CN1841579A

CN1841579A - 共模扼流线圈

Info

Publication number: CN1841579A
Application number: CNA2006100719091A
Authority: CN
Inventors: 友成寿绪; 伊藤知一; 黑岛敏浩
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-10-04
Also published as: US7446632B2; US20060238273A1; JP2006286884A

Abstract

一种共模扼流线圈，具有第一线圈元件和第二线圈元件。第一线圈元件由第一线圈图案和第二线圈图案配置。各第一和第二线圈图案具有两端，并在其间是螺旋形。两个图案的螺旋在相同的方向上缠绕。第二线圈元件具有与第一线圈图案同样的形状，并包括对应第一线圈图案的第三线圈图案和对应第二线圈图案的第四线圈图案。

Description

共模扼流线圈

技术领域

本发明涉及共模扼流线圈，特别地，涉及不容易受到外噪声作用的共模扼流线圈。

背景技术

对于共模扼流线圈已经提出了不同的结构。在日本未审查专利申请出版物No.2003-217932中提出的一个这样的共模扼流线圈具有设置彼此相邻但是通过绝缘层分开的两个螺旋线圈元件。两个线圈元件可以磁性耦合(magnetically coupled)。

发明内容

但是，当此传统的共模扼流线圈在共模中使用时，通过第一和第二线圈元件形成的一部分磁路出现在共模扼流线圈之外。结果，在共模扼流线圈之外发生磁通量泄漏，降低了来自磁场的阻抗(电感)，所述阻抗通过第一和第二线圈产生。此外，引入到第一和第二线圈元件内的外部磁噪声导致电流流动。此电流变成信号传输电路中的噪声成分。

有鉴于前述，本发明的目的是提供一种能够防止在共模中通过线圈产生的阻抗(电感)的下降、并能够防止外部磁噪声产生噪声成分的共模扼流线圈。

本发明的这个和其它目的将通过提供一种共模扼流线圈获得，所述共模扼流线圈包括层压结构。所述层压结构具有多个绝缘层、第一线圈元件和第二线圈元件。

第一线圈元件包括第一线圈图案和第二线圈图案。第一线圈图案具有两个第一端和其间的螺旋形状。第二线圈图案具有两个第二端。第二端之一连接到第一端之一，螺旋形状以与第一线圈图案相同的方向缠绕。

第二线圈元件设置在第一线圈元件附近，其间设置多个绝缘层之一。第二线圈元件包括第三线圈图案和第四线圈图案。第三线圈图案能够磁耦合到第一线圈图案并具有两个第三端，所述第三线圈图案与第一线圈图案在相同的方向上缠绕。第四线圈图案能够磁耦合到第二线圈图案并具有两个第四端。第四端之一连接到第三端之一，并且螺旋形状在与第三线圈图案相同的方向上缠绕。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的优选实施例的共模扼流线圈的透视图；

图2是根据优选实施例的共模扼流线圈的分解透视图；

图3是显示了共模内优选实施例的共模扼流线圈内的磁通量流的说明图；

图4是响应外部磁噪声的优选实施例的共模扼流线圈内的电流或者电压流的说明图；

图5是说明了优选实施例的共模扼流线圈中的第一或者第二线圈元件的形状的变化的说明图；和

图6是优选实施例的共模扼流线圈中的第一或者第二线圈元件的另外的形状变化的说明图。

具体实施方式

根据本发明的优选实施例的共模扼流线圈1将在参照图1-4进行描述。图1是共模扼流线圈1的透视图。图2是共模扼流线圈1的分解透视图。如图中所示，根据优选实施例的共模扼流线圈1包括第一磁性部件2、层压结构3、第二磁性部件4和外电极5-8。

第一磁性部件2是板形状并由诸如烧结铁素体(ferrite)、合成铁素体(包含粉末铁素体的树脂)等的磁性材料形成。

层压结构3设置在第一磁性部件2的主表面侧上。层压结构3根据重叠多个层的薄膜形成技术形成。如图2所示，层压结构3包括第一绝缘层10、第一引出(lead-out)电极20、第二绝缘层30、第一线圈元件40、第三绝缘层50、第二线圈部件60、第四绝缘层70、第二引出电极80和第五绝缘层90。

第一绝缘层10设置在第一磁体2的主表面侧上并由聚酰亚胺树脂(polyimide resin)、环氧树脂或者其它具有良好电、磁绝缘属性和良好车加工属性的树脂材料形成。第一绝缘层10和缓第一磁体2的主表面内的不规则性。

第一引出电极20形成在第一绝缘层10的顶部上。第一引出电极20包括：第一引出部21，所述第一引出部21具有两个第一引出端21A、21B；和第二引出部22，所述第二引出部22具有两个第二引出端22A、22B。第一引出端21A定位在第一绝缘层10的内侧上，同时第一引出端21B从第一引出端21A引到层压结构3的侧表面。第二引出端22A定位在第一绝缘层10的内侧上，同时第二引出端22B从第二引出端22A引到与第一引出部21相对的侧面上的层压结构3的侧表面。

第二绝缘层30设置在与第一绝缘层10相对的第一引出电极20的侧面上。与第一绝缘层10相似，第二绝缘层30也由聚酰亚胺树脂、环氧树脂或者其它具有良好电、磁绝缘属性和良好车加工属性的树脂材料形成。第二绝缘层30在分别对应第一和第二引出端21A、22A的位置处形成有第一通孔30a和第二通孔30b。

第一线圈元件40形成在第二绝缘层30的顶部上。第一线圈元件40包括具有两个第一线圈端41A、41B的第一线圈图案41，和具有两个第二线圈端42A、42B的第二线圈图案42。第一线圈端41A通过第一通孔30a与第一引出端21A相对并连接到所述第一引出端21A。第一线圈端41B比第一线圈端41A在第二绝缘层30上更远地向内侧定位。

第二线圈端42A通过第二通孔30b与第二引出端22A相对并连接到所述第二引出端22A。第二线圈端42B在第二绝缘层30的内侧上比第二线圈端42A安置的更远并连接到第一线圈端41B。第一线圈图案41在第一线圈端41A、41B之间形成螺旋形，同时第二线圈图案42第二线圈端42A、42B之间也形成沿与第一线圈图案41相同方向上缠绕的螺旋形状。螺旋的形状不限于大体上的圆形外观，但是可以是方形或者由曲线和直线至少之一形成的多边形形状。

第一和第二线圈图案41、42围绕第一线圈端41B和第二线圈端42B之间的连接点彼此对称。第一线圈图案41也包括设置在与第一引出端21B相对的第二绝缘层30的侧边处的电极43和设置在与第二引出端22B相对的第二绝缘层30的侧边处的电极44。

第三绝缘层50设置在与第二绝缘层30相对的第一线圈元件40的侧面上。和第一绝缘层10那样，第三绝缘层50由聚酰亚胺树脂、环氧树脂或者其它具有良好电、磁绝缘属性和良好车加工属性的树脂材料形成。

第二线圈元件60形成在第三绝缘层50上。第二线圈元件60形成与第一线圈元件40相似，并设置在对应第一线圈元件40的位置的位置处。第二线圈元件60包括对应第一线圈图案41的第三线圈图案61和对应第二线圈图案42的第四线圈图案62。如同第一线圈图案41，第三线圈图案61具有两个第三线圈端61A、61B。如同第二线圈图案42，第四线圈图案62具有两个第四线圈端62A、62B。第三线圈图案61具有与第一线圈图案41相同的形状，同时第四线圈图案62具有与第二线圈图案42相同的形状。

由于第一线圈元件40和第二线圈元件60设置彼此相对，通过流经线圈之一的电流产生的磁通量将进入其它的线圈。因此，第一和第二线圈元件40、60被安置，这样它们被磁耦合。第二线圈元件60也包括设置在与电极43相对的第三绝缘层50的侧边上、但是没有与电极43重叠的位置处的电极63和设置在与电极44相对的第三绝缘层50的侧边上但是不与电极44重叠的位置处的电极64。

第四绝缘层70设置在与第三绝缘层50相对的第二线圈元件60的侧面上。如同第一绝缘层10，第四绝缘层70由聚酰亚胺树脂、环氧树脂或者其它具有良好电、磁绝缘属性和良好车加工属性的树脂材料形成。第四绝缘层70在对应第三绝缘层50上的第三线圈端61B和第四线圈端62B的位置处形成有第三通孔70a和第四通孔70b。

第二引出电极80包括具有两个第三引出端81A、81B的第三引出部81和具有两个第四引出端82A、82B的第四引出部82。第三引出端81A与第三线圈端61A相对并通过第三通孔70a连接到第三线圈端61A。第三引出端81B从第三引出端81A引出到在与电极63相对的位置处的层压结构3的侧表面。

第四引出端82A通过第四通孔70b与第四线圈端62A相对并连接到第四线圈端62A。第四引出端82B从第四引出端82A引出到在与电极64相对的位置处的层压结构3的侧表面。

第五绝缘层90设置在与第四绝缘层70相对的第二引出电极80的侧面上。如同第一绝缘层10，第五绝缘层90由聚酰亚胺树脂、环氧树脂或者其它具有良好电、磁绝缘属性和良好车加工属性的树脂材料形成。第二磁性部件4设置在与第二引出电极80相对的第五绝缘层90的侧面上。第二磁性部件4是板状形状的，并由诸如烧结铁素体、合成铁素体等的磁性材料形成。

外电极5、6横过叠置的第一磁性部件2、层压结构3和第二磁性部件4的外表面形成。外电极5连接到第二引出端22B和电极44。因此，第二引出端22B和电极44通过外电极5电学连接。外电极6连接到第四引出端82B和电极64。因此，第四引出端82B和电极64通过外电极6电学连接。

在与外电极5、6相对的位置处，剩余的外电极7、8形成在叠置的第一磁性部件2、层压结构3和第二磁性部件4的相对外表面内。外电极7连接到第一引出端21B和电极43。因此，第一引出端21B和电极43通过外电极7电学连接。外电极8连接到第三引出端81B和电极63。因此，第三引出端81B和电极63通过外电极8电学连接。

具有此结构的共模扼流线圈1并入使用差分传输(differentialtransmission)方法的信号传输电路。作为一个示例，外电极5、6可以连接到输入侧，外电极7、8连接到输出侧。共模扼流线圈1使用作为对于信号的差分模式。在差分模式(differential mode)中，信号在相反的方向上输入到第一和第二线圈元件40、60内，这样在第一和第二线圈元件40、60内产生在不同方向上流动的磁通量。因为，第一线圈图案41和第三线圈图案61大体上相同地成形，并设置彼此相对，通过两个产生的磁通量具有大体上相同的强度，相互抵消(cancel out)，这样几乎不保留磁通量。对于在第二线圈图案42和第四线圈图案62内产生的磁通量发生相同的情况。因此，通过第一线圈元件40和第二线圈元件60产生的磁场几乎不产生阻抗(电感)，这样信号几乎没有衰减地输出。

但是，共模扼流线圈1用作用于共模信号45、65的共模，如图3所示。在共模中，共模信号45、65在第一和第二线圈元件40、60内的相同的方向上产生。共模信号45在第一和第二线圈图案41、42内彼此相对的方向上产生磁通量46、47。相似地，共模信号65在第三和第四线圈图案61、62内彼此相对的方向上产生磁通量66、67。

这些在两个相邻的线圈图案内相对的方向上产生的磁通量用于彼此强化，大体上形成闭合的磁路。在这种情况下，通过第一和第二线圈元件40、60产生的磁场增加阻抗，这样输出非常小的共模信号45、65。这样，共模扼流线圈1可以只被噪声衰减。

此外，由于可以形成大体上闭合的磁路，不需要将包含铁素体的树脂引入到线圈图案的中心以防止磁通量逃逸。因此，不需要在绝缘层内形成孔用于插入包含铁素体的树脂，由此让用于共模扼流线圈1的制造过程更简单和便宜。此外，通过在层压方向上在层压结构3的两端上提供第一磁性部件2和第二磁性部件4，就可以更加接近一个闭合的磁路，由此进一步提高如上所述的效果。

根据楞次定律，如果外磁噪声48进入第一和第二线圈图案41、42，如图4所示，电流在通过箭头49A指示的方向上流经第一线圈图案41，同时另外的电流在通过箭头49B指示的方向上流经第二线圈图案42。由于第一和第二线圈图案41、42围绕所述连接点彼此对称，流经第一和第二线圈图案41、42的电流近似相同，因此，彼此抵消，几乎不留下残余电流。因此，此结构有效地防止噪声在信号传输电路中产生。

尽管根据本发明的共模扼流线圈参照特定的实施例进行了详细的说明，但是普通技术人员可以了解，在不背离本发明的精神的情况下可以进行多种修改，所述发明的范围由所附的权利要求书限定。例如，第一线圈元件40或者第二线圈元件60的形状不限于优选实施例中描述的形状，但是可以修改为具有如图5所示的形状的第一线圈元件140或者第二线圈元件160。此外，第一线圈元件40或者第二线圈元件60的形状不需要围绕一个点对称，而是可以非对称，如图6中所示的第一线圈元件240或者第二线圈元件260。

此外，尽管第一线圈图案41和第三线圈图案61在优选实施例中设置彼此相对，这些部件不需要设置彼此相对，只要它们是磁耦合的。相似地，第二线圈图案42和第四线圈图案62不需要彼此相对定位。

Claims

1.一种共模扼流线圈，包括：

层压结构，所述层压结构包括多个绝缘层、第一线圈元件和第二线圈元件；

第一线圈元件包括第一线圈图案和第二线圈图案，所述第一线圈图案具有两个第一端和所述两个第一端之间的螺旋形状，所述第二线圈图案具有两个第二端和螺旋形状，所述第二端之一连接到所述第一端之一，所述螺旋形状以与第一线圈图案相同的方向缠绕；和

第二线圈元件设置在第一线圈元件附近，其间设置多个绝缘层之一，第二线圈元件包括第三线圈图案和第四线圈图案，所述第三线圈图案能够磁耦合到第一线圈图案并具有两个第三端，所述第三线圈图案与第一线圈图案在相同的方向上缠绕，所述第四线圈图案能够磁耦合到第二线圈图案并具有两个第四端，所述第四端之一连接到所述第三端之一，并且螺旋形状在与第三线圈图案相同的方向上缠绕。

2.根据权利要求1所述的共模扼流线圈，其中，第一线圈图案和第二线圈图案围绕所述第一端之一与所述第二端之一连接的连接点对称；和

所述第三线圈图案和所述第四线圈图案围绕所述第三端之一与所述第四端之一连接的中心点对称。

3.根据权利要求2所述的共模扼流线圈，其中，第一线圈图案被成形大体上与第三线圈图案相同，和所述第二线圈图案被成形大体上与第四线圈图案相同。

4.根据权利要求3所述的共模扼流线圈，其中，所述第一线圈图案设置与第三线圈图案相对，所述第二线圈图案设置与所述第四线圈图案相对。

5.根据权利要求1所述的共模扼流线圈，还包括：

形成在层压结构的侧表面上的第一、第二、第三和第四外电极；

第一磁性部件，所述第一磁性部件设置在垂直于层压方向的层压结构的表面上；

第二磁性部件，所述第二磁性部件设置在垂直于层压方向的层压结构的另外的表面上；

第一和第二引出部，所述第一和第二引出部在与第二线圈元件相对的第一线圈元件的侧面上设置在彼此相邻的绝缘层的两个之间；和

第三和第四引出部，所述第三和第四引出部在与第一线圈元件相对的第二线圈元件的侧面上设置在彼此相邻的绝缘层的两个之间；

其中设置在第一和第二线圈图案以及第一和第二引出部之间的绝缘层具有形成通过其中的第一通孔和第二通孔；

设置在第三和第四线圈图案以及第三和第四引出部之间的绝缘层具有形成通过其中的第三通孔和第四通孔；

第一引出部的一端引出到层压结构的形成第一外电极的侧表面，并连接到第一外电极，同时第一引出部的另外的一端通过形成在第一端之一和第一引出部之间的绝缘层内的第一通孔连接到第一端之一；

第二引出部的一端引出到层压结构的形成第二外电极的侧表面，并连接到第二外电极，同时第二引出部的另外的一端通过形成在所述第二端之一和第二引出部之间的绝缘层内的第二通孔连接到第二端之一；

第三引出部的一端引出到层压结构的形成第三外电极的侧表面，并连接到第三外电极，同时第三引出部的另外的一端通过形成在第三端之一和第三引出部之间的绝缘层内的第三通孔连接到第三端之一；和

第四引出部的一端引出到层压结构的形成第四外电极的侧表面，并连接到第四外电极，同时第四引出部的另外的一端通过形成在第四端之一和第四引出部之间的绝缘层内的第四通孔连接到第四端之一。

6.根据权利要求1所述的共模扼流线圈，其中，第一、第二、第三和第四螺旋图案的螺旋形状由曲线和直线至少之一形成。

7.根据权利要求6所述的共模扼流线圈，其中，第一、第二、第三和第四线圈图案的螺旋形状基本是圆形外观。

8.根据权利要求6所述的共模扼流线圈，其中，其中第一、第二、第三和第四线圈图案的螺旋形状是方形形状。