CN101202539A - 滤波组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种滤波组件，包括一导磁壳体以及一线圈组。其中导磁壳体具有一本体及一导磁部，本体为中空，导磁部连结于本体，并将本体分隔为二部份。另外，本发明亦提供该滤波组件的制造方法。

Description

滤波组件及其制造方法

技术领域

本发明关于一种滤波组件，特别是关于一种低成本且具有良好滤波特性的滤波组件。

背景技术

近年来电子电路应用于电子装置例如电源供应器及电能转换器愈渐广泛，然而，由于此类的电路常操作于高频切换，因此容易产生电磁干扰(Electro Magnetic Interference，EMI)，进而影响电子装置的操作，其中依据传递方式的不同，电磁干扰可分为辐射性与传导性两类，辐射性电磁干扰直接由开放空间传递，传导性电磁干扰经由导线来传递。

传导性电磁干扰一般又可分为共模噪声(Common-mode noise)与差模噪声(Differential-mode noise)，两者的分别根据噪声电流传导路径的不同，其中差模噪声是当两条导线的电流方向互为相反时发生的；而共模噪声是当所有的导线的电流方向相同时发生的。一般而言，使用EMI滤波电路作为抗电磁辐射的第一道防线，其主要是由扼流线圈(choke coil)与电容器(capacitor)组成，用以抑制噪声产生或进入电子装置中。

请参照图1A与图1B，图1A为一种传统电感组件消除共模噪声的磁路示意图，而图1B为图1A的电感组件其消除差模噪声的磁路示意图。一种传统的扼流线圈1用以消除共模噪声与差模噪声，其包括一大环铁芯10、一小环铁芯11以及一线圈组12，其中小环铁芯11具有一环状本体111与架设于环状本体111之间的一导磁部112，小环铁芯11设置于大环铁芯10所形成的一空间中，且彼此之间由一垫片(spacer)13作分隔，线圈组12共同缠绕于大环铁芯10与小环铁芯11上。

大环铁芯10由高导磁率材质例如磁性铁氧体(ferrite)或非晶质物质构成，用以消除共模噪声，而小环铁芯11则由低导磁率的粉末铁芯(dust core)构成，用以消除差模噪声。如图1A所示，当电流I1与I2依据箭号所示流经线圈组12时，分别在大环铁芯10产生磁通φ1与φ2，经由循环于一封闭磁路而转换为热能(heat energy)通过涡流消耗掉，因此共模噪声电流逐渐消弱而消减共模噪声。

另外，如图1B所示，当电流I3依据箭号所示流经线圈组12时，在小环铁芯11产生磁通φ3与φ4，经由循环于小环铁芯11的环状本体111的左半部或右半部，并分别与导磁部112构成的封闭磁路而转换为热能通过涡流消耗掉，因此差模噪声电流逐渐消弱而消减差模噪声。

然而，传统两独立铁芯设置的方式，使得整个扼流线圈所占的面积相当大，而不利于微小化，亦使组件成本难以降低。再者，由于铁芯极易产生漏感而影响周遭的组件，且铁芯本身也很容易受到周遭磁场的影响，而使组件特性不稳定。

有鉴于此，如何提供一种低成本且高性能的滤波组件及其制造方法，实为当前产业的重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种低成本且高性能的滤波组件及其制造方法。

缘是，为达上述目的，依据本发明的一种滤波组件包括一导磁壳体以及一线圈组。其中，导磁壳体具有一本体及一导磁部，本体为中空，导磁部连结于本体，并将本体分隔为二部分；线圈组分别缠绕于本体的该等部分。

为达上述目的，依据本发明的一种滤波组件的制造方法包括下列步骤：提供一导磁壳体，导磁壳体具有一本体及一导磁部，本体为中空，导磁部连结于本体，并将本体分隔为二部分；以及将一线圈组分别缠绕于本体的该等部分。

承上所述，因依据本发明的一种滤波组件及其制造方法是将线圈组缠绕在一导磁壳体来组成本发明的滤波组件，取代了传统技术使用铁芯来制造滤波组件，由于导磁壳体相较于实心铁芯的制造仅需较少的材料以例如射出成型的方式形成，可以有效降低制造成本，同时亦维持有传统铁芯高滤波的性能。

附图说明

图1A为一种传统电感组件消除共模噪声的磁路示意图。

图1B为图1A的电感组件其消除差模噪声的磁路示意图。

图2为一种依据本发明优选实施例的一种滤波组件的示意图。

图3为一种依据本发明优选实施例的一种滤波组件的导磁壳体的立体分解示意图。

图4为依据本发明优选实施例的一种滤波组件的制造方法的流程图。

图5与图6为未使用与使用本发明优选实施例的滤波组件的噪声测量结果。

主要组件符号说明

1：扼流线圈            10：大环铁芯

11：小环铁芯           111：环状本体

112、202：导磁部       12：线圈组

13：垫片               2：滤波组件

20：导磁壳体           201：本体

203：中空空间          21：线圈组

21a、21b：线圈         22：第一壳体

23：第二壳体          I1、I2、I3：电流

φ1、φ2、φ3、φ4：磁通

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明优选实施例的一种滤波组件及其制造方法，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。

请同时参照图2与图3，图2为一种依据本发明优选实施例的一种滤波组件的示意图，而图3为一种依据本发明优选实施例的一种滤波组件的导磁壳体的立体分解示意图。

如图2所示，滤波组件2包括一导磁壳体20以及一线圈组21。本实施例的滤波组件2应用于一会产生噪声的电子装置，其中该电子装置为一电源供应器。

导磁壳体20具有一外框本体201及一导磁部202，且外框本体201为中空。导磁部202连结于外框本体201，并将外框本体201分隔为二部分。在本实施例中，如图3所示，外框本体201呈圆环形，导磁部202则似桥状坐卧于外框本体201内而呈一日字型的导磁壳体20，本实施例的外框本体201形状仅为举例性，但不应以此为限，只要其形状形成一封闭回路均可以实施，例如为方环形与不规则环形等。

如图2所示，线圈组21分别缠绕于导磁壳体20的本体201上。在本实施例中，线圈组21的一线圈21a缠绕于导磁壳体20的左半部，线圈组21的另一线圈21b则缠绕于导磁壳体20的右半部。导磁壳体20可使流经线圈组21的电流产生一封闭磁路，而得以消除差模噪声。

再者，导磁壳体20可由二个半壳体对组形成。如图3所示，导磁壳体20包括一第一壳体22及一第二壳体23，第一壳体22与第二壳体23相互连接而形成本实施例的导磁壳体20，即第一壳体22与第二壳体23对组而形成导磁壳体20，然不仅限于此，当然，导磁壳体20亦可以一体成型方式形成单一构件。如图3所示，导磁壳体20为一薄型壳体，而于导磁壳体20内形成有一中空空间203，并于该中空中间203中可再依使用者所需而另外置入可消除共模噪声的铁芯，但导磁壳体20的不同壁厚并不限制实施本发明。

承上，导磁壳体20是混合至少一磁性填充物于一树脂中以例如射出成型、加压成型、浇铸成型或灌注成型方式形成，其中磁性填充物可为一磁性铁氧体(ferrite)或一磁性粉末，磁性铁氧体可为一锰锌铁氧体(Mn-Zn ferrite)或一镍锌铁氧体(Ni-Zn ferrite)，而磁性粉末可为一含铁磁性粉末、一含铁合金磁性粉末、一非晶质磁性粉末或一晶质磁性粉末，含铁合金粉末可选自铁硅合金粉末、铁硅铝合金粉末、铁镍合金粉末、铁钴合金粉末、锰铁镍合金粉末及其组合所构成的群组，且本实施例的磁性填充物的尺寸可为纳米级的。另外，在本实施例中，树脂为一热塑性树脂(thermoplastic resin)、一热固性树脂(thermoset resin)或一光固性树脂，其中热塑性树脂为一热塑性聚氨酯(TPU)。

另外，请参照图4所示，其为依据本发明优选实施例的一种滤波组件的制造方法的流程图。依据本发明优选实施例的一种滤波组件的制造方法包括步骤S1与S2。

在步骤S1，提供一导磁壳体，导磁壳体具有一本体及一导磁部，本体为中空，导磁部连结于本体，并将本体分隔为二部分。

在本实施例中，导磁壳体如上所述以至少一磁性材料混合于一树脂中且以射出成型、加压成型、浇铸成型或灌注成型方式形成，而由于本实施例的导磁壳体的结构特征、磁性材料与树脂的材料选择皆如前实施例相同组件所述，故不在此赘述。在本实施例中，导磁壳体优选地以重量百分比80％的锰锌铁氧体混合于热塑性聚氨酯中以射出成型形成。

而在步骤S2，将一线圈组分别缠绕于本体的该等部分，即线圈组的一线圈缠绕于导磁壳体的左半部，线圈组的另一线圈则缠绕于导磁壳体的右半部，是以当电流通过线圈组流经导磁壳体时将产生一封闭磁路，而得以消除差模噪声。

请参照图5与图6所示，其显示未使用与使用依据本发明优选实施例的滤波组件，分别进行噪声测量的测试结果图，如图5所示，当于EMI滤波模块中未使用滤波组件而进行噪声测量时，由结果图可看到在低频(150kHz-300kHz)的范围下噪声干扰严重，另外，在高频位置亦有很高的噪声峰。而如图6所示，当于EMI滤波模块中加入滤波组件再进行噪声测量时，由结果图可明显发现于低频的范围下噪声有效地被抑制且下降，详细来说，于150kHz处使用本发明的滤波组件相较于未使用滤波组件可多抑制约17dB，而于300kHz处可多抑制约15dB，此外，在高频的范围下噪声亦有效地被抑制。

综上所述，因依据本发明的一种滤波组件及其制造方法是将线圈组缠绕于一导磁壳体来组成本发明的滤波组件，取代了传统技术使用铁芯来制造滤波组件，由于导磁壳体相较于实心铁芯的制造仅需较少的材料以例如射出成型的方式形成，可以有效降低制造成本，同时亦维持有传统铁芯高滤波的性能。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括于权利要求书中。

Claims (16)

1.一种滤波组件，包括：

一导磁壳体，具有一本体及一导磁部，该本体为中空，该导磁部连结于该本体，并将该本体分隔为二部分；以及

一线圈组，分别缠绕于该本体的该等部分。

2.根据权利要求1所述的滤波组件，其中该导磁壳体包括一第一壳体及一第二壳体，该第一壳体与该第二壳体连接形成该导磁壳体。

3.根据权利要求1所述的滤波组件，其中该导磁壳体的材质包括一树脂及至少一纳米级磁性填充物，而该树脂为一热塑性树脂、一热固性树脂或一光固性树脂。

4.根据权利要求3所述的滤波组件，其中该磁性填充物为一磁性铁氧体或一磁性粉末。

5.根据权利要求4所述的滤波组件，其中该磁性铁氧体包括一锰锌铁氧体或一镍锌铁氧体，且该磁性粉末为一含铁磁性粉末、一含铁合金磁性粉末、一非晶质磁性粉末或一晶质磁性粉末。

6.根据权利要求5所述的滤波组件，其中该含铁合金粉末选自铁硅合金粉末、铁硅铝合金粉末、铁镍合金粉末、铁钴合金粉末、锰铁镍合金粉末及其组合所构成的群组。

7.根据权利要求1所述的滤波组件，其中该导磁壳体以射出成型、加压成型、浇铸成型或灌注成型方式形成。

8.根据权利要求1所述的滤波组件，应用于一电源供应器。

9.根据权利要求1所述的滤波组件，其中该本体内置入一可消除共模噪声的铁芯。

10.一种滤波组件的制造方法，包括下列步骤：

提供一导磁壳体，该导磁壳体具有一本体及一导磁部，该本体为中空，该导磁部连结于该本体，并将该本体分隔为二部分；以及

将一线圈组分别缠绕于该本体的该等部分。

11.根据权利要求10所述的制造方法，其中该导磁壳体包括一第一壳体及一第二壳体，且于将一线圈组分别缠绕于该本体的该等部分的步骤前，还包括下列步骤：

在该本体内置入一可消除共模噪声的铁芯；以及

将该第一壳体与该第二壳体对组并相互连接而形成该导磁壳体。

12.根据权利要求10所述的制造方法，其中该导磁壳体的材质包括一树脂及至少一纳米级磁性填充物，而该树脂为一热塑性树脂、一热固性树脂或一光固性树脂。

13.根据权利要求12所述的制造方法，其中该磁性填充物为一磁性铁氧体或一磁性粉末。

14.根据权利要求13所述的制造方法，其中该磁性铁氧体包括一锰锌铁氧体或一镍锌铁氧体，且该磁性粉末为一含铁磁性粉末、一含铁合金磁性粉末、一非晶质磁性粉末或一晶质磁性粉末。

15.根据权利要求14所述的制造方法，其中该含铁合金粉末选自铁硅合金粉末、铁硅铝合金粉末、铁镍合金粉末、铁钴合金粉末、锰铁镍合金粉末及其组合所构成的群组。

16.根据权利要求10所述的制造方法，其中该导磁壳体以射出成型、加压成型、浇铸成型或灌注成型方式形成。

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