CN109285654B - 共模电感 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子元件领域，本发明共模电感包括磁芯，磁芯包括第一螺旋磁芯和第二螺旋磁芯，第一螺旋磁芯的中间形成第一通孔，第二螺旋磁芯的中间形成第二通孔。在同一方向，第一螺旋磁芯与第二螺旋磁芯的螺旋方向相同，第一螺旋磁芯的第一端与同侧的第二螺旋磁芯的第三端通过第一连接部相连，第一螺旋磁芯的第二端与同侧的第二螺旋磁芯的第四端通过第二连接部相连。第一螺旋磁芯、第二螺旋磁芯、第一连接部和第二连接部一体成型且均由磁性材料制成。共模电感还包括两组以上绕组，每组绕组均为单匝线圈，每组绕组均是穿过第一通孔和第二通孔进而安装在磁芯上。本发明共模电感有效减小了线圈的匝数，线圈可以做得更大，实现高额电流，并简化工艺。

Description

共模电感

技术领域

本发明涉及电子元件，具体涉及一种共模电感。

背景技术

共模电感，即共模扼流圈，主要起滤波作用，从而抑制电磁干扰中的共模干扰信号。常见的共模电感是在磁环上同时绕制两组以上线圈绕组，如申请号为CN201410242191的发明专利申请公开的共模电感；或者是在具有多个缠绕部的磁芯上同时绕制两组以上线圈绕组，如申请号为CN201310419772的发明专利申请所公开的共模电感。由于线圈的匝数较多，将线圈安装在磁芯上的绕线工艺较为复杂。另外，线圈需使用细铜线制成，而细铜线能通过的最大额定电流一般只能是几十安培。此外，线圈绕组的匝数较多时，线圈绕组间会产生较大的寄生电容，可通过信道的信号的最大频带宽度（即带宽）较小。

因此，有必要设计一种新型的共模电感，以减少线圈的匝数，从而解决现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有螺旋状磁芯的共模电感，以减小线圈的匝数，从而实现高额电流，以及简化工艺，提高自动化生产率。

为实现上述目的，本发明提供的共模电感包括磁芯，磁芯包括并排设置的第一螺旋磁芯和第二螺旋磁芯，第一螺旋磁芯的中间形成第一通孔，第二螺旋磁芯的中间形成第二通孔。沿第一通孔的轴向，即在同一方向，第一螺旋磁芯与第二螺旋磁芯的螺旋方向相同，并且第一螺旋磁芯的第一端与同侧的第二螺旋磁芯的第三端通过第一连接部相连，第一螺旋磁芯的第二端与同侧的第二螺旋磁芯的第四端通过第二连接部相连。第一螺旋磁芯、第二螺旋磁芯、第一连接部和第二连接部一体成型且均由磁性材料制成。共模电感还包括两组以上绕组，每组绕组均为单匝线圈，每组绕组均是穿过第一通孔和第二通孔从而绕制在磁芯上。当绕组通电时，在同一个通孔中的绕组的电流方向相同。

优选的，绕组为扁平线圈。

优选的，绕组包括第一绕组和第二绕组。第一绕组穿过第一通孔和第二通孔并安装在所述磁芯上，第一绕组的正极引脚设置在第一螺旋磁芯的第一端，第一绕组的负极引脚设置在第二螺旋磁芯的第三端。第二绕组穿过第一通孔和第二通孔并安装在磁芯上，第二绕组的正极引脚设置在第二螺旋磁芯的第四端，第二绕组的负极引脚设置在第一螺旋磁芯的第二端。

优选的，第一螺旋磁芯的螺旋轴线与第二螺旋磁芯的螺旋轴线关于第一轴线对称，第一轴线为第一连接部的轴线中点与第二连接部的轴线中点之间的连线。

优选的，第一螺旋磁芯的螺旋轴线与第二螺旋磁芯的螺旋轴线为相互对称的直线。

优选的，第一螺旋磁芯的螺旋轴线与第二螺旋磁芯的螺旋轴线为相互对称的弧线。

由上述的方案可见，磁芯包括两个螺旋状的磁芯，单匝的绕组穿过螺旋磁芯中间形成的通孔。当绕组通电时，在同一通孔中的绕组的电流方向相同的前提下，第一螺旋磁芯和第二螺旋磁芯相当于多个磁环，单匝线圈则依次穿过多个磁环，线圈即可置于多个磁场中，这样无需再通过绕线工艺将线圈进行多次绕制。由此可得知，相对于现有技术，本发明的有益效果在于：使用螺旋状的磁芯，相当于使用了多匝线圈，而原本匝数较多的线圈则可改为单匝线圈。由于磁芯可通过烧结等方式制成，磁芯的制造工艺相对于线圈的绕制工艺，更为简单，因此，可以大大简化线圈的绕线工艺，提高制造效率。又由于线圈简化了绕线工艺，线圈只需一圈，从而可以做得更大，线圈的额定电流可从传统的几十安培提高到数百安培。同时，线圈的匝数减少，绕组间的寄生电容非常小，通过信道的信号的频带宽度可以做得更宽。

附图说明

图1是本发明第一实施例共模电感第一视角的结构图。

图2是本发明第一实施例共模电感的磁芯第一视角的结构图。

图3是本发明第一实施例共模电感的磁芯第二视角的结构图。

图4是本发明第一实施例共模电感的第一绕组的结构。

图5是本发明第一实施例共模电感的第二绕组的结构。

图6是本发明第一实施例共模电感第二视角的结构图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。为了更好地说明本实施例，附图某些附件会有省略、放大或者缩小；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

第一实施例

参见图1，本发明实施例共模电感包括磁芯1、第一绕组2和第二绕组3。

参见图2与图3，磁芯1包括第一螺旋磁芯11和第二螺旋磁芯12，第一螺旋磁芯11和第二螺旋磁芯12并排平行设置。第一螺旋磁芯11的磁本体经过螺旋后在中部形成第一通孔110，第一磁芯11的两端则分别形成第一端部111和第二端部112。同样的，第二螺旋磁芯12的磁本体经过螺旋后在中部形成第二通孔120，第二螺旋磁芯12的两端分别形成第三端部121和第四端部122。可见，第一端部111和第三端部121位于同一侧，第二端部112和第四端部122位于同一侧。第一端部111和第三端部121之间通过第一连接部131相连接，第二端部112和第四端部122之间通过第二连接部132相连接。第一螺旋磁芯11、第二螺旋磁芯12、第一连接部131和第二连接部132采用磁性材料并通过烧结的方式一体成型，也就是磁芯1为一体成型结构。

沿同一方向看，如沿第一通孔110的轴向，第一螺旋磁芯11和第二螺旋磁芯12的旋转方向相同。例如，在图2中，从第一端部111往第二端部112的方向，第一螺旋磁芯11的旋转方向为顺时针，即第一螺旋磁芯11的磁本体顺时针旋转延伸。同样，在第三端部121往第二端部122的方向（与第一端部111往第二端部112的方向相同），第二螺旋磁芯12的旋转方向也同为顺时针。

图3是磁芯1沿第一通孔110（第二通孔120）的轴向的结构图。在图3中，第一通孔110的孔心110a、第二通孔120的孔心120a与第一连接部131的轴线131a的中点131b，三者位于同一直线段100上，并且中点131b位于直线100的中点位置。磁芯1的另一端同图3所示。第一连接部131的轴线131a的中点130b与第二连接部132的轴线的中点（图中未示出）之间的连线形成如图2所示的第一轴线13a。

本实施例中，第一螺旋磁芯11的螺旋轴线11a和第二螺旋磁芯12的螺旋轴线12a关于第一轴线13a对称。由图2可以看出，螺旋轴线11a和螺旋轴线12a均为直线，即第一螺旋磁芯11和第二螺旋磁芯12均是在直线方向进行螺旋延伸。

参见图4，第一绕组2为单匝扁平线圈，第一绕组2包括依次连接的第一穿插部21、折弯连接部22和第二穿插部23。第一穿插部21、折弯连接部22和第二穿插部23均是平直结构，且三者处于同一平面并形成线圈本体。在第一穿插部21的端部设置有垂直于线圈本体所处平面的正极引脚201，第二穿插部23的端部设有垂直于线圈本体20所处平面的负极引脚202，正极引脚201与负极引脚202往同一方向折弯延伸。

参见图5可见，第二绕组3的结构与第一绕组2相同，第二绕组同为单匝扁平线圈。第二绕组3包括穿插部31、折弯连接部32、穿插部33、设置在穿插部31端部的正极引脚301以及设置在穿插部33端部的负极引脚302。

磁芯1、第一绕组2和第二绕组3组合安装的结构参见图6。如图6所示的方向，第一绕组2的第一穿插部21穿过第一螺旋磁芯11的第一通孔110，折弯连接部22安装在同侧的第一螺旋磁芯11的第二端部112和第二螺旋磁芯12的第四端部122的外侧，第二穿插部23穿过第二磁芯12的第二通孔120，正极引脚201设置在第一螺旋磁芯11的第一端部111的外侧并朝下设置，负极引脚202则设置在第二螺旋磁芯12的第三端部121处并朝下设置。第二绕组3的穿插部31穿过第二螺旋磁芯12的第二通孔120，折弯连接部32设置在同侧的第二螺旋磁芯12的第三端部121和第一螺旋磁芯11的第一端部111的外侧，穿插部33穿过第一螺旋磁芯11的第一通孔110，正极引脚301设置在第二螺旋磁芯12的第四端部122的外侧并朝下设置，负极引脚302设置在第一螺旋磁芯11的第二端部112的外侧并朝下设置。第一绕组2设置在第二绕组3的上方，第一绕组2和第二绕组3之间的重叠部分通过粘胶相隔，并且第一绕组2和第二绕组3还通过粘胶固定在第一通孔110和第二通孔120中，从而使第一绕组2和第二绕组3与磁芯1固定形成共模电感。可见，本实施例的共模电感没有外壳，在实际的运用环境中，可根据具体的需求决定是否设置外壳。

当第一绕组2接通电流时，第一绕组2的电流从正极引脚201流至负极引脚202，根据右手螺旋定则，第一螺旋磁芯11和第二螺旋磁芯12上的每一圈都相当于一个环形磁场，由此产生多个环形磁场，相当于将线圈绕成多匝。第一螺旋磁芯11和第二螺旋磁芯12上应激产生的磁场方向如图5中的箭头所示，即：对于第一螺旋磁芯11，从第二端部112往第一端部111的方向，第一螺旋磁芯11根据第一穿插部21的电流应激产生的磁场的旋转方向为顺时针。对于第二螺旋磁芯12，从第三端部21往第四端部22的方向，第二螺旋磁芯12根据第二穿插部23的电流应激产生的磁场的旋转方向为顺时针。由于第一螺旋磁芯11和第二螺旋磁芯21两端分别通过第一连接部131和第二连接部132一体成型，形成一个完整的磁芯1，因此第一螺旋磁芯11和第二螺旋磁芯12根据第一绕组2的电流应激产生的两个磁场相互叠加形成一个磁场，避免了第一螺旋磁芯11和第二螺旋磁芯12上的应激磁场因方向不同而降低共模阻抗，从而有效避免降低共模电感的抗干扰能力。

同样，当第二绕组3接通电流时，根据右手螺旋定则，磁芯1因第二绕组3的电流应激产生的磁场，与磁芯1因第一绕组2的电流应激产生的磁场方向相同。

综上所述可见，本实施例使用螺旋状的磁芯，线圈只需做一圈即可，简化了线圈的绕线工艺，提高制造效率；同时线圈可以做得更大，线圈的额定电流可从传统的几十安培提高到数百安培。此外，线圈的匝数减少，绕组间的寄生电容非常小，通过信道的信号的频带宽度可以做得更宽。

第二实施例

与第一实施例中的共模电感相比，第二实施例中的共模电感主要的不同点在于：第一螺旋磁芯的螺旋轴线与第二螺旋磁芯的螺旋轴线为关于第一轴线相互对称的弧线，两条螺旋轴线外凸，即本实施例中第一螺旋磁芯和第二螺旋磁芯向外凸出，形成一个类似于圆形的螺旋磁芯。对应的，第一绕组和第二绕组的穿插部也设置为与磁芯相适应的弧形结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.共模电感，其特征在于，包括：

磁芯，所述磁芯包括并排设置的第一螺旋磁芯和第二螺旋磁芯，所述第一螺旋磁芯的中间形成第一通孔，所述第二螺旋磁芯的中间形成第二通孔；沿所述第一通孔的轴向，所述第一螺旋磁芯与所述第二螺旋磁芯的螺旋方向相同；所述第一螺旋磁芯的第一端与同侧的所述第二螺旋磁芯的第三端通过第一连接部相连，所述第一螺旋磁芯的第二端与同侧的所述第二螺旋磁芯的第四端通过第二连接部相连；所述第一螺旋磁芯、所述第二螺旋磁芯、所述第一连接部和所述第二连接部一体成型且均由磁性材料制成；

两组以上绕组中，每组所述绕组均为单匝线圈，每组所述绕组均是穿过所述第一通孔和所述第二通孔而固定安装在所述磁芯上。

2.根据权利要求1所述的共模电感，其特征在于：

所述绕组为扁平线圈。

3.根据权利要求1或2所述的共模电感，其特征在于，所述绕组包括：

第一绕组，所述第一绕组穿过所述第一通孔和所述第二通孔并安装在所述磁芯上，所述第一绕组的正极引脚设置在所述第一端，所述第一绕组的负极引脚设置在所述第三端；

第二绕组，所述第二绕组穿过所述第一通孔和所述第二通孔并安装在所述磁芯上，所述第二绕组的正极引脚设置在所述第四端，所述第二绕组的负极引脚设置在所述第二端。

4.根据权利要求1或2所述的共模电感，其特征在于：

所述第一螺旋磁芯的螺旋轴线与所述第二螺旋磁芯的螺旋轴线关于第一轴线对称，所述第一轴线为所述第一连接部的轴线中点与所述第二连接部的轴线中点之间的连线。

5.根据权利要求4所述的共模电感，其特征在于：

所述第一螺旋磁芯的螺旋轴线与所述第二螺旋磁芯的螺旋轴线为相互对称的直线。

6.根据权利要求4所述的共模电感，其特征在于：

所述第一螺旋磁芯的螺旋轴线与所述第二螺旋磁芯的螺旋轴线为相互对称的弧线。

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