共模電感器裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種共模電感器裝置（10)。該電感器裝置包括形成連續(xù)環(huán)路的磁芯（11)、纏繞磁芯（11)的第一繞組（21)和纏繞磁芯（11)的第二繞組（22)。磁芯（11)包括第一支架部（12)、第二支架部（13)、第三支架部（14)和第四支架部(15)，其中，第一繞組（21)纏繞第一支架部（12)，第二繞組（22)纏繞第二支架部（13)，第三支架部(14)被設置在第一支架部（12)的第一末端區(qū)域(12a)與第二支架部(13)的第一末端區(qū)域(13a)之間以及第四支架部（15)被設置在第一支架部(12)的第二末端區(qū)域（12b)與第二支架部（13)的第二末端區(qū)域（13b)之間。
【專利說明】共模電感器裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種共模電感器裝置。

【背景技術】
[0002]所熟知的幾種類型的轉換器使用于供電系統(tǒng)中，其中需要將AC電力轉換為可控 的DC電力。AC電力一般由AC電源供應，例如電力網(wǎng)。DC電力被供應至諸如電信設備、寬 帶數(shù)據(jù)通信設備（GSM/UMTS基站等）、軍事裝備、醫(yī)療設備等設備。
[0003]對這些供電系統(tǒng)有以下幾點要求。首先，效率應高，即損失應低。W02009/028954 和W02009/〇58024中描述的供電系統(tǒng)具有ca96%的效率而且由易達威銳（Eltek Valere) 以Flat^aCk2HE的名義營銷和銷售。提供供電系統(tǒng)作為用于插入機架的供電設備。該設 備具有聞度為1U(對應于44, 5mm的機架中一個架子的標準高度）、長度為328mm和寬度為 109mm，使得四個彼此相鄰的此種設備可被設置在19"的機架中。該設備可在- 48V DC下傳 輸2kW或3kW的電力。
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種具有與上述供電系統(tǒng)具有大致相同電力并具有相對高 的效率的更小的設備。更準確地，新設備的高度應該為1U。長度應該為220mm，使得可以在 30cm的電源柜內設置該設備和機架。此外，為了可在19 "機架內提供彼此相鄰的六個此種 設備，寬度應該為72mm。該設備應該能夠在-48V DC下供應2-3000W的電力。因此，用于元 件的可用體積縮小了約55 %。
[0005]本發(fā)明的另一個重要目的是降低成本?？s小尺寸有助于降低成本。另一個有助于 降低成本的方式是使用更便宜的電子元件（例如處理器設備等）。然而，此種電子元件較簡 單，而且因此，更加智能使用電子部件需要花費精力。實現(xiàn)該目的的一個方法就是減少用于 控制供電系統(tǒng)所需要的計算的數(shù)量。
[0006] 供電系統(tǒng)包括通過設備吹送空氣的風扇。風扇一般位于設備的正面且將空氣吹出 通過設備的后面。設備的電力密度（每體積單位的電力）的增加使得難以實現(xiàn)通過設備的 令人滿意的氣流。
[0007] 為了能夠實現(xiàn)以上目的，有必要重新設計印刷電路插件和組織電子元件。在這些 供電系統(tǒng)中的多個最大的元件就是共模電感器裝置，供電系統(tǒng)需要有三個該共模電感器裝 置（兩個位于轉換器的初級側上以及另一個位于轉換器的次級側上）。
[0008] 共模電感器裝置（經常被稱為共模扼流圈），用于防止來自供電線路的電磁干擾 (EMI)和射頻千擾（RFI)而且用于防止電子設備發(fā)生故障。它們在阻礙共模電流的同時傳 遞差動電流（differential current)(即等值電流（equal current),但是為相反方向）。
[0009] 圖1示出了具有理想尺寸高度為1U、長度為220mm和寬度為72圓的供電設備1的 原型的照片。該設備與印刷電路板2具有第一側板3a、第二側板3b和底板3c。圖1中，該 設備的頂板被移除。為了針對可用空間來示出共模電感器10的尺寸，三個現(xiàn)有技術的共模 電感器裝置10位于第一側板3a和第二側板3b之間的印刷電路板2上。如圖所示，共模電 感器10將干擾通過轉換器的氣流。尤其在當電力高（例如，2500W或更高）的情況下，由于 電力提高而共模電感器裝置的尺寸增大。
[0010] 圖2中示出了現(xiàn)有技術的共模電感器裝置10。共模電感器裝置10包括磁性材料 的環(huán)形芯11、纏繞芯的第一繞組21和纏繞芯的第二繞組22。繞組的末端被引導穿過印刷 電路板2上的開口且電連接至印刷電路板2。
[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種有助于解決上述問題的改善的共模電感器裝置而且使 得可以提供一種具有上述所提到的規(guī)格的供電設備。


【發(fā)明內容】

[0012] 本發(fā)明涉及一種共模電感器裝置，包括：
[0013] -形成連續(xù)環(huán)路（continuous loop)的磁芯；
[0014] _纏繞磁芯的第一繞組；
[0015]-纏繞磁芯的第二繞組；
[0016] 其特征在于，
[0017]-磁芯包括第一支架部（leg section)、第二支架部、第三支架部和第四支架部； [0018]-第一繞組纏繞第一支架部；
[0019]-第二繞組纏繞第二支架部；
[0020]-第三支架部被設置在第一支架部的第一末端區(qū)域與第二支架部的第一末端區(qū)域 之間；
[0021] -第四支架部被設置在第一支架部的第二末端區(qū)域與第二支架部的第二末端區(qū)域 之間。
[0022] 在一個方面中，第一支架部被設置為基本上與第二支架部平行。
[0023] 在一個方面中，第一支架部、第二支架部、第三支架部和第四支架部形成具有開 口的長方體（rectangular prism),其中，支架部的邊緣是斜面的（chamfered)或圓形的 (rounded) 〇
[0024] 在一個方面中，電感器裝置進一步包括被設置在第一繞組與第二繞組之間的分隔 板。
[0025]在一個方面中，分隔板被固定在第三支架部與第四支架部之間。
[0026]在一個方面中，電感器裝置進一步包括連接至第四支架部的安裝板。
[0027]在一個方面中，安裝板包括開口，其中，第一繞組的引線和第二繞組的引線 (terminal)被引導穿過安裝板中的開口。
[0028]在一個方面中，第三支架部包括外側的、基本上為平面的接觸面。
[0029]在一個方面中，磁芯由壓塑（press-moulded)磁性粉末制成。
[0030]在一個方面中，第一繞組和第二繞組的對應的末端被設置為鄰近于第四支架部。 [0031]在一個方面中，第四支架部包括從第一支架部和第二支架部突出出來的基底元 件，其中，該基底元件包括外側的、基本上為平面的接觸面。
[0032]在一個方面中，第三支架部的寬度大于第一支架部的寬度。
[0033] 在一個方面中，磁芯的橫截面積圍繞其周邊基本不變。
[0034]在一個方面中，磁芯的后表面為平面。
[0035]本發(fā)明還涉及一種供電設備，包括：
[0036]-殼體，包括頂板、底板、兩個側板、后板和前板；
[0037] -Ac-DC轉換器，包括連接至印刷電路板的電子元件，AC-DC轉換器和印刷電路板 的電子元件被提供在殼體內。
[0038]其特征在于，AC-DC轉換器包括至少兩個根據(jù)以上所述的那些共模電感器裝置，其 中，該共模電感器裝置連接至印刷電路板。
[0039]在一個方面中，第三支架部的外側的、基本上為平面的接觸面被設置為與頂板相 接觸。
[0040]在一個方面中，導熱并且電絕緣的材料被設置在第三支架部的外側的、基本上為 平面的接觸面與頂板之間。
[0041 ]在一個方面中，第四支架部的基底元件被支撐在印刷電路板的開口中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042] 現(xiàn)將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施方式，其中：
[0043]圖1是新型供電系統(tǒng)的原型照片，其中，使用的是現(xiàn)有技術的共模電感器裝置； [0044]圖2示出了一個現(xiàn)有技術的共模電感器裝置；
[0045]圖3示出了本發(fā)明的第一實施方式的正視圖；
[0046]圖4示出了本發(fā)明的第二實施方式的透視圖，其中繞組被省略；
[0047]圖5a示出了本發(fā)明的第三實施方式的正視圖，其中繞組被省略；
[0048] 圖5b示出了圖5a的側視圖，仍省略繞組；
[0049]圖5c示出了從圖5a和圖5b的第三實施方式的下方的透視圖，繞組仍然被省略；
[0050]圖6對應于圖5a中的實施方式，其中，還示出了繞組和被固定至印刷電路板的電 感器裝置；
[0051]圖7示出了用于與圖6比較的現(xiàn)有技術的共模電感器裝置；
[0052]圖8a和圖8b示出了省略繞組的本發(fā)明的第四實施方式。

【具體實施方式】
[0053]現(xiàn)在參照圖3。在此示出的共模電感器裝置10包括：磁芯n、纏繞磁芯 U的第 一繞組21和纏繞磁芯11的第二繞組22。第一繞組21包括用于連接至印刷電路板2的末 端21a、21b (在圖4和圖6中說明）而且第二繞組22包括用于連接至印刷電路板2的末端 22a、22b。
[0054]磁芯11包括第一支架部12、第二支架部13、第三支架部Η和第四支架部15。如 圖3中所不，這些支架部12、13、14、15基本上是細長的，每個支架部都有它們對應的縱軸 工12、工13、工14、工15。
[0055]第一支架部I2具有第一末端區(qū)域1?和第二末端區(qū)域Ub。第二支架部13具有 第一末端區(qū)域l：3a和第二末端區(qū)域l：3b。第三支架部14具有第一末端區(qū)域14a和第二末端 區(qū)域14b。第四支架部15具有第一末端區(qū)域15a和第二末端區(qū)域15b。
[0056]第一支架部12可被設置為與第二支架部I3平行，即，縱軸Ii2平行于縱軸1 13。此 夕卜，第三支架部14可被設置為與第四支架部15平行，g卩，縱軸Ii4平行于縱軸115。此外，第 一支架部12的縱軸1 12垂直于第三支架部14的縱軸114而且因此還垂直于第四支架部15 的縱軸115。
[0057] 第三支架部14被設置在第一支架部12的第一末端區(qū)域12a與第二支架部13的 第一末端區(qū)域13a之間。第四支架部15被設置在第一支架部I 2的第二末端區(qū)域12b與第 二支架部13的第二末端區(qū)域13b之間。
[0058] 應注意，芯11形成連續(xù)環(huán)路。S卩，為了提高芯的磁特性，支架部12、13、14、15形成 了一個沒有氣隙的連續(xù)環(huán)路。優(yōu)選地，整個芯11是在一個工藝中生成的，例如，通過磁性粉 末的壓膜工藝。在這個工藝中，沒有四個分開的支架部的組件。
[0059] 可替代地，可以設置芯11作為支架部的組件。
[0060] 因此，第一支架部12、第二支架部13、第三支架部14和第四支架部15形成了具有 開口 25的長方體。應注意，如圖3和圖5a、圖5c中所示，為了提高芯的磁特性且為了縮短 芯與纏繞芯11的繞組21、22之間的距離，支架部12、13、14、15的邊緣可以是斜面的或圓形 的。
[0061] 第一繞組21纏繞第一支架部12以及第二繞組22纏繞第二支架部13。因此，如 圖3和圖6所示，第一繞組21和第二繞組22彼此基本上平行。第四支架部15可適配于連 接至印刷電路板2或由印刷電路板2支撐。因此第一繞組21和第二繞組22的相應的末端 21a、21b、22a、22b被設置為鄰近于第四支架部15。
[0062] 現(xiàn)在參照圖4,示出了第二實施方式的簡圖。在此，磁芯是有角的，但實際上，芯11 將具有類似于上述第一實施方式或下述第三實施方式的更圓形化的（rounded)或傾斜的 (chamfered)。如在第一實施方式中，第一繞組21纏繞第一支架部12以及第二繞組22纏 繞第二支架部13。然而，為了示出芯11，圖4中省略了繞組21、22。
[0063] 在第二實施方式中，共模電感器裝置包括被設置在第一繞組21與第二繞組22之 間的分隔板32,即，在第一支架部I2與第二支架部13之間。在本實施方式中，分隔板32被 固定在第三支架部14與第四支架部15之間。具有適宜的熱特性、易燃特性和電氣絕緣特 性的分隔板32是由塑性材料或其他已知的PCB材料制成。此外，應該具有為芯 U提供機 械支撐的機械硬度。
[0064]在第二實施方式中，共模電感器裝置包括連接至第四支架部15的安裝板30。安裝 板30針對印刷電路板2來設置電感器裝置的機械支撐。
[0065]在圖4中示出了安裝板30包括開口 31，其中，第一繞組21的引線21a、21b和第二 繞組22的引線22a、22b被引導穿過安裝板30中的開口 31。如技術人員所熟知，然后，繞組 的末端被進一步引導穿過印刷電路板2。安裝板30包括四個開口 31，針對繞組21、22的每 個末端21a、21b、22a、22b都有一個開口。
[0066]應注意，圖3中的第一實施方式也可包括分隔板32和/或安裝板30。
[0067]現(xiàn)在參照圖5a至圖5c和圖6。圖5a中的芯11與上述芯η相對應，因為雖然這 些支架部12、13略有彎曲，但是第一支架部12的縱軸112和第二支架部13的縱軸Ii3被認 為相互平行。如圖6中所示，彎曲的支架部12、13的目的是為了在靠近分隔板32的區(qū)域中 的每個繞組 21、22的匝（turns)之間創(chuàng)造狹小的空間34。繞組21、22的每個匝之間的空間 34改善了電感器裝置的散熱。
[0068]在第三實施方式中，第四支架部15包括從第一支架部12和第二支架部13突出出 來的基底元件17,即，朝向印刷電路板2。基底元件I7是連續(xù)磁芯η的一部分?；自?17被設置為支撐在印刷電路板2的開口中。例如，基底元件17可被粘至印刷電路板2,可 替代地，基底元件17和印刷電路板2的開口可被定型，使得基底元件17可緊緊按壓進入開 口中，從而被保持支撐在印刷電路板2中的開口中（即支撐的壓入型）。
[0069]圖6中，其示出了從印刷電路板2的下面突出的基底元件17?；自?7包括外 側的、基本上為平面的接觸面19,為了將電感器的熱傳輸至底板3c，接觸面19被布置為直 接或者經由間隙填充材料與圖6中的底板3c相接觸。
[0070]在第三實施方式中，如圖5b中所示，第三支架部14還從第一支架部12和第二支 架部13突出。在此示出了第三支架部14的寬度W14大于第一支架部12的寬度W12。應注 意，圍繞芯周邊的芯11的橫截面積基本不變。
[00川在圖5a、圖5b和圖5c中，使用FS指代芯的前表面并且使用RS指代后表面。 [0072]在圖6中，還示出了包括安裝板30的電感器裝置。安裝板30使得具有安裝板32 的芯11在裝配過程中更容易，而且可提高裝配效率。此外，安裝板32也可提供電絕緣。 [0073]在上述所有實施方式中，第三支架部14包括外側的、基本上為平面的接觸面16。 為了將電感器的熱傳輸至頂板 3山接觸面16被布置為直接或者經由間隙填充材料與圖6中 的頂板3d相接觸。該間隙填充材料必須是導熱的；此外，其可以是電絕緣和/或減震（ sh〇ck absorbing)〇
[0074] 在第三實施方式中，基底元件17可直接或者經由間隙填充材料與底板3c相接觸。
[0075] 與圖6中示出的本發(fā)明的第三實施方式相比，圖7中示出了現(xiàn)有技術的共模電感 器。為了說明相對狹小的空間可以容納這些元件，在此還示出了頂板3d和底板3c。
[0076] 借助于芯11的特征，繞組21、22可具有比現(xiàn)有技術的電感器裝置的匝更多的匝。 在圖6中每個繞組21、22都有I 3匝，而圖7中相應的繞組有7匝。增加的寬度W14允許每 個支架部12、13的長度增加。被降入到印刷電路板2中且在其之下的基底元件17允許每 個支架部12、13的長度進一步增加。
[0077] 由于大致增加了可用于傳輸熱至殼體的芯的面積，圖6中的電感器裝置的散熱也 在圖7中的電感器裝置中得到了改善。
[0078] 現(xiàn)在參照圖8a和圖8b。芯11對應于圖5a、圖5b、圖5c中的芯11，區(qū)別在于在圖 8a中面朝下以及在圖8b中面朝上的后表面RS是平面的。因此，第三支架部14只從第一支 架部和第二支架部的前表面FS突出。平面的后表面RS提供更簡單的生產過程。
[0079] 本發(fā)明還涉及包括殼體3和AC-DC轉化器的供電設備1。殼體3包括頂板3d、底 板3c、兩個側板3a，b、后板和前板。風扇被設置在殼體3的前板中。用于允許通過風扇將 空氣吹過殼體3的通風口被設置在殼體 3的后板中。
[0080] AC-DC轉換器包括連接至印刷電路板2的電子部件，其中，AC-DC轉換器和電子部 件和印刷電路板被設置在殼體3內。
[0081] AC-DC轉換器進一步包括三個根據(jù)以上描述的實施方式中的一個的共模電感器裝 置10,其中，共模電感器裝置1〇連接至印刷電路板 2。
[0082] 如上所述，第三支架部14的外側的、基本上為平面的接觸面16被設置為與頂板3d 相接觸。導熱且電絕緣的材料被設置在第三支架部14的外側的、基本上為平面的接觸面12 與頂板3d之間。此外，第四支架部15的基底元件17被支撐在印刷電路板2的開口中。
【權利要求】
1. 一種共模電感器裝置α〇)，包括： -磁芯（11)，形成連續(xù)環(huán)路； -第一繞組（21)，纏繞所述磁芯（11); -第二繞組（22)，纏繞所述磁芯（11); 其特征在于， -所述磁芯（11)包括第一支架部（I2)、第二支架部（I3)、第三支架部（14)和第四支架 部（15); -所述第一繞組（21)纏繞所述第一支架部（12); -所述第二繞組（22)纏繞所述第二支架部（13); -所述第三支架部（14)被設置在所述第一支架部（12)的第一末端區(qū)域（12a)與所述 第二支架部（13)的第一末端區(qū)域（13a)之間； -所述第四支架部（I5)被設置在所述第一支架部（12)的第二末端區(qū)域（12b)與所述 第二支架部（13)的第二末端區(qū)域（13b)之間。
2. 根據(jù)權利要求1所述的共模電感器裝置（10)，其中，所述第一支架部（⑵、所述第二 支架部（13)、所述第三支架部（14)和所述第四支架部（15)形成具有開口（25)的長方體， 其中，支架部（12,13,14,15)的邊緣為斜面或圓形。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的共模電感器裝置（10)，進一步包括被設置在所述第一繞 組（21)與所述第二繞組（22)之間的分隔板（32)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的共模電感器裝置（1〇)，其中，所述分隔板（32)被固定在所述 第三支架部與所述第四支架部（14,15)之間。
5. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的共模電感器裝置（10)，進一步包括連接至所述 第四支架部（15)的安裝板（30)。
6. 根據(jù)權利要求5所述的共模電感器裝置（10)，其中，所述安裝板（30)包括開口 (31)，其中，所述第一繞組（21)的引線（21a，21b)和所述第二繞組（22)的引線（22a，22b) 被引導通過所述安裝板（30)中的所述開口（31)。
7. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的共模電感器裝置（10)，其中，所述第三支架部 (14) 包括外側的、基本上為平面的接觸面（16)。
8. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的共模電感器裝置（10)，其中，所述磁芯是由壓塑 磁性粉末制成。
9. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的共模電感器裝置（10)，其中，所述第一繞組（21) 和所述第二繞組（22)的相應的引線（21a，21b，22a，22b)被設置為鄰近于所述第四支架部 (15) 。
10. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的共模電感器裝置（10)，其中，所述第四支架部 (15)包括從所述第一支架部和所述第二支架部（12,13)突出出來的基底元件（Π )，其中， 所述基底元件包括外側的、基本上為平面的接觸面（19)。
11. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的共模電感器裝置（10)，其中，所述第三支架部 (14)的寬度（W14)大于所述第一支架部（12)的寬度（W 12)。
12. 根據(jù)權利要求11所述的共模電感器裝置（10)，其中，圍繞芯的周邊的所述芯（11) 的橫截面積基本不變。
13. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的共模電感器裝置（10)，其中，所述芯（11)的后 表面（RS)為平面。
14. 一種供電設備（1)包括： -殼體（3),包括頂板、底板、兩個側板、后板和前板； -AC-DC轉換器，包括連接至印刷電路板（2)的電子部件，其中，所述AC-DC轉換器的所 述電子部件和所述印刷電路板（2)被設置在所述殼體（3)內； 其特征在于，所述AC-DC轉換器包括至少兩個根據(jù)前述權利要求中任一項所述的共模 電感器裝置（10)，其中，所述共模電感器裝置（10)被連接至所述印刷電路板（2)。
15. 根據(jù)權利要求11和7所述的供電設備（1)，其中，所述第三支架部（14)的外側的、 基本上為平面的接觸面（16)被設置為與所述頂板相接觸。
16. 根據(jù)權利要求11所述的供電設備（1)，其中，導熱并且電絕緣的材料被設置在所述 第三支架部（14)的外側的、基本上為平面的接觸面（12)與所述頂板之間。
17. 根據(jù)權利要求11和權利要求10所述的供電設備（1)，其中，所述第四支架部（Μ) 的所述基底元件（17)被支撐在所述印刷電路板（2)的開口中。
【文檔編號】H01F17/00GK104221104SQ201380019579
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年4月4日 優(yōu)先權日:2012年4月12日
【發(fā)明者】埃里克·米勒, 托馬斯·奧爾森, 揚·托雷·布拉斯塔德, 哈康·哈夫諾爾 申請人:易達有限公司