TW201616719A - 共模濾波器及其鐵芯 - Google Patents

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范良芳
蕭銘健
陳堂綱
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F2017/0093—Common mode choke coil

Abstract

一種共模濾波器及其鐵芯。該共模濾波器係包含：一鐵芯本體，兩側設有一第一牆體與一第二牆體，其中，該第一牆體設有一第一凸部與一第二凸部；該第二牆體設有一第三凸部與一第四凸部，該鐵芯本體進一步設有一U型凸部，其中該U型凸部將該鐵芯本體區分為一第一繞線部、一跨線部及一第二繞線部，一第一線圈，繞設於該第一繞線部、該跨線部及該第二繞線部，以及一第二線圈，繞設於該第一繞線部、該跨線部及該第二繞線部，其中，該第一線圈與該第二線圈繞設於該跨線部之圈數小於1。

Description

共模濾波器及其鐵芯
本發明係關於一種尤指一種可同時抑制高頻雜訊及低頻雜訊之共模濾波器及其鐵芯。
共模濾波器(common mode filter)係兩個磁性相互耦合之電感器，用於插入電路之傳輸路徑以消除或減小電路之共模雜訊電流(common-mode noise current)。第1圖所示為習知共模濾波器第一實施例，其主要係於一鐵芯中軸100上繞設有一第一線圈10與一第二線圈20，其中該第一線圈10與該第二線圈20係為同時平行併繞於該鐵芯中軸100之單層併繞(single-layer with pair of wires)之繞線結構。該第一線圈10與第二線圈20的末端則分別連接於鐵芯中軸100的兩側端電極上。當含雜訊之電流中的共模電流經過該共模濾波器時，該共模電流會在第一線圈10與第二線圈20上產生同向之磁場，因而增加該第一線圈10與第二線圈20之電感抗(inductive reactance)，進而使該共模濾波器呈現高阻抗特色，亦即可產生較高之共模阻抗(common mode impedance)，以衰減共模雜訊電流，進而可達到濾除共模雜訊之目的。
該習知共模濾波器之第一實施例，雖可達到濾除共模雜訊之目的，然而該第一線圈10與第二線圈20繞設於該鐵芯中軸100上，至使該 鐵芯中軸100不足，或必需增加該鐵芯中軸100之體積，進而造成該共模濾波器之體積與重量較大導致適用性受限外，並增加成本。
第2圖所示為習知之共模濾波器第二實施例。習知之共模濾波器第二實施例主要係於一鐵芯中軸100上繞設有一第一線圈10與一第二線圈20，該第一線圈10與第二線圈20的末端則分別連接於鐵芯中軸100的兩側端電極上，其中，該第一線圈10與該第二線圈20係為該第一線圈10先繞設於該鐵芯中軸100之後，該第二線圈20疊繞設於該第一線圈10上之雙層分繞(double-layer with separate of wires)之繞線結構。
雖然該習用共模濾波器之第二實施例可大量減小該共模濾波器鐵芯之體積與重量，然而由於該共模濾波器之第一線圈10與第二線圈20相互重疊，除增加共模濾波器之雜散電容外，並增加第一線圈10與第二線圈20之層間電容。如此一來，該共模濾波器對於高頻雜訊之抑制能力較差，進而造成產品實用性與適用性受限。
第3圖所示為習知之共模濾波器第三實施例。習知之共模濾波器第三實施例主要係於一鐵芯中軸100上繞設有一第一線圈10與一第二線圈20，該第一線圈10與第二線圈20的末端則分別連接於鐵芯中軸100的兩側端電極上，其中，該第一線圈10與該第二線圈20係為同時平行併繞設於該鐵芯中軸100之雙層併繞(double-layer with pair of wires)之繞線結構。
與該習用共模濾波器之第二實施例相似，該習用共模濾波器之第三實施例亦大量減小該共模濾波器鐵芯之體積與重量。然而由於該共模濾波器之第一線圈10與第二線圈20相互重疊，除增加共模濾波器之雜散電容外，並增加第一線圈10與第二線圈20之層間電容。如此一來，該共 模濾波器對於高頻雜訊之抑制能力較差，進而造成產品實用性與適用性受限。
有鑑於上述習知之共模濾波器之缺憾，發明人有感其未臻於完善，是故，如何針對上述缺失加以改良，即為本案發明人所欲解決之技術困難點所在。
為解決上述技術問題，本發明公開了一種共模濾波器，包含：一鐵芯中軸，兩側設有一第一牆體與一第二牆體，其中，該第一牆體設有一第一凸部與一第二凸部；該第二牆體設有一第三凸部與一第四凸部，該鐵芯中軸進一步設有一U型凸部，其中該U型凸部將該鐵芯中軸區分為一第一繞線部、一跨線部及一第二繞線部，一第一線圈，繞設於該第一繞線部、該跨線部及該第二繞線部，以及一第二線圈，繞設於該第一繞線部、該跨線部及該第二繞線部，其中，該第一線圈與該第二線圈繞設於該跨線部之圈數小於1。
本發明還提供一種共模濾波器鐵芯，包含：一鐵芯中軸，兩側設有一第一牆體與一第二牆體，其中，該第一牆體設有一第一凸部與一第二凸部；該第二牆體設有一第三凸部與一第四凸部；該鐵芯中軸進一步設有一U型凸部，其中，該U型凸部將該鐵芯中軸區分為一第一繞線部、一跨線部及一第二繞線部。
本發明之主要目的即在提供一種具U型凸部之 共模濾波器鐵芯中軸，以提昇共模濾波器對於高頻雜訊之抑制能力，進而提升產品實用性與適用性。
本發明之次一目的即在提供具U型凸部之共模濾波器鐵芯中軸，其與共模濾波器鐵芯係一體成型，整體結構簡單。
10‧‧‧第一線圈
20‧‧‧第二線圈
10-1、10-2、20-1、20-2‧‧‧線端
100‧‧‧鐵芯中軸
101‧‧‧第一牆體
102‧‧‧第二牆體
103‧‧‧第一凸部
104‧‧‧第二凸部
105‧‧‧第三凸部
106‧‧‧第四凸部
107‧‧‧U型凸部
108‧‧‧第一繞線部
109‧‧‧跨線部
110‧‧‧第二繞線部
400‧‧‧本發明共模濾波器第一實施例之示意圖
600‧‧‧本發明共模濾波器第二實施例之示意圖
800‧‧‧本發明共模濾波器第三實施例之示意圖
圖1 習知共模濾波器第一實施例之示意圖。
圖2 習知共模濾波器第二實施例之示意圖。
圖3 習知共模濾波器第三實施例之示意圖。
圖4 本發明共模濾波器體之第一實施例之示意圖。
圖5 本發明共模濾波器體之第一實施例之平面示意圖，其包括(a)上視圖；(b)前視圖；(c)側視圖；(d)下視圖。
圖6 本發明共模濾波器體之第二實施例之示意圖。
圖7 本發明共模濾波器體之第二實施例之平面示意圖，其包括(a)上視圖；(b)前視圖；(c)側視圖；(d)下視圖。
圖8 本發明共模濾波器體之第三實施例之示意圖。
圖9 本發明共模濾波器體之第三實施例之平面示意圖，其包括(a)上視圖；(b)前視圖；(c)側視圖；(d)下視圖。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將 結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
應理解圖示並未按照比例繪製，且僅描述其中部分結構，以及顯示行程這些結構之各層。
此外，亦可結合其他的製程及步驟與此處所討論之製程與步驟，亦即，此處所顯示及描述之步驟之前、中間、及/或之後可有多種製程及步驟。重要的是，本發明之實施例可結合其他製程及步驟而實施之，並不會對其造成重大影響。一般而言，本發明之各種實施例可取代習知製程的某些部分，而不會對其周邊製程及步驟造成重大影響。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後。如第4圖所示，為根據本發明第一實施例共模濾波器400之示意圖。為清楚起見，本發明第一實施例共模濾波器400之平面示意圖，如圖5所示，其包括(a)上視圖；(b)前視圖；(c)側視圖；(d)下視圖。
本發明第一實施例共模濾波器400包括一鐵芯中軸100，兩側設有一第一牆體101與一第二牆體102，其中，該第一牆體101設有一第一凸部103與一第二凸部104；該第二牆體102設有一第三凸部105與一第四凸部106。在一實施例中，該鐵芯中軸100之材質為一氧化亞鐵(Ferrite)。在一實施例中，該氧化亞鐵(Ferrite)之材質為鎳鋅(Ni-Zn)、錳鋅(Mn-Zn)或氧化鋁陶瓷(Ceramic)。
該鐵芯中軸100進一步設有一U型凸部107，該U型凸部107 設置於該第一牆體101與該第二牆體102之間，將該鐵芯中軸100區分為一第一繞線部108、一跨線部109及一第二繞線部110。
在一實施例中，該第一牆體101、該第二牆體102、該鐵芯中軸100與該U型凸部107、該第一凸部103、該第二凸部104、該第三凸部105與該第四凸部106係一體成型，因此，共模濾波器整體結構相當簡單。
一第一線圈10及一第二線圈20，同時併行繞設於該鐵芯中軸100之第一繞線部108後、經該跨線部109後，續同時併行繞設於該第二繞線部110。在一實施例中，該第一線圈10，依序地繞設於該第一繞線部108、該跨線部109及該第二繞線部110，以及該第二線圈20，依序地繞設於該第一繞線部108、該跨線部109及該第二繞線部110，且該第一線圈10與該第二線圈20繞設於該跨線部109之圈數小於1。
在另一實施例中，該第一線圈10與該第二線圈20繞設於該鐵芯中軸100之表面，且其中該第一線圈10之圈數與該第二線圈20之圈數實質相等。
該第一凸部103、該第二凸部104、該第三凸部105與該第四凸部106設有一金屬化端子(未示出)。在一實施例中，該金屬化端子之材質係由銀、鎳、金或銀、鎳、錫組成。該第一線圈10之線端10-1與10-2分別與該第一凸部103上之該金屬化端子與該第三凸部105上之該金屬化端子耦接，該第二線圈20之線端20-1與20-2分別與該第二凸部104上之該金屬化端子與該第四凸部106上之該金屬化端子耦接。在一實施例中，該第一線圈10與該第二線圈20繞設於該鐵芯中軸100之圈數實質相等。
如第6圖所示，為根據本發明第二實施例共模濾波器600之 示意圖。為清楚起見，本發明第二實施例共模濾波器600之平面示意圖，如圖7所示，其包括(a)上視圖；(b)前視圖；(c)側視圖；(d)下視圖。
本發明第二實施例共模濾波器600包括一鐵芯中軸100，兩側設有一第一牆體101與一第二牆體102，其中，該第一牆體101設有一第一凸部103與一第二凸部104；該第二牆體102設有一第三凸部105與一第四凸部106。在一實施例中，該鐵芯中軸100之材質為氧化亞鐵(Ferrite)。在一實施例中，該氧化亞鐵(Ferrite)之材質為鎳鋅(Ni-Zn)、錳鋅(Mn-Zn)或氧化鋁陶瓷(Ceramic)。
該鐵芯中軸100進一步設有一U型凸部107，該U型凸部107設置於該第一牆體101與該第二牆體102之間，將該鐵芯中軸100區分為一第一繞線部108、一跨線部109及一第二繞線部110。
在一實施例中，該第一牆體101、該第二牆體102、該鐵芯中軸100與該U型凸部107、該第一凸部103、該第二凸部104、該第三凸部105與該第四凸部106係一體成型，因此，共模濾波器整體結構相當簡單。
一第一線圈10，繞設於該鐵芯中軸100之該第一繞線部108後經該跨線部109後，續繞設於該第二繞線部110以形成一繞線層。一第二線圈20繞設於該繞線層上之該第一繞線部108後、經該跨線部109後，續繞設於該繞線層之該第二繞線部110。在一實施例中，該第一線圈10與該第二線圈20平行繞設於該跨線部109之圈數小於1。
在一實施例中，該第一線圈10繞設於該鐵芯中軸100之表面，且依序地繞設於該第一繞線部108、該跨線部109及該第二繞線部110，以及該第二線圈20，依序地繞設於該第一繞線部108、該跨線部109及該第 二繞線部110，且該第一線圈10之圈數與該第二線圈20之圈數實質相等。
該第一凸部103、該第二凸部104、該第三凸部105與該第四凸部106設有一金屬化端子(未示出)。在一實施例中，該金屬化端子之材質係由銀、鎳、金或銀、鎳、錫組成。該第一線圈10之線端10-1與10-2分別與該第一凸部103上之該金屬化端子與該第三凸部105上之該金屬化端子耦接，該第二線圈20之線端20-1與20-2分別與該第二凸部104上之該金屬化端子與該第四凸部106上之該金屬化端子耦接。
如第8圖所示，為根據本發明第三實施例共模濾波器800之示意圖。為清楚起見，本發明第三實施例共模濾波器800之平面示意圖，如圖9所示，其包括(a)上視圖；(b)前視圖；(c)側視圖；(d)下視圖。
本發明第三實施例共模濾波器800包括一鐵芯中軸100，兩側設有一第一牆體101與一第二牆體102，其中，該第一牆體101設有一第一凸部103與一第二凸部104；該第二牆體102設有一第三凸部105與一第四凸部106。在一實施例中，該鐵芯中軸100之材質為氧化亞鐵(Ferrite)。在一實施例中，該氧化亞鐵(Ferrite)之材質為鎳鋅(Ni-Zn)、錳鋅(Mn-Zn)或氧化鋁陶瓷(Ceramic)。
該鐵芯中軸100進一步設有一U型凸部107，該U型凸部107設置於該第一牆體101與該第二牆體102之間，將該鐵芯中軸100區分為一第一繞線部108、一跨線部109及一第二繞線部110。
在一實施例中，該第一牆體101、該第二牆體102、該鐵芯中軸100與該U型凸部107、該第一凸部103、該第二凸部104、該第三凸部105與該第四凸部106，係一體成型，因此，共模濾波器整體結構相當簡單。
一第一線圈10及一第二線圈20，同時併繞設於該鐵芯中軸100之第一繞線部108後、經該跨線部109後，續同時併繞設於該第二繞線部110，且該第一線圈10與該第二線圈20併繞設於該跨線部109之圈數小於1。在一實施例中，該第二線圈至少一部份繞設於該第一線圈之上，且該第一線圈10之圈數與該第二線圈20之圈數實質相等。
該第一凸部103、該第二凸部104、該第三凸部105與該第四凸部106設有一金屬化端子(未示出)。在一實施例中，該金屬化端子之材質係由銀、鎳、金或銀、鎳、錫組成。該第一線圈10之線端10-1與10-2分別與該第一凸部103上之該金屬化端子與該第三凸部105上之該金屬化端子耦接，該第二線圈20之線端20-1與20-2分別與該第二凸部104上之該金屬化端子與該第四凸部106上之該金屬化端子耦接。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離權利要求書所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
10‧‧‧第一線圈
20‧‧‧第二線圈
10-1、10-2、20-1、20-2‧‧‧線端
100‧‧‧鐵芯中軸
101‧‧‧第一牆體
102‧‧‧第二牆體
103‧‧‧第一凸部
104‧‧‧第二凸部
105‧‧‧第三凸部
106‧‧‧第四凸部
107‧‧‧U型凸部
108‧‧‧第一繞線部
109‧‧‧跨線部
110‧‧‧第二繞線部
600‧‧‧本發明共模濾波器第二實施例之示意圖

Claims (10)

  1. 一種共模濾波器，包含：一鐵芯中軸，兩側設有一第一牆體與一第二牆體，該第一牆體設有一第一凸部與一第二凸部；該第二牆體設有一第三凸部與一第四凸部，其中，該鐵芯中軸進一步設有一U型凸部，其中，該U型凸部將該鐵芯中軸區分為一第一繞線部、一跨線部及一第二繞線部；一第一線圈，依序地繞設於該第一繞線部、該跨線部及該第二繞線部；以及一第二線圈，依序地繞設於該第一繞線部、該跨線部及該第二繞線部；其中，該第一線圈與該第二線圈繞設於該跨線部之圈數小於1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之共模濾波器，其中，該第一線圈與該第二線圈繞同時設於該鐵芯中軸表面，且該第一線圈與該第二線圈之圈數實質相等。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之共模濾波器，其中，該第一線圈繞設於該鐵芯中軸表面以形成一繞線成層，該第二線圈之至少一部份繞設於該繞線成層上，且該第一線圈與該第二線圈之圈數實質相等。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之共模濾波器，其中，該鐵芯中軸之材質為氧化亞鐵(Ferrite)，該氧化亞鐵(Ferrite)之材質為鎳鋅(Ni-Zn)、錳鋅(Mn-Zn)或氧化鋁陶瓷(Ceramic)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之共模濾波器，其中，該第一凸部、該第三凸部、該第二凸部與該第四凸部設有一金屬化端子，其中，該金屬化端子之材質係由銀、鎳、金或銀、鎳、錫組成。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之共模濾波器，該第一線圈之兩線端分別與該第一凸部上之該金屬化端子與該第三凸部上之該金屬化端子耦接，該第二線圈之兩線端分別與該第二凸部上之該金屬化端子與該第四凸部上之該金屬化端子耦接。
  7. 一種共模濾波器鐵芯，包含：一第一牆體，設有一第一凸部與一第三凸部；一第二牆體，設有一第二凸部與一第四凸部；一鐵芯中軸，耦接該第一牆體與該第二牆體，該鐵芯中軸進一步設有一U型凸部；其中，該U型凸部將該鐵芯中軸區分為一第一繞線部、一跨線部及一第二繞線部。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之共模濾波器鐵芯，其中，該共模濾波器鐵芯之材質為氧化亞鐵(Ferrite)。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之共模濾波器鐵芯，其中，該氧化亞鐵(Ferrite)之材質為鎳鋅(Ni-Zn)、錳鋅(Mn-Zn)或氧化鋁陶瓷(Ceramic)。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之共模濾波器鐵芯，其中，該第一凸部、該第三凸部、該第二凸部與該第四凸部設有一金屬化端子，其中，該金屬化端子之材質係由銀、鎳、金或銀、鎳、錫組成。
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