CN208622561U - 噪声滤波器用磁芯、及采用该磁芯的噪声滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的课题在于提供一种噪声滤波器和用于该噪声滤波器的磁芯。该噪音过滤器能够在抑制整体的高度（沿磁脚的长度的朝向）的同时，实现更高的电感。本实用新型的技术手段是：提供一种用于噪声滤波器的磁芯，该磁芯由2个磁脚与2个连接部构成，该2个连接部将该2个磁脚的各端部连接，至少有任意一个连接部包括伸出部，该伸出部从将所述磁脚之间连接的长度方向的至少一部分区域向该连接部的宽度方向的外侧伸出。

Description

噪声滤波器用磁芯、及采用该磁芯的噪声滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种噪声滤波器以及用于该噪声滤波器的磁芯，其利用了在磁芯上设置线圈，并对线圈通电而产生的电感。

背景技术

以往，作为电子设备的噪声应对部件，所采用的噪声滤波器有：通过在由软磁性材料形成的磁芯上卷绕导线而形成的线圈。特别是，在采用电源装置的情况下，为了去除整流输出中含有的交流成分，或着为了去除施加于装载商用电源上的噪音电压，会采用噪声滤波器(或扼流圈)。该噪声滤波器利用了其如下性质：在相同的电感下，电阻的大小与频率的大小成比例。

关于该用于去除噪音的线圈部件，本申请人提出了专利文献1(JP意匠登记第1425406号公报)。在该文献中提出的线圈部件包括线圈主体和支承该线圈主体的台座，该线圈主体以扁立绕法(edge width)将平角电线缠绕于口字型方框状磁芯的两条边上。

另外，以往，在专利文献2(JP特开2011—124553号公报)中，还提出有减少常模噪音和共模噪音的小型滤波器。该噪声滤波器包括2个磁脚；软磁芯，该软磁芯具有将所述2个磁脚的端部连接的2个凸缘部；线圈，该线圈分别设置于所述2个磁脚上，所述凸缘部的周边部具有比所述线圈的外侧露出表面更加向外侧突出的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP意匠登记第1425406号公报

专利文献2：JP特开2011—124553号公报

实用新型内容

实用新型所要解决的课题

如上所述，目前提出的噪声滤波器结构为：在由2个磁脚和连接其端部的连接部构成的闭磁路芯(磁芯)的磁脚上设置线圈。对于该噪声滤波器中的磁芯，其截面面积越大，则电感越大，噪音去除效果就越好。但是，实际上，该磁芯的大小等是根据与线圈外形尺寸的匹配性而确定的。另外，即使增大仅仅一部分的截面面积，其噪音去除效果仍然受到限定，故理想的方式是使全部的截面面积相同。

但是，问题在于：在为了应对组装装置的小型化要求而将线圈小型化，抑制所述连接部的高度，较薄地形成所述连接部时，所获得的电感就会变小。

于是，本实用新型的课题在于提供一种噪声滤波器和用于该噪声滤波器的磁芯，该噪声滤波器能够在抑制整体的高度(沿磁脚的长度朝向)的同时，实现更高的电感。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明人针对连接2个磁脚端部的连接部结构，进行了深入的开发，直至完成了本实用新型。

即，为了解决上述课题，本实用新型提供一种磁芯，该磁芯用于噪声滤波器，其特征在于该磁芯包括2个磁脚与2个连接部，该2个连接部将该2个磁脚的各端部连接，至少有任意一个连接部包括伸出部，该伸出部从将所述磁脚之间连接的长度方向的至少一部分区域向该连接部的宽度方向外侧伸出。

另外，对于在所述连接部形成伸出部的区域，在所述连接部具有伸出部的区域的纵截面积(与将所述2个磁脚连接的朝向正交的朝向的截面面积)是所述磁脚的横截面积(与所述磁脚的延伸方向平行的朝向的截面面积)的0.9～1.2倍。通过使该纵截面积在横截面积的0.9倍以上，可消除磁通减少的情况，另外通过使该纵截面积在横截面积的1.2倍以下，可消除该连接部以超出需要的程度而增加的情况，可实现小型化。

另外，优选地，所述连接部形成于将所述2个磁脚连接的长度方向，并且相对各磁脚不露出。这样做是为了实现磁芯整体的小型化，为了尽可能地减小对电感的提高造成的影响小的部分。即，优选地，所述鼓出部按照向连接部的宽度方向外侧伸出，向将磁脚之间连接的长度方向不超出磁脚伸出的方式形成。由此，不但可以实现磁芯整体的小型化，而且可以使共模电感的上升比例高于常模电感的上升比例。于是，通过使所述连接部在连接2个磁脚的长度方向，相对各磁脚不露出的情况下形成，来得到抑制常模电感上升的磁芯。

此外，所述连接部在将所述2个磁脚连接的长度方向，相对各磁脚不露出的情况下形成，由此，即使在磁脚和连接部一体形成的磁芯是由铁氧体等成型的情况下，成型仍容易，并且可使成型时的合格率良好。

还有，所述伸出部可按照其伸出宽度在所述连接部宽度的65％以下，优选在50％以下的方式形成。其原因在于在超过连接部宽度的65％而伸出的情况下，电感的增加比率会变小。

再有，本实用新型提供一种噪声滤波器，其采用所述磁芯而形成。即，提供一种噪音过滤器，其包括上述依据本实用新型的磁芯；卷绕于该磁芯的各个磁脚上的线圈。该噪声滤波器不但可以是共模噪声滤波器，也可以是常模噪声滤波器。

优选地，在该噪声滤波器中，所述连接部的宽度形成为不比卷绕于所述磁脚上的线圈的最厚部分更加突出。其目的在于实现线圈整体的小型化。另外，在该噪音过滤器中，优选地，通过设置于所述连接部上的伸出部，共模电感的上升比例要高于常模电感上升比例。

优选地，所述磁芯为一体形成的MnZn铁氧体磁芯，在该MnZn铁氧体磁芯涂敷有由绝缘涂料形成的涂层，或者该MnZn铁氧体磁芯收纳于由绝缘树脂形成的外壳内，该线圈卷绕于涂层或外壳之外而形成。另外，磁芯也可为由铁硅铝磁性合金等构成的芯，可以在该铁硅铝磁芯上涂敷绝缘涂料，或将该铁硅铝磁芯收纳于绝缘树脂制的外壳内。

实用新型的效果

依据上述本实用新型的磁芯以及采用该磁芯的噪声滤波器，对于将2个磁脚的各端部之间连接的至少任意一个的连接部，位于所述磁脚之间的至少一部分的区域向所述磁脚之间的连接方向的宽度方向的外侧伸出，故可提供在抑制整体的高度(沿磁脚的长度方向的朝向)的同时，实现更高电感的噪声滤波器和用于该噪声滤波器的磁芯。

附图说明

图1为依据本实施方式的磁芯的6视图，(A)为平面图，(B)为左侧视图，(C)为主视图，(D)为右侧视图，(E)为沿X—X线方向所示的纵向剖视图，(F)为底视图，(G)为沿Y—Y线方向所示的横向剖视图；

图2(A)为采用图1的磁芯而形成的噪声滤波器的分解图，图2(B)为其立体图；

图3(A)为实验例2所采用的磁芯的平面图，图3(B)为其主视图，图3(C)为其横向剖视图，图3(D)为其右侧视图，图3(E)为其纵向剖视图；

图4为实验例2的结果的曲线图；

图5(A)为实验例3所采用的磁芯的平面图，图5(B)为其主视图，图5(C)为其横向剖视图；

图6为实验例3的结果的曲线图；

图7表示实验例4所采用的磁芯，上层为其平面图，下层为其横向剖视图，图7(A)表示鼓出部形成于磁脚之间的情况，图7(B)表示鼓出部从各磁脚的中心而形成的情况，图7(C)表示鼓出部存在于磁脚外侧的情况；

图8为实验例4的结果的曲线图；

图9为实验例5所采用的磁芯，上层为其俯视图，下层为其横向剖视图，图9(A)为没有形成鼓出部的磁芯，图9(B)为在连接部的宽度方向形成鼓出部的磁芯，图9(C)为在连接部的长度方向形成鼓出部的磁芯，图9(D)为在连接部的宽度方向和长度方向形成鼓出部的磁芯。

符号说明：

10磁芯；11磁脚；12连接部；13伸出部；14线圈；20台座；21导电插脚；22台座主体；30噪声滤波器(共模噪声滤波器)。

具体实施方式

以下在参照附图的同时，对本实施方式的磁芯10和采用磁芯10而形成的噪声滤波器30进行详细描述。

图1表示本实施方式的磁芯10，特别是采用MnZn铁氧体而形成的磁芯10，将芯整体一体成形的MnZn铁氧体芯。即，依据本实施方式的磁芯10由左右2个磁脚11和将该磁脚11的端部之间连接的上下2个连接部12构成。该2个磁脚11和2个连接部12之间一体形成，由此，可避免由部件之间的连接而造成的电感降低。还可在该铁氧体芯(即，磁芯10)的表面上涂敷绝缘材料。

另外，依据本实施方式的磁芯10形成有伸出部13，该伸出部13分别向2个连接部12的宽度方向(即，图1(A)的上下方向)的两侧伸出。由此，可提高连接部12的纵向剖面面积，从而提高磁通密度，进而可提高电感。但是，根据所需要的电感、设置空间的要求等，可以使所述伸出部13仅仅形成于上下连接部12的任意一个上，也可以仅仅在宽度方向中的任意一方伸出而形成。

特别是在依据本实施方式的磁芯10中，所述伸出部13按照从各磁脚11的中心位置伸出的方式形成，由此，即使在采用铁氧体一体形成的情况下，也可减少在脱模时发生破损的危险。该伸出部13也可按照从各磁脚11存在的外侧端部区域伸出的方式构成。

另外，对于该伸出部13，也可在所述连接部12的长度方向(即，图1(A)的左右方向)的任意位置，改变伸出宽度，但是优选地，按照在连接部12的长度方向，以相同宽度而伸出的方式形成。其原因在于：由于在伸出宽度较窄的区域，磁通集中，磁通阻力大，故难以提高电感。

另外，所述伸出部13也可形成于所述连接部12的整个外缘上。即，在设置于左右并置的磁脚11上的上下的连接部12上，不仅在其宽度方向外侧，还可以在长度方向外侧而伸出的方式形成伸出部13。通过使该连接部12超过磁脚11而在长度方向伸出，可提高常模电感。但是，在不提高该常模电感，而主要提高共模电感的情况下，优选不设置在该连接部12的长度方向伸出的伸出部13。因此，在形成共模噪声滤波器30时，所述伸出部13优选按照仅仅在宽度方向伸出的方式形成。

图2(A)为采用上述实施方式的磁芯10而形成的噪声滤波器30的分解图，图2(B)为其立体图。特别地，依据本实施方式的噪声滤波器30为：在磁芯10上设置线圈14，利用对该线圈14通电而产生的电感的共模扼流圈30，但是也可以是通过改变线圈14的朝向或者改变磁性材料的材质等形成的与上述共模扼流圈相同形状的常模扼流圈。

此外，依据本实施方式的噪声滤波器30是通过在所述磁芯10的各磁脚11上缠绕线圈14而形成的。即，噪声滤波器主体是由口字型方框状的磁芯10和平角电线(即，线圈14)形成的。该磁芯10由2个磁脚11和连接部12形成，该连接部12将该磁脚11的两端部之间连接；该平角电线以以扁立绕法缠绕于该磁芯10的磁脚11上。特别地，采用平角电线能够在提高线圈14密度使其小型化的同时，还可以获得高电感。另外，由于电线卷绕于直线状的磁脚11上，故具有可使用自动卷线装置的特征。

还有，将所述线圈卷绕成线圈14的磁芯10(噪声滤波器主体)固定于台座20上，所述线圈14的端部与设置于台座20上的导电插脚21连接。特别地，在本实施方式中，为了使台座20可以将噪声滤波器30的整体高度抑制在较低程度，在导电插脚21的形状以及设置结构方面做了许多努力。

即，用于依据本实施方式的噪声滤波器30的台座20是用于噪声滤波器30的台座20(即，噪声滤波器用部件)，其包括台座主体22和导电插脚21，在该台座主体22上设置有施加线圈14的磁芯10，该导电插脚21设置于该台座主体22上，与所述线圈14的端部连接，该导电插脚21具备在台座主体22的宽度方向延伸的连接部12。

所述导电插脚21可呈倒L形状。另外，该倒L形状的导电插脚21可设置为埋入所述台座主体22中的状态，并使各端部从所述台座主体22的侧面和底面而突出，从侧面垂直突出的部分作为所述连接部12，从底面垂直突出的部分作为端子部分。在采用具有该导电插脚21的台座20时，卷绕在磁芯线圈上的线圈14的导线的端部和从该侧面垂直突出的部分连接在所述连接部12上，然后，可使该连接部12以沿台座主体22侧面的朝向弯曲。由此，在过去用于确保在从台座主体22的底面突出的导电插脚21上卷绕线圈14而焊接(缠绕)的高度，以及用于确保缠绕空间的台座支脚的高度(支座(standoff))在此实施方式中可以略去不要。由此，可将噪声滤波器30的整体的高度抑制在较低程度。比如，在线圈14的宽度或者外径为1.00mm的情况下，按照过去的例子，考虑到对导电插脚21进行焊接时的填角(fillet)，支座(standoff)必须要有2.0mm，但是在本实施方式的台座20中，可以尽可能地降低支座(standoff)的高度。

在有如上结构的噪声滤波器30中，通过对卷绕于磁脚11上的线圈14进行通电，在磁脚11的内部会产生磁通。该磁通呈环状，即从磁脚11，通过连接部12，再通过相反侧的磁脚11、另一个连接部12到达原始的磁脚11。另外，如果磁脚11或者连接部12的截面面积大，则其相应的磁阻越小，磁芯10整体的磁阻也越小。其结果是，如果线圈数一定，则可以增加线圈的电感。

但是，由于磁脚11或者连接部12的大小实际上要兼顾线圈的外形尺寸来确定，所以自然而然地会有所制约。另外，由于仅仅增加一部分的截面面积时，其效果仍然有限，故理想的方式是使全部的截面面积相同。但是，问题在于：如果为了增加电感而增大连接部12的截面，则线圈的高度也会变大，另一方面，如果通过减小连接部12的厚度来控制线圈的高度，则所获得的电感又会变小。

针对该情况，依据本实施方式的噪声滤波器30通过采用所述磁芯10，可将其整体的高度抑制在较低程度。即，由于在上述实施方式的磁芯10的连接部12上形成有伸出部13，故即使在相同的截面面积的情况下，仍可抑制其高度。于是，在确保充分的电感的同时，还可以得到抑制整体高度的噪声滤波器30。

实施例1

实验例1

在本实验中，为了确认采用上述图1所示的磁芯形成的图2的噪声滤波器的效果而进行了模拟。即，在本实验例中假定的磁芯由铁氧体一体形成，其包括2个磁脚和2个连接部，该2个连接部将该2个磁脚的端部连接起来。接着，分别在所述2个磁脚上卷绕线圈，所述连接部的一部分具有伸出到宽度方向外侧的伸出部。

本实施例所采用的磁芯的大小和通过下述的计算式(1)而计算的电感值如下表1所示。

Rm1＝l1/μs1

Rm2＝l1/μs2

Rm＝(Rm1+Rm2)×2

L＝N²/Rm……(1)

其中：

μ：磁芯的磁导率

μ＝μs·μo(μs：相对磁导率，μo：真空磁导率＝4π10^－7)

Rm1：磁脚部的磁阻

Rm2：连接部的磁阻

l1：磁脚部的有效长度

l2：连接部的有效长度

s1：磁脚部的截面积

s2：连接部的截面积

Rm：磁芯整体的磁阻

N：线圈的匝数

L：线圈的电感

【表1】

通过本实验例而确认，在获得和连接部的截面积与磁脚部相同情况下的芯相同程度电感的同时，可实现高度受到抑制的磁芯以及噪声滤波器。

实验例2

在本实验例中，为了确认随着磁芯的伸出部在宽度方向伸出时伸出量的不同所造成的电感变化而进行了模拟。即，在本实验例中，如图3所示，假定从各个磁脚的中间部分向连接部的宽度方向形成有伸出部的磁芯。在本实验例中假定的磁芯大小如下所述：

整体的高度(H1)：13.3mm

磁脚的长度(H2)：8.6mm

磁脚的正面侧直径(B)：3.93mm

整体的长度(L1)：12.63mm

磁脚之间的距离(L2)：4.77mm

磁脚曲面部的直径(R)：2.4mm

整体的宽度(W1)：6.9mm

磁脚的侧面侧直径或连接部的宽度(W2)：4.8mm

鼓出部的长度(L3)：8.7mm

接着，计算在伸出部的伸出宽度(W3)为0mm，1mm，2mm，3mm，4mm，以及5mm情况下电感的变化。其结果如表4所示。

由本实验例可知：在伸出部的伸出宽度超过3mm后，电感没有呈现大幅度的增加。于是可知：在采用上述图3所示的磁芯时，在该鼓出部的伸出宽度在3mm以下(即，连接部的宽度的62.5％以下)时，能够获得显著的效果。

实验例3

在本实验例中，为了确认随着磁芯的伸出部在长度方向伸出时伸出量的不同所造成的电感变化而进行了模拟。即，如图5所示，在图1所示的磁芯的基础上将在连接部的长度方向超出磁脚的伸出长度(L4)改变为0mm、1mm、2mm、3mm、和4mm，并计算电感的变化。另外，在本实验例中整体的高度(H1)、磁脚的长度(H2)、磁脚的正面侧直径(B)、整体的长度(L1)、磁脚之间的距离(L2)、磁脚曲面部的直径(R)、整体的宽度(W1)，磁脚的侧面侧直径(W2)以及鼓出部的长度(L3)与上述图3所示的磁脚相同，伸出部的伸出宽度(W3)为1.05mm，其结果如图6所示。

由本实验例可知：在伸出部超出磁脚的伸出长度超过1mm后，电感没有呈现大幅度的增加。由此，在采用上述图1所示的磁芯时，在该连接部在其长度方向超出磁脚而伸出，其长度在1mm以下(即，连接部的实际长度的21％以下)时，能够获得显著的效果。

实验例4

在本实验例中，为了确认随着磁芯的伸出部在宽度方向伸出时伸出长度(伸出范围)的不同所造成的电感变化而进行了模拟。即，将在连接部的宽度方向上延伸的伸出部长度或者范围改变成如图7所示，并确认电感的变化。图7(A)为鼓出部位于磁脚之间的情况；图7(B)为鼓出部从各磁脚的中心形成的情况；图7(C)为鼓出部从磁脚的外侧而定位的情况，并计算上述情况下的电感。另外，本实验例的整体的高度(H1)、磁脚的长度(H2)、磁脚的正面侧直径(B)、整体的长度(L1)、磁脚之间的距离(L2)、磁脚曲面部的直径(R)、整体的宽度(W1)以及磁脚的侧面侧直径(W2)与上述图3所示的磁脚相同，伸出部的长度(L3)为1.05mm，其结果如图8所示。

由本实验例可知：电感随着鼓出部的变长而有所提高；但是，即使鼓出部超过磁脚的中心部之间而较长地形成，电感的上升量却较小。因此，在采用铁氧体一体形成的磁芯中，考虑到脱模的容易性，优选地，将所述鼓出部设置于磁脚的中心之间。

实验例5

在本实验例中，为了确认磁芯伸出方向的不同所造成的共模电感与常模电感的不同而进行了实验。即，以图9(A)所示没有形成鼓出部的磁芯为基准，制造如下磁芯：图9(B)为在连接部的宽度方向形成鼓出部的磁芯；图9(C)为在连接部的长度方向形成鼓出部的磁芯；图9(D)为在连接部的宽度方向和长度方向形成鼓出部的磁芯，并实际地测定相应的共模电感和常模电感。另外，本实验例中采用的整体的高度(H1)、磁脚的长度(H2)、磁脚的正面侧直径(B)、整体的长度(L1)、磁脚之间的距离(L2)、磁脚曲面部的直径(R)、磁脚的侧面侧直径(W2)与上述图3所示的磁脚相同，鼓出部的长度为8.7mm，超过磁脚而伸出的长度(L4)为1.5mm，伸出部的伸出宽度(W3)为1.05mm，公模是在卷绕一侧10T时测定的电感。其结果如下表2所示。

【表2】

由本实验结果可知：通过在连接部的宽度方向形成鼓出部，共模电感大幅度地提高。另外，通过在连接部的长度方向形成鼓出部，常模电感大幅度地提高。此外，在连接部的宽度方向和长度方向形成鼓出部的情况下，一方面常模电感大幅度地增加，另一方面共模电感的上升比例减少。

工业上的利用可能性

依据本实用新型的噪声滤波器用磁芯和采用它的噪声滤波器可用作电子设备的噪音应对部件。

Claims (6)

1.一种磁芯，所述磁芯用于噪声滤波器，其特征在于：

所述磁芯包括：2个磁脚与2个连接部，所述2个连接部将所述2个磁脚的各端部连接；

至少有任意一个连接部包括伸出部，所述伸出部从将所述磁脚之间连接的长度方向的至少一部分区域向所述连接部的宽度方向外侧伸出。

2.根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于：

在所述连接部具有伸出部的区域的纵截面积为所述磁脚的横截面积的0.9～1.2倍。

3.根据权利要求1或2所述的磁芯，其特征在于：

所述连接部形成于连接所述2个磁脚的长度方向，并且相对各磁脚不露出。

4.一种噪声滤波器，其特征在于：

包括：

权利要求1～3中的任何一项所述的磁芯；卷绕于所述磁芯的各磁脚上的线圈。

5.根据权利要求4所述的噪声滤波器，其特征在于：

所述连接部的宽度形成为不比卷绕于所述磁脚上的线圈的最厚部分更加突出；

通过设置于所述连接部上的伸出部，共模电感的上升比例高于常模电感上升比例。

6.根据权利要求4或5所述的噪声滤波器，其特征在于：

所述磁芯为一体形成的MnZn铁氧体磁芯；

所述MnZn铁氧体磁芯上涂敷有由绝缘涂料形成的涂层，或者

所述MnZn铁氧体磁芯收纳于由绝缘树脂形成的外壳内；

所述线圈卷绕于所述涂层或着所述外壳之外。