用于对至少一个信号进行滤波的装置

技术领域

本发明涉及一种用于对至少一个信号进行滤波的装置。

背景技术

JP 2012-59967 A、JP 2000-200723 A和JP 2000-195725 A公开了一种具有双线圈的装置。

US 2017/0309395 A1、US 2012/0223797 A1、DE 198 29 424 A1和JP 2007-305833 A揭示了带有线圈的组件。

在正圆形的环状芯上有至少三个滤波线圈的经典布置方式中，总是至少一部分的滤波线圈输入端位于相邻滤波线圈的输出端附近。这可能导致不希望的辐射耦合。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种新的用于对至少一个信号进行滤波的装置。

该目的通过权利要求1的主题来实现。

一种用于对至少一个信号进行滤波的装置具有第一磁芯和至少一个第一线圈，该第一线圈具有第一线圈端子、第二线圈端子、第一子线圈、第二子线圈和连接段，该第一线圈端子通过第一子线圈、连接段和第二子线圈与第二线圈端子电连接，该第一子线圈具有第一线圈轴线并且该第二子线圈具有第二线圈轴线，该第一线圈轴线和该第二线圈轴线布置为彼此平行且间隔开，并且该第一磁芯延伸穿过该第一子线圈和第二子线圈。

通过第一线圈的这种设计，输入侧和输出侧可以在空间上彼此分离，并且可以减小第一线圈端子与第二线圈端子之间由于辐射耦合造成的不希望的影响。

根据一个优选的实施方式，第一子线圈和第二子线圈反向卷绕，以便在预定电流通过第一线圈时在该第一线圈轴线中在第一方向导致感应以及在该第二线圈轴线中在第二方向导致感应，该第二方向与该第一方向反向。通过在相反方向上卷绕，经由磁芯传输的磁通量可以增强输出信号。在相同方向的情况下，可能会由于磁通量而出现衰弱。

根据一个优选的实施方式，该第一线圈轴线和该第二线圈轴线限定第一平面。通过两条平行的线圈轴线限定第一平面，该第一平面对于其他的定义是有帮助的。

根据一个优选的实施方式，第一线圈端子和第二线圈端子布置在第一平面的第一侧上并且背离该第一平面指向。在第一平面的同一侧面上的布置能够实现线圈端子在共用的载体(例如在电路板)处的连接。通过使线圈端子背离第一平面指向可以将其在第一侧上简单地与载体连接。

根据一个优选的实施方式，第一线圈端子和第二线圈端子垂直地背离该第一平面指向。由此可以将线圈平躺地固定在载体处。

根据一个优选的实施方式，以如下方式限定第二平面：使该第二平面垂直于该第一平面并且使该第一线圈轴线被包含在该第二平面中，并且以如下方式限定第三平面：使该第三平面垂直于该第一平面并且使该第二线圈轴线被包含在该第三平面中，该第一线圈端子设置在该第二平面的背离该第二线圈轴线的侧面上，并且该第二线圈端子设置在该第三平面的背离该第一线圈轴线的侧面上。通过这种布置将第一线圈端子和第二线圈端子布置得彼此相对较远，并且减小了辐射耦合的风险。

根据一个优选的实施方式，以如下方式限定第二平面：使该第二平面垂直于该第一平面并且使该第一线圈轴线被包含在该第二平面中，并且以如下方式限定第三平面：使该第三平面垂直于该第一平面并且使该第二线圈轴线被包含在该第三平面中，该第一线圈端子设置在该第二平面的面向该第二线圈轴线的侧面上，并且该第二线圈端子设置在该第三平面的背离该第一线圈轴线的侧面上。通过这种布置简化了制造。

根据一个优选的实施方式，该装置具有电路板，该第一线圈端子和该第二线圈端子与该导体板电连接且机械连接。第一线圈可以良好地设置在电路板处。

根据一个优选的实施方式，第一线圈轴线和第二线圈轴线与该电路板平行地布置。由此一方面可以实现第一线圈在电路板的侧面上以及在背离电路板的侧面上的良好冷却。另外这种布置是节省空间的，因为第一线圈平躺地而不是直立地取向。

根据一个优选的实施方式，第一线圈轴线和第二线圈轴线到该电路板具有相等的距离。这是节省空间的。

根据一个优选的实施方式，该装置具有壳体部件，该壳体部件在该第一线圈的区域中平行于该电路板延伸，其中该第一线圈布置在该壳体部件与该电路板之间。这样的壳体部件可以靠近第一线圈定位并且还可以用于散热/冷却。

根据一个优选的实施方式，该壳体部件至少局部由铝或由铝合金形成。这降低了重量并且可以经由壳体部件对第一线圈进行良好的冷却。

根据一个优选的实施方式，该装置具有至少两个第一线圈、优选至少四个第一线圈、并且特别优选至少五个第一线圈，该第一磁芯延伸穿过这些第一线圈。在设置多个第一线圈的情况下，第一线圈的伸展型实施方案是有利的，因为输入侧可以与输出侧在空间上分离。

根据一个优选的实施方式，至少两个第一线圈的这些第一子线圈相对彼此共轴布置，至少两个第一线圈的这些第二子线圈相对彼此共轴布置。这能够实现不同的第一线圈的第一线圈端子与第二线圈端子之间的良好分离。

根据一个优选的实施方式，该装置与电路组件相连，该电路组件具有供能端子。该装置由此可以用于对相和/或中性导体进行滤波。

根据一个优选的实施方式，这些第一线圈端子分别经由电路组件与供能端子相连，以便在这些第二线圈端子处提供经滤波的信号。经滤波的信号由此全部位于该装置的一侧处并且与未滤波的信号在空间上分离。

根据一个优选的实施方式，这些第一线圈具有第一第一线圈、第二第一线圈、第三第一线圈、第四第一线圈和第五第一线圈，并且该装置如下地经由电路组件连接，使得该第一第一线圈、该第三第一线圈和该第五第一线圈被设置为用于对分别配属的相进行滤波，该第二第一线圈和该第四第一线圈被设置为用于对中性导体进行滤波，该第二第一线圈设置在该第一第一线圈与该第三第一线圈之间，并且该第四第一线圈设置在该第三第一线圈与该第五第一线圈之间。通过这种布置，在两个相线圈之间分别设置一个中性导体线圈，并且由此可以良好地建立磁芯中的磁场。

根据一个优选的实施方式，第一绕组端子或第二绕组端子至少局部地具有第一曲率，所配属的第一子线圈或第二子线圈具有第二曲率，其中第一曲率和第二曲率具有相反的符号。通过相反的曲率可以在第一线圈的预定侧面处形成这两个线圈端子并且即便如此仍然将其相对较远地远离彼此放置。

根据一个优选的实施方式，该第一线圈由扁平导线形成。

根据一个优选的实施方式，用于动力电池的充电装置具有此类的用于对至少一个信号进行滤波的装置。

附图说明

本发明的其他细节和有利的改进方案得自于以下描述的和在附图中示出的、不应以任何方式理解为对本发明的限制的实施例以及得自于从属权利要求。不言而喻，在不脱离本发明范围的情况下，以上提到的这些特征以及仍将在以下说明的特征不仅能够在相应给出的组合中使用，而且还可以在其他组合中或者单独地使用。在附图中：

图1示出具有用于滤波的装置的电路组件的一个实施例的示意图，

图2以俯视图示出图1的用于滤波的装置的一个实施例，

图3以俯视图示出图1的用于滤波的装置的另一个实施例，

图4以沿着图2的剖线IV-IV的截面示出图2的具有磁芯和线圈的装置，

图5在对应于图4的截面中示出图4的装置的另一个实施例，

图6以空间图示示出图4的线圈，并且

图7在截面侧视图中示出图1的装置的另一个实施例。

具体实施方式

在下文中相同或作用相同的部件设有相同的附图标记并且一般仅描述一次。说明是跨附图相互组织的，以避免不必要的重复。

当在下文中使用取决于附图的相对概念如左右时，这些概念以相应的附图为参照。

图1示出电路组件10，该电路组件具有五个导体51、52、53、54和55，这些导体51、52、53、54、55与供能端子22电连接，该供能端子22与能量供应装置21(例如与供电网络)连接。导体51至55可以经由能量供应装置21例如与三个相L1、L2、L3、一个中性导体N和一个保护导体PE连接。还可以有其他能量供应装置，例如具有L1、N和PE的单相能量供应装置或者具有HOT1、HOT2和PE的US分相型能量供应装置。电路组件10具有用于在导体51、52、53和54处的信号进行滤波的装置20。从能量供应端子22出发，导体51经由电容器71与导体54连接，导体52经由电容器72与导体54连接，并且导体53经由电容器73与导体54连接。然后在导体51、52、53和54处分别设置第一线圈31、32、33、34。在第一线圈31、32、33、34之后，导体51经由电容器74与导体54连接，导体52经由电容器75与导体54连接，并且导体53经由电容器76与导体54连接。然后导体51经由电容器77与导体55连接，导体52经由电容器78与导体55连接，导体53经由电容器79与导体55连接，并且导体54经由电容器80与导体55连接。然后在导体51、52、53和54处分别设置第二线圈35、36、37及38。装置20还可以被称为交流电滤波器，并且该装置例如用作低通滤波器，以便将来自能量供应装置21的高频干扰过滤出来。装置20例如还可以形成为带通滤波器，并且第一线圈31、32、33、34可以用于不同的滤波类型。

在装置20右边的是示意性展示的装置220，该装置与这些导体51、52、53、54、55中的多个导体共同作用。装置220例如用于执行对漏电流的补偿，并且对其不再详述。

在装置220右边设置有装置23，该装置优选同样用作导体51、52、53和54的滤波器。在装置23中，导体51经由电容器81与导体54连接，导体52经由电容器82与导体54连接，并且导体53经由电容器83与导体54连接。然后导体51经由电容器84与导体55连接，导体52经由电容器85与导体55连接，导体53经由电容器86与导体55连接，并且导体54经由电容器87与导体55连接。其右侧在导体51、52、53、54中设置有电阻88、89、90及91，这些电阻例如被设置为用于在导体51至54中测量电流。在装置23右侧在导体51、52和53处设置有节流器92，该节流器例如用于功率系数校准。

所说明的电路区域优选用作用于动力电池的充电装置95的输入区域。

图2示出用于对信号进行滤波的装置20，在当前情况下用于对相L1、L2、L3和中性导体N进行滤波。装置20具有第一磁芯60和至少一个第一线圈31。在此实施例中设置有四个第一线圈31、32、33、34。第一线圈31、32、33、34分别具有第一子线圈41和第二子线圈42。第一子线圈41和第二子线圈42经由连接段45彼此连接。第一子线圈41位于共用的第一线圈轴线47上，并且第二子线圈41位于共用的第二线圈轴线48上。换言之，第一线圈31、32、33、34的第一子线圈41彼此共轴地布置，并且第一线圈31、32、33、34的第二子线圈42同样彼此共轴地布置。

磁芯60不仅延伸穿过第一子线圈41还延伸穿过第二子线圈42。

磁芯60具有第一区段61和第二区段62，这些区段彼此平行且间隔开地走向。第一子线圈41围绕第一区段61布置，并且第二子线圈42围绕第二区段62布置。第一区段61和第二区段62在第三区段63上方的一侧上彼此相连并且在第四区段64的相反一侧上彼此连接，使得磁芯60具有环形的结构并且能够实现环形的磁通量。在此实施例中，第三区段63和第四区段64成直角地与第一区段61和第二区段62连接。替代地，第三区段63和第四区段64还可以至少局部地设置有弯曲部/曲率。

第一子线圈41优选分别在输入侧例如与供能端子22连接，并且第二子线圈42在输出侧连接并且提供经滤波的信号。这是有利的，因为第二子线圈42与第一子线圈41是间隔开的并且因此减小了在输入端与经滤波的输出端之间的辐射耦合的风险。在此实施例中，具有输入信号L1、L2、L3和N的左侧可以被称为“脏”侧，而具有输出信号L1’、L2’、L3’和N’的经滤波的右侧可以被称为“净”侧。

第一子线圈41和第二子线圈42分别反向卷绕，以便在预定电流通过第一线圈31时在第一线圈轴线47中在第一方向133导致感应并且在第二线圈轴线48中在第二方向134导致感应，该第二方向134与该第一方向133反向。

图3示出装置20的另一个实施例。总共设置有5个第一线圈31、34、32、134和33。在用三相电网进行能量供应的情况下，相L1、L2和L3连接到第一线圈31、32、33处并且经其传输。中性导体N被分配到第二第一线圈34、134并经其传输。在此，第一线圈34优选布置在第一线圈31与第一线圈32之间，并且第一线圈134布置在第一线圈32与第一线圈33之间。优选设置有用于并联连接第一线圈34和第一线圈134的并联电路136。通过在用于这些相的第一线圈31、32、33之间设置中性导体N减小了这些相相互之间的影响。由此改进了在磁芯60中的场构建。

第一线圈31、34、32、134、33可以被称为第一第一线圈31、第二第一线圈34、第三第一线圈32、第四第一线圈134和第五第一线圈33。

图4示出沿着图2的剖线IV-IV的截面。第一线圈31具有第一线圈端子43、第二线圈端子44、第一子线圈41、第二子线圈42和连接段45。第一线圈端子43经由第一子线圈41、连接段45和第二子线圈42与第二线圈端子44连接。第一线圈轴线47和第二线圈轴线48布置为平行且间隔开，并且第一磁芯60不仅延伸穿过第一子线圈41还穿过第二子线圈42。

优选在连接段45处发生曲率方向改变，因为第一子线圈41和第二子线圈42彼此反向地卷绕。

第一线圈轴线47和第二线圈轴线48限定第一平面100。

第一线圈端子43和第二线圈端子44布置在第一平面100的第一侧101上并且背离第一平面100指向。即，这些线圈端子尤其不平行于第一平面100走向，而是这些线圈端子43、44的末端背离平面100指向。优选第一线圈端子43和第二线圈端子44如在此实施例中一样垂直地背离第一平面100指向。

以如下方式限定第二平面103：使第二平面垂直于第一平面100并且使第一线圈轴线47被包含在第二平面中。

以如下方式限定第三平面106：使第三平面垂直于第一平面100并且使第二线圈轴线48被包含在第三平面中。

第一线圈端子43优选至少部分或全部设置在第二平面103的背向第二线圈轴线48的侧面104上。

第二线圈端子44优选至少部分或全部设置在第三平面106的背向第一线圈轴线47的侧面108上。

通过第一线圈端子43的和第二线圈端子44的这种布置，这些线圈端子被布置为相对较远地远离彼此。这是有利的，因为在第一线圈端子43处和第二线圈端子44处的信号由此不会或很少由于辐射耦合而受到影响。第一线圈31作为低通滤波器起作用，并且在输入端处(例如在第一线圈端子43处)的较高频率应在输出端处(例如在第二线圈端子44处)尽可能被衰减。

第一绕组端子43至少局部具有第一曲率141，并且所配属的第一子线圈41具有第二曲率142，其中第一曲率141和第二曲率142具有相反的符号。因此曲线是如“S”形，其中第一曲率141和第二曲率142的曲率半径可以是不同的。在第一线圈31的反接的情况下，对应的内容对第二线圈端子44也成立。

图5示出装置20的另一个实施方式。第一平面100、第二平面103和第三平面106是如在图4中所展示和定义的。

如图4所示，这两个线圈端子43、44从第一平面100在第一侧101上向外指向。

第一线圈端子43不是设置在第二平面103的背向第二线圈轴线48的侧面104上，而是设置在第二平面103的面向第二线圈轴线48的侧面105上。这产生了第一子线圈41至第一线圈端子43的大体上直线的走向。这对于制造第一线圈31而言是更简单的。然而不利的是，第一线圈端子43比图4中更接近第二线圈端子44。

如图4中所示，第二线圈端子44设置在第三平面106的背向第一线圈轴线47的侧面108上。

图6示出图4的第一线圈31的空间图示。第一线圈31优选在第一线圈端子43与第二线圈端子44之间由连续的导线49形成。导线49优选形成为扁平导线。这产生了具有小轴向长度的第一线圈31的紧凑设计。导线49优选由铜或由铜合金或由另外的导电良好的金属组成。导线49优选在表面处具有绝缘层，例如漆层，由此在子线圈41、42的绕线之间不会出现短接。替代地，可以在绕线之间设置绝缘体，例如绝缘纸。

图7以示意图示出装置20的另一个实施例。设置有带有塑料载体121的电路板120和导体轨道122。第一线圈31和第一磁芯60以对应于图4的图示的方式被剖开，并且第一线圈端子43和第二线圈端子44与电路板120电连接并且机械连接。

第二线圈35与第一线圈31一样构造并且设置在第二磁芯65处。第二线圈以相同的方式与电路板120连接。第一磁芯60和第二磁芯65以及线圈31、32、33、34及134例如与图2或图3中相同地形成。

同样示例性示出图1的电容器71、74、77并且将其与电路板120连接。因此，图1的装置20的所有元件都可以与电路板120连接。通过第一线圈31、32、33、34和第二线圈35、36、37、38的形成方式，在导体51至54处的信号可以从图7的图示的左侧传导到右侧，并且左边的输入侧与右边的输出侧在空间上分离。这使得干扰辐射减少。

第一线圈轴线47和第二线圈轴线48与电路板120平行地布置。换言之，第一线圈31平躺地布置在电路板120处。电路板120至少局部是平坦的、尤其在布置有第一线圈31、35的区域中。

第一线圈轴线47和第二线圈轴线48到电路板120具有相等的距离D。

装置20具有壳体部件125，该壳体部件125在第一线圈31的区域中平行于电路板120延伸，其中第一线圈31布置在壳体部件125与电路板120之间。这能够实现紧凑的布置，并且另外在第一线圈31、32、33、34或在第二线圈35、36、37、38与壳体部件125之间存在相对大面积的接近。由此壳体部件125可以良好地用作冷却元件。在第一线圈与壳体部件125之间还可以提供接触，例如直接或经由(未展示的)导热良好的接触元件。

壳体部件125优选至少局部由铝或由铝合金形成。这一方面减轻了重量，并且另一方面铝良好地适合于传输热并且促成了良好的冷却。替代于铝或铝合金，还可以使用其他导热良好的金属。

除了第一线圈31、32、33、34或除了以同样方式构建的第二线圈35、36、37、38之外，装置20自然还可以具有(未展示的)以其他方式构建的线圈。

第一线圈端子43分别经由电路组件10与供能端子22连接，并且在第二线圈端子44处提供经滤波的信号。这产生了在未滤波的输入端(线圈端子43)与经滤波的输出端(线圈端子44)之间的良好分离。

当在本申请中提及平行或垂直或相等距离时，这些概念不是在纯数学上设想的。而是，对于本领域技术人员而言清楚的是，存在制造公差并且例如尤其在小型实施方式中无法实现完全精准的平行度。这种较小的偏差对于该装置的工作并非关键问题。

当然，在本发明范围内可以有各种各样的变化和修改。

图1的电路具有L(31-34)、C(77-80)、L(35-38)、C(84-87)的组合，以获得有利的滤波作用。对于简单的解决方案，可以使用L和C的更简单的组合。