CN1979704A

CN1979704A - 变压器及其制造方法

Info

Publication number: CN1979704A
Application number: CN 200510137040
Authority: CN
Inventors: 王金盛; 胡强
Original assignee: Sumida Electric HK Co Ltd
Current assignee: Sumida Electric HK Co Ltd
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: CN1979704B

Abstract

本发明提供了一种变压器，包括：初级线圈，其由扁平的第一导体沿垂直方向螺旋式卷绕而成，在各匝之间存在有间隙；次级线圈，其由多个扁平的U形第二导体通过连接件并联起来而形成，其中各个第二导体可分别插入到第一导体的相应间隙中；以及可在其中容纳初级线圈和次级线圈的磁芯。该变压器尤其适用于高频条件下的大电流输出的情况，泄漏电感也很小，并且结构简单，装配容易。本发明还提供了一种变压器的制造方法。

Description

变压器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种变压器，尤其是适用于高频条件下大电流输出的变压器。本发明还涉及一种变压器的制造方法。

背景技术

变压器是一种基本的元器件，其大体上包括初级线圈、次级线圈和磁芯。随着现代通信和计算机技术的不断发展，对变压器在高频条件下的大电流输出的要求也越来越高。

已经知道，导体在高频条件下存在集肤效应的现象，即高频电流趋向于集中在导体的表面流动。这便减少了导体的有效截面积，增加了导体的阻抗，导致铜损增加。同样，在高频条件下工作的变压器也存在这一问题。另外，在高频条件下工作的变压器还存在着泄漏电感比较大的缺点。

在现有技术如日本公开特许公报2004-103624中提出了一种变压器，该变压器包括两组线圈，它们分别用作变压器的初级线圈和次级线圈。线圈由扁平导体围绕垂直于其平面方向的轴线螺旋式地卷绕而成，在各匝之间存在有一定的间隙，并且导体两端的伸出部分用作端子。在装配时将这两个线圈相互插嵌且相对地旋转而使它们彼此嵌套在一起，使两组线圈内的每一匝都互相容纳在彼此的间隙内。然后通过套上磁芯而形成了变压器。这种变压器采用了相互间隔地嵌套在一起的初级线圈和次级线圈，其耦合程度高，泄漏电感较小，并且可以实现小型化。然而，该变压器的装配比较复杂，在装配时需要同时旋转两个线圈，因此必须保证线圈之间有良好的绝缘效果。此外，在低频条件下，次级线圈虽然采用了扁平导线而导致在阻抗上有了很大的改善，然而一组线圈仍不容易满足更大的输出电流要求。在高频条件下，由于次级线圈在同样的线径下不能再分割以增大因集肤效应的影响而减少的有效导通面积，因此同样无法满足更大的输出电流要求。

另外，在日本公开特许公报2004-303857中提出了一种变压器，它包含有高压线圈、第一低压线圈、第二低压线圈以及线圈支架。第一低压线圈、高压线圈和第二低压线圈按此顺序层叠在一起，形成一个子组件。在线圈支架的两侧上分别安放一个子组件，然后通过套上磁芯而形成了变压器。其中，高压线圈的端部设有孔，通过从孔中穿过的销状端子将线圈支架两侧的两个高压线圈并联在一起。这种变压器无论在低频和高频的条件下都能承载较大的输出电流。然而，该变压器的耦合程度不高，泄漏电感较大。另外，各线圈的结构非常复杂，导致制造成本和装配成本均很高。

发明内容

鉴于现有技术所存在的缺点，本发明的目的是提供一种变压器，其结构简单，装配方便，漏电感小，同时能满足在低频和高频条件下大电流输出的要求。

根据本发明，提供了一种变压器，包括：初级线圈，其由扁平的第一导体沿垂直方向螺旋式卷绕而成，在各匝之间存在有间隙；次级线圈，其由多个扁平的U形第二导体通过连接件并联起来而形成，其中各个第二导体可分别插入到第一导体的相应间隙中；以及可在其中容纳初级线圈和次级线圈的磁芯。

根据本发明的一个实施例，该第一导体的卷绕曲率与U形第二导体的曲率相同。

根据本发明的一个优选实施例，在第二导体的末端处设有孔，连接件穿过多个第二导体中的孔而将多个第二导体并联起来。该连接件优选为销。在一个具体实施例中，该连接件为螺销。连接件所穿过的孔为螺孔。

作为备选，连接件可以是焊接接头或粘结接头。

另一方面，本发明还提供了一种变压器的制造方法，包括：沿垂直方向螺旋式卷绕扁平的第一导体，并且在各匝之间留有间隙；将多个扁平的U形第二导体插入到第一导体各匝之间的相应间隙中，并利用连接件将多个第二导体并联起来，形成一个子组件；以及将磁芯套入到上述子组件中，形成变压器。

根据本发明的一个实施例，U形第二导体的曲率制成为与第一导体的卷绕曲率相同。另外，连接件可以是销、螺销、焊接接头或粘结接头。

在本发明的变压器中，次级线圈采用了形式为多个扁平U形导体并联的设计，这样便有效地增加了导体的有效截面积，确保了变压器无论是在低频还是在高频条件下都具备大电流输出的能力。

另外，初级线圈由扁平导体围绕垂直于其平面方向的轴线螺旋式卷绕而成，在各匝之间存在一定的间隙，而各个次级线圈分别插入到各个间隙之中，形成嵌套式结合。这就有效地增加了初级线圈和次级线圈之间的结合面积，使其耦合程度很高。因此，在高频条件下线圈之间的传导损耗较小，泄漏电感也很小。

此外，由于初级线圈由单根扁平导体卷绕而成，而次级线圈由多根扁平的U形导体并联而成，它们自身的结构非常简单，制造成本低。另外，在装配时只需将次级线圈插入到初级线圈的各个间隙之中即可，因此装配起来也非常方便。而且，该变压器直接利用初级线圈的末端和连接次级线圈所用的销作为电气连接用的端子，这便节省了端子台，进一步降低了成本。

附图说明

下面将结合附图和实施例来对本发明进行详细的说明。在所有图中，相同或相似的部件由相同的标号来表示。

图1是根据本发明的一个实施例的变压器的分解透视图；

图2是图1所示初级线圈的透视图；

图3是图1所示次级线圈中的单个导体的透视图；和

图4是装配好的变压器的透视图。

具体实施方式

下面将参考附图来介绍本发明的一个实施例。

如图1所示，本发明的变压器100包括初级线圈10、次级线圈20和一对磁芯30。磁芯30是本领域所普遍采用的铁氧体磁芯，在本文中不作详细说明。

如图2所示，初级线圈10由一根扁平导体11绕垂直于导体平面的轴线(未示出)螺旋式卷绕而成，在所卷绕出的初级线圈10的各匝之间存在有一定的间隙12。在本文的描述中，将扁平导体所处的平面内的方向称为水平方向，而将与之垂直的方向即上述轴线所处的方向称为垂直方向。初级线圈10的两端向外伸出，形成了接线端子13。初级线圈可进行凡立水浸渍处理，以便增强其绝缘性能。

次级线圈20包括多个扁平导体，各导体优选为扁平的U形铜片，在图3中显示了其中一个扁平导体21。导体21由一多根扁平导体沿水平方向弯曲成U形而形成。该导体21的厚度应当与在初级线圈10中所形成的间隙12的尺寸大致相等。在一个优选实施例中，导体21以与初级线圈10中的螺旋式卷绕的曲率相同的曲率而弯曲成U形，以保证初级线圈和次级线圈之间的耦合度。本领域的技术人员可以理解，这种形状的导体可利用简便且低成本的方式来实现。为了将多个导体21并联起来，在导体21的两端可分别设有孔22。可利用销25穿过各个导体21中的孔22而将多个导体21并联起来。销25可由铜等导体制成，其截面可以是任意形状，包括圆形、带缺口的圆形、椭圆形、方形、三角形等。根据一个具体实施例，销25为螺销，而孔22制成为带有螺纹的孔。然而，本领域的技术人员可以理解，也可利用多种其它传统的技术来将多个导体21并联起来，例如焊接、粘合剂粘结等。

在装配期间，将多个导体21分别插入到初级线圈10的间隙12中，然后利用销25穿过各导体21中的孔22而将多个导体21并联起来。之后再套入一对磁芯30，从而形成本发明的变压器100。图4显示了装配好的变压器100。

本发明的变压器100采用了由多个导体并联所形成的次级线圈，这便有效地克服了集肤效应所带来的不利影响，降低了铜损，使得可以在高频条件下有效应用并且承载大电流。另外，初级线圈和次级线圈的嵌套式结合使得线圈的耦合程度提高，因此泄漏电感很小。试验证明，本发明的变压器100可在100-500千赫的范围内工作，并且每一个这样形成的变压器模块可以承载高达30安培的电流。本发明的另一突出的优点在于，本发明变压器的结构非常简单，初级、次级线圈都很容易制造，装配也非常方便，因此可以显著地降低制造成本和装配成本。

根据本发明的另一方面，还提供了一种变压器的制造方法，该方法包括步骤：沿垂直方向螺旋式卷绕扁平的导体11，并且在各匝之间留有间隙；将多个扁平的U形导体21插入到导体11的各匝之间的相应间隙中，并利用连接件将所述多个导体21并联起来，形成一个子组件；以及将磁芯套入到上述子组件中，形成变压器。

在该方法中，可以使第一导体的卷绕曲率与U形第二导体的曲率相同。这样可以进一步提高初级和次级线圈之间的耦合性能。

在该方法中，连接件可以是销25，其可由铜等导体制成。在这种情况下，在导体21的两端可分别设有孔22。利用销25穿过各个导体21中的孔22而将多个导体21并联起来。在一个具体实施例中，孔22可以制成为带有螺纹的孔，而销25制成为螺销。当然，连接件也可以是本领域所公知的其它类型，包括焊接接头或粘结接头等。

以上通过具体的和优选的实施例详细地描述了本发明，然而本领域的技术人员应当理解，本发明并不局限于所述的实施例。在不脱离本发明的权利要求所述范围的前提下，可以对本发明进行各种修改或组合，这些都属于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种变压器，包括：

初级线圈(10)，其由扁平的第一导体(11)沿垂直方向螺旋式卷绕而成，在各匝之间存在有间隙(12)；

次级线圈(20)，其由多个扁平的U形第二导体(21)通过连接件(25)并联起来而形成，其中各个所述第二导体(21)可分别插入到所述第一导体(11)的相应间隙(12)中；和

可在其中容纳所述初级线圈和次级线圈的磁芯(30)。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第一导体(11)的卷绕曲率与所述U形第二导体(21)的曲率相同。

3.根据权利要求1或2所述的变压器，其特征在于，在所述第二导体(21)的末端处设有孔(22)，所述连接件(25)穿过所述多个第二导体中的孔(22)而将所述多个第二导体(21)相连。

4.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，所述连接件(25)为销。

5.根据权利要求4所述的变压器，其特征在于，所述销为螺销。

6.根据权利要求5所述的变压器，其特征在于，所述孔(22)为螺孔。

7.根据权利要求1或2所述的变压器，其特征在于，所述连接件(25)为焊接接头或粘结接头。

8.一种变压器的制造方法，包括：

沿垂直方向螺旋式卷绕扁平的第一导体(11)，并且在各匝之间留有间隙(12)；

将多个扁平的U形第二导体(21)插入到所述第一导体(11)的各匝之间的相应间隙(12)中，并利用连接件(25)将所述多个第二导体(21)并联起来，形成一个子组件；和

将磁芯(30)套入到所述子组件中，形成变压器。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一导体(11)的卷绕曲率制成为与所述U形第二导体(21)的曲率相同。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述连接件(25)选自销、螺销、焊接接头或粘结接头。