Y分量。
在下面的圖11-圖14中，提供雙模濾波電感器的額外的示例實現(xiàn)。為每個相關(guān) 的雙模濾波電感器，在圖11-圖14的每個圖中示出該X磁通分量和該Y磁通分量。該X磁通分量分別用流線206表示。該Y磁通分量分別用流線208表示。
現(xiàn)在參考圖11,示出依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的另一個雙模濾波電感器210的側(cè)視圖，該電感器結(jié)合連續(xù)的磁芯212,該磁芯具有分開的中柱214。該磁芯212具有繞線磁芯部件216, 218,側(cè)面部件220，和單一窗孔221。該中柱214連接在該側(cè) 面部件220之間，并且具有第一中間元件222和第二中間元件224。該中柱214也具有一個縫隙226,帶有相關(guān)的位于該第一中間元件222和該第二中間元件224之間的氣隙G3。該氣隙G3可用材料填充以調(diào)整該磁芯的有效磁導(dǎo)率或其他特性。
現(xiàn)在參考圖12,依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的另一個雙模濾波電感器230的側(cè)視圖，該電感器結(jié)合磁芯232,該磁芯具有被環(huán)繞的且浮動的中柱234。該雙模電感器 230也包括連續(xù)的磁芯，該磁芯具有繞線磁芯部件236, 238和側(cè)面部件240,該浮動中柱234連在該側(cè)面部件240之間，但不與它們接觸，并且位于該窗孔241之內(nèi)。一對氣隙G4和G5位于該浮動中柱234的縱向端242和該側(cè)面部件240之間。盡管所示在該中柱234上有一對氣隙，但是采用任何數(shù)量的氣隙。并且，氣隙可以包含在該磁芯232上。另外，該氣隙可以填充材料以調(diào)整該磁芯的有效磁導(dǎo)率或其他特性。
現(xiàn)在參考圖13，依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的另一個雙模濾波電感器250的側(cè)視圖，該電感器具有外部磁通量流激活外殼252。該雙模電感器250包括連續(xù)的磁芯254, 該磁芯具有繞線磁芯部件256, 258和側(cè)面部件260。該外殼252圍繞該磁芯254。一對小氣隙G6和G7位于該側(cè)面部件260和該外殼252之間，以及一對大氣隙G8和G9 位于該繞線磁芯部件256， 258和該外殼252之間。該雙模電感器250通過該外殼252 而不是通過中柱提供額外的磁通路徑。由經(jīng)過該繞組270, 272的電路通路產(chǎn)生的磁通量產(chǎn)生經(jīng)過該繞線磁芯部件256, 258和該外殼252循環(huán)的磁通量，如圖所示。該 Y磁通分量在該小氣隙G6和G7之上或穿過該小氣隙G6和G7循環(huán)。類似地，該外殼 252可由其間具有氣隙的多個區(qū)域形成或組成。另外，該氣隙可填充各種材料。
現(xiàn)在參考圖14,依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的另一個雙模濾波電感器280的惻視圖，該電感器具有磁芯分離中間部件282。該雙模電感器280包括非連續(xù)的磁芯284, 該磁芯具有繞線磁芯部件286, 288，和具有縫隙292， 294的側(cè)面部件290。該中間部件282與該側(cè)面部件290分離或者不與其接觸，隔開該窗孔291，并且設(shè)在與該縫隙292, 294相關(guān)的氣隙內(nèi)。該中間部件282在該側(cè)面部件290之間延伸，并且連接在每個側(cè)面部件290的側(cè)面元件296上。氣隙GIO, Gll， G12和G13位于該側(cè)面元件 296和該中間部件282之間。
本發(fā)明為不同的應(yīng)用提供了多種雙模濾波電感器和相關(guān)的電路。所陳述的電感器和電路可以降低提供共模濾波和差模濾波兩者所需要的電感器數(shù)量。
雖然本發(fā)明結(jié)合一個或多個實施例進(jìn)行說明，可以理解的是，所描述的結(jié)構(gòu)和技術(shù)僅僅說明本發(fā)明的原理，可對這些方法和裝置進(jìn)行各種修改而不背離本發(fā)明的精神以及由所附權(quán)利要求限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電感器，其特征在于，包括磁芯，所述磁芯具有窗孔，且包括；第一磁芯部件；以及第二磁芯部件；第一繞組，所述第一繞組連接所述第一磁芯部件；第二繞組，所述第二繞組連接所述第二磁芯部件；以及至少一個橫向部件，其至少部分跨過所述窗孔連接，并且可傳導(dǎo)地激活在所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件之間的磁通量流。
2. 如權(quán)利要求l所述的電感器，其特征在于，所述至少一個橫向部件跨過所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件連接。
3. 如權(quán)利要求l所述的電感器，其特征在于，所述至少一個橫向部件連接在所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件之間。
4. 如權(quán)利要求l所述的電感器，其特征在于，所述至少一個橫向部件包括第一橫向部件，所述第一橫向部件跨過所述窗孔連接在該所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件之間；以及第二橫向部件，所述第二橫向部件跨過窗孔連接在所述第二磁芯部件和所述第一磁芯部件之間。
5. 如權(quán)利要求l所述的電感器，其特征在于，所述磁芯包括至少一個縫隙。
6. 如權(quán)利要求l所述的電感器，其特征在于，所述至少一個橫向部件包括至少一個縫隙。
7. 如權(quán)利要求l所述的電感器其特征在于，進(jìn)一步包括，第一側(cè)面部件，所述第一側(cè)面部件連接所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件;以及第二側(cè)面部件，所述第二側(cè)面部件連接所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件。
8. 如權(quán)利要求7所述的電感器，其特征在于，所述至少一個橫向部件連接在所述第一側(cè)面部件和所述第二側(cè)面部件之間。
9. 如權(quán)利要求l所述的電感器，其特征在于，所述至少一個橫向部件包括第一橫向部件，所述第一橫向部件將所述第一磁芯部件的第一輸入端與所述第二磁芯部件的第二輸出端連接；以及第二橫向部件，所述第二橫向部件將所述第二磁芯部件的第二輸入端與所述第一磁芯部件的第一輸出端連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的電感器，其特征在于，所述磁芯包括第一縫隙，所述第一縫隙位于所述第一輸入端和所述第二輸出端之間；以及第二縫隙，所述第二縫隙位于所述第一輸出端和所述第二輸入端之間。
11. 如權(quán)利要求l所述的電感器，其特征在于，所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件整體形成單一的連續(xù)傳導(dǎo)回路。
12. 如權(quán)利要求l所述的電感器，其特征在于，所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件形成至少一個具有至少一個縫隙的傳導(dǎo)回路。
13. —種電感器，其特征在于，包括磁芯，所述磁芯具有窗孔，并且包括；第一磁芯部件；以及第二磁芯部件；第一磁通回路，所述第一磁通回路包括所述第一磁芯部件且具有第一繞組；第二磁通回路，所述第二磁通回路包括所述第二磁芯部件且具有第二繞組；以及第三磁通回路，所述第三磁通回路包括所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件。
14. 如權(quán)利要求13所述的電感器，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個橫向部件，所述橫向部件至少部分跨過所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件中的至少一個連接，并且可傳導(dǎo)地激活穿過所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件中的至少一個的磁通量流。
15. 如權(quán)利要求13所述的電感器，其特征在于，進(jìn)一步包括外殼，所述外殼至少部分地包圍所述磁芯，并且可傳導(dǎo)地激活經(jīng)過所述第一磁通回路和所述第二磁通回路的磁通量流。
16. —種電路，其特征在于，包括至少一個輸入端；連接所述至少一個輸入端的單一電感器，所述電感器僅包括單一的電感磁芯，并且連接所述電感器以對共模噪聲和差模噪聲進(jìn)行濾波；以及至少一個輸出端，其連接所述電感器并且接收來自該電感器共模濾波和差模濾波后的電流。
17. 如權(quán)利要求16所述的電路，其特征在于，所述電感器括第一個磁芯部件；第二磁芯部件；第一繞組，所述第一繞組連接所述第一磁芯部件；第二繞組，所述第二繞組連接所述第二磁芯部件；以及至少一個橫向部件，其至少部分跨過所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件中的至少一個連接，并且可傳導(dǎo)地激活穿過所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件的磁通量流。
18. 如權(quán)利要求16所述的電路，其特征在于，所述電感器括第一磁通回路，所述第一磁通回路包括第一磁芯部件且具有第一繞組；第二磁通回路，所述第二磁通回路包括第二磁芯部件且具有第二繞組；以及第三磁通回路，所述第三磁通回路包括所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件。
19. 如權(quán)利要求16所述的電路，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個驅(qū)動器，所述驅(qū)動器連接在所述至少一個輸出端上；以及至少一個馬達(dá)，所述馬達(dá)連接在所述至少一個驅(qū)動器上。
20. 如權(quán)利要求16所述的電路，其特征在于，所述電感器包括至少五個內(nèi)部磁通路徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有較大的共模和差模電感的電感器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。電感器(160)包括帶有窗孔(164)的磁芯(162)。該磁芯(162)包括第一磁芯部件(168)和第二磁芯部件(170)。第一繞組(176)連接在該第一磁芯部件(168)上，以及第二繞組(178)連接在該第二磁芯部件(170)上。橫向部件(172，174)至少部分跨過窗孔(164)連接，并且可傳導(dǎo)地激活該第一磁芯部件(168)和第二磁芯部件(170)之間的磁通量流。電路(100)，包括輸入端(118)，電感器(102)和輸出端(E′，F(xiàn)′)。該電感器(102)與該輸入端連接，并僅具有一個電感磁芯(162)。連接該電感器(102)以對共模噪聲和差模噪聲進(jìn)行濾波。負(fù)載端與該電感器(102)連接并且從中接收濾波后的共模和差模電流。
文檔編號H01F17/04GK101197205SQ20071015292
公開日2008年6月11日申請日期2007年9月21日優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者峰梁, 邁克爾·迪格尼爾, 陳清麒申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司

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