扼流圈和EMI滤波电路制造技术

本申请公开了扼流圈和电磁干扰(EMI)滤波电路。根据一示例，扼流圈可以包括：磁芯，包括彼此间隔开的第一部分和第二部分，其中磁芯的第一部分包括m个磁芯分支，其中m是整数且m≥2；n个线圈，每一线圈分别绕于相应的磁芯分支上，其中n是整数且m≥n≥2，其中，至少一个线圈被实现为非线性电感。例如，可以通过磁芯分支的端面与第二部分之间气隙的宽度变化，或者在磁芯的第一部分和第二部分之间填充磁导率比磁芯高的磁性填充材料，来实现非线性电感。

【技术实现步骤摘要】
扼流圈和EMI滤波电路
本公开涉及谐波失真和电磁干扰(EMI)噪声抑制，更具体地，涉及一种扼流圈以及包括这种扼流圈的EMI滤波电路。
技术介绍
在许多应用，如交流(AC)变频器或电机驱动器应用中，都要求总谐波失真(THD) 满足相应的国际(内)标准。使用AC或DC扼流圈是一种简单且廉价的解决方法。AC扼流圈可以直接插入在AC输入侧，DC扼流圈可以插入在DC母线中。但是，AC扼流圈方案与 DC扼流圈方案相比通常体积较为庞大。这是因为，对于多相多线AC输入，需要多个扼流圈。 例如，对于3相3线AC输入，需要3个扼流圈，对于3相4线AC输入，需要4个扼流圈，以此类推。除了扼流圈的电感值之外，谐波失真还取决于负载状况。一般来说，总谐波失真随着负载的降低而上升。因此，对于电感值在工作范围内基本上恒定的线性扼流圈，存在轻载时THD劣化的趋势。一般来讲，变频器中的开关器件由于高速工作脉冲宽度调制(PWM)状态，造成比较大的dv/dt和di/dt，从而带来了严重的电磁干扰(EMI)问题。为了满足EMI标准，通常都在变频器外部或者内部加入EMI滤波器。若采用单级EMI滤波器，那么许多情况下要求较大的电感量和电容值，加大了损耗和体积。而采用两级式EMI滤波器时，对变频器内部布局带来不利影响。
技术实现思路
本公开的目的至少部分地在于提供一种扼流圈以及包括这种扼流圈的电磁干扰 (EMI)滤波电路。例如，这种EMI滤波电路可以用在变频器中。根据本公开的一个方面，提供了一种扼流圈，包括:磁芯，包括彼此间隔开的第一部分和第二部分，其中磁芯的第一部分包括m个磁芯分支，其中m是整数且2 ;n个线圈， 每一线圈分别绕于相应的磁芯分支上，其中n是整数且m≤n≤2，其中至少一个被实现为非线性电感。·`根据本公开，通过在同一个磁芯上集成多个线圈，可以减小扼流圈的尺寸。另外， 通过将至少一个线圈实现为非线性电感，由于绕制于相同磁芯上的多个线圈之间的相互作用，可以提高轻载时的THD。而且，根据本公开的扼流圈可以有效抑制EMI传导噪声。根据本公开的另一方面，提供了一种电磁干扰EMI滤波电路，包括:上述扼流圈， 作为该电路的前级(后级)；EMI滤波器,作为该电路的后级(前级)。这种EMI滤波器例如可以是共模抑制EMI滤波器。由于扼流圈与EMI滤波器的共同作用，相比于使用单级EMI滤波器，可以有效改善 EMI性能。或者说能降低对后级EMI滤波器的设计要求。根据本公开的又一方面，提供了一种变频器，包括上述EMI滤波电路。这种变频器例如可以应用于变频压缩机。【附图说明】通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和 优点将更为清楚，在附图中:图1是示出了一种变频器的方框图；图2是示出了根据本公开实施例的2相2线AC整流的电路图；图3是示出了根据本公开实施例的3相3线AC整流的电路图；图4-10是示出了根据本公开示例的扼流圈的示意配置图；图11示出了使用单级EMI滤波器时的EMI性能测试图；以及图12示出了使用扼流圈与EMI滤波器的组合时的EMI性能测试图。【具体实施方式】以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性 的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以 避免不必要地混淆本公开的概念。在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制 的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。根据本公开，扼流圈可以包括在相同磁芯上实现(或者说，“集成”)的多个线圈， 从而可以实现扼流圈体积的缩小。这多个线圈中的至少一个可以实现为非线性电感，使得 线圈的电感值在负载变小时趋于增大，从而抑制THD在轻载时的劣化。根据本公开的实施例，可以利用变化的气隙和/或填充高磁导率材料，来实现非 线性电感。例如，至少一个线圈所绕制于的磁芯分支的端面处存在气隙，该气隙可以具有阶 跃变化和/或连续变化的宽度。另外，根据本公开的实施例，磁芯上的多个线圈可以按相同方向(例如，顺时针或 逆时针方向)来绕制。本公开可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。图4示出了包括两个线圈的扼流圈示例。如图4所示,该扼流圈包括磁芯,磁芯包 括通过气隙彼此间隔开的两个部分405-1和405-2。例如，磁芯可以通过堆叠的硅钢片来 形成。具体地，磁芯部分405-1可以包括堆叠的I型硅钢片，磁芯部分405-2可以包括堆叠 的U型硅钢片。或者，磁芯部分405-2也可以包括堆叠的I型硅钢片。在这种情况下，例如 每三个(或更多)I型硅钢片可以组合成一 U形配置。当然，磁芯不限于由堆叠的硅钢片构 成，也可以按各种其他方式形成，例如由磁性材料一体形成。尽管在图4中将磁芯部分405-1示出为I形，但是本公开不限于此。例如，磁芯部 分405-1也可以由堆叠的U型硅钢片形成。在这种情况下，例如U形的磁芯部分405-1的 两个分支与U形的磁芯部分405-2的两个分支彼此相对，从而在之间形成气隙。磁芯部分405-2由于形成为U形,从而包括两个分支La和Lb。在每一分支La和 Lb上，可以分别绕制线圈410-1和410-2。线圈例如包括绝缘层涂覆的导线。优选地，线圈 410-1和410-2按相同的方向(例如，顺时针或逆时针方向)绕制。线圈410-1具有输入ina和输入outa,线圈410-2具有输入inb和输出outb。在分支La和Lb与磁芯部分405_1相对的端面处，存在气隙415。该气隙415具 有可变的宽度(图中竖直方向上的尺度)。这里需要指出的是，尽管在图4的示例中将气 隙415的宽度示出为具有一级阶跃变化，但是本公开不限于此。气隙415的宽度可以有多 种变化方式。例如，气隙的宽度可以连续变化，或者甚至可以在某一部分连续变化而在另一 部分阶跃变化。另外，阶跃变化不限于一级，也可以是多级变化。另外，发生阶跃变化的位 置也不限于图4中所示，而是可以发生在端面任何适当位置处。气隙415的变化使得线圈410-1和410-2能够呈现出非线性，从而在轻载状况下 电感值趋于增大。另外，在图4中示出了两个线圈410-1和410-2均实现为非线性电感的 示例。但是，本公开不限于此。可以仅将线圈410-1和410-2中的一个实现为非线性电感。图5示出了包括三个线圈的扼流圈示例,其中图5(b)示出了沿图5(a)中BB'线 的截面图。如图5(a)所示，该扼流圈包括磁芯，磁芯包括通过气隙彼此间隔开的两个部分 505-1和505-2。磁芯部分505-2可以呈现E形，从而包括三个分支La、Lb和Lc。在每一 分支La、Lb和Lc上，可以分别绕制线圈510-1、510-2和510-3。线圈例如包括绝缘层涂覆 的导线。优选地，线圈510-1、510-2和510-3按相同的方向绕制。线圈510-1具有输入ina 和输入outa，线圈510-2具有输入inb和输出outb，线圈510-3具有输入inb和输出outb。图5示出了磁芯部分505-2的三个分支La、Lb和Lc上分别绕有线圈的示例。但 是，本公开不限于此。例如，磁芯部分505-2还可以包括一个或多个没有绕制线圈的额外 “空闲”分支。在分支La、Lb和L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扼流圈，包括：磁芯，包括彼此间隔开的第一部分和第二部分，其中磁芯的第一部分包括m个磁芯分支，其中m是整数且m≥2；n个线圈，每一线圈分别绕于相应的磁芯分支上，其中n是整数且m≥n≥2，其中至少一个被实现为非线性电感。

【技术特征摘要】
1.一种扼流圈，包括:磁芯，包括彼此间隔开的第一部分和第二部分，其中磁芯的第一部分包括m个磁芯分支，其中m是整数且m≥2;n个线圈，每一线圈分别绕于相应的磁芯分支上，其中n是整数且m≥n≥2，其中至少一个被实现为非线性电感。2.根据权利要求1所述的扼流圈，其中，所述至少一个线圈所绕于的磁芯分支面对第二部分的端面与第二部分之间的气隙具有变化的宽度。3.根据权利要求2所述的扼流圈，其中，所述气隙的宽度以阶跃形式、连续形式或者这两者的组合形式变化。4.根据权利要求1或2所述的扼流圈，还包括设置在磁芯的第一部分和第二部分之间、 磁导率高于磁芯的磁性填充材料。5.根据权利要求4所述的扼流圈，其中，所述磁芯包括堆叠的硅钢片，所述磁性填充材料包括锰锌铁氧体或镍锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯阳，詹斯·乌尔里克·贾格，王鹏，黄平，
申请(专利权)人：浙江海利普电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：