CN105448507B - 高频旋转变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高频旋转变压器，包括：磁芯，其包括第一磁芯、第二磁芯；印制电路板绘制线圈，其包括第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈；所述第一印制电路板绘制线圈设在所述第一磁芯上，所述第二印制电路板绘制线圈设在所述第二磁芯上与所述第一印制电路板绘制线圈相对的位置；其中，第二磁芯绕所述第一磁芯的中心轴转动实现电磁耦合。本发明无需手动绕制传输线圈，解决了手工绕制传输线圈的一致性问题，使得旋转变压器的第一磁芯与第二磁芯距离可控精度提高，减小变压器的尺寸，提高了变压器磁耦合的有效性。

Description

高频旋转变压器

技术领域

本发明涉及高频信号传输技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高频旋转变压器。

背景技术

在机电系统中，经常会遇到信号或能量需要从相对旋转的一端传输到另外一端的情形。通常采用有弹簧触点的电刷即可满足能量或信号的传输。但是，当传输频率较高或者是转速较快的情形下，接触式的传输方式会带来磨损导致的不稳定性，触点的摩擦也会引入一定的系统噪声。另外，普通的磁芯旋转变压器的传输线圈都采用将线圈绕成弹簧状，安装在耦合磁芯上，从而实现信号的传输功能，但这种磁芯因为安装精度等问题，磁芯转子和定子之间存在一定的间隙，现有方式的旋转变压器磁芯间隙都比较大，对于较高频信号的传输损失会很大，并且相对转速较低(<1000r/min)，对应用场合有一定的限制，因此针对高转速、高频率、低噪声的传输应用就必须探索一种特殊的非接触式的旋转传输方式。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种高频旋转变压器，通过设有第二印制电路板绘制线圈的第二磁芯绕设有第一印制电路板绘制线圈的第一磁芯中心轴转动实现电磁耦合形成旋转变压器，无需手动绕制传输线圈，解决了手工绕制传输线圈的一致性问题，不仅可以提高变压器加工生产的效率，更有利于减小变压器的耦合距离从而便于结构较小的变压器的线圈安装。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：

本发明所述的高频旋转变压器，包括：

磁芯，其包括第一磁芯和第二磁芯；

印制电路板绘制线圈，其包括第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈；所述第一印制电路板绘制线圈设在所述第一磁芯上，所述第二印制电路板绘制线圈设在所述第二磁芯上与所述第一印制电路板绘制线圈相对的位置；

其中，第二磁芯绕所述第一磁芯的中心轴转动实现电磁耦合。

优选的是，所述第一印制电路板绘制线圈和所述第二印制电路板绘制线圈呈平板状；

所述第一磁芯设有嵌入所述第一印制电路板绘制线圈的第一凹槽；

所述第二磁芯与所述第一凹槽相对面设有嵌入所述第二印制电路板绘制线圈的第二凹槽。

优选的是，所述第一凹槽的深度为H1，所述第二凹槽的深度为H2，所述第一印制电路板绘制线圈的厚度为a1，所述第二印制电路板绘制线圈的厚度为a2；

H1与a1满足：H1>a1；

H2与a2满足：H2>a2。

优选的是，所述第一印制电路板绘制线圈与所述第一凹槽之间、所述第二印制电路板绘制线圈与所述第二凹槽之间均设有第一胶水层；

所述第一印制电路板绘制线圈通过所述第一胶水层粘结到所述第一凹槽，所述第二印制电路板绘制线圈通过所述第一胶水层粘结到所述第二凹槽。

优选的是，所述第一胶水层厚度为h，满足，a1+h≤H1；a2+h≤H2。

优选的是，所述第一磁芯与所述第二磁芯的安装距离是0.01mm-1mm。

优选的是，所述第一印制电路板绘制线圈和所述第二印制电路板绘制线圈均是刚性电路板或柔性电路板。

优选的是，所述第一印制电路板绘制线圈和所述第二印制电路板绘制线圈均卷曲呈中空的圆筒状；

所述第一磁芯呈圆柱状，所述第一印制电路板绘制线圈沿所述第一磁芯径向平行等距套设在所述第一磁芯外侧；所述第二磁芯设有容纳所述第一磁芯的柱状凹槽，所述第二印制电路板绘制线圈贴在所述柱状凹槽表面。

优选的是，所述第一磁芯与所述第一印制电路板绘制线圈之间、所述第二磁芯与所述第二印制电路板绘制线圈之间均设有第二胶水层；

所述第一印制电路板绘制线圈通过所述第二胶水层粘结到所述第一磁芯；所述第二印制电路板绘制线圈通过所述第二胶水层粘结到所述第二磁芯。

优选的是，所述第一磁芯与所述第二磁芯的安装距离0.01mm-1mm。

本发明至少包括以下有益效果：

1)通过设有第二印制电路板绘制线圈的第二磁芯绕设有第一印制电路板绘制线圈的第一磁芯中心轴转动实现电磁耦合形成旋转变压器，无需手动绕制传输线圈，解决了手工绕制传输线圈的一致性问题，不仅可以提高变压器加工生产的效率，更有利于减小变压器的耦合距离从而便于结构较小的变压器的线圈安装；

2)平板状的第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈分别嵌入第一磁芯和第二磁芯后，有利于提高第一磁芯和第二磁芯表面的平面度和一致性，从而提高变压器的安装精度、改善高速旋转变压器的耦合效率；

3)第一凹槽的深度为H1，第二凹槽的深度为H2，第一印制电路板绘制线圈的厚度为a1，第二印制电路板绘制线圈的厚度为a2；H1与a1满足：H1>a1；H2与a2满足：H2>a2。第一凹槽的深度大于第一印制电路板绘制线圈的厚度，第二凹槽的深度大于第二印制电路板绘制线圈的厚度，分别为第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈的嵌入安装提供便利；

4)第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈的嵌入安装采用胶水粘结的方式，第一胶水层厚度为h，满足，a1+h≤H1；a2+h≤H2，使得第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈分别嵌入安装后不会突出第一磁芯和第二磁芯的表面，在较高的加工精度下，还可以实现第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈分别与第一磁芯和第二磁芯的表面齐平，从而更有效减小第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈的耦合距离，提高变压器耦合的效率；

5)0.01mm-1mm的安装距离，通过采用第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈可以实现，在保证高频旋转变压器磁耦合有效性的同时，也减小了高频旋转变压器的耦合距离。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明实施例1的第一印制电路板绘制线圈的结构示意图；

图2为本发明实施例1的第一磁芯空置时的结构示意图；

图3为本发明实施例1的第一磁芯安装第一印制电路板绘制线圈后的结构示意图；

图4为本发明实施例1的第一磁芯安装第一印制电路板绘制线圈后的剖面图；

图5为本发明实施例1提供的高频旋转变压器装配图；

图6为本发明实施例2的第一印制电路板绘制线圈的结构示意图；

图7为本发明实施例2的卷曲呈中空筒状的第一印制电路板绘制线圈的结构示意图；

图8为本发明实施例2提供的高频旋转变压器装配图。

图中：

10-磁芯；11-第一磁芯；111-第一凹槽；12-第二磁芯；121-第二凹槽；

20-印制电路板绘制线圈；21-第一印制电路板绘制线圈；22-第二印制电路板绘制线圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明提供一种高频旋转变压器，其包括磁芯10和印制电路板绘制线圈20。磁芯10包括第一磁芯11、第二磁芯12；印制电路板绘制线圈20包括第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22；第一印制电路板绘制线圈21设在第一磁芯11上，第二印制电路板绘制线圈22设在第二磁芯12上与第一印制电路板绘制线圈21相对的位置；第二磁芯12设有第二印制电路板绘制线圈21的一面绕第一磁芯11的中心轴转动实现电磁耦合。

其中，高频旋转变压器的磁芯采用的磁性材料包含各种软磁材料及其他可用作变压器磁芯的磁性材料，磁芯是可以作为耦合磁路载体的任意形状。第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22是采用FPCB(Flexible Printed Circuit Board，柔性印刷电路板)等技术平面印制金属线圈，并不仅局限于刚性或柔性印制电路板绘制的金属线圈，也包含以蚀刻法、电火花线切割、激光切割或其他以非绕线方式的机械加工手段生产出来的金属线圈，与手动绕制的传输线圈作用相同，在制成的高频旋转变压器中起到了电磁耦合和信号传输作用。

本发明通过设有第二印制电路板绘制线圈22的第二磁芯12绕设有第一印制电路板绘制线圈21的第一磁芯11中心轴转动实现电磁耦合。第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22替代了传统的手动绕成弹簧状的传输线圈，无需手动绕制传输线圈，避免了手工绕制传输线圈存在的一致性和安装精度问题。另外，采用第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22，相比传统的手动绕制传输线圈，使得旋转变压器的第一磁芯11与第二磁芯12距离可控且可控距离精度高，不仅可以提高变压器加工生产的效率，更有利于减小变压器的耦合距离从而便于结构较小的变压器的线圈安装。

实施例1

在本发明实施方式的基础上，本实施例提供一种高频旋转变压器的具体实施例，如图1至图5所示。

如图1所示，第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22呈平板状。如图2和图3所示，第一磁芯11和第二磁芯12均为中空的柱状，第一磁芯11的固定轴(图中未示出)固定安装在第一磁芯11的中空结构中，固定轴通过轴承滑动连接到第二磁芯12，第二磁芯12通过轴承绕第一磁芯11的固定轴转动，即第二磁芯12绕第一磁芯11的中心轴转动。第一磁芯11设有嵌入第一印制电路板绘制线圈21的第一凹槽111，第二磁芯12与第一凹槽111相对面设有嵌入第二印制电路板绘制线圈22的第二凹槽121。平板状的第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22分别嵌入第一磁芯11和第二磁芯12后，有利于提高第一磁芯11和第二磁芯12表面的平面度和一致性，提高高频旋转变压器的安装精度。

本实施例中，第一凹槽111的深度为H1，第二凹槽121的深度为H2，第一印制电路板绘制线圈21的厚度为a1，第二印制电路板绘制线圈22的厚度为a2；H1与a1满足：H1>a1；H2与a2满足：H2>a2。第一凹槽111的深度大于第一印制电路板绘制线圈21的厚度，第二凹槽121的深度大于第二印制电路板绘制线圈22的厚度，分别为第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22的嵌入安装提供便利。

第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22的嵌入安装可以采用胶水粘结和焊接的方式。本实施例中，第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22的嵌入安装采用胶水粘结的方式，即，第一印制电路板绘制线圈21与第一凹槽111之间、第二印制电路板绘制线圈22与第二凹槽121之间均设有第一胶水层(图中未示出)；第一印制电路板绘制线圈21通过第一胶水层粘结到第一凹槽111，第二印制电路板绘制线圈22通过第一胶水层粘结到第二凹槽121。第一胶水层厚度为h，满足，a1+h≤H1；a2+h≤H2，使得第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22分别嵌入安装后不会突出第一磁芯11和第二磁芯12的表面，在较高的加工精度下，还可以实现第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22分别与第一磁芯11和第二磁芯12的表面齐平，从而更有效减小第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22的耦合距离，提高变压器耦合的效率。

本实施例中，第一磁芯11与第二磁芯12的安装距离是0.01mm-1mm。如图5和图6所示，安装距离指的是分别通过第一胶水层安装第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22后的第一磁芯11与第二磁芯12相对面之间的距离。0.01mm-1mm的安装距离，通过采用第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22可以实现，在保证高频旋转变压器磁耦合有效性的同时，也减小了高频旋转变压器的尺寸。

本实施例中，第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22均是刚性电路板或柔性电路板。

实施例2

在本发明实施方式的基础上，本实施例提供一种高频旋转变压器的具体实施例，如图6至图8所示。

如图6和图7所示，第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22均卷曲呈中空的圆筒状；如图8所示，第一磁芯11呈圆柱状，第一印制电路板绘制线圈21沿第一磁芯11径向平行等距套设在第一磁芯11外侧，第二磁芯12设有容纳第一磁芯11的柱状凹槽，第二印制电路板绘制线圈22贴在柱状凹槽表面，第二磁芯12绕第一磁芯11的中心轴转动。

本实施例中，第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22的嵌入安装采用胶水粘结的方式，即，第一印制电路板绘制线圈21与第一凹槽111之间、第二印制电路板绘制线圈22与第二凹槽121之间均设有第二胶水层(图中未示出)；第一印制电路板绘制线圈21通过第二胶水层粘结到第一磁芯11；第二印制电路板绘制线圈22通过第二胶水层粘结到第二磁芯12。胶水粘结的方式，使得卷曲呈中空圆筒状的第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22分别对应套设在第一磁芯11外侧和贴在柱状凹槽表面时，第一磁芯11和第二磁芯12表面具有较高的平面度和一致性，提高高频旋转变压器的安装精度。

本实施例中，第一磁芯11与第二磁芯12的安装距离0.01mm-1mm。安装距离指的是分别通过第二胶水层安装第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22后的第一磁芯11与第二磁芯12相对面之间的距离。0.01mm-1mm的安装距离，通过采用第一印制电路板绘制线圈21和第二印制电路板绘制线圈22可以实现，在保证高频旋转变压器磁耦合有效性的同时，也减小了高频旋转变压器的尺寸。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种高频旋转变压器，其特征在于，包括：

磁芯，其包括第一磁芯和第二磁芯；

印制电路板绘制线圈，其包括第一印制电路板绘制线圈和第二印制电路板绘制线圈；所述第一印制电路板绘制线圈设在所述第一磁芯上，所述第二印制电路板绘制线圈设在所述第二磁芯上与所述第一印制电路板绘制线圈相对的位置；

其中，第二磁芯绕所述第一磁芯的中心轴转动实现电磁耦合；

所述第一印制电路板绘制线圈和所述第二印制电路板绘制线圈呈平板状或呈卷曲的中空圆筒状；

呈平板状时，所述第一磁芯设有嵌入所述第一印制电路板绘制线圈的第一凹槽；所述第二磁芯与所述第一凹槽相对面设有嵌入所述第二印制电路板绘制线圈的第二凹槽；所述第一凹槽的深度为H1，所述第二凹槽的深度为H2，所述第一印制电路板绘制线圈的厚度为a1，所述第二印制电路板绘制线圈的厚度为a2；H1与a1满足：H1>a1；H2与a2满足：H2>a2；

所述第一印制电路板绘制线圈与所述第一凹槽之间、所述第二印制电路板绘制线圈与所述第二凹槽之间均设有第一胶水层；

所述第一印制电路板绘制线圈通过所述第一胶水层粘结到所述第一凹槽，所述第二印制电路板绘制线圈通过所述第一胶水层粘结到所述第二凹槽；所述第一胶水层厚度为h，满足，a1+h≤H1；a2+h≤H2；

呈卷曲的中空圆筒状时，所述第一磁芯呈圆柱状，所述第一印制电路板绘制线圈沿所述第一磁芯径向平行等距套设在所述第一磁芯外侧；所述第二磁芯设有容纳所述第一磁芯的柱状凹槽，所述第二印制电路板绘制线圈贴在所述柱状凹槽表面；

所述第一磁芯与所述第一印制电路板绘制线圈之间、所述第二磁芯与所述第二印制电路板绘制线圈之间均设有第二胶水层；所述第一印制电路板绘制线圈通过所述第二胶水层粘结到所述第一磁芯；所述第二印制电路板绘制线圈通过所述第二胶水层粘结到所述第二磁芯。

2.如权利要求1所述的高频旋转变压器，其特征在于，所述第一印制电路板绘制线圈和所述第二印制电路板绘制线圈均是刚性电路板或柔性电路板。