本發(fā)明涉及扼流圈，尤其涉及用于降低共模干擾電流的抑制器扼流圈。該扼流圈包括芯和各自多重環(huán)繞該芯的至少兩個(gè)線圈。

背景技術(shù)：

扼流圈通常用作高電流系統(tǒng)中的抑制器扼流圈或抑制器濾波器。共模扼流圈具有多個(gè)線圈，其中電流在這些線圈中以相反的方向流動(dòng)，以使得這些線圈的磁場(chǎng)在扼流圈的芯中彼此抵消。通過(guò)使用抑制器扼流圈，可以抑制正方向和反方向上同樣產(chǎn)生的干擾電流。DC電流或低頻電流幾乎不受扼流圈影響。這種扼流圈例如可以內(nèi)置在電源單元的輸入和輸出中以降低干擾發(fā)射。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

抑制器扼流圈通常具有環(huán)形或其它封閉幾何形狀的封閉鐵氧體芯，其中，至少兩個(gè)線圈纏繞該封閉鐵氧體芯。各線圈包括纏繞該芯的多個(gè)匝。線圈在各情況下由諸如銅線等的金屬繞線構(gòu)成。特別是在封閉芯的情況下，為了制造扼流圈而對(duì)芯進(jìn)行纏繞是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。此外，在傳統(tǒng)的抑制器扼流圈中，干擾抑制效果通常不是最佳的。

有鑒于這些問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種容易制造并且可以有效抑制干擾電流的扼流圈。

該問(wèn)題是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的扼流圈來(lái)解決的。根據(jù)本發(fā)明，也說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的扼流圈的有利的其它發(fā)展。

在根據(jù)本發(fā)明的扼流圈中，線圈其中之一的至少一匝具有兩個(gè)優(yōu)選剛性的組件，這些組件各自形成匝分段并且彼此連接以形成該匝。換句話說(shuō)，線圈并不是由連續(xù)繞線纏繞而成的，即，不是由單個(gè)導(dǎo)體制造而成的。代替地，線圈包括至少兩個(gè)相連接的導(dǎo)電組件，這些導(dǎo)電組件彼此連接以形成線圈的一個(gè)或多個(gè)匝。將這些組件作為單獨(dú)的組件來(lái)進(jìn)行制造并且僅使這些組件彼此連接以形成線圈。

不像傳統(tǒng)的繞線，相連接的組件在形狀上并不是柔性的，而是優(yōu)選剛性的。“剛性”(或形狀穩(wěn)定的)組件應(yīng)理解為表示僅在被施加相當(dāng)大的力時(shí)才能彎曲或變形的組件。例如，在沒(méi)有相當(dāng)大的努力的情況下不再可以利用手來(lái)使直徑約2mm以上的銅導(dǎo)體變形，因而從本發(fā)明的意義上，該銅導(dǎo)體表示剛性組件。

本發(fā)明基于如下的知識(shí)：特別是在封閉的圓周扼流圈芯的情況下，利用繞線來(lái)纏繞該芯特別耗時(shí)，這是由于對(duì)于各匝，繞線需要穿過(guò)該芯的中心開(kāi)口。將繞線穿過(guò)芯開(kāi)口的步驟對(duì)于繞線機(jī)而言通常也成問(wèn)題。另外，抑制器扼流圈經(jīng)常承載高電流，因此適用于高安培數(shù)。然而，為此目的所需的大的導(dǎo)體截面使所使用的繞線的柔性降低并且使得這些導(dǎo)線變得特別剛硬，這使得線圈的纏繞更加困難。由于根據(jù)本發(fā)明匝的至少一個(gè)包括彼此連接的兩個(gè)組件，因此根據(jù)本發(fā)明，不再需要為了制造扼流圈而使這些匝穿過(guò)芯開(kāi)口，這減少了扼流圈的制造所需的工作。替代地，形成匝分段的組件已經(jīng)被制成為它們的最終形狀，使得在線圈的制造期間，不再需要組件的變形或彎曲。

還發(fā)現(xiàn)，在利用導(dǎo)線來(lái)對(duì)芯進(jìn)行纏繞的情況下，經(jīng)常發(fā)生纏繞偏離或纏繞錯(cuò)誤，這可能影響扼流圈的干擾抑制效果。由于根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用剛性組件來(lái)制造線圈匝，因此與使用穿過(guò)芯開(kāi)口時(shí)容易相對(duì)于實(shí)際上意圖的繞線路徑偏離的柔性導(dǎo)線相比，保證了更準(zhǔn)確的纏繞路徑的再現(xiàn)性。與此相對(duì)，由于形成匝分段的組件的剛性，因而排除了這些組件的意外變形。

如果形成匝分段的組件在各情況下均以弧形的形狀環(huán)繞芯約180°，則根據(jù)本發(fā)明的扼流圈的制造還可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化。在這種情況下，兩個(gè)組件正好形成整個(gè)線圈匝。

優(yōu)選地，兩個(gè)線圈各自的兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)匝具有彼此連接的兩個(gè)組件。如果兩個(gè)線圈的所有匝或幾乎所有匝具有彼此連接的兩個(gè)組件，則在制造扼流圈期間并不需要繞線的穿引，結(jié)果進(jìn)一步降低了制造成本。由此在各情況下，兩個(gè)匝分段可以一起形成匝。換句話說(shuō)，繞360°的各匝可以正好由各自以弧形的形狀環(huán)繞芯約180°并且彼此連接以形成完整的匝的兩個(gè)組件構(gòu)成。

為了避免制造線圈期間的錯(cuò)誤，已經(jīng)證明了形成匝分段的組件在形狀上相同是有利的。在這種情況下，可以由預(yù)定數(shù)量的相同組件來(lái)在各情況下制造線圈。例如，為了制造具有三匝的線圈，可以使總共六個(gè)相同的組件彼此連接，這些組件各自的形狀是繞180°的匝分段。整個(gè)線圈可以由一系列相同組件來(lái)組裝的事實(shí)進(jìn)一步降低了制造成本。

如果形成匝分段的組件以形狀鎖定、力鎖定和/或材料結(jié)合的方式彼此連接，則可以制造形狀穩(wěn)定且永久保持路徑的線圈。

這些組件優(yōu)選由金屬(特別是銅)構(gòu)成以保證良好的導(dǎo)電性。這些組件在各情況下可以采用C形或U形支架的形狀。支架形成組件可以容易地由金屬條制造而成。支架在各情況下可以是馬鐙形的(特別是大致半圓形)，以使得多個(gè)支架的連接得到螺旋線圈。這些支架特別適合形成為環(huán)面的芯。可選地，支架可以是形狀適合芯截面的具有圓角的U形。如果支架以這種方式成形，則芯可以插入或容納在支架的自由端之間。自由端可以至少在前部彼此平行地對(duì)準(zhǔn)，以便與鄰接支架的自由端連接。

為了使扼流圈適合于高安培數(shù)，支架優(yōu)選具有大于10mm²的截面積，特別是大于20mm²，并且優(yōu)選小于200mm²，特別是小于100mm²的截面積。具有這種截面積的導(dǎo)體是針對(duì)大于100A，特別是150A以上的安培數(shù)所設(shè)計(jì)的。此外，具有大的支架直徑的支架特別剛硬，這使得能夠可靠地防止相對(duì)于意圖纏繞路徑的偏離。不像傳統(tǒng)的扼流圈，由于上述的原因，這種大的導(dǎo)體截面并不妨礙根據(jù)本發(fā)明的扼流圈的線圈的制造。

由于支架在各情況下包括具有被設(shè)計(jì)為插塞端的插塞突起的第一自由端以及具有形狀與插塞突起互補(bǔ)的被設(shè)計(jì)為接收端的接收凹部的第二自由端，因此使得可以容易且快速地制造線圈?？梢酝ㄟ^(guò)將插塞突起插塞到鄰接支架的接收凹部中來(lái)實(shí)現(xiàn)鄰接支架之間的形狀鎖定和/或力鎖定連接。這使得能夠制造形狀穩(wěn)定的線圈。這還保證了高安培數(shù)所需的大面積的電氣接觸。

在本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例中，在各情況下將支架的插塞端按壓到續(xù)接匝的支架的接收凹部中。按壓處理尤其是在同時(shí)按壓組成兩個(gè)線圈的所有支架的情況下特別節(jié)省時(shí)間，以使得單個(gè)按壓步驟足以制造線圈。按壓到彼此中的兩個(gè)組件以特別穩(wěn)定且永久的方式彼此接合。因此，如果在按壓處理之前使要按壓在一起的支架彼此正確對(duì)準(zhǔn)，則排除了相對(duì)于意圖纏繞路徑的偏離。

形成匝分段的各組件優(yōu)選是平坦的并且在組件平面內(nèi)延伸，其中，獨(dú)立組件的組件平面與續(xù)接匝的鄰接組件的組件平面圍成預(yù)定角度。因而在從上方觀看的情況下，線圈的纏繞路徑可以大致為鋸齒(zig-zag)形。

由于可以在連接獨(dú)立組件之前以簡(jiǎn)單的方式正確地設(shè)置該組件，因此該設(shè)計(jì)使得纏繞路徑具有高再現(xiàn)性。此外，扼流圈的兩個(gè)線圈可以以彼此反向行進(jìn)的方式可靠地形成。

優(yōu)選地，彼此連接的兩個(gè)組件的組件平面圍成大于10°且小于80°的角度，特別是大于20°且小于60°的角度。在例如環(huán)面芯的非線性設(shè)計(jì)的芯的情況下，該角度可以改變。此外，該角度可以適應(yīng)于形成匝分段的組件的截面積。優(yōu)選地，第一線圈的角度對(duì)應(yīng)于第二線圈的角度。

如果芯由鐵磁性材料尤其是鐵氧體材料構(gòu)成，則可以實(shí)現(xiàn)良好的干擾抑制效果。

封閉的芯尤其是在扼流圈用作抑制器扼流圈的情況下是有利的。優(yōu)選地，芯呈環(huán)形并且特別優(yōu)選呈環(huán)面形?？梢韵氲街T如D形、E形、框形等的其它芯形狀。

為了實(shí)現(xiàn)特別良好的干擾抑制效果，兩個(gè)線圈以相反的方向環(huán)繞芯很重要。這兩個(gè)線圈可以各自具有兩個(gè)以上(特別是三個(gè)、四個(gè)或五個(gè))匝。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及用于制造根據(jù)本發(fā)明的扼流圈(特別是抑制器扼流圈)的方法，所述方法包括以下步驟：將馬鐙形的下部組件設(shè)置在第一保持件的支架保持部中；將馬鐙形的上部組件設(shè)置在第二保持件的支架保持部中；將芯可選地設(shè)置在所述第一保持件和所述第二保持件之間；以及使所述第一保持件和所述第二保持件靠近，由此所述下部組件和上部組件彼此連接，以使得由匝分段形成各自優(yōu)選多重環(huán)繞所述芯的兩個(gè)線圈。

各馬鐙形組件優(yōu)選具有兩個(gè)自由端。在連接步驟期間，上部組件的第一自由端與軸方向上的續(xù)接匝的下部組件的第二自由端相連接，并且上部組件的第二自由端與相反軸方向上的續(xù)接匝的下部組件的第一自由端相連接。相應(yīng)地，下部組件的第一自由端與軸方向上的續(xù)接匝的上部組件的第二自由端相連接，并且下部組件的第二自由端與相反軸方向上的續(xù)接匝的組件的第一自由端相連接。各線圈的軸向上的第一組件和最后的組件僅在兩個(gè)自由端處與其它組件相連接。這樣，排列的組件形成環(huán)繞芯的螺旋形線圈。

與要進(jìn)行纏繞的導(dǎo)體必須穿過(guò)芯的中心開(kāi)口的傳統(tǒng)線圈的制造不同，為了制造根據(jù)本發(fā)明的扼流圈，將下部組件與上部組件連在一起的步驟就足夠了。

優(yōu)選地，在靠近步驟期間，將下部組件的暴露端按壓在上部組件的暴露端上。這樣創(chuàng)建了特別耐用并且保證形狀穩(wěn)定的線圈的力鎖定按壓連接。

為了實(shí)現(xiàn)組件之間的穩(wěn)定連接，已經(jīng)證明了在靠近步驟期間，將組件的第一自由端上的插塞突起按壓到續(xù)接匝的組件的第二自由端上的相應(yīng)接收凹部中是實(shí)際的。

為了制造靈活使用的緊湊型扼流圈，利用塑料材料對(duì)芯以及線圈進(jìn)行注塑包封，然后優(yōu)選將芯以及線圈安裝在諸如電源單元或電池單元等的電氣單元中。

附圖說(shuō)明

參考附圖在以下說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明本發(fā)明，其中：

圖1以俯視圖示出根據(jù)本發(fā)明的抑制器扼流圈的示意圖，

圖2以透視圖示出根據(jù)本發(fā)明的抑制器扼流圈的示意圖，以及

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的抑制器扼流圈的線圈的制造用的組件的截面圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中以俯視圖示出根據(jù)本發(fā)明的抑制器扼流圈10。抑制器扼流圈10具有例如是鐵氧體芯或鐵芯的大致環(huán)面芯(toroidal core)20，兩個(gè)線圈30和32以相反的方向纏繞該芯20?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的扼流圈還可以僅具有一個(gè)線圈或者具有多于兩個(gè)線圈。線圈30和32各自包括三個(gè)完整的匝33、34和35?？蛇x地，線圈30和32還可以具有多于三個(gè)匝或者少于三個(gè)匝，例如，兩個(gè)、四個(gè)或五個(gè)匝。線圈不必具有整數(shù)個(gè)匝。

兩個(gè)線圈30和32以相反的方向纏繞在芯20的相對(duì)側(cè)，以使得可以有效地抑制兩個(gè)線圈中的特別是高頻干擾輻射和其它干擾影響。

獨(dú)立匝33、34和35在各種情況下包括呈支架50的形狀的兩個(gè)形成相同的組件40和42，組件40和42各自環(huán)繞芯大致180°，以使得相連接的兩個(gè)組件形成完整的360°的匝?？蛇x地，至少一個(gè)組件環(huán)繞芯少于180°或多于180°。例如，一匝包括多于兩個(gè)相連接的組件(例如四個(gè)組件，各組件在各情況下環(huán)繞90°)。可選地，并非所有組件都是形成相同的。例如，芯的一側(cè)所設(shè)置的組件(下部組件42)與芯的另一側(cè)所設(shè)置的組件(上部組件40)至少部分地具有不同的形狀?？蛇x地，或附加地，如果需要，則線圈的第一個(gè)組件或最后一個(gè)組件可以與其它組件形狀不同。在圖1和2所示的扼流圈中，線圈30和32各自具有三個(gè)匝，因而各自具有6個(gè)組件40和42。兩個(gè)線圈30和32總共包括十二個(gè)形成相同的組件，圖3中以截面示出其中一個(gè)組件。

組件42和44在各情況下均形狀穩(wěn)定或剛硬。組件42和44可以包括諸如彎曲成C形或U形的銅導(dǎo)體等的桿形金屬導(dǎo)體。這些組件的截面積約為25mm²，而根據(jù)要求可以使用更小或更大的截面積。100A～150A之間的安培數(shù)可以流經(jīng)截面積約為25mm²的銅導(dǎo)體而不會(huì)使該導(dǎo)體變得過(guò)熱或損壞。

由于組件40和42被設(shè)計(jì)成形狀穩(wěn)定，因此可以避免這些組件在對(duì)芯進(jìn)行纏繞期間的意外變形或彎曲。獨(dú)立組件之間的連接點(diǎn)同樣優(yōu)選穩(wěn)定，以使得在創(chuàng)建了連接之后，相連接的組件無(wú)法互相相對(duì)移動(dòng)。然后，根據(jù)本發(fā)明的扼流圈的線圈永久遵循意圖路徑并且形狀特別穩(wěn)定。

如圖3所示，在所示的本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，組件40、42大致為U形。組件40和42具有被設(shè)計(jì)成與續(xù)接匝的形成相同的組件40、42相連接的兩個(gè)自由端。芯20從兩個(gè)自由端之間穿過(guò)。組件在各情況下與續(xù)接線圈的組件相連接的連接平面與穿過(guò)芯開(kāi)口的中心的徑向平面相對(duì)應(yīng)。

在第一自由端(插塞端52)上，各組件40具有可以以銷的形狀從組件40的第一前表面突起的插塞突起54。在第二自由端(接收端56)上，各組件40具有被設(shè)計(jì)為與銷形插塞突起54互補(bǔ)的、在組件40的第二前表面中所形成的接收凹部58，并且可以將續(xù)接線圈的形成相同的第二組件42的插塞突起56按壓到接收凹部58中。這樣，為了形成匝而可以使組件40和42力鎖定連接。

U形彎曲組件各自位于組件平面內(nèi)。在圖1中可以特別清楚地辨認(rèn)出形成線圈的組件的組件平面。要連接在一起的組件在各情況下均在按壓之前對(duì)準(zhǔn)，以使得鄰接組件的組件平面在各情況下均圍成優(yōu)選大于20°且小于60°的預(yù)定角度α、α’和α”。這樣得到圖1中可以看到的鋸齒線，其中鋸齒線由上下半匝排列而成。角度α、α’和α”特別是在環(huán)形芯的情況下不必相同。優(yōu)選地，第一線圈30和第二線圈32的相對(duì)組件的組件平面之間的角度相對(duì)應(yīng)。角度α、α’和α”的預(yù)定序列是根據(jù)芯的形狀、導(dǎo)體截面和每線圈的匝數(shù)來(lái)定義的，以使得可以形成特別良好且永久適應(yīng)于芯的優(yōu)選的規(guī)則線圈而使獨(dú)立匝不會(huì)彼此接觸。角度α、α’和α”的固定預(yù)定序列的優(yōu)點(diǎn)是線圈的準(zhǔn)確再現(xiàn)性，以通過(guò)抑制器扼流圈實(shí)現(xiàn)特別良好的干擾降低。

可以按以下方式來(lái)制造根據(jù)本發(fā)明的扼流圈10：首先，將馬鐙形的下部組件設(shè)置在第一保持件的支架保持部中并且將馬鐙形的上部組件設(shè)置在第二保持件的支架保持部中。利用支架保持部，形成匝分段40和42的組件在各情況下均以相對(duì)角度定向保持在預(yù)定的相對(duì)位置，其中在形成線圈30和32之后組件40和42也相對(duì)彼此設(shè)置。保持件可以是例如具有如下的保持板的組裝工具的一部分，其中該保持板具有被設(shè)計(jì)為保持這些組件的凹部。由此，下部組件42的自由端(插塞端52和接收端56)是暴露的，以使得這些自由端可以按壓到同樣暴露的上部組件40的自由端上。芯20設(shè)置在第一保持件和第二保持件之間。然后，使第一保持件和第二保持件靠近，其中，下部組件42和上部組件40通過(guò)按壓彼此連接，以使得由匝分段形成各自多重環(huán)繞芯20的兩個(gè)線圈30和32。

在靠近步驟期間，組件的插塞突起在各情況下均插入下一組件的接收凹部，以創(chuàng)建這些組件的力鎖定連接。然后，可以利用塑料材料注塑包封抑制器扼流圈，并且如果需要?jiǎng)t將抑制器扼流圈內(nèi)置于諸如HV電池等的電氣單元中。

一方面，利用(不導(dǎo)電的)塑料材料來(lái)進(jìn)行注塑包封使得能夠永久地機(jī)械固定纏繞路徑。另一方面，這確保了獨(dú)立匝不會(huì)彼此接觸并且相對(duì)于彼此電氣絕緣。

附圖標(biāo)記列表

10 扼流圈

20 芯

30 第一線圈

32 第二線圈

33、34、35 第二線圈的匝

40、42 組件

50 支架

52 插塞端(第一自由端)

54 插塞突起

56 接收端(第二自由端)

58 接收凹部