专利名称：用于电力变换器的噪声削减滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于功率转换器的噪声削减滤波器，尤其涉及用于滤除构成诸如逆变器等电力(power)变换器在半导体开关器件的开关操作时产生在开关噪声的噪声削减滤波器。
诸如逆变器等电力变换器的半导体开关器件基于驱动信号执行开关操作，这些驱动信号经过以几KHz到大约二十KHz范围内的载波频率所进行的脉宽调制(PWM)。在开关操作期间，电力变换器产生频率分量为几十KHz的开关噪声。
在如上所述开关噪声的频率分量中，频率在一百KHz或更高的那些分量对外部设备有不利影响。针对这种情况，近几年来已对电力变换器提出了各种法规，以期减少或消除这种不利影响。为了适应这些法规，电力变换器设置了适当的噪声削减滤波器。
用于电力变换器的噪声削减滤波器的一个公知例子包括单个电抗器和薄膜或片状的单个电容器，在电抗器中，有电线缠绕在例如铁氧体、非晶合金或结晶合金等形成的核心周围。电抗器和电容器耦合成倒L形，以提供用于滤除电力变换器的半导体开关器件在开关操作时产生的开关噪声的滤波器。
作为有关电力变换器的噪声削减滤波器的一篇已有技术的参考文献，在“Integrated Output Filter and Diode Snubber Foor Switchnode Power Converters”,IEEE,1994,pp.1240-1245中揭示了一种具有集成的平板状结构的滤波器电路，该结构包括整流器、RC消音器电路和LC滤波器电路。此参考文献还对制造各个电路的基本方法进行了说明。
此外，作为另一个已有技术参考文献的“Integrated Filters For Switch-ModePower Supplies”,IEEE,1995,pp.809-816中揭示了依据其中所使用的介电材料而具有不同结构的三种类型的LC滤波器电路。即，介电材料被分成具有陶瓷结构和具有非陶瓷结构的材料，还指出一种具有平板状结构的滤波器电路(把BaTiO3用作介电材料)是一种把陶瓷材料用作介电材料的类型，而具有薄膜状结构的另两种滤波器电路(板状和使用等离子体的气相淀积型)是一种把非陶瓷材料用作介电材料的类型。
上述公知类型的噪声削减滤波器中所使用的电抗器通常具有环形，电容器为引脚插入型并具有平面或圆柱体形状。在把电抗器和电容器安装到电力变换器内部的印刷板上时，安装这两个元件所需的空间大于各个元件的体积总和，从而导致装配效率的降低。在通过分离的布线把这种噪声削减滤波器安装到印刷板上时，将增加耦合部分的数目，且固定各个元件的方式将变得不希望有的复杂。
市售的所谓薄片型或引脚插入型组合LC滤波器包括组合的电感器和电容器单元，该滤波器具有几MHz或更高的截止频率，而滤除半导体开关器件在开关操作时所产生的开关噪声所需的截止频率通常低到例如大约150KHz。于是，市售的滤波器不能滤除半导体开关器件在开关操作时所产生的开关噪声。
此外，在诸如逆变器等电力变换器中，期望或需要使几安培的电流流过用于变换器的噪声削减滤波器。于是，就电流容量和成本来看，难于把市售的组合LC滤波器用作噪声削减滤波器。
上述两篇已有技术的参考文献中所揭示的滤波器电路具有制造方法复杂的问题，这使得这些电路不适用于实际使用，并导致制造成本的增加。
因此，本发明的一个目的是提供一种能处理低频噪声而保证足够大的电流容量的噪声削减滤波器。
本发明的另一个目的是提供一种具有优良操作可靠性的便宜的小型噪声削减滤波器，通过可把适当的电路图形容易地安装到基片上的简单制造方法来制造该滤波器。
为了实现第一个目的，所提供的噪声削减滤波器包括以平板状形成的第一介电板；分别在第一介电板的相对表面上形成的第一和第二螺旋状线圈图形，从而第一和第二螺旋状线圈图形沿垂直于第一介电板平面的方向相互对准，第一和第二螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第一主电路导体键合到在第一介电板相对表面的一个表面上形成的第一螺旋状线圈图形而形成的第一主电路图形，通过冲床的冲压而形成第一主电路导体，从而该导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且该导体具有基本上与第一螺旋状线圈图形相同的形状；连到在远离第一主电路图形的第一介电板另一个表面上形成的第二螺旋状线圈图形的第一接地线，第一接地线把从第一主电路图形经由第一介电板流入第二螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；以平板状形成的第二介电板；分别在第二介电板的相对表面上形成的第三和第四螺旋状线圈图形，从而第三和第四螺旋状线圈图形沿垂直于第二介电板平面的方向相互对准，第三和第四螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第二主电路导体键合到在第二介电板相对表面的一个表面上形成的第三螺旋状线圈图形而形成的第二主电路图形，通过冲床的冲压而形成第二主电路导体，从而该导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且该导体具有基本上与第三螺旋状线圈图形相同的形状；连到在远离第二主电路图形的第二介电板另一个表面上形成的第四螺旋状线圈图形的第二接地线，第二接地线把从第二主电路图形经由第二介电板流入第四螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；以及以平板状形成的绝缘板，该绝缘板插在带有第一主电路图形的第一介电板与其上带有第二主电路图形的第二介电板之间；其中第一主电路导体相对端中的一端连到第二主电路导体相对端中的一端，从而第一和第二主电路导体的另一端被分别用作输入端和输出端，带有第一主电路图形的第一介电板与带有第二主电路图形的第二介电板相结合，从而提供具有电感器功能和电容器功能的滤波器电路。
在本发明的一个较佳形式中，第一主电路导体和第二主电路导体中的每一个都预先涂敷有焊接剂，通过焊接把涂敷有焊接剂的第一主电路导体和第二主导体导体中的每一个分别键合到由导电糊形成的第一和第三螺旋状线圈图形。
在本发明的另一个较佳形式中，涂敷有焊接剂的第一主电路导体和第二主电路导体中的每一个具有包括多层的层叠结构，从而形成具有提供所需剖面面积的厚度的层叠结构。
依据本发明的另一个方面，提供了一种噪声削减滤波器，它包括如上所述构成的多个滤波器电路、装配在一壳体里的多个分开的核心(在该壳体中装有多个滤波器电路)以及填充滤波器电路与分开的核心之间的空间以密封壳体的树脂材料。
树脂材料可由包含预定比例无机填料的高分子聚合物树脂材料构成。
树脂材料可由硅树脂凝胶(silicone gel)和包含预定比例无机填料的高分子聚合物树脂材料构成。在此情况下，高分子聚合物树脂材料只填充壳体内部空间中每个滤波器电路的输入和输出端所在的一端部分，而硅树脂凝胶填充壳体内部空间中的其余部分。
树脂材料可由硅树脂凝胶构成，可在壳体上每个滤波器电路的输入和输出端所在的一端设置壳盖以固定输入和输出端。
依据本发明的另一个方面，提供了一种包括电力变换器的设备，该电力变换器包括开关器件和如上所述的噪声削减滤波器，其中噪声削减滤波器连到电力变换器的输入级或输出级，从而滤除开关器件在开关操作时所产生的开关噪声。
本发明还提供一种包括电力变换器的设备，该电力变换器包括开关器件和如上所述构成的噪声削减滤波器，其中噪声削减滤波器连到电力变换器内的电路，从而滤除开关器件在开关操作时所产生的开关噪声。
依据本发明的另一个方面，提供了一种用于制造噪声削减滤波器的方法，它包括以下步骤在平板状的第一介电板的相对表面上形成第一和第二螺旋状线圈图形，从而第一和第二螺旋状线圈图形沿垂直于第一介电板平面的方向相互对准，第一和第二螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第一主电路导体键合到在第一介电板相对表面的一个表面上形成的第一螺旋状线圈图形来形成第一主电路图形，通过冲床的冲压而形成第一主电路导体，从而该导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且该导体具有基本上与第一螺旋状线圈图形相同的形状；把第一接地线键合到在远离第一主电路图形的第一介电板另一个表面上形成的第二螺旋状线圈图形，第一接地线把从第一主电路图形经由第一介电板流入第二螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；在平板状的第二介电板的相对表面上形成第三和第四螺旋状线圈图形，从而第三和第四螺旋状线圈图形沿垂直于第二介电板平面的方向相互对准，第三和第四螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第二主电路导体键合到在第二介电板相对表面的一个表面上形成的第三螺旋状线圈图形来形成第二主电路图形，通过冲床的冲压而形成第二主电路导体，从而该导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且该导体具有基本上与第三螺旋状线圈图形相同的形状；把第二接地线键合到在远离第二主电路图形的第二介电板另一个表面上形成的第四螺旋状线圈图形，第二接地线把从第二主电路图形经由第二介电板流入第四螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；以及在带有第一主电路图形的第一介电板与带有第二主电路图形的第二介电板之间插入平板状的绝缘板；其中第一主电路导体的一端连到第二主电路导体的一端，从而第一和第二主电路导体的另一端被分别用作输入端和输出端；带有第一主电路图形的第一介电板与带有第二主电路图形的第二介电板相结合，从而提供具有电感器功能和电容器功能的滤波器电路。
将参考本发明的某些较佳实施例和附图来更详细地描述本发明，其中
图1(a)到图1(d)是示出依据本发明第一实施例的噪声削减滤波器制造方法的各个工艺步骤；图2是示出在噪声削减滤波器的制造方法中图1步骤以后的一个工艺步骤的图；图3是示出在噪声削减滤波器的制造方法中图2步骤以后的一个工艺步骤的图；图4是示出通过冲压线圈的一端部分形成的通孔形状的透视图；图5是示出噪声削减滤波器基本结构的透视图；图6是示出分布恒定的LC电路的电路图；图7是示出依据本发明第二实施例的涂敷有焊接剂的冲压线圈的剖面图；图8是示出把冲压线圈层叠到介电板上形成的线圈图形上的结构的剖面图；图9是示出依据本发明第三实施例的噪声削减滤波器结构的剖面图，其中噪声削减滤波器被装在一壳体中；图10是示出依据本发明第四实施例的噪声削减滤波器结构的剖面图，其中噪声削减滤波器被装在一壳体中；图11是示出依据本发明第五实施例的噪声削减滤波器结构的剖面图，其中噪声削减滤波器被装在一壳体中；图12是示出把三相噪声削减滤波器连到依据本发明第六实施例的电力变换器输入级的配置的方框图；图13是示出把三相噪声削减滤波器连到电力变换器输出级的配置的方框图；以及图14是示出把噪声削减滤波器安装在电力变换器中的配置的方框图。
将参考附图详细地描述本发明的一些较佳实施例。
首先将参考图1到图6来描述本发明的第一实施例。首先，参考图1到图3来描述依据本发明的噪声削减滤波器的制造方法。
在图1(a)所示的工艺步骤1中，制备由诸如BaTO3或PZT等铁电陶瓷材料形成的介电板1。介电板1的厚度在100μm到1mm范围内。在本实施例中，介电板1的厚度为大约0.5mm。
然后，在介电板1的前后表面上形成由导电糊形成并起到电感器功能的螺旋状线圈图形2a、2b，从而线圈图形2a、2b沿垂直于介电板1的平面的方向相互对准。例如，导电糊可包含Ag作为主要成分。虽然在图1(a)的工艺步骤1中，可通过丝网印刷把导电糊加到介电板1上然后固化形成这些图形，但也可通过溅射、真空蒸发或电镀而淀积铜或其他材料来形成这些图形。
在图1(b)所示的工艺步骤2中，通过焊接把通过冲压形成并具有与线圈图形2a相同形状的线圈3a(即，第一主电路导体)键合到在介电板1的一个表面上形成的线圈图形2a上。如此键合在一起的线圈3a和线圈图形2a提供起到电感器功能和电容器功能的第一主电路图形4a。
通过冲床的冲压以铜板或类似材料形成线圈3a，从而线圈3a具有使主电路(例如，电力变换器的电路)的电流通过所需的剖面面积。尤其是，形成的冲压线圈3的剖面面积可大到足以使1A到几十安培的电流通过线圈3a，且其厚度在0.5mm到1.0mm范围内。
在冲压线圈3a的一端形成具有一定长度的拉长区域，把该区域向外拉出以安装到其中插入销钉的印刷布线板上，从而线圈3a与外部电路相连。在图1(b)中，用U1来表示位于线圈3a上述一端的拉长区域或端子。
如图4所示，穿过位于线圈中央的冲压线圈3a的另一端以及位于线圈3a另一端下面一部分介电板1预先形成通孔7。由此配置，可提供数目足够大的线圈匝数，可使用插入通孔7的销钉把线圈图形与其他图形相连。
在图1(c)所示的工艺步骤3中，通过焊接把允许噪声分量电流通过的接地图形的引线2c键合到在介电板1与形成第一主电路图形4a的表面相对的表面上形成的线圈图形2b。这里，噪声分量电流指由流过第一主电路图形4a的电流在通过介电板1流入线圈图形2a时产生的噪声分量所引起的电流。
通过如上所述执行工艺步骤1到3，可制成起到电感器和电容器功能的基片A，其中在介电板1的上述一个表面上形成具有一端U1的第一主电路图形4a，在介电板1的另一个表面上形成具有引线2c的线圈图形2b。
在图1(d)所示的工艺步骤4中，制造具有与上述基片A相似结构的基片B。在此情况下，如此构成基片B，从而在介电板5的一个表面上形成第二主电路图形4b，在介电板5的另一个表面上形成线圈图形2b。在第二主电路图形4b的一端形成具有一定长度的拉长区域，该区域被拉出介电板5与外部电路相连。在图1(d)中，用U2来表示位于线圈图形4b的线圈3b(即，第二主电路导体)上述一端的拉长区域或端子。如此构成的基片B以类似于基片A的方式起到电感器和电容器的功能。
在图1(d)的工艺步骤4中，通过层间的绝缘板6把在介电板1上形成第一主电路图形4a的基片A和在介电板5上形成第二主电路图形的4b的基片B相互连接起来。层间绝缘板6形成有通孔7，该通孔与穿过基片A、B形成的通孔7联系起来。通过如此形成的通孔7，可用插入通孔7的销钉，通过焊接来固定基片A、B，从而把这两个基片结合起来。于是，通过增加基片的数目可增加线圈的匝数。
通过以上方式用销钉来固定基片A、B，可把第一主电路图形4a的里端与第二主电路图形4b的里端相互电气连接起来，从而第一主电路图形4a与第二主电路图形4b串联。结果，可把从第一主电路图形4a向外拉长的一端或端子U1和从第二主电路图形4b向外拉长的一端或端子U2用作电气输入和输出端。
类似于线圈图形2a(相应于第一主电路图形4a和第二主电路图形4b)的情况，还利用通孔(未示出)把基片A、B的接地线圈图形2b相互连接起来。在图1(d)中，用P表示相连的接地线圈图形2b的接地端。在与用于接地电路的线圈图形2b的通孔位置不同的位置形成用于主电路的线圈图形2a的通孔，从而这些通孔不相互重叠。
通过执行工艺步骤1到4，把在第一介电板1上形成第一主电路图形4a的基片A以及在第二介电板5上形成第二主电路图形4b的基片B结合在一起，以提供一套起到电感器和电容器功能的噪声削减滤波器电路100。在此情况下，把第一主电路图形4a的上述一端连到第二主电路图形4b的相应一端，从而可把没有相互连接起来的电路图形4a、4b的另一端用作输入端U1和输出端U2。
在图2所示的工艺步骤5中，制备通过执行工艺步骤1到4而制成的两套噪声削减滤波器电路。在图2中，分别用U1和U2表示第一套噪声削减滤波器电路100的输入和输出端，用V1和V2表示第二套噪声削减滤波器电路200的输入和输出端。在第一套噪声削减滤波器电路100和第二套噪声削减滤波器电路200之间插入绝缘板8，这两个电路中堆叠的层沿垂直于这些层平面的方向夹在一对分开的磁心9之间。结果，可以分开的磁心9的组件形式(以下将叫做磁心组件)把两套噪声削减滤波器电路100、200安装在一个壳体中。
如图2所示，通过磁心组件9的一边形成开口9a，从而可通过开口9a从磁心9a中取出输入和输出端U1、U2以及输入和输出端V1、V2的引线。例如，磁心9可由铁氧体形成。此外，在每个磁心9内表面的中央部分形成用于使滤波器电路100、200的各层定位和固定的凸起9b。
如果在分开的磁心9之间插入两套噪声削减滤波器电路，则可形成单相滤波器，它具有用于线性滤波器的共模电抗器和接地电容器的组合结构。如果在磁心9之间插入三套噪声削减滤波器电路，则可形成具有相同结构的三相滤波器。
在图3的工艺步骤6中，通过装有两套噪声削减滤波器电路100、200(提供单相滤波器)的磁心组件9的开口9a，把高分子聚合物树脂材料10注入壳体内的空隙或空间，然后使其固化。对于以此方式安装的噪声削减滤波器电路100、200，可通过磁心组件9的开口9a拉出用于两相的引线端，即噪声削减滤波器电路100的第一主电路图形的输入和输出端U1、U2以及噪声削减滤波器电路200的第二主电路图形的输入和输出端V1、V2。可利用销钉插入或表面安装，通过焊接把如此伸出的引线端键合到印刷布线板的插座或类似装置上。于是，引线端与基片相结合可形成单个封装。
接着将参考图5和图6来描述基片结构的电学特性。在图5中，起到电感器的导体作用的第一主电路图形4a所具有的剖面面积大到足以通过电力变换器(未示出)主电路的电流。第一主电路图形4a由介电板1上导电糊形成的线圈图形2a以及通过冲压导电材料而形成的线圈3a构成。在介电板1上形成起到接地导体作用的线圈图形2b，从而线圈图形2b沿垂直于介电板1平面的方向与第一主电路图形4a对准。
由于起到接地导体作用的线圈图形2b只需要把流过介电板1的噪声分量电流引向接地端，所以可使线圈图形2b的剖面面积做得小于第一主电路图形4a的剖面面积。第二主电路图形4b的基片结构类似于第一主电路图形4a的基片结构，因此不对其进行说明。
在图6中，起到电感器导体作用的第一主电路图形4a的端子U1、U2具有适当的长度，从而有微小的电感连续分布于端子U1、U2的长度上。同样，有微小的电感沿着起到接地导体作用的线圈图形2b分布。由于第一主电路图形4a和线圈图形2b相互对准而且其间插入了介电板1，所以在图形4a和2b之间连续地形成微小的电容，于是提供了具有低通滤波器功能的分布恒定电路。期望低通滤波器所具有的截止频率(例如150kHz或更高)足以滤除由构成诸如逆变器等电力变换器的半导体开关器件的开关操作而产生的开关噪声。
接着将参考图7和8来描述本发明的第二实施例。
图7是一剖面图，其中通过涂敷把焊接剂11加到作为第一主电路图形4a或第二主电路图形4b一部分的冲压线圈3a或3b的表面。可以从诸如Sn/Pb和Sn/Ag等合金中选择涂敷线圈3a或3b的焊接剂11。可把如此涂敷焊接剂11的冲压线圈3a或3b容易地焊接到在如上所述的工艺步骤2中由导电糊所形成的线圈图形2a上。
图8示出一个例子，其中把涂敷有焊接剂11的两层冲压线圈3a层叠在一起并键合到介电板1上形成的线圈图形2a上。由如此相互层叠的冲压线圈3a，可容易地增加通过线圈3a的电流容量。还可把三层或更多层的冲压线圈3a层叠起来。
现在将参考图9来描述本发明的第三实施例。
图9示出一噪声削减滤波器的结构，其中把两套噪声削减滤波器电路100、200安装在一个磁心组件9中。在本实施例中，用与图3的实施例不同的高分子聚合物树脂材料10来填充磁心组件9与噪声削减滤波器电路100、200之间的空隙，从而密封滤波器电路。
本实施例中所使用的高分子聚合物树脂材料10可由加有诸如石英粉末或铝粉等无机填料的环氧树脂、尿烷树脂或类似材料构成。高分子聚合物树脂材料10的热膨胀系数必须等于磁心9的热膨胀系数，从而避免热应力所引起的张力。
使用如上所述的高分子聚合物树脂材料10来密封磁心组件9，提高了滤波器的绝缘特性，并可防止噪声削减滤波器电路100、200被灰尘或以其他方式通过开口9a进入磁心组件9的其他杂质所沾污，从而防止绝缘能力的降低。
把无机填料加到高分子聚合物树脂材料10使噪声削减滤波器电路100、200可耗散流过它们的电流所产生的热量。此外，通过上述类型的高分子聚合物树脂材料10来固定第一主电路图形4a的引线端U1、U2以及第二主电路图形4b的引线端V1、V2。由如此固定就位的引线端，即使在有外力加到冲压线圈3的引线端U1、U2和V1、V2时，也可防止把该外力加到埋入树脂材料10中的噪声削减滤波器电路100、200。
将参考图10来描述本发明的第四实施例。
图10示出在分开的磁心组件9中装有两套噪声削减滤波器电路100、200的结构。在本实施例中，把用于密封的硅树脂凝胶11填充磁心组件9和噪声削减滤波器电路100、200之间的空隙，从而使凝胶11填充到与开口9a稍微隔开，而用于密封的高分子聚合物树脂材料10把硅树脂凝胶11上方的其余空间填充到与开口9a齐平，使树脂材料10暴露于磁心组件9的外部。可从上述材料中选择高分子聚合物树脂材料10。
通过适当地选择用于密封壳体内部和表面的材料，提高了绝缘特性，且可防止噪声削减滤波器电路100、200被灰尘或以其他方式通过开口9a进入壳体的其他杂质所沾污，从而防止绝缘特性的下降。
使用弹性模量相对低的硅树脂凝胶11是有利的，这是因为不会因热应力而引起张力，保证机械可靠性的提高。此外，用高分子聚合物树脂材料10使第一主电路图形4a的引线端U1、U2和第二主电路图形4b的引线端V1、V2固定就位，因而，即使有外力加到引线端U1、U2和V1、V2，也可有利地防止把该外力加到磁心组件9内部的噪声削减滤波器电路100、200。
将参考图11来描述本发明的第五实施例。图11示出把两套噪声削减滤波器电路100、200装在磁心组件9中的结构。在本实施例中，用于密封的硅树脂凝胶11把磁心组件9和噪声削减滤波器电路100、200之间的空隙填充到与开口9a齐平，且由端子固定壳盖12覆盖开口9a，从而由壳盖12把第一主电路图形4a的引线端U1、U2和第二主电路图形4b的引线端V1、V2固定就位。
有了用于固定端子的壳盖12，即使有外力加到引线端U1、U2和V1、V2，也可防止把该外力加到置于磁心组件9内的噪声削减滤波器电路100、200。此外，可防止噪声削减滤波器电路100、200被灰尘或以其他方式通过开口9a进入磁心组件9的其他杂质所沾污，从而防止绝缘特性的下降。用于固定端子的壳盖12由诸如PPS(聚亚苯基硫醚)或PBT(聚丁烯对苯二酸酯)等高分子聚合物树脂材料形成。
接着将参考图12到图14来详细地描述本发明的第六实施例。
图12示出一个例子，其中把用于三相噪声削减滤波器的三套噪声削减滤波器电路100、200和300设置在诸如逆变器等电力变换器20的输入级。
虽然在图1到图11的实施例中把用于单相滤波器的噪声削减滤波器电路100、200装在磁心组件9中，但也可在图2的工艺步骤5中把另一个的噪声削减滤波器电路300安装在噪声削减滤波器电路200的下面，从而提供三相噪声削减滤波器。
在如此构成的噪声削减滤波器中，噪声削减滤波器电路100包括引线端U1、U2，噪声削减滤波器电路200包括引线端V1、V2，而噪声削减滤波器电路300包括引线端W1、W2。引线端U1、V1、W1分别连到外部电路的端子21a、21b、21c，引线端U2、V2、W2连到电力变换器20。
有了如此连接的引线端，使得噪声削减滤波器电路100、200、300能滤除会以其他方式随来自端子21a、21b、21c的信号一起发射到电力变换器20的低频噪声，也可防止把电力变换器20的开关器件所产生的开关噪声传输到端子21a、21b、21c。
图13示出一个例子，其中把依据本发明的用于三相滤波器的三套噪声削减滤波器电路100、200、300设置在诸如逆变器等电力变换器20的输出级。
引线端U1、V1、W1连到电力变换器20，引线端U2、V2、W2连到外部电路的端子22a、22b、22c。由以此方式连接的引线端，使得噪声削减滤波器电路100、200、300能滤除由电力变换器20的开关器件所产生的开关噪声和其他噪声，从而防止把开关噪声从电力变换器20传输到端子22a、22b、22c。此外，噪声削减滤波器电路100、200、300可滤除从端子22a、22b、22c进入电力变换器20的低频噪声。
图14示出一个例子，其中把两套噪声削减滤波器电路100、200设置在诸如逆变器等电力变换器20内部。
电力变换器20安装了设置在其输入一侧用于把输入的交流电转换成直流电的整流器23以及设置在输出一侧的半导体开关器件22。噪声削减滤波器电路100的引线端U1、V1连到输入一侧的整流器23，噪声削减滤波器电路200的引线端U2、V2连到输出一侧的开关器件24。
由以此方式连接的引线端U1、U2和V2、V2，使得噪声削减滤波器电路100、200可滤除电力变换器20的半导体开关器件24在开关操作时所产生的开关噪声。
如上所述，依据本发明，在介电板的相对表面上形成由导电糊形成并具有电感器功能的螺旋状导体图形，从而这些导体图形沿垂直于介电板平面的方向相互对准，通过把导体键合到在介电板相对表面中的一个表面上形成的导体图形来构成主电路图形。通过冲床的冲压来形成导体，从而该导体所具有的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，该导体还具有与螺旋状线圈图形基本上相同的形状。此外，把接地线键合到在介电板的另一个表面上形成的导体图形，从而接地线把从主电路图形经由介电板流入导体图形的包含噪声的电流引向接地端。于是，提供了具有电感器和电容器功能的滤波器电路，该电路能充分地滤除或削减诸如电力变换器的开关噪声等低频噪声，而使电力变换器所需的几安培或更大的电流通过。
依据本发明的制造方法，把多个噪声削减滤波器电路装在或封装在一磁心组件中，然后用高分子聚合物树脂材料填充磁心组件中的空隙或空间，从而密封滤波器。于是，通过简单的制造工艺可容易地生产便宜的小型噪声削减滤波器，从而可把该噪声削减滤波器容易地安装在印刷布线板上，同时保证优良的绝缘特性和机械可靠件。
权利要求
1．一种噪声削减滤波器，其特征在于包括以平板状形成的第一介电板；分别在所述第一介电板的相对表面上形成的第一和第二螺旋状线圈图形，从而第一和第二螺旋状线圈图形沿垂直于第一介电板平面的方向相互对准，所述第一和第二螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第一主电路导体键合到在所述第一介电板相对表面的一个表面上形成的所述第一螺旋状线圈图形而形成的第一主电路图形，通过冲床的冲压而形成所述第一主电路导体，从而所述导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且所述导体具有基本上与第一螺旋状线圈图形相同的形状；键合到在远离所述第一主电路图形的所述第一介电板另一个表面上形成的所述第二螺旋状线圈图形的第一接地线，所述第一接地线把从第一主电路图形经由所述第一介电板流入第二螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；以平板状形成的第二介电板；分别在所述第二介电板的相对表面上形成的第三和第四螺旋状线圈图形，从而第三和第四螺旋状线圈图形沿垂直于第二介电板平面的方向相互对准，所述第三和第四螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第二主电路导体键合到在所述第二介电板相对表面的一个表面上形成的所述第三螺旋状线圈图形而形成的第二主电路图形，通过冲床的冲压而形成所述第二主电路导体，从而所述导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且所述导体具有基本上与第三螺旋状线圈图形相同的形状；键合到在远离所述第二主电路图形的所述第二介电板另一个表面上形成的所述第四螺旋状线圈图形的第二接地线，所述第二接地线把从第二主电路图形经由所述第二介电板流入第四螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；以及以平板状形成的绝缘板，所述绝缘板插在带有所述第一主电路图形的所述第一介电板与其上带有所述第二主电路图形的所述第二介电板之间；其中所述第一主电路导体相对端中的一端连到所述第二主电路导体相对端中的一端，从而第一和第二主电路导体的另一端被分别用作输入端和输出端，以及带有第一主电路图形的第一介电板与带有第二主电路图形的第二介电板相结合，从而提供具有电感器功能和电容器功能的滤波器电路。
2．如权利要求1所述的噪声削减滤波器，其特征在于所述第一主电路导体和所述第二主电路导体中的每一个都预先涂敷有焊接剂，通过焊接把涂敷有焊接剂的第一主电路导体和第二主电路导体中的每一个分别键合到由导电糊形成的第一和第三螺旋状线圈图形。
3．如权利要求2所述的噪声削减滤波器，其特征在于涂敷有焊接剂的第一主电路导体和第二主电路导体中的每一个具有包括多层的层叠结构，从而形成具有提供所需剖面面积的厚度的层叠结构。
4．一种噪声削减滤波器，其特征在于包括多个滤波器电路；装配在一壳体中的多个分开的核心，在所述壳体中装有所述多个滤波器电路；以及填充滤波器电路与分开的核心之间的空间以密封壳体的树脂材料；其中所述多个滤波器电路中的每一个包括以平板状形成的第一介电板；分别在所述第一介电板的相对表面上形成的第一和第二螺旋状线圈图形，从而第一和第二螺旋状线圈图形沿垂直于第一介电板平面的方向相互对准，所述第一和第二螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第一主电路导体键合到在所述第一介电板相对表面的一个表面上形成的所述第一螺旋状线圈图形而形成的第一主电路图形，通过冲床的冲压而形成所述第一主电路导体，从而所述导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且所述导体具有基本上与第一螺旋状线圈图形相同的形状；连到在远离所述第一主电路图形的所述第一介电板另一个表面上形成的所述第二螺旋状线圈图形的第一接地线，所述第一接地线把从第一主电路图形经由所述第一介电板流入第二螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；以平板状形成的第二介电板；分别在所述第二介电板的相对表面上形成的第三和第四螺旋状线圈图形，从而第三和第四螺旋状线圈图形沿垂直于第二介电板平面的方向相互对准，所述第三和第四螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第二主电路导体键合到在所述第二介电板相对表面的一个表面上形成的所述第三螺旋状线圈图形而形成的第二主电路图形，通过冲床的冲压而形成所述第二主电路导体，从而所述导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且所述导体具有基本上与第三螺旋状线圈图形相同的形状；连到在远离所述第二主电路图形的所述第二介电板另一个表面上形成的所述第四螺旋状线圈图形的第二接地线，所述第二接地线把从第二主电路图形经由所述第二介电板流入第四螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；以及以平板状形成的绝缘板，所述绝缘板插在带有所述第一主电路图形的所述第一介电板与其上带有所述第二主电路图形的所述第二介电板之间；其中所述第一主电路导体相对端中的一端连到所述第二主电路导体相对端中的一端，从而第一和第二主电路导体的另一端被分别用作输入端和输出端，以及带有第一主电路图形的第一介电板与带有第二主电路图形的第二介电板相结合，从而提供具有电感器功能和电容器功能的每个所述滤波器电路。
5．如权利要求4所述的噪声削减滤波器，其特征在于所述树脂材料包括包含预定比例无机填料的高分子聚合物树脂材料。
6．如权利要求4所述的噪声削减滤波器，其特征在于所述树脂材料包括硅树脂凝胶以及包含预定比例无机填料的高分子聚合物树脂材料，所述高分子聚合物树脂材料只填充壳体内部空间中每个滤波器电路的输入和输出端所在的一端部分，而所述硅树脂凝胶填充壳体内部空间中的其余部分。
7．如权利要求4所述的噪声削减滤波器，其特征在于还包括设置在壳体上每个滤波器电路的输入和输出端所在的一端的壳盖用以固定输入和输出端，其中所述树脂材料包括硅树脂凝胶。
8．一种包括电力变换器以及如权利要求1-7中任一项所述的噪声削减滤波器的设备，所述电力变换器包括开关器件，其中所述噪声削减滤波器连到电力变换器的输入级和输出级，从而滤除在开关器件作开关操作时所产生的开关噪声。
9. 一种包括电力变换器以及如权利要求1-7中任一项所述的噪声削减滤波器的设备，所述电力变换器包括开关器件，其中噪声削减滤波器连到电力变换器内的电路，从而滤除在开关器件作开关操作时所产生的开关噪声。
10．一种制造噪声削减滤波器的方法，其特征在于包括以下步骤在平板状的第一介电板的相对表面上形成第一和第二螺旋状线圈图形，从而第一和第二螺旋状线圈图形沿垂直于第一介电板平面的方向相互对准，所述第一和第二螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第一主电路导体键合到在所述第一介电板相对表面的一个表面上形成的所述第一螺旋状线圈图形来形成第一主电路图形，通过冲床的冲压而形成所述第一主电路导体，从而所述导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且所述导体具有基本上与第一螺旋状线圈图形相同的形状；把第一接地线键合到在远离所述第一主电路图形的所述第一介电板另一个表面上形成的所述第二螺旋状线圈图形，所述第一接地线把从第一主电路图形经由所述第一介电板流入第二螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；在平板状的第二介电板的相对表面上形成第三和第四螺旋状线圈图形，从而第三和第四螺旋状线圈图形沿垂直于第二介电板平面的方向相互对准，所述第三和第四螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第二主电路导体键合到在所述第二介电板相对表面的一个表面上形成的所述第三螺旋状线圈图形来形成第二主电路图形，通过冲床的冲压而形成所述第二主电路导体，从而所述导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且所述导体具有基本上与第三螺旋状线圈图形相同的形状；把第二接地线键合到在远离所述第二主电路图形的所述第二介电板另一个表面上形成的所述第四螺旋状线圈图形，所述第二接地线把从第二主电路图形经由所述第二介电板流入第四螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；以及在带有所述第一主电路图形的所述第一介电板与带有所述第二主电路图形的所述第二介电板之间插入平板状的绝缘板；其中所述第一主电路导体的一端连到所述第二主电路导体的一端，从而第一和第二主电路导体的另一端被分别用作输入端和输出端；带有第一主电路图形的第一介电板与带有第二主电路图形的第二介电板相结合，从而提供具有电感器功能和电容器功能的滤波器电路。
11. 如权利要求10所述的制造噪声削减滤波器的方法，其特征在于还包括以下步骤以焊接剂涂敷所述第一主电路图形和所述第二主电路图形中的每一个；以及把涂敷有焊接剂的第一主电路导体和第二主电路导体分别焊接到由导电糊形成的第一螺旋状线圈图形和第三螺旋状线圈图形。
12．如权利要求11所述的制造噪声削减滤波器的方法，其特征在于涂敷有焊接剂的第一主电路导体和第二主电路导体中的每一个具有包括多层的层叠结构，从而形成具有提供所需剖面面积的厚度的层叠结构。
13．一种制造噪声削减滤波器的方法，其特征在于包括以下步骤制备多个滤波器电路；把所述多个滤波器电路装在里面组装有多个分开的核心的壳体中；以及用密封壳体的树脂材料填充滤波器电路与分开的核心之间的空间；其中由包括以下步骤的方法来制造所述多个滤波器电路中的每一个在平板状的第一介电板的相对表面上形成第一和第二螺旋状线圈图形，从而第一和第二螺旋状线圈图形沿垂直于第一介电板平面的方向相互对准，所述第一和第二螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第一主电路导体键合到在所述第一介电板相对表面的一个表面上形成的所述第一螺旋状线圈图形来形成第一主电路图形，通过冲床的冲压而形成所述第一主电路导体，从而所述导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且所述导体具有基本上与第一螺旋状线圈图形相同的形状；把第一接地线键合到在远离所述第一主电路图形的所述第一介电板另一个表面上形成的所述第二螺旋状线圈图形，所述第一接地线把从第一主电路图形经由所述第一介电板流入第二螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；在平板状的第二介电板的相对表面上形成第三和第四螺旋状线圈图形，从而第三和第四螺旋状线圈图形沿垂直于第二介电板平面的方向相互对准，所述第三和第四螺旋状线圈图形由导电糊形成且具有电感器的功能；通过把第二主电路导体键合到在所述第二介电板相对表面的一个表面上形成的所述第三螺旋状线圈图形来形成第二主电路图形，通过冲床的冲压而形成所述第二主电路导体，从而所述导体的剖面面积大到足以使所需值的电流流过，且所述导体具有基本上与第三螺旋状线圈图形相同的形状；把第二接地线键合到在远离所述第二主电路图形的所述第二介电板另一个表面上形成的所述第四螺旋状线圈图形，所述第二接地线把从第二主电路图形经由所述第二介电板流入第四螺旋状线圈图形的包含噪声的电流引向接地端；以及在带有所述第一主电路图形的所述第一介电板与带有所述第二主电路图形的所述第二介电板之间插入平板状的绝缘板；其中所述第一主电路导体的一端连到所述第二主电路导体的一端，从而第一和第二主电路导体的另一端被分别用作输入端和输出端；带有第一主电路图形的第一介电板与带有第二主电路图形的第二介电板相结合，从而提供具有电感器功能和电容器功能的每个滤波器电路。
14．如权利要求13所述制造噪声削减滤波器的方法，其特征在于所述树脂材料包括包含预定比例无机填料的高分子聚合物树脂材料。
15．如权利要求13所述制造噪声削减滤波器的方法，其特征在于所述树脂材料包括硅树脂凝胶以及包含预定比例无机填料的高分子聚合物树脂材料，所述高分子聚合物树脂材料只填充壳体内部空间中每个滤波器电路的输入和输出端所在的一端部分，而所述硅树脂凝胶填充壳体内部空间中的其余部分。
16．如权利要求13所述制造噪声削减滤波器的方法，其特征在于所述树脂材料包括硅树脂凝胶，在壳体上每个滤波器电路的输入和输出端所在的一端设置壳盖以固定输入和输出端。
全文摘要
一种具有电感器和电容器功能的噪声削减滤波器,在介电极两面形成具有电感器功能的导体图形,使线圈图形沿垂直于介电板平面的方向对准,通过把主电路导体键合到介电板一面上形成的线圈图形来构成主电路图形。通过冲床的冲压来形成主电路导体,该导体的剖面面积足以使所需值的电流流过且具有与线圈图形基本相同的形状。把接地线键合到介电板另一面上形成的线圈图形,接地线把从主电路图形经由介电板流入线圈图形的包含噪声的电流引向接地端。
文档编号H03H7/09GK1212503SQ9811851
公开日1999年3月31日 申请日期1998年8月28日 优先权日1997年8月28日
发明者冈本健次, 深沢直人 申请人:富士电机株式会社