CN107077951A - 双模扼流圈、使用双模扼流圈的高频滤波器、车载用马达一体型电动助力转向系统及车载用充电装置 - Google Patents
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Abstract
双模扼流圈(1)包括:下部芯(4),其具有第一柱状体(5a)至第四柱状体(5d);第一上部芯(6a)及第二上部芯(6b);第一线圈(3a),在所述第一线圈中,串联连接以相互不同的方向分别卷绕在第一柱状体(5a)和第三柱状体(5c)上的两个线圈导体;以及第二线圈(3b),在所述第二线圈中,串联连接以相互不同的方向分别卷绕在第二柱状体(5b)和第四柱状体(5d)上的两个线圈导体,且第一柱状体(5a)的线圈导体与第二柱状体(5b)的线圈导体的卷绕方向相同。由此,对共模噪声及常模噪声中的任一个均具有高的减小效果。
Description
技术领域
本发明涉及设置在电源与负载装置之间且减小在负载装置侧产生并向电源侧传播的噪声的双模扼流圈、使用双模扼流圈的高频滤波器、车载用马达一体型电动助力转向系统及车载用充电装置。
背景技术
例如,通过电力转换装置的逆变器(inverter)的高速开关动作而产生的EMI噪声(Electo-Magnetic Interference Noise:电磁干扰噪声)会成为传导噪声,并流经电源线、地线,因此有可能带来传递给其他电气设备而引起误动作等不良影响,所述电力转换装置控制作为负载装置的交流驱动马达。噪声有常模噪声和共模噪声这两种,所述常模噪声在电源与负载装置间的传送路径传播,所述共模噪声在传送路径与地线间传播。作为减小这些噪声的对策,使用噪声滤波器。特别地,作为使这双方噪声减小的噪声滤波器,有双模扼流圈。
例如,在专利文献1的噪声滤波器中,在用于抑制构成EMI噪声的共模噪声向电源侧传播这一情形的第一、第二共模扼流圈中的第一共模扼流圈上,形成有第一磁性体芯,所述第一磁性体芯具有在两端形成突起部的一对磁脚,在第二共模扼流圈上形成有第二磁性体芯,所述第二磁性体芯具有与第一磁性体芯相同的结构,并配设成两端的突起部隔着空隙与第一磁性体芯的两端的突起部相向。并且,将卷绕在隔着第一、第二磁性体芯的空隙而相向的各磁脚上的同一相的绕组的卷绕方向设为逆向,通过由该同一相的绕组形成的磁路的磁通,得到对常模噪声的高阻抗。由此,公开了除去常模扼流圈而实现滤波器的小型化的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-235580号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,以往的噪声滤波器为将两个共模扼流圈隔开一定间隔的间隙进行配置的结构来作为双模扼流圈的结构,因此在常模电流流过该双模扼流圈的情况下,所产生的磁通在该两个共模扼流圈的各一半的区域和通过两个共模扼流圈间的间隙的独立的两个路径中产生。另一方面,在共模电流流过该双模扼流圈的情况下,由于是所产生的磁通以各共模扼流圈为路径分别大致独立地产生,双模扼流圈的共模电感与各个共模扼流圈所具有的共模电感之和大致相等,在各共模扼流圈以外的路径中难以产生磁通的结构,因此存在难以设为其以上的值的问题。
本发明为解决上述问题而做出,其目的在于提供一种对共模噪声及常模噪声中的任一种均有高的减小效果的双模扼流圈、使用双模扼流圈的高频滤波器、车载用马达一体型电动助力转向系统及车载用充电装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题,本发明的第一双模扼流圈的特征在于,具备:由磁性体构成的下部芯,所述下部芯在平板上在四边形的四角设置有各自的轴为直立的四个柱状体,并且在所述柱状体中,第三柱状体及第四柱状体相对于第一柱状体及第二柱状体平行地配置;第一线圈,所述第一线圈的卷绕在所述第一柱状体上的第一线圈导体和卷绕在所述第三柱状体上的第三线圈导体的卷绕方向相互不同,并且所述第一线圈导体与所述第三线圈导体串联连接;第二线圈,所述第二线圈的卷绕在所述第二柱状体上的第二线圈导体和卷绕在所述第四柱状体上的第四线圈导体的卷绕方向相互不同,并且所述第二线圈导体与所述第四线圈导体串联连接;由磁性体构成的第一上部芯,所述第一上部芯与所述第一柱状体及所述第二柱状体的上部接触;以及由磁性体构成的第二上部芯,所述第二上部芯与所述第三柱状体及所述第四柱状体的上部接触,所述第一上部芯和所述第二上部芯设置间隙地进行配置,另外,所述第一线圈导体的卷绕方向与所述第二线圈导体的卷绕方向不同。
另外,本发明的第二双模扼流圈的特征在于,具备:由磁性体构成的下部芯,所述下部芯在平板上在四边形的四角设置有各自的轴为直立的四个柱状体,并且在所述柱状体中,第三柱状体及第四柱状体相对于第一柱状体及第二柱状体平行地配置;第一线圈,所述第一线圈的卷绕在所述第一柱状体上的第一线圈导体和卷绕在所述第三柱状体上的第三线圈导体的卷绕方向相互不同,并且所述第一线圈导体与所述第三线圈导体并联连接;第二线圈,所述第二线圈的卷绕在所述第二柱状体上的第二线圈导体和卷绕在所述第四柱状体上的第四线圈导体的卷绕方向相互不同,并且所述第二线圈导体与所述第四线圈导体并联连接;由磁性体构成的第一上部芯,所述第一上部芯与所述第一柱状体及所述第二柱状体的上部接触;以及由磁性体构成的第二上部芯,所述第二上部芯与所述第三柱状体及所述第四柱状体的上部接触,所述第一上部芯和所述第二上部芯设置间隙地进行配置,另外,所述第一线圈导体的卷绕方向与所述第二线圈导体的卷绕方向不同。
另外,本发明的第一高频滤波器的特征在于,具备所述双模扼流圈,并且在所述第一线圈与所述第二线圈之间连接有至少一个电容器。
另外,本发明的第二高频滤波器的特征在于,具备所述双模扼流圈,且设置有接地端子,并且在所述接地端子与所述第一线圈及所述第二线圈之间分别连接有至少一个电容器。
另外,本发明的车载用马达一体型电动助力转向系统的特征在于,在直流输入部中具备所述双模扼流圈。
另外,本发明的车载用充电装置的特征在于,在交流输入部中具备所述双模扼流圈。
发明效果
根据本发明的双模扼流圈,通过在双模芯部产生多个磁通路径,与现有例相比能够对共模电流实现高的电感,具有如下效果:能够进一步大幅地减小共模噪声。
另外,根据本发明的第一高频滤波器,根据高频滤波器,通过使用双模扼流圈且将其用作具有常模噪声电流的减小效果的常模扼流圈,并且在其一对线圈间附加电容电路,具有如下效果:能够实现应对常模噪声电流的高频的高频滤波器。
另外,根据本发明的第二高频滤波器,通过使用双模扼流圈且将其用作具有共模噪声电流的减小效果的共模扼流圈,并且经由接地端子在其一对线圈间附加电容电路,具有如下效果:能够实现应对共模噪声电流的高频的高频滤波器。
另外,根据本发明的车载用马达一体型电动助力转向系统,为了使伴随着对马达进行驱动的逆变电路(inverter circuit)的开关动作而产生的传导噪声减小,通过具备双模扼流圈作为噪声滤波器,具有如下效果:能够在1.5MHz以下的频带中大幅地减小传导噪声。
另外,根据本发明的车载用充电装置,为了使伴随着对充电的电流进行控制的逆变电路的开关动作而产生的传导噪声减小,通过具备双模扼流圈作为噪声滤波器,具有如下效果:能够在1.5MHz以下的频带中大幅地减小传导噪声。
附图说明
图1是表示实施方式1的双模扼流圈的整体结构的立体图。
图2是实施方式1中的双模芯部的分解立体图。
图3是表示实施方式1中的线圈部的立体图。
图4是表示实施方式1中的双模扼流圈与电源及负载的连接的概略图。
图5是从实施方式1中的线圈部的上方观察到的针对共模电流的图。
图6是从实施方式1中的上部芯的上方观察到的针对共模电流的图。
图7是从实施方式1中的下部芯的上方观察到的针对共模电流的图。
图8是从实施方式1中的线圈部的上方观察到的针对常模电流的图。
图9是从实施方式1中的上部芯的上方观察到的针对常模电流的图。
图10是从实施方式1中的下部芯的上方观察到的针对常模电流的图。
图11是表示实施方式1中的线圈配置的另一实施方式的俯视图。
图12是表示在实施方式1中的双模芯部配置了含有磁性体粉末的作为弹性体的橡胶部件而成的另一实施方式的分解立体图。
图13是表示实施方式1中的双模芯部的第二实施方式的剖视图。
图14是表示实施方式1中的双模芯部的第三实施方式的剖视图。
图15是表示实施方式2的双模扼流圈的整体结构的立体图。
图16是实施方式2中的双模芯部的分解立体图。
图17是表示实施方式2中的线圈部的立体图。
图18是从实施方式2中的线圈部的上方观察到的针对共模电流的图。
图19是从实施方式2中的线圈部的上方观察到的针对常模电流的图。
图20是实施方式3的双模扼流圈中的双模芯部的分解立体图。
图21是从实施方式3中的下部芯的上方观察到的针对共模电流的图。
图22是从实施方式3中的下部芯的上方观察到的针对常模电流的图。
图23是实施方式4的双模扼流圈中的双模芯部的分解立体图。
图24是从实施方式4中的下部芯的上方观察到的针对共模电流的图。
图25是从实施方式4中的下部芯的上方观察到的针对常模电流的图。
图26是从实施方式5的高频滤波器的线圈部的上方观察到的图。
图27是实施方式5中的等效电路图。
图28是实施方式6的高频滤波器中的双模芯部的分解立体图。
图29是从实施方式6中的线圈部的上方观察到的图。
图30是实施方式6中的等效电路图。
图31是实施方式7的车载用马达一体型电动助力转向系统的分解立体图。
图32是实施方式7中的EPS的概略电路图。
图33是实施方式8的车载用充电装置的概略电路图。
图34是实施方式8中的AC/DC转换部的电路图。
具体实施方式
以下,参照图1至图34,说明本发明的实施方式的双模扼流圈、高频滤波器、马达一体型电动助力转向系统及车载用充电装置的详细情况。
实施方式1.
图1是表示实施方式1的双模扼流圈的整体结构的立体图,图2是双模芯部的分解立体图,图3是表示线圈部的立体图。另外,图4是表示双模扼流圈与电源及负载的连接的概略图。
首先,使用图1至图4,说明实施方式1的双模扼流圈的整体结构。如图1所示,双模扼流圈1由双模芯部2和线圈部3构成。如图2所示,双模芯部2包括:由磁性体构成的下部芯4,所述下部芯4在平板5f上配置了第一柱状体5a、第二柱状体5b、第三柱状体5c及第四柱状体5d,所述第三柱状体5c和第四柱状体5d相对于第一柱状体5a和第二柱状体5b所形成的轴平行地配置;第一上部芯6a,所述第一上部芯6a由与第一柱状体5a和第二柱状体5b的上部接触的平板状磁性体构成;以及第二上部芯6b,所述第二上部芯6b由与第一上部芯6a设置间隙7并与第三柱状体5c和第四柱状体5d的上部接触的平板状磁性体构成。另外,如图3所示,线圈部3包括:第一线圈3a,在所述第一线圈3a中,串联连接以相互产生的磁通方向相反的方式分别卷绕在第一柱状体5a和第三柱状体5c上的两个线圈导体;和第二线圈3b,在所述第二线圈3b中,串联连接以相互产生的磁通方向相反的方式分别卷绕在第二柱状体5b和第四柱状体5d上的两个线圈导体,并且配置成由卷绕在第一柱状体5a上的线圈导体产生的磁通方向与由卷绕在第二柱状体5b上的线圈导体产生的磁通方向相同。在这里,上述磁通的方向的定义是:如图4所示,双模扼流圈1与电源50和负载60连接,在负载驱动时流过的电流为图4所示的电流方向8的情况下的磁通的方向。在第一柱状体5a和第二柱状体5b中产生的磁通的方向是从纸面内侧向外侧的方向,在第三柱状体5c和第四柱状体5d中产生的磁通的方向是从纸面外侧向内侧的方向。此外,省略了电力转换电路等。
接着,使用图5至图7,说明对实施方式1中的双模扼流圈1的共模电流的动作。
图5是第一线圈3a及第二线圈3b的俯视图,并且示出了共模电流方向及共模电流流过时所产生的磁通方向。在图5中,箭头8表示流经第一线圈3a及第二线圈3b的电流方向,磁通方向9a至9d分别表示在第一柱状体5a至第四柱状体5d中产生的磁通的方向,在图5至图7中,磁通方向9a和9d表示从纸面内侧向外侧的方向,磁通方向9b和9c表示从纸面外侧向内侧的方向。图6是第一上部芯6a和第二上部芯6b的俯视图,并且示出了共模电流流过时在第一上部芯6a和第二上部芯6b中产生的磁通的方向,同样地,图7是下部芯4的俯视图,并且示出了共模电流流过时在下部芯4中产生的磁通的方向。在图6和图7中,箭头9表示磁通方向。
当作为同相电流的共模电流流经第一线圈3a和第二线圈3b时,在第一柱状体5a至第四柱状体5d中,分别在图5中9a至9d所示的方向上产生磁通。当考虑在第一上部芯6a中产生的磁通时,想要取如下路径:所述磁通在第一柱状体5a中产生,在图6中,沿纸面内侧至外侧方向到达第一上部芯6a,并被吸入到所产生的磁通方向为纸面外侧至内侧方向的第二柱状体5b或第三柱状体5c中。但是,由于在从第一柱状体5a到达第三柱状体5c的路径中存在间隙7,磁损失比从第一柱状体5a到达第二柱状体5b的路径大,所以在从第一柱状体5a到达第三柱状体5c的路径中几乎不产生磁通,因此,在第一柱状体5a中产生的几乎全部的磁通取到达第二柱状体5b的路径。同样地,在第四柱状体5d中产生的几乎全部的磁通取到达第三柱状体5c的路径。其结果,如图6的磁通方向9所示,在第一上部芯6a中,在从第一柱状体5a至第二柱状体5b的方向上产生磁通,在第二上部芯6b中,在从第四柱状体5d至第三柱状体5c的方向上产生磁通。
另一方面,当考虑在下部芯4中产生的磁通时,在图7中,在第二柱状体5b中产生的磁通想要取如下路径:沿纸面外侧至内侧方向到达下部芯4,并被吸入到磁通产生的方向为纸面内侧至外侧方向的第一柱状体5a或第四柱状体5d中。此时,由于与第一上部芯6a、第二上部芯6b不同,在下部芯4中不存在间隙,所以在第二柱状体5b中产生的磁通取到达第一柱状体5a或第四柱状体5d的路径。同样地,在第三柱状体5c中产生的磁通也取到达第一柱状体5a或第四柱状体5d的路径。其结果,如图7的磁通方向9所示,在下部芯4中,在从第二柱状体5b至第一柱状体5a或第四柱状体5d的方向及从第三柱状体5c至第一柱状体5a或第四柱状体5d的方向上产生磁通。
因此,当共模电流流经本实施方式1的双模扼流圈1时,在双模芯部2中产生多个磁通路径,能够实现对共模电流的电感。而且,如图7所示,在本实施方式1的双模扼流圈1中,由于在下部芯4中,在从第三柱状体5c至第一柱状体5a的方向及从第二柱状体5b至第四柱状体5d的方向上也产生磁通,所以产生比现有例多的磁通路径,其结果,能够对共模电流实现比现有例高的电感。
接着,使用图8至图10,说明对实施方式1中的双模扼流圈1的常模电流的动作。
图8是第一线圈3a及第二线圈3b的俯视图,并且示出了常模电流方向及常模电流流过时产生的磁通方向。在图8中,箭头8表示电流流过的方向,9a至9d分别表示在第一柱状体5a至第四柱状体5d中产生的磁通的方向,在图8至图10中,磁通方向9a和9b表示从纸面内侧向外侧的方向,磁通方向9c和9d表示从纸面外侧向内侧的方向。图9是第一上部芯6a和第二上部芯6b的俯视图,并且示出了常模电流流过时在第一上部芯6a和第二上部芯6b中产生的磁通的方向。同样地,图10是下部芯4的俯视图,并且示出了常模电流流过时在下部芯4中产生的磁通的方向。在图9和图10中,箭头9表示磁通方向。
当作为反相电流的常模电流流经第一线圈3a和第二线圈3b时,在第一柱状体5a至第四柱状体5d中,分别在图8中9a至9d所示的方向上产生磁通。当考虑在第一上部芯6a中产生的磁通时,想要取如下路径:所述磁通在第一柱状体5a中产生,在图9中,沿纸面内侧至外侧方向到达第一上部芯6a,并被吸入到所产生的磁通方向为纸面外侧至内侧方向的第三柱状体5c或第四柱状体5d中。在这里,由于哪一方的路径都存在间隙7,所以磁损失大,但由于不存在不通过间隙7的其他路径,所以不得不取这些路径,在该两个路径中,取距离短的从第一柱状体5a至第三柱状体5c的路径。因此,在第一柱状体5a中产生的几乎全部的磁通取经由间隙7到达第三柱状体5c的路径。同样地,在第二柱状体5b中产生的几乎全部的磁通取经由间隙7到达第四柱状体5d的路径。其结果,如图9的磁通方向9所示,在第一上部芯6a和第二上部芯6b中,在从第一柱状体5a至第三柱状体5c的方向及从第二柱状体5b至第四柱状体5d的方向上产生磁通。
另一方面,当考虑在下部芯4中产生的磁通时,在图10中,在第三柱状体5c中产生的磁通取如下路径:沿纸面外侧至内侧方向到达下部芯4,并被吸入到磁通产生的方向为纸面内侧至外侧方向的第一柱状体5a或第二柱状体5b中。同样地,在第四柱状体5d中产生的磁通也取到达第一柱状体5a或第二柱状体5b的路径。其结果,如图10的磁通方向9所示,在下部芯4中,在从第三柱状体5c至第一柱状体5a或第二柱状体5b的方向及从第四柱状体5d至第一柱状体5a或第二柱状体5b的方向上产生磁通。
因此,当常模电流流经本实施方式1的双模扼流圈1时,在双模芯部2中产生多个磁通路径,能够实现对常模电流的电感。而且,如图10所示,在本实施方式1的双模扼流圈1中,由于在下部芯4中,在从第三柱状体5c至第二柱状体5b的方向及从第四柱状体5d至第一柱状体5a的方向上也产生磁通,所以产生比现有例多的磁通路径,其结果,能够对常模电流实现比现有例高的电感。
在这里,由于在常模电流流过时产生的全部磁通路径通过间隙7,所以磁通集中于间隙7。其结果,双模芯部2难以产生磁饱和,即使在作为设备的动作模式的直流或低频的常模电流流过的情况下,也能够保持对常模电流的电感。也就是说,利用本实施方式1的双模扼流圈1,能够用一个部件来实现双模扼流圈,所述双模扼流圈对共模电流和常模电流具有比现有例高的电感。
另外,在本实施方式1的双模扼流圈1中,由于双模芯部为一体型,所以是比芯为分离型的现有例牢固的构造,且具有间隙尺寸难以因振动等外力而发生变动的特点。
另外,在实施方式1的双模扼流圈1中,双模芯部2的第一上部芯6a、第二上部芯6b及下部芯4为长方体的形状,柱状体为圆柱的形状,但只要能够得到与本实施方式1的双模扼流圈1同样的效果,则各芯的形状不限定于长方体或圆柱。在双模芯部2中,能够使用铁氧体作为磁性体,但也可以是其他磁性体。
另外,在实施方式1的双模扼流圈1中,线圈部3使用导线状的金属导体,但也可以用厚铜基板的导体图案等形成。
另外,如图11的线圈配置的另一实施方式的俯视图所示,线圈部3可以构成为第一线圈3c和第二线圈3d使用同种线圈,第二线圈3d是使第一线圈3c相对于A-A轴反转而得到的线圈。这样,如果将第一线圈3c和第二线圈3d设为同种形状,则能够削减线圈种类的数量。
另外,如图12的在双模芯部配置了含有磁性体粉末的作为弹性体的橡胶部件而成的另一实施方式的分解立体图所示,在第一柱状体5a与上部芯6a之间、第二柱状体5b与上部芯6a之间、第三柱状体5c与上部芯6b之间及第四柱状体5d与上部芯6b之间,分别配置含有磁性体粉末的橡胶部件21a至21d。这样,通过插入含有磁性体粉末的橡胶部件21a~21d,橡胶部件被压缩,由此柱状体5a~5d与上部芯6a、6b的对接部的间隔变小,能够在共模下实现高的电感。另外,虽然被插入的橡胶部件设为含有磁性体粉末的橡胶部件21a~21d,但不限于此,只要是相对磁导率超过1的材质且比柱状体5a~5d和上部芯6a、6b柔软的物质即可。
另外,如图13的双模芯部的第二实施方式的剖视图所示,也可以变更用图2的剖面B表示的芯部2的芯材的构造。在上部芯61a及上部芯61b,分别设置有一体化的两个筒状体62a、62b及62c、62d(筒状体62a、62c未图示),上部芯61a及上部芯61b是平板和筒状体成为一体的磁性体。下部芯44的第一柱状体51a至第四柱状体51d嵌合于筒状体62a至62d的内部(第一柱状体51a和第三柱状体51c未图示)。由此,上部芯61a、61b与下部芯44接触的面积变大,能够在共模下实现高的电感。并且,通过向柱状体插入线圈3a、3b,上部芯61a、61b被固定,定位变容易。
另外,如图14的双模芯部的第三实施方式的剖视图所示,也可以变更用图2的剖面B表示的芯部2的芯材的构造。在上部芯63a及上部芯63b,分别设置有一体化的两个柱状体64a、64b及64c、64d(柱状体64a、64c未图示),上部芯63a及上部芯63b是平板和柱状体成为一体的磁性体。下部芯45的柱状体52a至52d分别与柱状体64a至64d接触(柱状体52a、52c未图示)。这样,可以在下部芯和上部芯这双方上设置柱状体,能够得到与上述图2所示的双模芯部的情况同样的效果。
这样,根据实施方式1的双模扼流圈,在双模芯部的结构中,通过由多个平板状磁性体构成上部芯,能够产生多个磁通路径。由此,与现有例相比,具有如下效果:能够对共模电流及常模电流实现高的电感,并且进一步大幅地减小共模噪声及常模噪声。
此外,在上述实施方式中,叙述了第一线圈及第二线圈分别将卷绕方向不同的两个线圈导体连接而进行使用的情况,但也可以是,以不论两个线圈导体的卷绕方向如何而在通电时在两个线圈导体间相互产生的磁通方向不同的方式连接。
实施方式2.
图15是表示实施方式2的双模扼流圈的整体结构的立体图,图16是双模芯部的分解立体图,图17是表示线圈部的立体图。如图17所示,与实施方式1的双模扼流圈1的不同点在于线圈部13的结构。
首先,使用图15至图17,说明实施方式2的双模扼流圈的整体结构。如图15所示,双模扼流圈10由双模芯部2和线圈部13构成。如图16所示,关于双模芯部2的结构,由于与实施方式1相同,所以省略说明。另外,如图17所示,线圈部13包括:第一线圈13a,在所述第一线圈13a中,并联连接以相互产生的磁通方向相反的方式分别卷绕在第一柱状体5a和第三柱状体5c上的两个线圈导体;和第二线圈13b,在所述第二线圈13b中,并联连接以相互产生的磁通方向相反的方式分别卷绕在第二柱状体5b和第四柱状体5d上的两个线圈导体,并且配置成由卷绕在第一柱状体5a上的线圈导体产生的磁通方向与由卷绕在第二柱状体5b上的线圈导体产生的磁通方向相同。
接着,使用图18,说明对实施方式2中的双模扼流圈10的共模电流的动作。
图17是第一线圈13a及第二线圈13b的俯视图,并且示出了共模电流方向及共模电流流过时产生的磁通方向。在图18中,箭头9表示电流流过的方向,实线箭头表示在纸面外侧的第一线圈13a及第二线圈13b的输入输出端部的电流的方向,虚线箭头表示在纸面内侧的第一线圈13a及第二线圈13b的输入输出端部的电流的方向。另外,磁通方向9a至9d分别表示在第一柱状体5a至第四柱状体5d中产生的磁通的方向。从图18可知,在第一柱状体5a至第四柱状体5d中产生的磁通方向9a至9d与图5所示的共模电流流经实施方式1的双模扼流圈1的情况同样。因此,由共模电流在双模芯部2中产生的磁通与图6及图7所示的磁通方向相同,其结果,与实施方式1的双模扼流圈1相同地,实施方式2的双模扼流圈10能够对共模电流实现比现有例高的电感。
接着,使用图19,说明对实施方式2中的双模扼流圈10的常模电流的动作。
图19是第一线圈13a及第二线圈13b的俯视图,并且示出了常模电流方向及常模电流流过时产生的磁通方向。在图19中,箭头8表示电流流过的方向,实线箭头表示在纸面外侧的第一线圈13a及第二线圈13b的输入输出端部的电流的方向,虚线箭头分别表示在纸面内侧的第一线圈13a及第二线圈13b的输入输出端部的电流的方向。另外,磁通方向9a至9d分别表示在第一柱状体5a至第四柱状体5d中产生的磁通的方向。从图19可知,在第一柱状体5a至第四柱状体5d中产生的磁通方向9a至9d与图8所示的常模电流流经实施方式1的双模扼流圈1的情况同样。因此,由常模电流在双模芯部2中产生的磁通与图9及图10所示的磁通方向相同,其结果,与实施方式1的双模扼流圈1相同地,实施方式2的双模扼流圈10能够对常模电流实现比现有例高的电感。
并且,在实施方式2的双模扼流圈10中,由于将两个线圈导体并联连接,所以相对于相同大小的输入电流,流经卷绕在第一柱状体5a至第四柱状体5d上的线圈导体的电流量约为实施方式1的情况下的一半。因此,在相同电流量的情况下,能够使线圈部13的线圈导体的截面积比实施方式1的双模扼流圈的线圈部3的截面积小,与实施方式1的双模扼流圈1相比,能够使部件整体的尺寸小型化,并且容易形成线圈部的卷绕构造。
这样,根据实施方式2的双模扼流圈,具有与实施方式1同样的效果,并且由于将构成各个线圈的两个线圈导体并联连接,所以具有如下效果:能够减小线圈导体的截面积,容易形成线圈部的卷绕构造,能够使双模扼流圈的整体尺寸小型化。
实施方式3.
图20是实施方式3的双模扼流圈中的双模芯部的分解立体图。与实施方式1的双模扼流圈1的不同点在于:在双模芯部12的下部芯41上,在第一柱状体5a与第三柱状体5c及第二柱状体5b与第四柱状体5d之间的侧面的一部分上,沿与间隙7平行的方向分别设置有切口部17。由于其他结构与实施方式1相同,所以省略说明。
在图21和图22中分别示出下部芯41相对于共模电流和常模电流的磁通。从图21及图22所示的磁通方向9可知,由于切口部17的存在,与图7及图10所示的磁通方向9相比,第一柱状体5a与第三柱状体5c之间及第二柱状体5b与第四柱状体5d之间的磁通路径发生变化。也就是说,能够利用切口部17对在下部芯41产生的共模及常模的磁通进行调整,其结果,能够调整双模扼流圈的共模及常模的电感。
这样,根据实施方式3的双模扼流圈,通过在下部芯的侧面的一部分上沿与上部芯的间隙平行的方向设置切口部,具有如下效果:能够对共模及常模的电感进行调整。
实施方式4.
图23是实施方式4的双模扼流圈中的双模芯部的分解立体图。与实施方式1的双模扼流圈1的不同点在于:在双模芯部22的下部芯42上,在第一柱状体5a与第二柱状体5b及第三柱状体5c与第四柱状体5d之间的侧面的一部分上,沿与间隙7正交的方向分别设置有切口部18。由于其他结构与实施方式1相同,所以省略说明。
在图24和图25中分别示出下部芯42相对于共模电流和常模电流的磁通。从图24及图25所示的磁通方向9可知,由于切口部18的存在,与图7及图10所示的磁通方向9相比,第一柱状体5a与第二柱状体5b之间及第三柱状体5c与第四柱状体5d之间的磁通路径发生变化。在这里,在实施方式1中,在第一柱状体5a与第二柱状体5b之间及第三柱状体5c与第四柱状体5d之间没有产生常模的磁通,所以与实施方式3不同地,在实施方式4中,仅共模的磁通受到切口部18的影响。也就是说,能够利用切口部18,仅对在下部芯42产生的共模的磁通进行调整,其结果,能够仅对双模扼流圈的共模的电感进行调整。
这样,根据实施方式4的双模扼流圈,通过在下部芯的侧面的一部分上沿与上部芯的间隙正交的方向设置切口部,具有如下效果:能够仅对共模的电感进行调整。
实施方式5.
图26是从实施方式5的高频滤波器的线圈部的上方观察到的图,图27是其等效电路图。如图26所示,实施方式5的高频滤波器是在实施方式1的双模扼流圈1的第一线圈3a与第二线圈3b之间连接了三个片状电容器20而成的滤波器。由于双模扼流圈的结构与实施方式1相同,所以省略说明。
在图27中,14表示电容电路,15表示常模扼流电路。在图27中,构成有在第一线圈3a与第二线圈3b间交替地连接了电容电路14和常模扼流电路15而成的高频滤波电路,是对常模噪声电流的减小效果高的电路结构。
也就是说,实施方式5的高频滤波器使用实施方式1的双模扼流圈1,能够构成常模噪声电流的减小效果高的高频滤波器。
此外,在实施方式5的高频滤波器中,说明了使用三个片状电容器作为电容电路的情况,但只要是电容电路即可,部件的形态不限定于片状电容器,另外,个数也不限定于三个。
这样,根据实施方式5的高频滤波器,通过使用双模扼流圈且将其用作具有常模噪声电流的减小效果的常模扼流圈,并在其一对线圈间附加电容电路,具有如下效果:能够实现应对常模噪声电流的高频的高频滤波器。
实施方式6.
图28是实施方式6的高频滤波器中的双模芯部的分解立体图,图29是从线圈部的上方观察到的图。图30是其等效电路图。如图28和图29所示,实施方式6的高频滤波器设置有贯通双模芯部32的下部芯43的贯通孔30和通过贯通孔30并利用接地线31接地的接地端子33,并经由接地端子33在第一线圈3a与第二线圈3b之间连接有六个片状电容器20。由于双模扼流圈的结构与实施方式1相同,所以省略说明。
在图30中,14表示电容电路,19表示共模扼流电路。在图30中,构成有在第一线圈3a及第二线圈3b与线对地(wire earth)间交替地连接了电容电路14和共模扼流电路19而成的高频滤波电路,是对共模噪声电流的减小效果高的电路结构。
也就是说,实施方式6的高频滤波器使用实施方式1的双模扼流圈1,能够构成共模噪声电流的减小效果高的高频滤波器。
此外,在实施方式6的高频滤波器中,说明了使用六个片状电容器作为电容电路的情况,但只要是电容电路即可,部件的形态不限定于片状电容器,另外,其个数也不限定于六个。
另外,在实施方式6的高频滤波器中,使接地线31通过设置于双模芯部32的下部芯43的贯通孔30,但只要能够利用接地端子33接地即可,并不一定要设置贯通孔30并使接地线31通过,也可以使接地线31通过第一上部芯6a及第二上部芯6b与下部芯42之间而进行接地。
这样,根据实施方式6的高频滤波器,通过使用双模扼流圈且将其用作具有共模噪声电流的减小效果的共模扼流圈,并经由接地端子在其一对线圈间附加电容电路,具有如下效果:能够实现应对共模噪声电流的高频的高频滤波器。
实施方式7.
图31是表示实施方式7的车载用马达一体型电动助力转向系统(EPS:ElectricPower Steering,以下,称为EPS)的分解立体图。图32是EPS的概略电路图。在实施方式7中,在EPS中具备双模扼流圈作为噪声滤波器。
如图31所示,在容纳于框体130的EPS100上,连接有由电线123和负侧电线124供给直流电力的直流电源106。
EPS100包括:电容器102,所述电容器102连接于经由框体盖131的连接器125导入的正侧电线123与负侧电线124之间;双模扼流圈1,所述双模扼流圈1与正侧电线123、负侧电线124连接;电容器103、104,所述电容器103、104分别在正侧电线123及负侧电线124与接地(框体130)之间进行接地;逆变电路127,所述逆变电路127设置在散热器105上,并将直流电力转换成三相交流电力;微型计算机121,所述微型计算机121设置在对逆变电路127进行控制的控制基板120上;绝缘基板122,所述绝缘基板122夹设在控制基板120与散热器105之间;以及马达126,所述马达126利用从逆变电路127输出的交流电进行驱动。在这里,双模扼流圈1、控制基板120、绝缘基板122、散热器105及马达126收纳在框体130中。
接着,说明EPS100的电路。双模扼流圈1设置在直流电源106与逆变电路127之间,并与逆变电路127连接。逆变电路127由u相的输出用的一对MOSFET127a、127b、v相的输出用的一对MOSFET127c、127d、w相的输出用的一对MOSFET127e、127f分别构成,并利用控制用的微型计算机121将直流电力转换成三相交流电力。用转换而成的交流电力对马达126进行驱动。
根据微型计算机121的控制信号,MOSFET127a至127f进行开关动作。通过由双模扼流圈1和电容器102解耦,使它们作为噪声滤波器工作,从而减小了伴随着该开关动作而产生的传导噪声。
为了保护车载接收机,由CISPR(国际无线电干扰特别委员会:InternationalSpecial Commitee on Radio Interference)在标准CISPR25中规定了150kHz~1000MHz的频带中的无线电干扰波的限度值的推荐值。由于本实施方式中的逆变电路127的开关动作的频率例如为20kHz,所以作为150kHz以上的20kHz的8倍以上的高次谐波的传导噪声成为对象,它们被要求减小。
由于EPS100搭载于汽车,所以必须防止由于该传导噪声而对汽车收音机的收听带来影响。150kHz~1.5MHz为汽车收音机使用的频率,是来自汽车厂家的传导噪声的减小要求强的频带。在本实施方式中,通过将双模扼流圈1用作EPS100的噪声滤波器,由于能够在传导噪声最大的1.5MHz以下的频带中大幅地减小传导噪声,所以能够减小对汽车收音机的收听的影响。
这样,根据实施方式7的EPS,为了使伴随着对马达进行驱动的逆变电路的开关动作而产生的传导噪声减小,通过具备双模扼流圈作为噪声滤波器,具有如下效果:能够在1.5MHz以下的频带中大幅地减小传导噪声。
实施方式8.
图33是实施方式8的车载用充电装置的概略电路图。图34是实施方式8中的AC/DC转换部的电路图。车载用充电装置搭载于电动汽车(EV)或混合动力电动汽车(HEV),是从商用交流电源向车载用二次电池充电的装置。在实施方式8中,在车载用充电装置中具备双模扼流圈作为噪声滤波器。
如图33所示,在车载用充电装置200上,连接有供给交流电力的商用交流电源210和作为充电对象的车载用二次电池250。并且,车载用充电装置200包括噪声滤波器220和AC/DC转换部230。
噪声滤波器220包括:电容器221,所述电容器221连接在商用交流电源210的电源线210a与电源线210b之间;双模扼流圈1;以及电容器222、223,所述电容器222、223分别连接在电源线210a及电源线210b与接地之间。
另外,例如,如图34所示,AC/DC转换部230包括带PFC(Power Factor Correction:功率因数校正)电路的整流电路231、逆变电路232、绝缘变压器233及整流电路234。
带PFC电路的整流电路231包括:整流电路部,所述整流电路部由构成桥的四个二极管231a~231d构成;和PFC电路部,所述PFC电路部由与输出的正极侧连接的电抗器231e、在电抗器231e与负极侧之间连接的开关元件231f、与电抗器231e连接的二极管231g及在二极管231g与负极侧之间连接的平滑电容器231h构成。PFC电路通过开关元件231f的开关来提高整流的效率。由此,商用交流电转换成直流电。
逆变电路232包括两组开关元件MOSFET232a、232b及MOSFET232c、232d,通过使这些MOSFET232a至232d交替地通断,将从带PFC电路的整流电路231输出的直流电转换成高频的交流电。转换而成的交流电经由绝缘变压器233传送给整流电路234,通过整流电路234转换成直流电,并且用于车载用二次电池的充电。与带PFC电路的整流电路231的整流电路部同样地,整流电路234具有构成桥的四个二极管234a~234d,并且通过与输出侧连接的平滑电容器234e作为直流电进行输出。通过使开关电路232的MOSFET232a至232d进行通断动作,并控制脉冲宽度,从而能够控制输出电流。
由于本实施方式中的逆变电路232的开关动作的频率例如为65kHz,所以由标准CISPR25规定的作为150kHz以上的65kHz的3倍以上的高次谐波的传导噪声成为对象,它们被要求减小。
如上所述,由于车载用充电装置200搭载于汽车,所以必须防止由于该传导噪声而对汽车收音机的收听带来影响。在本实施方式中,通过将双模扼流圈1用作车载用充电装置200的噪声滤波器,由于能够在传导噪声最大的1.5MHz以下的频带中大幅地减小传导噪声,所以能够减小对汽车收音机的收听的影响。
这样,根据实施方式8的车载用充电装置,为了使伴随着对充电的电流进行控制的逆变电路的开关动作而产生的传导噪声减小,通过具备双模扼流圈作为噪声滤波器,具有如下效果:能够在1.5MHz以下的频带中大幅地减小传导噪声。
此外,本发明在其发明的范围内,能够将各实施方式自由地组合,或者能够对各实施方式适当地进行变形、省略。
另外,图中相同的附图标记表示相同或相当的部分
附图标记说明
1、10双模扼流圈,2、12、22、32双模芯部,3线圈部,3a、3c第一线圈,3b、3d第二线圈,4、41、42、43、44、45下部芯,5a~5d、51a~51d第一柱状体至第四柱状体,5f平板,6a、61a、63a第一上部芯,6b、61b、63b第二上部芯,7间隙,8电流方向,9、9a~9d磁通方向,13线圈部,13a第一线圈,13b第二线圈,14电容电路,15常模扼流电路,17、18切口部,19共模扼流电路,20片状电容器,21a~21d含有磁性体粉末的橡胶部件,30贯通孔,31接地线,33接地端子,62b、62d筒状体,100EPS,102电容器,106直流电源,121微型计算机,127逆变电路,126马达,130框体,200车载用充电装置,210商用交流电源,220噪声滤波器,230AC/DC转换部,231带PFC电路的整流电路,232逆变电路,233绝缘变压器,234整流电路,250车载用二次电池。
Claims (11)
1.一种双模扼流圈,其特征在于,具备:
由磁性体构成的下部芯,所述下部芯在平板上在四边形的四角设置有各自的轴为直立的四个柱状体,并且在所述柱状体中,第三柱状体及第四柱状体相对于第一柱状体及第二柱状体平行地配置;
第一线圈,所述第一线圈的卷绕在所述第一柱状体上的第一线圈导体和卷绕在所述第三柱状体上的第三线圈导体的卷绕方向相互不同,并且所述第一线圈导体与所述第三线圈导体串联连接;
第二线圈,所述第二线圈的卷绕在所述第二柱状体上的第二线圈导体和卷绕在所述第四柱状体上的第四线圈导体的卷绕方向相互不同,并且所述第二线圈导体与所述第四线圈导体串联连接;
由磁性体构成的第一上部芯,所述第一上部芯与所述第一柱状体及所述第二柱状体的上部接触;以及
由磁性体构成的第二上部芯,所述第二上部芯与所述第三柱状体及所述第四柱状体的上部接触,
所述第一上部芯和所述第二上部芯设置间隙地进行配置,另外,所述第一线圈导体的卷绕方向与所述第二线圈导体的卷绕方向不同。
2.一种双模扼流圈,其特征在于,具备:
由磁性体构成的下部芯,所述下部芯在平板上在四边形的四角设置有各自的轴为直立的四个柱状体,并且在所述柱状体中,第三柱状体及第四柱状体相对于第一柱状体及第二柱状体平行地配置;
第一线圈,所述第一线圈的卷绕在所述第一柱状体上的第一线圈导体和卷绕在所述第三柱状体上的第三线圈导体的卷绕方向相互不同,并且所述第一线圈导体与所述第三线圈导体并联连接;
第二线圈,所述第二线圈的卷绕在所述第二柱状体上的第二线圈导体和卷绕在所述第四柱状体上的第四线圈导体的卷绕方向相互不同,并且所述第二线圈导体与所述第四线圈导体并联连接;
由磁性体构成的第一上部芯,所述第一上部芯与所述第一柱状体及所述第二柱状体的上部接触;以及
由磁性体构成的第二上部芯,所述第二上部芯与所述第三柱状体及所述第四柱状体的上部接触,
所述第一上部芯和所述第二上部芯设置间隙地进行配置,另外,所述第一线圈导体的卷绕方向与所述第二线圈导体的卷绕方向不同。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的双模扼流圈,其特征在于,
在所述第一柱状体与所述第三柱状体之间及所述第二柱状体与所述第四柱状体之间的所述下部芯的侧面的一部分,在与所述间隙平行的方向上设置有切口部。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的双模扼流圈,其特征在于,
在所述第一柱状体与所述第二柱状体之间及所述第三柱状体与所述第四柱状体之间的所述下部芯的侧面的一部分,在与所述间隙正交的方向上设置有切口部。
5.根据权利要求1、权利要求3及权利要求4中任一项所述的双模扼流圈,其特征在于,
所述第一线圈和所述第二线圈由同种线圈构成,所述第二线圈与所述第一线圈处于相互反转的关系。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的双模扼流圈,其特征在于,
在所述第一柱状体及所述第二柱状体与所述第一上部芯之间,并且在所述第三柱状体及所述第四柱状体与所述第二上部芯之间,配置有含有磁性体粉末的弹性体。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的双模扼流圈,其特征在于,
在与所述第一上部芯及所述第二上部芯一体化的状态下分别设置有两个筒状体,所述第一柱状体至所述第四柱状体嵌合在所述筒状体的内部。
8.一种高频滤波器,其特征在于,
具备权利要求1至权利要求7中任一项所述的所述双模扼流圈,并且在所述第一线圈与所述第二线圈之间连接有至少一个电容器。
9.一种高频滤波器,其特征在于,
具备权利要求1至权利要求7中任一项所述的所述双模扼流圈,且设置有接地端子,并且在所述接地端子与所述第一线圈及所述第二线圈之间分别连接有至少一个电容器。
10.一种车载用马达一体型电动助力转向系统,其特征在于,
在来自直流电源的输入部中具备权利要求1至权利要求7中任一项所述的所述双模扼流圈。
11.一种车载用充电装置,其特征在于,
在来自交流电源的输入部中具备权利要求1至权利要求7中任一项所述的所述双模扼流圈。
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