TWI756150B - 共模電感器 - Google Patents

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Abstract

一種共模電感器，包括一中空之鐵芯、複數個線圈以及一基板，其中前述線圈繞設於前述鐵芯上。每一前述線圈具有一第一端部以及一第二端部。前述基板設置於前述鐵芯之一側，並且具有複數個穿孔，其中前述線圈之前述第一端部以及前述第二端部伸入前述穿孔內，且當沿著前述鐵芯之一中心軸方向觀察時，前述線圈之前述第一端部以及前述第二端部皆位於前述鐵芯之外側。

Description

共模電感器
本發明是有關於一種共模電感器，特別是有關於一種可縮短電路傳導路徑之共模電感器。
電感器常被廣泛應用於電力電子線路(power electronic circuit)中，尤其在工業控制設備中的電源電路或電磁繼電器因開關頻率日趨高頻化，電磁干擾(Electro Magnetic Interference, EMI)的問題也日益嚴重，此時可透過電磁干擾(EMI)濾波器對常模雜訊(differential-mode noise)及共模雜訊(common-mode noise)作出相應的抑制，以符合特定之電氣規範標準。
抑制電磁干擾(EMI)的手段有諸多方式，例如可以鐵芯搭配線圈繞線並結合印刷電路板(PCB)的電路佈局(layout)，藉以組成一共模電感器(Common mode Choke)；然而，在傳統的共模電感器中，因線圈兩端與印刷電路板的連接處係分別位在鐵芯的內、外兩側，如此往往容易提高印刷電路板之電路佈局的複雜度，此外更因為印刷電路板中之線路容易產生交錯之情形而增加傳導路徑的整體長度，從而影響到一共模電感器的效能。
有鑑於此，如何提供一種能簡化電路板之電路佈局，並且能提升整體效能之共模電感器始成為本發明技術領域研發人員之一重要課題。
有鑑於前述習知問題點，本發明之一實施例提供一種共模電感器(Common mode Choke)，包括一中空之鐵芯、複數個線圈以及一基板。前述鐵芯具有一鐵芯本體並形成有一開孔。前述線圈穿過前述開孔並且繞設於前述鐵芯本體上，其中每一前述線圈具有一第一端部以及一第二端部。
前述基板設置於前述鐵芯之一側，並且具有複數個穿孔，其中前述線圈之前述第一端部以及前述第二端部伸入前述穿孔內，且當沿著前述鐵芯之一中心軸方向觀察時，前述開孔以及前述中心軸皆位於前述鐵芯本體之內側，且前述線圈之前述第一端部以及前述第二端部皆位於前述鐵芯之外側。
於一實施例中，每一前述線圈更具有一第一延伸部、一第二延伸部以及一纏繞部，前述纏繞部繞設於前述鐵芯本體上，前述第一延伸部連接前述纏繞部以及前述第一端部，且前述第二延伸部連接前述纏繞部以及前述第二端部。
於一實施例中，前述第一延伸部具有一U字形之彎曲結構。
於一實施例中，前述前述線圈分別穿過前述穿孔。
於一實施例中，前述第一端部以及前述第二端部凸出於前述基板之一底面。
於一實施例中，前述基板更形成有複數個呈放射狀排列之凸出部，且前述穿孔位於前述凸出部上。
於一實施例中，前述共模電感器更包括複數個絕緣片，設置於前述開孔內且位於前述線圈之間。
於一實施例中，前述絕緣片呈放射狀排列。
於一實施例中，前述鐵芯之前述鐵芯本體具有圓環狀、多邊形或操場形結構。
於一實施例中，前述共模電感器更包括一接著劑，設置於前述纏繞部與前述基板之間。
本發明藉由使前述線圈的第一端部以及第二端部則皆位於鐵芯本體之外側，因此每一線圈中之第一端部以及第二端部間的距離即可大幅減少，藉此可使基板內部的線路布局可更加簡化，同時也能夠縮短基板內部線路傳導路徑的長度，從而可有效避免基板中之線路產生交錯的情形，以大幅改善並提升共模電感器的整體效能。
以下說明本發明實施例之共模電感器。然而，可輕易了解本發明實施例提供許多合適的發明概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅僅用於說明以特定方法使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此特別定義。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下各實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，實施方式中所使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
首先請參一併閱第1、2圖，其中第1圖表示本發明一實施例之共模電感器100的立體圖，第2圖表示第1圖所示之共模電感器100的另一視角立體圖。
如第1、2圖所示，本發明一實施例之共模電感器100例如可設置於一工業電腦或控制設備的電力電子線路系統(power electronic circuit system)中，用以抑制雜訊(noise)以及電磁干擾(EMI)，其主要包含有一基板10(例如電木板或印刷電路板)、複數個線圈20、一中空之鐵芯30以及複數個絕緣片40。在本實施例中，前述線圈20的數量為三個，然而線圈20的數量也可以為兩個或四個以上，並不以本實施例所揭露者為限。
從第1、2圖中可以看出，前述鐵芯30具有一圓環狀之鐵芯本體31以及一開孔32，其中前述開孔32係位於鐵芯本體31的中央並貫穿鐵芯本體31。此外，前述線圈20係通過鐵芯30中央之開孔32，並且繞設於鐵芯本體31上，其中每一線圈20皆具有一第一延伸部21、一第二延伸部22以及一纏繞部23，前述第一延伸部21係連接纏繞部23以及該線圈20之一第一端部201，前述第二延伸部22則連接纏繞部23以及該線圈20之一第二端部202，前述纏繞部23則是繞設於鐵芯本體31上。
需特別說明的是，前述基板10係設置於鐵芯30的下方，前述絕緣片40則是以放射狀之方式排列於鐵芯30的開孔32內且位於該些線圈20之間，用以阻隔前述線圈20以防止其短路。又，本實施例中之線圈20在組裝後會穿過基板10，其中每一線圈20之第一端部201以及第二端部202係凸出於該基板10之底面(如第1、2圖所示)，而在每一線圈20的第一、第二延伸部21、22與基板10的連接處則可施加接著劑G，此外在每一線圈20的纏繞部23與基板10之間同樣可施加接著劑G，以強化線圈20和基板10之間的連接強度。
接著請一併參閱第3、4、5圖，其中第3圖表示第1、2圖中之三個線圈20的立體圖，第4圖表示第3圖中之三個線圈20的側視圖，第5圖表示第1、2圖中之基板10的立體圖。
如前所述，每一線圈20皆具有一第一延伸部21、一第二延伸部22以及一纏繞部23，其中從第3、4圖可以清楚地看出，前述纏繞部23係形成有一孔洞H，用以繞設於鐵芯本體31上，此外第一延伸部21係形成有一反轉之彎曲結構，用以連接纏繞部23以及第一端部201，前述第二延伸部22則大致呈長條形並朝垂直方向延伸，用以連接纏繞部23以及第二端部202。
此外，從第5圖中可以看出，在前述基板10上形成有三個呈放射狀排列之凸出部11，且在每一個凸出部11上分別形成有兩個穿孔，其中在前述兩個穿孔內分別設有電性接點101以及電性接點102。應了解的是，當前述線圈20在組裝到基板10上時，每一線圈20上之第一端部201以及第二端部202可伸入或穿過基板10上對應之穿孔，藉以分別和該些穿孔中的電性接點101、102相互電性連接，其中前述第一端部201以及第二端部202在組裝後會凸出於基板10之底面(如第1、2圖所示)。
在本實施例中，前述凸出部11的數量為三個，其形狀為扇形且呈放射狀排列，然而凸出部11的形狀並不限於扇形，且其數量可對應於線圈20之數量(例如為兩個或四個以上)；或者，亦可直接採用圓形且具有較大面積之基板10，而不需要形成前述凸出部11，意即凸出部11的形狀或數量並不以本實施例所揭露者為限。
再請一併參閱第6、7圖，其中第6圖表示第3、4圖所示之其中一個線圈20的立體圖，第7圖表示第6圖中之線圈20的側視圖。從第6、7圖中的A、B部分可以清楚地看出，線圈20之第一延伸部21具有一U字形之彎曲結構，線圈20之第二延伸部22則大致呈長條形並朝垂直方向延伸，而線圈20之纏繞部23則形成有一孔洞H，其中當前述線圈20在組裝到基板10上時，鐵芯30之鐵芯本體31會延伸經過纏繞部23中央的孔洞H。其中，第一延伸部21的U字形彎曲結構係先由與纏繞部23連接處向遠離基板10之方向延伸，而後再往平行於基板10之方向延伸，然後再往朝向基板10之方向延伸。
接著請一併參閱第8、9圖，其中第8圖表示第1、2圖所示之共模電感器100的俯視圖，第9圖表示第1、2圖所示之共模電感器100的仰視圖，且為方便理解，第9圖中的基板10係以虛線表示。
如第8、9圖所示，當沿著鐵芯30之一中心軸C方向觀察時可以發現，鐵芯30的開孔32以及前述中心軸C皆位於鐵芯本體31之內側，反觀所有線圈20的第一端部201以及第二端部202則皆位於鐵芯本體31之外側。
如前所述，由於所有線圈20的第一端部201以及第二端部202皆位於鐵芯本體31之外側，因此每一線圈20中之第一端部201以及第二端部202間的距離即可大幅減少，藉此可使位在基板10或其下方之印刷電路板(未圖示)內部的線路布局更加簡化，同時也能夠縮短前述電路板內部線路傳導路徑的長度，從而有效避免電路板中之線路產生交錯的情形，以大幅改善並提升共模電感器的整體效能。
舉例而言，前述線圈20可採用含有銅及/或鋁材質的扁平漆包線(Enamelled Wire)或其他形式之導線，前述絕緣片40則可為紙片、塑膠片或其他絕緣材質所製成之平板狀構件，並不以本實施例所揭露者為限。此外，前述鐵芯30之鐵芯本體31也可以不是圓環狀，其亦可具有多邊形或操場形結構，並不以本實施例所揭露者為限。
第10圖表示本發明另一實施例之線圈20的立體圖，其中本實施例與第6圖所示之線圈20的主要不同之處在於：本實施例之線圈20的第一延伸部21係具有一L字形之彎曲結構，且其係自纏繞部23底部朝著平行於基板10之方向延伸，然後再往朝向基板10之方向延伸。
第11圖表示本發明另一實施例之線圈20的立體圖，其中本實施例與第6圖所示之線圈20的主要不同之處在於：本實施例之線圈20的第一延伸部21係呈長條形，且不包含如第6圖中所示的U字形彎曲結構。具體而言，如第11圖中所示的第一延伸部21可以是一銅片或其他金屬導電片，且其可透過焊接的方式固定於纏繞部23之一側。
雖然本發明的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本發明之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本發明揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本發明使用。因此，本發明之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本發明之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項工藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:共模電感器 10:基板 101:電性接點 102:電性接點 11:凸出部 20:線圈 201:第一端部 202:第二端部 21:第一延伸部 22:第二延伸部 23:纏繞部 30:鐵芯 31:鐵芯本體 32:開孔 40:絕緣片 A:部分 B:部分 C:中心軸 G:接著劑 H:孔洞
第1圖表示本發明一實施例之共模電感器100的立體圖。 第2圖表示第1圖所示之共模電感器100的另一視角立體圖。 第3圖表示第1、2圖中之三個線圈20的立體圖。 第4圖表示第3圖中之三個線圈20的側視圖。 第5圖表示第1、2圖中之基板10的立體圖。 第6圖表示第3、4圖所示之其中一個線圈20的立體圖。 第7圖表示第6圖中之線圈20的側視圖。 第8圖表示第1、2圖所示之共模電感器100的俯視圖。 第9圖表示第1、2圖所示之共模電感器100的仰視圖，其中基板10係以虛線表示。 第10圖表示本發明另一實施例之線圈20的立體圖。 第11圖表示本發明另一實施例之線圈20的立體圖。
100:共模電感器
10:基板
11:凸出部
20:線圈
201:第一端部
202:第二端部
21:第一延伸部
22:第二延伸部
23:纏繞部
30:鐵芯
31:鐵芯本體
32:開孔
40:絕緣片
C:中心軸
G:接著劑

Claims (12)

  1. 一種共模電感器，包括： 一中空之鐵芯，具有一鐵芯本體並形成有一開孔； 複數個線圈，穿過該開孔並且繞設於該鐵芯本體上，其中每一該線圈具有一第一端部以及一第二端部；以及 一基板，設置於該鐵芯之一側，並且具有複數個穿孔，其中該些線圈之該些第一端部以及該些第二端部伸入該些穿孔內，且當沿著該鐵芯之一中心軸方向觀察時，該開孔以及該中心軸皆位於該鐵芯本體之內側，且該些線圈之該些第一端部以及該些第二端部皆位於該鐵芯之外側。
  2. 如請求項1之共模電感器，其中每一該線圈更具有一第一延伸部、一第二延伸部以及一纏繞部，該纏繞部繞設於該鐵芯本體上，該第一延伸部連接該纏繞部以及該第一端部，且該第二延伸部連接該纏繞部以及該第二端部。
  3. 如請求項2之共模電感器，其中該第一延伸部具有一U字形之彎曲結構。
  4. 如請求項1之共模電感器，其中該些線圈分別穿過該些穿孔。
  5. 如請求項4之共模電感器，其中該些線圈之該些第一端部以及該些第二端部凸出於該基板之一底面。
  6. 如請求項4之共模電感器，其中該基板更形成有複數個呈放射狀排列之凸出部，且該些穿孔位於該些凸出部上。
  7. 如請求項1之共模電感器，其中該共模電感器更包括複數個絕緣片，設置於該開孔內且位於該些線圈之間。
  8. 如請求項7之共模電感器，其中該些絕緣片呈放射狀排列。
  9. 如請求項1之共模電感器，其中該鐵芯之該鐵芯本體具有圓環狀、多邊形或操場形結構。
  10. 如請求項1之共模電感器，其中該共模電感器更包括複數個接著劑，設置於該些線圈之該些纏繞部與該基板之間。
  11. 如請求項1之共模電感器，其中每一該線圈更具有一第一延伸部、一第二延伸部以及一纏繞部，該纏繞部繞設於該鐵芯本體上，該第一延伸部連接該纏繞部以及該第一端部，且該第二延伸部連接該纏繞部以及該第二端部，其中該第一延伸部具有一L字形之彎曲結構。
  12. 如請求項1之共模電感器，其中每一該線圈更具有一第一延伸部、一第二延伸部以及一纏繞部，該纏繞部繞設於該鐵芯本體上，該第一延伸部連接該纏繞部以及該第一端部，且該第二延伸部連接該纏繞部以及該第二端部，其中該第一延伸部為一長條形之金屬導電片，且該金屬導電片焊接於該纏繞部上。
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