專利名稱：提供寬頻率范圍內(nèi)的衰減的帶阻濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提供寬頻率范圍內(nèi)的衰減的帶阻濾波器。具體地，本發(fā)明涉及一種使供電網(wǎng)絡(luò)能夠有效地與從該網(wǎng)絡(luò)供電的諸如電動(dòng)機(jī)的源生成的電磁噪聲隔離的帶阻濾波器。
背景技術(shù)：
這種濾波器的一種類型的應(yīng)用如下。機(jī)動(dòng)車輛正在日益配備有被稱為“怠速-熄火”的功能，當(dāng)車輛暫時(shí)停止在例如交通十字路口處時(shí)，該功能自動(dòng)地停止車輛引擎。結(jié)果， 引擎頻繁地重新啟動(dòng)，并且在許多情況下這種重新啟動(dòng)將在車輛駕駛員使用諸如車載收音機(jī)的娛樂裝置的同時(shí)執(zhí)行。由于起動(dòng)電機(jī)(starter motor)在激活時(shí)生成高水平的電磁噪聲，因此出現(xiàn)由所生成的電磁噪聲引起的干擾(例如，對(duì)無線電接收的干擾)的問題。為了抑制該噪聲，已提出了(例如，在德國(guó)專利申請(qǐng)公布第102008001570號(hào)中) 使電容器與起動(dòng)電機(jī)的供電端子并聯(lián)連接，以旁通電磁噪聲并且由此使電磁噪聲衰減。然而這種方法具有如下缺點(diǎn)在高于特定頻率的頻帶處該噪聲抑制效果變小。在圖13的曲線圖中圖示了該現(xiàn)象的原因，圖13示出了由本發(fā)明的受讓人進(jìn)行的研究的結(jié)果。這示出了電容器阻抗和跨越電容器施加的信號(hào)的頻率之間的理想關(guān)系(由虛線特性指示)，以及電容器阻抗和頻率之間的實(shí)際關(guān)系(由實(shí)線特性指示)的示例。如所示出的，阻抗應(yīng)理想地隨著增加的頻率值而下降。然而實(shí)際上，電容器具有小的電感分量(等效串聯(lián)電感)。結(jié)果，在特定值以上的頻率范圍中，電感分量的影響開始變強(qiáng)，并且電容器的阻抗隨后根據(jù)施加信號(hào)的增加的頻率而增加。從而電容器用于衰減電磁噪聲的效果在特定值以上的頻率下極大地削弱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過提供一種用于抑制電磁噪聲的帶阻濾波器，從而能夠使其中有效地實(shí)現(xiàn)噪聲衰減的頻率范圍比現(xiàn)有技術(shù)中已實(shí)現(xiàn)的頻率范圍寬，來克服以上問題。本發(fā)明提供了一種帶阻濾波器，其包括與電磁噪聲源并聯(lián)連接的多個(gè)電容器。主連接引線連接到電磁噪聲源的第一端子。每個(gè)電容器具有在相應(yīng)的分支點(diǎn)處連接到主連接引線的一個(gè)端子，電容器各自的相對(duì)的端子共同連接到電磁噪聲源的第二端子。如下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。對(duì)于每個(gè)電容器，確保使相應(yīng)的第一電路路徑的總串聯(lián)電感值小于相應(yīng)的第二電路路徑的總串聯(lián)電感值。第一電路路徑從相應(yīng)的分支點(diǎn)經(jīng)由電容器延伸到電磁噪聲源的第二端子。第二電路路徑從相應(yīng)的分支點(diǎn)延伸到電磁噪聲源的第一端子。此外，電阻器與每個(gè)相鄰的并聯(lián)電容器對(duì)中的至少一個(gè)電容器串聯(lián)連接。該帶阻濾波器由此抑制所生成的電磁噪聲，即阻止該噪聲從噪聲源傳送到主連接引線的位于濾波器的相對(duì)側(cè)的部分。這歸于兩個(gè)原因。首先，作為上述的對(duì)應(yīng)于每個(gè)電容器的第一和第二路徑之間的電感關(guān)系的結(jié)果，電磁噪聲因每個(gè)電容器級(jí)處的噪聲電壓的分壓而衰減，消除了上述的電容器阻抗隨著頻率增加的增加(上文參照?qǐng)D13描述的)。其次，由于包含相鄰的并聯(lián)電容器對(duì)的閉合電路的電感分量，由該閉合電路形成了至少一個(gè)并聯(lián)諧振電路。該電路具有主要由電容器對(duì)的電容值和這些電容器的等效串聯(lián)電感值確定的并聯(lián)諧振頻率。對(duì)于本發(fā)明，電阻器與該相鄰的電容器對(duì)中的至少一個(gè)電容器串聯(lián)連接，用于阻尼并聯(lián)諧振。作為這些措施的結(jié)果，該帶阻濾波器提供了預(yù)定的寬頻率范圍上的高度衰減，使得能夠有效地抑制電磁噪聲源。電容器可以是各個(gè)單獨(dú)的元件，或者每個(gè)電容器可以包括多個(gè)并聯(lián)連接的電容器，或者多個(gè)串聯(lián)連接的電容器。每個(gè)電阻器可以包括單獨(dú)的元件，或者可以包括多個(gè)并聯(lián)連接的電阻器或者多個(gè)串聯(lián)連接的電阻器。每個(gè)電感可以由一部分連接引線構(gòu)成，例如由主連接引線的在電容器的分支點(diǎn)和電磁噪聲源之間延伸的部分的串聯(lián)電感構(gòu)成，或者由分支連接引線的串聯(lián)電感構(gòu)成?？商孢x地，每個(gè)電感或者部分電感可以由線圈(電感線圈)構(gòu)成。在每個(gè)包含并聯(lián)電容器對(duì)的閉合電路中、電阻器(用于如上文所述的諧振阻尼) 可以串聯(lián)連接在電容器的一個(gè)端子和與該電容器對(duì)應(yīng)的分支點(diǎn)之間，或者串聯(lián)連接在電容器的相對(duì)的端子和電磁噪聲源的第二端子之間。可替選地，第一電阻器可以串聯(lián)連接在電容器的一個(gè)端子和相應(yīng)的分支連接點(diǎn)之間，并且第二電阻器可以串聯(lián)連接在該電容器的相對(duì)的端子和電磁噪聲源的第二端子之間。電磁噪聲源可以是諸如起動(dòng)電機(jī)或者連接到機(jī)動(dòng)車輛的供電網(wǎng)絡(luò)的其他電機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。在該情況下帶阻濾波器可以有效地防止由該電機(jī)生成的電磁噪聲源進(jìn)入供電網(wǎng)絡(luò)并且由此影響車輛的其他設(shè)備(例如通過引起對(duì)無線電接收的干擾)。


圖1示出了起動(dòng)電機(jī)的供電電路的一般配置，其并入了用于抑制起動(dòng)電機(jī)生成的電磁噪聲的帶阻濾波器；圖2是帶阻濾波器的第一實(shí)施例的等效電路圖；圖3AJB和3C是用于描述第一實(shí)施例的衰減效應(yīng)的等效電路圖；圖4是帶阻濾波器的第二實(shí)施例的等效電路圖；圖5是圖示與電機(jī)的供電電路中的帶阻濾波器連接的帶阻濾波器測(cè)試電路的電路圖；圖6是出于比較目的的，第二實(shí)施例的修改形式的等效電路圖；圖7示出了出于比較目的的，圖6的帶阻濾波器提供的測(cè)量的衰減特性；圖8示出了第二實(shí)施例提供的測(cè)量的衰減特性；圖9是第二實(shí)施例的第一替選配置的等效電路圖；圖10是第二實(shí)施例的第二替選配置的等效電路圖；圖11是第二實(shí)施例的第三替選配置的等效電路圖12是第二實(shí)施例的第四替選配置的等效電路圖；以及圖13是用于描述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的示圖。
具體實(shí)施例方式將參照?qǐng)D1至3描述由數(shù)字1表示的帶阻濾波器的第一實(shí)施例。該實(shí)施例適用于與車輛的供電網(wǎng)絡(luò)連接的車輛的起動(dòng)電機(jī)2。起動(dòng)電機(jī)2是直流(DC)電機(jī)，當(dāng)起動(dòng)器螺線管5的接觸部閉合時(shí)從電池4向該直流電機(jī)供電，以施加用于起動(dòng)車輛引擎的扭矩。帶阻濾波器1用于在寬頻率范圍內(nèi)抑制起動(dòng)電機(jī)2產(chǎn)生的電壓變化，即源自起動(dòng)電機(jī)2的電磁噪聲。起動(dòng)電機(jī)2是包括離合器的起動(dòng)器裝置的部件，該離合器將扭矩從起動(dòng)電機(jī)的輸出軸傳輸?shù)叫↓X輪(Pinion gear)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)起動(dòng)電機(jī)用于起動(dòng)引擎時(shí)該小齒輪與引擎的環(huán)形齒輪嚙合。連接引線(以下被稱為主連接引線8，圖2中所示)經(jīng)由起動(dòng)器螺線管5和帶阻濾波器1連接，以將電池4的高電位施加到起動(dòng)電機(jī)2的端子2a(高電位端子)。電池4的低電位(即，供電網(wǎng)絡(luò)3的參考地電位)經(jīng)由連接引線或者經(jīng)由其中安裝起動(dòng)電機(jī)2的車輛的金屬底盤施加到起動(dòng)電機(jī)2的端子2b (低電位端子)。這里，“高電位”表示絕對(duì)值不同于供電網(wǎng)絡(luò)3的地電位的直流電位。由此當(dāng)螺線管接觸部閉合時(shí)，在引擎起動(dòng)期間從電池4向起動(dòng)電機(jī)2提供直流功率。當(dāng)安裝在車輛中時(shí)，供電網(wǎng)絡(luò)3連接到車輛的各種其他電氣設(shè)備(圖中未示出)。帶阻濾波器1使引擎起動(dòng)期間從起動(dòng)電機(jī)2進(jìn)入供電網(wǎng)絡(luò)3的電壓波動(dòng)水平衰減。如所示出的，帶阻濾波器1具有三個(gè)濾波器端子ta、tb和tc，并且串聯(lián)連接在起動(dòng)器螺線管5和起動(dòng)電機(jī)2之間，并且與起動(dòng)電機(jī)2并聯(lián)連接。帶阻濾波器1的一些導(dǎo)體元件(配線引線或線排)經(jīng)由供電網(wǎng)絡(luò)3的端子tc電連接到起動(dòng)電機(jī)的金屬殼體并且由此連接到供電網(wǎng)絡(luò)3的地電位(低電位)。起動(dòng)電機(jī)2的端子2b也直接電連接到起動(dòng)電機(jī) 2的殼體，而在引擎起動(dòng)期間起動(dòng)電機(jī)2的端子加經(jīng)由帶阻濾波器1和起動(dòng)器螺線管5連接到供電網(wǎng)絡(luò)3的高電位。因此在引擎起動(dòng)期間從電池4向起動(dòng)電機(jī)2提供直流功率。帶阻濾波器1的端子ta直接連接到起動(dòng)電機(jī)2的高電位端子加并且端子tb連接到起動(dòng)器螺線管5的一個(gè)接觸部，而起動(dòng)器螺線管5的另一接觸部連接到電池4的高電位端子。端子tc直接連接到起動(dòng)電機(jī)2的殼體，即連接到起動(dòng)電機(jī)2的端子2b。如圖2中所示，端子ta和tb通過主連接引線8的在起動(dòng)器螺線管5和起動(dòng)電機(jī) 2的高電位端子加之間延伸的部分連接。部分分支連接引線9的將電容器Cl的相對(duì)的端子分別連接到端子tc和主連接引線8上的分支連接點(diǎn)(以下被簡(jiǎn)單稱為分支點(diǎn))p。相似地，部分分支連接引線10將電容器C2的相對(duì)的端子分別連接到端子tc和主連接引線8上的分支點(diǎn)q。電容器Cl和C2由此跨越起動(dòng)電機(jī)2并聯(lián)電連接。在圖2中以等效電路的形式示出了電容器和連接引線的電感和電阻分量。Li、L3 和L7表示主連接引線8的部分8a、8b和8c的各自的串聯(lián)電感值。這些部分分別在端子ta 和分支點(diǎn)P之間，在分支點(diǎn)P和q之間，以及在分支點(diǎn)q和帶阻濾波器1的端子tb之間延伸。L2和L4表示分支連接引線9和10的各自的串聯(lián)電感值。ESLl和ESL2表示電容器Cl 和C2的各自的等效串聯(lián)電感值，并且在下文中通常被共同表示為ESL。ESRl和ESR2表示電容器Cl和C2的各自的等效串聯(lián)電阻值，并且在下文中通常被共同表示為ESR。等效串聯(lián)電感值和等效串聯(lián)電阻值中的每個(gè)具有小的量值。出于描述的目的，從主連接引線8的分支點(diǎn)(ρ或q)通過相應(yīng)的電容器Cl或 Cl ( S卩，經(jīng)由該電容器的分支連接引線)延伸到端子tc( S卩，延伸到起動(dòng)電機(jī)2的低電位端子2b)的電路路徑將被表示為與該電容器對(duì)應(yīng)的“電容器側(cè)路徑”。從電容器的分支點(diǎn)(ρ 或q)延伸到起動(dòng)電機(jī)2的端子加的電路路徑將被表示為與該電容器對(duì)應(yīng)的“電機(jī)側(cè)路徑”。將假設(shè)電容器Cl的電機(jī)側(cè)路徑的總電感是Li，并且電容器Cl的電機(jī)側(cè)路徑的總電感是(L1+L3)。如下文所述，對(duì)于該實(shí)施例，使與電容器對(duì)應(yīng)的電容器側(cè)分支的總電感小于相應(yīng)的電機(jī)側(cè)路徑的總電感。結(jié)果，由起動(dòng)電機(jī)2生成的電磁噪聲被多級(jí)分壓，S卩，被包含電容器Cl的電路和被包含電容器2的電路分壓，并且由此阻止該電磁噪聲影響供電網(wǎng)絡(luò)3的其他部分。將參照?qǐng)D3A至3C以及下式⑴至(3)描述第一實(shí)施例的這種噪聲抑制效應(yīng)。在圖3A至3C中指示了下式(1)至(7)的阻抗值Zl至Z4和圖2的電感L1、ESL1等之間的關(guān)系。由于僅評(píng)估帶阻濾波器電路自身的元件提供的衰減效應(yīng)，因此省略考慮起動(dòng)電機(jī)2的內(nèi)部電感(定子繞組電感)。電容器Cl提供的衰減(參照?qǐng)D3A的等效電路)被表示為衰減1，其被表述為衰減1 = 201og10 (V1A mp).........(1)這里，如圖3A的等效電路所示，Vil聲是在未連接帶阻濾波器1的情況下將施加到供電電路3的噪聲電壓的幅度，而V1是連接帶阻濾波器1時(shí)(僅考慮電容器Cl的衰減效應(yīng))施加的噪聲電壓的幅度。可以根據(jù)下式計(jì)算比W嘆聲VV 嘆聲=Zj/dZj + IZj).........(2)在其中電容器Cl的電容阻抗基本為零的頻率范圍內(nèi)，IZ1I = 2 Jif(Ll)并且| Z2 =2Jif(ESLl+L2)，其中f表示頻率。通過將式(2)應(yīng)用于式(1)，可以如下獲得電容器Cl 提供的衰減衰減1 = 201og10 {(ESL1+L2) / (L1+ESL1+L2)}.........(3)接下來，將計(jì)算由并聯(lián)的電容器Cl和C2提供的衰減(參見圖:3B)，其被表示為衰減2。首先在圖:3B的等效電路中使用如圖3A中所示的電容器Cl提供的衰減1來獲得包含電容器C2的圖3C的等效電路。由電容器2提供的衰減2被表述為衰減2 = 201og10 (V2A1).........(4)V2A1被計(jì)算為Y2ZY1 = \1,/{\1 J/I2V^ArLlX).........(5)在其中電容器Cl和C2的電容阻抗基本為零的頻率范圍內(nèi)Z1 = 2 π f (Li) , Z2 = 2 π f (ESL1+L2) , Z3 = 2 π f (L3) , Z4 = 2 31 f (ESL2+L4)。因而，將式(5)應(yīng)用于式⑷以獲得下式(6)，電容器C2提供的衰減2可以被計(jì)算為衰減2 = 201og10 {(ESL2+L4) / (Li// (ESL1+L2) +L3+ESL2+L4)} · · · (6)
由Cl和C2提供的組合衰減是衰減1和2的和，即201og10(V1/V 嘆聲)+ZOlog10(V2ZV1) = 2 O 1 ο g 10 { ( E S L 1 + L 2 ) / (L1+ESL1+L2)} +201og10 {(ESL2+L4) / (Li// (ESL1+L2) +L3+ESL2+L4)}.........(7)如式(7)所示并且如可以根據(jù)圖3AJB和3C的等效電路理解的，可以如下分別增加電容器Cl和C2提供的衰減。如圖3A所示，應(yīng)使與電容器Cl串聯(lián)的電感量(S卩，ESLl和 L2的和)相對(duì)于Ll小。在該條件下，如圖3C所示，應(yīng)使與電容器C2串聯(lián)的電感量(即， ESL2和L4的和)相對(duì)于L3小。換言之，使與電容器Cl對(duì)應(yīng)的電容器側(cè)路徑(來自分支點(diǎn)P)的總串聯(lián)電感小于相應(yīng)的電機(jī)側(cè)路徑(如上文定義的)的總串聯(lián)電感，并且使與電容器C2對(duì)應(yīng)的電容器側(cè)路徑(來自分支點(diǎn)q)的總串聯(lián)電感小于相應(yīng)的電機(jī)側(cè)路徑的總串聯(lián)電感。如可以根據(jù)上文理解的，通過建立關(guān)于每個(gè)電容器Cl和C2的電容器側(cè)路徑和電機(jī)側(cè)路徑的上述電感值關(guān)系，可以消除電容器Cl和C2的電感分量在特定頻率下使衰減減少(即，由于上文參照?qǐng)D13描述的增加的阻抗)的效應(yīng)。由此可以獲得期望頻率范圍上的令人滿意的衰減特性。此外，對(duì)于第一實(shí)施例，電阻器Rl與電容器Cl串聯(lián)連接。如下文所述，基于電容器Cl和C2以及相關(guān)聯(lián)的電感的值確定電阻器Rl的適當(dāng)?shù)闹?。在具有多個(gè)并聯(lián)連接的電容器的帶阻濾波器中，由于連接引線的電感分量和電容器的等效串聯(lián)電感，在濾波器電路中出現(xiàn)串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路。通常，并聯(lián)諧振電路導(dǎo)致特定頻率下的減少的衰減，而串聯(lián)諧振電路導(dǎo)致其他頻率下的增加的衰減。對(duì)于該實(shí)施例，電阻器Rl與電容器Cl串聯(lián)連接，用于阻尼該并聯(lián)諧振并且由此防止衰減減少，電阻器Rl具有高于電容器Cl的等效串聯(lián)電阻的電阻。更具體地，并聯(lián)諧振電路由圖1中指示的閉合電路X形成，其包含電容器Cl和C2。 該電路具有由電容器Cl和C2的組合值以及關(guān)于閉合電路X的總電感值確定的并聯(lián)諧振頻率。對(duì)于該實(shí)施例，通過插入與電容器Cl串聯(lián)的電阻器Rl來阻尼并聯(lián)諧振，由此防止跨越 Cl、C2的阻抗由于并聯(lián)諧振而增加。因此，防止了由于電容器Cl和C2的ESL的影響引起的特定頻率下的濾波器的衰減的降低。參照?qǐng)D2，如下計(jì)算電阻器Rl的適當(dāng)?shù)闹?。首先，?jì)算并聯(lián)電容器Cl和C2形成的閉合電路X的總電感值L4,以及電容器Cl 和C2的組合值。通過將電容器Cl和C2的ESLl和ESL2的值的和加到閉合電路X中的連接引線部分的總等效串聯(lián)電感值仏2、1^3、1^4)，獲得了總電感值1^。將電容器Cl和C2的值分別指定為cl和c2，獲得如下電容器Cl和C2的組合電容 C全C4= (clXc2)/(cl+c2)隨后抑制閉合電路X中的并聯(lián)諧振所需的電阻值R4被計(jì)算為R4= 2 V (L全/C全)隨后通過從R4中減去閉合電路X的總串聯(lián)電阻值來獲得電阻器Rl的所需值。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于使用關(guān)于電阻器Rl的該特定電阻值，然而該值應(yīng)大于 ESR1。包含電容器Cl和C2的閉合電路中的并聯(lián)諧振的阻尼程度由為電阻器Rl選擇的值確定。
對(duì)于該實(shí)施例，將單個(gè)電阻器Rl并入在帶阻濾波器1中，然而同樣可以使用多個(gè)電阻器。例如，兩個(gè)電阻器可以分別與每個(gè)電阻器Cl和C2串聯(lián)連接。在該情況下，按與計(jì)算單個(gè)電阻器Rl的電阻值相同的方式計(jì)算多個(gè)電阻器的所需的總電阻值。第一實(shí)施例的效果通過如上文所述的第一實(shí)施例的帶阻濾波器1，對(duì)于每個(gè)并聯(lián)電容器對(duì)Cl、C2， 針對(duì)分支點(diǎn)P和q中的相應(yīng)的一個(gè)，使相應(yīng)的電容器側(cè)路徑的電感小于相應(yīng)的電機(jī)側(cè)路徑 (如上文定義的)的電感。由此消除了由于電容器的等效串聯(lián)電感分量引起的每個(gè)電容器的增加的阻抗的影響，使得能夠在所需頻率范圍上實(shí)現(xiàn)有效的衰減。此外，電阻器Rl與電容器對(duì)中的至少一個(gè)電容器串聯(lián)連接。電阻器的值被預(yù)先確定，諸如以阻尼包含電容器Cl、 C2的閉合電路的并聯(lián)諧振。由此在預(yù)定的寬頻率范圍上獲得了改進(jìn)的衰減，使得能夠?qū)崿F(xiàn)來自起動(dòng)電機(jī)2的電磁噪聲源的有效抑制。第二實(shí)施例將參照?qǐng)D4至8描述帶阻濾波器的第二實(shí)施例。將僅詳細(xì)描述與第一實(shí)施例的不同之處。第二實(shí)施例的帶阻濾波器100與第一實(shí)施例的不同之處在于額外的電容器C3連接在主連接引線8和端子tc之間，其與電容器C3相鄰。如圖4中所示，電容器C3具有等效串聯(lián)電感值ESL3和等效串聯(lián)電阻值ESR3。電容器C3的分支連接引線11在分支點(diǎn)r處連接到主連接引線8，L5表示主連接引線8的在分支點(diǎn)r和帶阻濾波器100的端子ta之間的部分8d的串聯(lián)電感值，而L6表示分支連接引線11的串聯(lián)電感值。電阻器Rl在分支連接引線9中串聯(lián)連接在電容器Cl和端子c之間，而電阻器R2 在分支連接引線10中串聯(lián)連接在電容器C2和端子tc之間。電容器C1、C2和C3因而彼此并聯(lián)連接并且與起動(dòng)電機(jī)2并聯(lián)連接。在其他方面，該實(shí)施例與第一實(shí)施例的帶阻濾波器 1相同。可以按與第一實(shí)施例的電阻器Rl的計(jì)算相似的方式計(jì)算該實(shí)施例的電阻器Rl和 R2的適當(dāng)?shù)闹?。由此分別使電阻器Rl、R2的電阻值大于相應(yīng)的電容器Cl和C2的等效串聯(lián)電阻值。將首先參照?qǐng)D5描述電阻器Rl和R2減少由電容器Cl、C2和C3提供的衰減的降低(如上文所述由于電容器的電感分量的影響)程度的效應(yīng)。這示出了測(cè)試裝置，其由向起動(dòng)電機(jī)2供電的供電網(wǎng)絡(luò)、第二實(shí)施例的帶阻濾波器100以及作為連接到供電網(wǎng)絡(luò)3的供電阻抗穩(wěn)定化電路的LISN(線路阻抗穩(wěn)定化網(wǎng)絡(luò))15形成。LISN 15在這里用于對(duì)在起動(dòng)電機(jī)2安裝在車輛中并且被激活時(shí)連接到供電網(wǎng)絡(luò)3的(起動(dòng)電機(jī)2以外的)電氣設(shè)備的影響建模。車輛的這種其他電氣設(shè)備包括諸如風(fēng)擋刮水器電機(jī)、車輛空調(diào)裝置的吹風(fēng)電機(jī)等的輔助設(shè)備。這些輔助設(shè)備具有各自的阻抗值，當(dāng)評(píng)估起動(dòng)電機(jī)的電氣特性時(shí)必須考慮這些阻抗值。因此通常使用具有圖5所示形式的電路執(zhí)行評(píng)估，其中LISN 15連接到供電網(wǎng)絡(luò)3。LISN 15包括電容器Csl和Cs2、電阻器Rsl以及具有電感Lsl的，供電網(wǎng)絡(luò)3的與起動(dòng)電機(jī)2串聯(lián)連接的部分。電阻器Rsl連接到電容器Csl的低電位端子，電容器Csl和電阻器Rsl的串聯(lián)連接組合與起動(dòng)電機(jī)2并聯(lián)連接。電阻器Rs2與起動(dòng)電機(jī)2并聯(lián)連接。 Lx和Ly分別表示帶阻濾波器100和LISN 15之間的以及LISN 15和電池4之間的連接引線部分的電感分量。起動(dòng)電機(jī)2以等效電路形式被表示為電磁噪聲源，其具有源阻抗Z并且生成噪聲電SV ^^。出于比較目的，將首先在省略電阻器Rl和R2的情況下描述帶阻濾波器100提供的衰減效果。圖6中示出了得到的帶阻濾波器100A。如所示出的，這具有包含電容器Cl和 C2的閉合電路X，以及包含電容器C2和C3的閉合電路Y。如使用圖5的LISN 15測(cè)量的帶阻濾波器100A提供的衰減可以被表述為201呢1(1作_/、聲)。這里，Vusn是起動(dòng)電機(jī)2生成的電噪聲電壓的值，其呈現(xiàn)在圖5中示出的LISN 15的端子t處。圖7示出了在這樣測(cè)量時(shí)帶阻濾波器100A的衰減特性，其示出了由于電容器Cl、 C2和C3的等效串聯(lián)電感導(dǎo)致的諧振引起的衰減增加和減少的頻率區(qū)域。如所示出的，該特性具有三個(gè)衰減增加的串聯(lián)諧振區(qū)域1、2和3，以及兩個(gè)衰減減少的并聯(lián)電阻器區(qū)域1和 2。三個(gè)串聯(lián)諧振區(qū)域由包含電容器C1、C2和C3的串聯(lián)諧振電路導(dǎo)致。并聯(lián)諧振區(qū)域1由包含電容器Cl和C2的閉合電路X導(dǎo)致，而并聯(lián)諧振區(qū)域2由包含電容器C2和C3的閉合電路Y導(dǎo)致。如可根據(jù)圖7理解的，并聯(lián)諧振電路部分導(dǎo)致了，在電容器Cl、C2和C3的等效串聯(lián)電感起作用的頻率范圍中，濾波器提供的衰減降低。圖8示出了當(dāng)使用LISN 15測(cè)量時(shí)的，具有分別與電容器Cl和C2串聯(lián)連接的電阻器Rl和R2的帶阻濾波器100的衰減特性。如通過與圖7所示的特性的比較所示，基本上消除了特定頻率處的衰減(由于如上文所述的并聯(lián)諧振電路部分的影響)程度的降低。 這歸因于分別用于阻尼閉合電路X和Y的并聯(lián)諧振的電阻器Rl和R2的插入。與針對(duì)閉合電路X的諧振的第一實(shí)施例的電阻器Rl的效果相似，用于阻尼閉合電路Y的并聯(lián)諧振的第二實(shí)施例的電阻器R2提供了相似的效果。此外，對(duì)于帶阻濾波器100，使與電容器Cl對(duì)應(yīng)的電容器側(cè)路徑(來自分支點(diǎn)ρ) 的電感小于相應(yīng)的電機(jī)側(cè)路徑(如上文針對(duì)第一實(shí)施例定義的)的電感，并且使與電容器 C2對(duì)應(yīng)的電容器側(cè)路徑(來自分支點(diǎn)q)的電感小于相應(yīng)的電機(jī)側(cè)路徑的電感，并且使與電容器C3對(duì)應(yīng)的電容器側(cè)路徑(來自分支點(diǎn)r)的電感小于相應(yīng)的電機(jī)側(cè)路徑的電感。這些電感關(guān)系確保了消除電容器阻抗隨著特定值以上的頻率增加而增加(如上文參照?qǐng)D13所示，由于電容器的等效串聯(lián)電感分量)的效應(yīng)。將其中電容器的電容阻抗基本為零的頻率范圍指定為電容器的“有效頻率范圍”， 建立如下關(guān)系。在第一實(shí)施例的情況下，電容器Cl和C2的值被選擇為使得電容器各自的有效頻率范圍相對(duì)彼此連續(xù)移位。相似地，對(duì)于第二實(shí)施例，電容器Cl、C2和C3的值被選擇為使得電容器各自的有效頻率范圍相對(duì)彼此連續(xù)移位。替選實(shí)施例對(duì)于第一實(shí)施例的帶阻濾波器1，其具有與起動(dòng)電機(jī)2并聯(lián)連接的兩個(gè)電容器Cl 和C2，單個(gè)電阻器Rl與電容器Cl串聯(lián)連接。然而如上文所述，同樣可以通過使各個(gè)電阻器與電容器Cl和C2串聯(lián)連接來修改第一實(shí)施例，獲得了相似的結(jié)果。本發(fā)明不限于具有與起動(dòng)電機(jī)2并聯(lián)連接的兩個(gè)電容器或三個(gè)電容器的第一和第二實(shí)施例的配置。同樣可以將該帶阻濾波器配置為具有與起動(dòng)電機(jī)2并聯(lián)連接的四個(gè)或更多個(gè)電容器。在該情況下，如針對(duì)以上實(shí)施例描述的，電容器的值應(yīng)被選擇為使得電容器各自的有效頻率范圍(如上文定義的)連續(xù)移位。對(duì)于第二實(shí)施例，電阻器Rl在電容器Cl的低電位端子和端子tc之間與電容器Cl 串聯(lián)連接，而電阻器R2在電容器C2的低電位端子和端子tc之間與電容器C2串聯(lián)連接。然而，將這些電阻器中的每個(gè)與電容器串聯(lián)連接不是必須的。同樣可以例如如圖9中所示，在分支點(diǎn)P和q之間連接電阻器R3。此外可以將該電阻器連接到相應(yīng)的電容器的低電壓端子或高電壓端子。這由圖 10中示出的帶阻濾波器102示出，其中電阻器R4連接在電容器Cl的高電位端子和分支點(diǎn) P之間。可替選地，對(duì)于圖11所示的帶阻濾波器103，電阻器R4可以連接在電容器Cl的高電位端子和分支點(diǎn)ρ之間，而電阻器Rl連接在電容器Cl的低電位端子和端子tc之間。此外可以利用與帶阻濾波器的電容器串聯(lián)連接的多個(gè)電阻器代替單個(gè)電阻器。例如在圖12所示的帶阻濾波器104中，電阻器Rl由并聯(lián)連接的一對(duì)電阻器形成，而電阻器R2 由串聯(lián)連接的一對(duì)電阻器形成。相似地，可以利用多個(gè)電容器代替帶阻濾波器的單個(gè)電容器。例如在帶阻濾波器104中，電容器Cl由串聯(lián)連接的一對(duì)電容器形成。此外不必將電阻器Rl、R2等構(gòu)造為離散元件，因?yàn)橥ㄟ^適當(dāng)?shù)卣{(diào)整分支連接引線 9、10、11或者主連接引線8的部分的性質(zhì)(例如，材料、長(zhǎng)度、形狀等)以提供所需的電阻值，可以實(shí)現(xiàn)相同的效果。此外，在假設(shè)對(duì)于每個(gè)電容器Cl、C2等存在如下條件的情況下描述了以上實(shí)施例“使相應(yīng)的電容器側(cè)路徑的總電感小于相應(yīng)的電機(jī)側(cè)路徑的總電感”，通過使主連接引線8的各個(gè)部分8a、8b等以及分支連接引線9、10等具有適當(dāng)?shù)拇?lián)電感值來滿足該條件。 然而，同樣可以通過插入具有適當(dāng)電感值的線圈(電感線圈)來確保滿足以上條件。例如參照?qǐng)D2或圖6，線圈可以串聯(lián)連接在分支點(diǎn)q和端子ta之間，線圈電感是 Li。因而線圈可以連接在電容器C1、C2、C3中的一個(gè)或多個(gè)電容器的電機(jī)側(cè)路徑和電容器側(cè)路徑至少之一中。這樣可以任意確定線圈電感值，使得滿足以上規(guī)定的電感條件。上文針對(duì)作為車輛的起動(dòng)電機(jī)的電磁噪聲源描述了本發(fā)明，然而本發(fā)明同樣可應(yīng)用于各種其他類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，諸如車輛空調(diào)裝置的吹風(fēng)電機(jī)等。此外，本發(fā)明不限于對(duì)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，而是同樣可以應(yīng)用于生成電磁噪聲并且連接到供電網(wǎng)絡(luò)的其他類型的裝置。因而應(yīng)當(dāng)理解，在如所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的要求保護(hù)的范圍內(nèi)，可以設(shè)想以上實(shí)施例的各種修改和替選配置。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“連接引線”將被理解為通常表示電導(dǎo)線，或者諸如線排等的電導(dǎo)體部件。直流電源的“低電位”表示與直流電源的參考地電位對(duì)應(yīng)的電位，并且“高電位”表示具有與低電位不同的絕對(duì)值的直流電位。
權(quán)利要求
1.一種帶阻濾波器，包括并聯(lián)連接在電磁噪聲源的第一端子和第二端子之間的多個(gè)電容器，所述電磁噪聲源產(chǎn)生連接到所述的電磁噪聲源的第一端子的主連接引線的電壓波動(dòng)，所述電容器在各自相應(yīng)的分支連接點(diǎn)處電連接到所述主連接引線；其中對(duì)于所述電容器中的每個(gè)電容器，第一電路路徑的電感被預(yù)先確定為小于第二電路路徑的電感，所述第一電路路徑從所述電容器的相應(yīng)的分支連接點(diǎn)經(jīng)由所述電容器延伸到所述的電磁噪聲源的第二端子，并且所述第二電路路徑從所述相應(yīng)的分支連接點(diǎn)延伸到所述的電磁噪聲源的第一端子；所述帶阻濾波器包括至少一個(gè)電阻器，所述電阻器與所述電容器中的相應(yīng)的一個(gè)電容器串聯(lián)連接；以及所述電阻器的電阻值被預(yù)先確定為大于所述相應(yīng)的電容器的等效串聯(lián)電阻值的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器的所述電阻值被預(yù)先確定用于施加閉合電路中的并聯(lián)諧振的阻尼，所述閉合電路包含所述相應(yīng)的電容器和所述電容器中的緊鄰的一個(gè)電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器的所述電阻值基于所述閉合電路的所述電容器的參數(shù)值被預(yù)先確定，所述參數(shù)值包括所述的閉合電路的電容器的各自的電容值，各自的等效串聯(lián)電感值和各自的等效串聯(lián)電阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶阻濾波器，其中多個(gè)閉合電路由所述電容器的各個(gè)并聯(lián)連接的相鄰電容器對(duì)構(gòu)成，以及其中所述閉合電路中的每個(gè)包括至少一個(gè)電阻器，所述電阻器與所述閉合電路的電容器中的至少一個(gè)串聯(lián)連接，用于施加所述閉合電路中的并聯(lián)諧振的阻尼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，其中所述電容器中的至少一個(gè)電容器包括多個(gè)并聯(lián)連接的電容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，其中所述電容器中的至少一個(gè)電容器包括多個(gè)串聯(lián)連接的電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器包括多個(gè)串聯(lián)連接的電阻器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器包括多個(gè)并聯(lián)連接的電阻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器由連接引線的電阻分量構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，其中所述第一電路路徑的所述電感和所述第二電路路徑的所述電感中的至少一個(gè)的至少一部分由連接引線的串聯(lián)電感分量構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，包括至少一個(gè)電感線圈，其中所述第一電路路徑的所述電感和所述第二電路路徑的所述電感中的至少一個(gè)的至少一部分由所述電感線圈的電感構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，其中直流DC電源的高電位經(jīng)由所述第一電連接引線施加到所述電磁噪聲源的所述第一端子并且經(jīng)由所述分支連接點(diǎn)施加到所述電容器各自的高電位端子，所述DC電源的低電位被施加到所述電磁噪聲源的所述第二端子以及所述電容器各自的低電位端子。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器串聯(lián)連接在電容器的所述高電位側(cè)和與所述電容器對(duì)應(yīng)的所述分支連接點(diǎn)之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器串聯(lián)連接在電容器的所述低電位側(cè)和所述的電磁噪聲源的第二端子之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器包括串聯(lián)連接在電容器的所述高電位端子和與所述電容器對(duì)應(yīng)的所述分支連接點(diǎn)之間的至少一個(gè)電阻器，以及串聯(lián)連接在所述電容器的所述低電位端子和所述的電磁噪聲源的第二端子之間的至少一個(gè)電阻ο
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻濾波器，其中所述電磁噪聲源包括旋轉(zhuǎn)機(jī)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的帶阻濾波器，其中所述電磁噪聲源包括內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)電機(jī)。
18.—種帶阻濾波器包括主連接引線，具有第一濾波器端子，所述第一濾波器端子適于連接到電磁噪聲源的第一端子，第一分支連接引線，在所述主連接引線上的第一分支連接點(diǎn)和第二濾波器端子之間延伸，所述第二濾波器端子適于連接到所述電磁噪聲源的第二端子，第二分支連接引線，在所述主連接引線上的第二分支連接點(diǎn)和所述第二濾波器端子之間延伸，第一電容器，串聯(lián)連接在所述第一分支連接引線中，和第二電容器，串聯(lián)連接在所述第二連接引線中，以及電阻器，與所述第一分支連接引線串聯(lián)連接； 其中所述第一電容器的等效串聯(lián)電感值和所述第一分支連接引線的電感值的總和被預(yù)先確定為小于所述第一分支連接點(diǎn)和所述第一濾波器端子之間的電感值，所述第二電容器的等效串聯(lián)電感值和所述第二分支連接引線的電感值的總和被預(yù)先確定為小于所述第二分支連接點(diǎn)和所述第一分支連接點(diǎn)之間的電感值，以及所述電阻器的電阻值被預(yù)先確定用于施加由包含所述第一電容器和所述第二電容器的閉合電路構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路的諧振的阻尼。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器包括多個(gè)串聯(lián)連接的電阻ο
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的帶阻濾波器，其中所述電阻器包括多個(gè)并聯(lián)連接的電阻ο
21.一種帶阻濾波器包括主連接引線，具有第一濾波器端子，所述第一濾波器端子適于連接到電磁噪聲源的第一端子，第一分支連接引線，在所述主連接引線上的第一分支連接點(diǎn)和第二濾波器端子之間延伸，所述第二濾波器端子適于連接到所述電磁噪聲源的第二端子，第二分支連接引線，在所述主連接引線上的第二分支連接點(diǎn)和所述第二濾波器端子之間延伸，第三分支連接引線，在所述主連接引線上的第三分支連接點(diǎn)和所述第二濾波器端子之間延伸，第一電容器，串聯(lián)連接在所述第一分支連接引線中，第二電容器，串聯(lián)連接在所述第二分支連接引線中，和第三電容器，串聯(lián)連接在所述第三分支連接引線中，以及第一電阻器，在所述第一分支連接引線中與所述第一電容器串聯(lián)連接，和第二電阻器， 在所述第二分支連接引線中與所述第二電容器串聯(lián)連接； 其中所述第一電容器的等效串聯(lián)電感值和所述第一分支連接引線的電感值的總和被預(yù)先確定為小于所述第一分支連接點(diǎn)和所述第一濾波器端子之間的電感值，所述第二電容器的等效串聯(lián)電感值和所述第二分支連接引線的電感值的總和被預(yù)先確定為小于所述第二分支連接點(diǎn)和所述第一分支連接點(diǎn)之間的電感值，所述第三電容器的等效串聯(lián)電感值和所述第三分支連接引線的電感值的總和被預(yù)先確定為小于所述第三分支連接點(diǎn)和所述第二分支連接點(diǎn)之間的電感值，所述第一電阻器的電阻值被預(yù)先確定用于施加由包含所述第一電容器和所述第二電容器的閉合電路構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路的諧振的阻尼，以及所述第二電阻器的電阻值被預(yù)先確定用于施加由包含所述第二電容器和所述第三電容器的閉合電路構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路的諧振的阻尼。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的帶阻濾波器，其中所述第一電阻器和所述第二電阻器中的至少一個(gè)包括多個(gè)串聯(lián)連接的電阻器。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的帶阻濾波器，其中所述第一電阻器和所述第二電阻器中的至少一個(gè)包括多個(gè)并聯(lián)連接的電阻器。
全文摘要
在帶阻濾波器中，多個(gè)電容器并聯(lián)連接在電磁噪聲源的第一和第二端子之間，該電磁噪聲源生成連接到第一端子的連接引線中的電壓波動(dòng)，電容器在各自相應(yīng)的分支點(diǎn)處連接到連接引線。對(duì)于每個(gè)電容器，使第一電路路徑的總串聯(lián)電感小于第二電路路徑的總串聯(lián)電感，其中第一電路路徑從相應(yīng)的分支點(diǎn)經(jīng)由電容器延伸到第二端子，并且第二電路路徑從該分支點(diǎn)延伸到電磁噪聲源的第一端子。電阻器與至少一個(gè)電容器串聯(lián)連接，用于阻尼由相鄰電容器對(duì)的電感分量引起的并聯(lián)諧振。
文檔編號(hào)H03H7/12GK102447451SQ201110310218
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者昌子洋一, 瀧浩志, 白川和博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝