CN106601431A - 一种共差模电感 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共差模电感，包括环形磁芯Ⅰ、与环形磁芯Ⅰ同轴且设置有若干隔层的环形磁芯Ⅱ以及同时绕在环形磁芯Ⅰ和环形磁芯Ⅱ上的三组绕组。该电感能够实现对共模干扰电流和差模干扰电流的滤波。
Description
技术领域
本发明涉及滤波电感领域，尤其涉及一种共差模电感。
背景技术
现有的三相共模电感，通常采用环形结构，三个绕组绕向相同，当流入共模电流时，由于共模电流方向(相位)相同，三相磁通量相互叠加，从而实现对共模电流的高阻抗作用，此即三相共模电感的工作原理；当流入三相差模电流时，由于三相差模电流三相之间相位依次滞后120°，三相磁通量合成为0，因此对差模电流无阻抗作用。
现有的三相差模电感，当流入三相差模电流时，由于差模电流三相之间相位依次滞后120°，通常采用三相三柱结构，三个绕组绕向相同，即可实现对差模电流的阻抗作用；当流入共模电流时，由于共模电流方向(相位)相同，三相磁通量抵消，因此对共模电流无阻抗作用。同时，由于现有三相差模电感采用三相三柱结构，中间一相磁路长度与两侧不一样，因此还存在电感不平衡的缺陷。
在当前的很多电路中需要对共模干扰电流和差模干扰电流进行滤波，如光伏逆变器逆变电路，为了能够同时对共模干扰电流和差模干扰电流进行滤波，现在主要使用共模电感和差模电感分别抑制共模电流与差模电流，仅仅将两种电感机械地叠加，存在占用空间大、总成本高、总损耗大等缺点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种共差模电感，能够同时实现对共模干扰电流和差模干扰电流进行滤波，又能够缩小体积、降低成本以及降低损耗。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种共差模电感，包括环形磁芯Ⅰ、与环形磁芯Ⅰ同轴且设置有若干隔层的环形磁芯Ⅱ以及同时绕在环形磁芯Ⅰ和环形磁芯Ⅱ上的三组绕组。
优选地，所述隔层设置在与相邻绕组之间的间隙对应的位置处。
优选地，相邻隔层在圆周上的夹角为120°。
优选地，每个所述隔层的宽度W大致为环形磁芯Ⅱ的磁路总长度的5％。
优选地，所述环形磁芯Ⅰ和环形磁芯Ⅱ采用铁氧体、纳米晶、非晶以及硅钢其中的一种材料制成。
优选地，所述隔层采用非导磁材料制成。
优选地，所述隔层采用FR4板材、GPO-3板材其中一种材料制成。
优选地，所述隔层采用金属磁粉芯制成。
优选地，所述金属磁粉芯为铁粉芯、铁硅磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍磁粉芯或者铁镍钼磁粉芯其中的一种。
优选地，所述共差模电感还包括穿过环形磁芯Ⅰ和环形磁芯Ⅱ的中心孔的绝缘板，所述绝缘板包括三个支板，在相连的绕组之间的间隙中插入一个所述支板。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的电感能够同时对差模干扰电流和共模干扰电流进行滤波，实现了共模电感和差模电感的一体设计，能够有效缩小电感的体积、降低生产和使用成本以及降低损耗；
2)本发明在线圈绕组中同时设置两个磁芯，通过一个磁芯形成共模电感，在另一个磁芯设置有隔层实现差模电感，结构简单，便于生产。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的轴测视图
图2是根据本发明的一个优选实施例的环形磁芯Ⅱ2的主视图
图3是根据本发明的一个优选实施例的环形磁芯Ⅱ2的左视图
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
如图1-3所示的一种共差模电感，包括底板6、支撑在底板6上且设置有若干隔层3的环形磁芯Ⅱ2和环形磁芯Ⅰ1以及同时绕在环形磁芯Ⅰ1和环形磁芯Ⅱ2上的三组绕组5，所述环形磁芯Ⅰ1同轴地支撑在环形磁芯Ⅱ2上，并且环形磁芯Ⅰ1与环形磁芯Ⅱ2的内缘直径ID相同，外缘直径OD也相同，两者的厚度可以相同可以不同。
所述隔层3有三个，所述隔层3设置在所述环形磁芯Ⅱ2上且与相邻绕组之间的间隙对应的位置处，这样一方面能够减少隔层3处绕组的涡流损耗，一方面增大差模电感的大小。
三组所述绕组5匝数相同、绕向相同、在圆周上等间距分布且均采用铜制成，为了能够使隔层3设置在与相邻绕组5之间的间隙对应的位置，相邻的所述隔层3之间的夹角为120°。
如图2-3所示，每个所述隔层3的宽度W优选大致为磁路总长度的5％，如果太小，则环形磁芯Ⅱ2的有效磁导率过高，电感对差模电流的抗饱和能力差；如果太大，则环形磁芯Ⅱ2的有效磁导率过低，电感抗饱和能力虽好，但差模电感的感值很难设计的很大。
所述环形磁芯Ⅰ1与环形磁芯Ⅱ2均采用磁导率较高的铁氧体、纳米晶、非晶以及硅钢等材料制成。
所述隔层3可采用非导磁材料制成，如FR4板材、GPO-3板材；也可采用磁导率较低的材料制成，如金属磁粉芯，进一步可以为铁粉芯、铁硅磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍磁粉芯、铁镍钼磁粉芯等，隔层3采用非导磁材料或磁导率较低的材料能够保证差模电感的抗饱和能力。
所述共差模电感还包括由三块支板组成的绝缘板4，所述绝缘板4穿过环形磁芯Ⅰ1和环形磁芯Ⅱ2的中心孔并且每个支板分别插入到相应的相邻的绕组之间的间隙中。
本发明的工作原理如下：当流入共模电流时，电感中的环形磁芯Ⅰ1起主要作用，产生较大共模电感，与现在传统三相共模电感相同；环形磁芯Ⅱ2由于有效磁导率低，产生较小的共模电感；当电感的结构、绕组完全对称时，三相共模电感几乎完全一致。
当流入差模电流时，由于三相交流电相位依次滞后120°，电感中的环形磁芯Ⅰ1产生的磁通几乎相互抵消，无感量，并且由于是闭合磁路且无气隙，漏磁极小，对三相差模电流无阻抗作用；环形磁芯Ⅱ2由于隔层3的存在增大了漏感，从而实现了较大的差模电感，且隔层3有效保证了电感的抗饱和能力；当结构、绕组完全对称时，产生的差模电感平衡度最佳。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种共差模电感，其特征在于，包括环形磁芯Ⅰ、与环形磁芯Ⅰ同轴且设置有若干隔层的环形磁芯Ⅱ以及同时绕在环形磁芯Ⅰ和环形磁芯Ⅱ上的三组绕组。
2.根据权利要求1所述的一种共差模电感，其特征在于，所述隔层设置在与相邻绕组之间的间隙对应的位置处。
3.根据权利要求2所述的一种共差模电感，其特征在于，相邻隔层在圆周上的夹角为120°。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种共差模电感，其特征在于，每个所述隔层的宽度W大致为环形磁芯Ⅱ的磁路总长度的5％。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种共差模电感，其特征在于，所述环形磁芯Ⅰ和环形磁芯Ⅱ分别采用铁氧体、纳米晶、非晶以及硅钢其中的一种材料制成。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种共差模电感，其特征在于，所述隔层采用非导磁材料制成。
7.根据权利要求6所述的一种共差模电感，其特征在于，所述隔层采用FR4板材、GPO-3板材其中一种材料制成。
8.根据权利要求1-3任一项所述的一种共差模电感，其特征在于，所述隔层采用金属磁粉芯制成。
9.根据权利要求8所述的一种共差模电感，其特征在于，所述金属磁粉芯为铁粉芯、铁硅磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍磁粉芯或者铁镍钼磁粉芯其中的一种。
10.根据权利要求1-3任一项所述的一种共差模电感，其特征在于，还包括穿过环形磁芯Ⅰ和环形磁芯Ⅱ的中心孔的绝缘板，所述绝缘板包括三个支板，在相连的绕组之间的间隙中插入一个所述支板。
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