CN102568796A

CN102568796A - 感应装置

Info

Publication number: CN102568796A
Application number: CN2011104358939A
Authority: CN
Inventors: 谢尔盖·莫伊谢耶夫; 小池靖弘; 浅野裕明; 尾崎公教; 津坂昌功; 迫田慎平
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2012-07-11
Also published as: KR101539181B1; KR20120073121A; US20120161911A1; JP5703744B2; US8922313B2; KR20140130646A; JP2012134424A; EP2469545A2

Abstract

一种感应装置，该感应装置包括壳体、线圈保持器、布置在壳体中并保持于线圈保持器的线圈、以及布置在壳体中的芯体。线圈围绕芯体螺旋形地延伸。芯体和线圈保持器独立地固定到壳体。

Description

感应装置

技术领域

本发明涉及一种感应装置。

背景技术

日本实用新型公开H06-9111公开了一种变压器，该变压器包括：印刷电路板；由印刷电路板上的导电图案形成的线圈；布置在印刷电路板上的线圈上方的辅助板；以及由辅助板上的导电图案形成的另一线圈。一对上、下芯体以芯体彼此面对且在线圈的区域中保持在印刷电路板与辅助板之间的方式固定到印刷电路板。

在芯体直接地固定到印刷电路板的上述结构中，所担心的是芯体和印刷电路板会因芯体和印刷电路板之间的热膨胀系数的不同而产生的热应力而被损坏。本发明旨在提供一种具有芯体和线圈保持器的感应装置，所述芯体和线圈保持器几乎不遭受因芯体和线圈保持器之间的热膨胀系数的不同而产生的热应力。

发明内容

感应装置包括壳体、线圈保持器、布置在壳体中并保持于线圈保持器的线圈、以及布置在壳体中的芯体。线圈围绕芯体螺旋形地延伸。芯体和线圈保持器独立地固定到壳体。

通过以下结合附图所进行的描述，本发明的其它方面和优势将变得明显，其中所述附图以示例方式示出本发明的原理。

附图说明

在所附权利要求书中具体提出了被视为新颖的本发明的特征。参照对当前优选实施方式的以下描述并结合附图，可以最好地理解本发明及其目的和优势，在所述附图中：

图1A为根据本发明的第一实施方式的变压器的平面图；

图1B为沿图1A中的A-A线剖切的剖面图；

图2A为根据从第一实施方式衍生出的替代性实施方式的变压器的平面图；

图2B为沿图2A中的A-A线剖切的剖面图；

图3A为根据本发明的第二实施方式的变压器的平面图；

图3B为沿图3A中的A-A线剖切的剖面图；

图3C为沿图3A中的B-B线剖切的剖面图；

图4A为根据从第二实施方式衍生出的替代性实施方式的变压器的平面图；

图4B为沿图4A中的A-A线剖切的剖面图；以及

图4C为沿图4A中的B-B线剖切的剖面图。

具体实施方式

以下将参照图1和图2描述根据本发明的第一实施方式的作为感应装置的变压器。如图1所示，总体由附图标记10表示的变压器包括：壳体20；具有初级线圈C1和次级线圈C2的铜板30；以及芯体40。壳体20形成为在顶部处具有开口的箱体形状。

铜板30和芯体40布置在壳体20中。铜板30包括形成初级线圈C1的初级铜板31和形成次级线圈C2的次级铜板32。初级线圈C1和次级线圈C2围绕芯体40形成。

铜板30还包括由玻璃-环氧树脂制成的绝缘基板33。初级铜板31接合到绝缘基板33的上表面，并且初级线圈C1通过图案制造而形成在初级铜板31上。

次级铜板32接合到绝缘基板33的与初级铜板31相反的表面，并且次级线圈C2通过图案制造而形成在次级铜板32上。初级线圈C1和次级线圈C2保持于用作线圈保持器的绝缘基板33。铜板30的形成方式为使得初级铜板31、次级铜板32以及绝缘基板33一体地形成。

芯体40为包括E型芯体41和I型芯体42的E-I型。E型芯体41包括呈矩形板形式的水平主体部41A、以及从主体部41A的中央和相反端向下延伸并相互平行的中央腿部41B和侧腿部41C、41D。E型芯体41的中央腿部41B和侧腿部41C、41D中的每一个的横截面为矩形形状。

I型芯体42成形为矩形板形式并且水平地布置。中央腿部41B以及侧腿部41C、41D在其端表面处与I型芯体42的上表面接触。因此，形成了E-I型芯体的闭合回路。

铜板30的绝缘基板33在其中央处穿过绝缘基板33地形成有孔34，中央腿部41B穿过该孔34。形成在铜板30的初级铜板31上的初级线圈C1由单个导线形成，该导线围绕绝缘基板33的孔34并由此围绕E型芯体41的中央腿部41B螺旋形地延伸多圈。类似地，次级线圈C2由单个导线形成在铜板30的次级铜板32上，该导线围绕E型芯体41的中央腿部41B螺旋形地延伸多圈。因此，芯部40具有中央腿部41B，其中初级线圈C1和次级线圈C2围绕中央腿部41B缠绕。

除孔34之外，铜板30的绝缘基板33还穿过绝缘基板33地形成有孔35、36，侧腿部41C、41D分别穿过所述孔35、36。铜板30的绝缘基板33的孔34、35、36分别形成有大于中央腿部41B和侧腿部41C、41D的横截面区域的区域。

形成为在顶部处具有开口的箱体形状的壳体20由铝合金制成。I型芯体42布置在壳体20的底部上。从壳体20的底部向上延伸地形成突起21A、21B、21C、21D以用于定位I型芯体42。更具体地，分别地，突起21A、21B设置在I型芯体42的一个短边处而突起21C、21D设置在I型芯体42的另一短边处，从而通过突起21A、21B与I型芯体42的一个短边之间的接触、以及突起21C、21D与I型芯体42的另一短边之间的接触而将I型芯体42定位在壳体20的底部上的适当位置。如图1A和图1B所示。

在壳体20的底部上、在I型芯体42的外侧布置有用于固定铜板30的支承构件50。支承构件50以矩形框架形状形成并固定到壳体20的底部从而围绕I型芯体20。

铜板30安装在支承构件50的上表面上并通过穿过铜板30的绝缘基板33并旋入支承构件50的螺钉60而固定到支承构件50。因此，铜板30固定地安装到支承构件50，使得铜板30的绝缘基板33固定到壳体20。

在这种情况下，铜板30以隔开的距离定位在I型芯体42上方。E型芯体41的中央腿部41B穿过铜板30的绝缘基板33的孔34。形成在铜板30的初级铜板31上的初级线圈C1通过空隙与E型芯体41的主体部41A的下表面间隔开，且形成在铜板30的次级铜板32中的次级线圈C2也通过空隙与I型芯体42的上表面间隔开。

如图1B所示，盖70安装到壳体20的顶部，从而封闭壳体的开口并通过盖70的由F1表示的其弹簧力向下推压E型芯体41。E型芯体41被保持成靠着I型芯体42。换句话说，芯体40被盖70向下推压，由此固定到壳体20。出于方便说明的原因，在图1B中示出的盖70在图1A中被省略。

E型芯体41在其侧腿部41D的内表面处与穿过铜板30的绝缘基板33而形成的孔36的内表面的一侧接触，使得E型芯体41通过其侧腿部41D与铜板30的绝缘基板33之间的接触而水平地定位在适当位置。芯体40和铜板30(或绝缘基板33)分开地固定到壳体20。特别地，E型芯体41并不直接地固定到铜板30的绝缘基板33。初级线圈C1和次级线圈C2与芯体40之间的隔热和电绝缘通过提供形成在初级线圈C1和次级线圈C2与芯体40之间的空隙而实现。

以下将描述变压器10的装配方法和操作。在装配变压器10中，准备好壳体20、铜板30、E型芯体41、I型芯体42以及盖70。壳体20已经设置有突起21A至21D以及支承构件50。

将I型芯体42布置在壳体20的底部上并通过壳体20的突起21A至21D定位。随后，将铜板30放置在位于壳体20底部上的支承构件50上并通过螺钉60固定到支承构件50。

接下来，在E型芯体41的中央和侧腿部41B、41C、41D分别穿过铜板30的孔34、35、36的情况下将E型芯体41布置在I型芯体42上。

接下来，将盖70固定到壳体20的顶部从而封闭其开口，并使得E型芯体41通过由盖70施加的弹簧力F1被向下推压、并在E型芯体41布置在I型芯体42的情况下将芯体40保持在壳体20中。因此，完成了变压器10的装配。

在当变压器10的初级线圈C1和次级线圈C2被通电时的变压器10的操作期间，初级线圈C1和次级线圈C2(或初级铜板31和次级铜板32)产生热且所产生的热释放到大气中。另一方面，芯体40的热经由I型芯体42释放到壳体20。因此，从初级线圈C1和次级线圈C2释放热的路径不同于从芯体40释放热的路径。

芯体40和绝缘基板33的热膨胀系数彼此不同。分开地固定到壳体20的芯体40和铜板30几乎不承受因芯体40和绝缘基板33的热膨胀系数的不同而引起的应力。

根据本发明的第一实施方式的感应装置10提供以下有利效果。

(1)芯体40和绝缘基板33分开地固定到壳体20，其中绝缘基板33也用作用于初级线圈C1和次级线圈C2的线圈保持器。芯体40并不直接地固定到绝缘基板33，而且因此，芯体40和绝缘基板33几乎不承受因芯体40和绝缘基板33的热膨胀系数的不同而引起的应力。

(2)基板(或绝缘基板33)用作线圈保持器，并且线圈至少保持在基板(或绝缘基板33)的任一表面上，使得线圈被适当地保持。换句话说，线圈通过基板而被容易地保持。

以下将描述从第一实施方式衍生出的替代性实施方式。在替代性实施方式中，导热构件80、81置于次级线圈C2和I型芯体42之间，如图2B所示。导热构件80、81由具有电绝缘性和低热阻的材料制成。例如，可将散热片或油脂用作导热构件80、81。

导热构件80、81置于次级线圈C2和I型芯体42之间，使得由次级线圈C2产生的热可以经由导热构件80、81容易地释放到I型芯体42。

图2A和图2B中的这种具有导热构件80、81的结构保证了I型芯体42与次级线圈C2之间的电绝缘，但允许次级线圈C2的热积极地释放到I型芯体42。

以下将参照图3和图4描述根据本发明的第二实施方式的作为感应装置的变压器。如图3所示，变压器总体由附图标记100表示。与第一实施方式一样，变压器100包括铜板120和芯体130以及壳体110，壳体110用作用于释放由变压器100产生的热的散热构件。根据第二实施方式的变压器100与根据第一实施方式的变压器10的不同之处在于，作为线圈保持器的绝缘基板123仅在长形状的芯体130的长边表面的外侧的位置处固定到壳体110。

参照图3，芯体130为包括E型芯体131和I型芯体132的E-I型。I型芯体132在图3B、图3C中由双点划线示出并在图3A中被省略。

铜板120包括初级铜板121、次级铜板122以及绝缘基板123。初级铜板121接合到绝缘基板123的上表面，并且初级线圈C10通过图案制造而形成在初级铜板121上。次级铜板122接合到绝缘基板123的与初级铜板121相反的表面上，并且次级线圈C2通过图案制造而形成在次级铜板122上。铜板120的形成方式为使得初级铜板121、次级铜板122以及绝缘基板123一体地形成。

壳体110形成为呈在顶部处具有开口的箱体形状。E型芯体131布置在壳体110的底部上。E型芯体131包括呈矩形板形式的水平主体部131A、以及从主体部131A的上表面的中央和相反端向上延伸并相互平行的中央腿部131B和侧腿部131C、131D。中央腿部41B的横截面为圆形形状。I型芯体132成形为水平地延伸的矩形板形式。

壳体110由铝合金制成。呈弧形式的支承构件111、112形成为在关于E型芯体131的中央腿部131B对称的位置处、从壳体110底部向上突出。相应支承构件111、112的上表面111A、112A是平坦的并相互齐平。

铜板120布置在支承构件111、112的上表面111A、112A上。铜板120的绝缘基板123通过螺钉(未示出)固定到壳体110的支承构件111、112。

铜板120的绝缘基板123在其中央处穿过绝缘基板123地形成有孔124，E型芯体131的中央腿部131B穿过该孔124。在铜板120的初级铜板121上形成的初级线圈C1由单个导线形成，该导线围绕绝缘基板123的孔124并由此围绕E型芯体131的中央腿部131B螺旋形地延伸多圈。类似地，在铜板120的次级铜板122上形成的次级线圈C2由单个导线形成，该导线围绕绝缘基板123的孔124并由此围绕E型芯体131的中央腿部131B螺旋形地延伸多圈。

从壳体110的底部向上突出地形成突起113A、113B、113C、113D以用于定位E型芯体131。更具体地，为了定位E型芯体131，突起113A、113B设置在矩形形状的E型芯体131的一个短边处，而突起113C、113D设置在E型芯体131的另一短边处，使得E型芯体131通过突起113A、113B与E型芯体131的一个短边之间的接触、以及突起113C、113D与E型芯体131的另一短边之间的接触而被定位。

如图3B所示，盖140安装到壳体110的顶部以封闭其开口并通过盖140的弹簧力F10向下推压I型芯体132。因此，I型芯体132被保持成靠着E型芯体131。换句话说，芯体130被盖140向下推压，由此固定到壳体110。出于方便说明的原因，在图3B中示出的盖140在图3A、图3C中被省略。

根据本发明的第二实施方式的感应装置100的有利之处在于，绝缘基板123仅在长形状的芯体130的长边表面的外侧的位置处固定到壳体110。

以下将描述从第二实施方式衍生出的替代性实施方式。在替代性实施方式中，导热构件150、151置于次级线圈C11和壳体110之间，如图4A、4C所示。导热构件150、151由具有电绝缘性和低热阻的材料制成。例如，可将散热片或油脂用作导热构件150、151。壳体110底部的面对次级线圈C11的部分形成为较厚从而减小次级线圈C11与壳体110的底部之间的距离，如图4C所示。

在变压器100的这种结构中，由次级线圈C11产生的热可以经由导热构件150、151容易地释放到壳体110。

本发明不局限于上述实施方式而是可以在本发明的范围内以各种不同方式改变，如下所示例。

-与根据第二实施方式的变压器100一样，在根据第一实施方式的变压器10中，可以在壳体20与次级线圈C2之间设置导热构件。

-在第一和第二实施方式中，可以在芯体与线圈之间以及壳体与芯体之间设置导热构件。

-在上述第一和第二实施方式中，在绝缘基板(或铜板30、120)的相反表面上设置初级线圈C1和次级线圈C2。但是，可以在绝缘基板的任一表面上设置线圈。

-在上述实施方式中，铜板30、120包括接合到绝缘基板的相反表面的第一和第二铜板。但是，根据本发明，铝板可以代替第一和第二铜板接合到绝缘基板的相反表面。此外，可以使用印刷电路板而不是铜板。

-代替铜板(或印刷电路板)，线圈可以通过树脂来模制成型。在这种情况下，树脂可以形成线圈保持器的一部分以保持线圈。

-基板可以通过除螺钉之外的任何合适的固定装置进行固定。

-本发明已被描述为应用于作为感应装置的变压器，但本发明可以应用于电抗器。更具体地，初级线圈C1和次级线圈C2布置在绝缘基板的相反表面上，并且初级线圈C1和次级线圈C2电连接，因此形成了电抗器。

Claims

1.一种感应装置，包括：

壳体；

线圈保持器；

线圈，所述线圈布置在所述壳体中并保持于所述线圈保持器；以及

芯体，所述芯体布置在所述壳体中，其中，所述线圈围绕所述芯体螺旋形地延伸，其特征在于，所述芯体和所述线圈保持器独立地固定到所述壳体上。

2.根据权利要求1所述的感应装置，其特征在于，所述线圈保持器为绝缘基板，并且所述线圈保持于所述绝缘基板的表面中的至少任一表面上。

3.根据权利要求1所述的感应装置，其特征在于，所述感应装置还包括：

导热构件，所述导热构件置于所述线圈与所述芯体之间。

4.根据权利要求1所述的感应装置，其特征在于，所述感应装置还包括：

导热构件，所述导热构件置于所述线圈与所述壳体之间。

5.根据权利要求3所述的感应装置，其特征在于，所述导热构件由散热片制成。

6.根据权利要求1所述的感应装置，其特征在于，所述线圈和所述线圈保持器一体地形成。

7.根据权利要求1所述的感应装置，其特征在于，所述感应装置还包括盖，其中，所述壳体还包括：

开口，所述开口设置于所述壳体的顶部；

突起，所述突起设置在所述壳体的底部上从而向上延伸；以及

支承构件，所述支承构件设置在所述壳体的底部上，其中，所述芯体设置在所述壳体的底部上并由所述突起定位，所述盖固定到所述壳体上以封闭所述开口并向下推压所述芯体，使得所述芯体被保持在所述壳体中，所述线圈保持器固定到所述支承构件上。

8.根据权利要求1所述的感应装置，其特征在于，所述线圈由铜板制成。

9.根据权利要求1所述的感应装置，其特征在于，树脂形成所述线圈保持器的一部分。