CN101356595B - 多室变压器 - Google Patents

Abstract

一种变压器包括：复数个绕组(P，S1，S2)，所述绕组缠绕在线圈架(100)上，线圈架优选地为一件式线圈架的形式；一对第一绝缘凸缘(106)，使第一绕组(P)与一对第二绕组(S1，S2)分开；一对第二绝缘凸缘(104)，与第一绝缘凸缘(106)一起限定用于第二绕组(S1，S2)的两个绕组空间。第一绕组(P)的线的端部(P1，P2)延伸越过用于第二绕组(S1，S2)的绕组空间。设置绝缘壁(208)，所述绝缘壁在第一绕组(P)的线的端部(P1，P2)与第二绕组(S1，S2)之间延伸以提供端部与第二绕组之间的绝缘。

Description

多室变压器

技术领域

本发明涉及(电)变压器。

背景技术

变压器被使用在一些领域中，例如，被使用在用于卤素灯的供电单元中，其中，输入线电压(例如，大多数欧洲国家的市电电压通常为220伏到240伏，而100伏到120伏为美洲国家的通常的值)被转换成6伏、12伏或24伏的输出电压，输出电压根据用于这类设备的特定安全标准必须与干线隔离。

较之具有传统的两室绕组的变压器，具有对称的三室绕组结构的变压器提供了许多独特的优点。

这些优点包括：例如，绕组内的邻近损耗显著减少、铁芯内通量平衡(该通量平衡使铁芯的外芯柱中的磁场为零，并因此减少了铁芯损耗)，由于对称的场分布(其使得这种变压器也用作软交换电路的实际谐振线圈)而使漏感的品质因数更高(在70以下)，以及最终减少电磁噪声发射。

因此，当使用三个绕组(即三个线圈)时，同样的功率可使用更小尺寸的铁芯来传递。

欧洲专利申请No.05425091.5(按照EPC的第54.3条款的规定形成现有技术的一部分)公开了一种变压器，该变压器包括缠绕在绝缘绕线筒上的复数个绕组，该绕线筒又包括复数个线圈架，每个线圈架在其上缠绕有至少一个相应的绕组。每个线圈架都包括提供相应绕组的绝缘的两个分开的端壁，并且线圈架的端壁中的至少一个端壁具有与相邻线圈架对应延伸的突出部。所谈到的突出部可以包括至少部分覆盖设置在相邻线圈架中的相应绕组的壁延伸部，和/或引线支架。

从而，通过三个分开的“盘”(其一起形成线圈架)加上罩来形成具有三绕组配置的这种现有技术变压器。

从而，制造这种变压器结构需要：

-四个不同的模制工具，

-将线圈线缠绕在每个单独的盘上(周围)的三个分开的操作，

-随后把这样形成的三个盘组件装配在一起，以及

-最后，插入变压器的保护罩，外加插入铁氧体芯以及对线进行焊接，无论何种执行顺序都是可以的。

发明内容

尽管在前面提及了与现有技术的布置相关的固有优点，但申请人确定仍存在进一步改进的余地，改进主要涉及：

-在模制工具和组装过程方面的节省，

-更加符合使在初级侧(中央绕组)与次级侧(两个侧部绕组)之间的距离最小的标准，当元件被用于其中要满足特别的绝缘要求的SELV(安全特低电压)的应用中时，尤其如此。

本发明的目的是提供这种改进。根据本发明，该目的通过具有所附权利要求所述特征的变压器来实现。此处所提供的权利要求是本发明公开内容的组成部分。

从而，此处所描述的布置的一种优选实施例是多室变压器，包括：

-复数个绕组，所述绕组缠绕在线圈架上，

-至少一个第一绝缘凸缘，所述至少一个第一绝缘凸缘使所述复数个绕组的第一绕组与所述复数个绕组的至少一个第二绕组分开，

-至少一个第二绝缘凸缘，所述至少一个第二绝缘凸缘与所述至少一个第一绝缘凸缘一起限定用于所述至少一个第二绕组的绕组空间，其中，所述第一绕组具有至少一个端部，所述至少一个端部延伸越过用于所述至少一个第二绕组的所述绕组空间，以及

-绝缘壁，所述绝缘壁在所述第一绕组的所述至少一个端部与所述至少一个第二绕组之间延伸以提供所述至少一个端部与所述至少一个第二绕组之间的绝缘。

此处所描述的布置的这种优选实施例使得在例如前面所考虑的类型的“三室”变压器的结构方面得以优化，其中，初级绕组被缠绕在线圈架的中央部分，而次级绕组包括两个排列在初级绕组侧面的绕组。根据电路的需求，两个侧部的次级绕组串联或者并联。

在这种优选的实施例中，变压器基本上包括两个基本元件，即，具有分别用于初级绕组和两个次级绕组的三个绕组室的线圈架，外加包括保护罩。

附图说明

现在将仅通过例子参考附图所附的图来描述本发明，其中：

-图1是此处所述类型的多绕组变压器的线圈架的总体透视图，

-图2是适用于被包括在如图1所示的变压器中的罩的透视图，

-图3是从包括其上安装有图2的罩的图1的线圈架的组件的底部看的透视图，

-图4是图3的用箭头IV所指示的部分的放大图，

-图5是基本上沿图4的线V-V的截面图，

-图6是从包括其上安装有图2的罩的图1的线圈架的组件的底部看的另一透视图，以及

-图7是图1的用箭头VII所指示的部分的放大图，

-图8是适用于被包括在图1所示的变压器中的图2所示的罩的替换实现形式的透视图。

具体实施方式

此处所描述的变压器的示例性实施例具有包括单个线圈架(总体上表示为100)的基本特征。名称“线圈架”主要意在强调此元件在提供用于变压器的各绕组(“线圈”)的绕组室中所起的作用。

贯穿附图所附的图，示出了线圈架100，而未明确地示出该线圈架上所缠绕的绕组。然而，在图1中以点划线示出了这些绕组的外轮廓。

这些包括：缠绕在线圈架100的中央部分上的初级绕组P，以及一对次级绕组，这对次级绕组包括两个在初级绕组P侧面缠绕在线圈架100上的绕组S1和S2。

根据电路的要求，侧面的两个次级绕组S1和S2串联或并联。尽管此处通过例子描述了包括三个绕组的变压器，但本领域技术人员会立刻理解的是：此处所描述的布置可被扩展为包括例如两个绕组或四个绕组或更多个绕组，即数量为任意复数个的绕组。

线圈架100基本上包括：管状本体102，通常为矩形截面；由目前使用的任意类型的电绝缘材料制造以形成用于变压器的绕线筒，且具有符合安全绝缘标准的厚度。电阻率为至少3＊10⁹ohm＊cm的塑料模制材料(如聚酰胺、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二酯是这种材料的例子)。绕组P、S1和S2包括单线类型或编织(即，李兹线)类型的导电线(如铜线)。

在最终的变压器组件中，缠绕在铁芯架100上的绕组P、S1和S2被并排地排列在共同的铁芯上。这通常包括铁磁(例如，铁氧体)芯C的芯柱中的一个芯柱(通常为中央的主芯柱)。

通过构成线圈架的组成部分的绝缘凸缘104、106在轴向上限制各绕组。

具体而言，所谈到的绝缘凸缘包括：

-两个“外”绝缘凸缘104，这些外绝缘凸缘限定其中缠绕有两个次级绕组S1和S2的绕组空间的远侧，以及

-两个“内”绝缘凸缘106，这些内绝缘凸缘一方面限定其中缠绕有两个次级绕组S1和S2的绕组空间的近侧，另一方面在这些内绝缘凸缘之间限定其中缠绕有初级绕组P的绕组空间。

从而，两个内绝缘凸缘106使初级绕组相对于次级绕组S1和S2分开(即，产生所需的爬电距离和厚度)。如下面更为详细地说明的那样，这两个内绝缘凸缘106设置有凹槽106a以形成与下面所描述的罩200中所设置的配合凸缘相耦合的曲径。

图1进一步示出了，线圈架还包括两个端引线支座108，两个外绝缘凸缘104从所述端引线支座向上延伸。如以图3的底视图可更好地理解的是，引线支座108基本上与线圈架的管状芯的主壁中之一共同延伸。相似地，两个内凸缘106在所述主壁下面仅在边缘延伸，这意在面向印制电路板(PCB-未示出)，变压器被安装到该印制电路板上。

线圈架100意在与200所标识的覆盖罩耦合为整体。保护罩200包含绝缘材料并与线圈架100耦合以便至少部分地覆盖绕组P、S1、S2。如示例性实施例所示，覆盖罩200包括上壁202，该上壁为部分(即，有孔的)上壁。罩200也包括侧壁(参见图2的壁204、206)并适于与线圈架100耦合，如图3中示意性示出的那样。

在变压器的最终组装之后，所描述的各种元件形成足够的壁厚、爬电距离和间隙距离以确保绕组P、S1和S2的合适的绝缘。

具体而言，线圈架100的管状芯102(基本上为空心杆的形式)会提供绕组P、S1和S2的各线圈与中心铁磁芯C之间的绝缘。

内绝缘凸缘106与相应的配合凸缘(未示出)一起来确保初级绕组P与侧部绕组S1和S2之间的横向绝缘，所述配合凸缘从罩200的内表面突出并且适于接合凹槽106a以在其间形成曲折布置。

外绝缘凸缘104加上罩200的侧壁(例如，206)和上壁202将总体上提供绕组P、S1和S2对周围空间的绝缘。这基本上通过使它们的厚度之和达到大于或等于绝缘标准所要求的值的值来实现。

为了使变压器的总尺寸最小，特别是使该变压器的“高度”最小，线圈/绕组P、S1和S2靠近公用电路支承基板(PCB)的下侧(换言之，线圈的台座侧)比例如最大所需爬电的一半明显更接近电路基板，而未完全突出到和通过电路支承件。

这要归功于在罩200中设置有下凸缘壁，例如在图2中所示的绝缘延伸部208和210。这些绝缘壁从横向水平的裙壁212向下延伸，该裙壁从罩200的侧壁204、206放射状地延伸。

当线圈架100和罩200被组装时(参见例如图3)，该罩的裙壁212紧靠线圈架100的引线支座108。此外，裙壁212允许在初级线和/或次级线(例如，引线)与铁氧体之间产生合适的爬电距离和间隙距离。

在这些情况中，位于罩200的一侧上的绝缘延伸部208穿入初级绕组P的每一侧上所布置的成对的内绝缘凸缘和外绝缘凸缘106、104之间。从而，在裙壁212下面的空间中，绝缘延伸部208形成两个桥状挡板，所述挡板使得其中布置有次级绕组S1和S2的绕组空间与外部绝缘。

位于罩200的另一侧上的绝缘延伸部210穿入内绝缘凸缘106中所设置的凹槽106a。从而，延伸部210在裙壁212下面的空间中形成凸缘106的两个延伸部，所述延伸部使初级绕组P的绕组空间相对于其中布置有次级绕组S1和S2的绕组空间绝缘。

延伸部208和210基本上朝着其中安装有变压器的“台座”或PCB的方向延伸，用以在绕组P、S1、S2的相邻的绕组室之间提供足够的爬电距离和间隙距离。

从而，保护罩200具有两个延伸部210，所述延伸部与两个绝缘凸缘106协作以提供第一绕组P与两个第二绕组S1、S2之间的绝缘，其中，两个延伸部210相对于绝缘壁208被相对设置。绝缘壁208从裙壁212延伸离开绕组P、S1和S2。

附图中所示的布置的基本优点在于：三个绕组或线圈P、S1和S2能够被缠绕在一件式线圈架100上，从而产生三个已被组装的绕组。

为了允许变压器的合适的布线，包括三个绕组P、S1和S2的线的端部或端子必须优选在线圈架100的横向侧易于接近。相似地，这些端子不能被布置得与两个内凸缘106一致：为夹持线而提供的空间实际上会成为在线圈架100之上(即，围绕线圈架)的线缠绕过程的障碍。

由于该原因，在此处所描述的布置中，中央初级绕组P的标识为P1和P2的两个端部(参见图3和4)延伸通过裙壁212下面的设置在内凸缘106中的两个槽口106b，并且使得该两个端部通过用于次级绕组S1和S2的绕组空间，以到达线圈架100的固定有绕组的端子的引线支座108中所设置的相应固定构造(例如，孔)109。当绕组被缠绕在线圈架上时，这样的各部分的布置能够容易地获得。

然而，选择对中央初级绕组P的两个端部P1和P2的延伸通道，以便在罩200被耦合到线圈架100时这些通道会处在绝缘的、桥状的延伸部208相对于次级绕组S1和S2的相对(外)侧。

以这样方式，通过在初级绕组P与次级绕组S1和S2之间的绝缘的距离会被容易地降低到标准SELV规范所要求的值。

当罩200被耦合到线圈架100时，因为罩200的延伸部208与线圈架一起能够延伸通过变压器被安装到其上的PC板(或任何相似的支承)，所以可以容易地使得朝向底部侧的通道(如图4中箭头PF示意性指示)长于例如6mm。

图5基本上是被插入线圈架100中大致其延伸长度的一半的延伸部208中之一的水平横截面视图。图5(以及图1、2和7)示出了：每个延伸部208的侧部和线圈架100的在其间插有延伸部208的部分(基本为凸缘104和106)设置有带槽的构造209a、209b(即，表面刻痕)，这些带槽的构造产生进一步的曲折布置；这些曲折布置产生两个概念上的横向爬电通道，标为PF2，这些侧爬电通道能够容易地被制造为长于6mm的所需值。即使是凸缘(特别是内凸缘106)的厚度也小于此值。

图6示出了在线圈架100的相对侧的各部分的布置，其中，在线圈架100的引线支座108中设置有用于次级绕组S1和S2的端部(未示出)的槽口112。在此，通过罩的凸缘的延伸部210(该延伸部接合线圈架100的两个内凸缘106的凹槽106a)，线圈架100的两个内凸缘106“向外”延续。这些与线圈架的壁的低的部分一起(即，凸缘106的意在被插入支承PC板中的那些部分)又产生初级绕组P与两个次级绕组S1和S2之间的长于6mm的距离。

刚才所描述的布置(在整个变压器结构上)确保初级侧与次级侧之间的所期望的绝缘(例如，符合SELV要求)。

因而，在不损害本发明的根本原则的情况下，这些细节和实施例相对于仅通过例子已描述和示出的内容可以进行变化，甚至显著地变化，而不背离如所附权利要求所限定的本发明的范围。这些可能的变化形式的例子如：

-变压器包括数量不同于三个的复数个绕组，

-初级绕组和次级绕组所具有的作用相对于此处所示的示例性布置进行互换，

-任何凸缘104或106形成为罩200的一部分而不是线圈架100的一部分，以及

-通过罩200的延伸部208和/或210所形成的绝缘壁被设置为线圈架的一部分。

图8示出了如图2中所示的罩的一种替换实现形式的透视图。与如图2所示的罩相比，图8中的罩具有修改过的裙壁212。图8中的裙壁212通过在次级绕组的终端的区域中的滚边299作为边界。在图8中，只有一个滚边299可被看到。第二滚边299可以位于其他的次级绕组处。有利的是，滚边299使次级绕组的终端相对印制电路板上相邻的元件绝缘。滚边299可以仅覆盖次级绕组的上部或者可以向下到达印制电路板。

Claims (11)

1.一种变压器，包括：

-复数个绕组(P，S1，S2)，所述绕组缠绕在线圈架(100)上，

-至少一个第一绝缘凸缘(106)，所述至少一个第一绝缘凸缘使所述复数个绕组的第一绕组(P)与所述复数个绕组的至少一个第二绕组(S1，S2)分开，

-至少一个第二绝缘凸缘(104)，所述至少一个第二绝缘凸缘与所述至少一个第一绝缘凸缘(106)一起限定用于所述至少一个第二绕组(S1，S2)的绕组空间，其中，所述第一绕组(P)具有至少一个端部(P1，P2)，所述至少一个端部延伸越过用于所述至少一个第二绕组(S1，S2)的所述绕组空间，

-绝缘壁(208)，所述绝缘壁在所述第一绕组(P)的所述至少一个端部(P1，P2)与所述至少一个第二绕组(S1，S2)之间延伸以提供所述至少一个端部与所述至少一个第二绕组之间的绝缘，以及

-保护罩(200)，所述保护罩包含绝缘材料并与所述线圈架(100)耦合用以至少部分地覆盖所述复数个绕组(P，S1，S2)，

其中，所述绝缘壁(208)是所述保护罩(200)的延伸部，

所述至少一个第一绝缘凸缘(106)是所述线圈架(100)的组成部分，并且

所述保护罩具有至少一个延伸部(210)，所述至少一个延伸部与所述至少一个第一绝缘凸缘(106)协作以提供所述第一绕组(P)与所述至少一个第二绕组(S1，S2)之间的绝缘，所述至少一个延伸部(210)与所述绝缘壁(208)相对。

2.如权利要求1的变压器，其特征在于，所述线圈架(100)包括其上缠绕有所述复数个绕组(P，S1，S2)的单个本体。

3.如权利要求1或2中任一项的变压器，其特征在于，所述至少一个第一绝缘凸缘(106)和所述至少一个第二绝缘凸缘(104)是所述线圈架(100)的组成部分。

4.如权利要求1或2中任一项的变压器，其特征在于，所述保护罩具有带孔的上壁(202)。

5.如权利要求1或2中任一项的变压器，其特征在于，所述保护罩(200)包括环绕所述复数个绕组(P，S1，S2)的侧壁(204，206)以及向所述侧壁(204，206)外延伸的裙壁(212)，所述裙壁(212)紧靠所述线圈架(100)。

6.如权利要求5的变压器，其特征在于，所述绝缘壁(208)从所述裙壁(212)延伸离开所述复数个绕组(P，S1，S2)。

7.如权利要求1或2中任一项的变压器，其特征在于，所述绝缘壁(208)设置有刻痕(209a)，所述刻痕与所述线圈架(100)一起形成曲折通道。

8.如权利要求1或2中任一项的变压器，其特征在于，所述保护罩(200)包括环绕所述复数个绕组(P，S1，S2)的侧壁(204，206)和向所述侧壁(204，206)外延伸的裙壁(212)，所述裙壁(212)紧靠所述线圈架(100)，以及，与所述至少一个第一绝缘凸缘(106)协作的所述至少一个延伸部(210)从所述裙壁(212)延伸离开所述复数个绕组(P，S1，S2)。

9.如权利要求1或2中任一项的变压器，其特征在于，所述至少一个延伸部(210)与所述至少一个绝缘凸缘(106)共同形成曲折通道。

10.如权利要求1或2中任一项的变压器，其特征在于，该变压器包括：

-置于一对所述第二绕组(S1，S2)之间的所述第一绕组(P)，

-一对所述第一绝缘凸缘(106)，每个所述第一绝缘凸缘将所述第一绕组(P)与所述一对第二绕组(S1，S2)中相应的一个绕组分开，

-一对所述第二绝缘凸缘(104)，每个所述第二绝缘凸缘与所述第一绝缘凸缘(106)中相应的一个绝缘凸缘一起限定用于所述的一对所述第二绕组(S1，S2)的所述第二绕组(S1，S2)中的一个绕组的相应的绕组空间，其中，所述第一绕组(P)具有两个端部(P1，P2)，每个端部延伸越过用于所述第二绕组(S1，S2)中的一个绕组的相应的绕组空间，以及

-一对所述绝缘壁(208)，每个所述绝缘壁在所述第一绕组(P)的所述两个端部(P1，P2)中的一个端部与所述第二绕组(S1，S2)中的一个绕组之间延伸以提供所述一个端部与所述一个第二绕组之间的绝缘。

11.如权利要求10的变压器，其特征在于，所述保护罩具有一对所述延伸部(210)，每个延伸部与所述一对第一绝缘凸缘(106)中相应的一个协作以提供所述第一绕组(P)与所述一对第二绕组(S1，S2)中的相应的一个绕组之间的绝缘，所述一对所述延伸部(210)与所述一对所述绝缘壁(208)相对。

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