專利名稱：基于柔性多層帶材的全集成emi濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備，尤其涉及一種基于柔性多層帶材的全集成EMI濾波器。
背景技術(shù)：
模塊化、小型化、高功率密度是現(xiàn)在電力電子設(shè)備的發(fā)展趨勢， 一方面要求盡量減少電力電子設(shè)備中每個元件的體積，另一方面針對嚴(yán)重的電磁干擾EMI (electromagnetic interference)問題，對EMI濾波器的性能也要求越來越高。而傳統(tǒng)分立型EMI濾波器存在著分立元件數(shù)量多，空間利用率低，體積大的問題，并且濾波器的性能容易受到分布參數(shù)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于柔性多層帶材的EMI
V本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種基于柔性多層帶材的全集成EMI濾波器，EE磁芯或EI磁芯構(gòu)成含有兩個邊柱和一個中柱的閉合磁路，中柱開氣隙；第一繞組和第二繞組分別繞在兩個邊柱上，繞向相同；中柱上繞有第三繞組和第四繞組這兩個繞組或只繞有第五繞組這一個繞組。當(dāng)中柱上繞有第三繞組和第四繞組這兩個繞組時，第三繞組和第四繞組繞向相反，第一繞組的末端兩個端子分別與第二繞組首端兩個端子相連，第二繞組末端兩個端子分別與第三繞組和第四繞組的首端各一個端子相連。當(dāng)中柱上繞有第五繞組這一個繞組時，第一繞組的末端兩個端子分別與第二繞組首端兩個端子相連，第二繞組末端兩個端子分別與第五繞組兩個對角的端子相連。
進(jìn)一步地，所述所述第一繞組和第二繞組均由含2N條銅箔的交錯并聯(lián)型的柔性多層帶材繞成，N為正整數(shù)，且所有奇數(shù)層銅箔的首端短接、末端短接，所有偶數(shù)層銅箔的首端短接形成、末端短接，形成四個連接端子。所述第三繞組
和第四繞組均由含2M條銅箔的交錯并聯(lián)型的柔性多層帶材繞成，M為正整數(shù)，且所有偶數(shù)層銅箔的首端短接、末端短接，形成兩個外接端子；而所有奇數(shù)層銅箔的一端短接并接地，另一端不做處理。所述第五繞組由含3K條銅箔的交錯并聯(lián)型的柔性多層帶材繞成，n、 K為正整數(shù)，n《K;且所有第3n層銅箔的首端短接、末端短接，所有第3n+2層銅箔的首端短接、末端短接，形成四個外接端子；而所有第3n+l層銅箔的一端短接并接地，另一端不做處理。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將EMI濾波器中所有無源元件都集成在同一磁芯內(nèi)，使濾波器的差模插入損耗得到顯著提高，減少EMI濾波器的體積和分布參數(shù)對濾波器性能的影響。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1所示4個繞組中柔性多層帶材的結(jié)構(gòu)與連接示意圖，其中，(a)為第一繞組，(b)為第二繞組，(c)為繞組第三繞組和第四繞組；
圖3為實(shí)施例1的分布模型和集總模型結(jié)構(gòu)示意圖；其中，(a)為分布模型，(b)為集總模型；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖5為圖4所示第五繞組中柔性多層帶材的結(jié)構(gòu)與連接示意圖6為實(shí)施例2的分布模型和集總模型結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為分布模型，(b)為集總模型。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。
本發(fā)明基于柔性多層帶材的EMI濾波器，EE磁芯或EI磁芯構(gòu)成含有兩個邊柱和1個中柱的閉合磁路，中柱開氣隙。由柔性多層帶材繞制而成的繞組分別放置在磁芯的兩個邊柱和中柱上。兩個邊柱上的繞組結(jié)構(gòu)相同，繞向相同，都是由含2N條銅箔的交錯并聯(lián)型的柔性多層帶材構(gòu)成。柔性多層帶材是由銅箔、薄膜材料、銅箔、薄膜材料……薄膜材料、銅箔、絕緣膠帶依次堆疊、粘合制成。帶材中含2N條銅箔，N為正整數(shù)，且所有奇數(shù)層銅箔的首端短接、末端短接，所有偶數(shù)層銅箔的首端短接、末端短接，每個繞組形成四個連接端子。中柱上有兩個繞組或只有一個繞組。
當(dāng)中柱上有兩個繞組時，兩個繞組結(jié)構(gòu)相同，繞向相反，都由含2M條銅箔
的交錯并聯(lián)型的柔性多層帶材構(gòu)成。柔性多層帶材是由銅箔、薄膜材料、銅箔、
薄膜材料……薄膜材料、銅箔、絕緣膠帶依次堆疊、粘合制成，帶材中含2M條銅箔，M為正整數(shù)，且每個繞組中所有偶數(shù)層銅箔的首端短接、末端短接，形成兩個外接接端子；而所有奇數(shù)層銅箔的一端短接并接地，另一端不做處理。邊柱上其中一個繞組的首端兩個端子與外電路相連，末端兩個端子與邊柱上另外一個繞組首端2個端子相連。再將該繞組末端兩個端子分別與中柱上兩個繞組中首端各一個端子相連，中柱上兩個繞組的末端各一個端子與外電路相連。
當(dāng)中柱上只有一個繞組時，該繞組由含3K條銅箔的交錯并聯(lián)型的柔性多層帶材構(gòu)成，柔性多層帶材是由銅箔、薄膜材料、銅箔、薄膜材料……薄膜材料、銅箔、絕緣膠帶依次堆疊、粘合制成，帶材中含3K條銅箔，n、 K為正整數(shù)，n《K。且所有第3n層銅箔的首端短接、末端短接，所有第(3n+2)層銅箔的首端短接、末端短接，形成四個外接端子；而所有第(3n+l)層銅箔的一端短接并接地，另一端不做處理。邊柱上其中一個繞組的首端兩個端子與外電路相連，末端兩個端子與邊柱上另外一個繞組首端相連。再將這個繞組末端兩個端子分別與中柱上兩個對角的端子相連，中柱上其它兩個端子與外電路相連。
本發(fā)明的差模電容和共模電感集成在邊柱的繞組中。繞組中所有相鄰銅箔通過置于其間的絕緣介質(zhì)層形成電場耦合構(gòu)成EMI濾波器中差模電容；在共模電路中，中柱上繞組產(chǎn)生的磁通可以忽略，沒有磁通流過中柱，而邊柱繞組產(chǎn)生的磁通相互加強(qiáng)，相互耦合，由于磁路磁阻低，形成很大的共模電感。
本發(fā)明的共模電容和差模電感集成在中柱的繞組中。繞組中同一匝內(nèi)所有相鄰銅箔通過置于其間的絕緣介質(zhì)層形成電場耦合構(gòu)成EMI濾波器中共模電容；在差電路中，邊柱上繞組產(chǎn)生的磁通可以忽略，而中柱繞組產(chǎn)生的磁通相互加強(qiáng)，其回路阻抗低，形成很大的差模電感。通過調(diào)節(jié)中柱上氣隙的長度和繞組匝數(shù)，可以在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)差模電感值。
本發(fā)明將EMI濾波器中所有的無源元件都集成在同一個磁芯中，結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，能夠有效地減少EMI濾波器的體積。
實(shí)施例1
參照圖l，基于柔性多層帶材的EMI濾波器，EE磁芯或EI磁芯(6、 7)構(gòu)成閉合磁路，中柱開氣隙，邊柱上的兩個繞組由四層帶材繞制而成，兩者繞向相同，匝數(shù)相同。而中柱上兩個繞組由兩層帶材繞制而成，兩者繞向相反，匝數(shù)相同。
參照圖1和圖2，在第一繞組l中，銅箔31、 33的首端短接形成端子11，末端短接形成端子13，銅箔32、 34的首端短接形成端子12，末端短接形成端子14。在第二繞組2中，銅箔35、 37的首端短接形成端子15，末端短接形成端子17，銅箔36、 38的首端短接形成端子16，末端短接形成端子18。在第三繞組3中，銅箔44、 46的首端短接形成端子20，末端短接形成端子22，銅箔43、 45的末端短接形成端子24。在第四繞組4中，銅箔40、 42的首端短接形成端子19，末端短接形成端子21，銅箔39、 41的末端短接形成端子23。
將端子13與15相連，端子14與16相連；端子17與19相連，端子18與20相連；中柱上另外兩個端子23和24接地；端子11與12待與電源線L和N相連，端子21與22待與電力電子設(shè)備相連。連接后的全集成結(jié)構(gòu)1的分布模型和集總模型分別如圖3 (a)和(b)所示。
實(shí)施例2
參照圖4，基于柔性多層帶材的EMI濾波器，EE磁芯或EI磁芯(6、 7)構(gòu)成閉合磁路，中柱開氣隙，邊柱上的兩個繞組由四層帶材繞組而成，兩者繞向相同，匝數(shù)相同。而中柱上的繞組由三層帶材繞組而成。參照圖2、圖4和圖5，在第一繞組l中，銅箔31、 33的首端短接形成端子11，末端短接形成端子13，銅箔32、 34的首端短接形成端子12，末端短接形成端子14。在第二繞組2中，銅箔35、 37的首端短接形成端子15，末端短在第五繞組5中，銅箔53、 57的首端短接形成端子26，末端短接形成端子28，銅箔51、 54的首端短接形成端子25，末端短接形成端子27，銅箔52、 55的末端短接形成端子29。將端子13與15相連，端子14與16相連；端子17與25相連，端子18與28相連；端子29接地；端子11與12待與電源線L和N相連，端子26與27待與電力電子設(shè)備相連。連接后的全集成結(jié)構(gòu)2的分布模型和集總模型分別如圖6 (a)和(b)所示。
上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于柔性多層帶材的全集成EMI濾波器，其特征在于，EE磁芯(6、7)或EI磁芯構(gòu)成含有兩個邊柱和一個中柱的閉合磁路，中柱開氣隙。第一繞組(1)和第二繞組(2)分別繞在兩個邊柱上，繞向相同。中柱上繞有第三繞組(3)和第四繞組(4)這兩個繞組或只繞有第五繞組(5)這一個繞組。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于柔性多層帶材的全集成EMI濾波器，其特征在于， 所述中柱上繞有第三繞組(3)和第四繞組(4)這兩個繞組時，第三繞組(3) 和第四繞組(4)繞向相反，第一繞組(1)的末端兩個端子(13、 14)分別 與第二繞組(2)首端兩個端子(15、 16)相連，第二繞組(2)末端兩個端 子(17、 18)分別與第三繞組(3)和第四繞組(4)的首端各一個端子(19、 20)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于柔性多層帶材的全集成EMI濾波器，其特征在于， 所述中柱上繞有第五繞組(5)這一個繞組時，第一繞組(1)的末端兩個端 子(13、 14)分別與第二繞組(2)首端兩個端子(15、 16)相連，第二繞組(2) 末端兩個端子(17、 18)分別與第五繞組(5)兩個對角的端子(25、 28)相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于柔性多層帶材的全集成EMI濾波器，其特征在于， 所述第一繞組(1)和第二繞組(2)均由含2N條銅箔的交錯并聯(lián)型的柔性多 層帶材繞成。N為正整數(shù)，且所有奇數(shù)層銅箔的首端短接、末端短接，所有 偶數(shù)層銅箔的首端短接形成、末端短接，形成四個連接端子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于柔性多層帶材的全集成EMI濾波器，其特征在于， 所述第三繞組(3)和第四繞組(4)均由含2M條銅箔的交錯并聯(lián)型的柔性多 層帶材繞成。M為正整數(shù)，且所有偶數(shù)層銅箔的首端短接、末端短接，形成 兩個外接端子；而所有奇數(shù)層銅箔的一端短接并接地，另一端不做處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于柔性多層帶材的全集成EMI濾波器，其特征在于， 所述第五繞組(5)由含3K條銅箔的交錯并聯(lián)型的柔性多層帶材繞成，n、 K 為正整數(shù)，n《K。且所有第3n層銅箔的首端短接、末端短接，所有第(3n+2) 層銅箔的首端短接、末端短接，形成四個外接端子；而所有第(3n+l)層銅 箔的一端短接并接地，另一端不做處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于柔性多層帶材的全集成EMI濾波器，EE磁芯或EI磁芯構(gòu)成含有兩個邊柱和一個中柱的閉合磁路，中柱開氣隙；第一繞組和第二繞組分別繞在兩個邊柱上，繞向相同；中柱上繞有第三繞組和第四繞組這兩個繞組或只繞有第五繞組這一個繞組；本發(fā)明將EMI濾波器中所有無源元件都集成在同一磁芯內(nèi)，使濾波器的差模插入損耗得到顯著提高，減少EMI濾波器的體積和分布參數(shù)對濾波器性能的影響。
文檔編號H01F27/28GK101593606SQ20091009705
公開日2009年12月2日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者三野和明, 伍曉峰, 大熊康浩, 徐德鴻, 溫志偉 申請人:浙江大學(xué);富士電機(jī)系統(tǒng)株式會社