一种EMI滤波结构及电源系统的制作方法

一种emi滤波结构及电源系统
技术领域
1.本技术属于滤波器技术领域，尤其涉及一种emi滤波结构及电源系统。


背景技术：

2.当前的航空电机多采用脉宽调制技术的pwm变频器进行驱动控制。由于变频器中设置有很多开关器件，而开关器件在开/关状态切换时，开关器件上的电量波形不连续，使得电机系统中存在高次谐波，高次谐波会对电机系统形成较大的电磁干扰(electromagnetic interference，emi)。
3.在相关技术中，设置有emi滤波器对高次谐波进行过滤，以降低高次谐波对电机系统的电磁干扰。当前的emi滤波器包括电感和电容，当前的滤波器直接在电路板上焊接电感和电容，这样不仅占用空间较大，并且还难以同时对电感和电容进行保护。
4.因此，传统的滤波器占用空间大，且不能对多个滤波元件进行保护的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种emi滤波结构及电源系统，旨在解决传统的滤波器占用空间大，且不能对多个滤波元件进行保护的问题。
6.本技术实施例的第一方面提出了一种emi滤波结构，用于设置在电源侧及其控制侧之间，所述电源侧通过正极导电线与负极导电线与所述控制侧连接；所述emi滤波结构包括：
7.第一壳体；
8.导电件，设置在所述第一壳体内，并靠近所述第一壳体的内壁设置；
9.插接件，用于与电路板插接配合，以与所述电路板上的正极导电线和负极导电线电连接，所述插接件的一端设置在所述第一壳体外，所述插接件的另一端向所述导电件的方向延伸，并穿过所述第一壳体以与所述导电件电连接；
10.电容件，设置在所述导电件背离所述插接件的一侧，并通过所述导电件与所述插接件电连接；其中，所述电容件一端连接所述正极导电线，另一端连接所述负极导电线；
11.电感件，相对间隔设置在所述电容件背离所述导电件的一侧，并通过导线与所述插接件电连接；所述电感件包括形成互感结构的第一子电感和第二子电感，所述第一子电感串联在所述正极导电线上，所述第二子电感串联在所述负极导电线上。
12.在本技术的部分实施例中，所述电感件包括第一磁芯、第一线圈以及第二线圈，所述第一磁芯为环形结构，所述第一线圈以及所述第二线圈相对间隔套设在所述第一磁芯上，以形成所述第一子电感和所述第二子电感。
13.在本技术的部分实施例中，所述电容件包括第一子电容和第二子电容，所述第一子电容和所述第二子电容并联设置在所述正极导电线与所述负极导电线之间；其中，所述第一子电容与所述第二子电容均设置在所述电感件靠近所述控制侧的一端。
14.在本技术的部分实施例中，所述电容件还包括第三子电容和第四子电容，所述第
三子电容和所述第四子电容并联设置在所述正极导电线与所述负极导电线之间；其中，所述第三子电容与所述第四子电容均设置在所述电感件靠近所述电源侧的一端。
15.在本技术的部分实施例中，所述第一子电容、所述第二子电容、所述第三子电容以及所述第四子电容均为贴片电容，且所述第一子电容、所述第二子电容、所述第三子电容以及所述第四子电容的贴片厚度相等。
16.在本技术的部分实施例中，所述插接件包括第一插接子件、第二插接子件、第三插接子件以及第四插接子件，所述第一插接子件用于连接所述正极导电线的输入端，所述第二插接子件用于连接所述正极导电线的输出端，所述第三插接子件用于连接所述负极导电线的输入端，所述第四插接子件用于连接所述负极导电线的输出端；
17.其中，所述第一插接子件、所述第二插接子件、所述第三插接子件以及所述第四插接子件间隔分布在所述第一壳体上；且所述第一插接子件、所述第二插接子件、所述第三插接子件以及所述第四插接子件的长度方向与所述电容件以及所述电感件在所述导电件上的堆叠方向同向。
18.在本技术的部分实施例中，所述插接件背离所述导电件的一侧具有第一端部，所述第一端部上包覆有第一表层，所述第一表层由金材料制成。
19.在本技术的部分实施例中，所述第一壳体具有设置所述插接件的第一侧壁，所述第一侧壁上设置有第一插接部，所述第一插接部用于与电路板插接适配；其中，所述第一侧壁由绝缘材料制成。
20.在本技术的部分实施例中，所述第一插接部至少设置为两个，且至少两个所述第一插接部对称设置在所述第一侧壁的两侧。
21.第二方面，本技术还提供一种电源系统，包括电源侧、控制侧以及如上述的emi滤波结构，所述emi滤波结构串联设置在所述电源侧以及所述控制侧之间。
22.本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的emi滤波结构及电源系统中，该电源系统包括电源侧和供电侧，电源侧通过正极导电线与负极导电线与控制侧连接；该emi滤波结构包括第一壳体、导电件、插接件、电容件以及电感件；通过设置电感件包括互感的第一子电感和第二子电感，能够在电源侧和控制侧之间形成共模电感，有利于提高低通滤波效果；通过设置电容件耦接在正极导电线和负极导电线之间，能够进一步提高低通滤波效果；并且本技术通过在导电件上依次堆叠电容件和电感件，避免直接在电路板上设置电容件和电感件，有利于节省电路板上的横向空间；同时还通过将导电件、电容件、电感件等滤波元件设置在第一壳体内，能够对滤波元件进行保护，进而有利于提高滤波结构的稳定性。
附图说明
23.图1为本技术一实施例提供的emi滤波结构的结构示意图；
24.图2为本技术一实施例提供的emi滤波结构的框架结构示意图；
25.图3为本技术另一实施例提供的emi滤波结构的结构示意图；
26.图4为本技术又一实施例提供的emi滤波结构的结构示意图；
27.图5为本技术一实施例提供的emi滤波结构的电路结构图；
28.图6为本技术再一实施例提供的emi滤波结构的结构示意图；
29.图7为本技术一实施例提供的图6的a-a剖面示意图。
30.具体元素符号说明：100、第一壳体；200、插接件；210、第一插接子件；220、第二插接子件；230、第三插接子件；240、第四插接子件；250、第一端部；300、第一插接部；400、导电件；500、电容件；510、第一子电容；520、第二子电容；530、第三子电容；540、第四子电容；600、电感件；610、第一线圈；620、第二线圈；630、第一磁芯。
具体实施方式
31.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
32.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
33.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.需要说明的是，随着电力电子技术与控制理论的飞速发展，现代航空工业中所应用的航空电机已由传统的电源直接驱动控制发展成为采用脉宽调制技术的pwm变频器驱动的系统。目前的电机系统可以提高电机运行的可控性，性能指标得到大幅提高。由于变频器中设置有很多开关器件，而开关器件在开/关状态切换时，开关器件上的电量波形不连续，使得电机系统中存在高次谐波，这些电磁噪声能量经近场和远场耦合形成传导干扰和辐射干扰，严重地“污染”了机载电磁环境，影响着机载电气系统的正常工作。
36.具体地，航空电机电磁干扰产生是由于电机控制系统内部功率电路开关管的高速开关引起的，在工作过程中产生的瞬间电流和尖峰电压形成了干扰源，为保证滤波器配套航空电机满足电磁兼容gjb151b-2013传导发射要求，本技术基于此对相关的滤波结构及其制备方法进行了改进。
37.请结合参阅图1至图3，图1示出了本实施例提供的emi滤波结构的结构示意图，图2示出了本实施例提供的emi滤波结构的框架结构示意图；图3示出了本实施例提供的emi滤波结构的另一结构示意图。本实施例的emi滤波结构用于设置在电源侧及其控制侧之间，电源侧通过正极导电线与负极导电线与控制侧连接。需要解释的是，控制侧通过正极导电线以及负极导电线输出控制信号给电源侧。也就是说，不仅能够对控制侧的干扰信号进行过滤，也能够对电源侧的噪声进行过滤，以起到双向过滤作用。
38.本实施例的emi滤波结构包括第一壳体100、导电件400、插接件200、电容件500和电感件600。插接件200、电容件500和电感件600均设置在第一壳体100内，有利于通过第一
壳体100对插接件200、电容件500和电感件600进行保护，进而提高emi滤波结构的稳定性。
39.导电件400靠近第一壳体100的内壁设置。在一种可能的示例中，导电件400为片状结构，且平行于第一壳体100的一内壁设置。导电件400能够贴合在第一壳体100的内壁上，也能够与第一壳体100的内壁之间保持间隔设置，有利于提高导电件400的散热性能。
40.插接件200用于与电路板(未图示)插接配合，以与电路板上的正极导电线和负极导电线电连接。也就是说，插接件200能够插接到电路板上，一方面能够使插接件200与电路板电连接，另一方面能够提高电路板和插接件200的连接稳定性。
41.具体地，插接件200的一端设置在第一壳体100外。可以理解的是，插接件200和导电件400设置在第一壳体100的内外两侧。插接件200另一端向导电件400的方向延伸，并穿过第一壳体100以与导电件400电连接。也就是说，插接件200的一端伸入到第一壳体100内部，并与导电件400电连接。
42.在一些实施例中，插接件200为插针式结构。
43.电容件500设置在导电件400背离插接件的一侧，并通过导电件400与插接件200电连接。可以理解的是，电容件500安装在导电件400上，并通过导电件400上的导电件400与插接件200电性连接。具体地，电容件500一端连接正极导电线，另一端连接负极导电线。也就是说，电容件500能够在正极导电线和负极导电线之间形成差模电容结构，以对控制侧和电源侧之间的信号波进行差模滤波。
44.需要解释的是，电容件500能够将信号波中的高频交流电流分量导走，以使低频交流以及直流电流能够在电源侧和控制侧之间传输；进而能够起到低通滤波效果。
45.电感件600相对间隔设置在电容件500背离导电件400的一侧，并通过导线与插接件200电连接。也就是说，电感件600不会直接与电容件500电连接，避免电感件600和电容件500相互干扰。并且电感件600设置在电容件500上方，电感件600与电容件500共用电路板上同一区域，能够避免电感件600占用电路板的横向空间，有利于提高电路板的可用面积，同时提高电路板的散热性能。
46.具体地，电感件600包括形成互感结构的第一子电感和第二子电感，第一子电感串联在正极导电线上，第二子电感串联在负极导电线上。可以理解的是，由于电感自身通低频阻高频的性能；第一子电感设置在正极导电线上，能够对正极导电线上的信号波进行低通滤波；第二子电感设置在负极导电线上，能够对负极导电线上的信号波进行低通滤波。进一步地，第一子电感和第二子电感构成共模电感，有利于加强电感件600的滤波效果。
47.插接件200的长度方向与电容件500以及电感件600在导电件400上的堆叠方向同向；也就是说，插接件200、电感件600、电容件500能够沿着同一方向布置在电路板上，进而能够节省电路板的横向空间，以提高电路板的可用空间，进而有利于提高电路板的散热效果。
48.在目前的emi滤波结构中，多直接将内部的电容件500、电感件600直接设置到电路板上，不仅会在电路板上占用较大的空间，同时还缺少保护结构对电容件500以及电感件600进行整体保护。然而，本技术中的在导电件400上依次堆叠电容件500和电感件600，避免直接在电路板上设置电容件500和电感件600，有利于节省电路板上的横向空间，且还有利于提高电路板的散热性能；同时还通过将导电件400、电容件500、电感件600等滤波元件设置在第一壳体100内，能够对滤波元件进行保护，进而有利于提高滤波结构的稳定性。
49.在本技术的部分实施例中，请继续参阅图3，本实施例的电感件600包括第一磁芯630、第一线圈610以及第二线圈620，第一磁芯630为环形结构，第一线圈610以及第二线圈620相对间隔套设在第一磁芯630上，以形成第一子电感和第二子电感。可以理解的是，第一线圈610套设在第一磁芯630上以形成第一子电感，第二磁芯套设在第一磁芯630上以形成第二子电感。具体地，第一线圈610与第二线圈620不接触。
50.在一些实施例中，第一线圈610以及第二线圈620对称套设在第一磁芯630的两侧。
51.在一些实施例中，电感件600在导电件400上的投影落在导电件400所在范围内。
52.在一些实施例中，第一磁芯630为小体积高磁导率的锰锌磁环结构。
53.在本技术的部分实施例中，请参阅图4和图5，图4示出了本实施例提供的emi滤波结构的结构示意图，图5示出了本实施例提供的emi滤波结构的电路结构示意图，图5中的l1为电感件，输入侧为控制侧，输出侧为电源侧。本实施例的电容件500包括第一子电容510(对应图5中的c1)和第二子电容520(对应图5中的c2)，第一子电容510和第二子电容520并联设置在正极导电线与负极导电线之间；其中，第一子电容510与第二子电容520均设置在电感件600靠近控制侧的一端。需要解释的是，第一子电容510和第二子电容520与电感件600结合能够形成lc型滤波结构，有利于提高滤波效果。同时第一子电容510和第二子电容520并联设置，有利于扩宽滤波频段。
54.在一些实施例中，还可设置更多的子电容，且多个子电容与第一子电容510以及第二子电容520并联设置在电感件600靠近控制侧的一端；有利于进一步扩宽滤波频段。
55.在本技术的部分实施例中，请继续参阅图4和图5，本实施例中的电容件500还包括第三子电容530(对应图5中的c3)和第四子电容540(对应图5中的c4)，第三子电容530和第四子电容540并联设置在正极导电线与负极导电线之间；其中，第三子电容530与第四子电容540均设置在电感件600靠近电源侧的一端。需要解释的是，第三子电容530和第四子电容540与电感件600结合能够形成cl型滤波结构，有利于提高滤波效果。同时第三子电容530和第四子电容540并联设置，有利于扩宽滤波频段。
56.需要解释的是，电容设置在电感之前的滤波结构相较于电容设置在电感之后的滤波结构来说，具有更好的滤波效果。因此，本实施例中的第一子电容510和第二子电容520针对控制侧流向电源侧的信号波具有更好的滤波效果；本实施例中的第三子电容530和第四子电容540针对电源侧流向控制侧的信号波具有更好的滤波效果。
57.在一些实施例中，还可设置更多的子电容，且多个子电容与第三子电容530以及第四子电容540并联设置在电感件600靠近电源侧的一端；有利于进一步扩宽滤波频段。需要说明的是，通过增加子电容的数量，滤波结构的插入损耗越大，有利于提高滤波效果。
58.在本技术的部分实施例中，请参阅图6和图7以及图4，图6示出了本实施例提供的了emi滤波结构的结构示意图，图7示出了本实施例提供的图6的a-a向剖面示意图；本实施例的第一子电容510、第二子电容520、第三子电容530以及第四子电容540均为贴片电容，且第一子电容510、第二子电容520、第三子电容530以及第四子电容540的贴片厚度相等；有利于减小emi滤波结构的高度。
59.在一些实施例中，第一子电容510、第二子电容520、第三子电容530以及第四子电容540为电容值为10μf，额定电压为50vdc的贴片电容。
60.在本技术的部分实施例中，请继续参阅图3和图5，本实施例的插接件200包括第一
插接子件210、第二插接子件220、第三插接子件230以及第四插接子件240，第一插接子件210用于连接正极导电线的输入端，第二插接子件220用于连接正极导电线的输出端，第三插接子件230用于连接负极导电线的输入端，第四插接子件240用于连接负极导电线的输出端。可以理解的是，本实施例的插接件200设置有4个，分别与控制侧的正极端/负极端、电源侧的正极端/负极端连接，以实现电路的连接。
61.其中，第一插接子件210、第二插接子件220、第三插接子件230以及第四插接子件240间隔分布在第一壳体100上；有利于提高emi结构和电路板之间的插接稳定性。
62.在一些实施例中，第一插接子件210、第二插接子件220、第三插接子件230以及第四插接子件240的长度方向与电容件500以及电感件600在导电件400上的堆叠方向同向。
63.在一些实施例中，第一插接子件210、第二插接子件220、第三插接子件230以及第四插接子件240的长度相等。
64.在本技术的部分实施例中，请继续参阅图7，本实施例的插接件200背离导电件400的一侧具有第一端部250，第一端部250上包覆有第一表层，第一表层由金材料制成；有利于减小第一端部250的直流电阻。需要说明的是，在滤波器与航空电机联试发现，滤波器直流电阻太高会导致电机转速下降，本发明通过对滤波器小电流、低直流电阻的特性设计，能够确保电机工作时不会出现掉速现象。
65.在本技术的部分实施例中，请继续参阅图7，本实施例的第一壳体100具有设置插接件200的第一侧壁，第一侧壁上设置有第一插接部300，第一插接部300用于与电路板插接适配。也就是说，除了能够通过插接件200与电路板插接配合之外，还能够通过第一插接部300与电路板插接配合，以提高emi滤波结构和电路板的插接稳定性。
66.在一些实施例中，第一侧壁由绝缘材料制成。
67.在一些实施例中，第一插接部300的长度小于插接件200的长度。
68.在本技术的部分实施例中，第一插接部300至少设置为两个，且至少两个第一插接部300对称设置在第一侧壁的两侧；有利于提高第一插接部300与电路板的连接稳定性。
69.在一些实施例中，本实施例中插接件200处设置有绝缘防护结构，以保证工程人员在滤波器电装过程的人身安全。
70.进一步地，为了更好地实施上述的emi滤波结构，在上述emi滤波结构的基础上，本实施例还提供一种电源系统，包括电源侧、控制侧以及如上述任意实施例中的emi滤波结构，emi滤波结构串联设置在电源侧以及控制侧之间。
71.在一些实施例中，本实施例的电源系统能够应用在机载航空电机领域，安装在电机前端，起双向滤波作用；滤除电网向电机传输的电磁干扰与电机向电网发送的电磁干扰。具体地，航空电机产生的干扰信号得到有效抑制，既保证电机内部产生的干扰信号不能传导到电源网络中，又阻止电源网络中的干扰信号传导进入电机，提高整机电磁兼容性能。
72.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
73.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应
包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种emi滤波结构，其特征在于，用于设置在电源侧及其控制侧之间，所述电源侧通过正极导电线与负极导电线与所述控制侧连接；所述emi滤波结构包括：第一壳体；导电件，设置在所述第一壳体内，并靠近所述第一壳体的内壁设置；插接件，用于与电路板插接配合，以与所述电路板上的正极导电线和负极导电线电连接，所述插接件的一端设置在所述第一壳体外，所述插接件的另一端向所述导电件的方向延伸，并穿过所述第一壳体与所述导电件电连接；电容件，设置在所述导电件背离所述插接件的一侧，并通过所述导电件与所述插接件电连接；其中，所述电容件一端连接所述正极导电线，另一端连接所述负极导电线；电感件，相对间隔设置在所述电容件背离所述导电件的一侧，并通过导线与所述插接件电连接；所述电感件包括形成互感结构的第一子电感和第二子电感，所述第一子电感串联在所述正极导电线上，所述第二子电感串联在所述负极导电线上。2.根据权利要求1所述的emi滤波结构，其特征在于，所述电感件包括第一磁芯、第一线圈以及第二线圈，所述第一磁芯为环形结构，所述第一线圈以及所述第二线圈相对间隔套设在所述第一磁芯上，以形成所述第一子电感和所述第二子电感。3.根据权利要求1所述的emi滤波结构，其特征在于，所述电容件包括第一子电容和第二子电容，所述第一子电容和所述第二子电容并联设置在所述正极导电线与所述负极导电线之间；其中，所述第一子电容与所述第二子电容均设置在所述电感件靠近所述控制侧的一端。4.根据权利要求3所述的emi滤波结构，其特征在于，所述电容件还包括第三子电容和第四子电容，所述第三子电容和所述第四子电容并联设置在所述正极导电线与所述负极导电线之间；其中，所述第三子电容与所述第四子电容均设置在所述电感件靠近所述电源侧的一端。5.根据权利要求4所述的emi滤波结构，其特征在于，所述第一子电容、所述第二子电容、所述第三子电容以及所述第四子电容均为贴片电容，且所述第一子电容、所述第二子电容、所述第三子电容以及所述第四子电容的贴片厚度相等。6.根据权利要求1所述的emi滤波结构，其特征在于，所述插接件包括第一插接子件、第二插接子件、第三插接子件以及第四插接子件，所述第一插接子件用于连接所述正极导电线的输入端，所述第二插接子件用于连接所述正极导电线的输出端，所述第三插接子件用于连接所述负极导电线的输入端，所述第四插接子件用于连接所述负极导电线的输出端；其中，所述第一插接子件、所述第二插接子件、所述第三插接子件以及所述第四插接子件间隔分布在所述第一壳体上；且所述第一插接子件、所述第二插接子件、所述第三插接子件以及所述第四插接子件的长度方向与所述电容件以及所述电感件在所述导电件上的堆叠方向同向。7.根据权利要求1所述的emi滤波结构，其特征在于，所述插接件背离所述导电件的一侧具有第一端部，所述第一端部上包覆有第一表层，所述第一表层由金材料制成。8.根据权利要求1所述的emi滤波结构，其特征在于，所述第一壳体具有设置所述插接件的第一侧壁，所述第一侧壁上设置有第一插接部，所述第一插接部用于与电路板插接适配；其中，所述第一侧壁由绝缘材料制成。
9.根据权利要求8所述的emi滤波结构，其特征在于，所述第一插接部至少设置为两个，且至少两个所述第一插接部对称设置在所述第一侧壁的两侧。10.一种电源系统，其特征在于，包括电源侧、控制侧以及如权利要求1至9任意一项所述的emi滤波结构，所述emi滤波结构串联设置在所述电源侧以及所述控制侧之间。

技术总结
本申请提供一种EMI滤波结构及电源系统，该电源系统包括电源侧和供电侧，电源侧通过正极导电线与负极导电线与控制侧连接；该EMI滤波结构包括第一壳体、导电件、插接件、电容件以及电感件；通过设置电感件包括互感的第一子电感和第二子电感，能够在电源侧和控制侧之间形成共模电感，有利于提高低通滤波效果；通过设置电容件耦接在正极导电线和负极导电线之间，能够进一步提高低通滤波效果；并且本申请通过在导电件上依次堆叠电容件和电感件，避免直接在电路板上设置电容件和电感件，有利于节省电路板上的横向空间；同时还通过将导电件、电容件、电感件等滤波元件设置在第一壳体内，能够对滤波元件进行保护，进而有利于提高滤波结构的稳定性。的稳定性。的稳定性。


技术研发人员：张艺昕 肖倩 刘季超 李凯文 卢钢 陈益芳 王智会
受保护的技术使用者：深圳振华富电子有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/5