CN102651272A - 变压器以及包括该变压器的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例涉及一种变压器，以及包括这种变压器的具有SELV要求的产品及其驱动装置。该变压器包括：磁芯；骨架；至少一个缠绕在骨架上的绕组；以及与骨架相耦接的绝缘间隔单元，其被配置为使绕组与变压器外部的其他导电部件之间至少满足预定的电气隔离标准。这实现了包含变压器的整个电路的紧凑化，减小了设备体积，此外降低了生产成本。本发明的实施例还涉及制造上述变压器的方法。

Description

变压器以及包括该变压器的驱动装置

技术领域

本发明总体上涉及电气技术领域，具体涉及一种变压器，以及包括这种变压器的驱动装置和具有SELV(安全特低电压)要求的产品，尤其是包括这种变压器的镇流器以及由这样的镇流器驱动的低电压卤素灯或者LED(发光二极管)。

背景技术

在具有SELV要求的产品中，变压器被广泛采用。然而，在现有技术中，变压器的绕组与PCB(印刷电路板)上的除变压器之外的其他电气部件之间需要满足各种电气隔离标准，诸如需要具有足够的爬电距离(creepage distance)和电气间隙(clearance)(例如根据IEC61347-2-2和SELV的规定，爬电距离和电气间隙应该至少为6mm)。

爬电距离是沿绝缘表面测得的两个导电部件之间或者导电部件与设备防护界面之间的最短路径。即，在不同的使用情况下，由于导体周围的绝缘材料被电极化，导致绝缘材料呈现带电现象，此带电区(导体为圆形时，带电区为环形)的半径，即为爬电距离。

电气间隙是两个导电部件之间或者导电部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离，即在保证电气性能稳定和安全的情况下，通过空气能实现绝缘的最短距离。

在现有技术中，增加电气间隙和爬电距离的方法主要是使用具有三层绝缘线的绕组导线，以及设置在PCB上的绝缘片。

即使利用了现有技术中的这些方法，由于需要满足符合安全规定的爬电距离和电气间隙，在具有变压器的产品或装置中，其他导电部件仍无法直接靠近变压器放置，因而妨碍了整个产品或装置的紧凑化，同时提高了制造成本。

发明内容

考虑到以上问题，本发明的发明人做出了本发明。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种变压器，其包括：磁芯；骨架；至少一个缠绕在骨架上的绕组；以及与骨架相耦接的绝缘间隔单元，其被配置为使绕组与环形变压器外部的其他导电部件之间至少满足预定的电气隔离标准。

在根据本发明的一个示例性实施例的变压器中，绝缘间隔单元可以固定在骨架上缠绕有绕组的区域外侧，并且绝缘间隔单元可以进一步位于骨架上缠绕有绕组的区域和靠近该区域放置的其他导电部件之间。

在根据本发明的另一个示例性实施例的变压器中，绝缘间隔单元可以全部或部分地环绕骨架外侧面，并且可以在绝缘间隔单元的上下两端相对于骨架外侧面分别以第一预定角度和第二预定角度延伸出第一预定长度和第二预定长度。绝缘间隔单元可以是绝缘片，其可以在骨架外侧面的上沿处沿骨架的径向向内或向外延伸出第一预定长度，并且可以在骨架外侧面的下沿处沿骨架的径向向内或向外延伸出第二预定长度。

在根据本发明的另一个示例性实施例的变压器中，可以在骨架未缠绕有绕组的区域设置有锁止结构，以将绝缘间隔单元与骨架固定。锁止结构与绝缘间隔单元可以被进一步设置为使得绕组与其他导电部件之间沿锁止结构与绝缘间隔单元的接触面至少具有预定的爬电距离。

在根据本发明的另一个示例性实施例的变压器中，骨架可以与绝缘间隔单元一体地形成。

根据本发明的再一个示例性实施例的变压器可以是具有SELV要求的变压器。

此外，根据本发明的其他示例性实施例，变压器可以是具有SELV要求的环形变压器，该环形变压器包括：缠绕在磁芯上的第一绕组，以及缠绕在骨架上的第二绕组，作为所述的至少一个缠绕在骨架上的绕组；并且其中，骨架包围在磁芯外部。

根据本发明的实施例的另一个方面，提出了一种用于制造变压器的方法，其包括：提供磁芯和骨架；在骨架上缠绕至少一个绕组；以及使骨架与绝缘间隔单元相耦接，将绝缘间隔单元配置为使绕组与变压器外部的其他导电部件之间至少满足预定的电气隔离标准。

根据本发明的实施例的又一个方面，还提出了一种包括如上所述的变压器的用于具有SELV的产品的驱动装置以驱动具有SELV的产品工作，以及一种包括这样的驱动装置的具有SELV的产品。

在本发明的示例性实施例中，具有SELV的产品可以是低电压卤素灯或者LED，驱动装置可以是镇流器。

附图说明

下面结合具体的实施例，并参照附图，对本发明实施例的上述和其它目的和优点做进一步的描述。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。在各附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的变压器的分解视图；

图2示出了根据本发明的实施例的变压器的剖面图；

图3示出了根据本发明的实施例的变压器的俯视图；

图4a-d是根据本发明的实施例的变压器中的绝缘间隔单元的各种具体配置的示意图；并且

图5是根据本发明的实施例的变压器制造方法的流程图。

具体实施方式

以下给出本发明的各种具体实施例，这些实施例仅用于对本发明的具体实施方式进行详细说明，而不应理解为对本发明的限定。

根据本发明的实施例，提供了一种变压器，其包括：磁芯；骨架；至少一个缠绕在骨架上的绕组；以及与骨架相耦接的绝缘间隔单元，其被配置为使绕组与变压器外部的其他导电部件之间至少满足预定的电气隔离标准。

下面通过具体的实例对本发明的实施例进行详细描述。

在图1中示出了根据本发明的一个实施例的环形变压器，例如用于低电压卤素灯和LED的驱动装置的环形变压器的分解视图。图1中的环形变压器包括：磁芯C、缠绕在磁芯C上的初级绕组E、通过扣合方式包围在磁芯C外部的骨架部分B和D、缠绕在骨架外部的次级绕组F以及与骨架相耦接的绝缘片A。其中，绝缘片A被配置为使次级绕组与环形变压器外部的其他导电部件之间至少满足预定的电气隔离标准，该预定的电气隔离标准例如可以是IEC61347-2-2标准所要求的爬电距离(典型值为6mm)和电气间隙。本发明实施例中的绝缘片A仅是绝缘间隔单元的一个示例，绝缘间隔单元也可以按照设计需要被适当地形成为其他形状，诸如块状。此外，初级绕组E也可以不直接缠绕在磁芯C上，而是缠绕在骨架上。

图3是图1中的环形变压器组合在一起之后的俯视图。需要注意的是，虽然从图1和图3中可以看到，次级绕组F仅缠绕在骨架的部分区域上，但是本发明不限于此，根据实际需要，次级绕组也可以缠绕在整个骨架上。

如图1和图3中所示，绝缘片A仅覆盖了骨架B、D上缠绕有次级绕组的区域以及部分相邻区域的外侧面。然而，本发明不限于此，绝缘片A可以覆盖其他未缠绕有次级绕组的区域的外侧面，甚至可以覆盖整个骨架的外侧面(即，360度地环绕骨架)。也就是说，绝缘片A可以部分地或者全部地环绕骨架的外侧面。这可以根据在相对于环形变压器的哪些位置处会设置除环形变压器以外的其他导电部件来确定。

由于绝缘片A的用途之一是增加环形变压器的次级绕组和环形变压器外部的其他导电部件(诸如环形变压器所在的PCB(未示出)上所设置的导电部件)之间的例如爬电距离和电气间隙，以满足预定的电气隔离标准，因此，可以仅在需要紧邻骨架上缠绕有次级绕组的区域来设置导电部件的位置处提供绝缘片A。当然，也可以考虑其他设计因素而在其他适当位置处提供绝缘片A，只要能够实现所需要的电器隔离标准即可。

由于上述导电部件可以有不止一个，因此既可以设置一个整体覆盖所有上述位置的绝缘片A，也可以设置多个分别覆盖各个上述位置的绝缘片A。还可以根据其他设计因素来设置多个分立的绝缘片A。

图2是图1中的环形变压器组合在一起之后沿I-I截面(参见图1)的剖视图，其中附图标记“G”示意性地表示在邻近变压器的区域可能设置的其他导电部件，因此其不包含在上述I-I截面图中。如图2中所示，绝缘片A通过靠置或紧邻的方式覆盖在骨架的外侧面。具体地说，绝缘片A环绕设置在环形变压器的骨架的外侧面，其上下两端相对于环形变压器的骨架在骨架外侧面上沿处沿骨架的径向向外延伸，并且相对于环形变压器的骨架在骨架外侧面下沿处沿骨架的径向向内延伸。但是本发明不限于此，如图4a和4b中所示，在可替选实施例中，绝缘片A的上下两端在骨架的上沿处可以沿骨架的径向向内或向上延伸，而在骨架的下沿处可以沿骨架的径向向外延伸。在其他可替选实施例中，绝缘片A的上下两端在骨架的上沿处或下沿处均可以相对于骨架外侧面向任意适当的方向延伸。也就是说，绝缘片A的上下两端能够以与骨架外侧面成任意预定角度(例如，图4A至4D中的角度α和β)的方式来延伸出来。例如，图4a中角度α和β为近似90度，图4b中角度α为近似0度(即，绝缘片A的上端沿着骨架外侧面的方向延伸)。此外，如图4c和4d中所示，绝缘片A的上下两端也可以不在骨架的上沿或下沿处延伸出来，而是可以从其他位置相对于骨架外侧面沿任意适当方向延伸出来。要注意的是，在绝缘片A的上下两端的延伸长度以及相对于骨架B、D的外侧面的延伸角度α和β可以彼此相同，也可以彼此不同。此外，在图4a至4d中，为了简明起见，略去了对骨架的B、D两部分的详细区分，并且没有示出缠绕在骨架上的次级绕组F。

无论绝缘片A采用哪种延伸方式，只要延伸部分的延伸距离满足预定长度，使紧邻在绝缘片A外侧设置的导电部件与次级绕组F之间满足诸如爬电距离和电气间隙等的电气隔离标准即可。在本实施例中，以IEC61347-2-2标准所要求的6mm的爬电距离和电气间隙作为满足电气隔离标准的距离的示例，如图2中所示。通过这样的配置，如图2中示意性地示出的导电部件G可以紧邻绝缘片A放置，同时与次级绕组F之间至少保持预定的爬电距离和电气间隙。这实现了包含有这种变压器的整个电路的紧凑化，减小设备体积，此外降低了生产成本。

如前所述，图3是图1中的环形变压器组合在一起之后的俯视图。在图1和图3中均示出了位于骨架上未缠绕有次级绕组的区域上的用于固定骨架和绝缘片A的锁止结构H。锁止结构H是由骨架上的锁止部分H1(图1)和绝缘片A上的锁止部分H2(图1)形成的，但本发明不限于此。例如，也可以采用其他任何适当的连接方式来实现骨架和绝缘片A之间的耦接，例如，通过销钉连接等等。此外，例如在绝缘片A围绕整个骨架外侧的情形下，骨架和绝缘片A之间的固定可以不通过位于骨架上未缠绕有次级绕组的区域的锁止结构H来实现。

如图3中所示，在锁止结构H处，绝缘片A与骨架之间的接触面投影在俯视图上的接触线的长度(如图3中的粗实线所示)使得次级绕组与环形变压器外部的其他导电部件之间的爬电距离至少达到相关电气隔离标准所规定的预定长度。在本实施例中，以IEC61347-2-2标准所要求的6mm的爬电距离作为示例，如图3中所示。但是本发明不限于此，例如，可以在骨架上未缠绕有次级绕组的区域中将锁止结构设置在距离次级绕组足够远的位置处，从而使次级绕组与其他导电部件之间的爬电距离至少达到预定长度，而不管绝缘片A与骨架之间的接触面投影在俯视图上的接触线的长度如何。通过这样的配置，如图3中示意性地示出的导电部件G可以紧邻绝缘片A和骨架的交界处放置，同时与次级绕组F之间至少保持预定的爬电距离。这实现了包含有这种变压器的整个电路的紧凑化，降低了生产成本。

要注意的是，本发明的上述实例以具有SELV要求的变压器作为示例进行说明，但是本发明不限于此，本发明的实施例也可以应用于采用具有其他电压规格的变压器，用于实现与这种变压器相应的电气隔离标准。

在本发明的另一个实施例中，骨架和绝缘片也可以是一体形成的。

要注意的是，虽然在以上所示出的实施例中以环形变压器为例，但是本发明不限于此。本发明的实施例也可以采用环形变压器之外的其他形式的变压器。

利用如上所述的变压器，可以在保证电路原有的功能和性能的同时，按照需要紧邻变压器放置除变压器之外的其他导电部件，从而使得含有该变压器的整个产品或部件具有更小的尺寸，同时具有更低的成本。

图5示出了根据本发明的实施例的用于制造变压器的方法。该方法包括：提供磁芯和骨架(步骤S10)；在骨架上缠绕至少一个绕组(步骤S20)；以及使骨架与绝缘间隔单元相耦接，将绝缘间隔单元配置为使绕组与变压器外部的其他导电部件之间至少满足预定的电气隔离标准(步骤S30)。

利用如上所述的方法制造的变压器，可以在保证电路原有的功能和性能的同时，按照需要来紧邻变压器放置除变压器之外的其他导电部件，从而使得含有该变压器的整个产品或部件具有更小的尺寸，同时具有更低的成本。

根据本发明的以上实施例的变压器可以应用于具有SELV要求的产品及其驱动装置，尤其是应用于低电压卤素灯和LED及其驱动装置(例如，镇流器)。这样的具有SELV要求的产品及其驱动装置也应该被认为落入本发明的保护范围中，它们也类似地具有尺寸小、成本低的优点。

虽然上面以变压器为例对本发明的具体实施例进行了描述，但是本领域技术人员将会认识到，具有本发明中的绝缘间隔单元的配置也可以类似地应用到其他电气配置中。这种应用同样应该被视为落入本发明的保护范围之内。

尽管已示出和描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员可以在所附权利要求的精神和范围内，根据设计要求和其他因素，对本发明进行各种修改、替换以及组合。

Claims (16)

1.一种变压器，其包括：

磁芯；

骨架；

至少一个缠绕在骨架上的绕组；以及

与骨架相耦接的绝缘间隔单元，其被配置为使绕组与变压器外部的其他导电部件之间满足预定的电气隔离标准。

2.根据权利要求1所述的变压器，其中，

绝缘间隔单元固定在骨架上缠绕有绕组的区域外侧。

3.根据权利要求1或2所述的变压器，其中，

绝缘间隔单元位于骨架上缠绕有绕组的区域和靠近该区域放置的所述其他导电部件之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的变压器，其中，

绝缘间隔单元全部或部分地环绕骨架外侧面，并且绝缘间隔单元的上下两端相对于骨架外侧面分别以第一预定角度和第二预定角度延伸出第一预定长度和第二预定长度。

5.根据权利要求4所述的变压器，其中，

绝缘间隔单元是绝缘片，绝缘片在骨架外侧面的上沿处沿骨架的径向向内或向外延伸出第一预定长度。

6.根据权利要求4或5所述的变压器，其中，

绝缘间隔单元是绝缘片，绝缘片在骨架外侧面的下沿处沿骨架的径向向内或向外延伸出第二预定长度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的变压器，其中，

在骨架上未缠绕有绕组的区域设置有锁止结构，以将绝缘间隔单元与骨架固定。

8.根据权利要求7所述的变压器，其中，

锁止结构与绝缘间隔单元被设置为使得绕组与其他导电部件之间沿锁止结构与绝缘间隔单元的接触面至少具有预定的爬电距离。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的变压器，其中，

绝缘间隔单元是与骨架一体形成的。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的变压器，其中，

所述变压器是具有安全特低电压SELV要求的变压器。

11.根据权利要求10所述的变压器，其中，所述变压器是具有SELV要求的环形变压器，该环形变压器包括：

缠绕在磁芯上的第一绕组，以及缠绕在骨架上的第二绕组，作为所述的至少一个缠绕在骨架上的绕组；并且其中，

骨架包围在磁芯外部。

12.一种用于制造变压器的方法，其包括：

提供磁芯和骨架；

在骨架上缠绕至少一个绕组；以及

使骨架与绝缘间隔单元相耦接，将绝缘间隔单元配置为使绕组与变压器外部的其他导电部件之间至少满足预定的电气隔离标准。

13.一种用于具有安全特低电压SELV要求的装置的驱动装置，其包括如权利要求1至11中任一项所述的变压器，用于驱动所述具有SELV要求的产品工作。

14.根据权利要求13所述的驱动装置，其中，

所述具有SELV要求的装置是低电压卤素灯或者发光二极管LED，并且所述驱动装置是包含有所述变压器的、用于驱动低电压卤素灯或者LED工作的镇流器。

15.一种具有安全特低电压SELV要求的装置，其包括如权利要求13或14所述的驱动装置，用于驱动所述具有SELV要求的装置工作。

16.根据权利要求15所述的具有SELV要求的装置，其中，

所述具有SELV要求的装置是低电压卤素灯或者发光二极管LED。

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