CN217157915U - 滤波电感和滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种滤波电感，包括共模磁芯、差模磁芯、两个线圈和绝缘衬底。共模磁芯呈柱状，其内设通孔，通孔沿第一方向贯穿共模磁芯，绝缘衬底沿第一方向固定于共模磁芯的一侧。其中，第一方向为共模磁芯的长度方向。每个线圈均包括第一段、连接段和第二段，第一段位于通孔内，第二段位于共模磁芯外侧。连接段连接于第一段和第二段之间，并位于共模磁芯背离绝缘衬底一侧。第一段和第二段还沿第一方向穿过绝缘衬底。两个线圈的第一段相互间隔设置，差模磁芯套设于至少一个第二段上。本申请滤波电感通过在一体化的结构中分离设置共模磁芯和差模磁芯，可以分别保证滤波电感的共模感量和差模感量。本申请还涉及一种装配上述滤波电感的滤波器。

Description

滤波电感和滤波器

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种滤波电感，以及一种滤波器。

背景技术

当前电源产品日益朝高集成化的方向发展，其电压相对降低、电流日益增大。应用于电源产品中的电磁干扰(Electro Magnetic Interference，EMI)滤波器也朝着小体积、大电流、高饱和、高抗干扰能力、自动化加工的方向发展。

电磁干扰滤波器中包括共模滤波电感和差模滤波电感，两种电感分开设置会造成滤波器的器件过大、成本升高。而将共模滤波电感和差模滤波电感一体化设置时，因为共模滤波和差模滤波的原理不同，其各自对磁芯的特性需求不同，容易造成差模电感易饱和、或共模电感感量低等缺陷，导致一体化设置的滤波电感性能难以兼顾。

实用新型内容

本申请提供一种滤波电感，通过在一体化的结构中分离设置共模磁芯和差模磁芯，解决两种电感对磁芯性能需求不同的问题。同时，本申请还提供一种装配该滤波电感的滤波器。本申请具体包括如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种滤波电感，包括共模磁芯、差模磁芯、两个线圈和绝缘衬底；共模磁芯呈柱状，其内设通孔，通孔沿第一方向贯穿共模磁芯，绝缘衬底沿第一方向固定于共模磁芯的一侧；其中，第一方向为共模磁芯的长度方向；每个线圈均包括第一段、连接段和第二段，第一段位于通孔内，第二段位于共模磁芯外侧，连接段连接于第一段和第二段之间，并位于共模磁芯背离绝缘衬底一侧，第一段和第二段还沿第一方向穿过绝缘衬底；两个线圈的第一段相互间隔设置，差模磁芯套设于至少一个第二段上。

本申请滤波电感的共模磁芯和差模磁芯分离设置，并作用于同一组(两个)线圈上，其体积相对缩小。其中共模磁芯呈柱状，其内部设置贯穿的通孔，两个线圈的第一段伸入通孔中并相互隔离。共模磁芯可以采用磁导率相对较大的材料制作，配合两个线圈的结构，可以在共模磁芯中形成较大的共模感量；而差模磁芯套设于至少一个第二段上，差模磁芯可以采用饱和磁率相对较大的材料制作，也能够形成较大的差模感量，并允许大电流通过。

同时，本申请滤波电感所需的线圈匝数较小，可以通过自动化加工的方式提前预制线圈，省去了装配滤波电感的过程中人工绕制线圈的步骤，提升了滤波电感的工艺性和生产效率。

在一种可能的实现方式中，在垂直于第一方向的任意截面上，通孔的形状与共模磁芯外轮廓的形状相同，且通孔的几何中心与共模磁芯外轮廓的几何中心重合。

在本实现方式中，共模磁芯的壁厚均匀，配合两个线圈可以形成大小相等、方向相反的磁场，二者相互叠加以达到更大的共模电感。

在一种可能的实现方式中，共模磁芯采用纳米晶材质制作，纳米晶材质的磁导率大于或等于10000亨/米。

在一种可能的实现方式中，纳米晶材料可以为1K107纳米晶、1k107A纳米晶、1k107B纳米晶、1k502A纳米晶、1k502D纳米晶、或1k502D3纳米晶中的一者。

在本实现方式中，共模磁芯的闭合结构利于纳米晶材质的加工，进而可以采用磁导率相对较大的纳米晶材质来制作共模磁芯。

在一种可能的实现方式中，差模磁芯沿第一方向延伸，差模磁芯设有通槽，差模磁芯通过通槽套设于第二段上。

在本实现方式中，设置通槽的结构有利于差模磁芯在第二段上的定位和连接。

在一种可能的实现方式中，通槽收容于差模磁芯之内；在另一种可能的实现方式中，通槽设置于差模磁芯的一侧外壁上，并在差模磁芯上形成开口。

在本实现方式中，差模磁芯可以为闭合结构，此时可以获得更大的差模感量；差模磁芯也可以为非闭合结构，其具有开口，此时可以允许更大的电流通过。具体差模磁芯的结构可以基于实际使用场景任意匹配设置。

在一种可能的实现方式中，通槽设置于差模磁芯的一侧外壁上，且差模磁芯的开口贴合于共模磁芯的外壁。

在本实现方式中，差模磁芯的开口贴合于共模磁芯的外壁，可以使得共模磁芯的一部分结构也构成于差模磁路的一部分，进而提升差模磁路的磁场强度。

在一种可能的实现方式中，差模磁芯采用合金粉材料制作，合金粉材料的饱和磁通密度大于或等于0.8特斯拉。

在一种可能的实现方式中，合金粉材料可以为高直流偏置的合金粉材料，如硅铁(FeSi)、硅铝铁(FeSiAl)、镍钢(FeNi)、羰基铁粉。

在一种可能的实现方式中，差模磁芯采用纳米晶材料制作，纳米晶材料的饱和磁通密度大于或等于1.4特斯拉。

在本实现方式中，差模磁芯可以采用磁通密度相对较大的合金粉材料制作，以允许更大的电流通过。

在一种可能的实现方式中，线圈包括至少两个子线圈，至少两个子线圈依次串联以形成线圈，且两个线圈所包含的子线圈的数量相同。

在本实现方式中，利用多个子线圈的结构组成线圈，可以增加线圈的匝数，以获得更大的共模感量。

在一种可能的实现方式中，子线圈包括依次连接的第一子段、连接子段、和第二子段，同一线圈中的多个第一子段构成第一段，同一线圈中的多个连接子段构成连接段，同一线圈中的多个第二子段构成第二段。

在一种可能的实现方式中，串联的两个子线圈之间，通过一个子线圈的第一子段，与另一个子线圈的第二子段实现串联。

在一种可能的实现方式中，绝缘衬底设有连接件，两个子线圈均与连接件搭接以实现串联。

在一种可能的实现方式中，连接件为板状，连接件埋设于绝缘衬底之内；或，连接件位于绝缘衬底背离共模磁芯的一侧。

在一种可能的实现方式中，共模磁芯与差模磁芯沿第一方向并排设置，且共模磁芯在绝缘衬底上的投影，与差模磁芯在绝缘衬底上的投影至少部分重合。

在本实现方式中，设置共模磁芯与差模磁芯之间的投影至少部分重合，可以缩减滤波电感在垂直于第一方向的平面上的面积，压缩滤波电感在该平面上的面积开销。

第二方面，本申请提供一种滤波器，包括滤波电容、以及本申请第一方面提供的滤波电感，滤波电容与滤波电感电性连接以实现滤波功能。

因为本申请第一方面提供的滤波电感同时具备了较大的共模感量和差模感量，使得本申请滤波器也能获得更好的共模滤波效果和差模滤波效果，并同时缩减体积，提升了加工效率。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种滤波器的框架结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种滤波器中滤波电感的框架结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种滤波电感的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种滤波电感的分解结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种滤波电感中共模磁芯的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种滤波电感中共模磁芯的剖面结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种滤波电感中共模磁芯另一方向的剖面结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种滤波电感中第一线圈的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种滤波电感中差模磁芯的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的一种滤波电感中差模磁芯的剖面结构示意图；

图11是本申请实施例提供的一种滤波电感中差模磁芯另一方向的剖面结构示意图；

图12是本申请实施例提供的一种滤波电感的电磁兼容性测试结构示意图；

图13是本申请实施例提供的另一种滤波电感的结构示意图；

图14是本申请实施例提供的另一种滤波电感的分解结构示意图；

图15是本申请实施例提供的另一种滤波电感中差模磁芯的结构示意图；

图16是本申请实施例提供的另一种滤波电感中差模磁芯与共模磁芯配合的结构示意图；

图17是本申请实施例提供的再一种滤波电感的结构示意图；

图18是本申请实施例提供的再一种滤波电感的分解结构示意图；

图19是本申请实施例提供的再一种滤波电感的另一观测方向结构示意图；

图20是本申请实施例提供的再一种滤波电感中绝缘衬底的平面结构示意图；

图21是本申请实施例提供的又一种滤波电感的结构示意图；

图22是本申请实施例提供的又一种滤波电感的分解结构示意图；

图23是本申请实施例提供的又一种滤波电感中第一线圈的结构示意图；

图24是本申请实施例提供的又一种滤波电感中绝缘衬底的平面结构示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请以下各个实施例进行描述。

图1示意了本申请实施例提供的一种滤波器200的框架结构。

本申请滤波器200为一种无源双向网络，其一端搭载于电源300上，另一端搭载于负载400上，用于对电源300向负载400输出的电流进行滤波，保证负载400的正常工作。其中电源300可以为交流电源或直流电源。滤波器200包括有若干滤波电容210，以及本申请所提供的滤波电感100。滤波电容210和滤波电感100相互配合，以实现滤波器200的滤波功能。其中，滤波器200需要起到两个低通滤波的作用：一个是衰减共模干扰，另一个是衰减差模干扰。同时滤波器200对工作频率的电流则为无衰减或衰减很小。本申请滤波器200可以应用于电源模块上，并适用于多种电子设备。如汽车、通信设备、消费类电子设备等。

请参见图2所示本申请实施例提供的滤波电感100的框架结构。

滤波电感100位于滤波器200的内部，其连接于相对的第一端201和第二端202之间。可以理解的，第一端201为靠近电源300的一端，第二端202则为靠近负载400的一端。第一端201和第二端202之间连接有两条导线，定义该两条导线为第一导线203和第二导线204。第一导线203、第二导线204、第一端201和第二端202共同形成一闭合回路，第一导线203的信号传输方向为第一端201至第二端202，第二导线204的信号传输方向为第二端202至第一端201。

对于共模干扰信号而言，其成因在于第一导线203和第二导线204分别与地线之间的电压差。因此在图2所示的闭合回路中，共模干扰信号的幅值相等，相位相同；而对于差模干扰信号，其成因在于第一导线203和第二导线204之间的电压差。在图2所示的闭合回路中，差模干扰信号的幅值相等，相位相反。本申请滤波电感100为差共模一体结构，即可以用于衰减共模干扰信号，也可以用于衰减差模干扰信号。

请配合参见图3和图4，其中图3为本申请滤波电感100的结构示意，图4为本申请滤波电感的分解结构示意。

本申请滤波电感100包括第一线圈10、第二线圈20、共模磁芯30、差模磁芯40、以及绝缘衬底50。第一线圈10、第二线圈20、共模磁芯30和差模磁芯40分别相对于绝缘衬底50固定，并沿第一方向001同位于绝缘衬底50的一侧。第一线圈10和第二线圈20还分别相对于共模磁芯30缠绕，以形成一共模电感的结构；差模磁芯40则套设于第一线圈10上，并与共模磁芯30并排设置，以形成一差模电感的结构。在一些实施例中，差模磁芯40的数量还可以为两个，两个差模磁芯40分别套设于第一线圈10和第二线圈20上，其形成的差模电感感量更大。

共模磁芯30和差模磁芯40可以通过胶粘等方式与绝缘衬底50固定，绝缘衬底50上还开设有四个镂空区51，四个镂空区51也沿第一方向贯穿绝缘衬底50。第一线圈10的相对两端和第二线圈20的相对两端可以分别沿第一方向001穿过镂空区51，并使得第一线圈10和第二线圈20分别与绝缘衬底50形成固定连接。结合到图2所示的实施例，第一线圈10的相对两端可以串连于第一导线203内，第二线圈20的相对两端则可以串联于第二导线204内。由此第一导线203和第二导线204上的共模干扰信号和差模干扰信号在流经本申请滤波电感100时，可以分别经上述共模电感和差模电感的作用而衰减，实现滤波功能。

请参见图5所示本申请滤波电感100中共模磁芯30的结构示意。

共模磁芯30呈柱状，其长度方向沿第一方向001延伸。共模磁芯30的内部设有通孔31，通孔31也沿第一方向001延伸，并贯穿共模磁芯30的本体。请配合参见图6所示的共模磁芯30的截面示意图。在垂直于第一方向001的任意截面上，共模磁芯30的外轮廓形状可以为圆形、矩形或椭圆形，其外轮廓形状具有几何中心A。进一步的，通孔31的形状也可以与共模磁芯30的外轮廓形状相同，通孔31的形状也具有几何中心A1，且通孔31的几何中心A1与共模磁芯30的几何中心A重合。由此，共模磁芯30形成为轴对称的结构，其向相对于几何中心轴线的任意两侧磁体面积均相等。此时第一线圈10和第二线圈20沿共模磁芯30的几何中心轴线对称布置时，其形成的磁场感应强度相同且方向相反，二者相互叠加以达到更大的共模电感。

在一些实施例中，还可以设置共模磁芯30的壁厚保持一致。即在图6所示的截面上，任意位置通孔31与共模磁芯30外轮廓之间的距离均相等。由此第一线圈10和第二线圈20可以呈任意角度布置于共模磁芯30上，均能形成感应强度相同且方向相反的磁场，二者相互叠加以达到更大的共模电感。

请参见图7，在穿过共模磁芯30的几何中心轴线的截面方向上，共模磁芯30则呈矩形。矩形的一条边沿第一方向001延伸，另一条边则连接于通孔31的内壁与共模磁芯30的外壁之间。在本申请实施例中，共模磁芯30可以采用纳米晶材质制作。在本实施例中，纳米晶材料可以采用1k107A纳米晶。而在另一些实施例中，纳米晶材料还可以采用1K107纳米晶、1k107B纳米晶、1k502A纳米晶、1k502D纳米晶、或1k502D3纳米晶中的一者。

纳米晶材质的磁导率较大，在频率50kHz～100kHz下，其磁导率通常大于或等于10000亨/米，一些纳米晶材质还可以达到20000亨/米的磁导率。共模电感中磁芯的磁导率越高，其共模电感的感量越大，所需的线圈匝数也更少，由线圈造成的电流损耗也更小。对比于现有技术的共模磁芯，其通常采用两个非闭合磁体对接来构成共模磁路。现有技术的共模磁路因为开设气隙，导致共模感量大幅下降，并限制了共模磁芯的选材。

本申请共模磁芯30基于纳米晶材质的加工性能较差，不易形成尺寸精度较高的非闭合结构的特性，将共模磁芯30设置为闭合的等截面结构，有利于纳米晶材质的加工成型，进而获得更大的共模电感。相较于现有技术共模电感，在同样的感量下，本申请共模电感结构的体积可以减小20％～40％。在一种实施例中，共模磁芯30的高度H1满足条件：28mm≤H1≤30mm；截面宽度W1满足条件：14mm≤W1≤16mm；截面长度L1满足条件：18mm≤L1≤20mm；截面壁厚D1满足条件：4mm≤D1≤5mm。

请参见图8所示本申请滤波电感100中第一线圈10的结构示意。

第一线圈10大致呈U形。第一线圈10包括第一段11、第二段12、以及连接段13。其中连接段13连接于第一段11和第二段12之间。第一段11和第二段12可以相互平行，也可以呈夹角设置。在一种实施例中，第一段11和第二段12之间的夹角小于或等于20度。第一线圈10的第一段11伸入共模磁芯30的通孔31中，并沿第一方向001穿过通孔31和绝缘衬底50，于绝缘衬底30背离共模磁芯30的一侧伸出。连接段13位于共模磁芯30背离绝缘衬底50的一侧，第一线圈10的第二段12则位于共模磁芯30的外部。第二段12同样可以沿第一方向001延伸，并穿过绝缘衬底50后于绝缘衬底30背离共模磁芯30的一侧伸出。

第二线圈20的形状与第一线圈10的形状大致相同，也包括依次连接的第一段11、连接段13、以及第二段12。其中第二线圈20的第一段11也位于通孔31内，并与第一线圈10的第一段11相互间隔设置。在一些实施例中，两个第一段11之间还可以设置绝缘件(图中未示)，以避免第一线圈10和第二线圈20之间形成搭接短路。绝缘件可以采用漆皮的方式实现，也可以采用绝缘垫的方式实现。本申请对此不做特别限定。第二线圈20的第二段12也位于共模磁芯30的外部。同时，第二线圈20的第一段11和第二段12也分别穿过绝缘衬底50，并从绝缘衬底50背离共模磁芯30的一侧伸出。

可以理解的，第一线圈10和第二线圈20即为本申请权利要求书中所提及的两个线圈。第一线圈10和第二线圈20均包括位于通孔31内的第一段11，第一线圈10和第二线圈20还均包括位于共模磁芯30外侧的第二段12。由此第一线圈10和第二线圈20分别在共模磁芯30上形成匝线的结构。当第一线圈10和第二线圈20的第一段11均位于靠近滤波器200的第一端201一侧时，第一线圈10和第二线圈20的第二段12则均位于靠近滤波器200的第二端202一侧。共模干扰信号从两个第一段11流入后再分别从两个第二段12流出。第一线圈10和第二线圈20在共模磁芯30上形成大小相等、方向相反的两个磁场。该两个磁场相互抵消，并形成较大的共模感量，达到抑制共模干扰信号的功能。

可以理解的，当第一线圈10和第二线圈20的第二段12均位于靠近滤波器200的第一端201一侧时，共模干扰信号从两个第二段12流入后再分别从两个第一段11流出，也能在共模磁芯30上形成相互抵消的两个磁场，并达到抑制共模干扰信号的功能。

在一种实施例中，第一线圈10和第二线圈20为扁形线圈，其截面为矩形。截面的宽度W3满足条件：1.5mm≤W3≤2mm；截面长度L3满足条件：4mm≤L3≤5mm；第一线圈10和第二线圈20延伸路径的总高度H3满足条件：33mm≤H3≤35mm。在另一些实施例中，第一线圈10和第二线圈20也可以采用截面为圆形的圆线圈实现，其截面满足滤波电感100的使用需求即可，本申请对此不做特别限定。

请参见图9所示本申请滤波电感100中差模磁芯40的结构示意。

在本实施例中，差模磁芯40也呈柱状，其长度方向沿第一方向001延伸。差模磁芯40的内部设有通槽41。差模磁芯40通过通槽41套设于第一线圈10和/或第二线圈20的第二段12上，以形成差模电感。在本实施例中，通槽41收容于差模磁芯40之内。通槽41沿第一方向001贯穿差模磁芯40。配合图10所示差模磁芯40的截面图，在垂直于第一方向001的任意截面上，差模磁芯40的外轮廓形状为矩形。可以理解的，在另一些实施例中，差模磁芯40的外轮廓形状也可以为圆形或椭圆形。差模磁芯40的外轮廓形状具有几何中心B。通槽41的形状与差模磁芯40的外轮廓形状相同，在本实施例中，通槽41的形状也为矩形，其具有几何中心B1。且通槽41的几何中心B1与差模磁芯40的几何中心B重合。由此，差模磁芯40也形成为轴对称的结构。在一些实施例中，也可以设置差模磁芯40的壁厚保持一致。即在图10所示的截面上，任意位置通槽41与差模磁芯40外轮廓之间的距离均相等。

请参见图11，在穿过差模磁芯40的几何中心轴线的截面方向上，差模磁芯40也呈矩形。矩形的一条边沿第一方向001延伸，另一条边则连接于通槽41的内壁与差模磁芯40的外壁之间。对比于现有技术的差模磁芯，其通常与共模磁芯采用同一材质制作。现有技术通常采用铁氧材料制作，该材料的饱和磁通密度通常在0.4特斯拉左右，较大限制了现有技术差模电感的饱和度，导致现有技术差模磁芯无法承载大电流。现有技术的差模感量大致为0.5uH。

在本申请实施例中，差模磁芯40可以采用合金粉材料制作，具体可以为高直流偏置的合金粉材料，如硅铁(FeSi)、硅铝铁(FeSiAl)、镍钢(FeNi)、羰基铁粉等。合金粉材料的饱和磁通密度大于或等于0.8特斯拉。在频率50kHz～100kHz下，合金粉材料的磁导率μ可以满足条件：25亨/米≤H1≤175亨/米。差模电感中磁芯的饱和磁通密度越大，其差模电感的感量越大，可通过差模电感的电流也越大。同时，更大的差模电感所需的线圈匝数也相应减少，由线圈造成的电流损耗也更小。本申请差模磁芯40所形成的差模电感可以达到0.7uH左右。

在另一些实施例中，差模磁芯40也可以采用纳米晶材料制作。纳米晶材料的饱和磁通密度大于或等于1.4特斯拉。本申请差模磁芯40采用纳米晶材料时，其闭合的等截面结构也有利于纳米晶材质的加工成型，进而获得更大的差模电感。在一种实施例中，差模磁芯40的高度H2满足条件：28mm≤H2≤30mm；截面宽度W2满足条件：4mm≤W2≤6mm；截面长度L2满足条件：15mm≤L2≤17mm；通槽41截面宽度W2a满足条件：2mm≤W2a≤4mm；通槽41截面长度L2a满足条件：4mm≤L2a≤6mm。

本申请滤波电感100通过将共模磁芯30和差模磁芯40分离设置，并作用于同一组线圈(第一线圈10和第二线圈20)上，其体积相对缩小。同一组线圈分别配合共模磁芯30和差模磁芯40的结构，结合共模磁芯30和差模磁芯40的差异化材料设置，可以使得本申请滤波电感100的共模感量和差模感量都相对较大，并避免了差模电感易饱和的风险。同时分离设置的共模磁芯30和差模磁芯40结构灵活，可以基于使用场景任意调整，且器件体积小，空间利用率高。

请参见图12所示的本申请滤波电感100电磁兼容性(Electro-MagneticCompatibility，EMC)测试结果。

在图12的示意中，横坐标为频率(单位：赫兹)，纵坐标为干扰辐射强度(单位：分贝)。测试标准为：EN55022(信息技术设备辐射)。其中线条P1为准峰值检波极限值，线条V1为平均值检波极限值。在使用本申请滤波电感100之后，线条Pa为实测的准峰值检波结果，线条Va为实测的平均值检波结果。可见本申请滤波电感100的结构均能通过电磁兼容性测试，其在150kHz的频段处还能具备15分贝的余量，完全满足工作需求。

另一方面，本申请滤波电感100所需的线圈匝数较少，呈U形结构的第一线圈10和第二线圈20都可以通过自动化加工的方式提前预制，省去了装配滤波电感100的过程中人工绕制线圈的步骤，提升了滤波电感100的工艺性和生产效率。

可以理解的，装配本申请滤波电感100的滤波器200，也因为滤波电感100的上述设置，而在达到相同滤波效果的前提下，能实现体积更小、允许更大电流通过、损耗更小、以及制作工艺更简单等效果。

请参见图13所示本申请滤波电感100另一实施例的结构，以及图14所示本实施例中滤波电感100的分解结构示意。

在本实施例中，滤波电感100也包括第一线圈10、第二线圈20、共模磁芯30、差模磁芯40、以及绝缘衬底50。第一线圈10、第二线圈20、共模磁芯30和差模磁芯40分别相对于绝缘衬底50固定，并沿第一方向001同位于绝缘衬底50的一侧。第一线圈10和第二线圈20还分别相对于共模磁芯30缠绕，以形成一共模电感的结构。而在本实施例中，差模磁芯40的数量为两个，两个差模磁芯40分别套设于第一线圈10和第二线圈20上，由此可以形成更大的差模电感。

具体的，请配合参见图15所示的本实施例中差模磁芯40的结构。在本实施例中，差模磁芯40的通槽41设置于一侧外壁上，进而在差模磁芯40上形成开口。即本实施例中差模磁芯40构造为非闭合的结构。对于差模电感而言，当磁芯闭合时，其差模感量更大，但允许流过的电流相对较小；而当磁芯非闭合时，差模感量相应减小，但可以允许更大的电流通过。因此，本实施例差模磁芯40的开口结构，可以允许滤波电感100通过更大的电流。而通过设置两个差模磁芯40分别套设于第一线圈10和第二线圈20上，可以增大差模感量，对非闭合结构的差模磁芯40感量下降形成补偿。

对于本申请滤波电感100而言，差模磁芯40采用闭合结构或非闭合结构，可以基于其工作场景中电流的流量来设置。即流过差模电感的电流较大时，差模磁芯40可以设置为非闭合的结构；流过差模电感的电流较小时，差模磁芯40可以设置为闭合的结构。本申请对此不做特别限定。

一种实施例请参见图16，通过对差模磁芯40的开口形状设置，可以将差模磁芯40的开口形状匹配到共模磁芯30的外壁轮廓形状。差模磁芯40可以靠近共模磁芯30设置，并使得差模磁芯40的开口贴合于共模磁芯30的外壁。差模磁芯40的开口具有间隔的两个开口面42，两个开口面42均与共模磁芯30的外壁贴合。由此，共模磁芯30介于两个开口面42之间的部分，可以作为差模电感的一部分磁介质，即共模磁芯30的一部分结构也构成于差模磁路的一段。差模磁芯40在分别与第一线圈10和第二线圈20的第二段12构成差模电感时，共模磁芯30的部分结构可用于增大差模电感的磁场强度，以使得差模电感获得更大的感量。

在图16的实施例中，第一线圈10和第二线圈20的连接段13沿同一方向一字排布，两个差模磁芯40则可以分列共模磁芯30的相对两侧。在一种实施例中，差模磁芯40的高度H2满足条件：25mm≤H2≤27mm；截面宽度W2满足条件：4mm≤W2≤6mm；截面长度L2满足条件：7mm≤L2≤9mm；通槽41截面宽度W2a满足条件：2mm≤W2a≤3mm；通槽41截面长度L2a满足条件：4mm≤L2a≤6mm。

请参见图17所示本申请滤波电感100再一实施例的结构，以及图18所示本实施例中滤波电感100的分解结构示意。

在本实施例中，滤波电感100也包括第一线圈10、第二线圈20、共模磁芯30、两个差模磁芯40、以及绝缘衬底50。第一线圈10和第二线圈20分别相对于共模磁芯30缠绕，以形成一共模电感的结构。两个差模磁芯40呈柱状，通槽41收容于差模磁芯40的本体内。两个差模磁芯40分别套设于第一线圈10和第二线圈20上，以形成差模电感。

请配合参见图19，在本实施例滤波电感100中，共模磁芯30与差模磁芯40沿第一方向001并排设置。且在本实施例中，差模磁芯40在第一方向001上位于绝缘衬底50和共模磁芯30之间。而在图20所示的绝缘衬底50的平面方向上，两个差模磁芯40在绝缘衬底50上形成两个第一投影区域40a，共模磁芯30在绝缘衬底50上形成第二投影区域30a。第一投影区域40a与第二投影区域30a至少部分重合。

相较于上述两种实施例的滤波电感100结构，本实施例中的滤波电感100通过设置共模磁芯30与差模磁芯40之间的投影至少部分重合，可以缩减滤波电感100在垂直于第一方向001的平面上的面积开销，滤波电感100在该平面上的面积相对较小，有利于滤波电感100在绝缘衬底50上的排布。

另一方面，本实施例中第一线圈10和第二线圈20采用圆铜线结构。第一线圈10和第二线圈20之间还形成夹角。具体为第一线圈10的连接段13与第二线圈20的连接段13之间形成夹角。该夹角的设置可以进一步缩减滤波电感100的长度尺寸。且基于共模磁芯30的厚度均匀特性，第一线圈10和第二线圈20之间的夹角设置不会影响到共模电感的感量。

在一种实施例中，共模磁芯30的高度H1满足条件：20mm≤H1≤22mm；截面宽度W1满足条件：14mm≤W1≤16mm；截面长度L1满足条件：20mm≤L1≤22mm；截面壁厚D1满足条件：6mm≤D1≤7mm；第一线圈10和第二线圈20为圆形线圈，其截面直径D3满足条件：3mm≤D3≤4mm；差模磁芯40为圆柱结构，差模磁芯40的高度H2满足条件：5mm≤H2≤7mm；外径D2满足条件：8mm≤D2≤10mm；通槽41内径d2满足条件：3mm≤d2≤4mm。

请参见图21所示本申请滤波电感100又一实施例的结构，以及图22所示本实施例中滤波电感100的分解结构示意。

在本实施例中，滤波电感100也包括第一线圈10、第二线圈20、共模磁芯30、差模磁芯40、以及绝缘衬底50。第一线圈10和第二线圈20分别相对于共模磁芯30缠绕，以形成一共模电感的结构。差模磁芯40的数量为4个，4个差模磁芯40均呈柱状，通槽41收容于差模磁芯40的本体内。且本实施例中第一线圈10包括两个第一子线圈14，第二线圈20则包括两个第二子线圈24。4个差模磁芯40分别套设于两个第一子线圈14和两个第二子线圈24上，以形成差模电感。进一步的，多个差模磁芯40沿第一方向001位于共模磁芯30与绝缘衬底50之间，共模磁芯30在绝缘衬底50上的投影，与各个差模磁芯40在绝缘衬底50上的投影至少部分重合，以缩减滤波电感100在垂直于第一方向001的平面上的面积。

请配合参见图23，在本实施例滤波电感100中，第一线圈10由串联的两个第一子线圈14构成。每个第一子线圈14均包括依次连接的第一子段111、连接子段131、和第二子段121。两个第一子线圈14之间串联，具体为一个第一子线圈14的第一子段111，与另一个第一子线圈14的第二子段121串联。两个第一子段111共同形成为第一线圈10的第一段11，两个连接子段131共同形成为第一线圈10的连接段13，两个第二子段121共同形成为第一线圈10的第二子段121。由此，两个第一子线圈14的第一子段111均位于共模磁芯30的通孔31之内，两个第一子线圈14的第二子段121均位于共模磁芯30的外侧，两个第一子线圈14的连接子段131均位于共模磁芯30背离绝缘衬底50一侧。

串联的两个第一子线圈14使得第一线圈10的匝数为2，由此获得了更大的共模电感。而在两个第一子线圈14的第二子段121上分别套设差模磁芯40，则可以获得更大的差模电感。可以理解的，第一线圈10还可以包括多个第一子线圈14，多个第一子线圈14依次串联，可以进一步提升滤波电感100的共模电感。

第二线圈20也由串联的两个第二子线圈24构成，第二子线圈24的构造与第一子线圈14的构造相同，以使得第二线圈20的匝数也为2，并由此提升了滤波电感100的共模电感。可以理解的，第二线圈20也可以包括多个第二子线圈24，且第二线圈20中第二子线圈24的数量与第一线圈10中第一子线圈14的数量相同。第一线圈10和第二线圈20分别形成的磁场强度相同，且方向相反，可以相互抵消后形成更大的共模电感。

因为各个子线圈的端头均设于绝缘衬底50附件，因此请参见图24所示本实施例的绝缘衬底50。绝缘衬底50上可以设置连接件52。连接件52采用可导电材料制作，并用于实现相邻两个子线圈之间的串联。在本实施例中，连接件52的数量为两个，两个连接件52分别用于实现两个第一子线圈14之间的串联、和两个第二子线圈24之间的串联。可以理解的，当需要实现多个第一子线圈14或多个第二子线圈24串联时，连接件52的数量也可以相应增多。

前述中提到，串联的两个第一子线圈14之间，通过一个第一子线圈14的第一子段111，与另一个第一子线圈14的第二子段121电性连接，以形成串联结构。而第一子线圈14的第一子段111位于共模磁芯30的通孔31之内，第二子段121位于共模磁芯30的外侧，因此连接件52需要跨过共模磁芯30的壁厚，以实现不同子线圈上的第一子段111和第二子段121之间的电性连接。连接件52上也可以设置开孔521，开孔521的形状和位置分别对应第一子线圈14和第二子线圈24的外形和位置设置。连接件52可以设置于绝缘衬底50的外表面，如设于绝缘衬底50靠近共模磁芯30的表面，或设于绝缘衬底50背离共模磁芯30的表面。连接件52还可以预埋于绝缘衬底50的内部。

在一种实施例中，共模磁芯30的高度H1满足条件：17mm≤H1≤19mm；截面宽度W1满足条件：27mm≤W1≤29mm；截面长度L1满足条件：30mm≤L1≤32mm；截面壁厚D1满足条件：4mm≤D1≤6mm；第一线圈10和第二线圈20为扁线圈，截面的宽度W3满足条件：2.5mm≤W3≤3mm；截面长度L3满足条件：4mm≤L3≤5mm；第一线圈10和第二线圈20延伸路径的总高度H3满足条件：20mm≤H3≤25mm；差模磁芯40为圆柱结构，差模磁芯40的高度H2满足条件：5mm≤H2≤7mm；外径D2满足条件：8mm≤D2≤10mm；通槽41内径d2满足条件：3mm≤d2≤4mm；连接件52的高度(厚度)H4满足条件：0.8mm≤H4≤14mm，宽度W4满足条件：6mm≤W4≤8mm，整体延伸路径长度L4满足条件：22mm≤L4≤24mm。

以上描述，仅为本申请的具体实施例，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，例如减少或添加结构件，改变结构件的形状等，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种滤波电感，其特征在于，包括共模磁芯、差模磁芯、两个线圈和绝缘衬底；

所述共模磁芯呈柱状，其内设通孔，所述通孔沿第一方向贯穿所述共模磁芯，所述绝缘衬底沿所述第一方向固定于所述共模磁芯的一侧；其中，所述第一方向为所述共模磁芯的长度方向；

每个所述线圈均包括第一段、连接段和第二段，所述第一段位于所述通孔内，所述第二段位于所述共模磁芯外侧，所述连接段连接于所述第一段和所述第二段之间，并位于所述共模磁芯背离所述绝缘衬底一侧，所述第一段和所述第二段还沿所述第一方向穿过所述绝缘衬底；

两个所述线圈的所述第一段相互间隔设置，所述差模磁芯套设于至少一个所述第二段上。

2.根据权利要求1所述的滤波电感，其特征在于，在垂直于所述第一方向的任意截面上，所述通孔的形状与所述共模磁芯外轮廓的形状相同，且所述通孔的几何中心与所述共模磁芯外轮廓的几何中心重合。

3.根据权利要求1所述的滤波电感，其特征在于，所述共模磁芯采用纳米晶材质制作，所述纳米晶材质的磁导率大于或等于10000亨/米。

4.根据权利要求1所述的滤波电感，其特征在于，所述差模磁芯沿所述第一方向延伸，所述差模磁芯设有通槽，所述差模磁芯通过所述通槽套设于所述第二段上。

5.根据权利要求4所述的滤波电感，其特征在于，所述通槽收容于所述差模磁芯之内；或

所述通槽设置于所述差模磁芯的一侧外壁上，并在所述差模磁芯上形成开口。

6.根据权利要求5所述的滤波电感，其特征在于，所述通槽设置于所述差模磁芯的一侧外壁上，且所述差模磁芯的所述开口贴合于所述共模磁芯的外壁。

7.根据权利要求1所述的滤波电感，其特征在于，所述差模磁芯采用合金粉材料制作，所述合金粉材料的饱和磁通密度大于或等于0.8特斯拉；或

所述差模磁芯采用纳米晶材料制作，所述纳米晶材料的饱和磁通密度大于或等于1.4特斯拉。

8.根据权利要求1-7任一项所述的滤波电感，其特征在于，所述线圈包括至少两个子线圈，所述至少两个子线圈依次串联以形成所述线圈，且两个所述线圈所包含的所述子线圈的数量相同。

9.根据权利要求8所述的滤波电感，其特征在于，所述子线圈包括依次连接的第一子段、连接子段、和第二子段，同一线圈中的多个所述第一子段构成所述第一段，同一线圈中的多个所述连接子段构成所述连接段，同一线圈中的多个所述第二子段构成所述第二段。

10.根据权利要求9所述的滤波电感，其特征在于，串联的两个所述子线圈之间，通过一个所述子线圈的所述第一子段，与另一个所述子线圈的所述第二子段实现串联。

11.根据权利要求10所述的滤波电感，其特征在于，所述绝缘衬底设有连接件，两个所述子线圈均与所述连接件搭接以实现串联。

12.根据权利要求1-7任一项所述的滤波电感，其特征中在于，所述共模磁芯与所述差模磁芯沿所述第一方向并排设置，且所述共模磁芯在所述绝缘衬底上的投影，与所述差模磁芯在所述绝缘衬底上的投影至少部分重合。

13.一种滤波器，其特征在于，包括滤波电容及如权利要求1-12任一项所述的滤波电感，所述滤波电容与所述滤波电感电性连接以实现滤波功能。

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