专利名称：扼流线圈及其内埋型铁芯的制作方法
技术领域：
本发明有关一种扼流线圈，特别是有关一种可以同时具有滤除共模噪声与差模噪声的扼流线圈。
背景技术：
现今人们使用电器非常频繁，而运用电器不免会使用到电源，才能使其电器正常运作。但是，由于电器在使用交流电源时，可能会因为电源供应、高频变压器或是其它组件的寄生电容或是杂散电容的运作，使得由交流电源所供应的电流中，常会夹带着噪声电流，这即是电磁干扰现象。
一般而言，使用交流电源会产生的噪声包含差模噪声(differential modenoise)以及共模噪声(common mode noise)，而电磁干扰(EMI)滤波电路可作为电源抗电磁辐射的第一道防线，主要是由扼流线圈(choke coil)和电容器(capacitor)组成，扼流线圈的作用为抑制噪声产生或进入电子仪器或设备中。请参照图1A，其是美国公告号第4,587,507号发明专利的铁芯的示意图。在图1A中，习知一种扼流线圈的铁芯1是由非晶质金属合金(amorphous metallicalloy)薄带所构成。然而，由于非晶质金属合金的使用频率通常低于100千赫兹(kHz)，且其耐直流偏压(DC-bias)特性也较差，因而在铁芯1中设计一气隙(air gap)2，企图改善耐DC-bias特性较差的缺点。但此做法却会大幅降低扼流线圈的初导磁率(initial permeability)。
请参照图1B，其是美国公告号第6,456,182号发明专利的铁芯的示意图。为了要消除共模噪声，美国公告号第6,456,182号发明专利中所揭示的方式是利用3个独立的铁芯11a、11b、11c组合以成为一用来消除共模噪声的扼流线圈。铁芯11a、11b、11c的材质为氧化磁性物质，在铁芯与铁芯中间以绝缘材料或黏胶隔开，利用3个独立的铁芯11a、11b、11c的尺寸共振现象，可以使其操作频率延伸至10MHz，使得噪声在10kHz到10MHz皆可以被有效消减。然而，此种使用3个铁芯堆栈在一起的方式，将使得扼流线圈的整体高度增加，不利于微小化的趋势。此外，此种扼流线圈只能用来消除共模噪声，并无法消除差模噪声。
请参照图1C，其是美国公告号第5,581,224号发明专利的铁芯的示意图。为了能够具有同时消除共模噪声与差模噪声，美国公告号第5,581,224号发明专利中揭示一种扼流线圈，其主要是由两独立的铁芯，分别是位于外围的铁芯111与位于内部的铁芯114组成，并缠绕绕线18后而成。铁芯111的材质为磁性铁氧体(ferrite)或非晶质物质，而铁芯114为一低导磁率的粉末铁芯(dust core)，于铁芯111和114中间以绝缘材质隔开。利用铁芯111的高导磁率的特性来滤除共模噪声，并利用铁芯114的低导磁率的特性来滤除部分的差模噪声，然而，此种摆设两独立铁芯的方式，将使得整个扼流线圈所占的面积相当大，而不利于微小化。且由于必须于两独立铁芯之间涂布一绝缘材质来将其两者隔开，不仅增加材料成本，且耗工时。
因此，要如何制作同时能够用来有效消除共模噪声和差模噪声的扼流线圈，且能在经济成本的考量下，符合整体体积微小化的趋势，正是此领域人士亟需研究的方向。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明的目的是提出一种扼流线圈，能够有效消除共模噪声和差模噪声。另外，由于能够在同一扼流线圈中就能具备消除差模和共模的噪声，进而能够有效降低成本及其所占的体积。
为实现本发明的上述目的，根据本发明一方面提出一种扼流线圈，包括一第一铁芯、一第二铁芯以及二组绕线。第二铁芯内埋于第一铁芯中，而二组绕线则分别环绕于第一铁芯外部。其中，第一铁芯与第二铁芯分别具相异的初导磁率值(μ)。另外，第二铁芯具有一缺口，且此缺口可由与第一铁芯相同的材质所填充。
根据本发明另一方面提出一种内埋型铁芯，包括一第一铁芯，以及一第二铁芯。第二铁芯内埋于第一铁芯中。其中，第一铁芯与第二铁芯分别具相异的初导磁率值(μ)。另外，第二铁芯具有一缺口，且此缺口可由与第一铁芯相同的材质所填充。
第一铁芯与第二铁芯为环状，第一铁芯的材质为一复合磁性材料，而第二铁芯的材质包括磁性铁氧体(ferrite)。复合磁性材料包括一磁性填充物与一高分子聚合物，磁性填充物包括铁、钴、镍或其合金的磁性粉末或是磁性铁氧体。或者，复合磁性材料可包括一含铁磁性金属或其合金与一热固性树脂(thermosetting resin)。含铁磁性金属合金例如为铁硅合金、铁镍合金、铁硅铝合金、钼铁镍合金或纯铁，且于含铁磁性金属合金中，非磁性元素的所占的重量百分比为10％以下。
为让本发明的上述和其它目的、特点和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图进行详细说明如下
图1A是美国公告号第4,587,507号发明专利的铁芯的示意图。
图1B是美国公告号第6,456,182号发明专利的铁芯的示意图。
图1C是美国公告号第5,581,224号发明专利的铁芯的示意图。
图2A是依照本发明较佳实施例的扼流线圈的示意图。
图2B是图2A中铁芯内部的示意图。
图2C是图2B中铁芯沿A-A′方向的剖示图。
图3是另一种铁芯的示意图。
具体实施例方式
请参照图2A，其是依照本发明较佳实施例的扼流线圈的示意图。本发明较佳实施例所揭示的扼流线圈20包括铁芯22与二组绕线28，为求清楚说明，以一假想线L为准，本图的右半边仅显示铁芯22的内部，而本图的左半边仍为扼流线圈20的示意图。
请同时参照图2A、图2B，与图2C，图2B是图2A中铁芯内部的示意图，而图2C是图2B中铁芯沿A-A′方向的剖示图。铁芯22包括一第一铁芯22a与一第二铁芯22b。第二铁芯22b内埋于第一铁芯22a中，而二组绕线28则分别环绕于第一铁芯22a外部，使得扼流线圈20整体的体积能够因内埋式第二铁芯22b的设计而达到符合轻薄短小、微小化的趋势。
第一铁芯22a与第二铁芯22b为环状，是利用射出成型或是粉末加压成型等方式制成，且第二铁芯22b内埋于第一铁芯22a中，然而第一铁芯22a与第二铁芯22b的形状并不限定非为图中所示的圆形，其它形状亦可适用，诸如椭圆形、半圆弧、矩形、三角形、四边形、梯形、五角形、六角形、八角形、等边多边形、或不等边多边形等。
第一铁芯22a与第二铁芯22b为不同材质构成，且分别具相异的初导磁率值(μ)。第一铁芯22a的材质为一复合磁性材料，而第二铁芯22b的材质包括磁性铁氧体(ferrite)。复合磁性材料包括一磁性填充物与一高分子聚合物(polymer)，磁性填充物包括铁、钴、镍或其合金的磁性粉末或是磁性铁氧体。或者，复合磁性材料可包括一含铁磁性金属或其合金(Fe-base magneticmetallic alloy)与一热固性树脂(thermosetting resin)。含铁磁性金属例如是一纯铁，而其合金较佳地为铁硅合金(Fe-Si alloy)、铁镍合金(Fe-Nialloy)、铁硅铝合金(Fe-Si-Al alloy)、或钼铁镍合金(Mo-Fe-Ni alloy)。于此一含铁磁性金属合金中，非磁性元素的所占的重量百分比为10％以下。
由于复合磁性材料所构成的第一铁芯22a的导磁率比第二铁芯22b的导磁率要来的低，可用来滤除差模噪声，而对于由磁性铁氧体所构成的第二铁芯22b而言，其高导磁率的特性可用来滤除共模噪声，如此一来，可达到仅以单一扼流线圈就能具备消除差模和共模的噪声的作用，进而能够有效降低成本及扼流线圈所占的体积。
或者，第一铁芯22a与第二铁芯22b的材质亦可互换，亦即，第一铁芯22a的材质包括磁性铁氧体，而第二铁芯22b的材质为一复合磁性材料。使得第一铁芯22a的导磁率比第二铁芯22b的导磁率要来的高，故以第一铁芯22a来滤除共模噪声，并以第二铁芯22b来滤除差模噪声。
另外，请参照图3，其是另一种铁芯的示意图。除了上述铁芯的设计外，可于第二铁芯中另外设计一缺口(gap)，且此缺口可由与第一铁芯相同的材质所填充，如图3中所示，铁芯32是由第一铁芯32a与第二铁芯32b所组成，且第二铁芯32b是内埋于第一铁芯32a中。并且，第二铁芯32b具有一缺口34，且缺口34可由与第一铁芯32a相同的材质所填充，借以利用缺口34的大小来调整扼流线圈的特性，例如操作频率、电感值、耐DC-bias的特性等。
对于习知直接于由磁性铁氧体组成的铁芯中加入一气隙(air gap)的构造而言，虽可借以增加铁芯耐DC-bias的特性，但是由于气隙中仅为空气所容纳，而空气的导磁率为1，故此举会大幅降低铁芯的电感值。相较于本发明的扼流线圈，由于缺口34可由与第一铁芯32a相同的材质所填充，其导磁率与第一铁芯32a相同(皆大于1)，故本发明不仅可以通过缺口34的大小来调整扼流线圈的特性，更能够维持其高电感值。
本发明实施例中的扼流线圈可应用于一滤波组件，作为例如是电源供应器或其它可能产生噪声的电子装置的滤波用。
另外，上述的二种内埋型铁芯的适用范围不仅仅只限用于上述的扼流线圈中，亦可将上述的内埋型铁芯使用于制作电感器，亦可达到使电感器微小化的功用。
虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的等效的变化或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1.一种内埋型铁芯，包括一第一铁芯；以及一第二铁芯，内埋于该第一铁芯中；其中，该第一铁芯与该第二铁芯是分别具相异的初导磁率值(μ)。
2.权利要求1所述的内埋型铁芯，其特征在于该第二铁芯具有一缺口，且该缺口由与该第一铁芯相同的材质所填充。
3.权利要求1所述的内埋型铁芯，其特征在于该第一铁芯与该第二铁芯为环状。
4.权利要求1所述的内埋型铁芯，其特征在于该第一铁芯的材质为一复合磁性材料，而该第二铁芯的材质包括磁性铁氧体，或者，该第一铁芯的材质包括磁性铁氧体，而该第二铁芯的材质为一复合磁性材料。
5.权利要求4所述的内埋型铁芯，其特征在于该复合磁性材料包括一磁性填充物与一高分子聚合物。
6.权利要求5所述的扼流线圈，其特征在于该磁性填充物包括铁、钴、镍或其合金的磁性粉末或是磁性铁氧体。
7.权利要求4所述的内埋型铁芯，其特征在于该复合磁性材料包括一含铁磁性金属或其合金与一热固性树脂。
8.权利要求7所述的内埋型铁芯，其特征在于该含铁磁性金属合金为铁硅合金、铁镍合金、铁硅铝合金、钼铁镍合金或一纯铁。
9.权利要求7所述的内埋型铁芯，其特征在于于该含铁磁性金属合金中，非磁性元素的所占的重量百分比为10％以下。
10.权利要求1所述的内埋型铁芯，其特征在于该第一铁芯与该第二铁芯是利用射出成型或粉末加压成型而成。
11.一种扼流线圈，包括一第一铁芯；一第二铁芯，内埋于该第一铁芯中；以及二组绕线，分别环绕于该第一铁芯外部；其中，该第一铁芯与该第二铁芯分别具相异的初导磁率值(μ)。
12.权利要求11所述的扼流线圈，其特征在于该第二铁芯具有一缺口，且该缺口由与该第一铁芯相同的材质所填充。
13.权利要求11所述的扼流线圈，其特征在于该第一铁芯与该第二铁芯为环状。
14.权利要求11所述的扼流线圈，其特征在于该第一铁芯的材质为一复合磁性材料，而该第二铁芯的材质包括磁性铁氧体，或者，该第一铁芯的材质包括磁性铁氧体，而该第二铁芯的材质为一复合磁性材料。
15.权利要求14所述的扼流线圈，其特征在于该复合磁性材料包括一磁性填充物与一高分子聚合物。
16.权利要求15所述的扼流线圈，其特征在于该磁性填充物包括铁、钴、镍或其合金的磁性粉末或是磁性铁氧体。
17.权利要求16所述的扼流线圈，其特征在于该复合磁性材料包括一含铁磁性金属合金与一热固性树脂。
18.权利要求17所述的扼流线圈，其特征在于该含铁磁性金属合金为铁硅合金、铁镍合金、铁硅铝合金、钼铁镍合金、或一纯铁。
19.权利要求17所述的扼流线圈，其特征在于于该含铁磁性金属合金中，非磁性元素的所占的重量百分比为10％以下。
20.权利要求11所述的扼流线圈，其特征在于该第一铁芯与该第二铁芯是利用射出成型或粉末加压成型而成。
全文摘要
一种扼流线圈，包括一第一铁芯、一第二铁芯以及二组绕线。第二铁芯内埋于第一铁芯中，而二组绕线则分别环绕于第一铁芯外部。其中，第一铁芯与第二铁芯分别具相异的初导磁率值(μ)。第一铁芯的材质是为一复合磁性材料，而第二铁芯的材质包括磁性铁氧体。另外，第二铁芯具有一缺口，且此缺口可由与第一铁芯相同的材质所填充。本发明的扼流线圈，能够有效消除共模噪声和差模噪声。另外，由于能够在同一线圈中就能具备消除差模和共模的噪声的作用，进而能够有效降低成本及其整体所占的体积。
文档编号H01F37/00GK1790563SQ20041010195
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者李政鸿, 眭明山, 黄逸鸿 申请人:台达电子工业股份有限公司