專利名稱：用于電力變換器的噪聲削減濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于功率轉(zhuǎn)換器的噪聲削減濾波器，尤其涉及用于濾除構(gòu)成諸如逆變器等電力(power)變換器在半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)操作時(shí)產(chǎn)生在開關(guān)噪聲的噪聲削減濾波器。
背景技術(shù)：
諸如逆變器等電力變換器的半導(dǎo)體開關(guān)器件基于驅(qū)動(dòng)信號(hào)執(zhí)行開關(guān)操作，這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)以幾KHz到大約二十KHz范圍內(nèi)的載波頻率所進(jìn)行的脈寬調(diào)制(PWM)。在開關(guān)操作期間，電力變換器產(chǎn)生頻率分量為幾十KHz的開關(guān)噪聲。
在如上所述開關(guān)噪聲的頻率分量中，頻率在一百KHz或更高的那些分量對(duì)外部設(shè)備有不利影響。針對(duì)這種情況，近幾年來(lái)已對(duì)電力變換器提出了各種法規(guī)，以期減少或消除這種不利影響。為了適應(yīng)這些法規(guī)，電力變換器設(shè)置了適當(dāng)?shù)脑肼曄鳒p濾波器。
用于電力變換器的噪聲削減濾波器的一個(gè)公知例子包括單個(gè)電抗器和薄膜或片狀的單個(gè)電容器，在電抗器中，有電線纏繞在例如鐵氧體、非晶合金或結(jié)晶合金等形成的核心周圍。電抗器和電容器耦合成倒L形，以提供用于濾除電力變換器的半導(dǎo)體開關(guān)器件在開關(guān)操作時(shí)產(chǎn)生的開關(guān)噪聲的濾波器。
作為有關(guān)電力變換器的噪聲削減濾波器的一篇已有技術(shù)的參考文獻(xiàn)，在“Integrated Output Filter and Diode Snubber Foor Switchnode PowerConverters”，IEEE，1994，pp.1240-1245中揭示了一種具有集成的平板狀結(jié)構(gòu)的濾波器電路，該結(jié)構(gòu)包括整流器、RC消音器電路和LC濾波器電路。此參考文獻(xiàn)還對(duì)制造各個(gè)電路的基本方法進(jìn)行了說(shuō)明。
此外，作為另一個(gè)已有技術(shù)參考文獻(xiàn)的“Integrated Filters ForSwitch-Mode Power Supplies”，IEEE，1995，pp.809-816中揭示了依據(jù)其中所使用的介電材料而具有不同結(jié)構(gòu)的三種類型的LC濾波器電路。即，介電材料被分成具有陶瓷結(jié)構(gòu)和具有非陶瓷結(jié)構(gòu)的材料，還指出一種具有平板狀結(jié)構(gòu)的濾波器電路(把BaTiO3用作介電材料)是一種把陶瓷材料用作介電材料的類型，而具有薄膜狀結(jié)構(gòu)的另兩種濾波器電路(板狀和使用等離子體的氣相淀積型)是一種把非陶瓷材料用作介電材料的類型。
上述公知類型的噪聲削減濾波器中所使用的電抗器通常具有環(huán)形，電容器為引腳插入型并具有平面或圓柱體形狀。在把電抗器和電容器安裝到電力變換器內(nèi)部的印刷板上時(shí)，安裝這兩個(gè)元件所需的空間大于各個(gè)元件的體積總和，從而導(dǎo)致裝配效率的降低。在通過(guò)分離的布線把這種噪聲削減濾波器安裝到印刷板上時(shí)，將增加耦合部分的數(shù)目，且固定各個(gè)元件的方式將變得不希望有的復(fù)雜。
市售的所謂薄片型或引腳插入型組合LC濾波器包括組合的電感器和電容器單元，該濾波器具有幾MHz或更高的截止頻率，而濾除半導(dǎo)體開關(guān)器件在開關(guān)操作時(shí)所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲所需的截止頻率通常低到例如大約150KHz。于是，市售的濾波器不能濾除半導(dǎo)體開關(guān)器件在開關(guān)操作時(shí)所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
此外，在諸如逆變器等電力變換器中，期望或需要使幾安培的電流流過(guò)用于變換器的噪聲削減濾波器。于是，就電流容量和成本來(lái)看，難于把市售的組合LC濾波器用作噪聲削減濾波器。
上述兩篇已有技術(shù)的參考文獻(xiàn)中所揭示的濾波器電路具有制造方法復(fù)雜的問(wèn)題，這使得這些電路不適用于實(shí)際使用，并導(dǎo)致制造成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能處理低頻噪聲而保證足夠大的電流容量的噪聲削減濾波器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有優(yōu)良操作可靠性的便宜的小型噪聲削減濾波器，通過(guò)可把適當(dāng)?shù)碾娐穲D形容易地安裝到基片上的簡(jiǎn)單制造方法來(lái)制造該濾波器。
為了實(shí)現(xiàn)第一個(gè)目的，所提供的噪聲削減濾波器包括以平板狀形成的第一介電板；分別在第一介電板的相對(duì)表面上形成的第一和第二螺旋狀線圈圖形，從而第一和第二螺旋狀線圈圖形沿垂直于第一介電板平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)，第一和第二螺旋狀線圈圖形由導(dǎo)電糊形成且具有電感器的功能；通過(guò)把第一主電路導(dǎo)體鍵合到在第一介電板相對(duì)表面的一個(gè)表面上形成的第一螺旋狀線圈圖形而形成的第一主電路圖形，通過(guò)沖床的沖壓而形成第一主電路導(dǎo)體，從而該導(dǎo)體的剖面面積大到足以使所需值的電流流過(guò)，且該導(dǎo)體具有基本上與第一螺旋狀線圈圖形相同的形狀；連到在遠(yuǎn)離第一主電路圖形的第一介電板另一個(gè)表面上形成的第二螺旋狀線圈圖形的第一接地線，第一接地線把從第一主電路圖形經(jīng)由第一介電板流入第二螺旋狀線圈圖形的包含噪聲的電流引向接地端；以平板狀形成的第二介電板；分別在第二介電板的相對(duì)表面上形成的第三和第四螺旋狀線圈圖形，從而第三和第四螺旋狀線圈圖形沿垂直于第二介電板平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)，第三和第四螺旋狀線圈圖形由導(dǎo)電糊形成且具有電感器的功能；通過(guò)把第二主電路導(dǎo)體鍵合到在第二介電板相對(duì)表面的一個(gè)表面上形成的第三螺旋狀線圈圖形而形成的第二主電路圖形，通過(guò)沖床的沖壓而形成第二主電路導(dǎo)體，從而該導(dǎo)體的剖面面積大到足以使所需值的電流流過(guò)，且該導(dǎo)體具有基本上與第三螺旋狀線圈圖形相同的形狀；連到在遠(yuǎn)離第二主電路圖形的第二介電板另一個(gè)表面上形成的第四螺旋狀線圈圖形的第二接地線，第二接地線把從第二主電路圖形經(jīng)由第二介電板流入第四螺旋狀線圈圖形的包含噪聲的電流引向接地端；以及以平板狀形成的絕緣板，該絕緣板插在帶有第一主電路圖形的第一介電板與其上帶有第二主電路圖形的第二介電板之間；其中第一主電路導(dǎo)體相對(duì)端中的一端連到第二主電路導(dǎo)體相對(duì)端中的一端，從而第一和第二主電路導(dǎo)體的另一端被分別用作輸入端和輸出端，帶有第一主電路圖形的第一介電板與帶有第二主電路圖形的第二介電板相結(jié)合，從而提供具有電感器功能和電容器功能的濾波器電路。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳形式中，第一主電路導(dǎo)體和第二主電路導(dǎo)體中的每一個(gè)都預(yù)先涂敷有焊接劑，通過(guò)焊接把涂敷有焊接劑的第一主電路導(dǎo)體和第二主導(dǎo)體導(dǎo)體中的每一個(gè)分別鍵合到由導(dǎo)電糊形成的第一和第三螺旋狀線圈圖形。
在本發(fā)明的另一個(gè)較佳形式中，涂敷有焊接劑的第一主電路導(dǎo)體和第二主電路導(dǎo)體中的每一個(gè)具有包括多層的層疊結(jié)構(gòu)，從而形成具有提供所需剖面面積的厚度的層疊結(jié)構(gòu)。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種噪聲削減濾波器，它包括如上所述構(gòu)成的多個(gè)濾波器電路、裝配在一殼體里的多個(gè)分開的核心(在該殼體中裝有多個(gè)濾波器電路)以及填充濾波器電路與分開的核心之間的空間以密封殼體的樹脂材料。
樹脂材料可由包含預(yù)定比例無(wú)機(jī)填料的高分子聚合物樹脂材料構(gòu)成。
樹脂材料可由硅樹脂凝膠(silicone gel)和包含預(yù)定比例無(wú)機(jī)填料的高分子聚合物樹脂材料構(gòu)成。在此情況下，高分子聚合物樹脂材料只填充殼體內(nèi)部空間中每個(gè)濾波器電路的輸入和輸出端所在的一端部分，而硅樹脂凝膠填充殼體內(nèi)部空間中的其余部分。
樹脂材料可由硅樹脂凝膠構(gòu)成，可在殼體上每個(gè)濾波器電路的輸入和輸出端所在的一端設(shè)置殼蓋以固定輸入和輸出端。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種包括電力變換器的設(shè)備，該電力變換器包括開關(guān)器件和如上所述的噪聲削減濾波器，其中噪聲削減濾波器連到電力變換器的輸入級(jí)或輸出級(jí)，從而濾除開關(guān)器件在開關(guān)操作時(shí)所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
本發(fā)明還提供一種包括電力變換器的設(shè)備，該電力變換器包括開關(guān)器件和如上所述構(gòu)成的噪聲削減濾波器，其中噪聲削減濾波器連到電力變換器內(nèi)的電路，從而濾除開關(guān)器件在開關(guān)操作時(shí)所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于制造噪聲削減濾波器的方法，它包括以下步驟在平板狀的第一介電板的相對(duì)表面上形成第一和第二螺旋狀線圈圖形，從而第一和第二螺旋狀線圈圖形沿垂直于第一介電板平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)，第一和第二螺旋狀線圈圖形由導(dǎo)電糊形成且具有電感器的功能；通過(guò)把第一主電路導(dǎo)體鍵合到在第一介電板相對(duì)表面的一個(gè)表面上形成的第一螺旋狀線圈圖形來(lái)形成第一主電路圖形，通過(guò)沖床的沖壓而形成第一主電路導(dǎo)體，從而該導(dǎo)體的剖面面積大到足以使所需值的電流流過(guò)，且該導(dǎo)體具有基本上與第一螺旋狀線圈圖形相同的形狀；把第一接地線鍵合到在遠(yuǎn)離第一主電路圖形的第一介電板另一個(gè)表面上形成的第二螺旋狀線圈圖形，第一接地線把從第一主電路圖形經(jīng)由第一介電板流入第二螺旋狀線圈圖形的包含噪聲的電流引向接地端；在平板狀的第二介電板的相對(duì)表面上形成第三和第四螺旋狀線圈圖形，從而第三和第四螺旋狀線圈圖形沿垂直于第二介電板平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)，第三和第四螺旋狀線圈圖形由導(dǎo)電糊形成且具有電感器的功能；通過(guò)把第二主電路導(dǎo)體鍵合到在第二介電板相對(duì)表面的一個(gè)表面上形成的第三螺旋狀線圈圖形來(lái)形成第二主電路圖形，通過(guò)沖床的沖壓而形成第二主電路導(dǎo)體，從而該導(dǎo)體的剖面面積大到足以使所需值的電流流過(guò)，且該導(dǎo)體具有基本上與第三螺旋狀線圈圖形相同的形狀；把第二接地線鍵合到在遠(yuǎn)離第二主電路圖形的第二介電板另一個(gè)表面上形成的第四螺旋狀線圈圖形，第二接地線把從第二主電路圖形經(jīng)由第二介電板流入第四螺旋狀線圈圖形的包含噪聲的電流引向接地端；以及在帶有第一主電路圖形的第一介電板與帶有第二主電路圖形的第二介電板之間插入平板狀的絕緣板；其中第一主電路導(dǎo)體的一端連到第二主電路導(dǎo)體的一端，從而第一和第二主電路導(dǎo)體的另一端被分別用作輸入端和輸出端；帶有第一主電路圖形的第一介電板與帶有第二主電路圖形的第二介電板相結(jié)合，從而提供具有電感器功能和電容器功能的濾波器電路。


將參考本發(fā)明的某些較佳實(shí)施例和附圖來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1(a)到圖1(d)是示出依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的噪聲削減濾波器制造方法的各個(gè)工藝步驟；圖2是示出在噪聲削減濾波器的制造方法中圖1步驟以后的一個(gè)工藝步驟的圖；圖3是示出在噪聲削減濾波器的制造方法中圖2步驟以后的一個(gè)工藝步驟的圖；圖4是示出通過(guò)沖壓線圈的一端部分形成的通孔形狀的透視圖；圖5是示出噪聲削減濾波器基本結(jié)構(gòu)的透視圖；圖6是示出分布恒定的LC電路的電路圖；圖7是示出依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的涂敷有焊接劑的沖壓線圈的剖面圖；圖8是示出把沖壓線圈層疊到介電板上形成的線圈圖形上的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖9是示出依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的噪聲削減濾波器結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中噪聲削減濾波器被裝在一殼體中；圖10是示出依據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的噪聲削減濾波器結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中噪聲削減濾波器被裝在一殼體中；圖11是示出依據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的噪聲削減濾波器結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中噪聲削減濾波器被裝在一殼體中；圖12是示出把三相噪聲削減濾波器連到依據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的電力變換器輸入級(jí)的配置的方框圖；
圖13是示出把三相噪聲削減濾波器連到電力變換器輸出級(jí)的配置的方框圖；以及圖14是示出把噪聲削減濾波器安裝在電力變換器中的配置的方框圖。
具體實(shí)施例方式
將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的一些較佳實(shí)施例。
首先將參考圖1到圖6來(lái)描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。首先，參考圖1到圖3來(lái)描述依據(jù)本發(fā)明的噪聲削減濾波器的制造方法。
在圖1(a)所示的工藝步驟1中，制備由諸如BaTO3或PZT等鐵電陶瓷材料形成的介電板1。介電板1的厚度在100μm到1mm范圍內(nèi)。在本實(shí)施例中，介電板1的厚度為大約0.5mm。
然后，在介電板1的前后表面上形成由導(dǎo)電糊形成并起到電感器功能的螺旋狀線圈圖形2a、2b，從而線圈圖形2a、2b沿垂直于介電板1的平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)。例如，導(dǎo)電糊可包含Ag作為主要成分。雖然在圖1(a)的工藝步驟1中，可通過(guò)絲網(wǎng)印刷把導(dǎo)電糊加到介電板1上然后固化形成這些圖形，但也可通過(guò)濺射、真空蒸發(fā)或電鍍而淀積銅或其他材料來(lái)形成這些圖形。
在圖1(b)所示的工藝步驟2中，通過(guò)焊接把通過(guò)沖壓形成并具有與線圈圖形2a相同形狀的線圈3a(即，第一主電路導(dǎo)體)鍵合到在介電板1的一個(gè)表面上形成的線圈圖形2a上。如此鍵合在一起的線圈3a和線圈圖形2a提供起到電感器功能和電容器功能的第一主電路圖形4a。
通過(guò)沖床的沖壓以銅板或類似材料形成線圈3a，從而線圈3a具有使主電路(例如，電力變換器的電路)的電流通過(guò)所需的剖面面積。尤其是，形成的沖壓線圈3的剖面面積可大到足以使1A到幾十安培的電流通過(guò)線圈3a，且其厚度在0.5mm到1.0mm范圍內(nèi)。
在沖壓線圈3a的一端形成具有一定長(zhǎng)度的拉長(zhǎng)區(qū)域，把該區(qū)域向外拉出以安裝到其中插入銷釘?shù)挠∷⒉季€板上，從而線圈3a與外部電路相連。在圖1(b)中，用U1來(lái)表示位于線圈3a上述一端的拉長(zhǎng)區(qū)域或端子。
如圖4所示，穿過(guò)位于線圈中央的沖壓線圈3a的另一端以及位于線圈3a另一端下面一部分介電板1預(yù)先形成通孔7。由此配置，可提供數(shù)目足夠大的線圈匝數(shù)，可使用插入通孔7的銷釘把線圈圖形與其他圖形相連。
在圖1(c)所示的工藝步驟3中，通過(guò)焊接把允許噪聲分量電流通過(guò)的接地圖形的引線2c鍵合到在介電板1與形成第一主電路圖形4a的表面相對(duì)的表面上形成的線圈圖形2b。這里，噪聲分量電流指由流過(guò)第一主電路圖形4a的電流在通過(guò)介電板1流入線圈圖形2a時(shí)產(chǎn)生的噪聲分量所引起的電流。
通過(guò)如上所述執(zhí)行工藝步驟1到3，可制成起到電感器和電容器功能的基片A，其中在介電板1的上述一個(gè)表面上形成具有一端U1的第一主電路圖形4a，在介電板1的另一個(gè)表面上形成具有引線2c的線圈圖形2b。
在圖1(d)所示的工藝步驟4中，制造具有與上述基片A相似結(jié)構(gòu)的基片B。在此情況下，如此構(gòu)成基片B，從而在介電板5的一個(gè)表面上形成第二主電路圖形4b，在介電板5的另一個(gè)表面上形成線圈圖形2b。在第二主電路圖形4b的一端形成具有一定長(zhǎng)度的拉長(zhǎng)區(qū)域，該區(qū)域被拉出介電板5與外部電路相連。在圖1(d)中，用U2來(lái)表示位于線圈圖形4b的線圈3b(即，第二主電路導(dǎo)體)上述一端的拉長(zhǎng)區(qū)域或端子。如此構(gòu)成的基片B以類似于基片A的方式起到電感器和電容器的功能。
在圖1(d)的工藝步驟4中，通過(guò)層間的絕緣板6把在介電板1上形成第一主電路圖形4a的基片A和在介電板5上形成第二主電路圖形的4b的基片B相互連接起來(lái)。層間絕緣板6形成有通孔7，該通孔與穿過(guò)基片A、B形成的通孔7聯(lián)系起來(lái)。通過(guò)如此形成的通孔7，可用插入通孔7的銷釘，通過(guò)焊接來(lái)固定基片A、B，從而把這兩個(gè)基片結(jié)合起來(lái)。于是，通過(guò)增加基片的數(shù)目可增加線圈的匝數(shù)。
通過(guò)以上方式用銷釘來(lái)固定基片A、B，可把第一主電路圖形4a的里端與第二主電路圖形4b的里端相互電氣連接起來(lái)，從而第一主電路圖形4a與第二主電路圖形4b串聯(lián)。結(jié)果，可把從第一主電路圖形4a向外拉長(zhǎng)的一端或端子U1和從第二主電路圖形4b向外拉長(zhǎng)的一端或端子U2用作電氣輸入和輸出端。
類似于線圈圖形2a(相應(yīng)于第一主電路圖形4a和第二主電路圖形4b)的情況，還利用通孔(未示出)把基片A、B的接地線圈圖形2b相互連接起來(lái)。在圖1(d)中，用P表示相連的接地線圈圖形2b的接地端。在與用于接地電路的線圈圖形2b的通孔位置不同的位置形成用于主電路的線圈圖形2a的通孔，從而這些通孔不相互重疊。
通過(guò)執(zhí)行工藝步驟1到4，把在第一介電板1上形成第一主電路圖形4a的基片A以及在第二介電板5上形成第二主電路圖形4b的基片B結(jié)合在一起，以提供一套起到電感器和電容器功能的噪聲削減濾波器電路100。在此情況下，把第一主電路圖形4a的上述一端連到第二主電路圖形4b的相應(yīng)一端，從而可把沒有相互連接起來(lái)的電路圖形4a、4b的另一端用作輸入端U1和輸出端U2。
在圖2所示的工藝步驟5中，制備通過(guò)執(zhí)行工藝步驟1到4而制成的兩套噪聲削減濾波器電路。在圖2中，分別用U1和U2表示第一套噪聲削減濾波器電路100的輸入和輸出端，用V1和V2表示第二套噪聲削減濾波器電路200的輸入和輸出端。在第一套噪聲削減濾波器電路100和第二套噪聲削減濾波器電路200之間插入絕緣板8，這兩個(gè)電路中堆疊的層沿垂直于這些層平面的方向夾在一對(duì)分開的磁心9之間。結(jié)果，可以分開的磁心9的組件形式(以下將叫做磁心組件)把兩套噪聲削減濾波器電路100、200安裝在一個(gè)殼體中。
如圖2所示，通過(guò)磁心組件9的一邊形成開口9a，從而可通過(guò)開口9a從磁心9a中取出輸入和輸出端U1、U2以及輸入和輸出端V1、V2的引線。例如，磁心9可由鐵氧體形成。此外，在每個(gè)磁心9內(nèi)表面的中央部分形成用于使濾波器電路100、200的各層定位和固定的凸起9b。
如果在分開的磁心9之間插入兩套噪聲削減濾波器電路，則可形成單相濾波器，它具有用于線性濾波器的共模電抗器和接地電容器的組合結(jié)構(gòu)。如果在磁心9之間插入三套噪聲削減濾波器電路，則可形成具有相同結(jié)構(gòu)的三相濾波器。
在圖3的工藝步驟6中，通過(guò)裝有兩套噪聲削減濾波器電路100、200(提供單相濾波器)的磁心組件9的開口9a，把高分子聚合物樹脂材料10注入殼體內(nèi)的空隙或空間，然后使其固化。對(duì)于以此方式安裝的噪聲削減濾波器電路100、200，可通過(guò)磁心組件9的開口9a拉出用于兩相的引線端，即噪聲削減濾波器電路100的第一主電路圖形的輸入和輸出端U1、U2以及噪聲削減濾波器電路200的第二主電路圖形的輸入和輸出端V1、V2。可利用銷釘插入或表面安裝，通過(guò)焊接把如此伸出的引線端鍵合到印刷布線板的插座或類似裝置上。于是，引線端與基片相結(jié)合可形成單個(gè)封裝。
接著將參考圖5和圖6來(lái)描述基片結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性。在圖5中，起到電感器的導(dǎo)體作用的第一主電路圖形4a所具有的剖面面積大到足以通過(guò)電力變換器(未示出)主電路的電流。第一主電路圖形4a由介電板1上導(dǎo)電糊形成的線圈圖形2a以及通過(guò)沖壓導(dǎo)電材料而形成的線圈3a構(gòu)成。在介電板1上形成起到接地導(dǎo)體作用的線圈圖形2b，從而線圈圖形2b沿垂直于介電板1平面的方向與第一主電路圖形4a對(duì)準(zhǔn)。
由于起到接地導(dǎo)體作用的線圈圖形2b只需要把流過(guò)介電板1的噪聲分量電流引向接地端，所以可使線圈圖形2b的剖面面積做得小于第一主電路圖形4a的剖面面積。第二主電路圖形4b的基片結(jié)構(gòu)類似于第一主電路圖形4a的基片結(jié)構(gòu)，因此不對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
在圖6中，起到電感器導(dǎo)體作用的第一主電路圖形4a的端子U1、U2具有適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，從而有微小的電感連續(xù)分布于端子U1、U2的長(zhǎng)度上。同樣，有微小的電感沿著起到接地導(dǎo)體作用的線圈圖形2b分布。由于第一主電路圖形4a和線圈圖形2b相互對(duì)準(zhǔn)而且其間插入了介電板1，所以在圖形4a和2b之間連續(xù)地形成微小的電容，于是提供了具有低通濾波器功能的分布恒定電路。期望低通濾波器所具有的截止頻率(例如150kHz或更高)足以濾除由構(gòu)成諸如逆變器等電力變換器的半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)操作而產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
接著將參考圖7和8來(lái)描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖7是一剖面圖，其中通過(guò)涂敷把焊接劑11加到作為第一主電路圖形4a或第二主電路圖形4b一部分的沖壓線圈3a或3b的表面?？梢詮闹T如Sn/Pb和Sn/Ag等合金中選擇涂敷線圈3a或3b的焊接劑11?？砂讶绱送糠蠛附觿?1的沖壓線圈3a或3b容易地焊接到在如上所述的工藝步驟2中由導(dǎo)電糊所形成的線圈圖形2a上。
圖8示出一個(gè)例子，其中把涂敷有焊接劑11的兩層沖壓線圈3a層疊在一起并鍵合到介電板1上形成的線圈圖形2a上。由如此相互層疊的沖壓線圈3a，可容易地增加通過(guò)線圈3a的電流容量。還可把三層或更多層的沖壓線圈3a層疊起來(lái)。
現(xiàn)在將參考圖9來(lái)描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。
圖9示出一噪聲削減濾波器的結(jié)構(gòu)，其中把兩套噪聲削減濾波器電路100、200安裝在一個(gè)磁心組件9中。在本實(shí)施例中，用與圖3的實(shí)施例不同的高分子聚合物樹脂材料10來(lái)填充磁心組件9與噪聲削減濾波器電路100、200之間的空隙，從而密封濾波器電路。
本實(shí)施例中所使用的高分子聚合物樹脂材料10可由加有諸如石英粉末或鋁粉等無(wú)機(jī)填料的環(huán)氧樹脂、尿烷樹脂或類似材料構(gòu)成。高分子聚合物樹脂材料10的熱膨脹系數(shù)必須等于磁心9的熱膨脹系數(shù)，從而避免熱應(yīng)力所引起的張力。
使用如上所述的高分子聚合物樹脂材料10來(lái)密封磁心組件9，提高了濾波器的絕緣特性，并可防止噪聲削減濾波器電路100、200被灰塵或以其他方式通過(guò)開口9a進(jìn)入磁心組件9的其他雜質(zhì)所沾污，從而防止絕緣能力的降低。
把無(wú)機(jī)填料加到高分子聚合物樹脂材料10使噪聲削減濾波器電路100、200可耗散流過(guò)它們的電流所產(chǎn)生的熱量。此外，通過(guò)上述類型的高分子聚合物樹脂材料10來(lái)固定第一主電路圖形4a的引線端U1、U2以及第二主電路圖形4b的引線端V1、V2。由如此固定就位的引線端，即使在有外力加到?jīng)_壓線圈3的引線端U1、U2和V1、V2時(shí)，也可防止把該外力加到埋入樹脂材料10中的噪聲削減濾波器電路100、200。
將參考圖10來(lái)描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。
圖10示出在分開的磁心組件9中裝有兩套噪聲削減濾波器電路100、200的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，把用于密封的硅樹脂凝膠11填充磁心組件9和噪聲削減濾波器電路100、200之間的空隙，從而使凝膠11填充到與開口9a稍微隔開，而用于密封的高分子聚合物樹脂材料10把硅樹脂凝膠11上方的其余空間填充到與開口9a齊平，使樹脂材料10暴露于磁心組件9的外部?？蓮纳鲜霾牧现羞x擇高分子聚合物樹脂材料10。
通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇用于密封殼體內(nèi)部和表面的材料，提高了絕緣特性，且可防止噪聲削減濾波器電路100、200被灰塵或以其他方式通過(guò)開口9a進(jìn)入殼體的其他雜質(zhì)所沾污，從而防止絕緣特性的下降。
使用彈性模量相對(duì)低的硅樹脂凝膠11是有利的，這是因?yàn)椴粫?huì)因熱應(yīng)力而引起張力，保證機(jī)械可靠性的提高。此外，用高分子聚合物樹脂材料10使第一主電路圖形4a的引線端U1、U2和第二主電路圖形4b的引線端V1、V2固定就位，因而，即使有外力加到引線端U1、U2和V1、V2，也可有利地防止把該外力加到磁心組件9內(nèi)部的噪聲削減濾波器電路100、200。
將參考圖11來(lái)描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。圖11示出把兩套噪聲削減濾波器電路100、200裝在磁心組件9中的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，用于密封的硅樹脂凝膠11把磁心組件9和噪聲削減濾波器電路100、200之間的空隙填充到與開口9a齊平，且由端子固定殼蓋12覆蓋開口9a，從而由殼蓋12把第一主電路圖形4a的引線端U1、U2和第二主電路圖形4b的引線端V1、V2固定就位。
有了用于固定端子的殼蓋12，即使有外力加到引線端U1、U2和V1、V2，也可防止把該外力加到置于磁心組件9內(nèi)的噪聲削減濾波器電路100、200。此外，可防止噪聲削減濾波器電路100、200被灰塵或以其他方式通過(guò)開口9a進(jìn)入磁心組件9的其他雜質(zhì)所沾污，從而防止絕緣特性的下降。用于固定端子的殼蓋12由諸如PPS(聚亞苯基硫醚)或PBT(聚丁烯對(duì)苯二酸酯)等高分子聚合物樹脂材料形成。
接著將參考圖12到圖14來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。
圖12示出一個(gè)例子，其中把用于三相噪聲削減濾波器的三套噪聲削減濾波器電路100、200和300設(shè)置在諸如逆變器等電力變換器20的輸入級(jí)。
雖然在圖1到圖11的實(shí)施例中把用于單相濾波器的噪聲削減濾波器電路100、200裝在磁心組件9中，但也可在圖2的工藝步驟5中把另一個(gè)的噪聲削減濾波器電路300安裝在噪聲削減濾波器電路200的下面，從而提供三相噪聲削減濾波器。
在如此構(gòu)成的噪聲削減濾波器中，噪聲削減濾波器電路100包括引線端U1、U2，噪聲削減濾波器電路200包括引線端V1、V2，而噪聲削減濾波器電路300包括引線端W1、W2。引線端U1、V1、W1分別連到外部電路的端子21a、21b、21c，引線端U2、V2、W2連到電力變換器20。
有了如此連接的引線端，使得噪聲削減濾波器電路100、200、300能濾除會(huì)以其他方式隨來(lái)自端子21a、21b、21c的信號(hào)一起發(fā)射到電力變換器20的低頻噪聲，也可防止把電力變換器20的開關(guān)器件所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲傳輸?shù)蕉俗?1a、21b、21c。
圖13示出一個(gè)例子，其中把依據(jù)本發(fā)明的用于三相濾波器的三套噪聲削減濾波器電路100、200、300設(shè)置在諸如逆變器等電力變換器20的輸出級(jí)。
引線端U1、V1、W1連到電力變換器20，引線端U2、V2、W2連到外部電路的端子22a、22b、22c。由以此方式連接的引線端，使得噪聲削減濾波器電路100、200、300能濾除由電力變換器20的開關(guān)器件所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲和其他噪聲，從而防止把開關(guān)噪聲從電力變換器20傳輸?shù)蕉俗?2a、22b、22c。此外，噪聲削減濾波器電路100、200、300可濾除從端子22a、22b、22c進(jìn)入電力變換器20的低頻噪聲。
圖14示出一個(gè)例子，其中把兩套噪聲削減濾波器電路100、200設(shè)置在諸如逆變器等電力變換器20內(nèi)部。
電力變換器20安裝了設(shè)置在其輸入一側(cè)用于把輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電的整流器23以及設(shè)置在輸出一側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)器件22。噪聲削減濾波器電路100的引線端U1、V1連到輸入一側(cè)的整流器23，噪聲削減濾波器電路200的引線端U2、V2連到輸出一側(cè)的開關(guān)器件24。
由以此方式連接的引線端U1、U2和V2、V2，使得噪聲削減濾波器電路100、200可濾除電力變換器20的半導(dǎo)體開關(guān)器件24在開關(guān)操作時(shí)所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明，在介電板的相對(duì)表面上形成由導(dǎo)電糊形成并具有電感器功能的螺旋狀導(dǎo)體圖形，從而這些導(dǎo)體圖形沿垂直于介電板平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)，通過(guò)把導(dǎo)體鍵合到在介電板相對(duì)表面中的一個(gè)表面上形成的導(dǎo)體圖形來(lái)構(gòu)成主電路圖形。通過(guò)沖床的沖壓來(lái)形成導(dǎo)體，從而該導(dǎo)體所具有的剖面面積大到足以使所需值的電流流過(guò)，該導(dǎo)體還具有與螺旋狀線圈圖形基本上相同的形狀。此外，把接地線鍵合到在介電板的另一個(gè)表面上形成的導(dǎo)體圖形，從而接地線把從主電路圖形經(jīng)由介電板流入導(dǎo)體圖形的包含噪聲的電流引向接地端。于是，提供了具有電感器和電容器功能的濾波器電路，該電路能充分地濾除或削減諸如電力變換器的開關(guān)噪聲等低頻噪聲，而使電力變換器所需的幾安培或更大的電流通過(guò)。
依據(jù)本發(fā)明的制造方法，把多個(gè)噪聲削減濾波器電路裝在或封裝在一磁心組件中，然后用高分子聚合物樹脂材料填充磁心組件中的空隙或空間，從而密封濾波器。于是，通過(guò)簡(jiǎn)單的制造工藝可容易地生產(chǎn)便宜的小型噪聲削減濾波器，從而可把該噪聲削減濾波器容易地安裝在印刷布線板上，同時(shí)保證優(yōu)良的絕緣特性和機(jī)械可靠性。
權(quán)利要求
1.一種噪聲削減濾波器，其特征在于包括以平板狀形成的第一介電板；分別在所述第一介電板的相對(duì)表面上形成的第一和第二螺旋狀線圈圖形，從而第一和第二螺旋狀線圈圖形沿垂直于第一介電板平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)，所述第一和第二螺旋狀線圈圖形由導(dǎo)電糊形成且具有電感器的功能；通過(guò)把第一主電路導(dǎo)體鍵合到在所述第一介電板相對(duì)表面的一個(gè)表面上形成的所述第一螺旋狀線圈圖形而形成的第一主電路圖形，通過(guò)沖床的沖壓而形成所述第一主電路導(dǎo)體，從而所述導(dǎo)體具有足夠大的剖面面積，使大電流流過(guò)，且所述導(dǎo)體具有基本上與第一螺旋狀線圈圖形相同的形狀；鍵合到在遠(yuǎn)離所述第一主電路圖形的所述第一介電板另一個(gè)表面上形成的所述第二螺旋狀線圈圖形的第一接地線，所述第一接地線把從第一主電路圖形經(jīng)由所述第一介電板流入第二螺旋狀線圈圖形的包含噪聲的電流引向接地端；以平板狀形成的第二介電板；分別在所述第二介電板的相對(duì)表面上形成的第三和第四螺旋狀線圈圖形，從而第三和第四螺旋狀線圈圖形沿垂直于第二介電板平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)，所述第三和第四螺旋狀線圈圖形由導(dǎo)電糊形成且具有電感器的功能；通過(guò)把第二主電路導(dǎo)體鍵合到在所述第二介電板相對(duì)表面的一個(gè)表面上形成的所述第三螺旋狀線圈圖形而形成的第二主電路圖形，通過(guò)沖床的沖壓而形成所述第二主電路導(dǎo)體，從而所述導(dǎo)體的剖面面積大到足以使所需值的電流流過(guò)，且所述導(dǎo)體具有基本上與第三螺旋狀線圈圖形相同的形狀；鍵合到在遠(yuǎn)離所述第二主電路圖形的所述第二介電板另一個(gè)表面上形成的所述第四螺旋狀線圈圖形的第二接地線，所述第二接地線把從第二主電路圖形經(jīng)由所述第二介電板流入第四螺旋狀線圈圖形的包含噪聲的電流引向接地端；以及以平板狀形成的絕緣板，所述絕緣板插在帶有所述第一主電路圖形的所述第一介電板與其上帶有所述第二主電路圖形的所述第二介電板之間；其中所述第一主電路導(dǎo)體相對(duì)端中的一端連到所述第二主電路導(dǎo)體相對(duì)端中的一端，從而第一和第二主電路導(dǎo)體的另一端被分別用作輸入端和輸出端，以及帶有第一主電路圖形的第一介電板與帶有第二主電路圖形的第二介電板相結(jié)合，從而提供具有電感器功能和電容器功能的濾波器電路。
2.如權(quán)利要求1所述的噪聲削減濾波器，其特征在于所述第一主電路導(dǎo)體和所述第二主電路導(dǎo)體中的每一個(gè)都預(yù)先涂敷有焊接劑，通過(guò)焊接把涂敷有焊接劑的第一主電路導(dǎo)體和第二主電路導(dǎo)體中的每一個(gè)分別鍵合到由導(dǎo)電糊形成的第一和第三螺旋狀線圈圖形。
3.如權(quán)利要求2所述的噪聲削減濾波器，其特征在于涂敷有焊接劑的第一主電路導(dǎo)體和第二主電路導(dǎo)體中的每一個(gè)具有包括多層的層疊結(jié)構(gòu)，從而形成具有提供所需剖面面積的厚度的層疊結(jié)構(gòu)。
4.一種噪聲削減濾波器，其特征在于包括多個(gè)濾波器電路；裝配在一殼體中的多個(gè)分開的核心，在所述殼體中裝有所述多個(gè)濾波器電路；以及填充濾波器電路與分開的核心之間的空間以密封殼體的樹脂材料；其中所述多個(gè)濾波器電路中的每一個(gè)包括以平板狀形成的第一介電板；分別在所述第一介電板的相對(duì)表面上形成的第一和第二螺旋狀線圈圖形，從而第一和第二螺旋狀線圈圖形沿垂直于第一介電板平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)，所述第一和第二螺旋狀線圈圖形由導(dǎo)電糊形成且具有電感器的功能；通過(guò)把第一主電路導(dǎo)體鍵合到在所述第一介電板相對(duì)表面的一個(gè)表面上形成的所述第一螺旋狀線圈圖形而形成的第一主電路圖形，通過(guò)沖床的沖壓而形成所述第一主電路導(dǎo)體，從而所述導(dǎo)體具有足夠大的剖面面積，使大電流流過(guò)，且所述導(dǎo)體具有基本上與第一螺旋狀線圈圖形相同的形狀；連到在遠(yuǎn)離所述第一主電路圖形的所述第一介電板另一個(gè)表面上形成的所述第二螺旋狀線圈圖形的第一接地線，所述第一接地線把從第一主電路圖形經(jīng)由所述第一介電板流入第二螺旋狀線圈圖形的包含噪聲的電流引向接地端；以平板狀形成的第二介電板；分別在所述第二介電板的相對(duì)表面上形成的第三和第四螺旋狀線圈圖形，從而第三和第四螺旋狀線圈圖形沿垂直于第二介電板平面的方向相互對(duì)準(zhǔn)，所述第三和第四螺旋狀線圈圖形由導(dǎo)電糊形成且具有電感器的功能；通過(guò)把第二主電路導(dǎo)體鍵合到在所述第二介電板相對(duì)表面的一個(gè)表面上形成的所述第三螺旋狀線圈圖形而形成的第二主電路圖形，通過(guò)沖床的沖壓而形成所述第二主電路導(dǎo)體，從而所述導(dǎo)體的剖面面積大到足以使所需值的電流流過(guò)，且所述導(dǎo)體具有基本上與第三螺旋狀線圈圖形相同的形狀；連到在遠(yuǎn)離所述第二主電路圖形的所述第二介電板另一個(gè)表面上形成的所述第四螺旋狀線圈圖形的第二接地線，所述第二接地線把從第二主電路圖形經(jīng)由所述第二介電板流入第四螺旋狀線圈圖形的包含噪聲的電流引向接地端；以及以平板狀形成的絕緣板，所述絕緣板插在帶有所述第一主電路圖形的所述第一介電板與其上帶有所述第二主電路圖形的所述第二介電板之間；其中所述第一主電路導(dǎo)體相對(duì)端中的一端連到所述第二主電路導(dǎo)體相對(duì)端中的一端，從而第一和第二主電路導(dǎo)體的另一端被分別用作輸入端和輸出端，以及帶有第一主電路圖形的第一介電板與帶有第二主電路圖形的第二介電板相結(jié)合，從而提供具有電感器功能和電容器功能的每個(gè)所述濾波器電路。
5.如權(quán)利要求4所述的噪聲削減濾波器，其特征在于所述樹脂材料包括包含預(yù)定比例無(wú)機(jī)填料的高分子聚合物樹脂材料。
6.如權(quán)利要求4所述的噪聲削減濾波器，其特征在于所述樹脂材料包括硅樹脂凝膠以及包含預(yù)定比例無(wú)機(jī)填料的高分子聚合物樹脂材料，所述高分子聚合物樹脂材料只填充殼體內(nèi)部空間中每個(gè)濾波器電路的輸入和輸出端所在的一端部分，而所述硅樹脂凝膠填充殼體內(nèi)部空間中的其余部分。
7.如權(quán)利要求4所述的噪聲削減濾波器，其特征在于還包括設(shè)置在殼體上每個(gè)濾波器電路的輸入和輸出端所在的一端的殼蓋用以固定輸入和輸出端，其中所述樹脂材料包括硅樹脂凝膠。
8.一種包括電力變換器以及如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的噪聲削減濾波器的設(shè)備，所述電力變換器包括開關(guān)器件，其中所述噪聲削減濾波器連到電力變換器的輸入級(jí)和輸出級(jí)，從而濾除在開關(guān)器件作開關(guān)操作時(shí)所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
9.一種包括電力變換器以及如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的噪聲削減濾波器的設(shè)備，所述電力變換器包括開關(guān)器件，其中噪聲削減濾波器連到電力變換器內(nèi)的電路，從而濾除在開關(guān)器件作開關(guān)操作時(shí)所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。
全文摘要
一種具有電感器和電容器功能的噪聲削減濾波器，在介電板兩面形成具有電感器功能的導(dǎo)體圖形，使線圈圖形沿垂直于介電板平面的方向?qū)?zhǔn)，通過(guò)把主電路導(dǎo)體鍵合到介電板一面上形成的線圈圖形來(lái)構(gòu)成主電路圖形。通過(guò)沖床的沖壓來(lái)形成主電路導(dǎo)體，該導(dǎo)體的剖面面積足以使所需值的電流流過(guò)且具有與線圈圖形基本相同的形狀。把接地線鍵合到介電板另一面上形成的線圈圖形，接地線把從主電路圖形經(jīng)由介電板流入線圈圖形的包含噪聲的電流引向接地端。
文檔編號(hào)H03H7/01GK1722584SQ20051006739
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期1998年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月28日
發(fā)明者岡本健次, 深沢真人 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社