[發(fā)明專利]一種具有噪聲電流耗散功能的共模扼流圈

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610004237.6
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105529136A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王世山;周峰;岳澤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);蘇州吳變電氣科技有限公司
• 主分類號: H01F17/06
• 分類號: H01F17/06;H01F27/28;H01B7/30
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 嚴(yán)巧巧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種共模扼流圈。

背景技術(shù)

目前，作為一種抑制電力電子系統(tǒng)中傳導(dǎo)干擾的有效手段，EMI濾波得到了大量研 究。由無源電感器、電容器組成的分立式無源EMI濾波器，設(shè)計相對成熟且成本低， 在工業(yè)上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)分立式EMI濾波器往往因寄生參數(shù)的影響而導(dǎo) 致高頻特性不佳，例如，由于寄生電容的存在，EMI濾波器中共模扼流圈往往會在高頻 發(fā)生諧振，因而無法提供足夠大的阻抗來對高頻段的共模傳導(dǎo)干擾進(jìn)行有效抑制。傳統(tǒng) 的無源EMI濾波器對傳導(dǎo)噪聲的抑制手段目前主要集中在對噪聲的“反射”方面，而 這類濾波器因為與噪聲源阻抗和負(fù)載阻抗的匹配問題，在實際運用中也往往無法達(dá)到設(shè) 計時所期望的噪聲抑制效果。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種具有噪聲電流耗散功 能的共模扼流圈，用于解決傳統(tǒng)的無源EMI濾波器噪聲抑制效果不佳的技術(shù)問題。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種具有噪聲電流耗散功能的共模扼流圈，由閉合磁環(huán)和繞制在其上的耦合線圈組 成，纏繞耦合線圈的導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部的銅芯、中間的鎳層和外部的絕緣漆。

本發(fā)明的共模扼流圈具有傳統(tǒng)共模扼流圈的所有功能，基本結(jié)構(gòu)也與傳統(tǒng)共模扼流 圈一致，閉合磁環(huán)為高磁導(dǎo)率的磁芯，耦合線圈有2個且匝數(shù)相同、方向相反；但在共 模扼流圈的耦合線圈的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和材料上作出了改進(jìn)，能夠在對噪聲電流進(jìn)行“反射” 衰減的基礎(chǔ)上進(jìn)行“耗散”衰減。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所鎳層厚度根據(jù)共模扼流圈所用場合進(jìn)行相應(yīng)計算調(diào)整， 建議所述鎳層的厚度為在共模扼流圈的傳導(dǎo)干擾頻率段下限頻率下的鎳的3倍或3倍以 上集膚深度。

有益效果：

本發(fā)明在原先漆包銅導(dǎo)線的基礎(chǔ)上，在導(dǎo)線結(jié)構(gòu)中增加中間的鎳層并將該種導(dǎo)線在 磁芯上繞制成耦合線圈形成共模扼流圈，這一構(gòu)思巧妙且操作簡單實用的創(chuàng)新在行業(yè)內(nèi) 屬于首創(chuàng)，并且由此帶來了較好的效果：

由于傳導(dǎo)電磁干擾電流的頻率范圍一般為數(shù)百kHz到數(shù)十或數(shù)百MHz，具體范圍 因不同的噪聲標(biāo)準(zhǔn)而存在差異，但其頻率范圍都很高。在高頻段，高頻噪聲電流會在“集 膚效應(yīng)”的作用下流向?qū)Ь€的表層，體現(xiàn)在本發(fā)明中，高頻噪聲電流會因“集膚效應(yīng)” 而流向銅導(dǎo)線表面的鎳層。由于金屬鎳具有較高的磁導(dǎo)率，相比于其他常見的金屬(銅、 鐵、金、銀等)具有較淺的集膚深度，即對高頻電流具有更強(qiáng)的吸收能力；另一方面， 相比于導(dǎo)線芯部所用材料銅，鎳具有更高的電阻率，能夠保證在“集膚效應(yīng)”作用下進(jìn) 入鎳層的高頻噪聲電流得到有效耗散。傳統(tǒng)EMI濾波器中扼流圈由于寄生電容的存在， 在高頻段往往無法提供足夠多的插入損耗，本文提出的新方案中，電流頻率越高，電流 越向鎳層表面流通，鎳層對噪聲的交流電阻越大，能夠為扼流圈在高頻段提供的阻抗也 越高，從而對噪聲電流進(jìn)行有效耗散，有效改善扼流圈高頻特性。

附圖說明

圖1是共模扼流圈結(jié)構(gòu)圖；

圖2是共模扼流圈的導(dǎo)線截面圖；

圖3是兩種扼流圈在傳導(dǎo)干擾頻段內(nèi)阻抗對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1所示為一種具有噪聲電流耗散功能的共模扼流圈，如圖1所示，共模扼流圈 結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有傳統(tǒng)共模扼流圈一致，均為在同一高磁導(dǎo)率的閉合磁環(huán)所形成的磁芯上反向 繞制兩段匝數(shù)相同的耦合線圈，但在繞制耦合線圈所用導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和材料上有所創(chuàng)新，如 圖2所示：相比于傳統(tǒng)的純銅導(dǎo)線外加絕緣漆的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提出了一種在銅芯1的基 礎(chǔ)上外鍍鎳層2再刷絕緣漆3的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。

金屬的集膚深度公式為：

d=2ωμγ]]>

其中：

ω＝2πf，f為通過金屬的電流頻率，μ為金屬的磁導(dǎo)率，γ為金屬的電導(dǎo)率。