CN108231378B - 线圈装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供泄漏特性稳定的线圈装置。变压器(10)具有骨架(20)和安装于该骨架(20)的外周的线圈(300)。从线圈(300)引出的至少一对第一引线部(37a、37b)具有:沿着线圈(300)的卷绕轴方向延伸的立起部(371a、371b);一边保持比一对立起部(371a、371b)之间的距离窄的距离(W1),一边向远离线圈(300)的方向延伸的一对引出主体部(373a、373b)。立起部(371a、371b)和引出主体部(373a、373b)之间由方向变化部(372a、372b)连接,将立起部(371a、371b)朝向的方向向引出主体部(373a、373b)朝向的方向改变方向。
Description
技术领域
本发明涉及能够适合地用作例如泄漏变压器等变压器的线圈装置。
背景技术
线圈装置以各种用途用于各种电器产品中。例如在EV(Electric Vehicle:电动输送设备)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle:插电式混合动力汽车)或通勤(车辆)用的车载用充电器或LLC电路等中,可使用线圈装置,且通常用作泄漏变压器等的变压器。
作为线圈装置,已知例如下述所示的专利文献1中表示的线圈装置。专利文献1所示的线圈装置中,泄漏特性的调整容易,一边实现大电流化,一边能够对应高频化。
专利文献1等所示的现有的线圈装置中,与构成线圈的绕线的两端对应的一对引线部在接近线圈的位置接近,在向离开线圈的方向引出时,通常以将引线部彼此分开的方式连接于端子。但是,这种通常的引线部的引出结构中,判明泄漏特性不稳定。特别是近年来,随着施加于线圈装置的电压的高频化,高频带的泄漏特性的稳定成为课题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-254890号公报
发明内容
本发明是鉴于这种实际情况而研发的,其目的在于,提供一种泄漏特性稳定的线圈装置。
为了达成上述目的,本发明所涉及的线圈装置,其特征在于,
具有骨架和安装于所述骨架的外周的线圈,
从所述线圈引出且由第一绕线的两端构成的一对第一引线部具有:
一对第一立起部,其沿着所述线圈的卷绕轴方向延伸;
一对第一引出主体部,其一边保持比一对所述第一立起部之间的距离窄的距离,一边沿着远离所述线圈的方向延伸;
一对第一方向变化部,其将所述第一立起部和所述第一引出主体部之间连接,且将所述第一立起部朝向的方向向所述第一引出主体部朝向的方向改变方向。
本发明所涉及的线圈装置中,一对第一引线部利用第一立起部沿着卷绕轴从线圈引出之后,利用第一方向变化部向一对第一引线部彼此的间隔变窄的方向弯曲,然后,利用第一引出主体部远离线圈。即,本发明所涉及的线圈装置中,一对第一引出主体部的间隙间隔比一对第一立起部的间隙间隔变窄。因此,一对第一引线部在分开的状态下从线圈引出,沿着卷绕轴立起之后进行接近。本发明人等发现,通过设为这种引出结构,与现有的线圈装置相比,能够实现泄漏特性稳定的线圈装置。
根据本发明人等的实验可知,泄漏特性根据一对引出主体部的间隔进行变化。因此,通过以泄漏特性良好的方式调整一对引出主体部彼此的间隔,能够将泄漏特性最佳化。
优选在所述骨架形成有第一端子座,在所述第一端子座形成有利用所述第一立起部立起的所述第一引线部在所述第一方向变化部的位置从外侧向内侧缠绕且导向所述第一引出主体部的方向的一对第一卡止部。通过这样构成,各第一引线部不会松弛地卡止于卡止部,防止由与第一引线部连续地卷绕于骨架的第一绕线形成的线圈部的解卷。
优选在所述第一端子座形成有分离凸部,该分离凸部位于一对所述第一卡止部之间,用于引导从所述第一方向变化部朝向所述第一引出主体部的一对所述第一引线部,且在一对所述第一引出主体部之间形成规定的间隙。通过具有分离凸部,一对第一引线部夹持并固定于分离凸部与第一卡止部之间,容易将一对第一引出主体部以较小的间隙间隔向远离线圈的方向引出。
优选线圈装置还具有一对第二引线部,该一对第二引线部由与所述第一绕线不同的第二绕线的两端构成,且从所述线圈引出。
一对所述第二引线部也可以具有:
一对第二立起部,其沿着所述线圈的卷绕轴方向延伸;
一对第二引出主体部,其一边保持比一对所述第二立起部之间的距离宽的距离,一边沿着远离所述线圈的方向延伸;
一对第二方向变化部,其将所述第二立起部和所述第二引出主体部之间连接,且将所述第二立起部朝向的方向向所述第二引出主体部朝向的方向改变方向。
一对第二引线部也可以与一对第一引线部一样,一边保持比第二立起部之间的距离窄的距离,一边作为第二引出主体部沿着远离线圈的方向延伸,但在施加于第二引线部的电压较高的情况下等,其也可以相反。即,一对第二引线部也可以一边保持比第二立起部之间的距离宽的距离,一边作为第二引出主体部沿着远离线圈的方向延伸。
优选在所述骨架形成有第二端子座,在所述第二端子座形成有利用所述第二立起部立起的所述第二引线部在所述第二方向变化部的位置从内侧向外侧缠绕且导向所述第二引出主体部的方向的一对第二卡止部。通过这样构成,各第二引线部不会松弛地卡止于卡止部,防止由与第二引线部连续的第二绕线形成的线圈部的解卷。
优选所述第一立起部的立起方向和所述第二立起部的立起方向是相同的方向,所述第二端子座相对于形成于所述骨架的第一端子座,位于所述线圈的卷绕轴的相同侧。通过这样构成,容易使第一端子座及第二端子座和沿着卷绕轴位于相反侧的所述骨架的底面位于冷却侧,线圈及骨架的冷却效率提高。
优选为了确保构成所述线圈的一部分的所述第二绕线卷绕于所述骨架的部分与所述第一立起部之间的绝缘,在所述第一立起部的内侧且所述骨架的外周安装有绝缘罩。通过这样构成,例如由第一绕线构成的线圈部与由第二绕线构成的线圈部之间的绝缘良好地保持。
优选所述线圈沿着所述线圈的卷绕轴具有第一线圈部、第二线圈部、位于这些第一线圈部与第二线圈部之间的中间线圈部,且所述中间线圈部由所述第一绕线构成,
所述第一线圈部及所述第二线圈部由用于将所述第一线圈部和所述第二线圈部连续地形成的所述第二绕线构成。
通过将中间线圈部设为由第一线圈部和第二线圈部夹持的结构,能够提高这些线圈部间的耦合,容易实现泄漏特性的稳定化。另外,即使在高频带下,也能够得到稳定的泄漏特性。
所述第一绕线也可以构成初级线圈或次级线圈中的任意一方,所述第二绕线构成初级线圈或次级线圈中的任意另一方。
优选卷绕于所述骨架的所述第一绕线的圈数比卷绕于所述骨架的所述第二绕线的圈数小。通过将位于圈数较小的第一绕线的两端的一对第一引线部设为本发明的结构,本发明的作用效果变大。
附图说明
图1是作为本发明的一个实施方式所涉及的线圈装置的变压器的立体图;
图2是图1所示的变压器的分解立体图;
图3是从图1所示的变压器卸下壳体时的立体图;
图4是从图3所示的变压器卸下芯时的立体图;
图5是沿着图1所示的V-V线的变压器的主要部分剖面图;
图6A是沿着图1所示的VI-VI线的变压器的主要部分剖面图;
图6B是沿着图1所示的VI-VI线的骨架的主要部分剖面图;
图7A是图1所示的变压器的骨架等的立体图;
图7B是从另一角度观察图7A所示的骨架等时的立体图;
图7C是图6A所示的绝缘罩等的立体图;
图7D是图6A所示的另一绝缘罩的立体图;
图8A是表示卷绕于图7A所示的骨架的共同绕线及中间绕线的一个例子的立体图;
图8B是表示图8A所示的共同绕线及中间绕线与图7C及图7D所示的绝缘罩的位置关系的立体图;
图8C是从另一角度观察图8B所示的共同绕线等时的立体图;
图9是图8A所示的共同绕线及中间绕线的侧面图;
图10是图8A所示的共同绕线及中间绕线的分解立体图;
图11是表示图1所示的变压器的等效电路的电路图。
符号的说明
10…变压器
20…骨架
21…骨架主体
21a…芯脚用贯通孔
22…第一端子座
23…第二端子座
221、231…侧壁部
222…第一卡止部
232…第二卡止部
223…分离凸部
224、234…卡合突起部
24、25…端部间隔壁凸缘
244…切口部
26、27…卷绕间隔壁凸缘
261、271…沉头面
272…引线卡止槽
264、274…切口部
28…卷绕筒部
29…骨架脚部
300…线圈部
301…第一线圈部
302…第二线圈部
303…中间线圈部
37…中间绕线
37a、37b…第一引线部
371a、371b…第一立起部
372a、372b…第一方向变化部
373a、373b…第一引出主体部
38…共同绕线
38a、38b…第二引线部
381a、381b…第二立起部
382a、382b…第二方向变化部
383a、383b…第二引出主体部
380…线圈间连接部
40a、40b…磁性芯
44a、44b…基底部
46a、46b…中脚部
48a、48b…侧脚部
50…罩
52…罩主体部
54…卡止片
56…侧脚导向片
60…引出绕线罩
70…底座
81…第一绝缘罩
811、812…部分凸缘
813…中间部分筒
82…第二绝缘罩
821、822…部分凸缘
823…壁部
824…侧部
825…凸部
90…壳体
91…套筒部
92…底板
94…端子。
具体实施方式
以下,基于附图所示的实施方式说明本发明。
作为图1所示的本实施方式所涉及的线圈装置的变压器10用于例如EV(ElectricVehicle:电动输送设备)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle:插电式混合动力汽车)或通勤(车辆)用的车载用充电器等,为了构成例如LLC电路的一部分而使用。
如图2所示,该变压器10具有:骨架20、磁性芯40a及40b、罩50、引出绕线罩60、底座70、将它们收纳于内部的壳体90、底板92。此外,附图中,X轴、Y轴及Z轴相互垂直,Z轴与变压器10的高度(厚度)对应。本实施方式中,变压器10的Z轴方向的下方成为变压器的设置面。另外,Y轴与磁性芯40a、40b的基底部44a、44b的长边方向一致。另外,X轴与骨架20的长边方向一致。
本实施方式中,底板92以铆接或粘接等方式安装于壳体90的底部开口部,而构成上部开放的壳体90。底板92优选由散热性优异的铝、铜、铁等金属构成,但也可以由PPS、PET、PBT等构成。在底板92上,下述的磁性芯40的Z轴方向的下端面进行接触,因此,底板92优选以散热性优异的材质构成。在壳体90的下方,也可以经由底板92,或直接安装冷却管、冷却片等的冷却装置。
在壳体90的四角的Z轴方向的中间部附近形成有套筒(boss)部91。在套筒部91形成有例如螺栓孔。壳体90本身由金属构成,但也可以由合成树脂等构成。此外,也可以将底板92和壳体90通过铝的压铸成形等一体成形。通过将壳体整体由金属构成,进一步提高散热性。
也可以向壳体90的内部填充散热用树脂。作为散热用树脂,没有特别限定,但优选例如热传导率为0.5~5,优选为1~3W/m·K的散热性优异的树脂。作为散热性优异的树脂,例如具有硅酮系树脂、聚氨酯系树脂、环氧系树脂等,其中,优选为硅酮树脂、聚氨酯树脂。另外,为了提高散热性,树脂中也可以填充热传导性较高的填料。
另外,优选本实施方式的散热用树脂的萧氏A硬度为100以下,优选为60以下。这是由于,即使磁性芯40a、40b或骨架20由于热而变形,也吸收该变形,不会对磁性芯40a、40b产生过大的应力。作为这种树脂,可例示填充(Potting)树脂。
如图5及图6A所示,卷绕于骨架20的骨架主体21周围的线圈300沿着线圈300的卷绕轴(与Z轴大致平行)具有第一线圈部301、第二线圈部302、位于这些第一线圈部301与第二线圈部302之间的中间线圈部303。即,本实施方式中,沿着线圈300的卷绕轴(Z轴方向),中间线圈部303由第一线圈部301和第二线圈部302夹持。
中间线圈部303由中间绕线(第一绕线)37构成,第一线圈部301及第二线圈部302由用于形成第一线圈部301和第二线圈部302的共同绕线(第二绕线)38构成。
本实施方式中,共同绕线38构成初级线圈,中间绕线37构成次级线圈。即,如图11所示,由共同绕线38构成的第一线圈部301及第二线圈部302成为初级侧绕组,由中间绕线37构成的中间线圈部303成为次级侧绕组,由此,在两者间形成变压器。
本实施方式中,对初级线圈作用比次级线圈高的高电压,对次级线圈作用较低的电压。在此,图11所示的La为泄漏电感。
绕线37、38也可以分别由单线构成,或也可以分别由绞线构成,或也可以一方为单线且另一方为绞线。各绕线37、38也可以由相同的材质构成,也可以不同。绕线37、38的外径没有特别限定,但优选为1.0~4.0mm的范围。本实施方式中,为了流通于次级线圈的电流变大,优选中间绕线37的外径比共同绕线38的外径大,例如为3.0~4.0mm。另外,优选在各绕线37、38形成有绝缘膜。
图1所示的第一引线部37a、37b为图5及图6A所示的中间绕线37的两端部,图1所示的第二引线部38a、38b为图5及图6A所示的共同绕线38的两端部。如图1所示,在第一引线部37a、37b及第二引线部38a、38b的各端部,通过焊接等连接有例如由金属端子构成的端子94,各个绕线37及38的两端与端子94电连接。
本实施方式中,在将构成中间线圈部303的中间绕线37的圈数设为n2的情况下,第一线圈部301及第二线圈部302中的共同绕线38的合计圈数n1优选为圈数n2的2倍以上,也可以为3倍以上,也可以为5倍以上、6倍以上。本实施方式中,即使在这些圈数的比率(n1/n2)较大的情况下,也能够使耦合系数较大,有助于泄漏特性的稳定化。
优选第一线圈部301及第二线圈部302中的共同绕线38的合计圈数n1大致均等地分至第一线圈部301及第二线圈部302,但也可以稍微不同。即,第一线圈部301中的共同绕线38的圈数优选为(0.3~0.7)×n1,第二线圈部302中的共同绕线38的圈数优选为(0.7~0.3)×n1。这是由于,提高初级线圈与次级线圈的耦合系数。
如图9所示,共同绕线38具有在第一线圈部301与第二线圈部302之间沿着卷绕轴(Z轴)方向延伸的线圈间连接部380。本实施方式中,第一线圈部301和第二线圈部302利用共同绕线38连续地形成,因此,在共同绕线38形成有在第一线圈部301与第二线圈部302之间沿着卷绕轴方向延伸的线圈间连接部380。
如图6A及图9所示,线圈间连接部380通过中间线圈部303的内侧。关于详细情况在后面叙述,但本实施方式中,首先将共同绕线38卷绕于骨架20,构成第一线圈部301及第二线圈部302,接着,将中间绕线37卷绕于骨架20,构成中间线圈部303。
在以这种方式将线圈300安装于骨架20的情况下,线圈间连接部380通过中间线圈部303的内侧。在该情况下,如图6A所示,为了将线圈间连接部380与中间线圈部303进行绝缘,第一绝缘罩81安装于骨架20。后面详细地说明第一绝缘罩81。
如图6A所示,从第一线圈部301及第二线圈部302引出一对第二引线部38a、38b。另外,从中间线圈部303引出一对第一引线部37a、37b。
更详细而言,如图8A所示,形成于中间绕线37的两端的第一引线部37a、37b具有:沿着线圈300的卷绕轴(Z轴)方向延伸的第一立起部371a、371b;朝向一对第一引线部37a、37b彼此的间隔变窄的方向的第一方向变化部372a、372b;沿着远离线圈300的方向(X轴)延伸的第一引出主体部373a、373b。
此外,第一立起部371a、371b相对于Z轴未必平行,也可以倾斜。另外,第一引出主体部373a、373b相对于X轴也未必平行,也可以向Y轴及/或Z轴方向倾斜。另外,第一方向变化部372a、372b是将第一立起部371a、371b朝向的方向变换为第一引出主体部373a、373b朝向的方向的部分,也可以为直线状,也可以为曲线状。
本实施方式中,以第一引出主体部373a、373b彼此的间隔比第一立起部371a、371b彼此的间隙间隔变窄的方式构成。更详细而言,第一引出主体部373a、373b彼此的间隙间隔W1优选为0~1mm。另外,第一引出主体部373a、373b的X轴方向的长度L1优选为20~100mm。越缩小间隙间隔W1,也越能够缩小次级侧线圈的泄漏。另外,第一引出主体部373a、373b的X轴方向的长度L1越长,越处于泄漏变大的倾向,因此,优选为必要最小限度。
另外,如图8A所示,形成于共同绕线38的两端的第二引线部38a、38b具有:沿着线圈300的卷绕轴(Z轴)方向延伸的第二立起部381a、381b;朝向一对第二引线部38a、38b彼此的间隔变宽的方向的第二方向变化部382a、382b;沿着远离线圈300的方向(Y轴)延伸的第二引出主体部383a、383b。
此外,第二立起部381a、381b相对于Z轴未必平行,也可以倾斜。另外,第二引出主体部383a、383b相对于X轴也未必平行,也可以向Y轴及/或Z轴方向倾斜。另外,第二方向变化部382a、382b与第一方向变化部372a、372b一样,也可以是直线状,也可以是曲线状。
本实施方式中,以第二引出主体部383a、383b彼此的间隔比第二立起部381a、381b彼此的间隙间隔变宽的方式构成。更详细而言,第二引出主体部383a、383b彼此的间隙间隔W2比引出主体部373a、373b彼此的间隙间隔W1宽,优选为1~5mm。另外,第二引出主体部383a、383b的X轴方向的长度L2与第一引出主体部373a、373b的X轴方向的长度L1大致相等。
此外,本实施方式中,第一引出主体部373a、373b彼此的间隔、及第二引出主体部383a、383b彼此的间隔在其长边方向各部成为一定,但也可以不同。即,第一引出主体部373a、373b或第二引出主体部383a、383b也可以未必平行地延伸。但是,在使变压器10的泄漏特性良好的观点上,优选缩小第一引出主体部373a、373b彼此的间隙间隔W1,间隙间隔W1沿着长边方向一定。
如图7A所示,骨架20具有骨架主体21、一体地成形于骨架主体21的X轴方向的两端上部的第一端子座22及第二端子座23。骨架20由例如PPS、PET、PBT、LCP、尼龙等的塑料构成,但也可以由其它的绝缘部件构成。但是,本实施方式中,作为骨架20,优选以例如热传导率高至1W/m·K以上的塑料构成,例如也可以由PPS、尼龙等构成。
端子座22、23具有侧壁部221、231和分别形成于X轴方向的两端的一对第一及第二卡止部222、232。侧壁部221、231以除了引出第一引线部37a、37b及第二引线部38a、38b的一侧,包围端子座22、23的周缘的方式形成。在侧壁部221、231的Y轴方向的两外端壁分别形成有卡合突起部224及234。关于卡合突起部224、234的功能在后面叙述。第一端子座22中,在一对第一卡止部222的Y轴方向的中间位置形成有分离凸部223。
如图7B所示,在一对第一卡止部222,利用第一立起部371a、371b向Z轴方向立起的第一引线部37a、37b在第一方向变化部372a、372b的部分从Y轴方向的外侧向内侧缠绕,且在作为第一引出主体部373a、373b相互间的间隙变小的状态下向X轴方向的外侧进行引导。
分离凸部223具有从Z轴观察具有大致五边形的形状,且朝向X轴方向上离开骨架20的方向成为前端细的前端部。分离凸部223是用于以第一方向变化部372a、372b彼此或第一引出主体部373a、373b彼此不接触的方式进行分离的部件。此外,分离凸部223的形状不限定于图示的形状,也可以适宜变更为椭圆形或其它的多边形等。
通过使第一引线部37a、37b的第一方向变化部372a、372b卡止于一对第一卡止部222与分离凸部223之间,各第一引线部37a、37b不会松弛地卡止于第一卡止部372a、372b。其结果,防止由位于图8A所示的第一引线部37a、37b的中间的中间绕线37构成的中间线圈部303的解卷。在该状态下,能够将第一引线部37a、37b向远离线圈300的方向引出。即,本实施方式中,如图7B所示,在第一端子座22形成有由侧壁部221、一对第一卡止部222、分离凸部223划分的(或夹持的)通路,通过这些通路,能够将第一引线部37a、37b向远离骨架20的方向引出。
另外,如图4所示,一对第二卡止部232中,利用第二立起部381a、381b向Z轴方向立起的第二引线部38a、38b在第二方向变化部382a、382b的部分从Y轴方向的内侧向外侧缠绕,且在作为第二引出主体部383a、383b相互间的间隙变大的状态下向X轴方向的外侧进行引导。不需要在第二端子座23具备与设于第一端子座22的分离凸部223相同的部件。
通过将第二引线部38a、38b的第二方向变化部382a、382b卡止于一对第二卡止部232,各第二引线部38a、38b不会松弛地卡止于第二卡止部232。其结果,能够在防止由位于图8A所示的第二引线部38a、38b的中间的共同绕线38构成的第一线圈部301及第二线圈部302的解卷的状态下,将第二引线部38a、38b向远离线圈300的方向引出。即,本实施方式中,如图7A所示,在第二端子座23形成有由侧壁部231和一对第二卡止部232划分的(或夹持)通路,通过这些通路,能够将第二引线部38a、38b向远离骨架20的方向引出。
如图2所示,在端子座22、23的Z轴方向的上方,以覆盖的方式安装引出绕线罩60。更详细而言,在引出绕线罩60的Y轴方向两端的侧面形成有孔61,通过使该孔61与形成于端子座22、23的卡合突起部224、234卡合,能够将引出绕线罩60安装于端子座22、23。由此,能够防止第一引线部37a、37b及第二引线部38a、38b在端子座22、23的上方不需要地露出。
本实施方式中,磁性芯40a、40b为相同的形状,以Z-Y截面具有截面E字形状,构成所谓的E型芯。此外,磁性芯40a、40b的方式不限定于图2所示的方式,也可以是将磁性芯40a、40b沿着图中单点划线(Y轴方向的大致中央位置)与XZ平面平行地切断而成的分割芯。
配置于Z轴方向的上侧的磁性芯40a具有:沿着Y轴方向延伸的基底部44a、从基底部44a的Y轴方向的两端向Z轴方向突出的一对侧脚部48a、在这些侧脚部48a之间从Y轴方向的中央向Z轴方向突出的中脚部46a。配置于Z轴方向的下侧的磁性芯40b具有:沿着Y轴方向延伸的基底部44b、从基底部44b的Y轴方向的两端向Z轴方向突出的一对侧脚部48b、在这些侧脚部48b之间从Y轴方向的中央向Z轴方向突出的中脚部46b。
中脚部46a从Z轴方向的上方插入骨架20的芯脚用贯通孔21a的内部。同样,中脚部46b从Z轴方向的下方插入骨架20的芯脚用贯通孔21a的内部,在芯脚用贯通孔21a的内部,它们的前端以夹持规定的间隙G(参照图5及图6A)而面对面的方式构成。
这样,通过形成间隙G,能够根据间隙G的宽度调整泄漏特性。此外,也可以不形成间隙G,中脚部46b的前端在芯脚用贯通孔21a的内部以与中脚部46a的前端接触的方式构成。
中脚部46a及中脚部46b以与芯脚用贯通孔21a的内周面形状一致的方式具有大致椭圆柱形状,但其形状没有特别限定,也可以根据芯脚用贯通孔21a的形状进行变化。另外,侧脚部48a、48b具有与骨架主体21的外周面形状一致的内侧凹曲面形状,其外表面具有与X-Z平面平行的平面。本实施方式中,各芯40a、40b的材质可举出金属、铁氧体等的软磁性材料,但没有特别限定。
在侧脚部48a、48b的内周面与骨架主体21的外周面之间分别配置有罩50。罩50的罩主体52具有覆盖骨架20的位于端子座22及23之间的骨架主体21的外周那样的形状。在罩主体52的Z轴方向的两端一体成形有从罩主体52朝向骨架主体21折弯成大致垂直方向的卡止片54。如图4所示,形成于罩主体52的Z轴方向的两侧的一对卡止片54以夹入骨架主体21的Z轴方向的上下表面的方式安装。
另外,在罩主体52的X轴方向的两端外表面分别一体成形有沿Z轴方向延伸的侧脚导向片56。侧脚部48a、48b的内表面与位于一对侧脚导向片56之间的罩主体52的外表面接触,侧脚部48a、48b的X轴方向的移动被一对侧脚导向片56限制。这些罩50由与骨架20相同的塑料等的绝缘部件或金属构成。
如图5所示,在构成骨架20的骨架主体21的卷绕筒部28的Z轴方向的两端,端部间隔壁凸缘24及25以向半径方向的外方延伸的方式,与XY平面大致平行地一体成形。在位于端部间隔壁凸缘24及25的Z轴方向之间的卷绕筒部28的外周面,卷绕间隔壁凸缘26及27以向径向外方突出的方式,在Z轴方向上以规定间隔形成。利用形成于这些端部间隔壁凸缘24及25之间的卷绕间隔壁凸缘26及27,在这些间隔壁凸缘之间,从Z轴方向的下方依次形成区划S1~S3。此外,卷绕间隔壁凸缘26、27及区划S1~S3的数量没有特别限定。
本实施方式中,在区划S1、S3中,共同绕线38连续地各6匝地进行卷绕,而构成第一线圈部301及第二线圈部302,在区划S2中,中间绕线37以1匝卷绕,构成第三线圈部303。本实施方式中,卷绕间隔壁凸缘26发挥将第一线圈部301和中间线圈部303沿着Z轴方向隔开的作用,卷绕间隔壁凸缘27发挥将第二线圈部302和中间线圈部303沿着Z轴方向隔开的作用。
如图5所示,构成第一线圈部301的共同绕线38被卷绕的区划S1、S3中的沿着Z轴的区划宽度T1设定为Z轴方向上进入一根共同绕线38的宽度。但是,区划宽度T1也可以设定为Z轴方向上进入两根以上的共同绕线38的宽度。另外,本实施方式中,优选区划宽度T1全部相同,但也可以稍微不同。
另外,构成中间线圈部303的中间绕线37被卷绕的区划S2中的沿着Z轴的区划宽度T2设定为在Z轴方向上进入一根中间绕线37的宽度。但是,区划宽度T2也可以设定为在Z轴方向上进入两根以上的中间绕线37的宽度。另外,本实施方式中,优选区划S2中的沿着Z轴的区划宽度T2与共同绕线38的线径一致,且与区划宽度T1不同,但也可以相同。
另外,间隔壁凸缘24~27的高度(相对于卷轴,半径方向的长度)H1设定为一根以上(1层以上)的绕线37或38进入的高度,本实施方式中,优选设定为能够卷绕3~8层的绕线的高度。优选各间隔壁凸缘24~27的高度H1全部相同,但也可以不同。
本实施方式中,卷绕于区划S1及S3的共同绕线38的卷绕方法为α卷绕,从图9所示的线圈间连接部380,向图5所示的各区划S1及S3,共同绕线38被通过并被开始卷绕,并向图8A所示的各引线部38a、38b被引出。卷绕于图5所示的区划S2的中间绕线37的卷绕方法没有特别限定,也可以是通常卷绕,也可以是α卷绕。
在此,说明α卷绕。例如向图6A及图6B所示的骨架20进行α卷绕共同绕线38时,首先,在卷绕间隔壁凸缘26及27的周向一部分被切口的部分,通过共同绕线38的线圈间连接部380,并连接图5所示的区划S1和区划S3。然后,靠近引线部38a的一侧的共同绕线38的一部分在区划S3的内部,按照例如右旋转以多层(本实施方式中,6层)卷绕于卷绕筒部28的外周。同时,靠近引线部38b的一侧的共同绕线38的另一部分在区划S1的内部,按照与区划S1中的卷绕方式相反的方向(或也可以为相同方向),以多层卷绕于卷绕筒部28的外周。此外,这些作业也可以使用自动卷绕机进行。
如图6A所示,卷绕于图5所示的区划S2的中间绕线37在卷绕间隔壁凸缘26及27的周向一部分被切口的部分配置共同绕线38的线圈间连接部380之后,安装第一绝缘罩81,然后,如图5所示,在卷绕间隔壁凸缘26及27之间卷绕成一圈以上。
如图6A及图7A所示,在位于Z轴方向的最下部的端部间隔壁凸缘25的X轴方向的两端分别一体成形有骨架脚部29。各骨架脚部29从端部间隔壁凸缘25的X轴方向的两端向Z轴方向的下方突出形成。在各骨架脚部29收纳图2所示的各底座70。各底座70的Z轴方向的高度以将各底座70收纳于各骨架脚部29时,各底座70的底面与芯部件40b的底面大致成为同一面的方式调整。即,底座70还具有作为高度调整机构的功能。
如图7A所示,在卷绕间隔壁凸缘26、27的第二端子座23侧,以比图7C所示的第一绝缘罩81的Y轴方向宽度窄的宽度形成有切口部264、274。另外,在卷绕间隔壁凸缘26的Z轴方向的下侧表面,在形成有切口部264的周向位置形成有未贯通于Z轴方向的沉头面261。另外,在卷绕间隔壁凸缘27的Z轴方向的上侧表面,在形成有切口部274的周向位置,形成有未贯通于Z轴方向的沉头面271。
沿着沉头面261及271,图7C所示的第一绝缘罩81安装于卷绕间隔壁凸缘26及27之间,以封闭切口部264、274。如图7C所示,第一绝缘罩81用于将线圈间连接部380与中间线圈部303进行绝缘。此外,如图7A所示,在沉头面271形成有引线卡止槽272。引线卡止槽272卡止第二引线部38b的第二立起部381b的基端,容易形成第二立起部381b。
如图7C所示,第一绝缘罩81具有构成圆筒的一部分的中间部分筒813、在其Z轴方向的两端以X-Y轴平面平行地形成的部分凸缘811及812。中间部分筒813卷绕有构成中间线圈部303的中间绕线37的周向一部分。如图6A所示,中间部分筒813的内周面夹持线圈间连接部380,且与骨架20的卷绕筒部28的外周面相对。
第一绝缘罩81,一方的部分凸缘811抵接于卷绕间隔壁部26的沉头面261,另一方的部分凸缘812抵接于卷绕隔壁部27的沉头面271,能够滑动插入地固定于骨架20。如图9所示,本实施方式中,线圈间连接部380通过中间线圈部303的内侧,但如图7C所示,线圈间连接部380和中间线圈部303经由中间部分筒813进行绝缘。
如图6A所示,在端部间隔壁凸缘24及卷绕间隔壁凸缘26的第一端子座22侧,以安装图7D所示的第二绝缘罩82的方式形成有切口部244、264。如图8B所示,第二绝缘罩82用于将第一引线部37a、37b的第一立起部371a、371b和第一方向变化部372a、372b与第一线圈部301(作为第二绕线的共同绕线38)进行绝缘。
如图7D所示,第二绝缘罩82具有:在其Z轴方向的两端以X-Y轴平面平行地形成的部分凸缘821及822;壁部823;一对侧部824。在侧部824的Y轴方向的外表面分别形成有凸部825。如图6A所示,第二绝缘罩82通过将一方的部分凸缘821嵌入形成于端部间隔壁部24的槽部,将另一方的部分凸缘822抵接于卷绕间隔壁部26的沉头面进行滑动插入,而固定于骨架20。
此时,如图7B所示,形成于第二绝缘罩82的凸部825卡合于卷绕间隔壁凸缘26的Y轴方向端部与端部间隔壁部24的Y轴方向端部(侧壁部221的下端)之间,第二绝缘罩82稳定地固定于骨架20。如图8B及图8C所示,第一引线部37a、37b的第一立起部371a、371b和第一线圈部301经由第二绝缘罩82良好地绝缘。此外,如图7B所示,卷绕间隔壁凸缘27具有向X轴方向的外侧(离开骨架20的卷绕轴的方向)伸出的伸出部,因此,图8B及图8C所示的中间绕线37及其第一引线部37a及37b与第二线圈部302的绝缘也良好地保持。
这些绝缘罩81、82由与骨架20相同或不同的塑料等的绝缘部件构成。绝缘罩81、82与骨架20分开地成形,且安装于骨架20的周向的一部分。
本实施方式所涉及的变压器10通过组装图2所示的各部件,并且向骨架20卷绕中间绕线37及共同绕线38而制造。以下,使用图2等说明变压器10的制造方法的一个例子。变压器10的制作中,首先,准备骨架20。骨架20的材质没有特别限定,骨架20由树脂等的绝缘材料形成。
接着,在骨架20的卷绕筒部28的外周将共同绕线38通过α卷绕进行卷绕,形成第一线圈部301及第二线圈部302。作为第一线圈部301及第二线圈部302的形成所使用的共同绕线38,没有特别限定,但优选使用绞线等。另外,形成第一线圈部301及第二线圈部302时的共同绕线38的末端部即第二引线部38a、38b例如被焊接并连接于端子94。
接着,向卷绕有共同绕线38的骨架20安装第一绝缘罩81及第二绝缘罩82。此外,第二绝缘罩82也可以之后安装于骨架20,只要在骨架20至少安装第一绝缘罩81即可。
接着,在骨架20的卷绕筒部28的外周卷绕中间绕线37,形成中间线圈部303。作为中间线圈部303的形成所使用的中间绕线38,也可以与共同绕线38相同,也可以不同。另外,形成中间线圈部303时的中间绕线37的末端部即第一引线部37a、37b例如被焊接并连接于端子94。
接着,从中间线圈部303将第一引线部37a、37b向卷绕轴上方引出,使其卡止于第一卡止部222,且向远离线圈300的方向引出。此时,预先在骨架20上安装有第二绝缘罩82。
另外,从第一线圈部301及第二线圈部302将第二引线部38a、38b向卷绕轴上方引出,使其卡止于卡止部222、232,且向远离线圈300的方向引出。然后,在端子座22、23的上方安装引出绕线罩60。
接着,将罩50安装于骨架20上的Y轴方向的两侧,然后,从Z轴方向的上下方向安装磁性芯40a、40b。即,在磁性芯40a、40b的中脚46a、46b的前端彼此之间保持间隙G,且接合侧脚48a、48b的前端彼此。作为磁性芯40a、40b的材质,可举出金属、铁氧体等的软磁性材料,但没有特别限定。此外,间隙G也可以为0。
接着,将底座70收纳于骨架脚部29的内部。此外,也可以在骨架脚部29预先安装底座70。然后,将底板92粘接于壳体90的底部开口部,且在上部开放的壳体90中收纳上述组装体,并且向壳体90的内部填充散热用树脂。通过以上那样的工序,能够制造本实施方式所涉及的变压器10。
本实施方式所涉及的变压器10中,为利用第一线圈部301和第二线圈部302夹持中间线圈部303的结构(三明治结构)。因此,能够提高这些线圈部间的耦合,容易实现泄漏特性的稳定化。另外,即使在高频带下,也能够实现能够得到稳定的泄漏特性的高耦合的变压器10。
另外,第一线圈部301和第二线圈部302由共同绕线38连续地形成。通过设为这种结构,能够防止电流偏向第一线圈部301及第二线圈部302的任意一方进行流动。由于防止电流偏向流动,因此,能够防止任意一方的线圈部301或302异常发热。另外,与将第一线圈部301及第二线圈部302利用不同的绕线构成的情况相比,能够缩短构成第一线圈部301及第二线圈部302的共同绕线38的绕线长,并能够缩小铜损。如果能够缩小铜损,则能够提高效率,还降低发热。
另外,本实施方式中,初级线圈与次级线圈的耦合系数较高,因此,即使在初级线圈的圈数与次级线圈的圈数大幅不同的情况下,也容易实现泄漏特性的稳定化。即,根据本实施方式,即使在第一线圈部301及第二线圈部302中的共同绕线38的圈数与中间线圈部303中的中间绕线37的圈数的圈数比较大的情况下,效果也较大。具体而言,在共同绕线38的合计圈数n1与中间绕线37的圈数n2的圈数比n1/n2为2以上、3以上、5以上的情况下,也可得到更显著的效果。
另外,本实施方式中,共同绕线38被α卷绕于骨架20。通过设为这种结构,能够使用单一的共同绕线38,容易地形成卷绕轴方向上分离配置的第一线圈部301和第二线圈部302。另外,也容易在第一线圈部301和第二线圈部302中将线圈的圈数设为相同,另外,也容易改变圈数。
另外,如图5所示,各第一线圈部301及第二线圈部302中,以沿着卷绕轴方向仅存在单一的绕线38的方式,调整骨架20的凸缘部24~27的间隔T1及T2,由此,容易防止每一层的绕线37及38的卷绕数的不均,有助于泄漏特性的稳定化。即,容易严格地控制初级线圈与次级线圈的耦合系数。
另外,α卷绕中,即使增大圈数,也能够减少卷轴方向的层数,因此,有助于线圈装置10的薄型化、小型化。另外,通过设为α卷绕,来自绕组中心部的绕线引出消失,因此,绕线不会重叠,因此,有助于线圈装置10的薄型化。
特别是本实施方式中,如图8A所示,一对第一引线部37a、37b利用第一立起部371a、371b沿着Z轴从中间线圈部303引出后,利用第一方向变化部372a、372b向一对第一引线部37a、37b彼此的间隔变窄的方向弯曲,然后,利用第一引出主体部373a、373b远离线圈300。
即,本实施方式所涉及的线圈装置10中,一对第一引出主体部373a、373b的间隙间隔W1比一对第一立起部371a、371b的间隙间隔窄。因此,一对第一引线部37a、37b在分开的状态下从中间线圈部303引出,沿着Z轴立起后进行接近。本发明人等发现,通过设为这种引出结构,与现有的线圈装置相比,能够实现泄漏特性稳定的线圈装置。
根据本发明人等的实验可知,仅改变一对第一引线部37a、37b的引出结构,与现有的线圈装置相比,能够将泄漏设为3/4以下。确认了特别是在初级线圈与次级线圈的圈数的比较大的情况下,特别具有效果。
另外,本实施方式中,第一立起部371a、371b的立起方向与第二立起部381a、381b的立起方向为相同的方向(Z轴方向的上方向)。因此,如图2所示,第二端子座23相对于第一端子座22位于Z轴的相同的上侧。通过这样构成,容易使第一端子座22及第二端子座23和沿着Z轴位于相反侧的骨架20的底面位于冷却侧,图5所示的线圈300、骨架20及芯40a、40b的冷却效率提高。
另外,上述的实施方式中,如图8A所示,一对第二引线部38a、38b与一对第一引线部37a、37b不同,一边保持比第二立起部381a、381b之间的距离宽的距离W2,一边作为第二引出主体部383a、383b向远离线圈300的方向延伸。在施加于第二引线部38a、38b的电压较高的情况下等,优选为这种结构。但是,一对第二引线部38a、38b也可以与一对第一引线部37a、37b一样,一边保持比第二立起部381a、381b之间的距离窄的距离,一边作为第二引出主体部383a、383b向远离线圈300的方向延伸。
此外,本发明不限定于上述的实施方式,能够在本发明的范围内进行各种改变。
作为例如在骨架20的外周安装线圈300的其它方式,还考虑如下方式:首先将中间绕线37卷绕于骨架20,构成中间线圈部303,接着,将共同绕线38卷绕于骨架20,构成第一线圈部301及第二线圈部302。在以这种方式将线圈300安装于骨架20的情况下,线圈间连接部380通过中间线圈部303的外侧。
另外,上述的初级线圈与次级线圈的关系也可以相反。即,也可以是共同绕线38构成次级线圈,中间绕线37构成初级线圈。另外,在该情况下,各绕线的外径的大小关系也可以与上述的例子相反。或者,这些绕线的外径也可以相同。
Claims (10)
1.一种线圈装置,其特征在于,
具有骨架、安装于所述骨架的外周的线圈和形成于所述骨架的X轴方向的一端的第一端子座,
从所述线圈向所述骨架的X轴方向的一端引出且由第一绕线的两端构成的一对第一引线部具有:
一对第一立起部,其在所述骨架的X轴方向的一端朝向所述第一端子座的上方立起,且沿着所述线圈的卷绕轴方向延伸;
一对第一引出主体部,其一边保持比一对所述第一立起部之间的距离窄的距离,一边沿着远离所述线圈的方向延伸;以及
一对第一方向变化部,其将所述第一立起部和所述第一引出主体部之间连接,且通过所述第一端子座的通路并将所述第一立起部朝向的方向向所述第一引出主体部朝向的方向改变方向,
一对所述第一立起部分别在所述第一端子座的Y轴方向的两端部,从相较于所述第一方向变化部的引绕位置更靠近X轴方向的外侧的位置朝向所述第一端子座的上方立起,
一对所述第一方向变化部从所述第一端子座的X轴方向的外侧端部朝向所述第一端子座的X轴方向的内侧弯曲,
所述线圈沿着所述线圈的卷绕轴具有第一线圈部、第二线圈部、以及位于这些第一线圈部与第二线圈部之间的中间线圈部,
所述中间线圈部由所述第一绕线构成,
所述第一线圈部以及所述第二线圈部由用于将所述第一线圈部和所述第二线圈部连续地形成的第二绕线构成,
所述第一线圈部以及所述第二线圈部中的所述第二绕线的合计圈数n1和所述第一绕线的圈数n2之比n1/n2为2以上,
还具有用于将从所述中间线圈部引出的所述第一立起部与所述第一线圈部绝缘的绝缘罩,
所述绝缘罩具有沿着所述卷绕轴方向延伸的壁部、从所述壁部的上端部沿着垂直于所述卷绕轴方向的方向朝向所述骨架的中心延伸的上方凸缘、从所述壁部的下端部与所述上方凸缘大致平行地朝向所述骨架的中心延伸的下方凸缘、以及从所述壁部的两侧部沿着垂直于所述卷绕轴方向的方向朝向所述上方凸缘和所述下方凸缘的相反侧延伸的一对侧部,
所述上方凸缘被埋入到形成于所述骨架的上端部的端部间隔壁凸缘的内部,
在所述第一立起部的附近,所述第一线圈部的一部分被所述壁部、所述上方凸缘和所述下方凸缘包围。
2.根据权利要求1所述的线圈装置,其特征在于,
在所述第一端子座,形成有利用所述第一立起部立起的所述第一引线部在所述第一方向变化部的位置上从外侧向内侧缠绕且导向所述第一引出主体部的方向的一对第一卡止部。
3.根据权利要求2所述的线圈装置,其特征在于,
在所述第一端子座,形成有分离凸部,该分离凸部位于一对所述第一卡止部之间,用于引导从所述第一方向变化部朝向所述第一引出主体部的一对所述第一引线部,且在一对所述第一引出主体部之间形成规定的间隙。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的线圈装置,其特征在于,
还具有:一对第二引线部,其由与所述第一绕线不同的所述第二绕线的两端构成,且从所述线圈引出,
一对所述第二引线部具有:
一对第二立起部,其沿着所述线圈的卷绕轴方向延伸;
一对第二引出主体部,其一边保持比一对所述第二立起部之间的距离宽的距离,一边沿着远离所述线圈的方向延伸;以及
一对第二方向变化部,其将所述第二立起部和所述第二引出主体部之间连接,且将所述第二立起部朝向的方向向所述第二引出主体部朝向的方向改变方向。
5.根据权利要求4所述的线圈装置,其特征在于,
在所述骨架,形成有第二端子座,在所述第二端子座,形成有利用所述第二立起部立起的所述第二引线部在所述第二方向变化部的位置上从内侧向外侧缠绕且导向所述第二引出主体部的方向的一对第二卡止部。
6.根据权利要求5所述的线圈装置,其特征在于,
所述第一立起部的立起方向和所述第二立起部的立起方向是相同的方向,
所述第二端子座相对于形成于所述骨架的第一端子座,位于所述线圈的卷绕轴的相同侧。
7.根据权利要求4所述的线圈装置,其特征在于,
为了确保构成所述线圈的一部分的所述第二绕线卷绕于所述骨架的部分与所述第一立起部之间的绝缘,在所述第一立起部的内侧且所述骨架的外周,安装有所述绝缘罩。
8.根据权利要求1~3中任一项所述的线圈装置,其特征在于,
所述第一绕线构成初级线圈或次级线圈中的任意一方,所述第二绕线构成初级线圈或次级线圈中的任意另一方。
9.根据权利要求1~3中任一项所述的线圈装置,其特征在于,
卷绕于所述骨架的所述第一绕线的圈数比卷绕于所述骨架的所述第二绕线的圈数小。
10.一种线圈装置,其特征在于,
具有骨架、安装于所述骨架的外周的线圈和形成于所述骨架的X轴方向的一端的第一端子座,
从所述线圈向所述骨架的X轴方向的一端引出且由第一绕线的两端构成的一对第一引线部具有:
一对第一立起部,其在所述骨架的X轴方向的一端朝向所述第一端子座的上方立起,且沿着所述线圈的卷绕轴方向延伸;
一对第一引出主体部,其一边保持比一对所述第一立起部之间的距离窄的距离,一边沿着远离所述线圈的方向延伸;以及
一对第一方向变化部,其将所述第一立起部和所述第一引出主体部之间连接,且通过所述第一端子座的通路并将所述第一立起部朝向的方向向所述第一引出主体部朝向的方向改变方向,
一对所述第一立起部分别在所述第一端子座的Y轴方向的两端部,从相较于所述第一方向变化部的引绕位置更靠近X轴方向的外侧的位置朝向所述第一端子座的上方立起,
一对所述第一方向变化部从所述第一端子座的X轴方向的外侧端部朝向所述第一端子座的X轴方向的内侧弯曲,
所述线圈沿着所述线圈的卷绕轴具有第一线圈部、第二线圈部、以及位于这些第一线圈部与第二线圈部之间的中间线圈部,
所述中间线圈部由所述第一绕线构成,
所述第一线圈部以及所述第二线圈部由用于将所述第一线圈部和所述第二线圈部连续地形成的第二绕线构成,
所述第一绕线的粗细比所述第二绕线的粗细粗,
还具有用于将从所述中间线圈部引出的所述第一立起部与所述第一线圈部绝缘的绝缘罩,
所述绝缘罩具有沿着所述卷绕轴方向延伸的壁部、从所述壁部的上端部沿着垂直于所述卷绕轴方向的方向朝向所述骨架的中心延伸的上方凸缘、从所述壁部的下端部与所述上方凸缘大致平行地朝向所述骨架的中心延伸的下方凸缘、以及从所述壁部的两侧部沿着垂直于所述卷绕轴方向的方向朝向所述上方凸缘和所述下方凸缘的相反侧延伸的一对侧部,
所述上方凸缘被埋入到形成于所述骨架的上端部的端部间隔壁凸缘的内部,
在所述第一立起部的附近,所述第一线圈部的一部分被所述壁部、所述上方凸缘和所述下方凸缘包围。
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