CN107086115A - 变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供确保散热性能的轻量且廉价的变压器。由含有散热填料的树脂形成的内侧绕组架(21)和罩(23)以夹着由不含有散热填料的树脂形成的外侧绕组架(22)的方式配置，由不含有散热填料的树脂形成的外侧绕组架的上表面与罩相接，下表面与由含有散热填料的树脂形成的内侧绕组架相接，内侧绕组架和罩的下表面与散热部件(28)可靠地相接。根据本变压器(20)，能够将变压器的绕组部(43)产生的热高效地散出，提供无需利用散热树脂从底面填充到一定的高度即可确保散热性能的轻量且廉价的变压器。
Description
技术领域
本发明涉及具有高散热性能的变压器，尤其涉及变压器的散热构造。
背景技术
变压器被用作直流电压的转换电路即绝缘型DC-DC转换器的主要部件，具有按照一次绕组与二次绕组的匝数比将输入一次绕组侧的电压在二次绕组侧转换为另一值的电压的功能。
图6示出了专利文献1所记载的以往的变压器。在图6中，以往的变压器10具有一对磁芯14、内侧绕组架11、外侧绕组架12、罩13、壳体17以及散热树脂部18。通过在内侧绕组架11卷绕内侧绕组15且在外侧绕组架12卷绕外侧绕组16来制造变压器10，如图6所示，该变压器10以变压器10的上方部分露出的方式收容于壳体17的内部。在收容有变压器10的壳体17的内部，在变压器10与壳体17的间隙填充有散热树脂，从而形成散热树脂部18。上下一对磁芯14被组装起来而形成使由绕组产生的磁通通过的磁路。磁芯14具有对称的形状，以从上下方向夹着内侧绕组架11和外侧绕组架12的方式彼此连结。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2014-93404号公报
然而，由于将变压器10放入壳体17并利用散热树脂进行填充，因此，为了经由散热树脂部18将绕组的发热向下方的散热部件(在图6中未图示)散热而确保散热性能，需要大量的散热树脂，从而变压器10变重且价格变高。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是解决所述以往的问题的发明，其目的在于，提供无需利用散热树脂从底面填充到一定的高度即可确保散热性能的轻量且廉价的变压器。
用于解决课题的方案
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案的变压器具备：卷绕框部，其包括由含有散热填料的树脂形成的内侧绕组架、由不含有散热填料的树脂形成的外侧绕组架、以及由含有散热填料的树脂形成的罩；绕组部，其包括卷绕安装于所述内侧绕组架的内侧绕组、和卷绕安装于所述外侧绕组架的外侧绕组；以及芯部，其以将所述卷绕框部和绕组部夹入的方式配置，其特征在于，所述内侧绕组架的下表面与散热部件相接，所述外侧绕组架配置于所述内侧绕组的径向外侧，所述罩配置于所述外侧绕组的径向外侧，所述外侧绕组架的上表面与所述罩相接，所述外侧绕组架的下表面与所述内侧绕组架相接。
根据本变压器，能够实现无需利用散热树脂从底面填充到一定高度即可确保散热性能的轻量且廉价的变压器。
发明效果
如上所述，根据本发明的所述技术方案的变压器，能够使含有散热填料的内侧绕组架的下表面与散热部件可靠地接触，因此能够将在变压器的绕组部产生的热从内侧绕组架的下表面传递给散热部件并高效地散出，能够提供无需利用散热树脂从底面填充到一定的高度(例如比绕组部高的高度)即可确保散热性能的轻量且廉价的变压器。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的变压器的立体图。
图2是图1所示的变压器的分解立体图。
图3A是本发明的所述实施方式的图1所示的变压器的沿着3A-3A线的截面的切断部端面图。
图3B是本发明的所述实施方式的图1所示的变压器的沿着3B-3B线的截面的切断部端面图。
图4A是本发明的所述实施方式的图1所示的变压器的沿着4A-4A线的截面的切断部端面图。
图4B是本发明的所述实施方式的图1所示的变压器的沿着4B-4B线的截面的切断部端面图。
图5是表示本发明的所述实施方式的变形例的变压器的罩的分解立体图。
图6是表示专利文献1所记载的以往的变压器的剖视图。
附图标记说明
20…变压器；21…内侧绕组架；21a…内侧绕组架卷绕部；21b…内侧绕组架凸缘部；21c…内侧绕组架中空筒部；21e…内侧绕组架下表面部；22…外侧绕组架；22a…外侧绕组架卷绕部；22b…外侧绕组架凸缘部；22c…外侧绕组架中空筒部；22d…外侧绕组架上表面部；22e…外侧绕组架下表面部；22f···凹部；23…罩；23a、23b…嵌合部；23d…罩按压部；23e…罩下表面部；23f、23g…厚壁部；23h…凸缘部；24…磁芯；25…内侧绕组；26…外侧绕组；28…散热部件；40…卷绕框部；41、42…散热路径；43…绕组部；45…间隙；51…按压力；52…膨胀；60…磁路形成区域；70…变压器；73…罩；10…变压器；11…内侧绕组架；12…外侧绕组架；13…罩；14…磁芯；15…内侧绕组；16…外侧绕组；17…壳体；18…散热树脂部。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明的实施方式的变压器20具有内侧绕组架21、外侧绕组架22、一对罩23以及一对磁芯24。由内侧绕组架21、外侧绕组架22以及一对罩23构成卷绕框部40。
而且，如图2所示，内侧绕组架21具备内侧绕组架卷绕部21a、上侧和下侧的内侧绕组架凸缘部21b以及内侧绕组架中空筒部21c，各部分通过注塑成形等而一体成形地制造。内侧绕组架卷绕部21a配置于内侧绕组架中空筒部21c的外周。上侧和下侧的内侧绕组架凸缘部21b分别配置于内侧绕组架中空筒部21c的上端和下端，并分别朝向径向外侧突出。在内侧绕组架中空筒部21c的内侧形成有贯通孔21p。
外侧绕组架22具备外侧绕组架卷绕部22a、上侧和下侧的外侧绕组架凸缘部22b以及外侧绕组架中空筒部22c，各部分通过注塑成形等而一体成形地制造。外侧绕组架卷绕部22a配置于外侧绕组架中空筒部22c的外周。上侧和下侧的外侧绕组架凸缘部22b分别配置于外侧绕组架中空筒部22c的上端和下端，并分别朝向径向外侧突出。在外侧绕组架中空筒部22c的内侧形成有贯通孔22p。
通过向外侧绕组架中空筒部22c的内侧的贯通孔22p内插入内侧绕组架21，从而在内侧绕组架21的径向外侧配置有外侧绕组架22，且在外侧绕组架22的径向外侧配置有一对罩23。
上下一对E字状的磁芯24以围绕内侧绕组架21、外侧绕组架22以及左右一对罩23的方式配置。
图3A表示图1的变压器20的沿着3A-3A线的截面的切断部端面图。在此，在内侧绕组架21的外周卷绕安装有内侧绕组25，在外侧绕组架22的外周卷绕安装有外侧绕组26，且从内侧绕组架21的上方嵌入外侧绕组架22。因而，外侧绕组架22配置于内侧绕组25的径向外侧。由内侧绕组25和外侧绕组26构成绕组部43。左右一对罩23通过磁芯24的磁路外的嵌合部23a与嵌合部23b嵌合而构成。罩23的嵌合部23a与嵌合部23b相对于变压器20的宽度方向的中心线错开位置地配置，从而如后述那样增大凸缘部23h与外侧绕组26之间的接触而提高散热特性。罩23配置于外侧绕组26的径向外侧。内侧绕组架21、外侧绕组架22以及罩23分别由具有绝缘性的合成树脂构成，进行磁芯24、内侧绕组25以及外侧绕组26的电绝缘。另外，一对磁芯24的中心侧的腿24a从上下方向进入内侧绕组架中空筒部21c与外侧绕组架中空筒部22c的贯通孔21p与贯通孔22p内，且从上下进入的腿24a彼此在中央部对接。一对磁芯24形成使由内侧绕组25以及外侧绕组26产生的磁通通过的磁路。一对磁芯24作为以将卷绕框部40和绕组部43夹入的方式配置的芯部的一例而发挥功能。
另外，内侧绕组25和外侧绕组26可以分别由单线构成，或者也可以由绞合线构成，并且进一步地期望由绝缘包覆导线构成。外侧绕组26与内侧绕组25的外径可以相同也可以不同。
另外，磁芯24为将E型芯分割的形状，但只要能够针对绕组形成闭合磁路即可，也可以是U型、I型或PQ型等任意形状的磁芯。材质除了铁氧体以外，也可以是金属等软磁性材料。
以下，利用图3A和图3B说明本发明的所述实施方式的变压器20。图3A是图1的3A-3A线的截面的切断部端面图，图3B是图1的3B-3B线的截面的切断部端面图。如图3A和图3B所示，在变压器20的下端面配置有板状的散热部件28。
如图3A所示，内侧绕组架21在内侧绕组架21的下端面露出能够与散热部件28接触的内侧绕组架下表面部21e，内侧绕组25的发热如散热路径41所示那样经由内侧绕组架21和内侧绕组架下表面部21e向散热部件28散热。另外，罩23在罩23的下端面露出能够与散热部件28接触的罩下表面部23e，外侧绕组26的发热如散热路径42所示那样经由罩23和罩下表面部23e向散热部件28散热。此时，内侧绕组架21和罩23需要将热传导至散热部件28，因此分别由包含氧化铝等散热填料的树脂形成，且期望热传导率为例如2W/m·K以上，进而，对于绕组的发热量大的(例如绕组的发热量为5W以上的)变压器，期望热传导率为例如3W/m·K以上。这是因为，在热传导率比2W/m·K小的情况下，不再能够充分进行散热，无法充分降低线圈的温度。
接着，利用图3B说明内侧绕组架21、外侧绕组架22以及罩23的详细构造。外侧绕组架22设为如下构造：在上侧的外侧绕组架凸缘部22b的上部配置的外侧绕组架上表面部22d的上表面的一部分与罩23的罩按压部23d的下表面的一部分接触，在下侧的外侧绕组架凸缘部22b的下部配置的外侧绕组架下表面部22e的下表面整面与内侧绕组架21的内侧绕组架下表面部21e的上表面接触。根据该构造，对无法从上部进行按压的内侧绕组架21而言，按照罩按压部23d、外侧绕组架上表面部22d、外侧绕组架22、外侧绕组架下表面部22e以及内侧绕组架下表面部21e的顺序从罩按压部23d利用弹簧等固定部件进行固定，由此能够将按压力51施加于内侧绕组架21，从而将内侧绕组架下表面部21e的下端面整面压靠于散热部件28。而且，将外侧绕组架下表面部22e设为图3B所示那样的朝下凸出的凸形状，且在长度方向的两侧形成凹部22f。在该凹部22f中以隔开间隙45的方式插入有凸缘部23h，该凸缘部23h在罩23的罩下表面部23e的内侧朝向对置的罩23而沿着变压器的宽度方向突出。通过这样设置，能够设为使外侧绕组架22不与罩23接触而仅与内侧绕组架21接触的构造。根据这样的构造，能够不受罩23的凸缘部23h的高度的波动的影响而利用外侧绕组架22可靠地按压内侧绕组架21。尤其为了从配置于内侧而容易积聚热量的内侧绕组25(由于在图3B中位于外侧绕组架22的里侧而未图示)可靠地散热，使内侧绕组架下表面部21e的下端面与散热部件28可靠地接触是很重要的。因而，内侧绕组架21和罩23经由内侧绕组架下表面部21e和罩下表面部23e将从内侧绕组25和外侧绕组26分别获取的热分别传递给散热部件28，而且，罩23能够从侧面向外界气体散热。因此，能够使含有散热填料的内侧绕组架下表面部21e与散热部件28可靠地接触，能够经由内侧绕组架21和罩23而分别可靠地进行内侧绕组25和外侧绕组26的散热。
接着，以下说明温度上升时的变压器20的散热。在温度上升时，不含有散热填料的树脂与含有散热填料的树脂相比热膨胀系数大1个数量级，因此树脂的延伸量变大。例如，在图3B中膨胀52的箭头所示的方向上，使用不含有散热填料的树脂的外侧绕组架22与使用含有散热填料的树脂的内侧绕组架21相比较大幅度延伸。此时，形成如下构造：外侧绕组架上表面部22d与内侧绕组架21的上部至少在上下方向上不接触，以使得外侧绕组架22不会因外侧绕组架22的延伸而顶起内侧绕组架21。并且，通过从罩按压部23d经由外侧绕组架22将内侧绕组架21固定，能够使内侧绕组架下表面部21e与散热部件28可靠地接触，即使在温度上升时，也能够经由内侧绕组架21和罩23而可靠地进行绕组25、26的散热。需要说明的是，外侧绕组架上表面部22d也可以是图3B所示那样的朝上凸出的凸形状。
而且，内侧绕组架下表面部21e和罩23的罩下表面部23e与其他部分相比特别地增加了厚度，形成与散热部件28接触的接触面平坦的接触部，由此接触面能够不翘曲地与散热部件28可靠地接触。例如，内侧绕组架下表面部21e和罩下表面部23e的厚度期望分别为3mm以上且10mm以下。在厚度比3mm薄的情况下，容易发生接触面的翘曲，不再能够与散热部件可靠地接触。另外，在厚度比10mm厚的情况下，热阻变大从而散热性变差，不再能够充分地进行内侧绕组25和外侧绕组26的散热。
而且，如图3B所示，通过增厚用于外侧绕组架上表面部22d与罩23相接的罩按压部23d的厚度并使罩按压部23d的上表面平坦，能够将对罩23进行按压的按压力51高效地传递给外侧绕组架22。例如，罩按压部23d的厚度期望为2mm以上且10mm以下。在厚度比2mm薄的情况下，罩按压部23d容易产生裂纹，不再能够充分地传递按压力。另外，在厚度比10mm厚的情况下，罩23的重量增加，阻碍变压器20的轻量化。
接着，利用图4A和图4B说明变压器20的罩23的形状。图4A表示图1的4A-4A线的截面的切断部端面图。对变压器20而言，在磁芯24所形成的磁路形成区域60以外的区域，罩23在沿着罩23的宽度方向的内表面具有凸形状的厚壁部23f，以与外侧绕组26接触。由此，能够使外侧绕组26与罩23可靠地接触，能够经由罩23的厚壁部23f可靠地进行外侧绕组26的散热。
而且，利用图4B说明针对绕组25、26的发热量大的(例如绕组的发热量为5W以上的)变压器20的罩23的形状。图4B表示图1的4B-4B线的截面的切断部端面图。对变压器20而言，在磁芯24所形成的磁路形成区域60以外的区域，罩23的内侧的曲率与外侧绕组26的外侧(最外周)的曲率大致相同，罩23在沿着罩23的宽度方向的内表面具有厚壁部23g，以使外侧绕组26与罩23接触。由此，能够使外侧绕组26与罩23可靠地接触，能够经由罩23的厚壁部23g可靠地进行外侧绕组26的散热。
通过以上，构成本发明的所述实施方式的变压器20。
接着，以下利用图5和图4A说明本发明的所述实施方式的变形例的变压器即变压器70。在图5中，对与图2相同的结构要素使用相同的附图标记并省略说明。
相对于图2的变压器20，变压器70变更了罩23的形状。图2的罩23设为在磁芯24的磁路内不存在嵌合部23a、23b的构造，但图5的罩73设为在磁芯24的磁路内存在嵌合部73a、73b的构造，因此在罩73中，在具备与图4A所示的厚壁部23f相当的厚壁部的情况下，在罩73的厚壁部不存在罩73的嵌合部73a、73b。因而，能够使外侧绕组26不穿过嵌合部73a、73b地与罩73接触，因此能够进一步可靠地进行外侧绕组26的散热。
通过以上，构成本发明的所述实施方式的变形例的变压器70。
根据所述实施方式和所述变形例的变压器20、70，能够使分别含有散热填料且散热性好的内侧绕组架21以及罩23的罩下表面部23e与散热部件28可靠地接触。因此，能够将在变压器20、70的绕组部43产生的热从内侧绕组架21的内侧绕组架下表面部21e传递给散热部件28并高效地散出，无需利用散热树脂从底面填充到一定高度(例如比绕组部43高的高度)即可确保散热性能，能够提供轻量且廉价的变压器20、70。因而，能够将散热树脂的量大幅减少到零、或者大幅减少到远低于绕组部43的高度的高度。
需要说明的是，可以通过将所述各种实施方式或变形例中的任意的实施方式或变形例适当组合来起到各自所具有的效果。另外，可以进行实施方式彼此的组合或实施例彼此的组合或实施方式与实施例的组合，并且也可以进行不同的实施方式或实施例中的特征彼此的组合。
产业上的可利用性
本发明的变压器作为具有高转换效率并具有大电流容量、且也能够应用于机动车、环境、住宅、基础设施等广泛领域中的电源系统的DC/DC转换器、AC/DC转换器等用途的变压器是有用的。
Claims (8)
1.一种变压器，具备：
卷绕框部，其包括由含有散热填料的树脂形成的内侧绕组架、由不含有散热填料的树脂形成的外侧绕组架、以及由含有散热填料的树脂形成的罩；
绕组部，其包括卷绕安装于所述内侧绕组架的内侧绕组、和卷绕安装于所述外侧绕组架的外侧绕组；以及
芯部，其以将所述卷绕框部和所述绕组部夹入的方式配置，其中，
所述内侧绕组架的下表面与散热部件相接，
所述外侧绕组架配置于所述内侧绕组的径向外侧，
所述罩配置于所述外侧绕组的径向外侧，
所述外侧绕组架的上表面与所述罩相接，所述外侧绕组架的下表面与所述内侧绕组架相接。
2.根据权利要求1所述的变压器，其中，
所述罩的下表面与所述散热部件相接。
3.根据权利要求1所述的变压器，其中，
在成为所述芯部的磁路外的所述罩中，所述罩的内侧的曲率与所述外侧绕组的最外周的曲率大致相同，成为所述芯部的磁路外的所述罩的内侧的至少一部分与所述外侧绕组相接。
4.根据权利要求1所述的变压器，其中，
在所述罩中，与所述外侧绕组架相接的部位的厚度为2mm以上且10mm以下。
5.根据权利要求1所述的变压器，其中，
所述内侧绕组架以及所述罩的底面的厚度为3mm以上且10mm以下。
6.根据权利要求2所述的变压器，其中，
在成为所述芯部的磁路外的所述罩中，所述罩的内侧的曲率与所述外侧绕组的最外周的曲率大致相同，成为所述芯部的磁路外的所述罩的内侧的至少一部分与所述外侧绕组相接。
7.根据权利要求2所述的变压器，其中，
在所述罩中，与所述外侧绕组架相接的部位的厚度为2mm以上且10mm以下。
8.根据权利要求2所述的变压器，其中，
所述内侧绕组架以及所述罩的底面的厚度为3mm以上且10mm以下。
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Patent Citations (4)
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