CN111415810A - 一种差共模一体扼流圈 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种差共模一体扼流圈，包括：第一磁环、第二磁环、共模电感以及差模电感；第二磁环嵌套在第一磁环中，共模电感缠绕在第一磁环或第二磁环上，差模电感缠绕在第二磁环或第一磁环上；磁环上的差模电感与共模电感缠绕连接；其中，共模电感与差模电感缠绕在不同磁环上。本申请提供的差共模一体扼流圈，通过大磁环套嵌小磁环，在磁环上采用绕制方式实现差共模一体扼流圈，有效解决滤波电路多个共模扼流圈、差模扼流圈使用导致的体积大、重量大问题。

Description

一种差共模一体扼流圈
技术领域
本申请涉及火箭领域，具体地，涉及一种差共模一体扼流圈。
背景技术
传统的差模扼流圈、共模扼流圈及电路符号见图1和2，主要用于二次电源供电电路滤波，配合电容电阻等元器件形成差模、共模滤波网络。由于滤波电路需要同时进行差模滤波设计和共模滤波设计来满足设备的电磁兼容性，差模扼流圈、共模扼流圈需要同时使用，在电压较高、电流较大的电路中需要使用绕线电感线圈起扼制电流作用，因此滤波电路中至少使用一个差模扼流圈和一个共模扼流圈进行滤波，多个扼流圈的使用占用的很大的空间，产品灌胶或粘胶重量再增加，使电路、产品体积难以小型化轻量化。
因此，如何提出一种新的扼流圈以解决传统扼流圈在使用时占用的很大的空间且产品难以小型化，是本领域人员目前急需解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种差共模一体扼流圈，只占用一个扼流圈的体积即可实现差模和共模扼流圈的作用，有助于保证滤波电路、产品性能的同时实现小型化、轻量化。
为达到上述目的，本申请提供了一种差共模一体扼流圈，包括：第一磁环、第二磁环、共模电感以及差模电感；第二磁环嵌套在直径大于第二磁环的第一磁环中，共模电感缠绕在第一磁环或第二磁环上，差模电感缠绕在第二磁环或第一磁环上；磁环上的差模电感与共模电感缠绕连接实现共模电感；其中，共模电感与差模电感缠绕在不同磁环上。
如上的，其中，共模电感包括第一共模电感和第二共模电感，差模电感包括第一差模电感和第二差模电感；第一共模电感和第二共模电感缠绕在第一磁环中形成共模扼流圈，第一差模电感和第二差模电感缠绕在第二磁环中形成差模扼流圈；形成共模扼流圈在外、差模扼流圈在内的第一差共模一体扼流圈。
如上的，其中，第一共模电感和第一差模电感通过第一线圈分别在第一磁环和第二磁环中缠绕制成，第二共模电感和第二差模电感通过第二线圈在分别在第一磁环和第二磁环中缠绕制成；其中，第一线圈和第二线圈从第一磁环的相同表面引入，相同表面引出。
如上的，其中，第一线圈从第一磁环第一上半环的上表面第一次引入，按照顺时针的方向开始缠绕，在第一磁环的第一上半环缠绕指定圈数后，第一线圈从第一磁环第一上半环的上表面引出到在第二磁环的第二上半环的上表面，并进行缠绕；当第一线圈在第二磁环的第二上半环缠绕指定圈数后，从第二磁环的第二上半环的下表面引入到第一磁环第一上半环的下表面进行缠绕，并在缠绕指定圈数后，再次从第一磁环第一上半环的上表面引出到第二磁环第二上半环的上表面进行缠绕，循环往复，直至第一线圈从第一磁环第二上半环的下表面引出，完成第一共模电感和第一差模电感。
如上的，其中，第二线圈首先从第一磁环的第一下半环的上表面第一次引入，按照逆时针的方向开始缠绕，在第一下半环缠绕指定圈数后，第二线圈在第一磁环的第一下半环的上表面引出到第二磁环的第二下半环的下表面并进行缠绕，当第二线圈在第二磁环第二下半环缠绕指定圈数后，在第二磁环第二下半环的上表面引出到第一磁环第一下半环的下表面进行缠绕，并在缠绕指定圈数后，再次从第一磁环第一下半环的上表面引出到第二磁环第二下半环的下表面进行缠绕，循环往复，直至第二线圈从第一磁环下表面引出，绕制成第二共模电感和第二差模电感。
如上的，其中，第一共模电感和第二共模电感缠绕在第二磁环中，第一差模电感和第二差模电感缠绕在第一磁环中，形成差模扼流圈在外、共模扼流圈在内的第二差共模一体扼流圈。
如上的，其中，第一共模电感和第一差模电感通过第一线圈分别在第二磁环和第一磁环中缠绕制成，第二共模电感和第二差模电感通过第二线圈分别在第二磁环和第一磁环中缠绕制成。
如上的，其中，第一线圈和第二线圈从第一磁环的不同表面引入，不同表面引出。
如上的，其中，第二线圈从第一磁环的第一下半环的下表面第一次引入，按照逆时针的方向开始缠绕，在第一下半环缠绕指定圈数后，第二线圈在第一磁环的第一下半环的下表面引出到第二磁环的第二下半环的上表面并进行缠绕，当第二线圈在第二磁环缠绕指定圈数后，在第二磁环第二下半环的下表面引出到第一磁环第一下半环的上表面进行缠绕，并在缠绕指定圈数后，再次从第一磁环第一下半环的下表面引出到第二磁环第二下半环的上表面进行缠绕，循环往复，直至第二线圈从第一磁环下表面引出，绕制成第二共模电感和第二差模电感。
如上的，其中，通过公式L＝(k*μ*s*N2*S)/l确定第一磁环和第二磁环中的电感量，其中，μ为真空磁导率，μ＝4π*10-7；s为第一或第二磁环的相对磁导率，空心线圈时s＝1；N为电感线圈圈数；S为线圈的截面积，单位为平方米；l为线圈的长度，单位为米；k表示系数，取决于线圈的半径R与长度l的比值。
本申请的有益效果是：
(1)本申请提供的差共模一体扼流圈，通过大磁环套嵌小磁环，在磁环上采用绕制方式实现差共模一体扼流圈，有效解决滤波电路多个共模扼流圈、差模扼流圈使用导致的体积大、重量大问题。
(2)本申请提供的差共模一体扼流圈，在实现小体积、轻量化的同时具有良好的差模、共模扼流效果；可在高压、大电流电路中使用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1、2是现有技术中传统的差模扼流圈、共模扼流圈的示意图；
图3是根据本申请实施例提供的差共模一体扼流圈的示意图；
图4是根据本申请实施例提供的又一差共模一体扼流圈的示意图；
图5是根据本申请实施例提供的差共模一体扼流圈的电路符号示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请涉及一种差共模一体扼流圈。根据本申请，只占用一个扼流圈的体积即可实现差模和共模扼流圈的作用，有助于保证滤波电路、产品性能的同时实现小型化、轻量化。
请参见图3或图4，为本申请提供的差共模一体扼流圈，其中包括第一磁环C1、第二磁环C2、共模电感L(图中未示出)以及差模电感L'(图中未示出)。
其中，第一磁环C1的半径大于第二磁环的半径C2，第二磁环C2嵌套在第一磁环中。共模电感L包括第一共模电感L3和第二共模电感L4，差模电感L'包括第一差模电感L1和第二差模电感L2，第一共模电感L3和第二共模电感L4缠绕在同一磁环中的相对位置，形成共模扼流圈，第一差模电感L1和第二差模电感L2缠绕在同一磁环中的相对位置，形成差模扼流圈。
具体地，请参见图3，其中第一共模电感L3和第二共模电感L4缠绕在第一磁环C1中，第一差模电感L1和第二差模电感L2缠绕在第二磁环C2中，形成共模扼流圈在外、差模扼流圈在内的第一差共模一体扼流圈。其中第一差共模一体扼流圈的电路符号可参见图5。
其中，使用高磁导率的第一磁环C1，通过绝缘漆包线绕制的方式将第一共模电感和第二共模电感缠绕在第一磁环C1中的相对位置，绕制成共模扼流圈；使用低磁导率的第二磁环C2，通过绝缘漆包线绕制的方式将第一差模电感和第二差模电感缠绕在第二磁环C2中的相对位置，绕制成差模扼流圈。
具体地，其中，第一共模电感L3和第一差模电感L1由第一线圈X1分别在第一磁环C1和第二磁环C2中缠绕制成，第二共模电感L4和第二差模电感L2由第二线圈X2分别在第一磁环C1和第二磁环C2中缠绕制成。
其中，第一磁环C1和第二磁环C2按照对称水平的原则，将第一磁环C1的上半部分称为“第一上半环”，与第一磁环C1对称的下半部分称为“第一下半环”。同理，将第二磁环C2的上半部分称为“第二上半环”，与第二磁环C2对称的下半部分称为“第二下半环”。
其中，第一线圈X1和第二线圈X2从第一磁环的相同表面引入，相同表面引出，形成第一差共模一体扼流圈。例如第一线圈X1从第一磁环C1的上表面引入，下表面引出，则第二线圈X2从第一磁环C1的上表面引入，下表面引出，或第一线圈X2从第一磁环C1的下表面引入，上表面引出，则第二线圈X2从第一磁环C1的下表面引入，上表面引出。
具体地，如图3所示，其中第一线圈X1首先从第一磁环C1第一上半环的上表面(或下表面)第一次引入，按照顺时针的方向开始缠绕，在第一磁环C1的第一上半环缠绕指定圈数后，第一线圈X1从第一磁环C1第一上半环的上表面引出到在第二磁环C2的第二上半环的上表面，并进行缠绕；当第一线圈X1在第二磁环C2的第二上半环缠绕指定圈数后，从第二磁环C2的第二上半环的下表面引入到第一磁环C1第一上半环的下表面进行缠绕，并在缠绕指定圈数后，再次从第一磁环C1第一上半环的上表面引出到第二磁环C2第二上半环的上表面进行缠绕，循环往复，直至第一线圈X1从第一磁环C1第二上半环的下表面(或上表面)引出，完成指定规格的第一共模电感L3和第一差模电感L1。
进一步地，第二线圈X2首先从第一磁环C1的第一下半环的上表面(或下表面)第一次引入，按照逆时针的方向开始缠绕，在第一下半环缠绕指定圈数后，第二线圈X2在第一磁环C1的第一下半环的上表面引出到第二磁环C2的第二下半环的下表面并进行缠绕，当第二线圈X2在第二磁环C2第二下半环缠绕指定圈数后，在第二磁环C2第二下半环的上表面引出到第一磁环C1第一下半环的下表面进行缠绕，并在缠绕指定圈数后，再次从第一磁环C1第一下半环的上表面引出到第二磁环C2第二下半环的下表面进行缠绕，循环往复，直至第二线圈X2从第一磁环下表面(或上表面)引出，完成指定规格的第二共模电感L4和第二差模电感L2。
值得注意的是，第一线圈X1和第二线圈X2第一次均从第一磁环C1第一上半环的上表面或下表面引入。当第一线圈X1和第二线圈X2从第一磁环的上表面引入时，则从第一磁环C1第一上半环的下表面引出。当第一线圈X1和第二线圈X2从第一磁环C1第一上半环的下表面引入时，则从第一磁环C1第一上半环的上表面引出。
优选地，使用高磁导率的磁环，在该磁环上用第一线圈X1和第二线圈X2绕制共模电感形成共模扼流圈，使用低磁导率的磁环，在该磁环上用第一线圈X1和第二线圈X2绕制差模电感形成差模扼流圈。
通过图3的第一差共模一体扼流圈可知，共模扼流圈在外侧，第一磁环C1上对称共模电感L3、L4的绕线方式与传统共模扼流圈绕线方式一致，当其处于供电回路时，回路电流在对称共模电感L3、L4绕制的共模扼流圈内产生大小相等方向相反互相抵消的磁场。由于差模扼流圈在内侧，第二磁环C2上两组差模电感L1、L2按传统差模电感绕制方式绕制，当其处于供电回路时，回路电流在差模电感L1、L2绕制的差模扼流圈内产生大小相等方向相同互相叠加磁场，上述方式能够使第一差共模一体扼流圈可在高压、大电流电路中使用，在实现小体积、轻量化的同时具有良好的差模、共模扼流效果。
请继续参见图4，其中，第一共模电感L3和第二共模电感L4缠绕在第二磁环C2中，第一差模电感L1和第二差模电感L2缠绕在第一磁环C1中，形成差模扼流圈在外、共模扼流圈在内的第二差共模一体扼流圈。其中第一差共模一体扼流圈的电路符号可参见图5。
进一步地，使用高磁导率的第二磁环C2，通过绝缘漆包线绕制的方式将第一共模电感L3和第二共模电感L4缠绕在第二磁环C2中的相对位置，绕制成共模扼流圈，使用低磁导率的第一磁环C1，通过绝缘漆包线绕制的方式将第一差模电感L1和第二差模电感L2缠绕在第一磁环中的相对位置，绕制成差模扼流圈。
具体地，其中第一共模电感L3和第一差模电感L1通过第一线圈分别在第二磁环C2和第一磁环C1中缠绕制成，第二共模电感L4和第二差模电感L2通过第二线圈分别在第二磁环C2和第一磁环C1中缠绕制成。
其中，第一线圈X1和第二线圈X2从第一磁环C1的不同表面引入，不同表面引出。若第一线圈X1从第一磁环C1的上表面引入，下表面引出，则第二线圈X2从第一磁环C1的下表面引入，上表面引出。若第一线圈X1从第一磁环C1的下表面引入，上表面引出，则第二线圈X2从第一磁环C1的上表面引入，下表面引出。
如图4所示，其中第一线圈X1引入后，与图3中第一线圈X1在第一磁环C1和第二磁环C2上的缠绕的方式相同，因此图4绕制第一共模电感L3和第一差模电感L4的方法不再叙述。
具体地，第二线圈X2首先从第一磁环C1的第一下半环的下表面第一次引入(当第一线圈X1从第一磁环C1的第一上半环的下表面引入时，则第二线圈X2从第一磁环C1的第一下半环的上表面引入)，按照逆时针的方向开始缠绕，在第一下半环缠绕指定圈数后，第二线圈X2在第一磁环C1的第一下半环的下表面引出到第二磁环C2的第二下半环的上表面并进行缠绕，当第二线圈X2在第二磁环C2缠绕指定圈数后，在第二磁环C2第二下半环的下表面引出到第一磁环C1第一下半环的上表面进行缠绕，并在缠绕指定圈数后，再次从第一磁环C1第一下半环的下表面引出到第二磁环C2第二下半环的上表面进行缠绕，循环往复，直至第二线圈X2从第一磁环下表面引出(当第一线圈X1从第一磁环C1的第一上半环的上表面引出时，则第二线圈X2从第一磁环C1的第一下半环的下表面引出)，完成指定规格的第二共模电感L4和第二差模电感L2。
其中，上述指定圈数根据实际情况进行确定，具体数值在此不进行限定。
通过图4的第二差共模一体扼流圈可知，差模扼流圈在外侧，第一磁环C1上对称共模电感L3、L4的绕线方式与传统差模扼流圈绕线方式一致，当其处于供电回路时，回路电流在共模电感L3、L4绕制的共模扼流圈内产生大小相等方向相同互相叠加磁场；由于共模扼流圈在内侧，第二磁环C2上两组差模电感L1、L2按传统共模电感绕制方式绕制，当其处于供电回路时，回路电流在差模电感L1、L2绕制的差模扼流圈内产生大小相等方向相反互相抵消的磁场，上述方式能够使第二差共模一体扼流圈同样可在高压、大电流电路中使用，在实现小体积、轻量化的同时具有良好的差模、共模扼流效果。
其中，通过计算电感量判断第一、二差共模一体扼流圈的应用场景，电感量L具体表示为：
L＝(k*μ*s*N2*S)/l (公式1)
其中，μ为真空磁导率，μ＝4π*10-7；s为第一或第二磁环的相对磁导率，空心线圈时s＝1；N为第一和第二线圈圈数；S为线圈的截面积，单位为平方米；l为线圈的长度，单位为米；k表示系数，取决于线圈的半径R与长度l的比值。
由于第一磁环C1半径较大、绕制圈数多，由公式1计算电感量可知，同样材质和界面积的第一磁环C1绕制成电感的电感量更大，因此对于共模干扰强的电路，优选大电感量的共模扼流圈结合小电感量的差模扼流圈配合电容、电阻滤波进行使用，可将图3的第一差共模一体扼流圈用于该电路中。
进一步地，对于差模干扰强的电路，优选大电感量差模扼流圈结合小电感量共模扼流圈配合电容、电阻滤波使用，因此可将图4的第二差共模一体扼流圈扼流圈用于该电路中。
值得注意的是，制成差模和共模电感的线圈粗细、磁环材质以及磁环大小可按电流大小、电流频率等实际需要选取，在此不进行限定。
本申请的有益效果是：
(1)本申请提供的差共模一体扼流圈，通过大磁环套嵌小磁环，在磁环上采用绕制方式实现差共模一体扼流圈，有效解决滤波电路多个共模扼流圈、差模扼流圈使用导致的体积大、重量大问题。
(2)本申请提供的差共模一体扼流圈，在实现小体积、轻量化的同时具有良好的差模、共模扼流效果；可在高压、大电流电路中使用。
虽然当前申请参考的示例被描述，其只是为了解释的目的而不是对本申请的限制，对实施方式的改变，增加和/或删除可以被做出而不脱离本申请的范围。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种差共模一体扼流圈，其特征在于，包括：第一磁环、第二磁环、共模电感以及差模电感；
第二磁环嵌套在直径大于第二磁环的第一磁环中，共模电感缠绕在第一磁环或第二磁环上，差模电感缠绕在第二磁环或第一磁环上；磁环上的差模电感与共模电感缠绕连接实现共模电感；
其中，共模电感与差模电感缠绕在不同磁环上。
2.如权利要求1所述的差共模一体扼流圈，其特征在于，共模电感包括第一共模电感和第二共模电感，差模电感包括第一差模电感和第二差模电感；第一共模电感和第二共模电感缠绕在第一磁环中形成共模扼流圈，第一差模电感和第二差模电感缠绕在第二磁环中形成差模扼流圈；形成共模扼流圈在外、差模扼流圈在内的第一差共模一体扼流圈。
3.如权利要求2所述的差共模一体扼流圈，其特征在于，第一共模电感和第一差模电感通过第一线圈分别在第一磁环和第二磁环中缠绕制成，第二共模电感和第二差模电感通过第二线圈在分别在第一磁环和第二磁环中缠绕制成；
其中，第一线圈和第二线圈从第一磁环的相同表面引入，相同表面引出。
4.如权利要求3所述的差共模一体扼流圈，其特征在于，第一线圈从第一磁环第一上半环的上表面第一次引入，按照顺时针的方向开始缠绕，在第一磁环的第一上半环缠绕指定圈数后，第一线圈从第一磁环第一上半环的上表面引出到在第二磁环的第二上半环的上表面，并进行缠绕；当第一线圈在第二磁环的第二上半环缠绕指定圈数后，从第二磁环的第二上半环的下表面引入到第一磁环第一上半环的下表面进行缠绕，并在缠绕指定圈数后，再次从第一磁环第一上半环的上表面引出到第二磁环第二上半环的上表面进行缠绕，循环往复，直至第一线圈从第一磁环第二上半环的下表面引出，完成第一共模电感和第一差模电感。
5.如权利要求4所述的差共模一体扼流圈，其特征在于，第二线圈首先从第一磁环的第一下半环的上表面第一次引入，按照逆时针的方向开始缠绕，在第一下半环缠绕指定圈数后，第二线圈在第一磁环的第一下半环的上表面引出到第二磁环的第二下半环的下表面并进行缠绕，当第二线圈在第二磁环第二下半环缠绕指定圈数后，在第二磁环第二下半环的上表面引出到第一磁环第一下半环的下表面进行缠绕，并在缠绕指定圈数后，再次从第一磁环第一下半环的上表面引出到第二磁环第二下半环的下表面进行缠绕，循环往复，直至第二线圈从第一磁环下表面引出，绕制成第二共模电感和第二差模电感。
6.如权利要求3所述的差共模一体扼流圈，其特征在于，第一共模电感和第二共模电感缠绕在第二磁环中，第一差模电感和第二差模电感缠绕在第一磁环中，形成差模扼流圈在外、共模扼流圈在内的第二差共模一体扼流圈。
7.如权利要求6所述的差共模一体扼流圈，其特征在于，第一共模电感和第一差模电感通过第一线圈分别在第二磁环和第一磁环中缠绕制成，第二共模电感和第二差模电感通过第二线圈分别在第二磁环和第一磁环中缠绕制成。
8.如权利要求7所述的差共模一体扼流圈，其特征在于，第一线圈和第二线圈从第一磁环的不同表面引入，不同表面引出。
9.如权利要求8所述的差共模一体扼流圈，其特征在于，第二线圈从第一磁环的第一下半环的下表面第一次引入，按照逆时针的方向开始缠绕，在第一下半环缠绕指定圈数后，第二线圈在第一磁环的第一下半环的下表面引出到第二磁环的第二下半环的上表面并进行缠绕，当第二线圈在第二磁环缠绕指定圈数后，在第二磁环第二下半环的下表面引出到第一磁环第一下半环的上表面进行缠绕，并在缠绕指定圈数后，再次从第一磁环第一下半环的下表面引出到第二磁环第二下半环的上表面进行缠绕，循环往复，直至第二线圈从第一磁环下表面引出，绕制成第二共模电感和第二差模电感。
10.权利要求1所述的差共模一体扼流圈，其特征在于，通过公式L＝(k*μ*s*N2*S)/l确定第一磁环和第二磁环中的电感量，其中，μ为真空磁导率，μ＝4π*10-7；s为第一或第二磁环的相对磁导率，空心线圈时s＝1；N为电感线圈圈数；S为线圈的截面积，单位为平方米；l为线圈的长度，单位为米；k表示系数，取决于线圈的半径R与长度l的比值。
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