CN109243762B - 磁环抗干扰方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁环抗干扰方法及装置，该磁环抗干扰方法包括：将三个磁环排列成三角形，使得三个磁环的圆心连线构成一个等边三角形；在每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线，其中，第一线圈匝数为第二线圈匝数的三倍。本发明实现了对干扰信号的均衡抑制，既可以应用于在电路线缆传输过程中，也可以应用于用户设备的入口或出口处。

Description

磁环抗干扰方法及装置

技术领域

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种磁环抗干扰方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

随着电子设备越来越普及，各种电器设备都连接到相同的电路线缆上，每个电器设备都会接收到电路线缆上其他设备发出的干扰信号，同时每个电器设备都会产生干扰信号，影响电路线缆上其他设备的运行。由于磁环本身的优势，就是可以解决干扰的传输，抑制干扰信号的幅值，从而达到抗干扰的作用，因而，磁环是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制作用，一般使用铁氧体材料(Mn－Zn)制成。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性，一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。众所周知，信号频率越高，越容易辐射出去。由于一般的信号线都是没有屏蔽层的，那么这些信号线就成了很好的天线，接收周围环境中各种杂乱的高频信号，这些信号叠加在本来传输的信号上，甚至会改变原来传输的有用信号。在磁环作用下，可以使正常有用的信号通过，同时又能抑制高频干扰信号的通过，成本低廉。

例如，将整束电缆穿过一个铁氧体磁环就构成了一个共模扼流圈，根据需要，也可以将电缆在磁环上面绕几匝。匝数越多，对频率较低的干扰抑制效果越好，而对频率较高的噪声抑制作用较弱。在实际工程中，要根据干扰电流的频率特点来调整磁环的匝数。通常当干扰信号的频带较宽时，可在电缆上套两个磁环，每个磁环绕不同的匝数，这样可以同时抑制高频干扰和低频干扰。从共模扼流圈作用的机理上看，其阻抗越大，对干扰抑制效果越明显。

目前，现有技术中，采用磁环消除电路线缆上的干扰信号的方式主要有如下两种：

第一种方式，直穿式磁环。即将一个或者多个磁环并列放置，将三相电路线缆的四根线共同穿过磁环，从而达到消除电路线缆上的干扰信号。图1示出了包含2个磁环(图1中图标100所示为磁环)直穿式排列，如图1所示，三相电路线缆的A相线、B相线、C相线和N线共同穿过2个磁环100。这种方式将电路线缆布置在磁环的正中心，使得所有干扰信号都可以在磁环形成的完整磁路内流通，从而达到消耗干扰、抑制干扰信号的目的。

第二种，并排绕线式磁环。即将电路线缆并排绕制在磁环上，实现了干扰信号与磁环的紧密结合。图2示出了并排绕线式磁环，如图2所示，三相电路线缆的A相线、B相线、C相线和N线并排绕制在磁环100上。如图2所示，这种方式可以解决磁环直穿式的缺点，使得线缆与磁环贴合更加紧密。

分析可知，上述第一种方式的缺点是由于磁环的内径远远大于电路线缆的总外径，导致电路线缆无法处于磁环的正中心，从而导致部分干扰信号远离磁环，无法有效传递到磁环中；而靠近磁环部分的干扰信号又会导致磁环的部分出现磁路的过饱和，也无法将所有干扰信号有效抑制；上述第二种方式的缺点是并排绕线导致绕线之间出现层叠，而干扰信号无法有效传递到磁环中，并且还有可能使得干扰信号进一步扩大。同时，由于不同线缆的转弯半径不同，导致线缆与磁环的贴合也不一致，对于磁环的利用率也不一样。

发明内容

本发明实施例提供一种磁环抗干扰方法，用以解决现有的磁环抗干扰方法对干扰信号的抑制效果差的技术问题，该方法包括：将三个磁环排列成三角形，使得三个磁环的圆心连线构成一个等边三角形；在每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线，其中，第一线圈匝数为第二线圈匝数的三倍；

其中，在每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线，包括：

将中性线以所述三个磁环构成的等边三角形的中心为起点，沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的线圈，沿第二个磁环上连续绕制第二线圈匝数的线圈，沿第三个磁环连续绕制第二线圈匝数的线圈，又沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的线圈，最后回到所述等边三角形的中心，其中，所述第三线圈匝数为所述第二线圈匝数的二分之一，其中，中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向均为每个磁环的逆时针方向或顺时针方向；

将相线以每个磁环的圆心为起点，沿每个磁环连续绕制第一线圈匝数的线圈，其中，相线沿每个磁环连续绕制线圈的方向与中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向相同。

本发明实施例还提供一种磁环抗干扰装置，用以解决现有的磁环抗干扰装置对干扰信号的抑制效果差的技术问题，该装置包括：排列成三角形的三个磁环；三个磁环的圆心连线构成一个等边三角形；其中，每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线，第一线圈匝数为第二线圈匝数的三倍；

其中，所述中性线从所述等边三角形的中心为起点，沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的中性线，沿第二个磁环上连续绕制第二线圈匝数的中性线，沿第三个磁环连续绕制第二线圈匝数的中性线，又沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的中性线，最后回到所述等边三角形的中心；相线以每个磁环的圆心为起点，沿每个磁环连续绕制第一线圈匝数的线圈；

其中，所述第三线圈匝数为所述第二线圈匝数的二分之一，中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向均为每个磁环的逆时针方向或顺时针方向；相线沿每个磁环连续绕制线圈的方向与中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向相同。

本发明实施例中，将三个磁环按照三角形排列，使得该三个磁环的圆心连线构成等边三角形，在每个磁环上绕制一段相线和一段中性线，并使得每个磁环上相线的线圈匝数是中性线线圈匝数的三倍，容易注意的是，这种绕制方式可以使得每个磁环上的相线与三个磁环上总的中性线的线圈匝数相等，从而实现了对干扰信号的均衡抑制，既可以应用于在电路线缆传输过程中，也可以应用于用户设备的入口或出口处。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为现有技术中的直穿式多磁环示意图；

图2为现有技术中的并排绕线式磁环示意图；

图3为本发明实施例中的磁环抗干扰方法流程图；

图4为本发明实施例中的磁环排列意图；

图5为本发明实施例中的中性线绕制示意图；

图6为本发明实施例中的相线绕制示意图；

图7为本发明实施例中的相线绕制方向示意图；

图8为本发明实施例中的相线绕制起点位置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

通常情况下，电路线缆上的干扰信号，使得电路线缆上的所有设备都有可能受到干扰，出现工作异常甚至故障，导致无法工作，同时电路线缆上的所有设备，自身都会发出各种干扰信号，影响其他设备的工作，这个影响是相互的，非常快速的，甚至会引起连锁反应，导致该电路线缆上的所有设备都瘫痪。

为了对电路线缆传输过程中，以及用电设备入口或出口处的干扰信号进行抑制，本发明实施例中提供了一种磁环抗干扰方法，图3为本发明实施例中的磁环抗干扰方法流程图，如图3所示，本发明实施例提供的磁环抗干扰方法包括如下步骤：

S301，将三个磁环排列成三角形，使得三个磁环的圆心连线构成一个等边三角形；

S302，在每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线，其中，第一线圈匝数为第二线圈匝数的三倍。

需要说明的是，本发明实施例采用的三个磁环优选为三个相同的磁环，这样三个磁环两两相切排列，便可以使得三个磁环的圆心连线构成一个等边三角形。当用于抑制三相四线制供电电路或装置的干扰信号的情况下，由于三相四线制供电电路或装置具有三个相线(A相线、B相线、C相线)和一个中性线(N线)，本发明实施例提供的三个磁环可以分别用于绕制一种相线，即将A相线、B相线、C相线分别绕制于三个磁环上，每个磁环上绕制的相线的线圈匝数为第一线圈数；将中性线分三部分绕制于三个磁环上，每个磁环上绕制的中性线的线圈匝数为第二线圈数。由于第一线圈匝数为第二线圈匝数的三倍，使得A相线、B相线、C相线和N线在三个磁环上绕制的线圈匝数相等，从而实现了干扰信号的均衡抑制。

以三相四线制的供电电路或装置为例，图4为本发明实施例中的磁环排列意图，如图4所示，本发明实施例将用于绕制A相线(如图4中图标601所示)的磁环称为磁环A(如图4中图标101所示)，将用于绕制B相线(如图4中图标602所示)的磁环称为磁环B(如图4中图标102所示)，将用于绕制C相线(如图4中图标603所示)的磁环称为磁环C(如图4中图标103所示)，磁环A、磁环B和磁环C的圆心连线构成等边三角形200；其中，A相线绕制于磁环A上的线圈匝数为第一线圈匝数，B相线绕制于磁环B上的线圈匝数为第一线圈匝数，C相线绕制于磁环C上的线圈匝数为第一线圈匝数，中性线N线(如图4中图标400所示)平均绕制于磁环A、磁环B和磁环C上，且在每个磁环上的线圈匝数为第二线圈匝数。

作为一种优选的实施方式，在每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线的时候，可以通过如下步骤来实现：将中性线以三个磁环构成的等边三角形的中心为起点，沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的线圈，沿第二个磁环上连续绕制第二线圈匝数的线圈，沿第三个磁环连续绕制第二线圈匝数的线圈，又沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的线圈，最后回到等边三角形的中心，其中，第三线圈匝数为第二线圈匝数的二分之一，其中，中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向均为每个磁环的逆时针方向或顺时针方向；将相线以每个磁环的圆心为起点，沿每个磁环连续绕制第一线圈匝数的线圈，其中，相线沿每个磁环连续绕制线圈的方向与中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向相同。

优选地，中性线和相线在每个磁环上的绕线间距相等。

以三相四线制的供电电路或装置为例，假设每个磁环上的总线圈匝数为N匝，图5为本发明实施例中的中性线绕制示意图，如图5所示，中性线N线必须从3个磁环的中间穿过。图5中带黑色方框的箭头表示N线的起点，然后在绕制在A相磁环上，连续绕制匝数为1/8*N匝；然后进入B相磁环中绕制，连续绕制1/4*N匝；再进入C相磁环中绕制，连续绕制1/4*N匝；最后再回到A相磁环上，继续连续绕制1/8*N匝，与之前绕制的1/8*N匝形成连续的绕制线圈；最后回到起点。

此处需要注意的是，图5示出的N线在每个磁环中的绕线方向均为逆时针方向，但实际应用过程中，N线在每个磁环中的绕线方向也可以均为顺时针方向。

下面以A相磁环绕制方法为例，对相线磁环绕制进行一个详细的说明。图6为本发明实施例中的相线绕制示意图，如图6所示，A相线(图标601)的起点为磁环A(图标101)的中心，要求A相绕线的方向必须与N线的绕线方向相同。由图5所示的中性线绕制示意图可以看出，N线在磁环A上的绕线方向为逆时针，则A相绕线的方向必须是逆时针，如图7中图标500所示的磁环A的逆时针方向。反之亦然。

一种可选的实施例中，如果三个磁环中的每个磁环上仅绕制第一线圈匝数的一种相线和第二线圈匝数的中性线，则第一线圈匝数为每个磁环上的总线圈匝数的的四分之三；第二线圈匝数为每个磁环上磁环总线圈匝数的四分之一。

可选地，基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，在将相线绕制于磁环上的时候，相线与每个磁环的第一次交叉点为每个磁环上中性线与磁环的第二次交叉点。

容易注意的是，“相线与每个磁环的第一次交叉点”是指在绕制相线的过程中，相线与磁环第一次发生交叉的交叉点；同理，“相线与每个磁环的第二次交叉点”是指在绕制相线的过程中，相线与磁环第二次发生交叉的交叉点。“中性线与磁环的第二次交叉点”是指在绕制中性线绕制的过程中，中性线与磁环第二次发生交叉的交叉点；同理，“中性线与磁环的第一次交叉点”是指在绕制中性线绕制的过程中，中性线与磁环第一次发生交叉的交叉点。

图8为本发明实施例中的相线绕制的起点示意图，如图8所示，A相线(图标601)与磁环A(图标101)第一次交叉的点，是N线(图标400)与磁环A第二次交叉的点。对于其他相线来说，相线与磁环第一次交叉点，也是N线在该磁环上的第二次交叉点。由图8可以看出，A相线(图标601)与磁环A(图标101)第一次交叉的点如图标801所示，B相线(图标602)与磁环B(图标102)第一次交叉的点如图标802所示，C相线(图标603)与磁环C(图标103)第一次交叉的点如图标803所示。

本发明实施例中还提供了一种磁环抗干扰装置，该磁环抗干扰装置包括：排列成三角形的三个磁环；三个磁环的圆心连线构成一个等边三角形；其中，每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线，第一线圈匝数为第二线圈匝数的三倍。

作为一种可选的实施例，本发明实施例提供的磁环抗干扰装置可以用于三相四线制的电路线缆传输过程中，或用户设备的入口或出口处。磁环抗干扰装置中的相线包括：A相线、B相线和C相线，磁环抗干扰装置的中性线为N线，其中，三个磁环分别绕制一种相线。

需要说明的是，在上述磁环抗干扰装置中，中性线从等边三角形的中心为起点，沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的中性线，沿第二个磁环上连续绕制第二线圈匝数的中性线，沿第三个磁环连续绕制第二线圈匝数的中性线，又沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的中性线，最后回到等边三角形的中心；相线以每个磁环的圆心为起点，沿每个磁环连续绕制第一线圈匝数的线圈，其中，第三线圈匝数为第二线圈匝数的二分之一，中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向均为每个磁环的逆时针方向或顺时针方向；相线沿每个磁环连续绕制线圈的方向与中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向相同。

可选地，中性线和相线在每个磁环上的绕线间距相等。

作为一种可选的实施例，上述第一线圈匝数为每个磁环上的总线圈匝数的的四分之三；上述第二线圈匝数为每个磁环上磁环总线圈匝数的四分之一。

可选地，基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，相线与每个磁环的第一次交叉点为每个磁环上中性线与磁环的第二次交叉点。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁环抗干扰方法，其特征在于，包括：

将三个磁环排列成三角形，使得所述三个磁环的圆心连线构成一个等边三角形；

在每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线，其中，所述第一线圈匝数为所述第二线圈匝数的三倍；

其中，在每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线，包括：

将中性线以所述三个磁环构成的等边三角形的中心为起点，沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的线圈，沿第二个磁环上连续绕制第二线圈匝数的线圈，沿第三个磁环连续绕制第二线圈匝数的线圈，又沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的线圈，最后回到所述等边三角形的中心，其中，所述第三线圈匝数为所述第二线圈匝数的二分之一，其中，中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向均为每个磁环的逆时针方向或顺时针方向；

将相线以每个磁环的圆心为起点，沿每个磁环连续绕制第一线圈匝数的线圈，其中，相线沿每个磁环连续绕制线圈的方向与中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向相同。

2.如权利要求1所述的磁环抗干扰方法，其特征在于，中性线和相线在每个磁环上的绕线间距相等。

3.如权利要求1所述的磁环抗干扰方法，其特征在于，第一线圈匝数为每个磁环上的总线圈匝数的四分之三；第二线圈匝数为每个磁环上磁环总线圈匝数的四分之一。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，相线与每个磁环的第一次交叉点为每个磁环上中性线与磁环的第二次交叉点。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的磁环抗干扰方法，其特征在于，所述相线包括：A相线、B相线和C相线，所述中性线为N线，其中，所述三个磁环分别绕制一种相线。

6.一种磁环抗干扰装置，其特征在于，包括：排列成三角形的三个磁环；所述三个磁环的圆心连线构成一个等边三角形；

其中，每个磁环上绕制第一线圈匝数的相线和第二线圈匝数的中性线，所述第一线圈匝数为所述第二线圈匝数的三倍；

其中，所述中性线从所述等边三角形的中心为起点，沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的中性线，沿第二个磁环上连续绕制第二线圈匝数的中性线，沿第三个磁环连续绕制第二线圈匝数的中性线，又沿第一个磁环连续绕制第三线圈匝数的中性线，最后回到所述等边三角形的中心；相线以每个磁环的圆心为起点，沿每个磁环连续绕制第一线圈匝数的线圈；

其中，所述第三线圈匝数为所述第二线圈匝数的二分之一，中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向均为每个磁环的逆时针方向或顺时针方向；相线沿每个磁环连续绕制线圈的方向与中性线沿每个磁环连续绕制线圈的方向相同。

7.如权利要求6所述的磁环抗干扰装置，其特征在于，中性线和相线在每个磁环上的绕线间距相等。

8.如权利要求6所述的磁环抗干扰装置，其特征在于，第一线圈匝数为每个磁环上的总线圈匝数的四分之三；第二线圈匝数为每个磁环上磁环总线圈匝数的四分之一。

9.如权利要求8所述的磁环抗干扰装置，其特征在于，相线与每个磁环的第一次交叉点为每个磁环上中性线与磁环的第二次交叉点。

10.如权利要求6至9中任意一项所述的磁环抗干扰装置，其特征在于，所述磁环抗干扰装置的相线包括：A相线、B相线和C相线，所述磁环抗干扰装置的中性线为N线，其中，所述三个磁环分别绕制一种相线。

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