CN113994444A - 变压器电感器组合装置 - Google Patents

变压器电感器组合装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113994444A
CN113994444A CN202080043900.8A CN202080043900A CN113994444A CN 113994444 A CN113994444 A CN 113994444A CN 202080043900 A CN202080043900 A CN 202080043900A CN 113994444 A CN113994444 A CN 113994444A
Authority
CN
China
Prior art keywords
exoskeleton
core leg
central
core
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080043900.8A
Other languages
English (en)
Inventor
J·艾伯纳
M·福利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weishidell Electronics Co ltd
Original Assignee
Weishidell Electronics Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weishidell Electronics Co ltd filed Critical Weishidell Electronics Co ltd
Publication of CN113994444A publication Critical patent/CN113994444A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/043—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with two, usually identical or nearly identical parts enclosing completely the coil (pot cores)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/027—Casings specially adapted for combination of signal type inductors or transformers with electronic circuits, e.g. mounting on printed circuit boards
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/06—Mounting, supporting or suspending transformers, reactors or choke coils not being of the signal type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/303—Clamping coils, windings or parts thereof together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306—Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H01F27/325—Coil bobbins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
    • H01F2005/022—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers wound on formers with several winding chambers separated by flanges, e.g. for high voltage applications

Abstract

一种组合式变压器/电感器装置(100)包括：芯件(10，11；210)，该芯件具有中央芯腿(12；212)和与中央芯腿(12；212)间隔开的外部芯腿(13；213)；围绕中央芯腿(12；212)设置的内骨架(20；220)；外骨架(30；230)，该外骨架围绕内骨架(20；220)和中央芯腿(12；212)设置并且具有上部部分、下部部分和中央部分，上部部分具有围绕外部芯腿(13；213)设置的第一长圆形部分(32)，下部部分具有围绕外部芯腿(13；213)设置的第二长圆形部分(33)，中央部分围绕内骨架(20；220)和中央芯腿(12；212)设置；围绕内骨架(20；220)缠绕的第一绕组(40)；以及围绕外骨架(30；230)缠绕的第二绕组(50)，第二绕组(50)具有围绕第一长圆形部分(32)缠绕的第一部分、围绕中央部分缠绕的第二部分和围绕第二长圆形部分(33)缠绕的第三部分。

Description

变压器电感器组合装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年7月12日提交的美国临时专利申请序列号62/873,468和2019年10月23日提交的美国非临时专利申请序列号16/661,408的权益，两者均通过引用并入本文。
技术领域
所公开的概念总体上涉及电气部件，并且更具体地涉及诸如电感器和变压器之类的磁性装置。
背景技术
谐振转换器用于诸如电源转换等多种应用中。例如，谐振转换器一般用于汽车充电应用中。谐振转换器还用于诸如替代能源、军事以及工业应用等多个其他行业中。
谐振转换器通常包括变压器绕组，该变压器绕组电联接到包括电感器的谐振回路电路。一些应用需要更大的谐振电感。
在商业应用中，谐振回路电路的变压器和电感器是独立的装置，这使得可以轻松选择变压器和电感器的电气特性。然而，与组合装置相比，单独的装置会导致更大的占地面积。此外，单独的装置不共享任何部件或制造步骤。组合的变压器/电感器装置可以带来更低的占地面积和制造成本。然而，形成一种保持合适的电气特性且易于制造的组合式变压器/电感器装置是具有挑战性的。
在组合式变压器/电感器装置方面有改进的空间。
发明内容
根据所公开概念的一个方面，一种组合式变压器/电感器装置包括：芯件，其具有中央芯腿和与中央芯腿间隔开的外部芯腿；内骨架，其围绕中央芯腿设置；外骨架，其围绕内骨架和中央芯腿设置并且具有上部部分、下部部分和中央部分，该上部部分具有围绕外部芯腿设置的第一长圆形部分，该下部部分具有围绕外部芯腿设置的第二长圆形部分，且该中央部分围绕内骨架和中央芯腿设置；第一绕组，其围绕内骨架缠绕；以及第二绕组，其围绕外骨架缠绕，该第二绕组具有围绕第一长圆形部分缠绕的第一部分、围绕中央部分缠绕的第二部分和围绕第二长圆形部分缠绕的第三部分。
根据所公开概念的一个方面，芯件包括：中央芯腿；以及与中央芯腿间隔开的外部芯腿，其中，外部芯腿具有圆弧外表面。
根据所公开概念的一个方面，骨架包括：内部部分，该内部部分中形成有第一开口；上部部分，该上部部分具有从内部部分延伸的第一长圆形部分并且其中形成有上部开口；下部部分，该下部部分具有从内部部分延伸的第二长圆形部分并且其中形成有下部开口，其中，上部部分延伸得小于或等于骨架高度的一半，并且下部部分延伸得小于或等于骨架高度的一半。
根据所公开概念的一个方面，一种组装组合式变压器/电感器装置的方法包括：缠绕内骨架；缠绕外骨架，其中，缠绕外骨架包括：围绕外骨架的内部部分和第一长圆形部分缠绕外骨架的第一部分，以及围绕外骨架的内部部分缠绕外骨架的中央部分；将内骨架滑入到外骨架中；将内骨架和外骨架滑动到芯件的中央芯腿和外部芯腿上；以及连结芯件的上部部分和下部部分。
附图说明
当结合附图阅读时，可以从对优选实施方式的以下描述中获得对所公开概念的全面理解，附图中：
图1是根据所公开概念的一个示例实施方式的组合式电感器/变压器装置的分解图；
图2A是根据所公开概念的一个示例实施方式的组合式电感器/变压器装置的俯视图；
图2B是图2A的电感器变压器装置的侧剖视图；
图3A是根据所公开概念的一个示例实施方式的上部芯件或下部芯件的立体图；
图3B是图3A的上部芯件或下部芯件的仰视图；
图3C是图3A的上部芯件或下部芯件的侧视图；
图4A是根据所公开概念的一个示例实施方式的内骨架的立体图；
图4B是图4A的内骨架的俯视图；
图4C是图4A的内骨架的侧视图；
图4D是图4A的内骨架的另一侧视图；
图5A是根据所公开概念的一个示例实施方式的外骨架的立体图；
图5B是图5A的外骨架的俯视图；
图5C是图5A的外骨架的侧视图；
图5D是图5A的外骨架的后视图；
图6是根据所公开概念的一个示例实施方式的内骨架嵌套在外骨架内的剖视图；
图7是根据所公开概念的一个示例实施方式的组装组合式变压器/电感器装置的方法的流程图；
图8A是根据所公开概念的一个示例实施方式的上部芯件或下部芯件的立体图；
图8B是图8A的上部芯件或下部芯件的俯视图；
图9A是根据所公开概念的一个示例实施方式的内骨架的立体图；
图9B是图9A的内骨架的俯视图；
图10A是根据所公开概念的一个示例实施方式的外骨架的立体图；和
图10B是图10A的外骨架的俯视图。
具体实施方式
本文使用的方向性措辞，诸如例如左、右、前、后、顶、底及其派生词，涉及附图中所示元件的取向，并且，除非在其中明确陈述，其并不对权利要求进行限制。
本文采用的术语“数目”应表示一或大于一(即，多个)的整数。
图1是根据所公开概念的一个示例性实施方式的组合式变压器/电感器装置100的分解组装图。图2A是组装的组合式变压器/电感器装置100的俯视图，并且图2B是组装的组合式变压器/电感器装置100的剖视图。
组合式变压器/电感器装置100包括芯件10、11，内骨架20和外骨架30。内骨架20缠绕有第一绕组40，而外骨架30缠绕有第二绕组50。第一绕组40形成变压器的一个绕组，而第二绕组50形成变压器的第二绕组和电感器的绕组。由此，组合式变压器/电感器装置100包括变压器和电感器。
芯件10、11由上部芯件10和下部芯件11形成。上部芯件10和下部芯件11可以具有相似的形状。然而，应当理解的是，上部芯件10和下部芯件11可以具有不同的形状，而未脱离所公开概念的范围。在一些示例实施方式中，芯件10、11可以基于PQ芯件。然而，芯件10、11可以基于其他类型的芯件，而未脱离所公开概念的范围。在一些示例实施方式中，芯件10、11可以由铁氧体构成，但是可以采用其他合适的材料而未脱离所公开概念的范围。
图3A是上部芯件10的立体图，图3B是上部芯件10的仰视图，而图3C是上部芯件10的侧视图。如上所述，下部芯件11可以具有与上部芯件10相同或相似的形状，因此，图3A-3C中的图示可以替代地表示下部芯件11。上部芯件10包括中央芯腿12和外部芯腿13。中央芯腿12和外部芯腿13彼此间隔开。中央芯腿12具有圆柱形形状(但可以具有其他形状而未脱离所公开概念的范围)，并且外部芯腿13具有圆弧外表面(例如但不限于半月形或月牙形，如图3A的非限制性示例实施方式所示)。将理解的是，具有圆弧外表面的外部芯腿13只是外部芯腿13的一个示例。外部芯腿13可以具有其他形状，诸如没有圆弧外表面的形状，而不脱离所公开概念的范围。中央芯腿12延伸成使其与下部芯件11的对应中央芯腿12对准。在一些示例实施方式中，外部芯腿13比中央芯腿12短。在一些示例实施方式中，当组装芯件10、11时，上部芯件10的外部芯腿13与下部芯件11的外部芯腿13之间可以具有间隙。例如，图2B示出了外部芯腿13之间的气隙。然而，应当理解，在所公开概念的示例实施方式中，外部芯腿13之间可以存在气隙，中央芯腿12之间可以存在气隙，二者均可以存在气隙，或都不存在气隙，而不脱离所公开概念的范围。
中央芯腿12的圆柱形形状减少了弯转部的平均长度。外部芯腿13定位成远离中央芯腿12而使得第二绕组50的一部分围绕外部芯腿13呈长圆形构造延伸而在用于第二绕组50中的线材中无需外部突转，从而使得线材可以保持顺滑。
内骨架20构造成围绕中央芯腿12。外骨架30构造成不但围绕中央芯腿12，而且还围绕外部芯腿13延伸，例如如图2B所示。内骨架20具有比外骨架30小的直径，使得内骨架20在组合式变压器/电感器装置100组装时嵌套在外骨架30内。
图4A是根据所公开概念的一个示例实施方式的内骨架20的立体图。图4B是内骨架20的俯视图，图4C是内骨架20的侧视图，并且图4D是内骨架20的另一侧视图。在一些示例实施方式中，内骨架20可以由塑料材料构成，塑料材料将第一绕组40与芯件10、11绝缘并且消除了使用带护套线材的需要。内骨架20具有带中央中空开口21的大致圆柱形形状(但可以具有其他形状而不脱离所公开概念的范围)。中央中空开口21的直径略大于中央芯腿12的直径，使得内骨架20可以滑动到中央芯腿12上。
内骨架20包括位于其每个端部处的凸缘25。凸缘25将第一绕组40与芯件10、11绝缘。凹口24形成在凸缘25中，该凹口24使得第一绕组40中所使用的线材能够引出。例如，线材可以穿过其中一个凹口24并且随后穿过形成在芯件10、11中的相应凹口15，线材随后可以在此连接到外部电路。
在一些示例实施方式中，内骨架20还包括形成在内骨架20的中央部分中的突脊22。突脊22将第一绕组40与中央芯腿12的中央部分分隔开。在一些示例实施方式中，中央芯腿12具有气隙并且突脊22可以用于将第一绕组40与气隙隔开，使得来自边缘磁通的涡流可以被最小化。突脊可以仅围绕内骨架20的一部分圆周延伸，或者在一些示例实施方式中，可以围绕内骨架20的整个圆周延伸。例如，突脊22可以不在凹口24的区域中延伸，因此允许第一绕组40的线材的路径经凹口24引出。但是应当理解的是，可以省略突脊22而未脱离所公开概念的范围。例如，在中央芯腿12不具有气隙的一些示例实施方式中，可以省略突脊22。
内骨架20的凸缘25还可以包括锁定凹口23。锁定凹口23可以对应于外骨架30的杆柱60(如图6所示)。例如，锁定凹口23可以装配到外骨架30的杆柱60中而将内骨架20锁定到位，使得其不会相对于外骨架30旋转，从而消除对胶水或其他粘合剂的需要。然而，应当理解的是，仍然可以使用胶水或其他粘合剂而未脱离所公开概念的范围。在一些示例实施方式中，凹口24在朝向内骨架20的中央的方向上拉长，而锁定凹口23在沿着凸缘25的圆周的方向上拉长。然而，应当理解的是，可以修改凹口24和锁定凹口23的形状，而不脱离所公开概念的范围。锁定凹口23是凹形特征部，意味着它们接收相应的凸形特征部，诸如杆柱60。然而，锁定凹口23可以替换为凸形特征部，诸如杆柱，而杆柱60可以替换为凹形特征部，诸如凹口，而不脱离所公开概念的范围。
图5A是根据所公开概念的一个示例实施方式的外骨架30的立体图。图5B是外骨架30的俯视图，图5C是外骨架30的侧视图，并且图5D是外骨架30的后视图。与内骨架20一样，外骨架30可以由将第二绕组50与芯件10、11以及第一绕组40绝缘的塑料材料构成。外骨架30具有包括上部部分、下部部分和中央部分的三部分式形状。外骨架30包括圆柱形中央中空开口31(但可以具有其他形状而不背离所公开概念的范围)，该圆柱形中央中空开口31对外骨架30的上部部分、下部部分和中央部分是共同的。中央中空开口31的直径略大于内骨架20的凸缘25的直径，使得内骨架20可以嵌套在外骨架30内。外骨架30还包括形成在其端部的凸缘36，该凸缘将第二绕组50与芯件10、11以及绕组40绝缘。虽然对于绕组40或50可以使用带护套线材，但是内绕组与外绕组50之间的外骨架30消除了使用带护套线材进行电压绝缘的需要。
外骨架30的上部部分具有长圆形形状。上部部分包括对应于外部芯腿13的形状的长圆形部分32。长圆形部分32背离外骨架30的中央中空开口31延伸。外部中空开口34形成在长圆形部分32中。外部中空开口34的形状对应于外部芯腿13的形状。在一些示例实施方式中，外部芯腿13和外部中空开口34均具有半月形形状。外部中空开口34略大于外部芯腿13，使得外部中空开口34可以在外部芯腿13上滑动。长圆形部分32在其上端和下端上由凸缘36、37界定，凸缘36、37将第二绕组50与芯件10、11绝缘，并将第二绕组50与外部芯腿13中的气隙隔开，从而可以最小化来自边缘磁通的涡流。长圆形部分32的高度小于或等于外部芯腿13的上部部分的高度，例如如图2B所示，从而限制第二绕组50延伸越过外部芯腿13中的气隙。
外骨架30的下部部分与外骨架30的上部部分大致相似。例如，外骨架30的下部部分包括长圆形部分33和外部中空开口35，它们的形状大致类似于外骨架30的上部部分中的长圆形部分32和外部中空开口34。
位于外骨架30的上部部分与下部部分之间的外骨架30的中央部分不包括长圆形部分。相反，中央部分仅包括外骨架30的圆柱形部分，该圆柱形部分包括中央中空开口31。
第二绕组50可以由单根连续的线材件构成。例如，第二绕组50可以通过围绕外骨架30的上部部分的圆柱形部分和长圆形部分32两者将线材件缠绕一数目的匝数来形成。第二绕组50继续仅围绕外骨架30的中央部分中的外骨架圆柱形部分将线材件缠绕一数目的匝数来形成。接着，第二绕组50继续围绕外骨架30的下部部分的圆柱形部分和长圆形部分33两者将线材件缠绕一数目的匝数来完成变压器绕组和电感器绕组两者所需的匝数。然而，应当理解的是，缠绕的顺序可以颠倒成，从围绕外骨架30的下部部分开始缠绕并以围绕外骨架30的上部部分缠绕结束，而未脱离所公开概念的范围。第二绕组50形成变压器的一个绕组和电感器的绕组。例如，围绕外骨架30的上部部分和下部部分的绕组形成电感器的绕组，而围绕外骨架30的上部部分、下部部分和中央部分的绕组形成变压器的一个绕组。围绕内骨架20的第一绕组40形成变压器的另一个绕组。因此，通过第一和第二绕组40、50，组合式变压器/电感器装置100提供变压器和电感器两者的功能。通过围绕外部芯腿13以长圆形形状缠绕，提供了更大的谐振电感，这在谐振转换器应用中是有用的。在一些示例实施方式中，第二绕组50可以仅围绕外骨架30的上部部分和下部部分之一与外骨架30的中央部分缠绕。在不需要更大谐振电感的应用中，围绕外骨架30的上部部分和下部部分中的仅一者与外骨架30的中央部分缠绕第二绕组50可以提供足够的谐振电感。
外骨架30还可以包括一个或多个凹口38。所述一个或多个凹口38可以形成在凸缘36中并允许形成第二绕组50的线材引出。
图6是内骨架20嵌套在外骨架30内的剖视图。如图6所示，外骨架30还可以包括一个或多个突出部61，其延伸到外骨架30的中央中空开口31中。所述一个或多个突出部可以在内骨架嵌套在外骨架30内时用作阻挡内骨架20的竖直运动的竖直运动止挡件。例如，当内骨架20从外骨架30上方插入到外骨架30中时，内骨架20将滑入到外骨架30中，直到内骨架20的凸缘25抵靠所述一个或多个突出部61进而被阻止穿过外骨架30进一步竖直运动，由此使内骨架20与外骨架30在竖向上对准并防止内骨架20滑出外骨架30。
图7是根据所公开概念的一个示例实施方式的组装组合式变压器/电感器装置的方法的流程图。图7的方法可以用于组装例如图2A和2B所示的组合式变压器/电感器装置100。将关于本文公开的示例实施方式来描述该方法，但是应当理解的是，该方法可以应用于本文未明确公开的组合式变压器/电感器装置的其他变体，而未脱离所公开概念的范围。
该方法开始于101，在该步骤缠绕内骨架20。该方法在102继续，在该步骤缠绕外骨架30的上部部分。该方法在104继续，在该步骤缠绕外骨架30的中央部分，并且继续到106，在该步骤缠绕外骨架30的下部部分。如本文所述，围绕上部部分和下部部分的缠绕包括分别围绕长圆形部分32、33以及围绕圆柱形部分缠绕，而围绕中央部分缠绕仅包括围绕圆柱形部分缠绕。还应当理解的是，步骤102-106可以以任何顺序执行和/或这些步骤中的一个或多个可以与这些步骤中的一个或多个其他步骤同时执行，而未脱离所公开概念的范围。还应当理解的是，在一些示例实施方式中，可以省略步骤102或106,而未脱离所公开概念的范围。例如，在不需要较大谐振电感的应用中，仅围绕外骨架30的上部部分或下部部分之一缠绕便可以提供足够的电感。此外，在已经完成第一绕组40之后且在围绕外骨架30缠绕第二绕组50之前，内骨架20可以嵌套在外骨架30内。
该方法继续到108，在该步骤内骨架20滑入到外骨架108中。如本文所述，诸如锁定凹口23和杆柱60的锁定特征部可以用于将内骨架20相对于外骨架30对准并锁定到位。一旦内骨架20已经滑入到外骨架30中，该方法继续到110，在该步骤连结的内骨架20和外骨架30滑到芯件10、11的中央芯腿12和外部芯腿13上。然后，该方法继续到112，在该步骤上部芯件部分10和下部芯件部分11相连结而形成芯件10、11，其中使缠绕的内骨架20和外骨架30围绕中央芯腿12和外部芯腿13设置在芯件10、11内。这产生了图2A和2B所示的组合式变压器/电感器装置100。
应当理解的是，可以改变该方法的步骤的顺序，而未脱离所公开概念的范围。还应当理解的是，可以在该方法中采用额外的步骤，诸如例如但不限于将线材引出，而未脱离所公开概念的范围。
尽管已经针对内骨架20上的单个绕组和围绕外骨架30缠绕的单个绕组描述了示例实施方式，但是应当理解的是，可以围绕内骨架20和/或外骨架30缠绕多个绕组，而未脱离所公开概念的范围。还应当理解的是，第一绕组40和第二绕组50或围绕内骨架20和/或外骨架30缠绕的其他绕组可以在多个部位处分接，而未脱离所公开概念的范围。
图8A是根据所公开概念的一个示例实施方式的上部芯件210的立体图，并且图8B是上部芯件210的俯视图。应当理解的是，上部芯件210也可以是下部芯件，而未脱离所公开概念的范围。还应当理解的是，上部芯件210可以与下部芯件联接，该下部芯件与上部芯件210相同或相似，就像上部芯件10与下部芯件11例如如图2B所示地联接以形成芯件。
上部芯件210包括中央芯腿212和外部芯腿213。中央芯腿212和外部芯腿213彼此间隔开。中央芯腿212具有长圆形形状并且外部芯腿213具有圆弧外表面(例如但不限于如图8A的非限制性示例实施方式中所示的半月形)。当上部芯件210与下部芯件联接时，在上部芯件210的外部芯腿213与下部芯件的对应外部芯腿213之间可以存在气隙。类似地，在上部芯件210的中央芯腿212与下部芯件的相应中央芯腿之间可以存在气隙。
上部芯件210有些类似于以上关于图3A-3C描述的上部芯件10。然而，上部芯件210的中央芯腿212具有长圆形形状而不是圆柱形形状。此外，在一些示例实施方式中，上部芯件210可以具有比上部芯件10小的高度。上部芯件210还包括从上部芯件210的边缘分别延伸到中央芯腿212和外部芯腿213的倾斜表面。倾斜表面形成开口，从而使线材能够易于从围绕中央芯腿212和外部芯腿213的绕组引出。此外，上部芯件210包括沿着其外边缘形成的凹部216(沿着远外边缘形成的凹部216被从图8A中的视图隐藏)。凹部216可以适合于接收附接机构(例如但不限于夹子、带子等)以将上部芯件210与对应的下部芯件连结。
应当理解的是，可以将上部芯件210改型为包括上部芯件10或下部芯件11的特征而不脱离所公开的概念的范围，并且类似地，可以将上部芯件10或下部芯件11改型为包括上部芯件210的特征而不脱离所公开的概念的范围。
图9A是根据所公开概念的一个示例实施方式的内骨架220的立体图，而图9B是内骨架220的俯视图。在一些示例实施方式中，内骨架220可以由塑料材料构成，其将绕组与芯件绝缘并且消除了使用带护套线材的需要。内骨架220大致呈长圆形，并具有中央中空开口221。中央中空开口221的直径略大于上部芯件210的中央芯腿212的直径，使得内骨架220可以滑动到中央芯腿212上。
内骨架220包括位于其每个端部处的凸缘225，然而，应当理解的是，在所公开概念的一些示例实施方式中可以省略凸缘225。凸缘225将绕组与芯件绝缘。在一些示例实施方式中，内骨架220还包括形成在内骨架220的中央部分中的突脊222。突脊222将绕组与中央芯腿212的中央部分分隔开。在一些示例实施方式中，中央芯腿212具有气隙并且突脊222可用于将绕组与气隙隔开，使得来自边缘磁通的涡流可被最小化。突脊可以仅围绕内骨架220的一部分圆周延伸，由此允许引出绕组的线材的路径。然而，应当理解的是，可以省略突脊222而未脱离所公开概念的范围。例如，在中央芯腿212不具有气隙的一些示例实施方式中，可以省略突脊222。
内骨架220可以类似于以上关于图4A-4D描述的内骨架20。但是，内骨架220包括长圆形的中央中空开口221，而不是圆柱形的中央中空开口21。长圆形的中央中空开口221可以对应于上部芯件210的中央芯腿212的形状，使得内骨架220可以在中央芯腿212上滑动。应当理解的是，内骨架220可以改型为包括诸如但不限于凹口24、锁定凹口23或内骨架20的任何其他特征部的特征部，而未脱离所公开概念的范围。类似地，应当理解的是，内骨架20可以改型为包括内骨架220的特征部，而未脱离所公开概念的范围。
图10A是根据所公开概念的一个示例实施方式的外骨架230的立体图，而图10B是外骨架230的俯视图。与内骨架220一样，外骨架230可以由塑料材料构成，塑料材料将外骨架对应的绕组与芯件以及与对应于内骨架220的绕组绝缘。外骨架230具有包括上部部分、下部部分和中央部分的三部分式形状。外骨架230包括长圆形的中央中空开口231，外骨架230的上部部分、下部部分和中央部分共有该中央中空开口231。中央中空开口231的直径略大于内骨架220的凸缘225的直径，使得内骨架220可以嵌套在外骨架230内。外骨架230还包括形成在其端部的凸缘236，该凸缘将外骨架230的对应绕组与芯件以及与对应于内骨架220的绕组绝缘。外骨架230消除了使用带护套线材进行电压绝缘的需要。
外骨架230的上部部分具有长圆形形状。上部部分包括对应于外部芯腿213的形状的长圆形部分。长圆形部分远离外骨架230的中央中空开口231延伸。在长圆形部分中形成有外部中空开口234。外部中空开口234具有对应于外部芯腿213的形状的形状。在一些示例实施方式中，外部芯腿213和外部中空开口234均具有半月形形状。外部中空开口234比外部芯腿213略大，使得外部中空开口234能够在外部芯腿213上滑动。长圆形部分在其上、下端处由凸缘236、237定界，该凸缘将对应于外骨架230的绕组与芯件绝缘并将绕组与外部芯腿213中的气隙隔开，使得可以最小化来自边缘磁通的涡流。长圆形部分的高度小于或等于外部芯腿213的上部部分的高度，从而限制绕组延伸越过外部芯腿213中的气隙。
外骨架230的下部部分与外骨架230的上部部分大致类似。例如，外骨架30的下部部分包括形状与外骨架230的上部部分中的长圆形部分和外部中空开口234大致类似的长圆形部分和外部中空开口。
位于外骨架230的上部部分和下部部分之间的外骨架230的中央部分不包括长圆形部分。而是，中央部分仅包括外骨架230的包括长圆形的中央中空开口231的长圆形形状的部分。
外骨架230可以类似于以上关于图5A-5D描述的外骨架30。然而，外骨架230包括长圆形的中央中空开口231，而不是圆柱形的中央中空开口31。长圆形的中央中空开口231可以对应于上部芯件210的中央芯腿212的形状，使得外骨架230可以在中央芯腿212上滑动。应当理解的是，可以将外骨架230改型为包括外骨架30的特征，而未脱离所公开概念的范围。类似地，应当理解的是，可以将外骨架30改型为包括外骨架230的特征，而未脱离所公开概念的范围。
上部芯件210可以与相同或相似的下部芯件组合以形成与由上面关于图1、2A和2B描述的上部芯件10和下部芯件11形成的芯件10、11类似的芯件。内骨架220和外骨架230可以与上部芯件210和对应的下部芯件以及对应的第一和第二绕组一起使用，以形成组合式变压器/电感器装置，类似于芯件10、11、内骨架20、外骨架30、第一绕组40和第二绕组50形成上面关于图1、2A和2B描述的组合式变压器/电感器装置100的方式。例如，可以围绕内骨架220和外骨架230制成绕组，内骨架220可以嵌套在外骨架230内，内骨架220可以滑动到中央芯腿212上，并且外骨架230可以滑动到内部芯腿212和外部芯腿213上，类似于图1的组装组合式变压器/电感器装置100的方式。
本领域普通技术人员将理解的是，中央芯腿12、212的圆柱形形状和长圆形形状是可以用作中央芯腿的形状的非限制性示例。应当理解的是，可以采用其他形状而未脱离所公开概念的范围。还应当理解的是，内骨架和外骨架中的开口的对应形状可以改型为对应于任何形状的中央芯腿，而未脱离所公开概念的范围。
尽管已详细描述了所公开概念的特定实施方式，但本领域技术人员将理解的是，可以根据本公开的总体教示来开发对这些细节的各种改型和替代。因此，所公开的特定装置对所公开概念的范围仅旨在是说明性的而非限制的，所公开概念的范围将被赋予所附权利要求的全部内容及其任何和所有等同物。

Claims (20)

1.一种组合式变压器/电感器装置(100)，包括：
芯件(10，11；210)，所述芯件具有中央芯腿(12；212)和与该中央芯腿(12；212)间隔开的外部芯腿(13；213)；
内骨架(20；220)，所述内骨架围绕所述中央芯腿(12；212)设置；
外骨架(30；230)，所述外骨架围绕所述内骨架(20；220)和所述中央芯腿(12；212)设置并且具有上部部分、下部部分和中央部分，所述上部部分具有围绕所述外部芯腿(13；213)设置的第一长圆形部分(32)，所述下部部分具有围绕所述外部芯腿(13；213)设置的第二长圆形部分(33)，并且所述中央部分围绕所述内骨架(20；220)和所述中央芯腿(12；212)设置；
第一绕组(40)，所述第一绕组围绕所述内骨架(20；220)缠绕；和
第二绕组(50)，所述第二绕组围绕所述外骨架(30；230)缠绕，所述第二绕组(50)具有围绕所述第一长圆形部分(32)缠绕的第一部分、围绕所述中央部分缠绕的第二部分和围绕所述第二长圆形部分(33)缠绕的第三部分。
2.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述外骨架(30；230)的上部部分包括沿着所述上部部分的第一下边缘设置的第一凸缘(37；237)，并且所述外骨架(30；230)的下部部分包括沿着所述下部部分的第一上边缘设置的第二凸缘(37；237)。
3.根据权利要求2所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述外骨架的上部部分包括沿着所述上部部分的第二上边缘设置的第三凸缘(36；236)，并且所述外骨架(30；230)的下部部分包括沿着所述下部部分的第二下边缘设置的第四凸缘(36；236)。
4.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述外骨架(30)的中央部分包括一个或多个突出部(61)，所述一个或多个突出部构造为抵靠所述内骨架(20)以防止所述内骨架(20)沿一个方向竖直运动超过所述外骨架(30)内的预定点。
5.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述外骨架(30)包括至少一个第一锁定特征部(60)并且所述内骨架(20)包括至少一个第二锁定特征部(23)，其中，所述至少一个第一锁定特征部(60)构造成与所述至少一个第二锁定特征部(23)相互作用以防止所述内骨架(20)和所述外骨架(30)相对于彼此旋转。
6.根据权利要求5所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述至少一个第一锁定特征部(60)包括杆柱和凹口中的一者，并且所述至少一个第二锁定特征部(23)包括杆柱和凹口中的另一者。
7.如权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述中央芯腿(12)具有大致圆柱形形状。
8.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述中央芯腿(212)具有大致长圆形形状。
9.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述外部芯腿(13；213)包括圆弧外表面。
10.根据权利要求9所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述外部芯腿(13；213)具有大致新月形形状。
11.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述芯件(10，11)包括上部芯件(10；210)和下部芯件(11；210)。
12.根据权利要求11所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述上部芯件(210)包括沿所述上部芯件的上边缘形成的至少一个第一凹部(216)，并且所述下部芯件(210)包括沿着所述下部芯件的下边缘形成的至少一个第二凹部(216)，其中，所述至少一个第一和第二凹部(216)构造成接收用于将所述上部芯件(210)和所述下部芯件(210)紧固到一起的带子或夹子。
13.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述外部芯腿(12；212)和/或所述中央芯腿(13；213)包括气隙。
14.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述内骨架(20)包括构造为允许引出所述第一绕组的至少一个凹口(24)。
15.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述内骨架(20；220)包括围绕所述内骨架(220)的圆周的至少一部分形成的至少一个突脊(22；222)。
16.根据权利要求1所述的组合式变压器/电感器装置(100)，其中，所述第一绕组(40)形成变压器的第一绕组，并且所述第二绕组(50)形成变压器的第二绕组和电感器的绕组。
17.一种芯件(10，11；210)，包括：
中央芯腿(12；212)；和
与所述中央芯腿(12；212)间隔开的外部芯腿(13；213)，
其中，所述外部芯腿(13；213)具有圆弧外表面。
18.一种骨架(30；230)，包括：
内部部分，所述内部部分中形成有第一开口(31；231)；
上部部分，所述上部部分具有从所述内部部分延伸的第一长圆形部分(32)并且其中形成有上部开口(34；234)；
下部部分，所述下部部分具有从所述内部部分延伸的第二长圆形部分(33)并且其中形成有下部开口(35)；
其中，所述上部部分延伸得小于或等于所述骨架(30)的高度的一半，并且所述下部部分延伸得小于或等于所述骨架(30)的高度的一半。
19.一种组装组合式变压器/电感器装置的方法，所述方法包括：
缠绕内骨架(20；220)；
缠绕外骨架(30；230)，其中缠绕外骨架(40；240)包括：
围绕所述外骨架的内部部分和第一长圆形部分缠绕所述外骨架(30；230)的第一部分；和
围绕所述外骨架(30；230)的内部部分缠绕所述外骨架(30；230)的中央部分；
将所述内骨架(20；220)滑动到所述外骨架(30；230)中；
将所述内骨架和所述外骨架滑动到所述芯件(10，11；210)的中央芯腿(12；212)和外部芯腿(13；213)上；和
连结所述芯件的上部部分和下部部分(10，11；210)。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，缠绕外骨架(40；240)还包括：
围绕所述外骨架(40；240)的所述内部部分和第二长圆形部分缠绕所述外骨架(40；240)的第二部分，
其中，所述外骨架(40；240)的中央部分设置在所述外骨架(40；240)的第一部分与第二部分之间。
CN202080043900.8A 2019-07-12 2020-06-08 变压器电感器组合装置 Pending CN113994444A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962873468P 2019-07-12 2019-07-12
US62/873,468 2019-07-12
US16/661,408 2019-10-23
US16/661,408 US11380473B2 (en) 2019-07-12 2019-10-23 Transformer inductor combination device
PCT/US2020/036567 WO2021011113A1 (en) 2019-07-12 2020-06-08 Transformer inductor combination device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113994444A true CN113994444A (zh) 2022-01-28

Family

ID=74101617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080043900.8A Pending CN113994444A (zh) 2019-07-12 2020-06-08 变压器电感器组合装置

Country Status (9)

Country Link
US (3) US11380473B2 (zh)
EP (1) EP3997721A4 (zh)
JP (1) JP2022541412A (zh)
KR (1) KR20220031617A (zh)
CN (1) CN113994444A (zh)
CA (1) CA3140724A1 (zh)
IL (1) IL289737A (zh)
TW (1) TW202109564A (zh)
WO (1) WO2021011113A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220059274A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Astec International Limited Adjustable Spacer For Magnetic Transformers And Inductors
CN116612972A (zh) * 2022-02-09 2023-08-18 Abb电动汽车有限责任公司 电抗器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621177A (en) 1985-03-27 1986-11-04 Beloit Corporation Inductor configuration for eddy current heating in the papermaking process
US4853668A (en) * 1987-12-23 1989-08-01 Bloom Gordon E Integrated magnetic converter core
JP2668545B2 (ja) * 1988-04-26 1997-10-27 株式会社キジマ 電気巻線部品
US5534839A (en) * 1995-04-05 1996-07-09 Cramer Coil & Transformer Co., Inc. Miniature transformer
US5673013A (en) * 1995-10-06 1997-09-30 Pontiac Coil, Inc. Bobbin concentrically supporting multiple electrical coils
US6449178B1 (en) * 1999-06-15 2002-09-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetron drive step-up transformer and transformer of magnetron drive power supply
IL139714A0 (en) 2000-11-15 2002-02-10 Payton Planar Magnetics Ltd A bobbin for hybrid coils in planar magnetic components
US6501362B1 (en) 2000-11-28 2002-12-31 Umec Usa, Inc. Ferrite core
US6794976B2 (en) * 2002-12-24 2004-09-21 Illinois Tool Works Inc. HF transformer assembly having a higher leakage inductance boost winding
TWI280720B (en) * 2006-02-10 2007-05-01 Yujing Technology Co Ltd Constant frequency electric power supply apparatus
JP5151431B2 (ja) * 2007-12-06 2013-02-27 Ｆｄｋ株式会社 絶縁トランス
JP5777005B2 (ja) * 2010-07-02 2015-09-09 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． トランスフォーマ及びこれを備えるフラットパネルディスプレイ装置
KR101735645B1 (ko) 2010-11-22 2017-05-15 삼성전자주식회사 인덕터 및 트랜스포머
US8570768B2 (en) 2011-04-15 2013-10-29 Power Integrations, Inc. Low-cost transformer assembly
KR20220122158A (ko) * 2021-02-26 2022-09-02 주식회사 솔루엠 역상 구조를 가지는 트랜스포머, 전원 공급부 및 이들을 구비한 평판 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
IL289737A (en) 2022-03-01
WO2021011113A1 (en) 2021-01-21
US20210012943A1 (en) 2021-01-14
EP3997721A4 (en) 2023-08-09
TW202109564A (zh) 2021-03-01
US20230197330A1 (en) 2023-06-22
EP3997721A1 (en) 2022-05-18
US11610720B2 (en) 2023-03-21
CA3140724A1 (en) 2021-01-21
US20220293328A1 (en) 2022-09-15
JP2022541412A (ja) 2022-09-26
US11380473B2 (en) 2022-07-05
KR20220031617A (ko) 2022-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3453036B1 (en) Nested flat wound coils forming windings for transformers and inductors
US20230197330A1 (en) Transformer inductor combination device
US9640307B2 (en) Transformer
US7859380B2 (en) Bobbin assembly
JP5740873B2 (ja) トランス
JP4066840B2 (ja) トランス及びその組立方法
KR101762559B1 (ko) 자성 요소 및 이를 포함하는 변압기
JP2003264110A (ja) スパイラルコイルとトランス
JP2003017334A (ja) コンバータトランス
US10910139B1 (en) Compact common mode choke with differential noise suppression and high self resonant frequency
US20190066903A1 (en) Segmented core system for toroidal transformers
JPH10289829A (ja) トランス用ボビン
JP3409009B2 (ja) スイッチングトランス
JP2003133137A (ja) 巻線型コイル
JP3584707B2 (ja) 電磁装置
CN208422559U (zh) 一种立绕式三相共模电感
JPH046176Y2 (zh)
KR970013570A (ko) 조립성을 개선한 모터고정자구조
JP2777166B2 (ja) 電磁石
JP2003224012A (ja) 巻線型コイル
EP3909112A1 (en) Stator for an electric motor
JPH047570B2 (zh)
CN117497299A (zh) 线圈零件
JPH0655229U (ja) インダクタ及びこれに使用されるコアホルダー
JPH0685378B2 (ja) 小形電気巻線部品

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination