CN1093313C - 扼流圈 - Google Patents

Abstract

一种包括一个线轴、一对绕在线轴上的绕组及两个磁芯的扼流圈。线轴具有一矩形筒体，其中限定了一个圆孔。两个磁芯部分地被***筒体的孔中。孔从筒体中轴上偏出。中间颈盘在筒体上并在筒体的中部展开。两个端颈盘在筒体上并在筒体的相对两端展开。中间颈盘的厚度约大于端颈盘的两倍。磁芯集中地形成一个开口，在该开口中，中间颈盘外周与磁芯间距大于端颈盘外周与磁芯间距。在孔中的一部分磁芯具有圆形或矩形截面。

Description

扼流圈

技术领域

本发明涉及用于消除特别是由电子设备产生的噪声的扼流圈。

背景技术

现存有两种模式的电路噪声。一种是简正模(差模)的，其电路噪声是由电源线之间的电压差产生的。另一种是共模的，其电路噪声是由电源线与地之间的电压差而不是电源线之间的电压差产生的。简正模的噪声电流方向与电源的电流方向同向。共模噪声电流方向与电源电流的环路不同。扼流圈正是为了减少或来消除这些类型的噪声的。

总地说，共模扼流圈具有轻微的简正模漏电压，因而在某种程度上消除了简正模噪声。但在有强简正模噪声时就需要单独的简正模扼流圈。

某些共模扼流圈有较大的简正模漏感。在这种情况下，漏磁通对主电路有害。因而要在共模扼流圈周围提供磁屏。

传统单一扼流圈不能完全消除共模和简正模噪声。从这点上说，需在电路板上装设两个不同线圈，即共模和简正模线圈。但是，这两个线圈会比单一线圈占地大。

另外，提供磁屏会使扼流圈成本提高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能有效地消除共模和简正模噪声的扼流圈。

为实现上述目的，本发明的扼流圈包括：

一对绕组；一个线轴，包括：绕有所述一对绕组的筒体，所述筒体包括一个孔，通过该孔可使磁芯***，在所述筒体上并在其相对端展开的两个相对端颈盘，在所述筒体上并在其中间展开的中间颈盘，用于将所述中间颈盘与所述两个相对端颈盘联接起来的盖，其中，所述线轴由具有第一导磁率的磁性材料制成，并由筒体、所述颈盘和所述盖在所述一对绕组周围形成用以除去简正模噪声的闭合磁路；并且，所述形成用于除去简正模噪声的闭合磁路的磁芯，其一端***到所述筒体的所述孔中，并且所述磁芯具有高于所述第一导磁率的第二导磁率。

本发明的扼流圈的特征还在于所述筒体的所述孔的截面不同于***所述筒体的所述磁芯的所述一侧的截面，其一为圆形截面，而其它则为矩形截面。

本发明的扼流圈的特征还在于所述筒体的所述孔从所述筒体的中间轴上偏移开。

本发明的扼流圈的特征还在于所述中间颈盘的厚度至少大于所述端颈盘的两倍。

本发明的扼流圈的特征还在于所述磁芯限定一个开口，其中在所述开口中，所述中间颈盘的外周与所述磁芯间的间隙大于所述端颈盘的外周与所述磁芯间的间隙。

本发明的扼流圈的特征还在于所述中间颈盘在其外周上具有一个槽，且盖上具有一个凸起，其至少一部分容纳在所述槽中。

在如本发明第一方案所述的扼流圈中，当共模噪声电流流过两个绕组时，则在各绕组中产生磁通。这些磁通结合起来，并在磁芯中以涡流耗散的形式转换成热能。磁通幅度的降低则引致消除共模噪声。当共模噪声电流流经两个绕组时，所产生的磁通将流经线轴的闭合磁路。该磁通随之以涡流耗散方式转换成热能，从而消除简正模噪声。

在如本发明第二方案所述的扼流圈中，在线轴中孔的截面与磁芯一侧的截面是圆形截面与矩形截面结合得到的，从而减少了磁芯与线轴内壁间的接触面积，防止了由简正模噪声在线轴内产生的磁通漏出线轴并向磁芯移动。

在如本发明第三方案所述的扼流圈中，由于孔的偏置，在磁芯开口内的简体部分较薄，而在开口外的部分较厚。这样，线轴在磁芯开口内所占的空间较小。这可使绕组的匝数增加，从而增加简正模和共模电感。还有，线轴的磁路在磁芯的开口外的截面较大。磁路截面的增加使磁路的磁阻降低，并使简正模电感增加。

在如本发明第四方案所述的扼流圈中，中间颈盘至少比端颈盘厚度大两倍。这种电路结构使由简正模噪声在各绕组中产生的两个磁通所经过的磁路的截面增加，从而使简正模电感增加。

在如本发明第五方案所述的扼流圈中，在磁芯的开口中，中间颈盘外周与磁芯间的间隙大于端颈盘的外周与磁芯间的间隙。这样结构使前者间的磁阻大于后者的磁阻。结果，在线轴中由简正模电流所产生的磁通不易漏出线轴并向磁芯移动。

在如本发明第六方案所述的扼流圈中，中间颈盘的槽成型为可接纳盖的至少一部分凸起。将凸与凹处合起来有利于平滑地导引盖，并便于在盖被附到颈盘外周上时对盖进行定位，槽增加了绕在筒上的一对绕组间的蠕动距离。

附图说明

图1为本发明实施例的扼流圈的正视图；

图2为图1所示扼流圈的侧视图；

图3为沿图1的III-III线截取的剖面图；

图4为沿图2的IV-IV线截取的剖面；

图5示出用于图1的扼流圈的等效电路图；

图6示出电路图，示出在图1的扼流圈中消除共模噪声的方法；

图7示出磁路图，示出在图1的扼流图中消除共模噪声的方法；

图8是电路图，示出在图1的扼流圈中消除简正模噪声的方法；

图9是磁路图，示出在图1的扼流圈中消除简正模噪声的方法；

图10是另一实施例的截面图；

图11是本发明另一实施例的扼流圈的正视图；

图12是图11所示扼流圈的侧视图；

图13是用于图11所示扼流聩的线轴盖的透视图；

图14是沿图12的IV-IV截取的剖面图；

图15示出用于图11所示扼流圈的等效电路图；

图16示出电路图，示出用图11的扼流圈消除共模噪声的方法；

图17示出磁路图，示出用图11的扼流圈消除共模噪声的方法；

图18示出电路图，示出用图11的扼流圈消除简正模噪声的方法；以及

图19示出磁路图，示出用图11的扼流圈消除简正模噪声的方法。

实施例说明

参见图1和2，扼流圈包括线轴1、均绕在线轴1上的一对绕组4和5，以及两个C形磁芯6和7。线轴1包括筒体11、三个颈盘，即中间颈盘14、两端有颈盘12和13，以及附在颈盘12至14的外端的盖15。筒体11具有一矩形截面。在扼流圈的尺寸上有限制，但筒体11就取得使其截面最大。这种设计使由简正模噪声在线轴1中引起的磁通所经过的磁路的截面增加，从而降低磁路的磁阻并提供较大简正模电感。

简体11具有一个孔11a。孔11a从筒11的轴向上偏移，并且具有一个圆形截面。在颈盘12和13的上部形成磁芯导槽16。在颈盘12和13的下部附有端子安装座17。端子18的一部分埋入端子安装座17中。

盖15具有一个U型截面。在绕组4和5被绕在筒体11上之后，盖15被粘接或用其它方式附到颈盘12至14的端上。

线轴1是由绝缘磁性材料制成，具体讲就是，诸如Ni-Zn或Mn-Zn的铁氧体材料或铁粉芯。该材料的相对导磁率至少为1(最好为2至几百)。

绕组4和5绕在颈盘14的相反两端的线轴1上，并且各首尾端联到不同的端子18上。

磁芯6和7沿筒11的孔11a延伸并彼此相互联接。磁芯6和7具有C的形状。磁芯6和7由磁芯导槽16导引，并在垂直方向上取向。盖15附到与磁芯6和7相对的颈盘12-14的一侧，磁芯6和7由铁氧体或非晶材料制成，其相对导磁率最限为2-3千。

借助图3和4描述本发明的扼流圈。

在磁芯6和7上限定一开口8。在开口8中筒体11的一部分厚度t1小于开口8外的筒体11的一部分厚度t2，因为，孔11a相对于筒11而偏移。因此，线轴1在磁芯6和7的开口8内占较小地方。这使在筒体11上所绕的两个绕组4和5的匝数增加，从而增加简正模和共模电感量。在开口8外，这种电路结构使线轴1的磁路截面增加，因此降低了磁路的磁阻。结果使简正模电感量增加。

孔11a如图3所示在一个方向上相对于筒11偏移。另外，孔11a也可在两个不同方向偏移，也就是说，沿与筒11的轴倾斜的方向偏移。

见图4，筒体11的左半、颈盘12、盖15的左半和颈盘14集中地形成经过绕组4的磁路。筒体11的右半、颈盘13、盖15的右半以及颈盘14集中地形成另一经过绕组5的磁路。颈盘的厚度t4约比颈盘12的厚度t3和颈盘13的厚度t4大两倍。由于磁通φ3和φ4从中经过(见图9)，因而颈盘14的磁路的截面大于其它颈盘的截面。由简正模噪声而在绕组4和5中产生这些磁，颈盘14因而提供较大简正模电感量。

再者，颈盘14伸入开口8的程度小于颈盘12和13，颈盘14外周与磁芯6和7间的间隙G2大于颈盘12和13的外周与磁芯6和7间的间隙G1。因而前者间的磁阻大于后者的磁阻。以此结构，磁通φ3和φ4较少从线轴1中漏出并向磁芯6和7移动。这防止了磁芯6和7的饱和并确保有效地消除共模噪声。

磁芯6和7具有圆形截面并且直径小于线轴1的孔11a。这种设计使磁芯6和7与孔11a的内壁的接触区最小化，从而防止磁通φ3和φ4从线轴1上漏出并移向磁芯6和7，并避免磁芯6和7的饱和。

以这种结构，扼流圈可有效地完全消除共模和简正模噪声。图5示出扼流图的等效电路图。

图6和7示出以扼流圈消除共模噪声的方法。

见图6，扼流圈经两个信号线联到电源20和负载即电子设备21上。在电源20与地间形成浮动电容C1而在负载21与地之间形成浮动电容C2。当共模噪声电流i1和i2以图6的箭头所指方向流过两个信号线时，如图7所示将在绕组4和5中产生磁通φ1和φ2。这些磁通φ1和φ2无泄漏且其幅度渐降。这是因为，磁通φ1和φ2以涡流耗散形式转换成热能而致。共模噪声电流i1和i2得以衰减。

图8和9示出在扼流圈中消除简正模噪声的方法。

当简正模噪声电流i3以图8所示箭头方向流过两个信号线时，则如图9所示在绕组4和5中产生磁通φ3和φ4。这些磁通φ3和φ4不会泄漏出去。而磁通φ3和φ4则流过线轴1的闭合磁路，它们以涡流耗散的形式转换成热能，使其幅度渐降，从而降低简正模噪声电流i3。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明的范围内可以做出多样的修改。

盖并非必须为U形，并可由成型铁氧体来得到。该盖也可以是形成简正模噪声的闭合磁路的组件。

如图所示，磁芯6、7的一侧***线轴1并具有圆形截面。如图10所示，它还可以有矩形截面。它还可以有三角形或任何其它多角形截面。

  中间颈盘14可以是也可以不是任何槽形的。另外，颈盘14的厚度可大于颈盘12和13的其它端两倍。

如图所示，磁芯6和7为C形。它还可以呈E形。再者，磁芯之一呈C或E型，而其它的呈I形。磁芯可以是单件而不是两件的。在此状况下，单一磁芯可具有梯形或矩形。

下面参照附图描述本发明的另一实施例。

见图11和12，扼流圈包括线轴1、绕在线轴1上的一对绕组4和5，以及两个C形磁芯6和7。

线轴1包括一个筒体11、三个颈盘即中间颈盘14和两个相对端颈盘12和13，以及附到颈盘12-14的一端上的盖15、筒体11具有矩形截面，并在扼流圈的有限尺寸内具有最大的截面。

筒体1具有一个孔11a。孔11a具有一圆形截面，但并不局限于此，它可有其它形状的截面。在每个颈盘12和13的上部形成磁芯导槽16。在颈盘下部装有端子安装座17。端子18的一部分埋入端子安装座17中。

在中间颈盘14的外周形成V形槽。如图13所示，盖具有U形截面。在绕组4和5被绕在筒体11上之后，盖15被粘附或以其它方式附到颈盘12-14的外周上。盖15具有一个箝入颈盘14的槽14a中的V形凸起15a。

线轴1是由绝缘磁性材料制成，具体讲就是诸如Ni-Zn的铁氧体材料或铁粉芯。该材料的相对导磁率至少为1(最好为2至几百)。

绕组4和5绕在颈盘14的相反两端的线轴1上，并且各首尾端联到不同的端子18上

磁芯6和7沿筒11的孔11a延伸并彼此相互联接。磁芯6和7具有C的形状。磁芯6和7由磁芯导槽16导引，并在垂直方向上取向。盖15附到与磁芯6和7相对的颈盘12-14的一侧并与颈盘整个表面的3/4相接触，磁芯6和7由铁氧体或非晶材料制成，其相对导磁率最好为2-3千。在需要时，还可在磁芯6和7上附上绝缘盖。

借助图14描述本发明的扼流圈。

颈盘14在其外周上提供槽14a，而盖15提供对应的凸起15a。绕组4和5间的沿表面蠕动距离L是沿槽14a的斜表面测出的。当斜表面之一由C代表时，蠕动离约为2C。因此，带槽14a的绕组4和5间距长于不带槽14a的绕组4和5的间距。所提供的槽因而提高了对扼流圈隔离的电阻。

扼流圈可因此而很小。具体讲，为安全起见，扼流圈通常需要至少为3.2mm的蠕动距离。为满足此要求，传统扼流圈具有较高的颈盘。有利的是，槽14a使绕组4和5间的蠕动距离至少增至3.2mm而不增加颈盘的高度。

当把盖扣到颈盘12-14的外周时，槽14a与凸起15a平滑地导引了盖15并便于安置定位盖15。

见图14，线轴1的左半部、颈盘12、盖15的左半部以及颈盘14集中形成绕绕组4的闭合磁路。线轴1的右半部、颈盘13、盖15的右半部和颈盘14集中形成另一个绕绕组5的闭合磁路。图15示出与此扼流圈相等效的电路图。

图16和17示出在扼流圈中消除共模噪声的方法。

见图16，扼流圈经两个信号线联到电流源20和负载电子设备21上。在电流20与地间形成浮动电容C1而在负截21与地之间形成浮动电容C2。当共模噪声电流i1和i2以图16的箭头所指方向流过两个信号线时，如图17所示将在绕组4和5中产生磁通φ1和φ2。这些磁通φ1和φ2无泄漏且其幅度渐降。这是因为，磁通φ1和φ2以涡流耗散形式转换成热能而致。共模噪声电流i1和i2得以衰减。

图18和19示出在扼流圈中消除简正模噪声的方法。

当简正模噪声电流i3以图18所示箭头方向流过两个信号线时，则如图19所示在绕组4和5中产生磁通φ3和φ4。这些磁通φ3和φ4不会泄漏出去。而磁通φ3和φ4则流过线轴1的闭合磁路，它们以涡流耗散的形式转换成热能，使其幅度渐降，从而降低简正模噪声电流i3。这样，扼流圈有效地消除了简正模和共模噪声。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明的范围内可以做出多样的修改。

盖并非必须为U形，并可由成型铁氧体来得到。该盖出可以是形成简正模噪声的闭合磁路的组件。

中间颈盘14的槽14a可为任意形状，例如为U或W形。在任何情况下，盖15的凸起15a应具有与槽14a吻合的形状。

在所示的实施例中，盖15与颈盘12-14的三个侧面接触。另外，盖15也可与颈盘12-14的一侧或两侧甚至全部侧面(4个)相接触。

磁芯6和7为U形，也可为E形。另外，磁芯6和7之一可为U或E形，而其它芯可为I形。再者，磁芯可为单件而非两件。这种单一磁芯可为梯形或矩形。

从前面的描述可知，本发明提供一扼流圈，它包括一对绕组、一个由磁性材料制成并包括在绕组中经过的闭合磁路的线轴，以及***线轴中的磁芯。以此结构，当共模或简正模电流流过两个绕组时，磁通在磁芯或线轴中以涡流耗散转换成热能。这降低了磁通的幅度并消除了共模或简正模噪声。有利的是，磁通不会泄漏。这免除了在扼流圈周围的磁屏。

在线轴的孔中的每个磁芯的一侧具有圆形或矩形截面。这使磁芯与孔的内壁的接触面减小，从而防止由简正模噪声在线轴中产生的磁通漏出线轴并向磁芯移动。

筒体的孔从筒体的中轴上偏移开。这种结构增加了由简正模噪声在线轴中产生的磁通所经过的磁路中的截面，这使磁路的磁阻降低，从而使简正模电感增加。此外，线轴在磁芯的开口中占地很少，这可以使绕组的匝数增加，并使简正模和共模电感增加。

中间颈盘厚度大于端颈盘的两倍。这使由简正模噪声在两个绕组中产生的磁通所经过和磁路的截面加大，并在一定程度上增加简正模电感量。

另外，在磁芯的开口中，中间颈盘与磁芯间的间距大于端颈盘与磁芯的间距。这种结构防止了由简正模噪声在线轴中产生的磁通漏出线轴并向磁芯移动。

在线轴中间颈盘的外周形成槽并成型为可容纳盖上的凸起。这种结构增加了绕在筒体上在中间颈盘两侧的两绕组间的蠕动距离，并且增加绝缘电阻。这种的扼流圈可很紧凑。将盖的凸起与槽啮合可以平稳地导引盖，并且便于对盖定位。这种啮合便于扼流圈的自动组装并保证使线轴和盖集中形成闭合的磁路。

因此，不会有因共模噪声引致的磁通饱和。本发明所提供的扼流圈体积小并且能有效地基本消除共模和简正模噪声。

Claims (6)

1.一种扼流圈，包括：

  一对绕组；

  一个线轴，包括：

绕有所述一对绕组的筒体，所述筒体包括一个孔，通过该孔可使磁芯***，

在所述筒体上并在其相对端展开的两个相对端颈盘，

在所述筒体上并在其中间展开的中间颈盘，

用于将所述中间颈盘与所述两个相对端颈盘联接起来的盖，

其中，所述线轴由具有第一导磁率的磁性材料制成，并由筒体、所述颈盘和所述盖在所述一对绕组周围形成用以除去简正模噪声的闭合磁路；并且

所述形成用于除去简正模噪声的闭合磁路的磁芯，其一端***到所述筒体的所述孔中，并且所述磁芯具有高于所述第一导磁率的第二导磁率。

2.如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述筒体的所述孔的截面不同于***所述筒体的所述磁芯的所述一侧的截面，其一为圆形截面，而其它则为矩形截面。

3.如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述筒体的所述孔从筒体的轴上偏移开。

4.如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述中间颈盘的厚度至少大于所述端盘的两倍。

5.如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述磁芯限定一个开口，其中在所述开口中，所述中间颈盘的外周与所述磁芯间的间隙大于所述端颈盘的外周与所述磁芯间的间隙。

6.如权利要求1所述的扼流圈，其特征在于，所述中间颈盘在其外周上具有一个槽，且盖上个有一个凸起，其至少一部分容纳在所述槽中。

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