TWI603349B - 具有共模差模電感功能的電感裝置 - Google Patents

Description

具有共模差模電感功能的電感裝置

本發明相關於一種電感器，特別是相關於一種具有共模差模電感功能的電感裝置。

隨著科技的進展，電子產品逐漸往小型化的方向發展，使得電子產品內的元件密度提高，而易被電磁干擾(electromagnetic interference,EMI)影響，一般常使用電感器以將EMI濾除。詳細而言，在電路流通的傳導型EMI能被分解成共模雜訊與差模雜訊二個分量，習知技術是採用共模電感器(common mode choke,CMC)消除共模雜訊，並採用差模電感器(differential modechoke,DMC)消除差模雜訊。然而電路的共模電感器以及差模電感器所佔據的空間不利於電子產品的小型化，因此有必要提出一種電感裝置，能消除共模雜訊及差模雜訊的功能且體積更小。

因此，本發明的目的即在提供一種電感裝置，能夠提供共模差模電感功能且體積更小。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種具有共模差模電感功能的電感裝置，包含：一電感框體，具有一第一繞線部、一第二繞線部及由該第一繞線部與該第二繞線部所環繞的一容置區，該第一繞線部及該第二繞線部係對稱設置於該容置區的兩側，該第一繞線部具有一第一繞線部正表面及一第一繞線部背表面，該第二繞線部具有一第二繞線部正表面及一第二繞線部背表面，該第一繞線部正表面係與該第二繞線部正表面為面向一第一方向，該第一繞線部背表面係與該第二繞線部背表面為面向一第二方向，且該第一方向係與該第二方向為相反方向；一第一線圈，具有一第一繞組上端部及一第一繞組下端部，該第一繞組上端部係位於該第一繞線部正表面之外側，該第一繞組下端部係位於該第一繞線部背表面之外側；一第二線圈，具有一第二繞組上端部及一第二繞組下端部，該第二繞組上端部係位於該第二繞線部正表面之外側，該第二繞組下端部係位於該第二繞線部背表面之外側；以及一導磁構件，係為磁性材質，該導磁構件係以相對二端部接合或間隔於該電感框體的內緣而設置於該容置區中，且該導磁構件係隔設於該第一線圈與該第二線圈之間而分別與該第一線圈與該第二線圈為磁感應。

在本發明的一實施例中係提供一種電感裝置，該導磁構件的導磁率與該電感框體的導磁率為相異

在本發明的一實施例中係提供一種電感裝置，該導磁構件的導磁率與該電感框體的導磁率為相同。

在本發明的一實施例中係提供一種電感裝置，該電感框體為環形框體。

在本發明的一實施例中係提供一種電感裝置，該電感框體為四邊形框體。

在本發明的一實施例中係提供一種電感裝置，該導磁構件以為黏接接合於該電感框體的內緣。

在本發明的一實施例中係提供一種電感裝置，更包括一外覆構件，罩覆於該電感框體及/或該導磁構件外表面。

在本發明的一實施例中係提供一種電感裝置，該外覆構件為絕緣漆及/或絕緣的框架。

在本發明的一實施例中係提供一種電感裝置，該導磁構件的材質為鐵氧體、鐵矽鋁、鎳鐵合金。

在本發明的一實施例中係提供一種電感裝置，該第一線圈及該第二線圈為扁平線圈，扁平線圈厚度小於2mm及/或寬度小於10mm。

本發明的電感裝置與習知的共模電感器的繞線方式相同，而具有與一般共模電感器同等的高阻抗特性。導磁構件為磁性材質，導磁構件分別能與第一線圈與該第二線圈為相互磁感應，提高第一線圈與第二線圈感應的漏電感(leakage inductance)，而具有良好的差模電感功能。藉此，本發明的電感裝置同時具有共模及差模電感的功能，電路無須額外設置差模電感器以消除差模雜訊，而能免去製作差模電感器的成本以及差模電感器占用的空間。

100‧‧‧電感裝置

100a‧‧‧電感裝置

100b‧‧‧電感裝置

100c‧‧‧電感裝置

100d‧‧‧電感裝置

100e‧‧‧電感裝置

1、1a‧‧‧電感框體

11‧‧‧第一繞線部

111‧‧‧第一繞線部正表面

112‧‧‧第一繞線部背表面

12‧‧‧第二繞線部

121‧‧‧第二繞線部正表面

122‧‧‧第二繞線部背表面

13‧‧‧容置區

2‧‧‧第一線圈

21‧‧‧第一繞組上端部

22‧‧‧第一繞組下端部

3‧‧‧第二線圈

31‧‧‧第二繞組上端部

32‧‧‧第二繞組下端部

4‧‧‧導磁構件

5‧‧‧間隔構件

6‧‧‧外覆構件

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

I1、I2‧‧‧雜訊電流

Icm‧‧‧共模雜訊電流

Idm‧‧‧差模雜訊電流

L‧‧‧漏電感

P‧‧‧對稱面

Φ‧‧‧磁通

〔第1圖〕為顯示根據本發明的第一實施例的電感裝置的立體圖； 〔第2圖〕為顯示根據本發明的第二實施例的電感裝置的右側視、前視及左側視的三面視圖；〔第3圖〕為顯示根據本發明的第三實施例的部分電感裝置的前視圖；〔第4圖〕為顯示根據本發明的第四實施例的部分電感裝置的前視圖；〔第5圖〕為顯示根據本發明的第五實施例的電感裝置的前視圖；〔第6圖〕為顯示根據本發明的第六實施例的電感裝置的前視圖；〔第7a圖〕為顯示根據本發明的第一實施例的電感裝置的於EMI作用下的示意圖；〔第7b圖〕為顯示根據本發明的第一實施例的電感裝置於共模雜訊作用下的示意圖；〔第7c圖〕為顯示根據本發明的第一實施例的電感裝置於差模雜訊作用下的示意圖。

以下根據第1圖至第7c圖，而說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明之實施例的一種。

如第1圖所示，依據本發明的第一實施例的一電感裝置100，包含：一電感框體1，具有一第一繞線部11、一第二繞線部12及由第一繞線部11與第二繞線部12所環繞的一容置區13，第一繞線部11及第二繞線部12係對稱設置於容置區13的兩側，第一繞線部11具有一第一繞線部正表面111及一第一繞線部背表面112，第二繞線部12具有一第二繞線部正表面121及一第二繞線部背表面122，第一繞線部正表面111係與第二繞線部正表面121為面向一第一方向D1，第一繞 線部背表面112係與第二繞線部背表面122為面向一第二方向D2，且第一方向D1係與第二方向D2為相反方向；一第一線圈2，具有一第一繞組上端部21及一第一繞組下端部22，第一繞組上端部21係位於第一繞線部正表面111之外側，第一繞組下端部22係位於第一繞線部背表面112之外側；一第二線圈3，具有一第二繞組上端部31及一第二繞組下端部32，第二繞組上端部31係位於第二繞線部正表面121之外側，第二繞組下端部32係位於第二繞線部背表面122之外側；以及一導磁構件4，係為磁性材質，導磁構件4係以相對二端部接合或間隔於電感框體1的內緣而設置於容置區13中，且導磁構件4係隔設於第一線圈2與第二線圈3之間而分別與第一線圈2與第二線圈3為磁感應。

如第1圖所示，依據本發明的第一實施例的電感裝置100，電感框體1為磁性材質而為電感裝置100的鐵芯。電感框體1以第一繞線部11與第二繞線部12中央的一對稱面P呈鏡射對稱，第一繞線部11與第二繞線部環繞出方形的容置區13。其中，電感框體1為一體之框體。而在其他實施方式中，電感框體1可以是由二個以上的子框體構成。

在本實施例中，電感框體1為四邊形框體。當然，本發明不限於此，電感框體1除了可以為四邊形以外，也可以是以對稱面P呈鏡射對稱的其他形狀，例如第6圖所示的電感裝置100e的電感框體1a為環形框體。

在第一實施例中，第一繞線部正表面111、第一繞線部背表面112、第二繞線部正表面121及第二繞線部背表面122皆為平面。在其他實施方式中，第一繞線部正表面111、第一繞線部背表面112、第二繞線部正表面121及第二繞線部背表面122也可以是曲面。

如第2圖所示，依據本發明的第二實施例的電感裝置100a，導磁構件4設置於容置區13中且以對稱面P呈鏡射對稱，導磁構件4為一方形柱體。當然，導磁構件4可以是平板、圓柱或是其他以對稱面P呈鏡射對稱的其他形狀。

其中，導磁構件4的材質為鐵氧體(ferrite)、鐵矽鋁(Kool Mu)、鎳鐵合金(High Flux)或其他鐵磁性材質。藉此，導磁構件4分別能與第一線圈2與第二線圈3為相互磁感應而提高漏電感。

如第3圖所示，依據本發明的第三實施例的電感裝置100b，導磁構件4的材質與電感框體1的材質為相異，導磁構件4的導磁率與電感框體1的導磁率亦為相異。其中，導磁構件4藉由黏接接合於電感框體1的內緣。當然，在其他實施方式中，可以藉由黏接將導磁構件4接合於為相同材質的電感框體1。除此之外，導磁構件4可以是與電感框體1為一體成型，也可以如第2圖所示，導磁構件4與電感框體1相間隔。

藉由調整導磁構件4的導磁率以及電感框體1的導磁率，能影響導磁構件4與第一線圈2與第二線圈3之間的磁感應，改變電感裝置100b的漏電感，進而改變電感裝置100b的差模電感。

如第4圖所示，依據本發明的第四實施例的電感裝置100c，導磁構件4與電感框體1之間以絕緣材質的一間隔構件5而相為間隔。

藉由調整導磁構件4的導磁率以及電感框體1內緣之間的距離，在本實施例中也就是調整間隔構件5的厚度，能影響導磁構件4與第一線圈2與第二線圈3之間的磁感應，改變電感裝置100c的漏電感，進而改變電感裝置100c的差模電感。

如第5圖所示，依據本發明的第五實施例的電感裝置100d，更包括一外覆構件6，外覆構件6為絕緣材質的框架，完整罩覆導磁構件4以及部分罩覆電感框體1的外表面，以固定住導磁構件4與電感框體1的相對位置。當然，外覆構件6也可以是同時完整罩覆於導磁構件4以及電感框體1的外表面，如第3圖及第4圖所示的電感裝置100b、100c。在其他實施例中，外覆構件6可以是經噴塗絕緣漆而形成的表面，或是由絕緣漆及框架共同形成，外覆構件6也可以是由二個以上的子框架構成而易於分段組裝成形。

如第2圖所示，依據本發明的第二實施例的電感裝置100a，第一線圈2與第二線圈3以對稱面P呈鏡射對稱而設置於容置區13的相對側。在本實施例中，第一線圈2與第二線圈3皆為扁平線圈，漆包扁平銅線纏繞形成，扁線於纏繞後幾乎沒有間隙，因而相較於圓線更能提高空間的使用效率。扁平線圈的厚度小於2mm及寬度小於10mm。當然，第一線圈2與第二線圈3也可以是其他長/寬的扁線或是如第一實施例中的圓線。第一線圈2與第二線圈3匝數相等，纏繞方向相反。詳細而言，第一繞組上端部21與第一繞組下端部22為第一線圈2纏繞於第一繞線部11的相對二端，第二繞組上端部31與第二繞組下端部32為第二線圈3纏繞於第二繞線部12的相對二端。在本實施例中，第一線圈2直接接觸第一繞線部11且第二線圈3直接接觸第二繞線部12，第一線圈2從第一繞組上端部21往第一繞組下端部22為逆時針方向纏繞，第二線圈3從第二繞組上端部31往第二繞組下端部32為順時針方向纏繞。當然，在其他實施方式中，第一線圈2也可以是順時針方向纏繞，而第二線圈3為逆時針方向纏繞。

如第7a圖到第7c圖所示，傳導型EMI進入第一線圈2的雜訊電流I1以及進入第二線圈3的雜訊電流I2，能區分成共模雜訊電流Icm與差模雜訊電流 Idm的二個分量，其中，共模雜訊電流Icm=(I1+I2)/2，差模雜訊電流Idm=(I1-I2)/2。

如第7b圖所示，流經第一線圈2及第二線圈3的共模雜訊電流Icm的大小相同且方向相同。二個共模雜訊電流Icm於電感框體1中所產生的磁通(magnetic flux)Φ為同向而會累加，對於共模雜訊電流Icm具有高阻抗，而能抑制共模雜訊電流Icm。共模雜訊電流Icm流經第一線圈2及第二線圈3而於導磁構件4產生的漏電感L為反向，反向的漏電感L會互相抵銷而沒有產生實質影響。本發明的電感裝置100在共模雜訊電流Icm的作用下與習知的共模電感器的運作原理實質相同。

如第7c圖所示，流經第一線圈2及第二線圈3的差模雜訊電流Idm的大小相同，方向相反。二個差模雜訊電流Idm於電感框體1所產生的磁通Φ為反向，且於導磁構件4產生的漏電感L為同向。同向的漏電感L會累加，對於差模雜訊電流Idm具有高阻抗，而能抑制差模雜訊電流Idm。

藉由上述結構，本發明的電感裝置100具有與一般共模電感器同等的高阻抗特性。且導磁構件4為磁性材質，導磁構件4提高第一線圈2與第二線圈3感應的漏電感，而具有良好的差模電感功能。藉此，本發明的電感裝置100同時具有共模及差模電感的功能，電路無須額外設置差模電感器消除差模雜訊，而能免去製作差模電感器的成本以及差模電感器占用的空間。

以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。

100‧‧‧電感裝置

1‧‧‧電感框體

11‧‧‧第一繞線部

111‧‧‧第一繞線部正表面

12‧‧‧第二繞線部

121‧‧‧第二繞線部正表面

13‧‧‧容置區

2‧‧‧第一線圈

21‧‧‧第一繞組上端部

3‧‧‧第二線圈

31‧‧‧第二繞組上端部

4‧‧‧導磁構件

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

P‧‧‧對稱面

Claims (10)

1. 一種電感裝置，包含：一電感框體，具有一第一繞線部、一第二繞線部及由該第一繞線部與該第二繞線部所環繞的一容置區，該第一繞線部及該第二繞線部係對稱設置於該容置區的兩側，該第一繞線部具有一第一繞線部正表面及一第一繞線部背表面，該第二繞線部具有一第二繞線部正表面及一第二繞線部背表面，該第一繞線部正表面係與該第二繞線部正表面為面向一第一方向，該第一繞線部背表面係與該第二繞線部背表面為面向一第二方向，且該第一方向係與該第二方向為相反方向；一第一線圈，具有一第一繞組上端部及一第一繞組下端部，該第一繞組上端部係位於該第一繞線部正表面之外側，該第一繞組下端部係位於該第一繞線部背表面之外側；一第二線圈，具有一第二繞組上端部及一第二繞組下端部，該第二繞組上端部係位於該第二繞線部正表面之外側，該第二繞組下端部係位於該第二繞線部背表面之外側；以及一導磁構件，係為磁性材質，該導磁構件係以相對二端部接合或間隔於該電感框體的內緣而設置於該容置區中，且該導磁構件係隔設於該第一線圈與該第二線圈之間而分別與該第一線圈與該第二線圈為磁感應。
2. 如申請專利範圍第1項之電感裝置，其中該導磁構件的導磁率與該電感框體的導磁率為相異。
3. 如申請專利範圍第1項之電感裝置，其中該導磁構件的導磁率與該電感框體的導磁率為相同。
4. 如申請專利範圍第1項之電感裝置，其中該電感框體為環形框體。
5. 如申請專利範圍第1項之電感裝置，其中該電感框體為四邊形框體。
6. 如申請專利範圍第1項之電感裝置，其中該導磁構件以為黏接接合於該電感框體的內緣。
7. 如申請專利範圍第1項之電感裝置，更包括一外覆構件，罩覆於該電感框體及/或該導磁構件外表面。
8. 如申請專利範圍第7項之電感裝置，其中該外覆構件為絕緣漆及/或絕緣的框架。
9. 如申請專利範圍第1項之電感裝置，其中該導磁構件的材質為鐵氧體、鐵矽鋁或鎳鐵合金。
10. 如申請專利範圍第1項之電感裝置，其中該第一線圈及該第二線圈為扁平線圈，該扁平線圈厚度小於2mm及/或寬度小於10mm。