TWI490892B - 電感元件、具備此電感元件的濾波元件及具備此電感元件的雜訊濾波器 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種電感元件，例如用於交流電線(AC,alternating current)的雜訊濾波器。
在高頻區域中使用電感元件時，線圈的電線間電容可能會對電感元件的雜訊濾波性質造成不利的作用。為抑制電線間電容作用，日本專利文件JP 1997－102426A、JP 2004－311866 A或JP 2004－235709A已提出一種接地的磁芯，此等文件已於此以參考文件放入。
然而，磁芯之接地會減少電感元件的設計變化性。
因此，本發明之目的係提供一種電感元件以抑制電線間電容作用而無需使用一接地的磁芯。
依據本發明之一樣態，一種電感元件包括一磁芯、一線圈、一導體及一介電構件。該線圈由數圈絕緣導線所組成。該導體與該線圈分離，而與該磁芯絕緣。將該介電構件配置於該導體及該線圈之間。該介電構件、該導體及該線圈構成一電容。該電感元件為運用於例如濾波元件或雜訊濾波器中。
藉由研讀下列較佳實施例及參考附圖可具有對本發明標的之理解及完整的構造了解。
在本發明可能可以進行許多的調整及替代的形式之時，藉由圖式中例子的方式顯示並且在此詳加敘述特定實施例。然而應可了解，圖式及詳細的說明的目的並非將本發明限縮到所揭示的特定形式，相反地，目的是涵蓋在由後列申請專利範圍所界定的本發明之精神與範圍內全部的調整、均等物及替代物。
參照圖1至3，依據本發明第一實施例之電感元件14a為共同模式(common mode)，因此包括2條絕緣導線17及18。然而，本發明並不限於此。電感元件可以僅包含1條絕緣導線而可用做一般模式(normal mode)。
詳細來說，所說明的電感元件14a包括磁芯15a、其形狀為環形的環形絕緣體16a、由數圈絕緣導線17及18捲繞於環形絕緣體16a所組成的線圈、導體23a、被配置於導體23a及線圈之間的介電構件22，以及連接到導體23a的接地端子21。
如圖1所示，磁芯15a為環形。環形絕緣體16a圍住磁芯15a。將絕緣導線17及18捲繞於環形絕緣體16a之上。
介電構件22為似環狀或環狀並環繞線圈的圓周。將介電構件22配置於導體23a及線圈之間使得介電構件22、導體23a及線圈構成一電容。
將環形絕緣體16a、線圈及介電構件22配置於磁芯15a及導體23a之間使得導體23a與磁芯15a絕緣。
本實施例之磁芯15a由具有大約10000初始磁導率(magnetic premeability)的磁性材料所組成。相反地，一般磁性材料具有大約5000的初始磁導率。具有高磁導率的磁性材料使得磁芯大小減小而不減弱衰退特性(attenuation characteristic)。除非主要的目的為減小磁芯的大小，否則可以使用一般磁性材料所製的磁芯。
舉例而言，絕緣導線17及18為尿烷電線(urethane)或琺瑯(enamel)電線所製。參照圖3，絕緣導線17及18的在前的部分自線圈在對稱位置向外拉出；然而，在圖1中他們不同地圖示以達到促進了解結構的目的。
在本實施例中，介電構件22為具有預定厚度的環形；然而，介電構件22可為不同的其他形狀，例如部分切斷的C形。介電構件22可包括具有二表面的絕緣片或帶。二表面的其中之一可由黏附層形成使得絕緣片或帶可黏附到線圈的圓周表面。絕緣片可以藉由使用黏附劑以黏附到線圈的圓周表面。此外，介電構件22可由矽樹脂片(silicone sheet)或氟樹脂片(fluoride resin sheet)所組成。
導體23a形成於介電構件22之上使得將介電構件22位於導體23a以及線圈的電線17及18之間。導體23a可形成於具有各樣的大小的各處；其位置或/及其大小取決於圈數、絕緣導線17及18的厚度及長度或磁芯材料特性。
在本實施例中，導體23a為薄膜導體且藉由在介電構件22的圓周表面濺鍍銅而形成。除了銅箔之外，導體23可由鋁箔、銀箔、或金箔、或包含鋁、銀、或金任一的合金箔所製造。導體23a可藉由將介電構件22接觸到金屬電鍍處理、金屬沈積處理、或藉由將導電性塗層加到介電構件22的圓周表面而得到。而且，導體23a可藉由分隔製程所形成而可堆疊於介電構件22上。導體23a可環繞介電構件22的全部外表面。具有各種不同形狀的其他導通材料可用做導體，除非由導體及絕緣導線組成具有大電容量的電容。
如圖1至3所示，接地端子21係設置於自絕緣導線17及18的在前的部分等距離分開的位置。然而，如圖4所示，電感元件14a可具有2個接地端子以自導體23a分隔延伸。在該情形中，接地端子之間的距離可大於絕緣導線17或18之間的距離。
藉由上述構造，可在廣泛的頻率範圍內達到良好的衰減特性。
在本實施例中，導體23a係以放射方向設置於在磁芯15a的最外表面。因此，導體23a的大小可大於磁芯15a的外表面之大小。相較於先前技術中將磁芯直接接地，藉由這樣的構造可將較大電容量加到絕緣導線17及18。
參考圖5至7，依據本發明第二實施例之電感元件14a'為第一實施例之調整例子。因此，在圖5至7中，將圖1至3中所說明的同樣構造給予同樣的參考號碼，因此省略敘述。
在圖5至7中，本實施例的電感元件14a'具有兩個導體23b及23b'。一對導體23b及23b設置跨越具有將介電構件22配置於導體23b及23b'以及線圈之間的絕緣導線17及18上。每個導體23b及23b'具有接地端子21。
參考圖8至10，依據本發明第三實施例之電感元件14a"為第一實施例的一調整例子。因此，在圖8至10中，將圖1至3中所說明的同樣構造給予同樣的參考號碼因此省略敘述。
如圖8至10所示，本實施例之電感元件14a"具有導體23c，導體23c圍繞介電構件22除絕緣導線17及18的在前部分附近部分之外的圓周表面。電感元件14a"具有2個接地端子21。
參考圖11至14，本發明的第四實施例為第一實施例的調整例子。因此，在圖11至14中，將圖1至3中所說明的同樣構造給予同樣的參考號碼因此省略敘述。
本實施例的電感元件14b包括磁芯15b、其形狀為環形的環形絕緣體16b、導體23d、介電構件22、連接到導體23d的接地端子21、及由數圈絕緣導線17及18所製的線圈。
磁芯15b為環形。環形絕緣體16b圍住磁芯15b。導體23d為薄膜導體且為部分切斷的C形。將導體23d配置於環形絕緣體16b部分圓周表面。介電構件22為似環狀或環狀且被配置於導體23d的圓周表面上使得將導體23d配置於介電構件22及環形絕緣體16b之間。
將絕緣導線17及18部分捲繞於磁芯15b、導體23d及介電構件22上。
將接地端子21自導體23d經由形成於介電構件22的通孔拉出。
將介電構件22配置於導體23a及線圈之間使得介電構件22、導體23a及線圈構成一電容。
部分的環形絕緣體16b存在於磁芯15b及導體23d之間使得導體23d與磁芯15b絕緣。
如圖11至13所示，接地端子21係設置於自絕緣導線17及18的在前的部分等距離分開的位置。然而，如圖14所示，電感元件14b可具有自導體23d分隔延伸的2個接地端子。在該情形中，接地端子之間距離可大於絕緣導線17或18之間的距離。
參考圖15至18，本發明的第五實施例為第一實施例的調整例子。因此，在圖15至18中，將圖1至3中所說明的同樣構造給予同樣的參考號碼因此省略敘述。
本實施例的電感元件14c包括磁芯15c、導體24a、介電構件16c、接地端子21及由數圈絕緣導線17及18所製的線圈。
磁芯15c為環形。導體24a為薄膜導體且為部分切斷的C形。介電構件16c為塑造絕緣體(molded insulator)且為環形。介電構件16c圍住磁芯15c及導體24a。將絕緣導線17及18捲繞於介電構件16c上。將接地端子21自導體24a經由形成於介電構件16c的通孔拉出。
如圖18所示，本實施例的介電構件16c包括基座部分16c1及蓋部分16c2以覆蓋基座部分16c1。在基座部分16c1中形成一容納部16c3。基座部分16c1具有外環狀表面16c4及內環狀表面16c5。在本實施例中，容納部16c3為內環狀表面16c5附近所具有的環形的凹入部分。介電構件16c支持著容納部16c3中的磁芯15c。將導體24a鑲嵌於介電構件16c並配置於磁芯15c及外環狀表面16c4之間。將導體24a及磁芯15c彼此分隔。
將介電構件16c配置於導體24a及線圈之間使得介電構件16c、導體24a及線圈構成一電容。
部分的介電構件16c存在於磁芯15c及導體24a之間使得磁芯15c與導體24a絕緣。
導體24a係以放射方向設置於較磁芯15c靠表面16c4外環狀處使得導體24a的大小可大於磁芯15c。可藉由這樣的構造將較大的電容量加到絕緣導線17及18。導體23a可形成於各處而具有各樣的大小；其位置或/及其大小取決於圈數、絕緣導線17及18的厚度及長度或磁芯材料特性。
如所圖15至17所示，接地端子21設置於自絕緣導線17及18的在前的部分等距離分開的位置。然而，參照第一實施例圖4所示，電感元件14c'可具有自導體24a分隔延伸的2個接地端子。在該情形中，接地端子之間距離可大於絕緣導線17或18之間的距離。
參考圖19至22，本發明的第六實施例為第五實施例的調整例子。因此，在圖19至22中，將圖1至3中所說明的同樣構造給予同樣的參考號碼因此省略敘述。
本實施例的電感元件14c'包括磁芯15c、2個導體24b及24b'、介電構件16c'及一對接地端子21。每個導體24b及24b'具有接地端子21。
如圖22所示，本實施例之介電構件16c'包括基座部分16c'1及蓋部分16c'2以覆蓋基座部分16c'1。在基座部分中形成容納部16c'3。基座部分16c'1具有外環狀表面16c'4及內環狀表面16c'5。在本實施例中，容納部16c'3為環形的凹入部分，並設置於內環狀表面16c'5附近。介電構件16c'包含容納部16c'3中的磁芯15c。導體24b及24b'係鑲嵌於介電構件16c'中，並配置於磁芯15c及外環狀表面16c'4之間。
參考圖23至26，本發明的第七實施例為第五實施例的調整例子。因此，在圖23至26中，將圖1至3中所說明的同樣構造給予同樣的參考號碼因此省略敘述。
本實施例的電感元件14c"包括磁芯15c、導體24c、介電構件16c"及一對接地端子21。導體24c為薄膜導體且為部分切斷的C形。導體24c開口係置於絕緣導線17及18在前的部分附近。
如圖26所示，本實施例的介電構件16c"包括基座部分16c"1及蓋部分16c"2以覆蓋基座部分16c"1。在基座部分16c"1中形成容納部16c"3。基座部分16c"1具有外環狀表面16c"4及內環狀表面16c"5。在本實施例中，容納部16c"3為環形的凹入部分，且設置於內環狀表面16c"5。介電構件16c"包含容納部16c"3中的磁芯15c。導體24c係鑲嵌於介電構件16c"中，且置於磁芯15c及外環狀表面16c"4之間。
參考圖27至30，本發明之第八實施例為第五實施例的調整例子。因此，在圖27至30中，將圖1至3中所說明的同樣構造給予同樣的參考號碼因此省略敘述。
在本實施例中的電感元件14d包括磁芯15d、導體25a、介電構件16d、連接到導體25a的接地端子21及由數圈絕緣導線17及18所製的線圈。
磁芯15d為環形。導體25a為薄膜導體且為部分切斷的C形。介電構件16d為塑造絕緣體且為環形。將絕緣導線17及18捲繞於介電構件16d上。將接地端子21自導體25a經由介電構件16d中所形成的通孔拉出。
將部分介電構件16d配置於導體25a及線圈之間使得介電構件16d、導體25a及線圈構成一電容。
將另一部分介電構件16d配置於磁芯15d及導體25a之間使得導體25a與磁芯15d絕緣。
如圖30所示，本實施例的介電構件16d包括基座部分16d1及覆蓋基座部分16d1的蓋部分16d2。在基座部分16d1中形成容納部16d3。基座部分16d1具有外環狀表面16d4及內環狀表面16d5。在本實施例中，容納部16d3為環形的凹入部分，且設置於外環狀表面16d4。介電構件16d支持著容納部16d3中的磁芯15d。將導體25a藉由塑造處理以鑲嵌於介電構件16d中，且置於磁芯15d及內環狀表面16c5之間。將導體25a置於內環狀表面16c5附近。
參考圖31及32，本發明的第九實施例為包括第一實施例的電感元件14a的雜訊濾波器30。因此，將第一實施例的電感元件14a中同樣的構造給予同樣的參考號碼因此省略敘述。
如圖31所示，雜訊濾波器30包括電感元件14a、金屬殼體31及電容32以移除共同模式雜訊。
金屬殼體31容納電感元件14a。金屬殼體31包括插座36、輸出端子37及38、以及接地端子39。插座36包括輸入端子33及34以及接地端子35。將金屬殼體31電接合到接地端子35。
在本實施例中，將絕緣導線17連接到輸入端子33及輸出端子37。同樣地，將絕緣導線18連接到輸入端子34及輸出端子38。將接地端子21電接合到金屬殼體31。
將電容32電接合於第一輸入端子33及第二輸入端子34之間。同樣地，可將另一個電容電接合於第一輸出端子37及第二輸出端子38之間。
將金屬殼體31經由接地端子39接地。
參考圖33，相較於具有習知的電感元件的雜訊濾波器，本實施例的雜訊濾波器30在從10kHz到20MHz的廣泛頻率中具有優良的衰減特性。
與依據第一實施例的電感元件14a不同，可在雜訊濾波器30使用第二到第八實施例的其中之一。雖然上述電感元件包括環形的磁芯，本發明不限於此而可運用各種形狀的磁芯。舉例而言，可以使用棒狀磁芯；由絕緣體線軸包含磁芯且將至少一絕緣導線繞著絕緣體線軸捲繞。將一導體及一介電構件組合在一起以得到一電感元件。
本申請案係基於日本專利申請案JP2006－276882(2006/10/10前向日本專利局提申)及JP2007－192344(2007/7/24前向日本專利局提申)。在此加入這些的全部資訊做為參考。
雖然前面已就本發明的較佳實施例加以描述，熟悉本項技術者會發現在不悖離本發明精神內仍可作其他及進一步調整，本案欲就包含於本發明實際範圍內的全部實施例加以主張權利。
14a、14b、14c、14d、14a'、14a"、14a"、14c'、14c"．．．電感元件
15a、15b、15c、15d．．．磁芯
16a、16b．．．環形絕緣體
16c1、16c'1、16c"1、16c"1、16d1．．．基座部分
16c2、16c'2、16c"2、16c"2、16d2．．．蓋部分
16c3、16c'3、16c"3、16c"3、16d3．．．容納部
16c4、16c'4、16c"4、16c"4、16d4．．．外環狀表面
16c5、16c'5、16c"5、16c"5、16d5．．．內環狀表面
17、18．．．絕緣導線
21．．．接地端子
22、16c、16d、16c'、16c"．．．介電構件
23a、23b、23b'、23c、23d．．．導體
24a、24b、24b'、24c．．．導體
25a．．．導體
30．．．雜訊濾波器
31．．．金屬殼體
32．．．電容
33．．．第一輸入端子
34．．．第二輸入端子
35．．．接地端子
36．．．插座
37．．．第一輸出端子
38．．．第二輸出端子
39．．．接地端子
圖1為平面圖顯示依據本發明第一實施例之電感元件；圖2為側面圖顯示圖1的電感元件；圖3為底視圖顯示圖1的電感元件；圖4為底視圖顯示圖3之電感元件之調整；圖5為平面圖顯示依據本發明第二實施例之電感元件；圖6為側面圖顯示圖5的電感元件；圖7為底視圖顯示圖5的電感元件；圖8為平面圖顯示依據本發明第三實施例的電感元件；圖9為側面圖顯示圖8的電感元件；圖10為底視圖顯示圖8的電感元件；圖11為平面圖顯示依據本發明第四實施例的電感元件；圖12為側面圖顯示圖11的電感元件；圖13為底視圖顯示圖11的電感元件；圖14為底視圖顯示圖13的電感元件的調整；圖15為為平面圖顯示依據本發明第五實施例的電感元件；圖16為為側面圖顯示圖15的電感元件；圖17為底視圖顯示圖15的電感元件；圖18為橫斷面視圖顯示圖15的電感元件所包括的介電構件及導體；圖19為為平面圖顯示依據本發明第六實施例的電感元件；圖20為側面圖顯示圖19的電感元件；圖21為底視圖顯示圖19的電感元件；圖22為橫斷面視圖顯示圖19的電感元件所包括的介電構件及導體；圖23為平面圖顯示依據本發明第六實施例的電感元件；圖24為側面圖顯示圖23的電感元件；圖25底視圖顯示圖23的電感元件；圖26為橫斷面視圖顯示圖23的電感元件所包括的介電構件及導體；圖27為平面圖顯示依據本發明第八實施例的電感元件；圖28為側面圖顯示圖27的電感元件；圖29為底視圖顯示圖27的電感元件；圖30為橫斷面視圖顯示圖27的電感元件所包括的介電構件及導體；圖31為平面圖顯示依據本發明第六實施例的雜訊濾波器；圖32為側面圖顯示圖31的雜訊濾波器；及圖33為圖式顯示圖31之雜訊濾波器的高頻特性。
14a．．．電感元件
15a．．．磁芯
16a．．．環形絕緣體
17、18．．．絕緣導線
21．．．接地端子
22．．．介電構件
23a．．．導體
Claims (20)
- 一種電感元件，包括：一磁芯；一線圈，由數圈絕緣導線組成；一導體，與該磁芯絕緣，該導體與該線圈分離；一介電構件，由絕緣體所構成，配置於該導體及該線圈之間使得該介電構件、該導體及該線圈構成一電容，其中該線圈圍繞該磁芯、該導體及該介電構件。
- 如申請專利範圍第1項之電感元件，更包括一環形絕緣體，其中：該磁芯為一環形磁芯；該環形絕緣體包圍著該磁芯；該絕緣導線捲繞於該環形絕緣體之上；以及將該介電構件配置於該線圈上，使得至少一部分線圈位於該介電構件與該絕緣體之間。
- 一種電感元件，包括：一磁芯；一線圈，由數圈絕緣導線組成；一導體，與該磁芯絕緣，該導體與該線圈分離；一介電構件，由絕緣體所構成，配置於該導體及該線圈之間使得該介電構件、該導體及該線圈構成一電容；其中該介電構件為一塑造絕緣體，該塑造絕緣體支持著該磁芯與該導體，該絕緣導線被捲繞於該介電構件之上。
- 如申請專利範圍第1或3項之電感元件，其中該介電構件包括一絕緣片或帶，該絕緣片或帶具有二表面，該二表面中至少其一上設有一黏附層。
- 如申請專利範圍第1或3項之電感元件，其中該介電構件包括一矽樹脂(silicone)片或一氟樹脂(fluoride resin)片。
- 如申請專利範圍第1或3項之電感元件，其中該導體為一薄 膜導體。
- 如申請專利範圍第6項之電感元件，其中該薄膜導體係藉由將該介電構件施以一金屬電鍍處理、一金屬沈積處理或一金屬濺鍍處理而取得，或藉由將一導電性塗層塗布於該介電構件上而取得。
- 如申請專利範圍第6項之電感元件，其中該薄膜導體係黏附於該介電構件上。
- 如申請專利範圍第3項之電感元件，其中該介電構件包含該導體，且係設有一容納部，該磁芯由該容納部所容納。
- 如申請專利範圍第3項之電感元件，其中：該磁芯為一環形磁芯；且該介電構件為環形或環狀。
- 如申請專利範圍第10項之電感元件，其中該介電構件具有一外環狀表面，將該導體配置於該磁芯與該外環狀表面之間。
- 如申請專利範圍第10項之電感元件，其中該介電構件具有一內環狀表面，將該導體配置於該磁芯與該內環狀表面之間。
- 如申請專利範圍第1或3項之電感元件，更包括連接到該導體的一接地端子。
- 如申請專利範圍第1或3項之電感元件，其中該磁芯具有10000或更大的磁導率。
- 一種濾波元件，包括如申請專利範圍第1或3項之電感元件。
- 一種雜訊濾波器，包括如申請專利範圍第1或3項之電感元件、一金屬殼體、一輸入端子及一輸出端子，該金屬殼體容納該電感元件並支持著該輸入端子及該輸出端子，該輸入端子及該輸出端子連接到該線圈的絕緣導線。
- 如申請專利範圍第16項之雜訊濾波器，其中：該絕緣導線包括第一及第二電線；該輸入端子包括第一及第二輸入端子； 該輸出端子包括第一及第二輸出端子；該第一電線連接該第一輸入端子及該第一輸出端子；且該第二電線連接該第二輸入端子及該第二輸入端子。
- 如申請專利範圍第17項之雜訊濾波器，更包括一電容，電接合到該第一輸入端子及該第二輸入端子。
- 如申請專利範圍第17項之雜訊濾波器，更包括一電容，電接合到該第一輸出端子及該第二輸出端子。
- 如申請專利範圍第17項之雜訊濾波器，其中該電感元件更包括連接到該導體的一接地端子，該接地端子連接到該金屬殼體。
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