磁气部件及电气电路的制作方法
【专利摘要】在现有技术中期望将共模噪声对策的构造小型化。本发明提供一种磁气部件及电气电路，磁气部件具有磁性体磁芯、第1绕线、与第1绕线不短路的第2绕线、和第3绕线，第1绕线和第2绕线和第3绕线被卷绕在磁性体磁芯上，通过在第1绕线流过第1电流，在磁性体磁芯产生第1磁通，通过在第2绕线流过与第1电流相同方向的第2电流，在磁性体磁芯产生第2磁通，通过在第3绕线流过与第1电流相反方向的第3电流，在磁性体磁芯产生第3磁通，第1磁通和第2磁通和第3磁通相互增强。
【专利说明】
磁气部件及电气电路
技术领域
[0001 ]本发明涉及去除共模噪声的噪声对策部件。
【背景技术】
[0002 ]专利文献I公开了具有扼流线圈和接地线扼流线圈的噪声滤波电路。
[0003]专利文献2公开了AC线滤波器，具有按照噪声放大电路的输出对共模扼流线圈提供电动势的电流供给电路。
[0004]【现有技术文献】
[0005]【专利文献】
[0006]【专利文献I】日本特开平6— 233521号公报
[0007]【专利文献2】日本特开平10— 303674号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009 ]在现有技术中期望将共模噪声对策的构造小型化。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]—种磁气部件，具有:磁性体磁芯;第I绕线；与第I绕线不短路的第2绕线；以及第3绕线，第I绕线和第2绕线和第3绕线被卷绕在磁性体磁芯上，通过在第I绕线流过第I电流，在磁性体磁芯产生第I磁通，通过在第2绕线流过与第I电流相同方向的第2电流，在磁性体磁芯产生第2磁通，通过在第3绕线流过与第I电流相反方向的第3电流，在磁性体磁芯产生第3磁通，第I磁通和第2磁通和第3磁通相互增强。2.根据权利要求1的磁气部件，第3绕线的线径比第I绕线的线径或者第2绕线的线径的至少一方小。
[0012]发明效果
[0013]根据本发明，能够将共模噪声对策的构造小型化。
【附图说明】
[0014]图1是表示实施方式I的磁气部件的概略结构的图。
[0015]图2是表示实施方式I的磁气部件的变形例的概略结构的图。
[0016]图3是表示实施方式I的磁气部件的另一变形例的概略结构的图。
[0017]图4是表不实施方式2的电气电路的一例的概略结构的图。
[0018]图5是表示针对共模的透射特性的实测例的图。
[0019]图6是表示共模扼流线圈21的概略结构的图。
[0020]图7是表示单相三线式系统的噪声滤波电路的一例的图。
【具体实施方式】
[0021]下面，参照【附图说明】本发明的实施方式。
[0022]首先，对本
【发明人】的着眼点说明如下。
[0023]作为从电路装置通过电源线流出的噪声的去除或者针对噪声的入射的对策，采用噪声滤波电路。噪声按照其传播特性被分类为简正模噪声(normal mode noise)和共模噪声。简正模噪声是在电力线之间巡回的噪声。共模噪声是在多条电力线上同相传播、并以中性线为归路而逆相传播的噪声。
[0024]图6是表示共模扼流线圈21的概略结构的图。
[0025]图7是表示单相三线式系统的噪声滤波电路的一例的图。
[0026]用于降低共模噪声的电容器C3和电容器C4连接在第I电力线8a和第2电力线8b和中性线Sc之间。另外，共模扼流线圈21连接在比电容器C3和电容器C4更靠电源的一侧。
[0027]从电源侧供给的电流的一部分通过电容器C3和电容器C4泄露到中性线Sc。对于泄露电流从安全规格上设定了上限。因此，电容器C3和电容器C4使用几nF以下的小电容的电容器。使共模噪声衰减的参数是电容器C3和电容器C4的电容以及共模扼流线圈21的电感。因此，为了充分降低共模噪声，需要增大共模扼流线圈21的第I绕线LI和第2绕线L2的电感。
[0028]但是，在使用kW级的电力的电路中，在第I电力线8a和第2电力线8b流过大约几安培?几十安培的较大的电流。因此，作为插入设置在第I电力线8a和第2电力线Sb中的第I绕线LI和第2绕线L2，需要卷绕电流电容较大的粗电线。但是，在增加第I绕线LI或者第2绕线L2的匝数时，存在共模扼流线圈21的体积增大的问题。
[0029]本
【发明人】基于以上的着眼点完成了下述的实施方式。
[0030](实施方式I)
[0031 ]图1是表不实施方式I的磁气部件的概略结构的图。
[0032]在图1中，对绕线标注的黑点记号?表示各个绕线的磁耦合的方向。
[0033]实施方式I的磁气部件具有磁性体磁芯10、第I绕线L1、第2绕线L2和第3绕线L3。第2绕线L2与第I绕线LI不短路。
[0034]第I绕线LI和第2绕线L2和第3绕线L3被卷绕在磁性体磁芯10上。
[0035]通过在第I绕线LI流过第I电流，在磁性体磁芯10产生第I磁通。
[0036]通过在第2绕线L2流过与第I电流相同方向的第2电流，在磁性体磁芯10产生第2磁通。
[0037]通过在第3绕线L3流过与第I电流相反方向的第3电流，在磁性体磁芯10产生第3磁通。
[0038]第I磁通和第2磁通和第3磁通相互增强。
[0039]根据以上的结构，能够将共模噪声对策的构造小型化。即，在该磁气部件中，当产生了在第I绕线和第2绕线是同相流过、而且以第3绕线为归路且逆相流过的共模噪声的情况下，在磁性体磁芯中，所有的绕线产生相同方向的磁通。即，例如如果使用该磁气部件构成共模扼流线圈，则由在电气电路的电力线和中性线流过的共模噪声所产生的磁通能够相互增强地耦合。因此，即使是第I绕线和第2绕线的电感比较小，在产生共模噪声的情况下也能够得到较大的阻抗。即，能够减小各绕线的电感。由此，能够削减第I绕线和第2绕线(例如插入设置在电力线中的线径较粗的绕线)的匝数。因此，能够实现共模扼流线圈的小型化。
[0040]说明例如使用螺旋管形状的磁性体磁芯构成实施方式I的磁气部件(在此，假设第I绕线和第2绕线和第3绕线的匝数相同)的情况。此时，与以往的螺旋管形状的二线式共模扼流线圈相比，该磁气部件能够将磁性体磁芯的体积削减约75%。并且，与在以往的螺旋管形状的二线式共模扼流线圈的基础上，将不与其耦合的电感器插入设置于中性线的结构相比，该磁气部件能够将磁性体磁芯的体积削减约50%。
[0041]并且，根据以上的结构，能够抑制如专利文献I公开的追加接地线的扼流线圈这样的部件数目的增加。其结果是，能够抑制因部件数目的增加而引起的电路的可靠性的下降。并且，能够抑制因部件数目的增加而引起的设计及安装的工时的增加。
[0042]并且，根据以上的结构，与如专利文献2公开的那样另外设置噪声对策用的电源系统的结构相比，能够使电路规模小型化。
[0043]并且，根据以上的结构，通过减小各绕线的电感，共模扼流线圈的自谐振频率上升。因此，能够扩大共模扼流线圈有效发挥作用的频带。
[0044]并且，根据以上的结构，第I绕线和第2绕线的长度缩短。因此，第I绕线和第2绕线的电阻成分被抑制为较小的值。其结果是，能够降低该磁气部件中的电力损失。
[0045]在图1所示的结构中，例如相对于从端子5a和端子5b和端子5c流入的同相电流，在使第I绕线LI和第2绕线L2产生相同方向的磁通、而且使第3绕线L3产生相反方向的磁通的朝向，将各个绕线之间耦合。
[0046]图5是表示针对共模的透射特性的实测例的图。
[0047]在图5中，在透射特性的值越小时，将共模噪声切断的性能越高。
[0048]在图5中，实线表示使用实施方式I的磁气部件的结果。
[0049]作为实施方式I的磁气部件，采用了第I绕线和第2绕线和第3绕线的匝数分别是6的磁气部件。
[0050]并且，在实施方式I的磁气部件中，第3绕线使用直径0.5_的漆包线。
[0051]在图5中，虚线表示使用比较例的磁气部件的结果。
[0052]作为比较例，采用了如图6所示的二线式共模扼流线圈。此时，第I绕线和第2绕线的匝数分别是12。
[0053]在实施方式I的磁气部件和比较例中，第I绕线和第2绕线使用直径1.6mm的漆包线。
[0054]并且，在实施方式I的磁气部件和比较例中，磁性体磁芯采用磁芯的截面积为23mm2、磁芯的外周直径为27.5mm的纳米结晶软磁性材料的磁芯。
[0055]图5是输出为ImW时的网络测定器的测定结果。
[0056]如图5所示，采用匝数较少的实施方式I的磁气部件，能够实现与匝数较多的比较例同等以上的共模切断性能。
[0057]如上，能够维持对共模噪声的降低效果，而且实现作为单一部件的共模扼流线圈的小型化。
[0058]另外，在实施方式I的磁气部件中，也可以是，第3绕线L3的线径小于第I绕线LI的线径或者第2绕线L2的线径的至少一方。例如，也可以是第3绕线L3的线径比第I绕线LI的线径和第2绕线L2的线径都小。
[0059]根据以上的结构，例如能够将作为线径较小的导线而形成的第3绕线卷绕在磁性体磁芯的外周中较小的划区中。即，通过减小第3绕线的线径，能够使该磁气部件更加小型化。在将第3绕线与中性线连接的情况下，微小电流作为共模噪声流过第3绕线。因此，第3绕线能够使用电流电容较小的细线。
[0060]图2是表示实施方式I的磁气部件的变形例的概略结构的图。
[0061]在实施方式I的磁气部件中，也可以是，在卷绕了第I绕线LI或者第2绕线L2的至少一方的位置卷绕第3绕线L3。例如，在实施方式I的磁气部件中，也可以如图2所示，在卷绕了第I绕线LI和第2绕线L2的位置卷绕第3绕线L3。
[0062]根据以上的结构，能够采用具有卷绕第I绕线和第2绕线所需要的区域的磁性体磁芯。即，能够削减卷绕第3绕线所需要的区域，使磁性体磁芯更加小型化。为了防止基于简正模电流的磁通饱和，优选第I绕线和第2绕线之间的耦合度是接近I的值。另一方面，第I绕线或者第2绕线与第3绕线的耦合系数的下降不影响磁通饱和。
[0063]并且，根据以上的结构，能够降低第I绕线的线间电容和第2绕线的线间电容。另夕卜，能够增加第I绕线或者第2绕线与第3绕线之间的寄生电容。因此，能够使采用该磁气部件的共模扼流线圈的自谐振频率进一步上升。另外，能够进一步提高针对共模噪声的降低效果。
[0064]另外，在图2所示的结构例中，需要将第I绕线LI及第2绕线L2与第3绕线L3绝缘。例如，也可以是，第3绕线L3被绝缘被膜覆盖。或者，也可以是，第I绕线LI及第2绕线L2至少一方被绝缘被膜覆盖。或者，也可以是，第I绕线LI及第2绕线L2与第3绕线L3被绝缘性的隔离物分开。
[0065]图3是表示实施方式I的磁气部件的另一变形例的概略结构的图。
[0066]在实施方式I的磁气部件中，也可以如图3所示，将第3绕线L3卷绕在第I绕线LI和第2绕线L2的线之间。
[0067]根据以上的结构，能够进一步降低第I绕线的线间电容和第2绕线的线间电容。另夕卜，能够进一步增加第I绕线或者第2绕线与第3绕线之间的寄生电容。因此，能够使采用该磁气部件的共模扼流线圈的自谐振频率进一步上升。另外，能够进一步提高针对共模噪声的降低效果。
[0068]另外，在实施方式I的磁气部件中，也可以是，第I绕线LI的匝数和第2绕线L2的匝数相同。此时，也可以是，第3绕线L3的匝数与第I绕线LI的匝数不同。
[0069]根据以上的结构，通过使第I绕线的匝数和第2绕线的匝数相同，能够防止基于简正模电流的磁通饱和。此时，通过调整不影响磁通饱和的第3绕线的匝数，能够设定期望的共模阻抗。
[0070]并且，在实施方式I的磁气部件中，也可以是，将第I绕线LI中被输入第I电流的端子、和第2绕线L2中被输入第2电流的端子、和第3绕线L3中输出第3电流的端子配置在一边。
[0071]此时，也可以是，将第I绕线LI中输出第I电流的端子、和第2绕线L2中输出第2电流的端子、和第3绕线L3中被输入第3电流的端子配置在一边。
[0072]根据以上的结构，例如能够使成为噪声源的电路侧的端子和电源侧的端子分开。因此，能够实现将端子间的寄生电容抑制为较小的安装。由此，能够抑制与绕线的电感并列的寄生电容的产生。因此，能够抑制共模扼流线圈的噪声降低效果的恶化。
[0073]在图1和图2和图3所;^的结构例中，端子4a和端子4b和端子4c与端子5a和端子5b和端子5c分开配置。
[0074]并且，在实施方式I的磁气部件中，也可以是，通过在第I绕线LI流过与第I电流相反方向的第4电流，由此在磁性体磁芯10产生第4磁通。
[0075]此时，也可以是，通过在第2绕线L2流过与第4电流相反方向的第5电流，由此在磁性体磁芯10产生第5磁通。
[0076]此时，也可以是，第4磁通和第5磁通相互减弱。
[0077]根据以上的结构，能够抑制简正模电流的流动被该磁气部件阻碍。
[0078]另外，各个绕线能够使用铜线等一般公知的材质的绕线。
[0079]另外，磁性体磁芯10能够使用铁氧体磁芯等一般公知的材质的磁性体磁芯。
[0080]并且，也可以是，磁性体磁芯10在其磁路上具有间隙。
[0081]根据以上的结构，即使是由于第I绕线和第2绕线的匝数减少而使得电感的偏差增大的情况下，也能够进一步抑制磁性体的磁饱和的产生。
[0082]并且，也可以是，磁性体磁芯10是组合了多种磁芯材料的复合磁芯。
[0083]根据以上的结构，例如能够将低频且具有较高的导磁率的磁性体磁芯、和高频且具有较高的导磁率的磁性体磁芯进行组合。因此，通过提高该磁气部件的自谐振频率，能够使高频特性良好。
[0084](实施方式2)
[0085]下面说明实施方式2，适当省略与上述实施方式I重复的说明。
[0086]图4是表不实施方式2的电气电路的一例的概略结构的图。
[0087]实施方式2的电气电路具有磁气部件20、第I电力线8a、第2电力线8b、和中性线8c。第2电力线8b不与第I电力线8a短路。
[0088]磁气部件20是实施方式I的磁气部件。
[0089]磁气部件20的第I绕线LI与第I电力线8a连接。
[0090]磁气部件20的第2绕线L2与第2电力线8b连接。
[0091]磁气部件20的第3绕线L3与中性线8c连接。
[0092]根据以上的结构，能够使电气电路中的共模噪声对策的构造小型化。
[0093]例如，在开关电源电路中，由于与中性电位之间的寄生耦合而产生的共模噪声比较大。因此，例如通过将实施方式I的磁气部件作为共模扼流线圈插入设置在开关电源电路的输入侧，能够在电路规模不明显增大的情况下有效降低共模噪声。
[0094]通过使用实施方式I的磁气部件，能够发挥在实施方式I中说明的效果。
[0095]更具体地讲，在实施方式2的电气电路中，在共模电流流过第I电力线8a和第2电力线8b时，将产生如下的电流的流动和磁通。
[0096]即，在第I绕线LI流过第I电流。由此，在磁气部件20的磁性体磁芯10产生第I磁通。
[0097]另外，在第2绕线L2流过与第I电流相同方向的第2电流。由此，在磁气部件20的磁性体磁芯10产生第2磁通。
[0098]另外，在中性线8c流过与共模电流相反方向的反馈电流。因此，在第3绕线L3流过与第I电流相反方向的第3电流。由此，在磁气部件20的磁性体磁芯10产生第3磁通。
[0099]此时，第I磁通和第2磁通和第3磁通相互增强。
[0100]根据以上的结构，在共模电流流过时，磁气部件20的阻抗增加。因此，共模电流的流动受到阻碍。其结果是，能够降低电气电路中的共模噪声。
[0101]更具体地讲，在实施方式2的电气电路中，在简正模电流流过第I电力线8a和第2电力线8b时，将产生如下的电流的流动和磁通。
[0102]即，在第I绕线LI流过第4电流。由此，在磁气部件20的磁性体磁芯10产生第4磁通。
[0103]另外，在第2绕线L2流过与第4电流相反方向的第5电流。由此，在磁气部件20的磁性体磁芯10产生第5磁通。
[0104]此时，第4磁通和第5磁通相互减弱。
[0105]根据以上的结构，在简正模电流流过时，磁气部件20的阻抗降低。因此，能够抑制电气电路中的简正模电流的流动被磁气部件20阻碍。
[0106]在图4所示的结构例中设有电容器Cl和电容器C2。因此，能够降低简正模噪声。
[0107]并且，在图4所示的结构例中设有电容器C3和电容器C4。因此，能够降低共模噪声。
[0108]如上，在图4所示的结构例中，由磁气部件20和电容器Cl?C4构成噪声滤波电路。
[0109]另外，也可以是，实施方式2的电气电路是与单相三线式的电源线和电源电路连接的电气电路。
[0110]端子7a和端子7b与电源电路的电源配线连接。端子7c与电源电路的中性电位连接。并且，端子6a和端子6b与电源线缆的电源线连接。端子6c与电源线缆的中性线连接。
[0111]根据以上的连接，能够使从端子7a和端子7b流入、而且从端子7c反馈的共模噪声大幅衰减。
[0112]另外，也可以交换磁气部件20、和电容器Cl及C2、和电容器C3及C4的配置位置。
[0113]并且，也可以使用两个以上的磁气部件20实现多段的电路结构。
[0114]产业上的可利用性
[0115]本发明的磁气部件能够用作开关电源电路等中的噪声滤波器。
[0116]标号说明
[0117]8a第I电力线;8b第2电力线;8c中性线；10磁性体磁芯;20磁气部件;LI第I绕线;L2第2绕线;L3第3绕线。
【主权项】
1.一种磁气部件，具有: 磁性体磁芯； 第I绕线； 与所述第I绕线不短路的第2绕线；以及 第3绕线， 所述第I绕线和所述第2绕线和所述第3绕线被卷绕在所述磁性体磁芯上， 通过在所述第I绕线流过第I电流，在所述磁性体磁芯产生第I磁通， 通过在所述第2绕线流过与所述第I电流相同方向的第2电流，在所述磁性体磁芯产生第2磁通， 通过在所述第3绕线流过与所述第I电流相反方向的第3电流，在所述磁性体磁芯产生第3磁通， 所述第I磁通和所述第2磁通和所述第3磁通相互增强。2.根据权利要求1的磁气部件， 所述第3绕线的线径比所述第I绕线的线径或者所述第2绕线的线径的至少一方小。3.根据权利要求1的磁气部件， 在卷绕了所述第I绕线或者所述第2绕线的至少一方的位置卷绕所述第3绕线。4.根据权利要求1的磁气部件， 所述第3绕线被卷绕在所述第I绕线和所述第2绕线的线之间。5.根据权利要求1的磁气部件， 所述第I绕线的匝数和所述第2绕线的匝数相同，所述第3绕线的匝数与所述第I绕线的匝数不同。6.根据权利要求1的磁气部件， 将所述第I绕线中被输入所述第I电流的端子、和所述第2绕线中被输入所述第2电流的端子、和所述第3绕线中输出所述第3电流的端子配置在一边， 将所述第I绕线中输出所述第I电流的端子、和所述第2绕线中输出所述第2电流的端子、和所述第3绕线中被输入所述第3电流的端子配置在另一边。7.根据权利要求1的磁气部件， 通过在所述第I绕线流过与所述第I电流相反方向的第4电流，在所述磁性体磁芯产生第4磁通， 通过在所述第2绕线流过与所述第4电流相反方向的第5电流，在所述磁性体磁芯产生第5磁通， 所述第4磁通和所述第5磁通相互减弱。8.—种电气电路，具有: 权利要求1的所述磁气部件； 第I电力线； 第2电力线；以及 中性线， 所述第I绕线与所述第I电力线连接。 所述第2绕线与所述第2电力线连接。 所述第3绕线与所述中性线连接。9.根据权利要求8的电气电路， 在共模电流流过所述第I电力线和所述第2电力线时，通过在所述第I绕线流过所述第I电流，而且在所述第2绕线流过所述第2电流，而且在所述中性线流过与所述共模电流相反方向的反馈电流，由此在所述第3绕线流过所述第3电流。10.根据权利要求8的电气电路， 在简正模电流流过所述第I电力线和所述第2电力线时，通过在所述第I绕线流过第4电流，由此在所述磁性体磁芯产生第4磁通，而且，通过在所述第2绕线流过与所述第4电流相反方向的第5电流，由此在磁性体磁芯产生第5磁通， 所述第4磁通和所述第5磁通相互减弱。
【文档编号】H03H7/09GK106067778SQ201510920138
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年12月11日 公开号201510920138.8, CN 106067778 A, CN 106067778A, CN 201510920138, CN-A-106067778, CN106067778 A, CN106067778A, CN201510920138, CN201510920138.8
【发明人】西本太树, 岭岸瞳, 原翔一
【申请人】松下知识产权经营株式会社