[發(fā)明專利]一種堆疊式共模電感、濾波器及功率變換器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011118259.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN112420366A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 支永健;張晨;劉松林;楊天礬;閔建軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司
• 主分類號(hào): H01F38/14
• 分類號(hào): H01F38/14;H01F27/36;H01F27/28;H01F27/24
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 廖元寶

本發(fā)明公開了一種堆疊式共模電感、濾波器及功率變換器，屬于電感技術(shù)領(lǐng)域，用于解決目前共模電感抗干擾性能差等技術(shù)問題，具體結(jié)構(gòu)包括偶數(shù)個(gè)共模電感，各所述共模電感的磁芯相同，各所述共模電感的繞組依次串聯(lián)，各所述共模電感上下堆疊。本發(fā)明具有高外部磁場(chǎng)抗擾度、高差模電感以及低磁場(chǎng)發(fā)射等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及電感技術(shù)領(lǐng)域，特指一種堆疊式共模電感、濾波器及功率變換器。

背景技術(shù)

功率變換器由于具有體積重量小、效率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在電源中得到廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展,但其高開關(guān)頻率特性帶來的大量電磁干擾問題不可忽視,尤其隨著汽車電子、無人駕駛等技術(shù)的發(fā)展,電磁干擾已經(jīng)不僅僅是影響設(shè)備性能的問題,甚至涉及到了人身安全。電磁干擾(EMI)濾波器是最有效的EMI抑制器件之一,傳統(tǒng)的無源濾波器由電容和電感組成。在電力電子系統(tǒng)中，由于高開關(guān)頻率和緊湊的設(shè)計(jì)，EMI濾波器很容易拾取主電源電路發(fā)出的近磁場(chǎng)噪聲，這顯著降低了EMI濾波器的性能。共模電感是EMI濾波器中重要的器件，它能有效減少?gòu)墓β首儞Q器進(jìn)入電網(wǎng)的共模干擾信號(hào)。由于EMI濾波器與主電路之間的近磁場(chǎng)耦合，共模電感易受到外界磁場(chǎng)的干擾而成為噪聲源，進(jìn)而影響其EMI濾波器對(duì)噪聲的抑制能力。因此，提高共模電感的抗干擾能力，對(duì)于EMI濾波器性能的優(yōu)化具有重要的意義。

圖1(a)示出了時(shí)變磁場(chǎng)中的傳統(tǒng)共模電感。時(shí)變磁場(chǎng)在電感繞組內(nèi)產(chǎn)生磁鏈，導(dǎo)致繞組中產(chǎn)生噪聲電壓，如圖1(b)所示，在圖1(b)中，vind1和vind2是兩個(gè)繞組中的感應(yīng)電壓。如果磁場(chǎng)不均勻或共模電感繞組不對(duì)稱，感應(yīng)電壓Vind1和Vind2將不相等，使得近磁場(chǎng)耦合產(chǎn)生共模和差模噪聲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高外部磁場(chǎng)抗擾度、高差模電感以及低磁場(chǎng)發(fā)射的堆疊式共模電感、濾波器及功率變換器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種堆疊式共模電感，包括偶數(shù)個(gè)共模電感，各所述共模電感的磁芯相同，各所述共模電感的繞組依次串聯(lián)，各所述共模電感上下堆疊。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

相鄰所述共模電感之間的繞組方向相反。

各所述共模電感的磁芯同軸設(shè)置。

各所述共模電感的繞組同軸設(shè)置。

各所述共模電感的繞組匝數(shù)相同。

各所述共模電感的繞組均勻繞制于對(duì)應(yīng)的磁芯上。

各所述共模電感的繞組張角為180度。

所述共模電感的數(shù)量為兩個(gè)。

本發(fā)明還公開了一種濾波器，包括如上所述的堆疊式共模電感。

本發(fā)明還公開了一種功率變換器，包括如上所述的濾波器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的堆疊式共模電感，通過多個(gè)共模電感堆疊的方式，顯著提高了共模電感抑制電磁干擾的能力，具有高外部磁場(chǎng)抗擾度、高差模電感以及低磁場(chǎng)發(fā)射等優(yōu)點(diǎn)，顯著提升了共模電感的性能。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)共模電感近磁場(chǎng)耦合噪聲電壓產(chǎn)生機(jī)理示意圖；其中(a)共模電感暴露在近磁場(chǎng)中；(b)等效電路。

圖2為堆疊式共模電感構(gòu)造過程俯視圖。

圖3為堆疊式共模電感構(gòu)造過程側(cè)視圖。

圖4為堆疊式共模電感等效電路(暴露在均勻外部磁場(chǎng)中)。

圖5為傳統(tǒng)共模電感差模磁通分布圖；其中(a)磁場(chǎng)分布圖；(b)側(cè)視圖。