CN105375739A - 变压器及电感的整合方法及其构造 - Google Patents

Abstract

一种变压器及电感的整合方法及其构造，包括：一第一铁芯、装配于第一铁芯的一第一线架、一第二铁芯和装配于第二铁芯的一第二线架，第一铁芯包含两个第一开放型铁芯，第二铁芯包含两个第二开放型铁芯，第一线架缠绕有一变压器绕组，第二线架缠绕有一电感绕组，第一铁芯的中心柱具有一第一气隙或可设计为没有结合气隙，第二铁芯的中心柱具有一第二气隙，第一线架具有一第一连接件，第二线架具有一第二连接件可以和第一连接件机械性连接；本发明可以通过第一连接件和第二连接件方便地将电感和变压器整合一体，并且可弹性地选择具有不同电感量或不同尺寸的电感和变压器的组合，具有可轻易组合调变不同的电感量的电感和生产方便的优点。

Description

变压器及电感的整合方法及其构造

技术领域

本发明是有关一种变压器，特别是一种变压器及电感的整合方法及其构造。

背景技术

对于电力/电子变压器而言，如何缩小变压器的尺寸，以及提高变压器的效率(例如提高功率因数(powerfactor,PF)和降低能量损失，是变压器的设计者所关心的问题之一。传统变压器由铁芯和线圈(至少包含初级绕组和次级绕组的线圈)所构成，对于现今许多电子设备/装置而言，在面对需要较高的电源转换效率以及可提供多种电力供应(例如多种不同电压或电流)的问题，传统变压器已难以解决上述的问题，因此将传统变压器和电源控制电路结合而产生的功率变换器(例如：电脑电源供应器或是切换式电源供应器)已成为上述问题的解决方案，而电源控制电路中的电感元件以及变压器更是影响功率变换器的工作效率的关键因素。

在已公开的中国发明专利CN101308724A“变压器和电感的磁集成结构”，提出了一种通过共用部分磁路的方法使变压器和电感等磁元件集成在一起的技术方案，进而实现减小磁元件的整体体积，提高电力电子变换器功率密度的目的。CN101308724A专利提出的变压器和电感的磁集成结构，其具有“田”字型闭合磁芯，在“田”字型磁芯的其中一个中心柱上缠绕变压器绕组，在“田”字型磁芯的另一个中心柱上缠绕电感绕组，缠绕变压器绕组的中心柱上设有变压器气隙，缠绕电感绕组的中心柱上设有电感气隙，因此磁损与未集成时相等，不会带来磁损的增加。另一方面，变压器绕组产生的磁通和电感绕组产生的磁通在两者公共的磁芯上方向相反，可以相互抵消一部分，减小公共磁芯上的磁损。本发明的磁集成结构实现了变压器和电感的集成，可以减小磁元件整体体积，提高电力电子变换器功率密度。

虽然在上述的中国发明专利CN101308724A提出了一种可以实现减小磁元件的整体体积，提高电力电子变换器的功率密度的技术方案，但是其中的“田”字型闭合磁芯在空间位置上是一种固定不变的结构，这种构造在面对需要生产具有不同电感量的变压器和电感的磁集成结构时，需要重新生产不同尺寸的“田”字型磁芯才能解决，因此对于生产者而言较为不便，除此之外也无法快速调整集成结构的电感绕组的电感量，欠缺可调整电气特性的弹性，另该变压器绕组和电感绕组产生的磁通在两者公共的磁芯上方向相反，虽然可抵消一部分，但是公共磁芯上仍有磁损，致影响其效率。

发明内容

本发明的目的在提出一种变压器及电感的整合方法及其构造，可方便地将不同电感量或尺寸的电感和变压器整合一体，具有方便生产以及可调整电感量的优点，达到机构整合及缩减体积，形成外观上为一体，但电气特性各为独立的组合关系，有效降低磁损，以符合安装空间需求的功效，同时达到较佳电气谐振互感的目的。

本发明提出的变压器及电感的整合方法的一实施例，包括：

一变压器，所述变压器包含一第一铁芯、装配于第一铁芯的一第一线架和缠绕于第一线架的一变压器绕组，第一铁芯的中心柱具有一第一气隙或可设计为没有结合气隙；

一电感，所述电感包含一第二铁芯、装配于第二铁芯的一第二线架和缠绕于第二线架的一电感绕组，第二铁芯的中心柱具有一第二气隙；

一第一连接件，所述第一连接件设置于第一线架；以及

一第二连接件，所述第二连接件设置于第二线架，并且所述第二连接件可以和第一连接件机械性连接。

本发明提出的变压器及电感的整合构造的一实施例，包括：一第一铁芯、装配于第一铁芯的一第一线架、一第二铁芯和装配于第二铁芯的一第二线架，第一铁芯包含两个第一开放型铁芯，第二铁芯包含两个第二开放型铁芯，第一线架缠绕有一变压器绕组，第二线架缠绕有一电感绕组，第一铁芯的中心柱具有一第一气隙或可设计为没有结合气隙；，第二铁芯的中心柱具有一第二气隙，第一线架具有一第一连接件，第二线架具有一第二连接件可以和第一连接件机械性连接。

本发明提出的变压器及电感的整合构造的一实施例，所述第二连接件是一种具有倒钩的插梢，所述第一连接件是一种可供第二连接件插接耦合的穿孔。

本发明提出的变压器及电感的整合构造的一实施例，所述第一铁芯的两个第一开放型铁芯是两个开口互相对应的E型铁芯。

本发明提出的变压器及电感的整合构造的一实施例，所述第二铁芯的两个第二开放型铁芯是两个开口互相对应的铁芯。

本发明可以通过第一连接件和第二连接件方便地将电感和变压器整合一体，通过改变第二气隙可以调整电感的电感量，因此可弹性地选择具有不同电感量或不同尺寸的电感和变压器的组合，具有可轻易组合调变不同之电感量的电感和生产方便的优点。

有关本发明的具体实施方式及其技术特点和功效，下文将配合图式说明如下。

附图说明

图1为本发明变压器及电感的整合方法的一实施例的步骤流程图；

图2为本发明变压器及电感的整合构造的一实施例的等效电路图；

图3为本发明变压器及电感的整合构造的一实施例的构造分解图；

图4为图3的实施例的构造组合图；

图5为本发明变压器及电感的整合构造的另一实施例的构造分解图；

图6为图5的实施例的构造组合图；

图7为本发明变压器及电感的整合构造的另一实施例的构造分解图；

图8为图7的实施例的构造组合图；

图9为本发明变压器及电感的整合构造的另一实施例的构造分解图；

图10为图6的局部构造断面图。

符号说明

10第一铁芯

11a、11b第一开放型铁芯

20第一线架

30变压器绕组

40第二铁芯

41a、41b第二开放型铁芯

50第二线架

60电感绕组

71第一连接件

72第二连接件

721倒钩

80绝缘外壳

T变压器

T1变压器

L电感

L1电感

G1第一气隙

G2第二气隙

C-10第一铁芯的中心柱

C-40第二铁芯的中心柱

L-10第一铁芯的左侧柱

R-10第一铁芯的右侧柱

L-40第二铁芯的左侧柱

R-40第二铁芯的右侧柱

具体实施方式

首先请参阅图1至图4为本发明变压器及电感的整合方法的一实施例的步骤流程图，本发明提出的变压器及电感的整合方法的一实施例，包括：

准备一变压器T，所述变压器T包含一第一铁芯10(请参阅图3的一种实施例的构造)、装配于第一铁芯10的一第一线架20和缠绕于第一线架20的一变压器绕组30，第一铁芯的中心柱C-10具有一第一气隙G1，或第一铁芯的中心柱C-10可选择式的设计为没有结合气隙；

准备一电感L，所述电感L包含一第二铁芯40、装配于第二铁芯40的一第二线架50和缠绕于第二线架50的一电感绕组60，第二铁芯的中心柱C-40具有一第二气隙G2；

提供一第一连接件71，所述第一连接件71设置于第一线架20；以及

提供一第二连接件72，所述第二连接件72设置于第二线架50，并且所述第二连接件72可以和第一连接件71机械性连接。

请参阅图2、图3及图4，为发明变压器及电感的整合构造的一实施例的等效电路图、构造分解图及其构造组合图。其中绘示本发明变压器及电感的整合构造的一种实施例，包括：

一变压器T，包括：一第一铁芯10、装配于第一铁芯10的一第一线架20和缠绕于第一线架20的一变压器绕组30，第一铁芯10包含两个第一开放型铁芯11a和11b，两个第一开放型铁芯11a和11b的一种实施方式是两个开口互相对应的E型铁芯，换言之第一铁芯10可以是EE型铁芯，在第一铁芯的中心柱C-10具有第一气隙G1或第一铁芯的中心柱C-10可选择式的设计为没有结合气隙；，且依据变压器T的用途及规格，两个第一开放型铁芯11a和11b的实施方式也可以是其他种类的铁芯或具有中心柱型的铁芯。

一电感L，包括：一第二铁芯40、装配于第二铁芯40的一第二线架50和缠绕于第二线架50的一电感绕组60，第二铁芯40包含两个第二开放型铁芯41a和41b，两个第二开放型铁芯41a和41b的一种实施方式是两个开口互相对应的铁芯，在第二铁芯的中心柱C-40具有第二气隙G2；且依据电感L的用途及规格，两个第二开放型铁芯41a和41b的实施方式也可以是其他种类的铁芯或具有中心柱型的铁芯。

一第一连接件71，第一连接件71设于第一线架20；以及

一第二连接件72，第二连接件72设于第二线架50，并且第二连接件72可以和第一连接件71机械性连接。

如图3所示在一实施例构造还包括一绝缘外壳80，用以包覆在第一开放型铁芯11a的下方，达到与设置该变压器T的电路(图未示)绝缘的目的。

请参阅图3和图10，第二连接件72的一种实施方式是一种具有倒钩721的插梢，第一连接件71的一种实施方式是可供第二连接件72插接耦合的穿孔，在第二线架50的外侧边缘对称第二线架50的中心的位置设有多个第二连接件72，而且这些第二连接件72分别朝向对应的第一连接件71延伸，因此可以方便地将电感L的第二连接件72对应插入穿孔形式的第一连接件71。其中第一连接件71和第二连接件72的设置型式和位置也可以互相对调，亦能达到相同的功效。

本发明可以通过第一连接件71和第二连接件72方便地将变压器T和电感L整合一体，同时通过改变第二气隙G2可以调整电感L的电感量，因此可弹性地选择具有不同电感量或不同尺寸的电感L和变压器T进行整合，具有可轻易组合不同的电感量的电感L和生产方便的优点，达到机构整合及缩减体积，形成外观上为一体，但电气特性各为独立的组合关系，有效降低磁损，以符合安装空间需求的功效，同时达到与变压器T电气谐振互感的目的。

例如图3和图4所示的一种实施方式，其中电感L和变压器T具有相同大小的尺寸，在图5和图6所示的另一种实施方式，其中电感L1的尺寸相对小于图4的电感L的尺寸，在图9所示的另一种实施方式，其中电感L1的尺寸相对小于图4的电感L的尺寸，而且变压器T1的尺寸相对也小于图4的变压器T的尺寸，通过本发明的方法及构造，制造者可以通过第一连接件71和第二连接件72方便而且弹性地将不同尺寸的电感L1和变压器T或是另一种尺寸的变压器T1整合一体(如图5、6)，甚至可以依据变压器T和电感L1的用途和电气特性或电气规格的需要，通过改变电感L1的第二气隙G2的方式获得不同于电感L的电感量，具有可轻易组合调变不同的电感量的电感和生产方便的优点。

请参阅图3和图4所示的一种实施方式，第一铁芯10的左侧柱L-10和右侧柱R-10以及第二铁芯40的左侧柱L-40和右侧柱R-40的位置，均在以第一铁芯的中心柱C-10的轴向为Z轴方向的X轴上。而另一种施例，如图7及图8所示，其中第一铁芯10的左侧柱L-10和右侧柱R-10的位置在以第一铁芯的中心柱C-10的轴向为Z轴方向的X轴上，第二铁芯40的左侧柱L-40和右侧柱R-40的位置在以第一铁芯的中心柱C-10的轴向为Z轴方向的Y轴上。

虽然本发明已通过上述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围以权利要求中所界定的内容为准。

Claims (13)

1.一种变压器及电感的整合方法，其特征在于，包括：

一变压器，该变压器包含一第一铁芯、装配于该第一铁芯的一第一线架和缠绕于该第一线架的一变压器绕组，该第一铁芯具有一中心柱；

一电感，该电感包含一第二铁芯、装配于该第二铁芯的一第二线架和缠绕于该第二线架的一电感绕组，该第二铁芯具有一中心柱，该第二铁芯的该中心柱具有一第二气隙；

一第一连接件，该第一连接件设置于该第一线架；以及

一第二连接件，该第二连接件设置于该第二线架，并且该第二连接件可以和该第一连接件机械性连接。

2.如权利要求1所述的变压器及电感的整合方法，其特征在于，该第一铁芯包含两个第一开放型铁芯，该些第一开放型铁芯的开口互相对应；该第二铁芯包含两个第二开放型铁芯，该些第二开放型铁芯的开口互相对应。

3.如权利要求1所述的变压器及电感的整合方法，其特征在于，该第二连接件是一种具有倒钩的插梢，该第一连接件是一种可供该第二连接件插接耦合的穿孔。

4.如权利要求1所述的变压器及电感的整合方法，其特征在于，包括：调整该第二气隙获得不同电感量的该电感，以及利用该第一连接件和该第二连接件将不同电感量的该电感和该变压器连接在一起。

5.如权利要求1所述的变压器及电感的整合方法：其特征在于，该第一铁芯的中心柱具有第一气隙。

6.如权利要求1所述的变压器及电感的整合方法：其特征在于，该第一铁芯的中心柱没有结合气隙。

7.一种变压器及电感的整合构造，其特征在于，包括：

一变压器，包含：一第一铁芯、装配于该第一铁芯的一第一线架和缠绕于该第一线架的一变压器绕组，该第一铁芯具有一中心柱；

一电感，包含：一第二铁芯、装配于该第二铁芯的一第二线架和缠绕于该第二线架的一电感绕组，该第二铁芯具有一中心柱，该第二铁芯的该中心柱具有一第二气隙；

一第一连接件，该第一连接件设于该第一线架；以及

一第二连接件，该第二连接件设于该第二线架，并且该第二连接件可以和该第一连接件机械性连接。

8.如权利要求7所述的变压器及电感的整合构造，其特征在于，该第一铁芯包含两个第一开放型铁芯，该些第一开放型铁芯的开口互相对应；该第二铁芯包含两个第二开放型铁芯，该些第二开放型铁芯的开口互相对应。

9.如权利要求7所述的变压器及电感的整合构造，其特征在于，该第二连接件是一种具有倒钩的插梢，该第一连接件是一种可供该第二连接件插接耦合的穿孔。

10.如权利要求7所述的变压器及电感的整合构造：其特征在于，该第一铁芯的中心柱具有第一气隙。

11.如权利要求7所述的变压器及电感的整合构造：其特征在于，该第一铁芯的中心柱没有结合气隙。

12.如权利要求7所述的变压器及电感的整合构造，其特征在于，该第一铁芯的一左侧柱和一右侧柱以及该第二铁芯的一左侧柱和一右侧柱的位置，均在以该第一铁芯的中心柱的轴向为Z轴方向的X轴上。

13.如权利要求7所述的变压器及电感的整合构造，其特征在于，该第一铁芯的一左侧柱和一右侧柱的位置在以该第一铁芯的中心柱的轴向为Z轴方向的X轴上，该第二铁芯的一左侧柱和一右侧柱的位置在以该第一铁芯的中心柱的轴向为Z轴方向的Y轴上。