CN101197205A - 具有较大的共模和差模电感的电感器拓扑结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有较大的共模和差模电感的电感器拓扑结构。电感器(160)包括带有窗孔(164)的磁芯(162)。该磁芯(162)包括第一磁芯部件(168)和第二磁芯部件(170)。第一绕组(176)连接在该第一磁芯部件(168)上，以及第二绕组(178)连接在该第二磁芯部件(170)上。横向部件(172，174)至少部分跨过窗孔(164)连接，并且可传导地激活该第一磁芯部件(168)和第二磁芯部件(170)之间的磁通量流。电路(100)，包括输入端(118)，电感器(102)和输出端(E′，F′)。该电感器(102)与该输入端连接，并仅具有一个电感磁芯(162)。连接该电感器(102)以对共模噪声和差模噪声进行滤波。负载端与该电感器(102)连接并且从中接收滤波后的共模和差模电流。

Description

具有较大的共模和差模电感的电感器拓扑结构

技术领域

本发明涉及车用和非车用电子和电气系统和组件。更具体地，本发明涉及用于共模滤波和差模滤波电路等的电感器拓扑结构。

背景技术

各种各样的功率转换器用在工业的各个地方。功率转换器经常用在直流(DC)或者交流(AC)转换的电路中，以向马达提供动力。这种转换在混合动力汽车，风扇驱动，洗衣机，和其他各种机器和设备上进行，以提高效率和性能，并且将噪声降至最低。

特定的电路表现出高切换速度。在高切换速度下，电路产生共模(CM)和差模(DM)电磁干扰(EMI)噪声。因此，加入CM和DM滤波器以去除这种噪声。理论上最简单的滤波器拓扑结构包括若干电容器和在绕组之间没有互耦的若干电感器。然而，在实际实现时，这些电感器一般都带有互耦绕组以使电感器的尺寸最小。根据电感器的耦合极性和所使用的电感器的数量，可有效地阻止该CM或DM噪声。在现有技术中，第一电感器用于对CM噪声进行滤波，以及第二电感器用于对DM噪声进行滤波。一个使用现有技术的电感器由于其结构原因不能有效地同时对CM和DM噪声进行滤波。

需要进一步降低与CM和DM电感器滤波相关的电路尺寸，成本，复杂度及重量。因而，需要一种改进的提供CM和DM电感器滤波的方法。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供一种电感器其包括一个带有窗孔的磁芯。该磁芯包括第一磁芯部件和第二磁芯部件。第一绕组连接在该第一磁芯部件上，以及第二绕组连接在该第二磁芯部件上。一个或多个横向部件至少部分跨过该第一磁芯部件和第二磁芯部件连接，并且可传导地激活该第一磁芯部件和第二磁芯部件之间的磁通量流。

在本发明的另一个实施例中，提供一种电路，该电路包括输入端，电感器和输出端。该电感器与该输入端连接，并仅具有一个电感磁芯。连接该电感器以对共模噪声和差模噪声进行滤波。该输出端与该电感器连接并且从中接收滤波后的共模和差模电流。

本发明的实施例提供多种好处。由本发明的一个实施例提供的好处是电路具有单一电感器，该电感器提供对电磁干扰噪声的共模滤波和差模滤波两者。

本发明是通用的，其提供的配置可在多种应用，电路和工业范围内使用和修改。

另外，本发明可以减小电磁干扰滤波电路的尺寸、重量和复杂度，从而降低与其关联的成本。

通过参考下面结合附图的详细描述，可以最好地理解本发明本身，以及进一步的目的和伴随的优点。

附图说明

为了更彻底地理解本发明，下面通过本发明的一些例子，结合附图中更加详细的图示说明和描述其实施例，其中：

图1是现有电路的示意图，该电路使用具有单耦合绕组的电感器进行共模滤波和差模滤波；

图2是现有电路的示意图，该电路使用具有双耦合绕组的电感器进行共模滤波和差模滤波；

图3是具有单一窗孔和单一绕组的现有电感器的侧视图；

图4是具有一对窗孔和单一绕组的另一种现有电感器的侧视图；

图5是具有单一窗孔和一对绕组的另一种现有电感器的侧视图；

图6是依据本发明一个实施例的示例电路，该电路包括双模滤波电感器；

图7A是依据本发明一个实施例的双模滤波电感器的侧面磁通量示意图；

图7B是关于图7A描述的双模滤波电感器的等效磁路的示意图；

图8是依据本发明一个实施例的双模滤波电感器的立体图；

图9是依据本发明另一个实施例的另一个双模滤波电感器的侧视图，该电感器包括单一的无绕组中柱；

图10是图9所示的双模滤波电感器的等效磁路的侧视图；

图11是依据本发明另一个实施例的另一个双模滤波电感器的侧视图，该电感器包括磁芯，该磁芯具有分开的中柱；

图12是依据本发明另一个实施例的另一个双模滤波电感器的侧视图，该电感器包括磁芯包围的且浮动的中柱；

图13是依据本发明另一个实施例的另一个双模滤波电感器的侧视图，该电感器具有外部磁通量流激活外壳；及

图14是依据本发明另一个实施例的另一个双模滤波电感器的侧视图，该电感器具有磁芯分离中间部件。

具体实施方式

在下面描述的图1和2所示为典型的共模(CM)和差模(DM)滤波器拓扑结构，用于降低放出的电磁干扰(EMI)噪声。图1说明一个简单的滤波器拓扑结构，该拓扑结构包括若干电容器和若干不带有互耦绕组的电感器。图2说明一个滤波器拓扑结构，其中电感器带有互耦绕组。

参考图1，现有电路10的示意图，该电路结合使用电感器12的CM和DM滤波，该电感器有单耦合绕组。该电路10包括EMI源电路16和一对基于电感器的滤波电路，即DM滤波电路18和CM滤波电路20。

该EMI源电路16具有CM源22，其表示由EMI电路16产生的CM EMI噪声，以及一对DM源24，26，其表示由EMI电路16产生的DM EMI噪声。该CM源22具有CM端28和接地端30。该EMI源电路可以是电源，负载，或其组合的形式。该DM源24，26具有正的DM端32和负的DM端34。该CM源22和该DM源24，26之间的阻抗，如图所示，并且表示为第一阻抗Z₁。该阻抗Z₁连接在该CM端28和DM端36之间，其依次连接在该DM源24，26之间。该DM源24，26和该DM滤波电路18之间的阻抗如图所示，并且分别表示为第二阻抗Z₂和第三阻抗Z₃。该EMI电路16具有A端和B端，分别与该阻抗Z₂和Z₃连接。

该DM滤波电路18包括DM电容器C_x和DM电感器L_x。该DM电容器C_x连接并贯穿于A端和B端，并且与该DM源24，26并联。该DM电感器L_x具有单一绕组，其与该第二阻抗Z₂串联且连接在该DM电容器C_x之后。该DM滤波电路18具有DM端C和D，分别连接到该DM电感器L_x以及该B端和该DM电容器C_x。

该CM滤波电路20包括一对CM电容器C_y1和C_y2，以及一对CM电感器L_y1和L_y2。该CM电容器C_y1和C_y2互相串联，并且与该DM电容器C_x并联。各CM电容器C_y1和C_y2与该DM端C或该DM端D之一相连，且接地。该第一CM电感器L_y1在第一端40与该DM端C和该第一CM电容器C_y1相连，以及在第二端42与该CM端E相连。该第二电感器L_y2在第一端44与该DM端D和该第二CM电容器C_y2相连，在第二端46与该CM端F相连。该CM端E和F可以是输入端或输出端，以及可以连接在负载，电源，或者其组合上。该DM滤波器18和该CM滤波器20的位置可以交换或者互换。换句话说，该CM滤波器20可以直接与该电路16连接，而该DM滤波器18连接在该CM滤波器20和该E，F端之间。

现在参见图2，现有电路10′的示意图，其结合使用电感器50的CM和DM滤波，该电感器具有双耦合绕组。该电路10′与电路10类似。然而，该单绕组DM电感器L_x被双绕组DM电感器L_x′替代，并且该DM滤波电路18′也是这样配置。该电感器L_x′具有第一差分电感器端子52，其与该A端连接，第二差分电感器端子54，其与该DM端B连接，第三差分电感器端子56，其与DM端C连接，以及第四差分电感器端子58，其与该D端连接。该第一端52和该第三端56与第一差分绕组60相关联。该第二端54和该第四端58与第二差分绕组62相关联。同样，该CM电感器L_y1和L_y2用单一双耦合CM电感器L_y′代替，并且该CM滤波电路20′也因此配置。该CM电感器L_y′具有第一公共绕组63，其连接在该C端和E端之间，以及第二公共绕组65，其连接在该D端和F端之间。该CM电感器L_y′的端67和68分别与该DM端C和D连接。该电路10′也包括一个负载电路51，其具有DM负载阻抗Z_DM和CM负载阻抗Z_CM。类似地，该DM滤波器18和该CM滤波器20的位置可以互换。换句话说，该CM滤波20可以与该电路16连接，以及该CM滤波器18可连接在该CM滤波器20和该E，F端之间。

现在参考图1和2，其中，示出CM和DM噪声传导。CM噪声在该电路10和10′的所有线路上直接从该CM源22传至该E和F端，或者从电路10和10′的高电势和低电势分支穿过和向内传导。该CM噪声的传导由该CM噪声线64表示。DM噪声以类似于电流回路的方式传导，其从该电路10和10′的负的或低电势点流向该电路10和10′的正的或者高电势点。该DM噪声传导用DM噪声线66表示。

尽管该电感器L_x′加上L_y′的组合尺寸小于该L_x，L_y1和L_y2的尺寸的总和，但是，类似地，它们的每个仅能有效地阻止CM或者DM噪声中的一个。电感器的互耦绕组的耦合极性确定这个电感器的滤波特性，或者其是CM还是DM滤波电感器。

现在参见图3-图5，其中所示为现有电感器的侧视图。这里，图3-图5作为伴随下面的说明的示意性示例包括在此，在下面的说明中解释了现有电感器不能表现出CM和DM两种滤波特性的原因。在图3中，示出电感器70，该电感器具有连续的磁芯71，磁芯71具有单一的窗孔72和单一的绕组74，如图所示。在图4中，示出电感器75，其具有连续的磁芯76，该磁芯76具有两个窗孔78和单一的绕组80。图3和图4所示的电感器70和75的结构仅提供DM滤波。该结构不能阻止CM噪声，因为它们只具有一个绕组。另一方面，图5所示的双绕组电感器82可作为一个有效的CM或者DM滤波设备连接，但不能同时具有两种角色。还要注意，存在多绕组并不意味着具备阻止DM和CM两种噪声的能力。下面所提供的本发明的实施例的双绕组构造表现出DM和CM两种噪声滤波特性。

该双绕组电感器82包括c，d，e，f端，以及可用作双端DM电感器或四端DM电感器。作为双端DM电感器时，该电感器端子d和e连接在一起，而该电感器端子c和f作为外部端。作为四端DM电感器时，该电感器端子c，d，e和f，例如，分别与图2的A，D，C和B端对应。在这种布置下，该DM电流在磁芯中引起额外的具有高磁通量和电感的磁动势(mmf)。另一方面，通过双绕组电感器82的绕组84的电流引起互相抵消的mmf，因此，产生较低的实际磁通量和电感。

作为CM电感器时，该双绕组电感器82配置且用作CM扼流圈。与上述四端DM电感器方法相比较，该双绕组电感器一个绕组的极性是相反的。例如，该电感器端子d和f可交换，分别连接B和D端。在这种布置下，该双绕组电感器82表现出高CM电感但同时表现出低DM阻抗。

本发明克服了现有电感器方法的限制，并在下面详细地描述。

在下面的每个附图中，相同的参考标号用于指出同一组件。本发明可应用于汽车，航空，航海和铁路的应用，也可用于其它同时需要大量CM和DM滤波的应用。本发明可应用于商业和非商业环境。本发明可以用于多种装置，拖车，非公路设备，辅助设备，通信系统，以及各种其他应用或环境。

并且，可预期各种其他实施例，具有下面所描述的本发明特征的不同组合的，具有除这里描述的之外的特征，或者甚至减少一个或多个这些特征。同样的，可以理解，该发明可以起多种其他适合的模式实现。

在下面的描述中，多种运行参数和组件在一个创建的实施例中描述。这些具体参数和组件是作为例子包括在其中，并不是要对其进行限制。

现在参考图6，示出示例电路100，其中结合了依照本发明一个实施例的双模滤波电感器102。该电路100包括EMI源电路104，双模滤波电路106，以及E′和F′端，E’和F’端作为输出端且分别连接一个或多个驱动器110和一个或多个马达112(仅示出一个驱动器和一个马达)，如图所示。该E’端和F’端可附加或替换地连接负载，或者连接电源。并且，该E’和F’端可根据应用而用作输入端。注意这些电路100的组件的布置，连接和配置仅作为例子，可以使用双模滤波电感器构成无穷多种其他的电路布置，连接和配置。尽管所示电路是直流双滤波驱动电路，并且因此相应描述该双模电感器102，该双模电感器102可使用并结合在其他需要DM和CM滤波的现有技术的已知电路中。并且，在图6中提供电感器符号表示使用双模滤波电感器。所提供的符号并不是指一个具体的双模滤波电感器，而是表示这里所描述或者根据此处的教导而设计的可用于该电子100的双模滤波电感器中的任何一个。

该EMI电路104包括CM噪声源116，该噪声源表示由该EMI电路104产生的CM噪声。该CM源116具有电源端120和接地端124。该电源端120与第一阻抗Z₁′串联。该接地端124与地125连接。该第一阻抗Z₁′具有第一阻抗端126和128。该第一阻抗端126与该电源端120连接。该第一阻抗端128连接一对DM噪声源130，132，这两个噪声源表示在该EMI电路104中传导的DM噪声。该第一DM源130具有第一DM端134和136。该第一DM端136与该第一阻抗端128连接。该第二DM源132具有第二DM端138和140。该第一DM端134通过阻抗Z₂′与源端A′连接。该第二DM端140通过阻抗Z₃′与源端B′连接。

第二阻抗Z₂′和一个第三阻抗Z₃′与该DM源130，132连接。该第二阻抗Z₂′具有第二阻抗端142和144。该第三阻抗Z₃′具有第三阻抗端146和148。该第二阻抗端142与该第一DM源端134连接。该第三阻抗端146与该第二DM源端140连接。

该双模滤波电路106包括CM和DM电容器以及该双模电感器102。差分电容器C_x′连接在该A′和B′端，与该DM源130，132并联，并且在该第二阻抗端144和该第三阻抗端148之间。一对CM电容器C_y1′和C_y2′互相串联，并且组合与该DM电容器C_x′并联。该第一CM电容器C_y1′连接在A′端和地125之间。该第二CM电容器C_y2′连接在该地125和该B′端之间。

该双模电感器102具有电感器端子s，u，t和v，和/或与这些端连接。该电感器端子s和u分别连接在A′和B′端。该电感器端子t和v与该电路端E′和F′连接。E′和F′端根据应用可作为输入或输出端。

在接下来的图7A和图7B中，提供图8-图14的示例电感器的电感器拓扑结构和表示。

现在参考图7A和图7B，示出双模电感器的侧面磁通量流示意图和其等效磁路的侧面示意图。该双模电感器具有磁芯150，该磁芯包括绕线磁芯部件151，152和侧面部件153，154。一对绕组155，156分别绕在该绕线磁芯部件151，152上。一对横向磁通量流部件157，158连接在该绕线磁芯部件的对角相对端。该绕组155，156具有s′，t′，u′和v′端，其可分别对应于图6的s，t，u和v端。

采用两个绕组和两个横向部件，该双模电感器具有六个内部磁通路径P_A，P_B，P_C，P_D，P_E和P_F，其中具有相关的磁通量，用Φ_A，Φ_B，Φ_C，Φ_D，Φ_E和Φ_F表示。该第一磁芯部件151作为磁通路径P_A并具有磁通量Φ_A，该第二磁芯部件152作为磁通路径P_B并具有磁通量Φ_B，该第一侧面部件153作为磁通路径P_C并具有磁通量Φ_C，该第二侧面部件154作为磁通路径P_D并具有磁通量Φ_D，该第一横向部件157作为磁通路径P_E并具有磁通量Φ_E，该第二横向部件158作为磁通路径P_F并具有磁通量Φ_F。图7B示出该双模电感器的等效磁电路，其中磁动势(mmf)建模为等效电压源并且该磁芯磁阻建模为电阻。该等效电压源近似等于相关磁芯部件上绕组的匝数与通过该绕组的电流的乘积。该双模电感器的绕组的匝数用N₁和N₂表示，而该电流用I₁和I₂表示。每个磁芯部件151，152，153，154和该横向部件157，158的相关磁阻为R_A，R_B，R_C，R_D，R_E和R_F。

在该双模电感器上通过每个支路或部件的磁通量可利用已知的电路理论计算得到。假设该双模电感器是对称，这样绕组的匝数N₁和N₂相等，该磁阻R_A等于该磁阻R_B，磁阻R_C等于磁阻R_D，以及磁阻R_E等于磁阻R_F，则有下面的公式。X和Y分量电流变量I_X和I_Y基于绕组电流I₁和I₂的组合定义，并且从公式1-公式4获得。

$I_X=\frac{I_1+I_2}{2}---\left(1\right)$

$I_Y=\frac{I_1-I_2}{2}---\left(2\right)$

I₁＝I_X+I_Y    (3)

I₂＝I_X-I_Y    (4)

当仅存在X磁通量电流分量时，磁通量Φ_A，磁通量Φ_B，磁通量Φ_C和磁通量Φ_D相等，并且磁通量Φ_E和磁通量Φ_F等于零。因此，磁通量Φ_X由公式5得到。

${\mathrm{\Φ}}_X=\frac{{\mathrm{NI}}_X}{R_A+R_C}---\left(5\right)$

从公式5，该电感L_X可由公式个6确定。

$L_X=\frac{{\mathrm{N\Φ}}_X}{I_X}=\frac{N^2}{R_A+R_C}---\left(6\right)$

另一方面，当仅有Y磁通量电流分量存在时，磁通量Φ_A，该磁通量Φ_B的反相，磁通量Φ_E和磁通量Φ_F相等，该磁通量Φ_C和磁通量Φ_D为零。同样，磁通量Φ_Y可由公式7得到以及该电感L_Y由公式8得到。

${\mathrm{\Φ}}_Y=\frac{{\mathrm{NI}}_Y}{R_A+R_E}---\left(7\right)$

$L_Y=\frac{{\mathrm{N\Φ}}_Y}{I_Y}=\frac{N^2}{R_A+R_E}---\left(8\right)$

公式6和8表明该电感L_X和L_Y可以单独确定。并且，根据公式3和4，如果电流包括X和Y分量，该绕组的大小定为应可处理两个分量的和或者差。类似地，通过组合公式5和7，该磁芯路径P_A和P_B的大小定为可处理该X和Y磁通分量的和或者差。该磁芯路径P_C和P_D的大小定为可处理该X分量。该磁芯路径P_E和P_F的大小定为可处理该Y分量。

在特定的情况下，某些磁芯部件可能具有零或无穷大磁阻。例如，如果该磁阻R_C和该磁阻R_D等于零，该双模电感器的拓扑结构变为如图9和10所示。

注意，在下面的图8-图14中，所提供的双模滤波电感器具有特定数量的部件，绕组，横向部件和窗孔，这仅是示例。可以形成具有各种数量的部件，绕组，横向部件和窗孔的组合。

现在参考图8，示出依据本发明的一个实施例的双模滤波电感器160的立体视图。尽管该电感器160的很多特征描述时使用“输入”和“输出”这样的名称，这是相对的术语，并且根据应用，所述的名称可以相反。例如，连接以接收输入电流的该电感器的绕组端确定哪个绕组端是输入端，而哪个是输出端，并且类似地，确定哪个磁芯部件端是输入端，而哪个是输出端。

该双模电感器160具有带有窗孔164的磁芯162。通常，该磁芯162包括多个支柱或部件166。对于所示实施例，该磁芯162具有第一绕线磁芯部件168和第二绕线磁芯部件170。该第一磁芯部件168和该第二磁芯部件170通过一对横向部件172，174互相连接。该横向部件172，174跨过该窗孔164连接，并且提供的磁通量流路径比现有电感器多。

该第一磁芯部件168具有第一导电元件绕组176，在该第一绕组176的两侧分别设有第一磁芯输入端167和第一磁芯输出端169。该第二磁芯部件170具有第二导电元件绕组178，以及在第二绕组178两侧分别设有第二磁芯输出端171和第二磁芯输出端173。该绕组176，178具有s″，t″，u″和v″端，其可分别与图6中的s，t，u和v端对应。

一对侧面磁芯部件180，181连接在该绕线磁芯部件168和170之间。该侧面磁芯部件180，181与该磁芯162整体形成，连同该该绕线磁芯部件168和170一起作为该磁芯162的一部分。该第一侧面部件180连接到该第一输入端167和该第二输出端171并位于其间。该第二侧面部件181连接到该第一输入端169和该第二输出端173并位于其间。各侧面部件180和181具有缝隙182，从而该磁芯162是分开的。在该侧面部件180，181上的该缝隙182形成四个侧面元件M1，M2，M3和M4。该元件M1和M2连接在该第一磁芯部件168和该第二磁芯部件170上。类似地，该元件M3和M4也连接在该第一磁芯部件168和该第二磁芯部件170上。第一气隙G1在该元件M1和M2之间。第二气隙G2在该元件M3和M4之间。该气隙G1和G2提供低磁导率，以防止电流在全负载下饱和。该气隙G1和G2或其他现有气隙可以是各种尺寸和形状，并且可用其他材料填充以调整该磁芯的有效磁导率或其他特性。将在下面结合图11-14给出一些具有不同气隙构造的其他电感双模滤波的例子。

该横向部件172和174可具有多种相关尺寸，形状和构造。该第一横向部件172通过该元件M1和M4连接至该对角相对端167和173。该第二横向部件174通过该元件M2和M3连接到该对角相对端169和171。

该磁芯162，该磁芯部件168和170，该元件M1-M4以及该横向部件172和174，和该绕组176，178可使用通常用于电感器的材料制成。该磁芯162可使用铁，铁粉，铁酸盐，或其他合适的磁芯材料或材料组合制成。该绕组176，178可以用铜，铝，金，银，或其他合适的绕组材料或材料组合制成。

现在参考图9和10，两个图分别为另一个双模滤波电感器190的侧视图，该电感器结合单一无绕组中柱192，以及依据本发明另一实施例的等效磁路的侧视图。该双模电感器190表现为该双模电感器160在该路经P_C和P_C的阻抗为零时的特殊情况。该电感器具有一个磁芯194，该磁芯带有第一磁芯绕线部件196，以第二磁芯绕线部件198，和侧面部件200。该侧面部件200的阻抗可以分别与磁芯部件194和198的阻抗分开或者混在一起。该无绕组中柱192在其两侧各设有窗孔203和205。该第一磁芯绕线部件磁通量Φ_A和相关的磁阻R_A，该第二磁芯部件磁通量Φ_B和相关的磁阻R_B，以及该中间部件磁通量Φ_E/F和相关的磁阻R_E/F如图10所示。

当该Y分量电流I_Y为零时，该X分量磁通量Φ_X和该电感L_X可由公式9和10得到，其中该磁通量Φ_E/F等于零。

${\mathrm{\Φ}}_X=\frac{{\mathrm{NI}}_X}{R_A}={\mathrm{\Φ}}_A={\mathrm{\Φ}}_B---\left(9\right)$

$L_X=\frac{{\mathrm{N\Φ}}_X}{I_X}=\frac{N^2}{R_A}---\left(10\right)$

另一方面，当X分量电流I_X等于零时，该Y分量磁通量Φ_Y和该电感L_Y可由公式11和12得到。

${\mathrm{\Φ}}_Y=\frac{{\mathrm{\Φ}}_{E/F}}{2}=\frac{{\mathrm{NI}}_Y}{R_A+2R_C}={\mathrm{\Φ}}_A=-{\mathrm{\Φ}}_B---\left(11\right)$

$L_Y=\frac{{\mathrm{N\Φ}}_Y}{I_Y}=\frac{N^2}{R_A+2R_C}\≤L_X---\left(12\right)$

该电感L_Y等于或小于该电感L_X，并且该磁芯路径P_E/F的大小确定为可容纳该Y分量。

在下面的图11-图14中，提供双模滤波电感器的额外的示例实现。为每个相关的双模滤波电感器，在图11-图14的每个图中示出该X磁通分量和该Y磁通分量。该X磁通分量分别用流线206表示。该Y磁通分量分别用流线208表示。

现在参考图11，示出依据本发明另一个实施例的另一个双模滤波电感器210的侧视图，该电感器结合连续的磁芯212，该磁芯具有分开的中柱214。该磁芯212具有绕线磁芯部件216，218，侧面部件220，和单一窗孔221。该中柱214连接在该侧面部件220之间，并且具有第一中间元件222和第二中间元件224。该中柱214也具有一个缝隙226，带有相关的位于该第一中间元件222和该第二中间元件224之间的气隙G3。该气隙G3可用材料填充以调整该磁芯的有效磁导率或其他特性。

现在参考图12，依据本发明另一个实施例的另一个双模滤波电感器230的侧视图，该电感器结合磁芯232，该磁芯具有被环绕的且浮动的中柱234。该双模电感器230也包括连续的磁芯，该磁芯具有绕线磁芯部件236，238和侧面部件240，该浮动中柱234连在该侧面部件240之间，但不与它们接触，并且位于该窗孔241之内。一对气隙G4和G5位于该浮动中柱234的纵向端242和该侧面部件240之间。尽管所示在该中柱234上有一对气隙，但是采用任何数量的气隙。并且，气隙可以包含在该磁芯232上。另外，该气隙可以填充材料以调整该磁芯的有效磁导率或其他特性。

现在参考图13，依据本发明另一个实施例的另一个双模滤波电感器250的侧视图，该电感器具有外部磁通量流激活外壳252。该双模电感器250包括连续的磁芯254，该磁芯具有绕线磁芯部件256，258和侧面部件260。该外壳252围绕该磁芯254。一对小气隙G6和G7位于该侧面部件260和该外壳252之间，以及一对大气隙G8和G9位于该绕线磁芯部件256，258和该外壳252之间。该双模电感器250通过该外壳252而不是通过中柱提供额外的磁通路径。由经过该绕组270，272的电路通路产生的磁通量产生经过该绕线磁芯部件256，258和该外壳252循环的磁通量，如图所示。该Y磁通分量在该小气隙G6和G7之上或穿过该小气隙G6和G7循环。类似地，该外壳252可由其间具有气隙的多个区域形成或组成。另外，该气隙可填充各种材料。

现在参考图14，依据本发明的另一个实施例的另一个双模滤波电感器280的侧视图，该电感器具有磁芯分离中间部件282。该双模电感器280包括非连续的磁芯284，该磁芯具有绕线磁芯部件286，288，和具有缝隙292，294的侧面部件290。该中间部件282与该侧面部件290分离或者不与其接触，隔开该窗孔291，并且设在与该缝隙292，294相关的气隙内。该中间部件282在该侧面部件290之间延伸，并且连接在每个侧面部件290的侧面元件296上。气隙G10，G11，G12和G13位于该侧面元件296和该中间部件282之间。

本发明为不同的应用提供了多种双模滤波电感器和相关的电路。所陈述的电感器和电路可以降低提供共模滤波和差模滤波两者所需要的电感器数量。

虽然本发明结合一个或多个实施例进行说明，可以理解的是，所描述的结构和技术仅仅说明本发明的原理，可对这些方法和装置进行各种修改而不背离本发明的精神以及由所附权利要求限定的范围。

Claims (20)

1.一种电感器，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；

第一绕组，所述第一绕组连接所述第一磁芯部件；

第二绕组，所述第二绕组连接所述第二磁芯部件；以及

至少一个横向部件，其至少部分跨过所述窗孔连接，并且可传导地激活在所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件之间的磁通量流。

2.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述至少一个横向部件跨过所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件连接。

3.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述至少一个横向部件连接在所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件之间。

4.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述至少一个横向部件包括：

第一横向部件，所述第一横向部件跨过所述窗孔连接在该所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件之间；以及

第二横向部件，所述第二横向部件跨过窗孔连接在所述第二磁芯部件和所述第一磁芯部件之间。

5.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述磁芯包括至少一个缝隙。

6.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述至少一个横向部件包括至少一个缝隙。

7.如权利要求1所述的电感器其特征在于，进一步包括，

第一侧面部件，所述第一侧面部件连接所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件；以及

第二侧面部件，所述第二侧面部件连接所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件。

8.如权利要求7所述的电感器，其特征在于，所述至少一个横向部件连接在所述第一侧面部件和所述第二侧面部件之间。

9.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述至少一个横向部件包括：

第一横向部件，所述第一横向部件将所述第一磁芯部件的第一输入端与所述第二磁芯部件的第二输出端连接；以及

第二横向部件，所述第二横向部件将所述第二磁芯部件的第二输入端与所述第一磁芯部件的第一输出端连接。

10.如权利要求9所述的电感器，其特征在于，所述磁芯包括：

第一缝隙，所述第一缝隙位于所述第一输入端和所述第二输出端之间；以及

第二缝隙，所述第二缝隙位于所述第一输出端和所述第二输入端之间。

11.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件整体形成单一的连续传导回路。

12.如权利要求1所述的电感器，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个具有至少一个缝隙的传导回路。

13.一种电感器，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绕组；

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绕组；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.如权利要求13所述的电感器，其特征在于，进一步包括至少一个横向部件，所述横向部件至少部分跨过所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件中的至少一个连接，并且可传导地激活穿过所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件中的至少一个的磁通量流。

15.如权利要求13所述的电感器，其特征在于，进一步包括外壳，所述外壳至少部分地包围所述磁芯，并且可传导地激活经过所述第一磁通回路和所述第二磁通回路的磁通量流。

16.一种电路，其特征在于，包括

至少一个输入端；

连接所述至少一个输入端的单一电感器，所述电感器仅包括单一的电感磁芯，并且连接所述电感器以对共模噪声和差模噪声进行滤波；以及

至少一个输出端，其连接所述电感器并且接收来自该电感器共模滤波和差模滤波后的电流。

17.如权利要求16所述的电路，其特征在于，所述电感器括：

第一个磁芯部件；

第二磁芯部件；

第一绕组，所述第一绕组连接所述第一磁芯部件；

第二绕组，所述第二绕组连接所述第二磁芯部件；以及

至少一个横向部件，其至少部分跨过所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件中的至少一个连接，并且可传导地激活穿过所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件的磁通量流。

18.如权利要求16所述的电路，其特征在于，所述电感器括：

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绕组；

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绕组；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.如权利要求16所述的电路，其特征在于，进一步包括：

至少一个驱动器，所述驱动器连接在所述至少一个输出端上；以及

至少一个马达，所述马达连接在所述至少一个驱动器上。

20.如权利要求16所述的电路，其特征在于，所述电感器包括至少五个内部磁通路径。

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