CN101685702A

CN101685702A - 变压器

Info

Publication number: CN101685702A
Application number: CN 200910150893
Authority: CN
Inventors: 朝仓一彰
Original assignee: TOKYO SPARE PARTS INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: TOKYO SPARE PARTS INDUSTRIAL Co Ltd; Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: CN101685702B; JP5215761B2; JP2010027975A

Abstract

本发明的目的是在低高度型的变压器中，提高磁芯占整个变压器的体积的体积占有率。若在卷绕了线圈(2)的线圈骨架(10)的空心部(11)插入I型磁芯(50)，则在切掉线圈骨架(10)的一部分的空间部(19)露出I型磁芯(50)的中央部(51)，与I型磁芯(50)组合的日字型磁芯(60)从线圈骨架(10)的垂直方向上方组装，日字型磁芯(60)的短型部(62)与从线圈骨架(10)的凸缘部(12)突出的I型磁芯(50)的两端部(52)的上面抵接而磁耦合，日字型磁芯(60)的中央部(61)插入到线圈骨架(10)的空间部19，并与I型磁芯(50)的中央部(51)的上面抵接而磁耦合。

Description

变压器

技术领域

本发明涉及主要用于DC-DC变换器的低高度型的变压器。

背景技术

以往，作为用于电子设备的变压器，例如在专利文献1中公开了如下变压器，其具备：在空心的线圈主体部的两端使线圈架及端子保持部一体化了的线圈骨架；卷绕安装在该线圈主体部的一次绕线及二次绕线；插入线圈主体部的空心孔中的I型磁芯；以及通过间隙用薄片与该I型磁芯组合而形成闭合磁路的U型磁芯。

专利文献1：日本特开2008-98350号公报。

然而，在专利文献1的变压器中，在插入到线圈骨架的I型磁芯组装U型磁芯时，在U型磁芯的相反的端子上方空间存在未形成磁芯的空间，因此磁芯占整个变压器的体积(包括pin端子和线圈骨架的纵×横×高)的体积占有率变低，即使变压器整体的体积大，容许瓦特数却不大。

发明内容

本发明的主要目的是在低高度型的变压器中，提高磁芯占整个变压器的体积的体积占有率。

本发明的变压器的特征在于，具备：线圈骨架，所述线圈骨架沿长度方向具有多个卷绕线圈的绕线区间，并且在长度方向的两侧下部具有向外突出的多个端子连接部；I型磁芯，被插入到上述线圈骨架；以及日字型磁芯，与上述I型磁芯磁耦合，上述线圈骨架在上述多个绕线区间之间具有切掉上述线圈骨架的一部分的空间部，在上述多个绕线区间分别卷绕有一次绕线和二次绕线的组，上述I型磁芯从上述线圈骨架的两端部及上述空间部露出，上述日字型磁芯具有两个长型部、设在上述长型部的两端部的两个短型部、以及与上述短型部大致平行地设置并设在上述长型部的大致中央的中央部，上述短型部与上述I型磁芯的端部被磁耦合，上述中央部在上述空间部与上述I型磁芯被磁耦合，从而构成多个闭合磁路，任意一个闭合磁路的磁通的方向被形成为与该任意的闭合磁路相邻的闭合磁路的磁通方向相反的方向。

另外，本发明的变压器更优选的特征是：上述中央部的截面积是上述短型部的截面积的大约2倍，上述中央部的截面积是上述长型部的截面积的大约4倍，上述I型磁芯与上述短型部接触的接触面积与上述I型磁芯的截面积大致相等，上述I型磁芯与上述中央部接触的接触面积是上述I型磁芯的截面积的大约2倍，上述日字型磁芯是具有多个上述中央部的变形日字型磁芯，上述线圈骨架具有多个上述空间部，上述变形日字型磁芯的上述多个中央部在上述多个空间部分别与上述I型磁芯被磁耦合。

本发明具有以下效果。

根据本发明的变压器，若将日字型磁芯装入线圈骨架，则在线圈骨架的长型方向的两侧面下部向外突出的端子连接部的上方配置日字型磁芯的两个长型部，因此能有效使用线圈骨架的端子连接部的上方的空间，能够减少未形成磁芯的空间，因此能够提高磁芯占整个变压器的体积(包括了pin端子和线圈骨架的纵×横×高)的体积占有率，能够增大相对于整个变压器的体积的容许瓦特数。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式涉及的变压器的分解组装立体图。

图2是本发明的第一实施方式涉及的变压器的完成立体图。

图3是本发明的第一实施方式涉及的磁构成图，(a)是立体图，(b)是从X方向观察(a)的图，(c)是从Y方向观察(a)的图。

图4是本发明的第一实施方式涉及的磁构成图的说明图，(a)是俯视图，(b)是俯视图，其中最合适的条件为：截面积A≥截面积C×2，截面积A≥截面积B×4，截面积D≥接触面积F，截面积D≥接触面积E×2。

图5是本发明的第二实施方式涉及的磁构成图，(a)是立体图，(b)是从X方向观察(a)的图，(c)是从Y方向观察(a)的图。

符号说明

1：变压器；2：线圈；10：线圈骨架；11：空心部；12：凸缘部；13：凸缘部；14：端子连接部；16：一次绕线；17：二次绕线；18：线圈主体部；19：空间部；40：第一闭合磁路；41：第二闭合磁路；42：第三闭合磁路；43：第四闭合磁路；50：I型磁芯；51：中央部；52：两端部；60：日字型磁芯；61：中央部；62：短型部；63：长型部；160：变形日字型磁芯；161：中央部；162：短型部；163：长型部；A：截面积；B：截面积；C：截面积；D：截面积；E：接触面积；F：接触面积。

具体实施方式

下面，利用附图所示的用于实施本发明的最佳方式，详细说明本发明。

[第一实施方式例]

图1是本发明的第一实施方式涉及的变压器1的分解组装立体图。图2是图1的变压器1的完成立体图。图3是图1的变压器1的磁构成图。

在图1至图3中，DC-DC变换器用的变压器1具备：卷绕线圈2的线圈骨架10；插入该线圈骨架10的I型磁芯50；以及与该I型磁芯磁耦合并从线圈骨架10的垂直方向上方安装的日字型磁芯60。

I型磁芯50具备两端部52和在该两端部52的中间的中央部51，垂直于长度方向的截面积为大致相同的四边形状。I型磁芯50的长度方向的长度构成为与日字型磁芯60的长度方向大致相同的长度。

日字型磁芯60包括两个长型部63、设在该长型部63的两端的两个短型部62、以及与该短型部62平行地设置并设在长型部63的大致中央的中央部61，长型部63和短型部62和中央部61的垂直于长度方向的截面积均为大致相同的四边形状。该I型磁芯50和日字型磁芯60是例如将锰铁氧体等磁性材料进行模具成型并烧结而形成。

线圈骨架10由具有电绝缘性的树脂一体成形，并具备：在长度方向具有开口的四边形状的空心部11；分别设在该空心部11的外边缘的两端的凸缘部12；在该凸缘部12的中间部留出间隔设置的两个凸缘部13；在该凸缘部13、13之间切掉线圈骨架10的一部分的空间部19；固定在线圈骨架10上的端子连接部14；以及在凸缘部12、13之间卷绕线圈2的线圈主体部18。

端子连接部14在线圈骨架10的长度方向的下部的两侧面向外突出。若日字型磁芯60装入线圈骨架10上，则在端子连接部14的上方以非接触的方式配置日字型磁芯60的两个长型部63。

在线圈主体部18上作为线圈2卷绕一次绕线16，并在其上卷绕二次绕线17。在线圈骨架10上卷绕2组一次绕线16和二次绕线17的组。该一次绕线16及二次绕线17的末端卷在端子连接部14进行钎焊连接。另外，变压器1使用于DC-DC变换器，由于是低电压转换，因此未设置对一次绕线16与二次绕线17之间进行绝缘的凸缘部。

若在线圈骨架10的空心部11插入I型磁芯50，则在切掉线圈骨架10的一部分而成的空间部19露出I型磁芯50的中央部51。日字型磁芯60从线圈骨架10的垂直方向上方组装，则日字型磁芯60的短型部62与从线圈骨架10的凸缘部12突出的I型磁芯50的两端部52、52的上面抵接而磁耦合，日字型磁芯60的中央部61插入到线圈骨架10的空间部19，并与I型磁芯50的中央部51的上面抵接而磁耦合。

而且，该线圈骨架10的长度方向的凸缘部12、13之间的长度L2及凸缘部12(凸缘13)的宽度W2形成为与日字型磁芯60的开口部64的长度L1及宽度W1大致相同，而且，线圈骨架10的凸缘部13、13之间(空间部19)的长度L3形成为与日字型磁芯的中央部61的长度L4大致相同。

因此，线圈骨架10的凸缘部12、13和凸缘部13、13(空间部19)起到将日字型磁芯60装入线圈骨架10时的导向作用，能容易组装在线圈骨架10上。

在此，对变压器1的磁特性进行说明。图3是第一实施方式涉及的变压器1的磁构成图70。图3(a)是该磁构成图70的立体图，图3(b)是图3(a)的俯视图，图3(c)是图3(a)的主视图。

该磁构成图70由卷绕线圈2的I型磁芯50和被磁耦合了的日字型磁芯60构成。该日字型磁芯60在相对I型磁芯50磁耦合的同时被分为四个闭合磁路。该四个闭合磁路如图3所示，包括第一闭合磁路40、第二闭合磁路41、第三闭合磁路42和第四闭合磁路43。

若从日字型磁芯60俯视图3(a)所示的磁构成图70的闭合磁路(参照图3(b))，则第一闭合磁路40由与一方的一次绕线16和二次绕线17的组交链的I型磁芯50、与该I型磁芯50抵接而被磁耦合的日字型磁芯60的中央部61、一方的长型部63以及一方的短型部62形成。

第二闭合磁路41由与一方的一次绕线16和二次绕线17的组交链的I型磁芯50、与该I型磁芯50抵接而被磁耦合的日字型磁芯60的中央部61、另一方的长型部63以及一方的短型部62形成。

第三闭合磁路42由与另一方的一次绕线16和二次绕线17的组交链的I型磁芯50、与该I型磁芯50抵接而被磁耦合的日字型磁芯60的中央部61、一方的长型部63以及另一方的短型部62形成。

第四闭合磁路43由与另一方的一次绕线16和二次绕线17的组交链的I型磁芯50、与该I型磁芯50抵接而被磁耦合的日字型磁芯60的中央部61、另一方的长型部63以及另一方的短型部62形成。

第一闭合磁路40和第二闭合磁路41利用与一方的一次绕线16和二次绕线17的组交链的I型磁芯50形成闭合磁路，在俯视日字型磁芯60时，闭合磁路的方向是一方为另一方的相反方向。例如，第一闭合磁路40的方向向右时，第二闭合磁路41的方向为向左。第三闭合磁路42和第四闭合磁路43也同样，利用与另一方的一次绕线16和二次绕线17的组交链的I型磁芯50形成闭合磁路，闭合磁路的方向是一方为另一方的相反方向。

第一闭合磁路40和第三闭合磁路42彼此用中央部61共有闭合磁路的一部分。第三闭合磁路42的磁通的方向形成为与第一闭合磁路40的磁通的方向相反的方向，以在中央部61彼此的闭合磁路不抵消的方式形成磁路。例如，在图3(b)中，在第一闭合磁路40的方向为向右时，第三闭合磁路42的方向形成为向左。第二闭合磁路41和第四闭合磁路43也同样，以在中央部61彼此的闭合磁路不抵消的方式形成磁路。

在这样形成的变压器1中，磁耦合而形成闭合磁路的共有部分的中央部61的截面积(图4(a)的A)设定为短型部62的截面积(图4(a)的C)的大约2倍或其以上，而且，设定为长型部63的截面积(图4(a)的B)的大约4倍或其以上，则各闭合磁路在日字型磁芯内不会饱和。

另外，I型磁芯50与日字型磁芯60的短型部62接触的接触面积(图4(b)的E)设定为与I型磁芯50的截面积(图4(a)的D)大致相等或其以上，而且，I型磁芯50与日字型磁芯60的中央部61接触的接触面积(图4(b)的F)设定为I型磁芯的截面积(图4(a)的D)的大约2倍或其以上。

若这样形成，则各闭合磁路在日字型磁芯内和I型磁芯内不会饱和。

对于这种变压器1，以下说明其组装方法。准备线圈骨架10，在设置于线圈骨架10上的线圈主体部18上卷绕一次绕线16，并从其上卷绕二次绕线17。该第一绕线16和二次绕线17的末端卷在从线圈骨架10突出的端子连接部14并进行钎焊。

然后，在线圈骨架10的空心部11插入I型磁芯50。在线圈骨架10的两端，I型磁芯的两端部52突出；并且在线圈骨架10的空间部19，I型磁芯50的中央部51被露出。

之后，向插入了I型磁芯50的线圈骨架10从垂直方向上方装入日字型磁芯60，日字型磁芯60的短型部62的一侧面与I型磁芯50的两端部52接触，日字型磁芯60的中央部61的一侧面与I型磁芯50的中央部51接触。而且，通过在线圈骨架10的空间部19涂敷粘接剂，从而将日字型磁芯60和I型磁芯50固定在线圈骨架10而构成变压器1。另外，根据需要，也可以在I型磁芯50与日字型磁芯60接触的部分夹住薄的聚酯树脂片而设置空隙，用于调整电感。

根据以上所述的结构，本实施方式的变压器1在线圈骨架10装入日字型磁芯60时，在线圈骨架10的长度方向的两侧面下部向外突出的端子连接部14的上方配置日字型磁芯60的两个长型部63，因此能有效使用线圈骨架10的端子连接部14的上方的空间，能减小不形成磁芯的空间，因此能提高磁芯占整个变压器的体积(包括pin端子和线圈骨架的纵×横×高)的体积占有率，能增大相对于整个变压器的体积的容许瓦特数。

而且，线圈骨架10的凸缘部12、13和线圈骨架的凸缘部13、13(空间部19)成为将日字型磁芯60装入线圈骨架10时的导向部，因此能容易地组装在线圈骨架10上，可实现作业时间的缩短。

另外，利用变压器1可以将构成四个闭合磁路(一次绕线和二次绕线和2组闭合磁路)2组线圈2用一个变压器构成，因此可实现小型化和降低成本。

[第二实施方式例]

图5是本发明的第二实施方式涉及的变压器1的磁构成图。

在与图3的第一实施方式相同的构成部分标注相同符号并省略重复的说明。

在本实施方式中，与第一实施方式不同之处在于：为了与I型磁芯50磁耦合而将该绕线区间分为6个闭合磁路(一次绕线和二次绕线的3组闭合磁路)，在变形日字型磁芯160的长型部163上追加与短型部162平行地延伸出的2个中央部161，在各绕线区间分别卷绕一次绕线16和二次绕线17的组，任意一个闭合磁路的磁通的方向形成为与该任意闭合磁路相邻的闭合磁路的磁通的方向的相反方向。

在图5中，在日字型磁芯160的长型部163上追加与短型部162平行地延伸出的2个中央部161，形成6个闭合磁路。

根据该变压器，不会发生与某个闭合磁路上的相邻的闭合磁路抵消的情况，因此可以用一个变压器形成6个闭合磁路(一次绕线和二次绕线的3组闭合磁路)，而且，能够提高磁芯占整个变压器的体积的体积占有率，能够增大相对于整个变压器的体积的容许瓦特数。

另外，在图5中，虽然在变形日字型磁芯160的长型部163设置了与短型部162平行地延伸出的2个中央部161，但该中央部161即使是3个以上也能得到相同的效果。

而且，变形日字型磁芯的中央部161的截面积设定为变形日字型磁芯160的短型部162的截面积的大约2倍或其以上，或者，设定为变形日字型磁芯160的长型部163的截面积的大约4倍或其以上，也能得到相同的效果。

另外，I型磁芯50与短型部162接触的接触面积设定为与I型磁芯50的截面积大致相等或其以上，或者，I型磁芯50与中央部161接触的接触面积设定为I型磁芯50的截面积的大约2倍或其以上，也能得到与上述相同的效果。

到此为止所述的I型磁芯50及日字型磁芯60的长型部63、短型部62、中央部61分别构成为与长度方向垂直的截面积大致相同的四边形。若做成这种结构，则在这些磁芯流动的磁通的流动变得更均匀，能得到稳定的电压。而且，这些磁芯的与长度方向垂直的截面形状在本实施例中使用了四边形状，但该截面形状也可以是正方形、长方形、三角形、梯形等任意的多边形。

另外，本发明并不局限于上述实施方式例，在不脱离本发明的主要内容的范围内可进行适当变更并实施。

Claims

1.一种变压器，其特征在于，

具备：线圈骨架，所述线圈骨架沿长度方向具有多个卷绕线圈的绕线区间，并且在长度方向的两侧下部具有向外突出的多个端子连接部；

I型磁芯，被插入到上述线圈骨架；以及，

日字型磁芯，与上述I型磁芯磁耦合，

上述线圈骨架在上述多个绕线区间之间具有切掉上述线圈骨架的一部分的空间部，在上述多个绕线区间分别卷绕有一次绕线和二次绕线的组，

上述I型磁芯从上述线圈骨架的两端部及上述空间部露出，

上述日字型磁芯具有两个长型部、设在上述长型部的两端部的两个短型部、以及与上述短型部大致平行地设置并设在上述长型部的大致中央的中央部，上述短型部与上述I型磁芯的端部被磁耦合，上述中央部在上述空间部与上述I型磁芯被磁耦合，从而构成多个闭合磁路，

任意一个闭合磁路的磁通方向被形成为与相邻于该任意的闭合磁路的闭合磁路的磁通方向相反的方向。

2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，

上述中央部的截面积是上述短型部的截面积的大约2倍，

上述中央部的截面积是上述长型部的截面积的大约4倍。

3.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，

上述I型磁芯与上述短型部接触的接触面积与上述I型磁芯的截面积大致相等，

上述I型磁芯与上述中央部接触的接触面积是上述I型磁芯的截面积的大约2倍。

4.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，

上述日字型磁芯是具有多个上述中央部的变形日字型磁芯，

上述线圈骨架具有多个上述空间部，

上述变形日字型磁芯的上述多个中央部在上述多个空间部分别与上述I型磁芯被磁耦合。