CN1072383C - 抑制共模噪声和简正模噪声的扼流圈 - Google Patents
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Abstract
一种扼流圈，能用少量的部件抑制共模噪声和简正模噪声。线圈架由棒体以及设置在棒体上的凸缘组成。一对绕组绕在棒体上。一个中空矩形的整体型磁心的一侧插入该线圈架棒体中形成的通孔内。线圈架凸缘的高度在向上方向上设为L2，在向下方向上定为L1，其中L1＞L2，即沿着凸缘外周表面的方向上的凸缘的高度是不同的。
Description
本发明一般涉及扼流圈，尤其涉及抑制电子设备中或进入该设备时所产生之噪声的扼流圈。
通常，共模扼流圈由于在其简正模(即差模)时的漏感较小，因此，除了抑制共模噪声以外还能有效地抑制简正模噪声。然而，如果简正模噪声太高，就需要单独采用一个简正模扼流圈来减低这种噪声。
此外，众所周知，在共模扼流圈中采用一种磁粉混合的树脂作为一种线圈架材料可增加共模电感。此时，从凸缘的中心到外周表面测得的，线圈架所用凸缘的高度在径向上是相等的，并将沿着边缘的外表面确保从一个绕组的一端到另一绕组的一端的距离所需的最小尺寸设置在最小值。
然而，如果仅仅将由磁粉混合的树脂作为线圈架材料，所产生的简正模磁通将不适宜地发散于空气中，故难以获得大的简正模电感分量。
除了上述扼流圈以外，为了有效地抑制共模噪声和简正模噪声，第7-106140号日本待审专利披露了一种共模扼流圈。然而，该共模扼流圈结构成在形成简正模磁通回路的磁路中采用了一个盖体。无疑，这将增加部件的数量并使组装更为复杂。
因此，本发明的目的在于提供一种扼流圈，它有足够的能力用最少的部件量来抑制共模噪声和简正模噪声。
为了实现上述目的，提供一种扼流圈，它包括：(a)一对绕组；(b)磁性线圈架，它具有一个柱形棒体以及从所述柱形棒体向外延伸的凸缘，所述一对绕组绕在该线圈架上，所述凸缘的高度沿径向而不同，其中，该高度是从所述柱形棒体至所述凸缘的外周表面而测得的；以及(c)磁心，其一侧位于所述柱形棒体的通孔内，形成一个闭合磁路。
这里所用的术语“凸缘高度”定义为从柱形棒体的表面至凸缘的外周表面的尺寸。所有凸缘都可以较佳地用相同的常规形状形成。这里所用的术语“柱形”是一个数学定义，即，通过与一条固定直线平行的直线移动所产生的表面，而它的截面是一条包括直线在内的不仅只是平面圆的平面曲线。
采用该结构，当共模噪声电流流入一对绕组时，在绕组中产生磁通。当磁通在一个由磁心形成的闭合磁路内循环时，组合并以涡流损耗的形式转换为热能。因此，磁通是逐渐减弱的。由此可以减小共模噪声电流。
反之，当简正模噪声电流流入一对绕组时，在绕组中产生磁通。当其在由磁性线圈架以及线圈架与凸缘前端之间的空间所形成的闭合磁路内循环时，磁通以涡流损耗的形式转换为热能并由此而减弱。这样，就减小了简正模噪声电流。
图1是根据本发明一个实施例的一个扼流圈的透视图；
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的截面图；
图3是沿图1中Ⅲ-Ⅲ线的截面图；
图4是说明图1所示扼流圈一个等效电路的示意图；
图5A和5B说明图1所示扼流圈的共模噪声抑制功能，其中，图5A为磁路图，图5B为电路图；
图6A和6B说明图1所示扼流圈的简正模噪声抑制功能，其中，图6A为磁路图，图6B为电路图；
图7A和7B说明产生简正模磁通时的状态，其中，图7A说明根据本发明实施例的扼流圈的磁通分布，图7B说明常规扼流圈的磁通分布；以及
图8是表示对本发明上述实施例的一种变换的扼流圈的截面图。
现在将参照附图描述根据本发明一个实施例的一种扼流圈。
如图1至3所示，扼流圈1包括分离型线圈架2、整体型磁心3以及一对绕组5和6。分离型线圈架2具有第一和第二线圈架部件21和22，它们以平行于线圈架2的轴向分离。第一线圈架部件21具有第一棒状部分23a，其截面上有一个矩形凹槽，还有3个矩形片状凸缘部分24a、25a、和26a，外侧凸缘部分24a和25a设置在第一棒状部分23a的两端，中央凸缘部分26a设置在第一棒状部分23a的中心。
同样，第二线圈架部件22也包括第二棒状部分23b，其截面上有一个矩形凹槽以及3个矩形片状凸缘部分24b、25b和26b，外侧凸缘部分24b和25b设置在第二棒状部分23b的两端，中央凸缘部分26b设置在第二棒状部分23b的中心。
至于线圈架部件21和22的材料，采用相对导磁率为1或1以上(例如2或几十(如30))的磁性材料。尤其是，上述类型的磁性材料可以包括一种混合物，混合Ni-Zn或Mn-Zn铁氧体粉与树脂粘合剂、磁性材料诸如涂覆绝缘材料的非晶体或铁氧体、以及插入-模压入绝缘树脂的非晶体或铁氧体。较佳地采用相对导磁率为几千的磁性材料，尤其可以采用铁氧体或非晶体作为整体型磁心3的材料，成型为一种中空-矩形形状。
将如上构成的线圈架部件21和22相互配合或用粘合剂粘合，同时将磁心3的侧面3a夹在棒状部分23a与23b之间，由此形成线圈架2。通过粘合线圈架部件21和22，线圈架2结构成具有一个由第一和第二棒状部分23a和23b组成的柱形棒23，以及分别由各个第一和第二凸缘部分24a和24b、25a和25b、以及26a和26b组成的矩形-片状凸缘24、25和26。在本实施例中，外凸缘24和25设置在棒体23的两端，中部凸缘26设置在棒体23的中央。
所有凸缘24、25和26通常都按相同的形状形成。尤其是，中部凸缘26的高度(从棒体23的表面到中部凸缘26的外周表面的尺寸)例如在向上方向(离开棒体23)和向左、向右方向(即在各个凸缘的平面中与向上方向垂直的方向)上用L2表示，在向下方向(即与向上方向相反的方向)上用L1表示，其中L1＞L2，如图1和3所示。沿着凸缘24至26的外周表面，凸缘24至26的高度L1和L2相对向上和向下方向是不同的。
尺寸L2设置得保证沿着凸缘26的外表面从绕组5的一端到绕组6的一端所需最小的高度，特定的约为1.5至1.6毫米。尺寸L1最好为尺寸L2的两倍大，特定的约为3至4毫米。
在柱形棒23内形成的孔29其截面为矩形。它可以采用其它的形状诸如圆形。绕组5和6分别绕在凸缘24、25和26之间的棒体23的左半部和右半部。
采用此种构造可以获得如下构成的扼流圈。在由磁心3所包围的区域内，凸缘24至26的前端，特别是第一线圈架部件22的凸缘部分24a至26a稍微突出于绕组5和6的外周。反之，在由磁心3所包围的区域外，凸缘24至26的前端，特别是第二线圈架部件23的凸缘部分24b至26b较多地突出于绕组5和6的外周表面。图4是扼流圈1的等效电路的示意图。
现在将参照图5A和5B说明扼流圈1的共模噪声抑制功能。
扼流圈1如图5B所示电连接到设置在电源30与负载31诸如电子设备之间的两根信号线。电源30与地之间产生第一杂散电容C1，而负载31与地之间产生第二杂散电容C2。当共模噪声电流i1和i2分别流入两根信号线如图5B箭头所示时，在绕组5和6中有效地产生两组磁通φ1和φ2，如图5A所示。两组磁通φ1和φ2组合并在一个由磁心3形成的闭合磁路内循环时逐渐地减弱。这是因为磁通φ1和φ2以涡流损耗的形式转换为热能。结果，共模噪声电流i1和i2被减小。
现在将参照图6A和6B描述扼流圈1的简正模噪声抑制功能。
当一个简正模噪声电流i3流入两条信号线，如图6B箭头所示时，在绕组5和6内有效地产生两组简正模磁通φ3和φ4，如图6A所示。两组磁通φ3和φ4以涡流损耗的形式转换为热能，并当其在由磁性线圈架2内形成的磁路以及在线圈架2与3个凸缘24至26的前端之间的空间循环时，逐渐地减弱。简正模噪声电流i3由此而减小。扼流圈1可以在简正模磁通φ3和φ4循环的磁路中免去盖部件，由此减少了部件的数量并简化了组装。
以下将参照图7A和7B进一步描述产生简正模磁通φ3和φ4的情况。图7A和7B表示对产生简正模磁通的情况的计算机模拟分析。图7A表示本实施例的扼流圈1的磁通分布，图7B表示现有扼流圈42的磁通分布，后者如此构成，使得其沿着凸缘外周表面的向上和向下方向的高度尺寸相同，同时设置为了确保沿着凸缘的外表面从一个绕组的一端到另一绕组的一端的一个距离所要求的最小高度尺寸。该模拟分析表明，比之常规的扼流圈42，在本实施例的扼流圈中可以更有效地产生简正模磁通φ3和φ4。它还确认，该扼流圈获得一个简正模电感量，它约为现有扼流圈42的1.5倍那样大。
本发明的扼流圈不局限于上述实施例，在本发明的精神和范围内它还可以有各种变化。例如，线圈架的凸缘也可以采用其它任何形状，只要沿着凸缘的外周表面在向上和向下方向(或其它方向)之间有不同的凸缘高度即可。例如，如图8所示，凸缘的高度在向上方向上可以确定为L2，而在向下方向以及向左和向右方向上可以设置为L1。
在上述实施例中，用插入其间的分段凸缘分别绕制一对绕组。然而，也可以不必如此，可以将一对绕组双股绕在线圈架的棒体上，无需采用分段的凸缘。此外，在本实施例中，磁心采用中空的矩形形状，但也可以用其它形状形成，例如，并排的两个矩形形状。在本实施例中，线圈架为分离形状，但也可以为整体形状，在此情况下，例如磁心用分离型，由以下类型的磁心组合：两个L形磁心、两个U形磁心、一个U形磁心和一个I形磁心、两个E形磁心以及一个E形磁心和一个I形磁心。
此外，在前述实施例中，在其中简正模磁通循环的磁路中未设置一个盖部件。然而，也可以将盖部件设置在凸缘的外周表面之间，在此情况下，在盖部件与线圈架之间就可以形成一个简正模磁路。
从前面描述中可见，本发明具有下列优点。由于凸缘的高度在沿着凸缘的外周表面的向上和向下方向之间是不同的，故可以有效地产生简正模磁通。这样就可以获得一种能有效地抑制共模噪声和简正模噪声的扼流圈。此外，该扼流圈可以在简正模磁通循环的磁路中取消盖部件的使用，由此减少了部件数量并简化了组装。
尽管以上参照特定的实施例对本发明作了描述，但在不脱离本发明范围的情况下还可以进行各种变换和修改，本发明的范围由所附权利要求书所限定。
Claims (14)
1．一种扼流圈，其特征在于包括：
一对绕组；
磁性线圈架，它具有一个柱形棒体以及从所述柱形棒体向外延伸的凸缘，所述一对绕组绕在该线圈架上，所述凸缘的高度沿径向而不同，其中，该高度是从所述柱形棒体至所述凸缘的外周表面而测得的；以及
磁心，其一侧位于所述柱形棒体的通孔内，形成一个闭合磁路。
2．如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于所述凸缘的每一个具有相同的形状。
3．如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述每个凸缘的高度在一个平面的4个正交方向的3个方向上是相同的，差别在于第4方向上。
4．如权利要求3所述的扼流圈，其特征在于，所述第4方向上的高度大于所述3个其它方向上的高度。
5．如权利要求3所述的扼流圈，其特征在于，所述第4方向上的高度约为所述3个其它方向上的高度的两倍。
6．如权利要求3所述的扼流圈，其特征在于，所述第4方向上的高度小于所述3个其它方向上的高度。
7．如权利要求3所述的扼流圈，其特征在于，所述第4方向上的高度为所述3个其它方向上的高度的一半。
8．如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述磁性线圈架为分离型线圈架，所述磁心为整体型磁心。
9．如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述磁性线圈架为整体型线圈架，所述磁心为从以下类型的磁心中所选择的一种组合：两个L形磁心、两个U形磁心、一个U形磁心和一个I形磁心、两个E形磁心、一个E形磁心和一个I形磁心。
10．如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述凸缘包括3个矩形-片状凸缘，两个外凸缘设置在所述柱形棒体的两端，一个中心凸缘设置在所述柱形棒体的中心。
11．如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述凸缘包括设置在所述柱形棒体两端的两个外凸缘，所述一对绕组为双股绕制的一对绕组。
12．如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述磁性线圈架材料从包括Ni-Zn或Mn-Zn铁氧体粉与树脂粘合剂、涂覆绝缘材料的非晶体或铁氧体、以及插入-模压入绝缘树脂的非晶体或铁氧体的一组材料中选择。
13．如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述磁心包括相对导磁率为几千的磁性材料。
14．如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述磁心的磁性材料包括一组铁氧体或非晶体之一。
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