CN107195428B - 新型绕法的emi共模电感及其绕制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型绕法的EMI共模电感及其绕制方法，属于共模电感线圈领域。上述新型绕法的EMI共模电感包括环形磁芯和在所述环形磁芯两侧对称位置绕制的两个绕组及四个引线端，每个绕组均为多段绕组，每段绕组的绕制层数均为多层；每个绕组的2个引线端分别位于绕组的两端，其中一个引线端位于绕组最内层，另一个引线端位于绕组最外层。本发明是在蝶形绕法的基础上，在保证EMI效果的前提下的一种可实现自动化的新型绕法EMI电感实现自动化绕线，有效提高生产效率，大大节约人力，降低不良率，降低产品成本，实现客户与供应商共赢。

Description

新型绕法的EMI共模电感及其绕制方法
技术领域
本发明涉及电力电子线路中的环形共模电感线圈生产作业领域，具体涉及一种新型绕法的EMI共模电感及其绕制方法。
背景技术
EMI共模电感是在铁氧体磁环上分别绕两组线，绕法一般有C型绕法、Z型绕法、蝶形绕法三种，其中运用最多、EMI效果最好的为蝶形绕法，一般占市场比例的70％以上。
当电感元器件工作在高频状态下，分布电容对电感元器件的工作状态将产生非常大的影响，如引起波形产生振荡、EMC变差、电感元器件发热等，从而对其性能产生很大影响。其中，电感元器件的寄生参数主要是漏感和分布电容。
发明人研究发现，设计者在设计电感元器件时，往往只对电感元器件的漏感加以重视。然而，在高压小功率场合，电感元器件的分布电容对电感元器件的运行特性及效率会有很大影响，不可忽视。尤其过往因以蝶形绕法来克服分布电容的影响，现在因需以自动化生产而有施行的难度时,如何分析分布电容的影响因数,并通过降低分布电容的影响,且能以自动化生产的手段来实施就显得相当重要。
分布电容主要分为4个部分：绕组匝间电容、层间电容、绕组电容、杂散电容，因电感元器件设计的需求在降低分布电容的几项参数中，例如：加大线距(使用三层绝缘线)、交叉绕法(环型无此考量)、层间绝缘材料使用(环型无此考量)变得不可得，唯有从绕线的变化来降低分布电容的影响，发挥电感元器件应有的功能。
现有技术中关于共模电感的绕线方法的报道如下：
专利CN104299770A公开了一种环形共模电感的十字钟式绕线方法，其在非晶或铁氧体等环形磁芯的两边分别绕制相同组数的绕组，一组绕组一端预留出一定的长度，从6点绕到12点铺底，再回绕到9点，再从9点回绕到12点，另一边从6点绕到9点，再回绕到6点；另外一组绕组一端预留出同样的长度，从6点绕到12点铺底，再回绕到3点，再从3点绕到12点，另外一边从6点绕到3点，再回绕到6点。
尽管一般蝶型绕法可以满足环形共模电感的电磁干扰要求，但是多层蝶形绕法要求蝶形美观，易出现绕线偏、收口小、绕线乱、塌线等不良现象，同时不能实现自动化绕线，且对工作人员的技术要求较多，否则无法保证EMI效果，一般新员工需要2-3个月才能熟练掌握绕线技能，期间造成大量材料浪费，从而增加成本。受限于中间分线的起绕方式及绕线分布方式，无法使用机器实现蝶形绕线，随着人工成本的逐年增加，成本压力越来越大。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种抗电磁干扰能力强、工作人员技能要求低、成本低、能够通过自动化绕线实现的一种新型绕法的EMI共模电感及其绕制方法。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
本发明提供一种新型绕法的EMI共模电感，包括环形磁芯和在所述环形磁芯两侧对称位置绕制的两个绕组及四个引线端，每个绕组均为多段绕组，每段绕组的绕制层数均为多层；每个绕组的2个引线端分别位于绕组的两端，其中一个引线端位于绕组最内层，另一个引线端位于绕组最外层。
进一步的，每段绕组的绕制层数均为奇数层。
优选的，每段绕组的绕制层数为3层、5层或7层。
进一步的，所述多段绕组的段数为5段以上，即可以为5、6、7、8、9……N段。
优选的，每段绕组中相邻两层线圈的绕制方向相反。
进一步的，每个绕组中相邻两段绕组的绕制方向相同。
进一步的，两个绕组的位于绕组最内层的引线端在所述环形磁芯上位置相对。
本发明还提供一种上述新型绕法的EMI共模电感多段绕组的绕制方法，包括：首先导线的一端预留出一定的长度并固定，作为一个引线端；另一端朝一个方向沿环形磁芯绕线一定圈数，再反方向绕制相同的圈数，然后再顺时针绕制相同的圈数，形成一段绕组；然后紧邻所述的一段绕组重复多段绕线。
本发明提供了一种新型绕法的EMI共模电感及其绕制方法，具有以下有益效果：
1)本发明通过两段式、三段式、四段式、五段式绕法等多段式绕法绕制的EMI共模电感区别于传统蝶形绕法，这种特殊的绕线方法，改变了铜线的分布，有效的大大减小了分布电容和杂散电容，其EMI效果达到甚至优于蝶形绕法得到的共模电感；
2)本发明通过固定导线一段绕制共模电感，通过一段绕线，绕制方法简单，对工作人员要求较低，学习周期短，可更快参与生产，从而节约成本；
3)本发明通过一端入线，可实现自动化绕线，得到的产品性能大大优于人员操作，同时提升了生产效率，降低了制程难度，用现有和改良后的技术生产同一款产品，每生产1pcs产品绕线工序可以节省大约85％的工时，平均每天大约可以提高60％的整体生产效率；
4)本发明是蝶形绕法的基础上，在保证不低于甚至优于蝶形绕法可达到的抗EMI效果的前提下的一种可实现自动化的新型绕法EMI电感。由产品的一端入线，适当采用多段式绕法，达到所需求的抗EMI效果。实现自动化绕线，有效提高生产效率，大大节约人力，降低不良率，降低产品成本，实现客户与供应商共赢。
附图说明
图1是现有技术中蝶形绕法示意图；
图2是本发明的新型绕法的EMI共模电感五段绕法示意图；
图3是现有技术中蝶形绕法共模电感的EMI曲线；
图4是本发明五段绕法绕制的EMI共模电感的EMI曲线。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种新型绕法的EMI共模电感，如图2所示，包括环形磁芯1和在环形磁芯1两侧对称位置绕制的两个绕组3、5及四个引线端2、4、6和7，每个绕组3或5均为多段绕组31、32、33、34和35，每段绕组的绕制层数均为多层；每个绕组的2个引线端分别位于绕组的两端，其中一个引线端位于绕组最内层2(或7)，另一个引线端位于绕组最外层4(或6)。
发明人发现，固定一端进行绕线，可以实现自动化绕线，但是形成的共模电感的抗电磁干扰能力无法达到环形共模电感的电磁干扰要求。本发明是蝶形绕法的基础上，在保证不低于甚至优于蝶形绕法可达到的抗EMI效果的前提下的一种可实现自动化的新型绕法EMI电感。由产品的一端入线，适当采用两段式、三段式、四段式、五段式绕法等多段式绕法，达到所需求的抗EMI效果。实现自动化绕线，有效提高生产效率，大大节约人力，降低不良率，降低产品成本，实现客户与供应商共赢。
进一步的，每段绕组的绕制层数均为奇数层；优选的，每段绕组的绕制层数为3层、5层或7层；奇数层绕制减少了绕完每段后进行下一段绕制过程中导线的浪费、绕线乱等问题的出现。
进一步的，每个绕组的段数为5段以上，在达到所需的EMI效果的前提下，节约材料。
优选的，每段绕组中相邻两层线圈的绕制方向相反，避免导线浪费、绕线乱等问题。
进一步的，为了有更好的抗电磁干扰能力，相邻两段绕组的绕制方向相同；两个绕组的位于绕组最内层的引线端2(或7)在环形磁芯上位置相对。
对现有蝶形绕法制备的共模电感及本发明得到的新型绕法的EMI共模电感进行漏感阻抗和电磁干扰测试，漏感阻抗测试结果见表1，电磁干扰测试见图3-4。
表1
由上表可知，相同测试条件下，本发明的多段绕法的EMI共模电感漏感阻抗数值不低于甚至优于现有技术中蝶形绕法制备的共模电感；由图3-4可知本发明的新型绕法的EMI共模电感优于蝶形绕法制备的共模电感的EMI效果。虽然行业内要求在0dB即可满足EMI需求，但为了产品有更好的竞争力，一般要求EMI效果要小于-6dB，直观来说，在一定范围之内，即产品EMI曲线距离-6dB的标示线即下限曲线越远越好，此时仅需比较EMI曲线上最靠近下限曲线的点，即图中标出的2、3、4、5、6等点，通过比较蝶形绕法和多段式绕法EMI曲线图中各点的位置，多段式绕法的EMI效果优于蝶形绕法。
本发明还提供一种上述新型绕法的EMI共模电感多段绕组的绕制方法，首先导线的一端预留出一定的长度并固定，作为一个引线端；另一端朝一个方向沿环形磁芯绕线一定圈数，再反方向绕制相同的圈数，然后再顺时针绕制相同的圈数，形成一段绕组；然后紧邻所述的一段绕组重复多段绕线。设备操作人员将设定好的多段式绕线方式输入绕线设备控制端，调试好参数即可实现自动化绕线，再经由后段组装隔板、点胶、烘烤、组装底座、测试、打点等一系列工序，完成多段式绕法的EMI共模电感。本方案在生产工艺上与现有技术相比较，实现进一步改进；后期生产工艺步骤类似，在绕线阶段，直接导入自动化生产，完成整个电感的自动化生产。一端绕线实现了自动化绕线，机器的稳定性和一致性大大优于人员操作，可有效减少绕线偏、收口小、绕线乱、塌线等不良现象，从而减少不必要的重工和报废；生产效率得到提升，采用多段式绕法，可推广和实现自动化，极大地提高了生产效率，降低了制程难度。
本发明是蝶形绕法的基础上，在保证不低于甚至优于蝶形绕法可达到的抗EMI效果的前提下的一种可实现自动化的新型绕法EMI电感。由产品的一端入线，适当采用两段式、三段式、四段式、五段式绕法等多段式绕法，达到所需求的抗EMI效果。实现自动化绕线，有效提高生产效率，大大节约人力，降低不良率，降低产品成本，实现客户与供应商共赢。
以上是本发明的优选实施方式，并不用于限定本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种新型绕法的EMI共模电感，包括环形磁芯和在所述环形磁芯两侧对称位置绕制的两个绕组及四个引线端，其特征在于，每个绕组均为多段绕组，每段绕组之间紧密相邻，每段绕组的绕制层数均为多层；每个绕组的2个引线端分别位于绕组的两端，其中一个引线端位于绕组最内层，另一个引线端位于绕组最外层；每个绕组中相邻两段绕组的绕制方向相同，每段绕组中相邻两层线圈的绕制方向相反；每个绕组中相邻两段绕组的连接点，其前一段绕组的连接点在该前一段绕组的最外层的线圈上，其后一段绕组的连接点在该后一段绕组的最内层的线圈上；所述多段绕组的段数为4段以上；每段绕组的绕制层数均为奇数层；两个绕组的位于绕组最内层的引线端在所述环形磁芯上位置相对；
所述新型绕法的EMI共模电感的绕制方法，采用自动化绕线，首先将导线的一端预留出一定长度并固定，作为一个引线端；另一端朝一个方向沿环形磁芯绕线一定圈数，在已绕线的基础上再反方向绕线一定圈数，然后在已绕线的基础上再按原始方向绕线一定圈数，根据需要如此重复绕线奇数次后形成一段绕组；然后紧邻该段绕组重复绕出多段绕组，从而在环形磁芯上绕制得到一侧的绕组；同样方法在环形磁芯上绕制得到另一侧的绕组。
2.根据权利要求1所述的新型绕法的EMI共模电感，其特征在于，每段绕组的绕制层数为3层、5层或7层。
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