CN114450762A

CN114450762A - 共模扼流圈

Info

Publication number: CN114450762A
Application number: CN202080070879.0A
Authority: CN
Inventors: S·恩格勒; A·库丘克; W·金勒; D·伯格; H·梅尔兹; M·拉夫; F·布里尔曼; M·哈格尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-05-06
Also published as: DE102019215521A1; WO2021069267A1; EP4042455A1

Abstract

本发明涉及一种共模扼流圈（1）。该共模扼流圈（1）具有特别是能磁渗透的、特别是圆环形的环形芯（2）。该共模扼流圈（1）也具有至少一个线圈和至少一个另外的线圈。线圈和另外的线圈分别这样布置在环形芯（2）的区域中，使得贯穿线圈的磁通可以检测环形芯（2）。按照本发明，环形芯（2）包围特别是柱筒形的穿孔（20）。线圈针对每个线圈线匝分别包括至少一个或仅一个电内导体（7、8）、特别是母线。内导体7、8）布置在穿孔（20）中，其中，线圈线匝具有与内导体（7、8）电连接的外导体（5、6）。所述外导体（5、6）形成了柱筒外壳区段、特别是柱筒外壳段。外导体（5、6）构造用于包围环形芯（2）的圆周区段。

Description

共模扼流圈

技术领域

本发明涉及一种共模扼流圈。共模扼流圈具有特别是能磁渗透的、特别是圆环形的环形芯。共模扼流圈也具有至少一个线圈和至少一个另外的线圈。所述线圈和另外的线圈分别这样布置在环形芯的区域中，使得贯穿线圈的磁通可以检测环形芯。

背景技术

共模扼流圈用于EMV 抗干扰（EMV = 电磁兼容性）。为此，共模扼流圈具有至少两个或仅两个线圈，所述线圈可以通过环形芯彼此磁性地相互作用。两个线圈中的线圈电流优选以彼此不同的方向传导，因而环形芯中的EMV干扰磁性地相互抵消。

发明内容

按照本发明，环形芯包围特别是柱筒形的穿孔。线圈针对每个线圈线匝分别包括至少一个或仅一个电内导体、特别是母线。内导体布置在穿孔中，其中，线圈线匝具有与内导体电连接的外导体。外导体形成了柱筒外壳区段、特别是柱筒外壳段。外导体构造用于包围环形芯的圆周区段。

因此可以有利地以特别紧凑和利于成本的方式在形成高电感时提供共模扼流圈。共模扼流圈因此可以进一步有利地在高电流应用中、特别是在好几百安倍的电流下低阻地构造。当然可以认识到，当穿孔的横截面可以被内导体完全通电时，可以有效提高共模扼流圈的阻抗。

环形芯的圆周优选沿着围绕穿孔的环形环绕结构延伸。环形芯优选构造成圆环形、进一步优选构造成空心柱筒形。

在一种优选的实施方式中，布置在穿孔中的内导体共同形成了柱筒形状，并且共同填充所述穿孔。内导体优选分别具有圆弧段形的横截面。共模扼流圈因此可以在带有针对两个线圈中的其中一个线圈、特别是正线圈和负线圈的仅一个线匝的实施方式中具有内导体，内导体构造成半柱筒形并且在横截面中构造成半圆形。共模扼流圈在每个线圈分别具有两个线匝或部分线匝的实施方式中可以针对每个线匝或部分线匝具有内导体，内导体构造成四分之一柱筒形或者在横截面中构造成四分之一圆弧段形。穿孔因此可以构造用于形成带有特别小的穿孔横截面的共模扼流圈的大电感。共模扼流圈因此可以特别节省空间地提供。内导体优选分别构造成特别是笔直的棒。内导体因此可以有利地利于成本地通过挤压型材或轧制型材并且通过与杆分离提供。

在一种优选的实施方式中，线圈分别具有仅一个线圈线匝或线圈部分线匝，并且外导体或者附加地内导体为此在横截面中构造成半圆形。线圈的和另外的线圈的内导体可以有利地优选除了绝缘间隙外共同完全地或几乎完全地填充穿孔。外导体可以有利地完全或几乎完全地、优选除绝缘间隙外地包围换信息。绝缘间隙可以用空气或绝缘体、优选塑料或陶瓷装填。绝缘体优选由保持体形成。

在一种实施方式中，线圈分别具有两个线圈线匝或线圈部分线匝。外导体和/或内导体为此分别在横截面中构造成四分之一圆弧段形。因此带有两个线圈线匝或部分线匝的共模扼流圈可以有利地具有高电感，因为共模扼流圈的电感随匝数二次方地上升。

在一种实施方式中，共模扼流圈具有电绝缘地构造的保持体、特别是塑料体或陶瓷体。塑料体至少在彼此相邻的外导体之间或者附加地在两个彼此相邻的内导体之间延伸。保持体优选在两个彼此相邻的线圈线匝之间延伸。各个线圈线匝因此有利地彼此电绝缘。

保持体、特别是塑料体或陶瓷体，优选包围用于容纳环形芯的环形的空腔，该空腔构造用于容纳环形芯。因此可以有利地利于成本地和节省空间地提供共模扼流圈。塑料体可以例如与外导体和内导体一起在注塑方法中通过对外导体和内导体注塑包封提供。内导体和外导体及连接内导体和外导体的连接区段，因此共同形成了线圈线匝或线圈部分线匝。

线圈线匝优选沿着围绕线圈芯、特别是环形芯的完整的线匝环绕结构延伸。线圈部分线匝优选沿着围绕线圈芯、特别是环形芯的部分环绕结构延伸。可以认识到，具有至少一个内导体的线圈部分线匝也可以很大程度上有助于扼流线圈的电感形成。

在一种优选的实施方式中，保持体具有绝缘层或绝缘材料，绝缘层构造用于，使外导体和/或内导体与环形芯电绝缘。绝缘层优选形成了包围环形芯的绝缘套。共模扼流圈因此可以有利地构造成耐电压的、特别是耐高电压的。特别是针对汽车应用、例如电动车辆应用或混动车辆应用的高电压，例如在几百伏和上千伏之间。

在一种优选的实施方式中，线圈线匝的外导体通过连接区段与内导体连接，其中，连接区段构造成圆弧段形。因此有利地也可以由线圈线匝或线圈部分线匝包围环形芯的表面区域，该表面区域在穿孔壁区域和环形芯的径向向外指向的外面之间延伸。表面区域优选构造成圆形并且具有圆面，该圆面在穿孔的直径和环形芯的外径之间延伸。

线圈的和另外的线圈的线匝或部分线匝优选为了填充穿孔和/或为了包围环形芯而拼接在一起地形成了杯的形状。之前提到的连接区段在此形成了杯底，外导体在此形成了外部的杯壁并且内导体在此形成了柱筒或销，其特别是在中央从杯底延伸到被外导体并且因此被杯壁包围的空腔中。绝缘间隙或绝缘材料、特别是塑料材料优选在线圈线匝之间延伸。

部分线匝优选在剖面中构造成U形。内导体和外导体进一步优选分别形成了U形的边，其中，连接区段形成了连接U形的边的U形底部。

在一种优选的实施方式中，外导体和成形到这种外导体处的连接区段形成了杯段，其中，连接区段形成了杯底段。因此共模扼流圈的所有的线圈部分线匝的杯段可以共同地形成一种杯。所述杯优选构造用于容纳环形芯。

在一种优选的实施方式中，外导体和/或内导体分别具有用于和电路载体焊接的成形的焊脚。共模扼流圈因此可以有利地借助表面安装、特别是SMD安装（SMD = 表面安装器件）例如在回流焊炉中与电路载体焊接。

在一种优选的实施方式中，焊脚分别具有接触面，其中，接触面布置在共同的连接平面中。共模扼流圈因此可以有利地与平坦构造的电路载体回流焊。

电路载体优选是IMS电路载体（IMS = 绝缘金属基板）、DCB电路载体（DCB = 直接铜键合）、AMB电路载体（AMB = 活性金属钎焊）、LTCC电路载体（LTCC = 低温共烧陶瓷）或HTCC电路载体（高温共烧陶瓷）。

现在在下文中借助附图和进一步的实施例说明本发明。进一步的有利的实施变型方案由在附图和从属权利要求中说明的特征的组合得出。

附图说明

图1示出共模扼流圈的实施例，在该共模扼流圈中，线圈线匝分别包括内导体，其中，内导体共同填充共模扼流圈的环形芯的穿孔；

图2示出了在图1中示出的共模扼流圈的俯视图，在该共模扼流圈中，线圈线匝共同形成了一个杯，环形芯可以容纳在该杯中；

图3在空腔的俯视图中示出了在图1和2中示出的共模扼流圈，环形芯可以容纳在该空腔中；

图4示出了一张图表，在该图表中示出了流过线圈的线圈线匝的电流和流过另外的线圈的线圈线匝的与之相反的电流。

具体实施方式

图1在剖面图中示出了共模扼流圈1的实施例。共模扼流圈1具有特别是构造成能磁渗透的环形芯2。环形芯2例如由铁氧体形成并且具有穿孔20。共模扼流圈1也具有第一线圈的线圈线匝3和第二线圈的线圈线匝4。

线圈线匝3在这个实施例中包括外导体5和内导体7，它们分别通过连接区段13相互连接。线圈线匝3在这个实施例中一体地构造。线圈线匝4包括外导体6和内导体8，它们分别通过连接区段14相互电连接。外导体6和5分别形成了空心柱筒的柱筒壁的一部分、特别是一段。连接区段13和14分别形成了由线圈线匝3和4形成的杯段的底部段。

线圈线匝3和4分别在图1中示出的纵剖面中形成了U形，其中，在U形中，外导体和通过连接区段与外导体连接的内导体分别形成了U形的边。连接区段13或14在此形成U形底部。

内导体7和8与夹在内导体7和8之间的分隔接片10一起形成了柱或销，销在环形芯2的穿孔中延伸。这样形成的销成形到由连接区段13和14形成的杯底处并且特别是在中央在被外壁5和6包围的空腔12中延伸。空腔12因此构造成空心柱筒形，因而空心柱筒形构造的环形芯，如环形芯2，可以容纳在空腔12中。共模扼流圈1也具有保持体，该保持体在这个实施例中由塑料、特别是注塑件形成。保持体包括已经提到的分隔接片10和为杯内壁加衬的绝缘层9。绝缘层9径向环绕地在杯外壁的内侧处、在杯底处并且在形成了之前提到的销的内导体的、特别是内导体6和7的指向空腔12的外壁处延伸。

环形芯2在这个实施例中借助粘接剂15固定在杯底处。

共模扼流圈1构造用于，借助表面焊接安装与电路载体连接。为此，焊脚分别成形到U形边处、特别是线圈线匝的外导体和内导体处，焊脚的接触面布置在共同的平面中、特别是用于与电路载体焊接连接的连接平面中。线圈线匝3为此具有成形到外导体5处的、带有接触面42的焊脚28和成形到内导体7处的、带有接触面44的焊脚30。线圈线匝4为此具有成形到外导体6处的、带有接触面41的焊脚27和成形到内导体8处的、带有接触面43的焊脚29。

图1也示出了封闭盖16，封闭盖可以是共模扼流圈1的组成部分。封闭盖16构造用于，特别是在环形芯2嵌入到空腔12中之后封闭空腔12。封闭盖12为此扁平延伸地和环形地构造并且具有穿孔，之前所述的包括内导体的销可以导引穿过该穿孔。封闭盖16可以置放在由绝缘层9形成的支承凸台上。共模扼流圈1的空腔12因此可以被保护不受侵入的污物或湿气的影响。

图1也示出了电路载体21，该电路载体构造用于与共模扼流圈焊接。电路载体21可以与共模扼流圈一起形成接触***。电路载体构造用于，将相同的线圈的线圈线匝相互电连接。电路载体例如是IMS电路载体、DCB电路载体、AMB电路载体、LTCC电路载体或HTCC电路载体。

图2在特别是侧向的俯视图中示出了图1中已经示出的共模扼流圈。示出了剖切线19，其代表了图1所示的剖面图。

共模扼流圈1在这个实施例中包括四个彼此电隔离的线圈线匝。线圈线匝中的每个线圈线匝在这个实施例中形成了杯段、特别是四分之一杯段。在杯段之间，在这个实施例中借助注塑件形成了用于使杯段彼此电绝缘的隔板或分隔接片。隔板10在这个实施例中形成了沿着纵轴线40将杯对半分的结构并且因此将彼此对置的杯段彼此电绝缘地分隔开。形成了将杯对半分的结构的另一个分隔接片11构造用于，将包括两个杯段的两个杯半部彼此电绝缘地分隔开。隔板10和11在这个实施例中彼此垂直地布置。线圈线匝3和与之对置的线圈线匝4在隔板10和11之间延伸。横向于彼此对置的线圈线匝3和4地在杯壁11和杯壁10之间彼此对置地布置有线圈线匝17和线圈线匝18。通过隔板10分隔并且线圈线匝17紧随其后的线圈线匝3因此沿着围绕环形芯2以及围绕纵向轴线40的径向环绕结构布置，线圈线匝17则沿着径向环绕结构通过隔板11与线圈线匝4分隔开。通过隔板10分隔开的线圈线匝18沿着径向环绕结构与线圈线匝4相邻地布置。

线圈线匝3的连接区段13、线圈线匝4的连接区段14、线圈线匝17的连接区段25和线圈线匝18的连接区段26共同形成了由线圈线匝共同形成的杯的杯底。外导体5、6和线圈线匝17的外导体22以及线圈线匝18的外导体共同形成了杯壁，杯壁包围用于容纳环形芯2的空腔12。

焊脚分别成形到外导体处，其中，例如标出了成形到线圈线匝3的外导体5处的焊脚28和成形到线圈线匝4的外导体6处的焊脚27以及线圈线匝17的成形到外导体22处的焊脚31。外导体分别例如具有至少一个、两个或如在图2中所示那样三个焊脚。

图3在焊脚和空腔12的俯视图中示出了在图1和2中已经说明的共模扼流圈1。隔板10和11分别彼此交叉布置并且彼此间夹成了直角。沿围绕竖轴线40的径向的环绕方向径向环绕布置的线圈线匝3、17、4和18分别形成了四分之一圆弧段。保持体的成形到隔板10和11处的绝缘层9围拢用于容纳图1所示的环形芯2的空腔。

绝缘层9因此形成了一种环形盆，其将环形芯2与外导体3、17、4和18以及与内导体7、8、35和26电绝缘。

内导体35是线圈线匝17的组成部分，并且内导体36是线圈线匝18的组成部分。线圈线匝18具有外导体33，该外导体借助在图2中示出的连接元件26作为杯底段与内导体36连接。

内导体7和8通过隔板10和11分隔地彼此对置，隔板也在内导体之间延伸。隔板10在内导体之间的区域中形成了中间接片23。隔板11在内导体之间的区域中形成了中间接片24。中间接片23和24共同形成了一种十字形并且在共模扼流圈的中心中彼此相交。中心、特别是共模扼流圈1的旋转对称的构造的中心，由纵轴线40形成。

内导体35和26通过隔板10和11分隔地彼此对置。

外导体的焊脚27、28、31、32和内导体的焊脚29、30、37和38分别具有接触面，接触面彼此共面地布置。因此内导体可以用焊脚与电路载体、特别是陶瓷的电路载体一起焊接。

为了形成共模扼流圈1的包括两个线圈线匝的线圈，内导体、例如内导体7，可以通过焊脚29与电路载体的能导电的层焊接。能导电的层然后将焊脚29与沿径向环绕方向与内导体7直接相邻布置的外导体连接起来，在这个实施例中与线圈线匝17的外导体22连接并且在那里与焊脚31连接。包括两个线圈线匝的线圈，然后具有线圈线匝5的外导体的焊脚28作为第一接线，并且进一步具有线圈线匝17的内导体35的焊脚31作为第二接线。

为了形成共模扼流圈1的另外的线圈，可以例如借助在图1中示出的电路载体的另外的能导电的层将线圈线匝4的内导体9和与之相邻的线圈线匝18的外导体33电连接。相同的线圈的内导体的电流因此在环形芯的穿孔中朝相同的方向流。

图4示出了电路图，电路图中阐明了在图1、2和3中示出的共模扼流圈的线圈和另外的线圈的构造方案。线圈和另外的线圈分别包括两个线匝。流过线圈的线圈电流可以从外导体5的焊脚28通过线圈的第一线匝经由外导体28、从那里经由连接区段13流到内导体7。在那里在环形芯2中产生了磁性耦合。电流可以通过电路载体、例如在图1中示出的电路载体21从焊脚29流到与之相邻的线圈段的焊脚31。这形成了线圈的第二线匝。电流可以进一步通过外导体22、连接区段25流到内导体35，电流因此沿着和流过内导体7的电流相同的方向流过环形芯2。

与流过线圈的电流相反地取向的电流可以流过另外的线圈，该另外的线圈的第一线圈线匝由外导体6、连接区段14和内导体8形成。另外的线圈的第二线匝由外导体33、连接区段26和内导体36形成。线匝分别一体地例如由铜、特别是纯铜形成。叠加电流的EMV干扰因此可以在环形芯2中相互抵消。

Claims

1.共模扼流圈（1），其带有特别是能磁渗透的、特别是圆环形的环形芯（2）和至少一个线圈（5、13、7、22、25、35）及至少一个另外的线圈（6、14、8、33、26、36），其中，线圈（5、13、7、22、25、35）和另外的线圈（6、14、8、33、26、36）分别这样布置在环形芯（2）的区域中，使得贯穿线圈的磁通检测环形芯（2），

其特征在于，环形芯（2）包围特别是柱筒形的穿孔（20）并且线圈（5、6、7、8、13、14、22、25、26、33、35、36）针对每个线圈线匝（3、4、17、18）分别包括至少一个电内导体（7、8、35、36）、特别是母线，内导体布置在穿孔（20）中，其中，线圈线匝具有与内导体（7、8、35、36）电连接的外导体（5、6、22、33），其中，外导体（5、6、22、33）形成了柱筒外壳区段，特别是柱筒外壳段，其构造用于包围环形芯（2）的圆周区段。

2.按照权利要求1或2所述的共模扼流圈（1），其特征在于，其中，所述布置在穿孔（20）中的内导体（7、8、35、36）共同形成了柱筒形状并且因此共同填充所述穿孔（20），并且其中，所述内导体（7、8、35、36）分别具有圆弧段形的横截面。

3.按照权利要求1或2所述的共模扼流圈（1、19、35），其特征在于，所述线圈（5、6、7、8、13、14、22、25、26、33、35、36）分别具有仅一个线圈线匝（3、4、17、18）并且所述外导体（5、6、22、33）或附加地内导体（7、8、35、36）为此分别在横截面中构造成半圆形。

4.按照权利要求1或2所述的共模扼流圈，其特征在于，所述线圈（5、6、7、8、13、14、22、25、26、33、35、36）分别具有两个线圈线匝（3、4、17、18），其中，所述外导体（5、6、22、33）和/或所述内导体（7、8、35、36）为此分别在横截面中构造成四分之一圆弧段形。

5.按照前述权利要求中任一项所述的共模扼流圈（1），其特征在于，所述共模扼流圈（1）具有电绝缘构造的保持体（9）、特别是塑料体，其至少在彼此相邻的外导体（5、6、22、23）之间或者附加地在内导体（7、8、35、36）之间延伸，并且其包围用于容纳所述环形芯（2）的环形的空腔（12），所述空腔构造用于容纳所述环形芯（2）。

6.按照权利要求5所述的共模扼流圈（1），其特征在于，所述保持体（9）具有绝缘层（9），绝缘层构造用于，将所述外导体（5、6、22、33）和/或所述内导体（7、8、35、36）与所述环形芯（2）电绝缘。

7.按照前述权利要求中任一项所述的共模扼流圈（1），其特征在于，线圈线匝（3、4、17、18）的所述外导体（5、6、22、33）通过圆弧段形的连接区段（13、14、25、26）与所述内导体（7、8、35、36）连接。

8.按照权利要求7所述的共模扼流圈（1），其特征在于，所述外导体（5、6、22、33）和成形在这种外导体处的连接区段（13、14、25、26）形成了杯段，其中，所述连接区段（13、14、25、26）形成了杯底段。

9.按照前述权利要求7或8所述的共模扼流圈（1），其特征在于，所述外导体（5、6、22、33）和/或所述内导体（7、8、35、36）分别具有用于与电路载体（21）焊接的成形的焊脚（27、28、29、30、31、32）。

10.按照前述权利要求中任一项所述的共模扼流圈（1），其特征在于，所述焊脚（27、28、29、30、31、32）分别具有接触面（41、42、43、44），其中，接触面布置在共同的连接平面中。