CN103595370B - 共模静噪滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种共模静噪滤波器，其特征在于，包括：第1导线体，一端与外部的第1电线连接后流动电流；第2导线体，一端与外部的第2电线连接后流动电流；圆筒形电容器，所述介入所述第1及第2导线体各自的另一端以将所述第1及第2导线体连接，并与底盘接地连接具有中孔；以及第3导线体，中央部插入排放在所述圆筒形电容器的中孔内，左侧部从所述中央部的一端贯通所述第1导线体的中心并且向所述第1电线方向延长形成，右侧部从所述中央部的另一端贯通所述第2导线体的中心并且向所述第2电线延长形成。像这样，本发明利用趋肤效应（Skin Effect）通过对高频电流和低频电流进行分离并滤波的结构，减少共模高频电流。

Description

共模静噪滤波器

技术领域

本发明涉及的是共模静噪滤波器，具体地说是涉及一种为了去除高频共模噪声的共模静噪滤波器。

背景技术

与电力车辆一样作为使用电源利用高电压的情况，与交换器等的前端连接的DC-LINK电容器之间存在着一种高电压总线，这些高电压总线被电气底盘（ElectricalChassis）隔离，人体在接触到底盘的时候能够防止触电。

像这样的高电压总线如果没有与电气底盘接地的情况，电压供给线内会存在噪音电源和杂散电容（Stray Capacitance）。这种情况会形成从噪音电源向高电压总线同一方向的共模电流（Common mode current），通过杂散电容泄露的电流在电气底盘流动，这就是系统间通过电容的结合传达给通信信号线。

特别是高频共模噪声在包括了如收音机等的广播器材的通信系统里存在电磁干扰（EMI，Electromagnetic Interference）引起的问题。

为了解决这样的问题，在以往的方法中其中一个方法是高电压（+）总线和底盘之间，高电压（-）总线和底盘之间各自安装上Y电容器（capacitor），将共模电流设计成分流（bypass）通信系统。

此外，关于共模电流利用共模静噪滤波器使用线圈或者铁氧体，并且通过电缆线及屏蔽套（shielding）等对高频噪声进行抑制。

但是，在以往的及方法中使用Y电容器的方法是将Y电容器连接的高电压总线在分支点将共模电流分为高电压总线、Y电容器2个电流线路，因此只在Y电容器除去共模电流的话会受到限制。

并且，以往的方法中共模静噪滤波器的使用方法，在如电力车辆一样的电力电容较大的情况，使用电感器的共模静噪滤波器的重量及大小存在随之变大的缺点。并且电缆线及屏蔽套的使用方法是需要具有高度的技术，这样相对来说就会导致设计和制造费用成本增加的问题。

发明内容

（要解决的技术问题）

本发明的目的是提供一种利用趋肤效应（Skin Effect）分离高频电流和低频电流并滤波的结构减少共模高频电流，从而降低制造费用的共模静噪滤波器。

（解决问题的手段）

为达成所述目的，根据本发明的一侧面共模静噪滤波器，其特征在于，包括：第1导线体，一端与外部的第1电线连接后流动电流；第2导线体，一端与外部的第2电线连接后流动电流；圆筒形电容器，介入所述第1及第2导线体各自的另一端以将所述第1及第2导线体连接，并与底盘接地连接具有中孔；以及第3导线体，中央部插入排放在所述圆筒形电容器的中孔内，左侧部从所述中央部的一端贯通所述第1导线体的中心并且向所述第1电线方向延长形成，右侧部从所述中央部的另一端贯通所述第2导线体的中心并且向所述第2电线延长形成。

所述圆筒形电容器，和所述第1及第2导线体的另外一端连接的部分里各自包括带中孔的电容器电极。所述圆筒形电容器为多数个串联进行连接。

所述第3导线体的左侧部从所述中央部的一端向所述第1电线方向横断面的面积逐渐变小并延长，所述第3导线体的右侧部从所述中央部的一端向第2电线方向的横断面的面积逐渐变小并延长。这里所述第3导线体的一端部及另一端部可以为梯形的圆筒形形状。

各个所述第1及第2导线体的与其各个贯通形成的与所述第3导线体互相绝缘，并且所述第1及第2导线体的电阻率可以比所述第3导线体的电阻率小，所述第1及第2导线体的磁导率可以比所述第3导线体的磁导率大。

所述第1及第2导线体的截面直径和所述第3导线体的截面直径，以及所述圆筒形电容器的截面直径会随着制造时候使用的材料的物性不同而确定。

在事先设定的支点内，第1及第2导线体的截面直径和所述第3导线体的截面直径之间的差异的绝对值可以定为趋肤深度（skin depth）的2倍。

(发明的效果)

像这样，本发明利用趋肤效应（Skin Effect）对高频电流和低频电流进行分离，分离后的高频电流通过底盘接地利用分流滤波结构从而对共模高频电流减少，与以往相比可以实现小型化及轻量化，也可以减少制造费用。

附图说明

图1根据本发明的一实施例共模静噪滤波器的示意图。

图2是为了说明图1的共模静噪滤波器的分解立体图。

图3是在图1的共模静噪滤波器内两个圆筒形电容器图示。

图4是根据本发明的一实施例共模静噪滤波器的电路图。

图5是根据本发明的一实施例为了说明共模静噪滤波器的功能提供的作业概念图。

【符号说明】

1：共模静噪滤波器

10：第1导线体

20：第2导线体

30：圆筒形电容器

32：电容器电极

40：第3导线体

42：中央部

44：左侧部

46：右侧部

具体实施方式

参照下面的附图，根据本发明的一实施例对共模静噪滤波器进行说明。图1是根据本发明的一实施例共模静噪滤波器的立体图，图2是为了说明图1的共模静噪滤波器的分解示意图。图3是在图1的共模静噪滤波器内两个圆筒形电容器图示。

参照图1根据本实施例共模静噪滤波器1可形成高频及低频电流流动的第1导线体10及第2导线体20和，使高频电流分流（bypass）向底盘接地送出的圆筒形电容器30，低频电流流动的第3导线体40。

第1导线体10不与圆筒形电容器30连接的一端与外部的第1电线连接，第2导线体20不与圆筒形电容器30连接的一端与外部的第2电线连接。

与图2的图示一致，圆筒形电容器30作为中间有中孔的圆筒形态，介入第1导线体10及第2导线体20各自的另一端以将第1及第2导线体10、20连接并再连接到底盘接地成一个有中孔的圆筒形状。依照趋肤效应（skin effect）通过第1导线体10或者第2导线体20的表面使传输的高频电流分流，送输到底盘接地。

圆筒形电容器30，与第1及第2导线体10、20的另外一端连接的部分里各个包括具有中孔的电容器电极32。通过电容器电极32可以让第1及第2导线体10、20的表面流动的高频电流流入后向底盘接地流出。

圆筒形电容器30与图1相同可以是一个，也可以与图3相同具备两个串联连接。像这样可以对圆筒形电容器30的个数进行调整，从而可以对滤波的特征进行调整。

与图1及图2的图示一致，第3导线体40可以划分为：中央部42，为插入排放在圆筒形电容器30的中孔内构成；左侧部44，中央部42的一端从第1导线体10的中心贯穿向1电线方向延长形成；右侧部46，中央部的另一端从第2导线体20的中心贯穿向2电线方向延长形成。

左侧部44从中央部42的一端向第1电线方向横断面的面积逐渐变小并延长，右侧部46从中央部42的另一端向第2电线方向的横断面的面积逐渐变小并延长。

比如说，第3导线体40的一端部及另一端部形成梯形圆筒形状。本实施例里的一端部及另一端部的形状为圆筒形形状，考虑到材料及滤波特性可以将形态变形为梯形圆筒形状。

第1导线体10与贯通其形成的第3导线体40的左侧部44之间互相绝缘，第2导线体20与贯通其形成的第3导线体40的右侧部46之间互相绝缘。

并且，第1及第2导线体10、20的电阻率比第3导线体40的电阻率要低，第1及第2导线体10、20的磁导率可以比第3导线体40的磁导率大。照此，第1及第2导线体10、20的电流很难渗入到第3导线体40。

另外，根据本实施例第1及第2导线体10、20的截面直径与第3导线体40的截面直径以及圆筒形电容器的截面直径相同的共模静噪滤波器1的规格是可以随着在制造时使用的材料的物性或者需求的滤波的特性而定。

在事先设定的支点内，第1及第2导线体10、20的截面直径和第3导线体的截面直径之间的差异的绝对值可以定为趋肤深度（skin depth）的2倍。

趋肤深度（skin depth）定义为传导物质的表面下面深度的电流密度降低到1/e（e是指自然对数的基数）支点时的深度。普通趋肤深度可以用下面的数学式1来近似计算和选定。

[数学式1]

这时，ρ指电阻率(resistivity,单位:Ω·m),ω指金属导线流动的电流中进行滤波的目标噪声角频率(angular frequency,单位:rad/s)，μ是指磁导率(permeability,单位:H/m)。

以下，参照图4及图5根据本发明的一实施例对共模静噪滤波器1的功能进行说明。图4是根据本发明的一实施例共模静噪滤波器的电路图。

参照图4，共模噪声电流在通过Y电容器后留下的共模高频噪声电流通过根据本发明实施例共模静噪滤波器1的圆筒形电容器30的电容器电极32流向底盘接地。

图5是根据本发明的一实施例为了说明共模静噪滤波器的功能提供的作业概念图。

参照图5，包括了高频及低频的电流通过第1导线体10的一端流入的情况时（S52），流入的电流由于第1导线体10的高频电流趋肤效应（skin effect）在第1导线体10的表面流动（S54）。为了通过第1导线体10的高频电流的渗入深度说明的趋肤深度（skin depth），可以用近似数学式1进行计算。

因流入到第1导线体10的高频电流而提及的趋肤效应，是在第1导线体10的表面流动，低频电流的趋肤效应非常微弱通过第1导线体10及第3导线体40流动（S56）。

第1导线体10的表面流动的高频电流是从与圆筒形电容器30连接的底盘接地流出去。第1导线体10及第3导线体40流动的低频电流分流圆筒形电容器30通过从圆筒形电压器的中孔内排放的第3导线体40的中央部42流动。

这样的根据本发明实施例共模静噪滤波器1利用趋肤效应依照第1及第2导线体10、20和第3导线体40的结构，对流入的电流中高频电流和低频电流进行分离，分离后的高频电流通过底盘接地（S58），从而减少实现小型化及轻量化，也可以减少制造费用。

本实施例作为变形形态，随着制造条件及要求的滤波特征圆筒形电容器30的个数及连接方法可以实现多样化，第1及第2导线体10、20和第3导线体40的规格也可以多样的进行设计。

Claims (7)

1.一种共模静噪滤波器，其特征在于，包括：

第1导线体，一端与外部的第1电线连接后流动电流；

第2导线体，一端与外部的第2电线连接后流动电流；

圆筒形电容器，介入所述第1及第2导线体各自的另一端以将所述第1及第2导线体连接，并与底盘接地连接具有中孔；

以及第3导线体，中央部插入排放在所述圆筒形电容器的中孔内，左侧部从所述中央部的一端贯通所述第1导线体的中心并且向所述第1电线方向延长形成，右侧部从所述中央部的另一端贯通所述第2导线体的中心并且向所述第2电线延长形成；

所述第1及第2导线体的各个与所述第3导线体之间互相绝缘；

所述第1及第2导线体的电阻率比所述第3导线体的电阻率小，

所述第1及第2导线体的磁导率比所述第3导线体的磁导率大。

2.根据权利要求1所述的共模静噪滤波器，其特征在于，包括：

所述圆筒形电容器，和所述第1及第2导线体的另外一端连接的部分里各自包括带中孔的电容器电极。

3.根据权利要求1所述的共模静噪滤波器，其特征在于，

所述圆筒形电容器为多数个串联进行连接。

4.根据权利要求1所述的共模静噪滤波器，其特征在于，

所述第3导线体的左侧部从所述中央部的一端向所述第1电线方向横断面的面积逐渐变小并延长，所述第3导线体的右侧部从所述中央部的另一端向第2电线方向的横断面的面积逐渐变小并延长。

5.根据权利要求4所述的共模静噪滤波器，其特征在于，

所述第3导线体的一端部及另一端部为梯形的圆筒形形状。

6.根据权利要求1所述的共模静噪滤波器，其特征在于，

所述第1及第2导线体的截面直径和所述第3导线体的截面直径，以及所述圆筒形电容器的截面直径会随着制造时候使用的材料的物性不同而确定。

7.根据权利要求6所述的共模静噪滤波器，其特征在于，

在事先设定的支点，第1及第2导线体的截面直径和所述第3导线体的截面直径之间的差异的绝对值为趋肤深度的2倍。