CN209374209U - 两段式绕法的emi共模电感 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两段式绕法的EMI共模电感，属于电感技术领域，其包括磁环，磁环的两侧中心对称绕制有第一绕组和第二绕组，第一绕组由第一段绕组和第二段绕组组成，第一绕组的一个引线端从第一绕组的中部向其一端起绕形成第一段绕组的第一层绕线，然后反方向起绕形成第二层绕线，如此绕制偶数层后回到第一绕组的中部再向其另一端起绕形成第二段绕组的第一层绕线，然后反方向起绕形成第二层绕线，如此绕制偶数层后回到第一绕组的中部形成第一绕组的另一个引线端。本实用新型与蝶形绕法类似，外形美观，尺寸规整，特别适用于5MHz以下低频段噪声抑制场合，能够满足共模电感的电磁干扰要求，且适于机器自动化绕线。

Description

两段式绕法的EMI共模电感

技术领域

本实用新型涉及电感领域，特别是指一种两段式绕法的EMI共模电感。

背景技术

按照抗电磁波干扰(Electromagnetic Interference，EMI)的原理不同，电感主要分为：差模电感和共模电感，其中，差模电感是在一个磁环上缠绕一组线圈，用于抑制差模干扰；共模电感是在一个磁环上缠绕圈数相等、导线直径相等、绕向相反的两组线圈，用于抑制共模干扰，绕法一般有C型绕法、Z型绕法和蝶形绕法三种，其中运用最多、EMI效果最好的为蝶形绕法，一般占市场比例的70％以上。

图1为现有技术中采用蝶形绕法的EMI共模电感的绕线结构示意图，该EMI共模电感的右侧绕组是将一根铜线穿过磁环内孔从位置D对称分成两段，一段沿着3点到12点方向来回绕，直到绕到要求的圈数为止，另一段沿着3点到6点方向来回绕，直到绕到要求的圈数为止；按照相同绕法对称绕制即得EMI共模电感的左侧绕组(其中A为左侧绕组的绕线起点，标号12、11和10分别表示第一层、第二层和第三层绕线)。绕完以后产品形状跟蝴蝶的翅膀类似。

由上述绕线过程可知，对于蝶形绕法的任一侧绕组，其起绕点在线的中部，引线端都位于绕组最外层的线圈上；然而对于机器自动化绕线，为了实现连续化供线和生产，需要在供线后固定线的一端在磁环上，只能从另一端(自由端)起绕，这样，就决定了：在机器自动化绕线中，起绕点在线的一端，其中一个引线端位于绕组最内层的线圈上，另一个引线端位于绕组最外层的线圈上。

蝶形绕法的优点在于外形美观，尺寸规整，可以较好的满足共模电感的电磁干扰要求，然而受限于中间分线的起绕方式及绕线分布方式，无法使用机器实现自动化绕线，只能采用人工绕线，随着人工成本的逐年增加，成本压力越来越大。因此，有必要提供一种既具有蝶形绕法的优点，又能适于机器自动化绕线的EMI共模电感。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种外形美观，尺寸规整，能够满足共模电感的电磁干扰要求，且适于机器自动化绕线的两段式绕法的EMI共模电感。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种两段式绕法的EMI共模电感，包括磁环，所述磁环的两侧中心对称绕制有第一绕组和第二绕组，所述第一绕组由第一段绕组和第二段绕组组成，所述第一绕组的一个引线端位于所述第一绕组的中部，所述一个引线端从所述第一绕组的中部向所述第一绕组的一端起绕形成所述第一段绕组的第一层绕线，然后反方向起绕形成所述第一段绕组的第二层绕线，如此绕制偶数层后回到所述第一绕组的中部再向所述第一绕组的另一端起绕形成所述第二段绕组的第一层绕线，然后反方向起绕形成所述第二段绕组的第二层绕线，如此绕制偶数层后回到所述第一绕组的中部形成所述第一绕组的另一个引线端。

进一步的，所述第一段绕组和第二段绕组的层数相同。

进一步的，所述第一段绕组和第二段绕组的层数为4层、6层或8层。

进一步的，所述第一绕组或第二绕组上设置有用于感测所述EMI共模电感的温度的温度传感器、用于感测所述EMI共模电感的电流的电流传感器、以及用于对所述EMI共模电感的工作时间进行统计的计时器；

所述温度传感器、电流传感器和计时器的信号输出端连接有信号处理模块，所述信号处理模块的输出端连接有用于调控所述EMI共模电感的工作状态的控制模块、用于存储所述EMI共模电感的工作状态数据的存储模块、以及用于将所述EMI共模电感的工作状态数据传输至外部设备的通信模块。

进一步的，所述温度传感器包括第一热敏电阻，所述第一热敏电阻通过导热粘合剂粘贴在所述第一绕组或第二绕组上。

进一步的，所述电流传感器为霍尔传感器，所述计时器与所述第一绕组或第二绕组串联连接。

进一步的，所述控制模块包括常闭开关和与所述常闭开关并联的第二热敏电阻，所述信号处理模块的输出端连接所述常闭开关的控制端，所述第二热敏电阻通过导热粘合剂粘贴在所述第一绕组或第二绕组上，所述常闭开关和第二热敏电阻与所述第一绕组或第二绕组串联连接。

进一步的，所述第一热敏电阻为负温度系数热敏电阻，所述第二热敏电阻为正温度系数热敏电阻；或者，所述第一热敏电阻和第二热敏电阻为同一热敏电阻且为正温度系数热敏电阻。

进一步的，所述计时器和信号处理模块为一体结构，所述通信模块和信号处理模块为一体结构，所述存储模块集成在所述信号处理模块内部。

进一步的，所述信号处理模块的输出端还连接有报警模块，所述报警模块为声音报警模块和/或灯光报警模块。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的两段式绕法的EMI共模电感与蝶形绕法类似，外形美观，尺寸规整，特别适用于5MHz以下低频段噪声抑制场合，能够满足共模电感的电磁干扰要求，且适于机器自动化绕线。

附图说明

图1为现有技术中采用蝶形绕法的EMI共模电感的绕线结构示意图；

图2为本实用新型的EMI共模电感一个实施例的绕线结构示意图；

图3为本实用新型的EMI共模电感另一实施例的电路原理图；

图4为图3所示EMI共模电感中温度传感器的设置方式示意图，其中(a)为EMI共模电感的外形结构图，(b)为第一热敏电阻的结构图，(c)为将第一热敏电阻粘贴在EMI共模电感上的结构图；

图5为图3所示EMI共模电感中控制模块的连接结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种两段式绕法的EMI共模电感，如图2所示，包括磁环20，磁环20的两侧中心对称绕制有第一绕组201(即图2中的右侧绕组)和第二绕组202(即图2中的左侧绕组)，其中：

第一绕组201由第一段绕组2011和第二段绕组2012组成，第一绕组201的一个引线端20a位于第一绕组201的中部(即图2右侧中部、3点方向)，所述一个引线端20a从第一绕组201的中部向第一绕组201的一端(即图2中的上端、12点方向)起绕形成第一段绕组2011的第一层绕线9，然后反方向起绕形成第一段绕组2011的第二层绕线7，如此绕制偶数层后回到第一绕组201的中部再向第一绕组201的另一端(即图2中的下端、6点方向)起绕形成第二段绕组2012的第一层绕线9，然后反方向起绕形成第二段绕组2012的第二层绕线7(图2中标号5和3分别表示第三层和第四层绕线)，如此绕制偶数层后回到第一绕组201的中部形成第一绕组201的另一个引线端20b。

第二绕组202与第一绕组201绕法相同，呈中心对称方式布置，其结构此处不再赘述。

本实用新型的两段式绕法的EMI共模电感具有以下有益效果：

1、本实用新型的EMI共模电感，与蝶形绕法相比，其单侧绕组也为两段式绕法，且单侧绕组的起绕点也在该单侧绕组的中部，故绕制出的产品形状与蝶形绕法类似，外形美观，尺寸规整；

2、本实用新型的EMI共模电感，其单侧绕组的一个引线端位于绕组最内层线圈上，另一个引线端位于绕组最外层线圈上，这样与机器自动化绕线的需求一致，适于使用机器实现自动化绕线；

3、本实用新型的EMI共模电感，其单侧绕组的两个引线端均位于该单侧绕组的中部，相比于蝶形绕法的单侧绕组的两个引线端分别位于单侧绕组的两端，这样出线更加集中和规整，当与带引脚的底座连接时更加方便，更加便于实现共模电感产品整体的自动化生产；

4、本实用新型中，合理设计了单侧绕组中每段绕组的绕线方向，经测验发现本实用新型的EMI共模电感对频率超过5MHz的高频噪声抑制效果比蝶形绕法差，在高频噪声要求高的场合不适用，但是对5MHz以下低频段噪声抑制效果与蝶形绕法相当，故本实用新型特别适用于5MHz以下低频段噪声抑制场合，此时能够较好的满足共模电感的电磁干扰要求。

本实用新型中，第一绕组201的第一段绕组2011和第二段绕组2012的层数均为偶数且优选相同，以提高抗电磁干扰能力，具体可以为4层、6层或8层，等等。

发明人在研究过程中发现，现有技术中，电感装配到整机设备上，因工作指令需要变频变压时，线圈电能消耗发热会导致温度升高，若工作电流超过额定电流，则电感就会因发热而使性能参数发生改变，甚至还会因过流而烧毁，从而影响电感的稳定运行。因此，为监控电感工作状态，并进行相应控制，本实用新型在图2所示实施例的基础上，进一步提供一种EMI共模电感，如图3-5所示，第一绕组201或第二绕组202上设置有用于感测EMI共模电感31的温度的温度传感器32、用于感测EMI共模电感31的电流的电流传感器33、以及用于对EMI共模电感31的工作时间进行统计的计时器34；

温度传感器32、电流传感器33和计时器34的信号输出端连接有信号处理模块35，信号处理模块35的输出端连接有用于调控EMI共模电感31的工作状态的控制模块36、用于存储EMI共模电感31的工作状态数据的存储模块37、以及用于将EMI共模电感31的工作状态数据传输至外部设备的通信模块38。

工作时，温度传感器可以在线监测EMI共模电感的实时温度，电流传感器可以在线监测EMI共模电感的实时电流强度，计时器可以实时统计EMI共模电感的工作时长，然后，信号处理模块可以根据温度传感器获取的温度信号和电流传感器获取的电流信号，与预先设置的温度阈值和电流阈值进行比较，若超出预设温度阈值或是超出预设电流阈值(还可以判断温度变化率或电流变化率是否超出预设阈值)，则通知控制模块对EMI共模电感的工作状态进行调节控制，以防止EMI共模电感因温度过高、电流超出额定值等情况而造成电感损坏或其它电路故障；同时，信号处理模块还可以根据计时器得到的工作时长，对EMI共模电感进行寿命管理；最后，信号处理模块还可以将EMI共模电感的工作状态数据(包括温度和电流随时间变化情况、以及工作时长)存储在存储模块中，并通过通信模块上传至外部设备，从而为实现EMI共模电感的大数据管理奠定良好的基础。

因此，本实用新型的EMI共模电感，一方面能够监控EMI共模电感的工作状态(温度和电流情况)，并进行相应的调节控制；另一方面还能够获取EMI共模电感的工作状态数据(包括温度和电流随时间变化情况、以及工作时长)，从而可形成EMI共模电感工作状态的数据积累，为EMI共模电感的性能分析、寿命管理、优化设计提供依据，也为电路整体的合理性分析提供了部分数据参照，为进一步优化整体电路提供了依据。

本实用新型中，图4(a)示出了EMI共模电感31的外形结构，如图4(b)所示，温度传感器32示例为包括第一热敏电阻321，如图4(c)所示，第一热敏电阻321通过导热粘合剂322(如环氧树脂等)粘贴在EMI共模电感31的线圈(第一绕组201或第二绕组202，图4中是以粘贴在第二绕组为例)上，以进行表面温度测量。

电流传感器33优选为霍尔传感器，这样测量准确度较高，且对电路改动较小，连接较为简便；计时器34可以与EMI共模电感31(第一绕组201或第二绕组202)串联连接，当EMI共模电感31开始工作时，计时器34即开始进行计时。

本实用新型中，控制模块36可以采用各种方式来调控EMI共模电感31的工作状态，例如改变EMI共模电感的线圈匝数、改变EMI共模电感的磁环的导磁强度等，然而为方便实现，优选通过改变EMI共模电感的电流大小的方式来实现。具体的，如图5所示，控制模块36可以包括常闭开关361和与常闭开关361并联的第二热敏电阻362，信号处理模块35的输出端连接常闭开关361的控制端，第二热敏电阻362通过导热粘合剂(如环氧树脂等)粘贴在EMI共模电感31的线圈(第一绕组201或第二绕组202)上(未示出，可参考图4)，常闭开关361和第二热敏电阻362与EMI共模电感31(第一绕组201或第二绕组202)串联连接。

工作时，当EMI共模电感处于正常工作状态时，常闭开关维持在闭合状态，第二热敏电阻不起作用；当发现EMI共模电感处于非正常工作状态(如温度过高或电流过高等)时，信号处理模块控制常闭开关断开，此时第二热敏电阻与EMI共模电感形成串联关系，第二热敏电阻起到限流保护作用。

在图4中，第一热敏电阻321优选为负温度系数热敏电阻，以提高响应速度，降低电路功耗；在图5中，第二热敏电阻362优选为正温度系数热敏电阻，以起到限流保护作用。然而，第一热敏电阻321和第二热敏电阻362优选为同一热敏电阻且为正温度系数热敏电阻，这样当第二热敏电阻开始工作时由于其已处于高温环境，电阻值已经变高，故可以起到快速限流作用，有效保护EMI共模电感；并且这样还可以起到一元件多用的作用，有效减少元件数量，降低电路成本。

本实用新型中，计时器34可以为单独的器件，也可以与信号处理模块35为一体结构。同样的，通信模块38可以为单独的器件，也可以与信号处理模块35为一体结构，通信模块38可以为有线或无线通信模块，无线通信模块可以为Wifi、ZigBee或蓝牙通信模块。存储模块37可以为闪存(Flash Memory)、随机存取存储器(RAM)等各类存储器，为提高集成度，存储模块37可以集成在信号处理模块35内部。另外，信号处理模块35的输出端还可以连接有报警模块39，报警模块39可以为声音报警模块和/或灯光报警模块，以在EMI共模电感处于非正常工作状态时，给出报警提示。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种两段式绕法的EMI共模电感，包括磁环，所述磁环的两侧中心对称绕制有第一绕组和第二绕组，其特征在于，所述第一绕组由第一段绕组和第二段绕组组成，所述第一绕组的一个引线端位于所述第一绕组的中部，所述一个引线端从所述第一绕组的中部向所述第一绕组的一端起绕形成所述第一段绕组的第一层绕线，然后反方向起绕形成所述第一段绕组的第二层绕线，如此绕制偶数层后回到所述第一绕组的中部再向所述第一绕组的另一端起绕形成所述第二段绕组的第一层绕线，然后反方向起绕形成所述第二段绕组的第二层绕线，如此绕制偶数层后回到所述第一绕组的中部形成所述第一绕组的另一个引线端。

2.根据权利要求1所述的EMI共模电感，其特征在于，所述第一段绕组和第二段绕组的层数相同。

3.根据权利要求2所述的EMI共模电感，其特征在于，所述第一段绕组和第二段绕组的层数为4层、6层或8层。

4.根据权利要求1-3中任一所述的EMI共模电感，其特征在于，所述第一绕组或第二绕组上设置有用于感测所述EMI共模电感的温度的温度传感器、用于感测所述EMI共模电感的电流的电流传感器、以及用于对所述EMI共模电感的工作时间进行统计的计时器；

所述温度传感器、电流传感器和计时器的信号输出端连接有信号处理模块，所述信号处理模块的输出端连接有用于调控所述EMI共模电感的工作状态的控制模块、用于存储所述EMI共模电感的工作状态数据的存储模块、以及用于将所述EMI共模电感的工作状态数据传输至外部设备的通信模块。

5.根据权利要求4所述的EMI共模电感，其特征在于，所述温度传感器包括第一热敏电阻，所述第一热敏电阻通过导热粘合剂粘贴在所述第一绕组或第二绕组上。

6.根据权利要求5所述的EMI共模电感，其特征在于，所述电流传感器为霍尔传感器，所述计时器与所述第一绕组或第二绕组串联连接。

7.根据权利要求5所述的EMI共模电感，其特征在于，所述控制模块包括常闭开关和与所述常闭开关并联的第二热敏电阻，所述信号处理模块的输出端连接所述常闭开关的控制端，所述第二热敏电阻通过导热粘合剂粘贴在所述第一绕组或第二绕组上，所述常闭开关和第二热敏电阻与所述第一绕组或第二绕组串联连接。

8.根据权利要求7所述的EMI共模电感，其特征在于，所述第一热敏电阻为负温度系数热敏电阻，所述第二热敏电阻为正温度系数热敏电阻；

或者，所述第一热敏电阻和第二热敏电阻为同一热敏电阻且为正温度系数热敏电阻。

9.根据权利要求8所述的EMI共模电感，其特征在于，所述计时器和信号处理模块为一体结构，所述通信模块和信号处理模块为一体结构，所述存储模块集成在所述信号处理模块内部。

10.根据权利要求9所述的EMI共模电感，其特征在于，所述信号处理模块的输出端还连接有报警模块，所述报警模块为声音报警模块和/或灯光报警模块。