CN104851552A - 扼流线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种扼流线圈，该扼流线圈包括：芯，所述芯由第一腿部、第二腿部、第一平板以及第二平板组成，所述第一平板该所述第一腿部的上端部和所述第二腿部的上端部连接，所述第二平板将所述第一腿部的下端部和所述第二腿部的下端部连接；主线圈，所述主线圈绕所述第一腿部缠绕；以及辅助线圈，所述辅助线圈绕所述第二腿部缠绕，其中，所述第一平板和所述第二平板中的至少任意一个的宽度大于所述第一腿部和所述第二腿部的宽度。
Description
相关申请的交叉引证
本申请要求于2014年2月13日递交的名称为“Choke Coil(扼流线圈，抗流线圈)”的韩国专利申请序号为第10-2014-0017164号的外国优先权，其全部内容通过引证结合于本申请中。
技术领域
本发明涉及一种扼流线圈，并且更具体地，涉及一种可用作电磁干扰(EMI)滤波器(filter)的共模滤波器或类似物的扼流线圈。
背景技术
近来，在平面显示器(FPDs)(例如液晶显示器(LCDs)、等离子显示屏(PDPs)以及发光二极管(LEDs)，等)的市场中，不断努力提高产品的处理速度，同时减小这些产品外部的整体尺寸和厚度，然而，由于电磁干扰的存在，伴随着这些努力产生了各种问题。
与此同时，电源供应装置对于给显示装置或任意其它电气/电子装置供应电力来说是必不可少的，并且在电源供应装置中，使用半导体装置的开关功能和变压器的转换功能，开关电源供应器(SMPS)将商用电力转换成多种电子产品所需的高效率且高质量的电力，并将这种电力供给至这些产品。
然而，由于在进行开关操作时的电磁干扰(EMI)，SMPS产生大量噪音。
EMI可分成传导发射EMI和辐射发射EMI，并且传导发射EMI和辐射发射EMI还可分别地分类成差模噪音和共模噪音。
如在现有技术文献中公开的，为消除如上述提及的EMI，可在电源输入端采用EMI滤波器，商用交流电(AC)源输入到该电源输入端。
具体地，为减小差模噪音，EMI滤波器主要使用常模扼流线圈和X电容器，并且为减小共模噪音，EMI滤波器使用共模扼流线圈和Y电容器。
EMI滤波器采用具有低频率段的扼流线圈和具有高频段的扼流线圈以确保大的频段消除电磁干扰，然而，这将导致产品的整个外部尺寸增大，从而无法满足消费者对于产品更轻、更薄、更短和更小的需求。
与此同时，在EMI滤波器中，扼流线圈的磁化电感Lm特性可减小共模噪音并且扼流线圈的漏电感Lk特性可减小差模噪音，但是在产品的尺寸和厚度愈发减小的情况中，在增加磁化电感Lm和漏电感Lk方面存在限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有增大的磁化电感Lm和增大的漏电感Lk的扼流线圈，同时减小产品的尺寸和厚度。
本发明的另一目的在于提供一种扼流线圈，该扼流线圈通过牢固地支撑缠绕芯的主线圈和辅助线圈从而能够促进工序简化，并且通过降低制造成本而能确保竞争力。
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种扼流线圈，该扼流线圈包括：由第一腿部和第二腿部、连接第一腿部的上端部和第二腿部的上端部的第一平板，以及连接第一腿部的下端部和第二腿部的下端部的第二平板组成的芯；缠绕第一腿部的主线圈；以及缠绕第二腿部的辅助线圈，其中，第一平板和第二平板中的至少任意一个的宽度大于第一腿部和第二腿部的宽度。
第一平板和第二平板中的至少任意一个的宽度可等于主线圈和辅助线圈的宽度。
第一平板和第二平板中的至少任意一个的长度大于第一腿部的外侧壁与第二腿部的外侧壁之间的距离。
第一平板和第二平板中的至少任意一个包括在较长的轴线方向中平行布置的两条直线(linear line)并且包括连接两条直线的端部的两条曲线。
第一平板或第二平板的宽度可等于主线圈和辅助线圈的宽度，并且第一平板或第二平板的曲线区域等同于主线圈和辅助线圈在竖直线上的外周向表面。
主线圈和辅助线圈可具有扁平型(flat type，平面型，平坦型)铜线。
主线圈和辅助线圈的表面可包覆(coat)有绝缘体。
第一腿部和第二腿部可具有柱体形状或方形柱体形状。
组成芯的第一腿部、第二腿部、第一平板以及第二平板可形成整体。
附图说明
图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的扼流线圈的立体图；
图2是示出了包括在根据本发明的示例性实施方式的扼流线圈中的芯的立体图；
图3是示意性示出了采用根据本发明的示例性实施方式的扼流线圈的EMI滤波器的视图；
图4是沿图1中的线I-I’截取的截面图；
图5是示出了图1中示出的扼流线圈的平面图；
图6是示意性示出了根据本发明的示例性实施方式的安装在板件上的扼流线圈的侧视图；
图7是示出了根据本公开的另一示例性实施方式的扼流线圈的立体图；
图8是示出了包括在根据本发明的另一示例性实施方式的扼流线圈中的芯的立体图；
图9是示出了在图7中示出的根据本发明的另一示例性实施方式的扼流线圈的平面图；以及
图10是示意性示出了根据本发明的另一示例性实施方式的安装在板件上的扼流线圈的平面图。
具体实施方式
参考附图，从下文的示例性实施方式的说明中，本发明及其实现的技术的多种优点和特征将变得显而易见。然而，可以用多种不同的形式来修改本发明，并且本发明不限于本文所阐述的示例性实施方式。提供这些示例性实施方式为了使得本公开全面而完整，并且对于本领域的普通技术人员来说将充分地表达本发明的范围。
本说明书中使用的术语仅用于解释示例性实施方式，而不是用于限制本发明。除非明确地表示是相反的，本说明书中的单数形式包括复数形式。词语“包括(comprise)”以及变型例如“包括有(comprises)”或“包含(comprising)”应当被理解为包括所陈述的成分、步骤、操作和/或元件但不排除任何其它成分、步骤、操作和/或元件。
为使描述简化和清晰，附图中将示出总体的构造图，并且将省略现有技术中熟知的技术和特征的详细说明，以防止使对本发明的示例性实施方式的论述不必要地模糊不清。此外，附图中示出的构件没有必要按比例示出。例如，附图中示出的一些构件的尺寸与其它构件相比可能被放大以帮助理解对本发明的示例性实施方式。不同附图上的相同的参考标号将表示相同的构件，并且不同附图上的相似的参考标号将表示相似的构件，但并不必须限于此。
在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施方式的构造和作用效果。
图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的扼流线圈的立体图。
参考图1，根据本公开的示例性实施方式的扼流线圈100可包括芯110，以及缠绕芯110的主线圈120和辅助线圈130。
图2是示出了在主线圈120和辅助线圈130围绕芯缠绕之前的芯110的立体图，其中，芯110包括第一腿部111、第二腿部112、第一平板113以及第二平板114，高第一腿部、第二腿部、第一平板以及第二平板由磁性物质形成并且组合成整体以形成闭合磁路。
具体地，第一腿部111和第二腿部112以面对的方式并以预定的距离彼此间隔开。第一平板113可组合成用于连接第一腿部111的上端部和第二腿部112的上端部，并且第二平板可组合成用于连接第一腿部111的下端部和第二腿部112的下端部。
附图中，第一腿部111和第二腿部112都具有柱体形状，但是本公开不限于此，并且第一腿部111和第二腿部112都可具有方形柱体形状。
主线圈120和辅助线圈130可分别缠绕第一腿部111和第二腿部112以形成电磁耦合。
图3是示意性示出了采用根据本发明的示例性实施方式的扼流线圈的EMI滤波器的视图，其中，主线圈120和辅助线圈130在相对方向上缠绕使得主线圈120连接至输电线的火线端子(live terminal)，同时辅助线圈130可连接至零线端子(neutral terminal)。
据此，根据本发明的示例性实施方式的扼流线圈100可消除在输电线中流过第一Y电容器CY1和第二Y电容器CY2的共模电磁干扰，并且可消除在输电线中流过X电容器CX1的差模电磁干扰，该第一Y电容器CY1和第二Y电容器CY2在火线端子与零线端子之间串联，电容器CX1以与第一Y电容器CY1和第二Y电容器CY2并联的方式连接在火线端子与零线端子之间。
图4是沿图1中的线I-I’截取的截面图，其中，主线圈120和辅助线圈130都可具有扁平型铜线，该扁平型铜线在其截面中具有四边形形状而不是圆形形状。
在这种情况中，相比于具有圆形截面的线圈，该线圈可密集地缠绕以获得所需的感应强度，甚至在如图4示出的一匝的单层结构的情况下也可获得所需的感应强度。当线圈缠绕成具有单层结构时，可使寄生电容减小，并且寄生电容的减小可导致谐振频率增加，可预料地，允许根据本发明的扼流线圈100具有增大的截止频段。
与此同时，芯110和主线圈以及芯110和辅助线圈130应当电绝缘，并且因此，主线圈120和辅助线圈130的表面可包覆有绝缘体。可替代地，主线圈120和辅助线圈130所缠绕的第一腿部111和第二腿部112的表面可包覆绝缘体。
图5是示出了图1中示出的扼流线圈的平面视图。参考图5，在扼流线圈100中，第一平板113和第二平板114中的至少任意一个的宽度L1大于第一腿部111和第二腿部112的宽度L2(在下文中，主要描述第一平板113并且第一平板113的说明能够以相同的方式应用至第二平板114)。
因此，第一平板113的垂直于沿芯110形成的磁通的截面面积(图2中的A)相对于现有技术可增大，并且结果是，磁化电感Lm可增大。
此外，由于第一平板113的整个表面面积以及截面面积A增大，基于Lk＝(1-k2)*Lm(这里，Lk是漏电感且k是主线圈120与辅助线圈130之间的耦合系数)的关系，漏电感增大。
为提高磁化电感Lm和漏电感Lk，需要增大第一平板113的宽度L1。然而，在这种情况下，所安装的扼流线圈的高度增加将无法满足消费者对于更轻、更薄、更短以及更小的产品的需求。
图6是示意性示出了根据本发明的示例性实施方式的安装在板件上的扼流线圈的侧视图。在这种情况中，在主线圈120和辅助线圈130都为水平地安装在板件10上的水平型线圈的情况下，如果第一平板113的宽度L1过大，所安装的扼流线圈100的高度会增加。
因此，在根据本发明的示例性实施方式的扼流线圈100中，优选地，第一平板113的宽度L1调节成与主线圈120和辅助线圈130的宽度(外径)相等，使得所安装的线圈100的高度可不超过主线圈120和辅助线圈130的宽度。
图7是示出了根据本公开的另一示例性实施方式的扼流线圈的立体图，并且图8是示出了图7中的芯在主线圈和辅助线圈缠绕之前的立体图。
参考图7和图8，与图1和图2中示出的构造相类似，根据本发明的另一示例性实施方式的扼流线圈200可包括芯210，该芯具有这样的结构，在该结构中，第一腿部211、第二腿部212、第一平板213以及第二平板214组合成整体，主线圈220绕第一腿部211缠绕，并且辅助线圈230绕第二腿部212缠绕。
图9是示出了图7中示出的扼流线圈的平面图。这里，第一平板213可包括布置成在较长的轴线方向上平行的两条直线213a以及将两条直线213a的端部连接的两条曲线213b。同样地，第二平板214可包括布置成在较长的轴线方向上平行的两条直线以及将两条直线的端部连接的两条曲线(在下文中，将主要描述第一平板213并且第一平板213的说明能以相同的方式应用到第二平板214)。
此处，组成第一平板213的两条直线213a之间的距离，即，宽度L1，大于第一腿部211和第二腿部212的宽度L2，并且两条曲线213b之间的距离，即，长度L3，可大于第一腿部211的外侧壁与第二腿部212的外侧壁之间的距离L4。
也就是说，在本示例性实施方式中，第一平板213的整个侧壁可相对于第一腿部211和第二腿部212的侧壁突出。因此，第一平板213的垂直于沿芯210形成的磁通的截面面积(图8中的B)以及第一平板213的整个表面面积增大得更大，并且结果是，磁化电感Lm和漏电感Lk可显著地增大。
在这种情况中，为了防止在板件上安装的扼流线圈的高度增加，优选地，第一平板213的宽度L1调节成等于主线圈220和辅助线圈230的宽度(外径)。
此外，组成第一平板213的直线213a的长度等于第一腿部211的中点与第二腿部212的中点之间的距离，并且组成第一平板213的曲线213b的曲率半径等于主线圈220与辅助线圈230的曲率半径。
在这种情况中，第一平板213的曲线213b区域在竖直线上与主线圈220和辅助线圈230的外周向表面对准，并且因此，主线圈220和辅助线圈230被第一平板213和第二平板214的外突出部分牢固地支撑。结果是，在绕线操作过程中，主线圈220和辅助线圈230可牢固地缠绕而没有晃动，从而减小特性上的变动。
与此同时，第一平板213的厚度可调整成允许根据本发明的示例性实施方式的扼流线圈200具有与现有技术的扼流线圈的磁化电感值相等的磁化电感值Lm。
也就是说，通过基于增加第一平板213的宽度L1产生的区域增量从而使厚度减小，进而使根据本公开的示例性实施方式的扼流线圈中的芯210的垂直于磁通的截面面积与现有技术中的扼流线圈的芯的垂直于磁通的截面面积相等。
在这种情况中，磁化电感Lm没有增大，但是第一平板213的整个表面面积增大，并且因此，漏电感Lk可增大并且在板件上安装的扼流线圈的区域可减小。
图10是示意性示出了根据本发明的另一示例性实施方式的安装在板件上的扼流线圈的平面图。在水平地安装在板件10上的主线圈220和辅助线圈都是水平型线圈的情况中，如果第一平板213的厚度D减小，扼流线圈200的整个安装区域M也减小同样的量，从而具有产品小型化的优点。
根据本发明的示例性实施方式，在不增加产品外部尺寸的范围内可使磁化电感Lm和漏电感Lk最大化。
此外，在加工过程中，由于主线圈和辅助线圈牢固地缠绕而没有晃动，从而可减小特性上的改变，并且简化的处理工艺可提高生产效率并减小生产成本。
已经结合目前考虑的实际的示例性实施方式描述了本发明。虽然已经描述了本发明的示例性实施方式，但是还可在多种其它的组合、修改和环境中使用本发明。换言之，本发明可在说明书中公开的本发明的概念的范围内改变或修改，该范围相当于本发明所属技术领域中的公开和/或技术或公知常识的范围。已经提供了上述的示例性实施方式用于解释实现本发明最佳的情形。因此，通过使用其它的发明，例如本发明以及本发明的针对发明的具体应用领域和用法进行多种形式的修改，这些实施方式可在本发明所属的技术领域中的熟知的其它情形下来实现。因此，应当理解的是，本发明不限于公开的实施方式。还应当理解的是，其它实施方式也包括在所附权利要求的精神和范围内。
Claims (9)
1.一种扼流线圈，该扼流线圈包括：
芯，该芯由第一腿部、第二腿部、第一平板以及第二平板组成，所述第一平板连接所述第一腿部的上端部和所述第二腿部的上端部，所述第二平板连接所述第一腿部的下端部和所述第二腿部的下端部；
主线圈，该主线圈绕所述第一腿部缠绕；以及
辅助线圈，该辅助线圈绕所述第二腿部缠绕，
其中，所述第一平板和所述第二平板中的至少任意一个的宽度大于所述第一腿部和所述第二腿部的宽度。
2.根据权利要求1所述的扼流线圈，其中，所述第一平板和所述第二平板中的至少任意一个的宽度等于所述主线圈和所述辅助线圈的宽度。
3.根据权利要求1所述的扼流线圈，其中，所述第一平板和所述第二平板中的至少任意一个的长度大于所述第一腿部的外侧壁与所述第二腿部的外侧壁之间的距离。
4.根据权利要求1所述的扼流线圈，其中，所述第一平板和所述第二平板中的至少任意一个包括布置成在较长的轴线方向上平行的两条直线以及将所述两条直线的两端连接的两条曲线。
5.根据权利要求4所述的扼流线圈，其中，所述第一平板或所述第二平板的宽度等于所述主线圈和所述辅助线圈的宽度，并且所述第一平板或所述第二平板的曲线区域在竖直线上与所述主线圈和所述辅助线圈的外周向表面相同。
6.根据权利要求1所述的扼流线圈，其中，所述主线圈和所述辅助线圈都具有扁平型铜线。
7.根据权利要求1所述的扼流线圈，其中，所述主线圈和所述辅助线圈的表面都包覆有绝缘体。
8.根据权利要求1所述的扼流线圈，其中，所述第一腿部与所述第二腿部都具有柱形的形状或方形柱体的形状。
9.根据权利要求1所述的扼流线圈，其中，组成所述芯的所述第一腿部、所述第二腿部、所述第一平板以及所述第二平板形成整体。
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