CN1093314C - 扼流圈 - Google Patents

Abstract

一种对共模和简正模噪声具有足够消除功能的扼流圈。该圈有两个线轴，在各线轴上所绕的绕组、插在线轴一端圆柱体部分中的第一和第二磁芯、以及用于支持磁芯的支件。第一磁芯呈B形，并由低导磁性材料制成。第二磁芯为D形，并由高导磁性材料制成。由在支件上表面上的分隔件使芯间保持预定间隙。

Description

扼流圈

本发明涉及扼流圈，该扼流圈主要用于消除由电子设备等所产生的噪声。

存在两种模式的流路噪声。其一为简正模(差分模)，这是通过在电源线之间产生的电压差造成的流路噪声。另一个为共模噪声，它是由电源线与地之间而不是电源线之间产生的电压差造成的流路噪声。简正模噪声电流方向与电源的电流方向相同。共模噪声电流方向与电源电流流过回路的方向不同。扼流圈就是用于降低或消除这些类型的噪声的。

共模扼流圈通常包括简正模漏电感分量，显然这种漏感量很少，因而，它会影响简正模噪声。但是，对较高量级的简正模噪声，就必须用单独的简正模扼流圈来消除噪声。

在具有较高量级简正模漏感分量的共模扼流圈中，漏磁通有时会反过来影响相邻电路。因此，需要在共模扼流圈周围提供磁屏之类的应对措施。

虽然，以单一传统扼流圈充分地消除共模和简正模噪声是不可能的，为了消除这两者，需在印刷电路板上安装两种扼流圈，即共模和简正模扼流圈。这致使在印刷板上被占用大量的区域。

此外，在扼流圈周围提供的磁屏蔽会使扼流圈成本提高。

因此，本发明的目的在于提供针对共模和简正模噪声具有足够的噪声消除作用的扼流圈。

为了达到上述目的，本发明的扼流圈其特征在于包括：一对绕组；一个具有圆柱体部分的线轴，在所述圆柱体部分上绕有所述的一对绕组；由低导磁性材料制成的用于形成闭合磁路的第一磁芯和由高导磁性材料制成的用于形成闭合磁路的第二磁芯，所述第一和第二磁芯插在所述圆柱体部分的孔中；以及用于支承所述两个磁芯的支件。

本发明扼流圈，其特征在于还包括在所述支件上提供的隔件，用于在所述两个磁芯之间形成间隙。

采用上述电路，当共模噪声电流流过一对绕组时，则在每个绕组上产生磁通。所产生的磁通彼此相结合，并随与由高导磁性材料制成的形成闭合磁路的第二磁芯中出现的以涡流耗散等转变成热能的相同结果而衰减掉，这消除了共模噪声电流。另外，当简正模噪声电流流过一对绕组时，则在绕组中产生磁通。该磁通流路经过由低导磁性材料制成的形成闭合磁路的第一磁芯，并随前者相同的结果而衰减掉。这消除了简正模噪声电流。

此外，在支件上的分隔件使第一和第二磁芯间保持预定尺寸的间隙。结果，第一与第二磁芯间的磁阻增加，这抑制了从第一磁芯中向第二磁芯由简正模电流所产生的磁通的泄漏。

图1为根据本发明的扼流圈第一实施例的透视图；

图2为用于图1的扼流圈中的支件的透视图；

图3为图1所示扼流圈的垂直剖面图；

图4为图1所示扼流圈的水平剖面图；

图5为图1所示扼流圈的对等电路图；

图6为电路图，用于解释借助图1所示扼流圈消除共模噪声的工作；

图7为磁路图，用于解释借助图1所示扼流圈消除共模噪声的工作；

图8为电路图，用于解释借助图1所示扼流圈消除简正模噪声的工作；

图9为磁路图，用于解释借助图1所示扼流圈消除简正模噪声的工作；

图10为根据本发明的扼流圈第二实施例的部分剖视图。

借助图1-9解释本发明的第一实施例。

如图1所示，扼流圈由线轴1和2、分别缠在线轴1和2上的绕组4和5、第一磁芯6、第二磁芯7和支件8构成。

线轴1和2被分别分成与轴平行的线轴件1a、1b和2a、2b，并由诸如聚丁烯对酞酸盐之类的树脂制成。通过用粘合剂等将线轴件1a和1b粘合而成的线轴1具有圆柱体部分11和在11两端的法兰12和13。同理，线轴2也如此(见图4)。在圆柱体11和21中分别存在的孔11a和21a具有环形横截面。但无庸置疑，这些孔也可有其它任何形状，如矩形。

此处所用的“圆柱体”其广义的数学含义是由运动的直线产生的表面，因此该直线总是与一个给定的平面准线相截，且保持与准线平面相截的固定的线相平行。这包括了圆形圆柱体、二次曲面圆柱体、椭圆形圆柱体、抛物线形圆柱体、双曲线圆柱体以及其准线和直截面为多边形的圆柱。

第一磁芯6成型为字母B的形状。该磁芯的一侧插入线轴1和2的圆柱体11和21的孔11a和21a中。第一磁芯6是由具低导磁性的材料制成，该材料的相对导磁率(H/B)在从1至几十的范围或从几十到几百的范围。具体讲，可用铁粉芯、硅钢等。

第二磁芯7成型为D形。其一侧7a插入线轴1和2的圆柱体11和21的孔11a和21a中。第二磁芯7由较高导磁性的材料制成，该材料的相对导磁率为几千。具体讲，可用铁氧体，非晶材料等。

如图2所示，支件8成型为框形，并在框的上部左和右两侧为在第一磁芯6和第二磁芯7之间形成的预定尺寸的间缝提供一隔件8a。此外，在支件8下表面的各角直立起端子9。第一磁芯6和第二磁芯7以粘合剂等以隔件8a插入其间而粘到支件8的上表面上。

绕组4和5分别绕在线轴1和2的体部11和21上，其起止端固定到支件8上的端子9上。在实施例1中，绕制工作是通过分别转动其磁芯6和7是插到芯6和7的6a和7a侧的线轴1和2实现的，以将绕组4和5分别缠在体部11和21上。

下面借助图3和4描述第一实施例的扼流圈。插入线轴1和2的磁芯6和7的6a和7a侧之一具有大致半环形的截面，并设计出使其在孔11a和21a的有限尺寸内具有最大的截面。该目的在于增加在磁芯6和7中由简正模和共模噪声产生的磁通的磁路截面，从而，通过减少磁路的磁阻来获得较高的简正模和共模电感。

在第一磁芯6与第二磁芯7间由隔件8a使其保持足够的间隙。隔件8a的厚度被设定，这样，磁芯6和7间的磁阻大于图9中点A与B间的磁阻。具体讲，隔件8a的厚度值t应满足下式：(1)点A与B间距由L代表，而第一磁芯6的相对导磁率由μ代表，它分别抑制了由简正模电流从第一磁芯6向第二磁芯7而在绕组4和5上产生的磁通φ3和φ4的泄漏，从而抑制了由于饱和而致的共模电感量下降。

      t＞(L/2μ)             式(1)

此外，如图4所示，第一磁芯6的左半部形成绕着绕组4的闭合磁路，而右半部则形成绕着绕组5的闭合磁路。第二磁芯7形成绕着绕组4和5的闭合磁路。图5为此扼流圈的等效电路图。

借助图6和7来描述具有上述结构的扼流圈对共模噪声的消除工作。

如图6所示，扼流圈电联接到在电源30与诸如电子设备的负载31间的两个信号线上。在电源30与地间产生一个漏电容C₁，在负载31与地间产生一个漏电容C₂。当共模噪声电流i₁和i₂以图6箭头所示方向流过两个信号线时，如图7所示，绕组4和5分别产生磁通φ1和φ2。磁通φ1与φ2的组合渐衰而无漏出，而其流路则经过高导磁性的第二磁芯形成的闭合磁路。这是以涡流耗散等将磁通φ1和φ2转变成热能的结果。因此，共模噪声电流i₁和i₂降低。

下面参照图8和9描述以扼流圈消除简正模噪声的工作。

如图8所示，当简正模噪声电流i₃以图8箭头所示方向流过两个信号线之一时，如图9所示，绕组4和5分别产生磁通φ3和φ4。由于隔件8a使第一磁芯6与第二磁芯7间有足够空隙，φ3与φ4的组合渐衰，这是与前者的转变成热能的原因相同，而其流路则经过由第一磁芯6形成的闭合磁路而不会泄漏到第二磁芯7。因而，简正模噪声电流i₃降低。

参照图10描述本发明的第二实施例。

如图10所示，第二实施例的扼流圈是由树脂制成的线轴41和42、分别绕在线轴41和42的圆柱体51和61上的绕组44和45、由低导磁性材料制成的B形第一磁芯46，由高导磁性材料制成的B形第二磁芯47以及支件48构成。第一磁芯46的一侧46a和第二磁芯47的中间件47a插入孔51a和61a中。支件48是框形件，它被弯成L形，芯46和47与支件粘为一体，其中，它们彼此是相分开的。具有上述结构的扼流圈与本发明的第一实施例的扼流圈有相同的效果。

本发明的扼流圈并不限于上述实施例，在不脱离本发明主旨的基础上可以有多种变形。

在B形芯与D形芯相结合之外，磁芯也可以是两个B形芯、一个田字形芯与一个D形芯、和一个田字形芯与一个B形芯的组合。该芯并不限于是整体形的，分开型的，如U形、E形和I形芯的组合也可用。

从上述描述可知，根据本发明，由低导磁性材料制成的形成闭合磁路的第一磁芯和由高导磁性材料制成的形成闭合磁路的第二磁芯插入到各个其上绕有一对绕组的线轴上。结果，流过一对绕组的共模噪声电流和简正模噪声电流产生的磁通以与在第一和第二磁芯中出现的涡流耗散等形式转换成热能相同的形式衰减掉，以此来消除共模和简正模噪声。此外，由于在扼流圈上无磁通泄漏，因而无需在扼流圈周围的磁屏。

此外，由于在支件上提供隔件以在两个磁芯间形成间隔，因而可在两个磁件间保持足够的间隙。这抑制了对第二磁芯的由简正模噪声在第一磁芯中产生的磁通的泄漏，从而抑制了因共模噪声所引致的磁通的饱和。

这样，提供了一种扼流圈，其中因共模噪声引致的磁通的饱和受到抑制，并对共模噪声和简正模噪声呈现足够强的消噪效果。

Claims (2)

1.一种扼流圈，其特征在于，包括：

一对绕组；

一个具有圆柱体部分的线轴，在所述圆柱本部分上绕有所述的一对绕组；

由具有第一导磁率材料制成的用于形成闭合磁路的B字形的第一磁芯；

由具有比第一导磁率高的第二导磁率材料制成的用于形成闭合磁路的D字形的第二磁芯，所述第一和第二磁芯插在所述圆柱体部分的孔中；以及

用于个别地支承所述两个磁芯的各个的支件。

2.如权利要求2所述的扼流圈，其特征在于，还包括在所述支件上提供的分隔件，用于在所述两个磁芯之间形成间隙。

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