CN1639813A - 一种变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括磁性材料鼓状芯(1)的变压器，鼓状芯(1)具有位于中心的中央芯轴(4)以及在芯轴两端的凸缘部分(5)。绝缘初级线路(2)靠近中央芯轴缠绕，绝缘次级线路(3)绕在初级线路的外面。至少其中一个凸缘部分(5)上设有电绝缘材料元件(12、15)，这些元件可防止线路从中央芯轴沿半径方向经过凸缘部分时与该凸缘部分的外圆周表面接触。元件可以成为至少局部覆盖凸缘部分外圆周表面的外围件(12)。元件也可以成为至少一个凸缘部分(5)上的狭槽形元件(15)。狭槽形元件(15)由两个侧壁部分(15′、15″)构成，其间形成狭槽(16)；至少在背向凸缘部分内表面的侧壁部分(15′)设有凹口，凹口从外周缘至少延伸到芯轴(4)的附近，使得能够穿过狭槽(16)进行布线。外围件(12)和狭槽形元件(15)最好在鼓状芯(1)上结合，并最好构成单个单元。

Description

一种变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器，包括磁性材料鼓状芯，最好是铁氧体鼓状芯，鼓状芯具有位于中心的中央芯轴以及在芯轴两端的凸缘部分，绝缘初级线路尽可能靠近中央芯轴缠绕，绝缘次级线路缠绕在中央芯轴上初级线路的外面。

背景技术

对于耗电量大约为2瓦的电子应用和装置，需要用低价的变压器将电源电压出口的电源电压变换为适合于设备的电压。获取这种变压器的一种已知方法是根据本申请书前言部分中提到的变压器来进行设计。这种变压器十分易于制造，因为它只由很少的部件组成，而且能够以非常节省劳动成本的方式进行装配。鼓状芯可以通过廉价的模制和挤压工艺容易地制成。初级和次级线路缠绕在共用的中央鼓轴上，而鼓轴两端的凸缘部分，除了有助于提高鼓状芯的总体磁性能之外，还能固定和保护绕组。

然而，当对进出变压器的线路的连接导线进行布线时存在问题，因为连接导线无论如何都必须经过凸缘部分才能连接到连接插脚、连接端子或类似的部件。凸缘部分周围的边缘往往十分尖锐，当线路在边缘弯曲时，线路的绝缘会被尖锐边缘损坏。这将导致短路，而当设备的某些部分带有电压却被用户意外触摸时可能造成严重的伤害甚至死亡。解决这个问题的方法是使用不接触凸缘部分的悬空连接导线(flying connectin leads)，但这种悬空导线十分脆弱并易于损坏。

而且，安全条例规定相互接触的初级和次级线路不能以＞45°的角度交叉。其原因是在大角度交叉的情况下，两个线路之间的支承面积将很小，可能导致线路之间产生很高的支承压力而使绝缘损坏，从而造成短路或者在用户可能触摸到的设备部件上产生危险的电压。遗憾的是，对于初级线路的连接导线的布线来说，这种情况难以避免，因为往返于初级绕组的初级线路的连接导线在鼓状芯凸缘部分和次级绕组之间的区域中必然与次级线路交叉。解决这个问题的一种方法是在两个交叉线路之间放置阻隔带。然而，施加这种阻隔带需要花费很多人力并需要有复杂和昂贵的绕卷机。解决问题的另一种方法是在鼓状芯的凸缘部分上设置从外周缘延伸到中央芯轴的凹槽。通过这种方法，初级线路可以往返于初级绕组进行布线而不会与次级线路交叉。然而，连接导线必须经过有可能十分尖锐的凸缘部分边缘的问题仍然存在。

日本专利JP 09045547公开了一种包括鼓状芯的变压器，鼓状芯上带有初级和次级绕组。鼓状芯还设有凹槽，从至少一个凸缘部分的外周缘延伸到中央芯轴，通过该凹槽可以对连接导线进行布线。为了保护连接导线并防止与凸缘部分的凹槽的边缘接触，凸缘部分外面的底座具有延伸到凹槽中的突起部分，突起部分覆盖凹槽的边缘直至与凸缘部分的内表面齐平的水平。突起部分具有圆边而不会损坏线路上的绝缘。然而，对于以这种方式设计的变压器，生产商必须通过所述凹槽对连接导线进行布线，而不能选择将一个或多个连接导线沿半径方向经过凸缘部分的外周缘进行布线，即使考虑到连接插脚或连接端子等的位置，这样做更有利。

发明内容

本发明的目的是改进现有技术的鼓状芯型变压器。具体地，根据本发明的第一个方面，其目的是要保护进出鼓状芯变压器中央芯轴的连接导线，防止连接导线的绝缘层被凸缘部分的边缘损坏，因此可沿任意方向对连接导线进行布线。至少根据权利要求1所述的变压器可实现这一目的。

根据本发明的第二个方面，其目的是能够沿半径方向在凸缘部分的外周缘上对初级和次级线路的连接导线进行布线，而不会使连接导线以＞45°的交叉角度相互接触。根据权利要求6所述的变压器至少可实现这一目的。

第一个方面的目的可以不同的方式来实现。可以实现这一目的的一种方式是，根据权利要求2，用外围件至少局部覆盖凸缘部分的外圆周表面。可以实现这一目的的另一种方式是，根据权利要求6，在凸缘部分的内表面上设置一个狭槽形元件。通过这两种方式都可以沿任意方向对变压器的连接导线进行布线，还能够防止线路上的绝缘被鼓状芯凸缘部分的边缘损坏，从而预防短路和/或损坏。

虽然为了简单起见以及有更好的磁性能，优选使用由不带任何凹槽的均匀凸缘部分构成的鼓状芯，但是在本发明的范围之内也可以使用设有凹槽的鼓状芯。在这种情况下，凹槽的表面也被外围件的电绝缘材料覆盖以防止线路上的绝缘被凹槽边缘损坏。这种实施例的一个优点是至少初级线路的连接导线可以穿过凹槽布线从而防止线路以＞45°的角度交叉。

外围件可以作成一个套圈或套管，简单地通过螺纹安装在凸缘部分周围。然而，在一优选实施例中，外围件作成盖帽或顶盖，除了覆盖凸缘部分的外圆周表面之外，还覆盖凸缘部分的外表面或底面。这种顶盖而且可以起到将变压器连接到基片如线路板上的作用。

根据本发明的第二个方面，将最好是用电绝缘材料制成的狭槽形元件设置在至少其中一个凸缘部分的内侧，这样可以防止相互接触的线路以＞45°的角度交叉，即使所使用的鼓状芯具有不带任何凹槽的均匀凸缘部分。狭槽形元件由两个侧壁部分构成，至少在背向凸缘部分的侧壁部分中设有凹口。这使得能够穿过狭槽和凹口对进出变压器的连接导线特别是初级线路的连接导线进行布线，以便缠绕到中央芯轴上。

为了能够简单地将狭槽形元件安装到中央芯轴，在本发明的一个优选实施例中，两个侧壁部分上都设有凹口，每个凹口的宽度至少等于中央芯轴的外径。因此能够滑动地将狭槽形元件推到中央芯轴上。然而，还应当认识到狭槽形元件可以分成两半，并通过任何适当的方法装配到中央芯轴周围。

在优选实施例中，至少靠近凸缘部分设置的狭槽形元件的侧壁部分的宽度至少等于凸缘部分的直径。通过这种方式，可以将连接导线布线至变压器而完全不会接触凸缘部分，而且该侧壁部分的外周缘最好也是圆形的以防止损坏线路的绝缘。

狭槽形元件和外围件最好结合在一起，构成单个单元或两个以上的独立单元，独立单元可以任何适当的方法进行装配。

附图说明

现在将参考下述实施例和附图来介绍本发明，附图中：

图1是现有技术鼓状芯的第一个实施例的透视图，一个凸缘部分设有凹槽，并示意性地示出了分别连接至初级和次级绕组的连接导线；

图2是与图1类似的现有技术鼓状芯第二个实施例的透视图，凸缘部分不带凹槽；

图3是图1鼓状芯的透视图，一个凸缘部分设置了包括根据本发明的外围件的保护盖；

图4是通过图3鼓状芯中心的纵向剖视图；

图5是图2鼓状芯的透视图，其中一个凸缘部分设置了包括根据本发明的外围件和狭槽形元件的保护盖；

图6是通过图5的鼓状芯中心的纵向剖视图；

图7是沿图6中VII-VII剖面的横剖截面图；和

图8是图6中狭槽形元件和外围件的透视图。

具体实施方式

为了更好地理解进出鼓状芯型变压器的初级和次级线路的连接导线的布线问题，首先参考附图1和附图2。在这些附图中示出了现有技术的两种传统鼓状芯1，还示意性地示出了初级线路的连接导线2以及次级线路的连接导线3。鼓状芯1包括中央芯轴4以及在中央芯轴4两端的凸缘部分5。

图1所示鼓状芯的一个凸缘部分设有凹槽6，通常是V形并从凸缘部分的外圆周表面延伸到中央芯轴4附近。初级线路的连接导线2通过凹槽6，初级线路绕在中央芯轴上以形成尽可能靠近中央芯轴的初级绕组。次级线路将绕在初级绕组上，在初级绕组的外面形成次级绕组，次级线路的连接导线3也可以通过凹槽6，但在本实施例中却是沿半径方向在凸缘部分5上布线并在凸缘部分的外周缘上弯曲，因为考虑到连接插脚和连接端子等的位置，有时这样更可取。在这种现有技术的变压器中，问题可能出现在用数字7表示的部位，连接导线在凸缘部分的尖锐外周缘以及凹槽边界上弯曲，因此线路上的绝缘可能损坏，导致短路和/或如前面提到的造成伤害。

与图1中的鼓状芯不同，图2中的鼓状芯没有任何凹槽。初级线路的连接导线2和次级线路的连接导线3都沿半径方向在凸缘部分5上布线并在其尖锐外周缘上弯曲，因此与图1一样，问题可能出现在部位7。而且，在本实施例中，初级绕组的连接导线2必须经过次级绕组(该绕组用线匝8表示)和凸缘部分5内表面之间的区域。在大多数情况下，这意味着初级线路和次级线路将以＞45°的角度相互交叉(点9)，不仅可能损坏线路的绝缘，而且由于某些安全条例的规定也不允许。

现在参考图3和4，图中示出了本发明的第一个实施例。本实施例中的鼓状芯与图1中的鼓状芯具有相同类型，即一个凸缘部分5设有凹槽6。与图1中一样，至初级绕组10的连接导线2通过凹槽6，而次级绕组的连接导线3沿半径方向在鼓状芯的凸缘部分5上布线并在凸缘部分的边缘上弯曲。然而，根据本发明，鼓状芯设有电绝缘材料制成的外围件12，其覆盖凸缘部分的整个外圆周表面以及凹槽6的表面部分。具体地，外围件构成顶盖13的一部分，顶盖13通过螺纹连接在鼓状芯的一端，因此其覆盖凸缘部分的外表面或底面。外围件12能够容易地制成带有圆整边，因此可减少损坏线路绝缘的危险性，但如果绝缘还是被损坏，所述电绝缘材料防止造成短路和/或伤害。如图4中清楚所示，在本优选实施例中外围件12的上缘略微高于凸缘部分5的内表面。这又减少了造成短路和/或伤害的危险性，因为可以将连接导线布线至初级和次级绕组10、11而完全不会接触到凸缘部分。为了帮助固定连接导线，外围件的上缘在连接导线通过凸缘部分边缘的位置设有凹口。

在本优选实施例中，顶盖13也起到将变压器连接到印刷线路板或类似装置上的作用。顶盖底面上的连接插脚14构成线路的电连接端子以及变压器的紧固件，并可插入线路板的配对插孔中。

图5和6示出了本发明的第二个实施例，尤其适合于根据图2的不带凹槽的鼓状芯。除了外围部分12之外，本实施例还包括狭槽形元件15，带有两个侧壁部分15′和15″，其间形成狭槽16。

在本优选实施例中，外围件12构成顶盖13的一部分，其覆盖凸缘部分5的外表面或底面并起到变压器的连接件的作用。而且，顶盖与狭槽形元件15结合成一单元。为了能够更加容易地装配到鼓状芯上，外围件12并不围绕凸缘部分5的整个圆周延伸，只是围绕圆周的一半。出于同样的原因，狭槽形元件15设有凹口17，其宽度至少等于中央芯轴4的直径。以这种方式构成的器件通过在凸缘部分5上滑动移动，能够容易地安装到鼓状芯上。

而且，利用这种器件能够以安全和可靠的方式对初级线路的连接导线2和次级线路的连接导线3进行布线。初级线路的连接导线2这样布线：导线从位于外围件12外侧的顶盖13底面的连接插脚14，以不少于一匝的方式穿过狭槽16，最后向上穿过上壁部分15′中的凹口17，缠绕到中央芯轴4上作为初级绕组。另一方面，次级线路的连接导线3这样布线：从连接插脚14延伸到外围件12的外侧，沿半径方向经过狭槽形元件15的上侧绕在初级绕组上作为次级绕组。通过这种方式，线路和凸缘部分之间完全没有接触，而且初级和次级线路不会交叉而相互接触。

在图7和8中分别通过横截面图和透视图更加详细地示出了结合的狭槽形元件15和外围件。如这些附图所示，两个侧壁部分15′和15″通过间隔元件18保持一段距离，间隔元件18是弯曲的并围绕侧壁部分的中心设置。确切地，它是半圆形的并在凹口17一侧开口，能够绕中央芯轴4滑动移动。

如上文所提到的，最好将狭槽形元件15与外围件12结合在一起，如图5-8所示。然而，也可以单独使用狭槽形元件，不带任何外围件。在这种情况下，至少靠近凸缘部分5的侧壁部分15″沿其一部分周缘的宽度起码等于凸缘部分的直径。通过这种方式，可以将连接导线布线至变压器而不会接触凸缘部分，而且该侧壁部分的外周缘最好也是圆整的，以防止损坏线路的绝缘。

概括地，本发明涉及一种包括磁性材料鼓状芯1的变压器，鼓状芯1具有位于中心的中央芯轴4以及在芯轴两端的凸缘部分5。绝缘初级线路2靠近中央芯轴缠绕，绝缘次级线路3绕在初级线路的外面。至少一个凸缘部分5设有电绝缘材料元件12、15，这些元件可防止线路从中央芯轴沿半径方向经过凸缘部分时与该凸缘部分的外圆周表面接触。元件可以成为至少局部覆盖凸缘部分外圆周表面的外围件12。元件也可以成为在至少一个凸缘部分5上的狭槽形元件15。狭槽形元件15由两个侧壁部分15′、15″构成，其间形成狭槽16；至少在背向凸缘部分内表面的侧壁部分15′设有凹口，凹口从外周缘至少延伸到芯轴4的附近，使得导线能够穿过狭槽16进行布线。外围件12和狭槽形元件15最好在鼓状芯1上结合，并最好构成单个单元。

Claims (7)

1.一种包括磁性材料鼓状芯(1)的变压器，所述鼓状芯(1)具有位于中心的中央芯轴(4)以及在所述芯轴两端的凸缘部分(5)，绝缘初级线路(2)尽可能靠近所述中央芯轴缠绕，绝缘次级线路(3)缠绕在所述中央芯轴上所述初级线路的外面，其特征在于，至少一个所述凸缘部分(5)设有电绝缘材料元件(12、15)，所述元件可防止所述线路从所述中央芯轴沿半径方向经过所述凸缘部分时与所述凸缘部分的外圆周表面接触。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，至少一个所述凸缘部分(5)上设有电绝缘材料制成的外围件(12)，所述外围件至少局部覆盖所述凸缘部分的外圆周表面，可防止所述线路(2、3)从所述中央芯轴(4)沿半径方向经过所述凸缘部分时与所述鼓状芯凸缘部分的外圆周表面接触。

3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述鼓状芯(1)形成至少一个从所述凸缘部分(5)的外圆周表面延伸的凹槽(6)，所述外围件(12)覆盖所述凹槽的表面。

4.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述外围件(12)从所述凸缘部分(5)的一个内表面突出。

5.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述外围件(12)构成覆盖所述凸缘部分(5)的外表面或底面的顶盖(13)的一部分。

6.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，至少一个所述凸缘部分(5)的内表面设有电绝缘材料制成的狭槽形元件(15)，所述狭槽形元件包括两个侧壁部分(15′、15″)，其间形成狭槽(16)，至少在背向所述凸缘部分内表面的所述侧壁部分(15′)设有凹口，所述凹口从外周缘至少延伸到所述芯轴(4)附近，使得至少所述初级线路(2)可通过所述狭槽(16)进行线路布线，越过所述凸缘部分，从所述狭槽的凹口(17)部分出来，缠绕到所述中央芯轴(4)。

7.根据权利要求6所述的变压器，其特征在于，各所述侧壁部分(15′、15″)设有凹口(17)，所述凹口都从外周缘延伸到中心，其宽度至少与所述中央芯轴(4)的直径一样，能够使所述狭槽形元件(15)位于所述中央芯轴的周围。

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