阅读说明：本技术 用于能电运行的机动车的共模-差模扼流圈 (Common-mode differential-mode choke for an electrically operated motor vehicle ) 是由 E.古迪诺卡里萨莱斯 于 2018-11-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于能电运行的机动车的共模-差模扼流圈(1),所述共模-差模扼流圈具有芯(4)、共模电感线圈(L1)和差模电感线圈(L2),其中所述芯具有至少两个平行地并且彼此间隔地取向的腿(6、8),其中所述两个电感线圈(L1、L2)分别围绕所述两个腿(6、8)之一卷绕。其规定：在所述两个电感线圈(L1、L2)的面向彼此的绕组区段之间的间距相应于所述电感线圈(L1、L2)其中至少之一的在相应的所述腿(6、8)的两侧的绕组区段彼此间的间距。(The invention relates to a common-mode differential-mode choke (1) for an electrically operable motor vehicle, comprising a core (4), a common-mode inductor (L1) and a differential-mode inductor (L2), wherein the core has at least two legs (6, 8) which are oriented parallel to one another and spaced apart from one another, wherein the two inductors (L1, L2) are each wound around one of the two legs (6, 8), wherein the spacing between the winding sections of the two inductors (L1, L2) which face one another corresponds to the spacing between the winding sections of at least one of the inductors (L1, L2) on both sides of the respective leg (6, 8).)

用于能电运行的机动车的共模-差模扼流圈

技术领域

本发明涉及一种用于能电运行的机动车的共模-差模扼流圈，该共模-差模扼流圈具有芯、共模电感线圈和差模电感线圈，其中该芯具有至少两个平行地并且彼此间隔地取向的腿，其中这两个电感线圈分别围绕所述两个腿之一卷绕。

本发明还涉及一种变压器，该变压器具有电路装置，该电路装置被布置在变压器的高压侧和低压侧之间，其中在变压器的至少其中一侧上布置或连接共模-差模扼流圈。

背景技术

由现有技术中已经已知开头提及类型的共模-差模扼流圈。因此，例如专利文献EP2 814 151 A2公开一种逆变器，该逆变器具有集成的共模-差模扼流圈，该共模-差模扼流圈具有共模电感线圈和差模电感线圈。这两种电感线圈在此被卷在共同的扼流圈芯上。

在能电驱动的机动车、也即尤其是电动车辆或混动车辆的情况下，能量从高伏特网或高伏特电池组被传输到低伏特网络中，该低伏特网络通常具有12伏特的最大电压。这通常利用单相的直流电压变换器来实现。单相的变压器在此将初级电压（高伏特电压）转换到次级侧（低电压）并且确保在这两个电压网之间的必要的电分离，以便尤其是保证个人防护。次级侧的交变电压然后借助整流器二极管或借助同步整流器来整流。为了减小输出电压的纹波，此外已知：使用平滑扼流圈和平滑电容器。

因为变压器仅仅传输交变电压，必须首先将高伏特直流电压变换成交变电压或在时间上变化的电压。通常，高电压开关、尤其是半导体开关承担该任务。所述高电压开关、尤其是半导体开关被这样操控，使得在传导阶段期间在变压器的初级绕组上施加总的输入电压并且感生次级电压。在传导阶段之后，开关被断开并且在初级绕组上的电压为0伏特。在停机时间之后，两个其他开关被这样操控：在初级电感上现在施加总的输入电压，然而其却具有相反的极性。因此，以交变电压来运行该变压器。该变压器也可以利用脉冲直流电压来运行。在这种情况下，必须确保：该变压器被消磁并且并不出现磁性材料的饱和。为了实现高效率，将开关非常快速地从阻断状态引至传导状态，并且反之亦然。通过快速开关，开关的开关损失被最小化，电压和电流改变的速度被提高。这种更快速的电压和电流改变与电路板的寄生电器件、电器件和机械构造相结合地带来更高的功率相关的干扰和电磁干扰放射。由直流电压变换器而馈入到高电压网和低电压网中的功率相关的干扰的最大值被规定并且不允许被超出。通过使用对于电磁兼容性适合的滤波器（EMF滤波器），能够以如下程度来减小这种干扰，使得该设备满足所有规范要求。线路相关的干扰被细分成共模干扰和差模干扰。共模电感或Common-Mode电感（CMC）或者共模电感线圈减小共模干扰，而差模电感（DMC）或差模电感线圈则减小差模干扰。通常，EMF方向滤波器需要这两种电感类型，因为这两种干扰方式共同地出现。在实践中，这两个电感通常作为两个物理分离的不同器件来使用。然而，从上文提及的出版物已经已知：在器件中联合这两种电感。

发明内容

根据本发明的共模-差模扼流圈具有如下优点：这些电感是能够精确地调整的，其中这些电感线圈被布置在相同的扼流圈芯上并且起作用，而并不影响共模电感线圈和差模电感线圈的电特性或磁特性。通过集成这两个电感线圈而减小结构空间并且因此将扼流圈和尤其是具有该扼流圈的变压器构造得紧凑。此外，制造成本被降低并且制造步骤被减少。通过精确地适配这两个电感此外改善扼流圈的EMV特性并且因此改善具有该扼流圈的电路的EMV特性。根据本发明而规定：在这两个电感线圈的面向彼此的绕组区段之间的间距相应于电感线圈其中至少之一的在相应的所述腿的两侧的绕组区段彼此间的间距。根据本发明的扼流圈因此具有这两个线圈在其面向彼此的绕组区段处的相对彼此的确定间距。在此，该间距相应于在所分配的腿的两侧的同一电感线圈的彼此背离的绕组区段之间的间距并且因此相应于相应的电感线圈的内直径。通过有利地选择该间距而可能的是，特别精确地调整这两个电感线圈的电感并且因此保证具有扼流圈的电路的或共模-差模扼流圈的经优化的运行。

根据本发明的优选实施方式而规定，该芯具有中央的腿，该中央的腿被布置在已经提及的这两个腿之间。这三个腿优选地并排位于同一平面，其中该第三腿也尤其是平行地与其他这两个腿间隔地取向/布置。第三腿因此至少区段式地穿过这两个电感线圈之间伸出。通过第三腿来改善磁场引导，并且因此改善扼流圈的效果。

特别优选地，这三个腿具有相同宽度或相同横截面。由此，得出共模-差模扼流圈的特别有利的构造。通过使中央的腿也与位于外部的腿是一样宽的，自动地实现在电感线圈彼此之间的前面提及的有利间距。迄今为止常见的是，在可比的扼流圈情况下的中央的腿是这两个位于外部的腿的至少两倍宽的，而在此则将该中央的腿构造得更窄、也即正好与位于外部的腿一样宽，由此得出电感的有利调整。

此外优选地规定：这三个腿在末端处通过第一主干腿来彼此连接。由此，得出具有有利的磁通量的以E形构造的芯部。

此外优选地规定：至少位于外部的腿在另一末端处通过第二主干腿来彼此连接，其中该第二主干腿尤其是形成I形的芯部。由此，在这两个主干腿之间提供自由空间，该自由空间用于容纳电感线圈的面向彼此的绕组区段。也使该第三腿或中央的腿伸入到该自由空间中，其中该第三腿或该中央的腿例如延伸直至第二主干腿，使得该自由空间通过中央的腿而被细分成两个自由空间。该芯总体上通过第二主干腿来构造，在此尤其是以EI形来构造。

可替代地，根据该芯具有三个腿还是仅两个腿而定，该芯优选以UI形、EE形或UU形来构造。由此得出针对有利的扼流圈的其他应用领域。

根据一种优选的实施方式，该中央的腿与第二主干腿间隔开地终止，从而在中央的腿和第二主干腿之间存在空气间隙。该空气间隙的大小确定了电感的大小。通过缩短中央的腿因此可能以简单的方式和方法来将电感适配于不同的应用情况。在极端情况下，该中央的腿延伸直至第二主干腿，在另一极端情况，该中央的腿的腿长度等于零，从而使E形芯变成U形芯。如果空气间隙通过中央的腿而完全地被跨接直至第二主干腿，也即该空气间隙的尺寸等于零，则这些电感获得自身的最大值。如果在中央的腿和第二主干腿之间的空气间隙是最大的，那么这些电感获得自身的最小值。在后一种情况下，漏电感主要取决于绕组彼此间的几何布置。

具有权利要求8的特征的根据本发明的逆变器以根据本发明的共模-差模扼流圈而出众。由此得出已经提及的优点。其他优点和优选的特征和特征组合尤其是从之前描述的内容以及从权利要求中得出。

附图说明

在下文中，应该根据附图来进一步阐述本发明。对此:

图1示出集成的共模-差模扼流圈的电路图；和

图2A和B示出共模扼流圈的实施例。

具体实施方式

图1在简化的示图中示出了共模-差模扼流圈1的电路图，该共模-差模扼流圈在构件中实现。该扼流圈1具有电感线圈L1、L2和LDM，其中这些电感线圈L1、LDM与电感线圈L2并联。通过被分配给高电压网的电容器CX1而使第一电压下降并且通过两个其他电容器CY而使低伏特侧的电压下降，其中接地连接端位于所述两个其他电容器CY之间。该扼流圈在此尤其是被连接到此处并未进一步示出的变压器的电路上。这些线圈L1和L2和LDM形成共模扼流圈CMC，并且线圈L1和LDM形成差模扼流圈DMC。

图2A和2B以简化的示图示出扼流圈1的实施例，其中图2A示出标注尺寸并且图2B示出扼流圈1的磁杂散场。

在此示出的是在平面技术中的扼流圈1的构造。该构造也可以被应用到以线来卷绕的电感上。在图中示出扼流圈1的芯3的EI芯形状。该芯3因此具有E形的芯部4以及I形的芯部5。该E形的芯部4具有三个腿6、7和8，这些腿平行地并且彼此间隔地取向并且从主干腿9伸出，从而得出E形状。该I形的芯部5与该E形的芯部4相对置，从而使该I形的芯部5平行于主干腿4并且自身形成第二主干腿10，该第二主干腿在端侧平放在这些位于外部的腿6和8上，从而在腿8、9和主干腿10或I形的芯部5之间存在触碰接触部。

位于腿6和8之间的中央的腿7以经缩短的方式来构造，从而得出空气间隙l_ag。该空气间隙l_ag在此根据本实施例比位于外部的腿6、8的长度IF更小。

围绕该腿6来卷绕线圈L1来作为差模电感线圈并且围绕该腿8来卷绕线圈L2来作为共模电感线圈。这些腿6、7和8分别具有相同宽度bs，从而使在E芯部9中这些线圈L1和L2的面向彼此的绕组区段的在自身的面对彼此的侧面处的间距与在相应的腿6、8上的线圈的内直径恰好一样大。

在运行中，在此得出在图2B中所示的场或磁通量。主流流动通过这些绕组，从而得出主磁场H。对此附加地，每个电感绕组L1、L2具有自己的杂散场L1S或L2S，该杂散场分别并不穿流其他电感绕组。该主磁场H由主电感Lh生成并且杂散场由相应的漏电感而生成。

通过有针对性地调整空气间隙l_ag，调整在电感线圈L1和L2的绕组之间的耦合k。通过改变k也使电感LDM和LCM改变。LDM和Lh在空气间隙lag=0的情况下达到自身的最大值。相反，电感LDM和Lh在空气间隙lag=IF的情况下具有自身的最小值。在这种情况下，中央的腿7完全地消失并且迄今为止的I芯部4变成U芯部或U形的芯。漏电感在此情况下主要取决于绕组或电感线圈L1、L2彼此间的几何布置。根据芯几何形状和材料而定，Lh的值经空气间隙lag的总长度改变而以最小值的约20%的程度而改变。与此相反，电感LDM的值则以关于自身的最小值而言约8000%的程度而改变。在考虑电感的非常不同的值改变的情况下，在差模扼流圈的最大能调整的值的情况下能够假定共模扼流圈的相对恒定的值。利用该布置，达到从几μH直至＞100μH的LDM的值。为了确定电感的大小，还必须考虑磁性材料的饱和。

扼流圈1也可以利用两个E芯或两个U芯或U1芯组合来实现。电感线圈L1和L2的匝并不像是常见那样围绕芯的中央的腿7来卷绕，这些匝分别围绕外部的腿6、8来卷绕。其提高共模扼流圈的漏电感。在该构造中适用并且主电感Lh相应于共模电感LCM，因此适用Lh=LCM。

在高伏特应用情况下显露出另一优点，因为这两个绕组或电感线圈L1、L2并非上下堆叠而是远离地并排放置。因此，绝缘要求可以在没有困难的情况下被满足。因为这些绕组并非上下构造，此外可以针对每个绕组来利用所有铜层。这减小了绕组的欧姆电阻，这使得共模扼流圈的铜损失最小化。此外，利用该构造而实现关于各个绕组的设计而言经提高的自由度，这是因为这些绕组不必上下堆叠。因为这三个腿6、7和8具有相同宽度bs，电感的高精度调整是可能的。