CN219068056U - 电感组件、滤波器、电源设备及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电感组件、滤波器、电源设备及新能源汽车，该电感组件包括：第一共模电感及第二共模电感，所述第一共模电感及所述第二共模电感均包括多个单磁芯，其中，所述第一共模电感和/或所述第二共模电感包括至少一个工作于高频段的所述单磁芯及至少一个工作于低频段的所述单磁芯；本实用新型旨在使共模电感在保证宽频段的高阻抗能力的同时，能够提高空间利用率。

Description

电感组件、滤波器、电源设备及新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及滤波器技术领域，特别涉及一种电感组件、滤波器、电源设备及新能源汽车。

背景技术

在现有技术中，为了使电路设计满足EMC要求，至少需要设置三级共模电感才能保证在高频段时滤波器的高阻抗特性。然而，在实际应用中，由于电源设备中的绝大部分空间用于实现技术功能，滤波电路的体积被无限压缩，因此，由三级共模电感组成的滤波电路已经不能满足电源设备的需要。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种电感组件、滤波器、电源设备及新能源汽车，旨在使共模电感在保证宽频段的高阻抗能力的同时，能够提高空间利用率。

为实现上述目的，本实用新型提出的滤波器，应用于电源设备，包括：

第一共模电感及第二共模电感，所述第一共模电感及所述第二共模电感均包括多个单磁芯，其中，所述第一共模电感和/或所述第二共模电感包括至少一个工作于高频段的所述单磁芯及至少一个工作于低频段的所述单磁芯。

可选地，所述单磁芯为锰锌铁氧体磁芯、镍锌铁氧体磁芯、铁粉磁芯、铁硅铝粉磁芯、高磁通量粉磁芯和坡莫合金磁芯中的任意一种。

可选地，所述第一共模电感及所述第二共模电感的所述单磁芯的数量均为两个，其中，所述第一共模电感包括两个锰锌铁氧体磁芯，所述第二共模电感包括一个镍锌铁氧体磁芯与一个锰锌铁氧体磁芯。

可选地，所述单磁芯为环形，多个所述单磁芯沿所述单磁芯的轴向依次排布，以形成绕线磁环。

可选地，所述第一共模电感和所述第二共模电感均包括多个绕组，多个所述绕组间隔绕设于所述绕线磁环。

可选地，多个所述绕组沿所述绕线磁环的圆心呈轴对称阵列设置。

本实用新型还提出一种滤波器，包括电源输入端、电源输出端及上述的电感组件；

所述电感组件中的两个共模电感串联连接，并设置于所述电源输入端及所述电源输出端之间。

可选地，所述滤波器还包括多级干扰滤波电路；

多级所述干扰滤波电路与所述电感组件中的两个共模电感，交替设置于所述电源输入端及所述电源输出端之间。

可选地，每一所述共模电感均包括一个零线绕组及至少一个火线绕组，所述干扰滤波电路包括：

多个X电容，每一所述共模电感的每个所述火线绕组的输入端和所述零线绕组的输入端之间连接一个所述X电容，所述X电容用于抑制交流电源携带的差模干扰信号；

多个Y电容，每一所述共模电感的每个所述火线绕组的输入端和所述零线绕组的输入端分别与接地端之间连接一个所述Y电容，所述Y电容用于抑制所述交流电源携带的共模干扰信号。

本实用新型还提出一种电源设备，包括上述的滤波器。

本实用新型还提出一种新能源汽车，包括上述的电源设备。

本实用新型技术方案通过设置第一共模电感及第二共模电感，并在所述第一共模电感及所述第二共模电感中分别设置至少一个工作于低频段的单磁芯，在所述第一共模电感和/或所述第二共模电感中设置至少一个工作于高频段的单磁芯，使所述第一共模电感及所述第二共模电感保留二级低频滤波架构的同时，能够实现宽频段滤波，克服了使用单级共模电感的滤波器很难通过EMC认证，使用多级共模电感的滤波器又使得空间占用率增加的问题，使电感组件在保证宽频段的高阻抗的同时，还可以通过减少第三级共模电感，减小滤波器占用空间，使产品轻量化、小型化，并降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电感组件一实施例的模块示意框图；

图2为本实用新型电感组件一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型滤波器一实施例的电路结构图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	第一共模电感	50	干扰滤波电路
20	第二共模电感	Cx1～Cx3	X电容
				30	单磁芯	Cy1～Cy4	Y电容
40	绕组

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种滤波器，应用于电源设备。

目前，为了使电路设计满足EMC要求，至少需要设置三级共模电感才能保证在高频段时滤波器的高阻抗特性。然而，在实际应用中，由于电源设备中的绝大部分空间用于实现技术功能，滤波电路的体积被无限压缩，因此，由三级单频段共模电感组成的滤波电路已经不能满足电源设备的需要。

为解决上述问题，参照图1至图3，在一实施例中，电感组件包括：

第一共模电感10及第二共模电感20，第一共模电感10及第二共模电感20均包括多个单磁芯30，其中，第一共模电感10和/或第二共模电感20包括至少一个工作于高频段的单磁芯30及至少一个工作于低频段的单磁芯30；

在本实施例中，第一共模电感10及第二共模电感20仅表示位置关系，可以是第一共模电感10包括至少一个工作于高频段的单磁芯30及至少一个工作于低频段的单磁芯30，第二共模电感20包括多个工作于低频段的单磁芯30；也可以是第一共模电感10包括多个工作于低频段的单磁芯30，第二共模电感20包括至少一个工作于高频段的单磁芯30及至少一个工作于低频段的单磁芯30；还可以是第一共模电感10及第二共模电感20均包括至少一个工作于高频段的单磁芯30及至少一个工作于低频段的单磁芯30；第一共模电感10及第二共模电感20分别用于根据所具有的磁芯对输入的交流电源进行滤波处理；单磁芯30为锰锌铁氧体磁芯、镍锌铁氧体磁芯、铁粉磁芯、铁硅铝粉磁芯、高磁通量粉磁芯和坡莫合金磁芯中的任意一种，可以理解的是，磁芯能够抑制的噪声频段与磁芯材料存在高阻抗的频段有关，因此磁芯材料存在高阻抗的频段越高，磁芯能够抑制的噪声频段也更高，例如，非晶材料在低频段存在高阻抗性能，则非晶磁芯通常应用于低频扼流圈，以抑制低频噪声。

需要说明的是，根据单级共模电感的幅频曲线与两级电感的幅频曲线可知，使用两级共模电感的滤波器的衰减斜率为使用单级共模电感的滤波器的两倍，也即，使用两级共模电感的滤波器对低频的滤波能力远大于使用单级共模电感的滤波器。由于在电源设备中，低频段噪声是交流电源的主要干扰源，因此仅单级共模电感很难将低频噪声抑制在EMC的标准内。

如此，本实用新型通过设置第一共模电感10及第二共模电感20，并分别在第一共模电感10及第二共模中设置至少一个工作于低频段的单磁芯30，使得滤波器仍然保持两级低频滤波的架构，以对低频段噪声实现两级滤波；以及通过在至少一个共模电感内设置至少一个工作于高频段的单磁芯30，使得该共模电感的滤波频段被拓宽，能够同时对高频段的噪声干扰进行滤除，因而能够替代原有的三级共模电感滤波器，将滤波后的交流电源符合EMC的认证标准，从而使两级共模电感在保证宽频段的高阻抗能力的同时，能够提高空间利用率。

例如，在开关电源的储能滤波器中，第一共模电感10及第二共模电感20的单磁芯30的数量均为两个，其中，第一共模电感10包括两个锰锌铁氧体磁芯，第二共模电感20包括一个铁硅铝磁芯与一个锰锌铁氧体磁芯，采用这两种材质的单磁芯30并联后形成的磁芯所对应的共模电感能抑制的干扰频段为：150k～10MHz和100kHz至20MHz，因此两级锰锌铁氧体磁芯能够对低频段噪声实现两级滤波，第二级铁硅铝磁芯能够提供更高的储存能量的能力。所以从性能上看，使用两级电感架构的开关电源，能够在保证宽频段的高阻抗能力，以及能量储存能力的同时，缩小产品的体积。

本实用新型通过设置第一共模电感10及第二共模电感20，并在第一共模电感10及第二共模电感20中分别设置至少一个工作于低频段的单磁芯30，在第一共模电感10和/或第二共模电感20中设置至少一个工作于高频段的单磁芯30，使第一共模电感10及第二共模电感20保留二级低频滤波架构的同时，能够实现宽频段滤波，克服了使用单级共模电感的滤波器很难通过EMC认证，使用多级共模电感的滤波器又使得空间占用率增加的问题，使电感组件在保证宽频段的高阻抗的同时，还可以通过减少第三级共模电感，减小滤波器占用空间，使产品轻量化、小型化，并降低成本。

可选地，第一共模电感10及第二共模电感20的单磁芯30的数量均为两个，其中，第一共模电感10包括两个锰锌铁氧体磁芯，第二共模电感20包括一个镍锌铁氧体磁芯与一个锰锌铁氧体磁芯。

在本实施例中，第一共模电感10及第二共模电感20组成的滤波架构应用于AC输入电源的滤波器中，在传统三级滤波器的基础上，去掉了第三级的共模电感，将第二级共模电感的两颗锰锌铁氧体磁芯更换为一颗镍锌铁氧体磁芯与一颗锰锌铁氧体磁芯的组合，通过两级锰锌铁氧体磁芯对交流电源的低频段噪声实现两级滤波，并通过第二共模电感20中设置的镍锌铁氧体磁芯，增大高频段时滤波器的高阻抗特性，防止锰锌铁氧体磁芯随频率增大会使磁导率降低，进而无法对10MHz频段以上的噪声进行抑制的情况。从而使AC输入电源满足EMC的标准要求，特别针对30MHz以上高频段，也可以保证高阻抗，使AC输入电源在减少第三级共模电感的同时，既可以保证宽频段的高阻抗，又可以减小滤波器占用空间，降低成本。

参照图1至图3，在一实施例中，单磁芯30为环形，多个单磁芯30沿单磁芯30的轴向依次排布，以形成绕线磁环。

在本实施例中，每一共模电感中的多个单磁芯30采用粘接或捆扎的方式叠加；对于两个或多个环形的单磁芯30来说，其中轴线是在同一直线上的，各个单磁芯30中的环形磁路是平行的。

在第一共模电感10及第二共模电感20中，至少有一个共模电感同时包括工作于高频段的单磁芯30与工作于低频段的单磁芯30，将工作于高频段的单磁芯30与工作于低频段的单磁芯30叠加后绕制线圈，所形成的共模电感在感量、带宽方面大于任何单一材质磁芯所构成的相同匝数的共模电感的感量和带宽，因此在电源设备输出的交流电源通过第一共模电感10及第二共模电感20时，两级工作于低频段的单磁芯30能够对交流电源中的低频噪声进行抑制，而第一共模电感10和/或第二共模电感20中工作于高频段的单磁芯30能同时抑制高频的噪声干扰，从而达到预期的抗干扰效果。

参照图1至图3，在一实施例中，第一共模电感10和第二共模电感20均包括多个绕组40，多个绕组40间隔绕设于绕线磁环。

多个绕组40沿绕线磁环的圆心呈轴对称阵列设置。

在本实施例中，绕组40包括火线绕组及零线绕组，共模电感包括至少一个火线绕组及零线绕组，火线绕组及零线绕组间隔绕设于绕线磁环；至少一个火线绕组及零线绕组沿绕线磁环的圆心呈轴对称阵列设置。

火线绕组的数量与接入的交流电的相数相匹配，电源设备包括火线输入端及零线输入端，其中，火线输入端的数量也与接入的交流电的相数相匹配，每一火线绕组与一火线输入端电连接，零线绕组与零线输入端电连接，由于绕组40的线匝之间存在匝间电容，绕组40的入线端和出线端距离越近匝间电容越大，匝间电容越大则电感的频带宽度越小。所以要获得比较宽的频率特性，就要使绕组40的两端尽量远离，因此选择顺序绕法，并通过将多个绕组40沿绕线磁环的圆心呈轴对称阵列设置，使得电源设备输出的交流电源在流经共模电感的绕组40时，每组绕组40能够最大程度减小相互干扰。

在一实施例中，交流电源为三相四线交流电，绕组40的数量具体为四个，四个绕组40间隔绕设于绕线磁环。

在本实施例中，四个绕组40具体为三个火线绕组及一个零线绕组。

交流电源为三相四线交流电，电源设备包括第一相火线输入端、第二相火线输入端、第三相火线输入端及零线输入端，第一相火线绕组与第一相火线输入端电连接，第二相火线绕组与第二相火线输入端电连接、第三相火线绕组与第三相火线输入端电连接，零线火线绕组与零线输入端电连接，因此，通过将四组绕组40沿绕线磁环的圆心呈轴对称阵列设置，使得电源设备输出的交流电源在流经共模电感的四个绕组40时，每组绕组40能够最大程度减小相互干扰。

本实用新型还提出一种滤波器，滤波器包括电源输入端、电源输出端及上述的电感组件；电感组件中的两个共模电感串联连接，并设置于电源输入端及电源输出端之间；该电感组件的具体结构参照上述实施例，由于本电源设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

参照图1至图3，在一实施例中，滤波器还包括多级干扰滤波电路50；

多级干扰滤波电路50与电感组件中的两个共模电感，交替设置于电源输入端及电源输出端之间。

在本实施例中，干扰滤波电路50可以包括共模电容、差模电容与压敏电阻组成的RC滤波电路，可以包括共模电容与差模电容，从而与电感组件组成LC滤波电路，还可以包括熔断器等其他干扰信号抑制器件，使得该滤波器能够同时抑制差模干扰信号和共模干扰信号。

本实用新型通过设置干扰滤波电路50，该干扰滤波电路50的输入端用于接入交流电，干扰滤波电路50的输出端用于接入用电设备，干扰滤波电路50用于对接入的交流电源进行滤波，并对接收到的差模干扰信号及共摸干扰信号进行泄放，使得输出的交流电源能够符合EMC标准。

可选地，干扰滤波电路50包括：

多个X电容，每一共模电感的每个火线绕组的输入端和零线绕组的输入端之间连接一个X电容，X电容用于抑制交流电源携带的差模干扰信号；

多个Y电容，每一共模电感的每个火线绕组的输入端和零线绕组的输入端分别与接地端之间连接一个Y电容，Y电容用于抑制交流电源携带的共模干扰信号。

在本实施例中，X电容Cx及Y电容Cy的数量与滤波器的输入端有关，在滤波器有两个输入端时，X电容包括Cx1，Y电容Cy包括Cy1及Cy2，在滤波器有四个输入端时，参照图3，X电容包括Cx1、Cx2及Cx3，Y电容Cy包括Cy1、Cy2、Cy3及Cy4。

滤波器采用LC电路，滤波器的电源输入端与电源输出端之间串联有共模电感组件，用于为接入的交流电源进行共模噪声抑制，滤波器的每一输入端与接地端之间设置有共模电容，且每个火线绕组的输入端和零线绕组的输入端之间连接有一差模电容，由于电容的参数决定了其滤波范围，通过调节差模电容与共模电容的参数，使差模电容与共模电容在不将交流电滤除的前提下，可以同时抑制交流电源中的共模干扰信号与差模干扰信号。

本实用新型还提出一种电源设备，该电源设备包括上述的滤波器，该电感组件的具体结构参照上述实施例，由于本电源设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实用新型还提出一种新能源汽车，该新能源汽车包括上述的电源设备，该电感组件的具体结构参照上述实施例，由于本新能源汽车采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种电感组件，应用于电源设备，其特征在于，包括：

第一共模电感及第二共模电感，所述第一共模电感及所述第二共模电感均包括多个单磁芯，其中，所述第一共模电感和/或所述第二共模电感包括至少一个工作于高频段的所述单磁芯及至少一个工作于低频段的所述单磁芯。

2.如权利要求1所述的电感组件，其特征在于，所述单磁芯为锰锌铁氧体磁芯、镍锌铁氧体磁芯、铁粉磁芯、铁硅铝粉磁芯、高磁通量粉磁芯和坡莫合金磁芯中的任意一种。

3.如权利要求1所述的电感组件，其特征在于，所述第一共模电感及所述第二共模电感的所述单磁芯的数量均为两个，其中，所述第一共模电感包括两个锰锌铁氧体磁芯，所述第二共模电感包括一个镍锌铁氧体磁芯与一个锰锌铁氧体磁芯。

4.如权利要求1所述的电感组件，其特征在于，所述单磁芯为环形，多个所述单磁芯沿所述单磁芯的轴向依次排布，以形成绕线磁环。

5.如权利要求4所述的电感组件，其特征在于，所述第一共模电感和所述第二共模电感均包括多个绕组，多个所述绕组间隔绕设于所述绕线磁环。

6.如权利要求5所述的电感组件，其特征在于，多个所述绕组沿所述绕线磁环的圆心呈轴对称阵列设置。

7.一种滤波器，其特征在于，包括电源输入端、电源输出端及如权利要求1-6任意一项所述的电感组件；

所述电感组件中的两个共模电感串联连接，并设置于所述电源输入端及所述电源输出端之间。

8.如权利要求7所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括多级干扰滤波电路；

多级所述干扰滤波电路与所述电感组件中的两个共模电感，交替设置于所述电源输入端及所述电源输出端之间。

9.如权利要求8所述的滤波器，其特征在于，每一所述共模电感均包括一个零线绕组及至少一个火线绕组，所述干扰滤波电路包括：

多个X电容，每一所述共模电感的每个所述火线绕组的输入端和所述零线绕组的输入端之间连接一个所述X电容，所述X电容用于抑制交流电源携带的差模干扰信号；

多个Y电容，每一所述共模电感的每个所述火线绕组的输入端和所述零线绕组的输入端分别与接地端之间连接一个所述Y电容，所述Y电容用于抑制所述交流电源携带的共模干扰信号。

10.一种电源设备，其特征在于，包括如权利要求7-9任意一项所述的滤波器。

11.一种新能源汽车，其特征在于，包括如权利要求10所述的电源设备。

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