JP2018032851A - 共振型高電流密度変圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】二次コイルにより大電流に対応でき、生産と組み立て工程を簡素化する変圧器を提供する。
【解決手段】二次側絶縁コイルボビン1、一次側絶縁コイルボビン２、鉄芯モジュール３を含み、二次側絶縁コイルボビンが基板１１を備え、基板から延伸された柱体１２と立板１３が収容空間を形成し、空間内に収容された絶縁スリーブ１４が二次コイル１５を被覆し、一次側絶縁コイルボビンが二次側絶縁コイルボビンの一側に連接され、表面に一次巻線２１が設置され、絶縁カバー２２により被覆され、鉄芯モジュールが第１鉄芯３１と第２鉄芯３２を備え、第１一次側鉄芯柱３１１と第２一次側鉄芯柱３２１が一次側絶縁コイルボビンの通路内にそれぞれ挿入され、各第１二次側鉄芯柱３１２と各第２二次側鉄芯柱３２２が対応する絶縁スリーブ内にそれぞれ挿入される。
【選択図】図２

Description

本発明は変圧器に関し、特に、二次側が大電流を流通でき、磁界シールド効果を高め、かつ生産と組み立て工程を簡素化できる、共振型高電流密度変圧器に関するものである。

液晶テレビ等の電子製品の電源供給システムにおいて、変圧器の多くは、スイッチングの損失及びノイズ低減のため漏れインダクタンス型の変圧器（例：共振変圧器、ＬＬＣ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を主としている。

出願人の台湾特許公開第２０１６１９９９１号「共振型高電流密度変圧器」先行案は、その構造が主に、両側にそれぞれ同一方向に延伸する第１、第２側柱を設け、且つ前記第１側柱同士、及び前記第２側柱同士が当接し合う二つの鉄芯と、貫通する第１通孔を設け、前記第１通孔は、二つの前記鉄芯にある同側の前記第１側柱を覆設し、前記第１通孔の両端部外周側に、側面板をそれぞれ設け、前記第１通孔外周側にある二つの前記側面板の間に二つのコイル溝を両側に形成する仕切りプレートを設ける第１コイルボビンと、導線が前記第１コイルボビンにある二つの前記コイル溝を巻き付けることにより形成する一次コイルと、貫通する第２通孔を設け、前記第２通孔は、二つの前記鉄芯にある同側の前記第２側柱を覆設し、前記第２通孔外周側の中段に、二次コイルエリアを両側に形成する仕切り板を設ける第２コイルボビンと、それぞれ曲折して前記第２コイルボビンの前記二次コイルエリア外周側に被覆することで、二次コイルを形成している二つの金属プレートと、前記第２コイルボビン外側に設置し、基部を有し、前記基部は、前記第１コイルボビンに近接する一側に前記第１、第２コイルボビン間を隔離する隔離部を設けるコイルボビン台座と、絶縁且つ、Ｕ字型を呈するように曲折し、前記コイルボビン台座に近接する前記第１コイルボビンの一側に設置し、且つその両端部が前記第１コイルボビンの上下両側を遮蔽する隔離シールドと、を含む。

しかしながら、上述の特許案の構造は実際の応用時に次のような欠点がある。
1. 上述の特許案は金属プレートで二次コイルを代替しているが、二次コイルは主に大電流が通過し、変圧下で必要な電力が大きいほど、通過する電流の大きさが相対的に高くなり、必要な電力の大きさに合わせて鉄芯柱の断面積を大きく必要があるため、変圧器の体積を効果的に縮小することができない。
2. 上述の特許案は金属プレートがそれぞれ曲折して前記第２コイルボビンの前記二次コイルエリア外周側を被覆し、中段が仕切り板により隔てられており、２つの金属プレートの幅と仕切り板の幅の総和を以って、第１コイルボビン上の一次コイルの幅に等しくなっており、仕切り板は磁気を伝導しないため、２つの金属プレート間にエアギャップが形成され、エアギャップ損失の発生につながる。
3. 上述の特許案の２つの金属プレートと鉄芯の第２側柱が垂直を成した設置は、第２側柱間に不必要な磁気シールドが発生し、銅損の増加を招く。

上述の欠点に鑑み、発明人は前述の欠点について改善方法を研究し、ついに本発明が生み出されたものである。

台湾特許公開第２０１６１９９９１号明細書

本発明の目的は、二次コイルが銅片で構成され、大電流を流すことができる、共振型高電流密度変圧器を提供することにある。

本発明の別の目的は、二次側鉄芯が多軸設計により、出力電力の大きさに基づいた軸数を並べて配置することができ、電力の大きさに基づいた軸数の調整を達成できる、共振型高電流密度変圧器を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、生産と組み立ての工程を簡素化できる、共振型高電流密度変圧器を提供することにある。

上述の目的及び効果を達成するため、本発明において実施する技術手段は次の通りである。本発明の共振型高電流密度変圧器は、二次側絶縁コイルボビンと、前記二次側絶縁コイルボビンの一側に連接された一次側絶縁コイルボビンと、前記二次側絶縁コイルボビンおよび一次側絶縁コイルボビン内に結合された鉄芯モジュールと、を含む。

前記二次側絶縁コイルボビンは、基板と、前記基板の一側の両端からそれぞれ延伸された柱体と、前記基板の他側に、かつ前記２つの柱体の間に相対する位置から延伸された立板と、前記柱体と立板の間に形成された収容空間と、前記収容空間に収容され、かつ複数の套管が設けられた絶縁スリーブと、前記絶縁スリーブの套管を被覆して設置される複数の二次コイルを備えている。

前記一次側絶縁コイルボビンは内部に貫通した通路を備え、表面に一次巻線が設置され、さらに前記一次巻線の表面を被覆する絶縁カバーが設置される。

前記鉄芯モジュールは第１鉄芯と第２鉄芯を備え、第１鉄芯は一側に第１一次側鉄芯柱が延伸して設けられ、他側に複数の第１二次側鉄芯柱が延伸して設けられ、前記第２鉄芯は一側に第２一次側鉄芯柱が延伸して設けられ、他側に複数の第２二次側鉄芯柱が延伸して設けられ、第１一次側鉄芯柱と第２一次側鉄芯柱は相互に対称に設置され、各第１二次側鉄芯柱と各第２二次側鉄芯柱も対称に設置され、第１鉄芯と第２鉄芯が前記二次側絶縁コイルボビンと前記一次側絶縁コイルボビン内にそれぞれ結合され、前記第１一次側鉄芯柱と第２一次側鉄芯柱が前記一次側絶縁コイルボビンの通路内にそれぞれ挿入され、各第１二次側鉄芯柱と各第２二次側鉄芯柱が前記二次側絶縁コイルボビンの対応する絶縁スリーブ内にそれぞれ挿入される。

上述の構造において、前記一次側絶縁コイルボビンは両側にリング片がそれぞれ設置され、かつ前記一次側絶縁コイルボビンの表面の前記２つのリング片の間に少なくとも１つの仕切りリング片が設置される。

上述の構造において、前記絶縁カバーは両側に延伸された側縁辺を備え、前記側縁辺が前記リング片と仕切りリング片の間に嵌入される。

上述の構造において、前記２つのリング片にそれぞれ絶縁ブロックが設けられ、前記等絶縁ブロックがそれぞれ接合面を備え、前記接合面が第１一次側鉄芯柱と第２一次側鉄芯柱の側面表面をそれぞれ被覆する。

上述の構造において、前記二次側絶縁コイルボビンの基板に複数の穿通孔が設けられ、前記二次コイルの底部が前記等穿通孔に穿通される。

上述の構造において、前記等柱体は前記立板に相対する一側に貼着面を備え、前記貼着面が前記第１二次側鉄芯柱と第２二次側鉄芯柱の側面表面をそれぞれ被覆する。

上述の構造において、前記絶縁スリーブは頂部に固定片が延伸され、前記固定片が二次コイル上を被覆する。

上述の構造において、前記二次コイルは銅片を湾曲して成型される。

上述の構造において、前記絶縁スリーブの複数の套管の設置数量は、複数の第１二次側鉄芯柱と第２二次側鉄芯柱の数量に等しい。

上述の構造において、前記二次側絶縁コイルボビンと一次側絶縁コイルボビンの間は連接手段により連接され、前記連接手段は、前記鉄芯モジュールに跨設された固定部材と、前記二次側絶縁コイルボビンと前記一次側絶縁コイルボビンの相対する面にそれぞれ設置された連接部と対接部を含む。

本発明の上述目的、効果及び特徴をより具体的に示すため、以下、図面を参照しながら説明する。

本発明の最良の実施例の立体図である。 本発明の最良の実施例の立体分解図である。 本発明の最良の実施例の別の角度の立体分解図である。 本発明の最良の実施例の部分組立図である。 本発明の最良の実施例の立体断面図である。

図１から図５に示すように、本発明の共振型高電流密度変圧器の構造は主に、二次側絶縁コイルボビン１と、一次側絶縁コイルボビン２と、鉄芯モジュール３と、連接手段４を含む。

前記二次側絶縁コイルボビン１は、基板１１を備え、基板１１に複数の穿通孔１１１が設けられ、基板１１の一側の両端に柱体１２がそれぞれ延伸して設けられ、他側の前記２つの柱体１２の間に対応する位置に立板１３が延伸して設けられ、２つの柱体１２と立板１３間に収容空間１０が形成され、収容空間１０に絶縁スリーブ１４が収容され、絶縁スリーブ１４が複数の套管１４１を備え、前記等套管１４１の頂部に固定片１４２が延伸され、各套管１４１上に二次コイル１５が設置され、二次コイル１５が固定片１４２により被覆され、前記柱体１２の前記立板１３に相対する一側に貼着面１２１が設けられる。ここで注意すべきは、大電流の流通を可能にすると同時に、銅損を減少するために、前記二次コイル１５は銅片を湾曲させて成型され、銅片と磁界の方向が平行を成して部分的な磁気シールドが形成される点である。

前記一次側絶縁コイルボビン２は、前記二次側絶縁コイルボビン１の立板１３が設置された一側に連接され、その内部に貫通した通路２０を備え、両側にリング片２３がそれぞれ設置される。かつ一次側絶縁コイルボビン２は２つのリング片２３間の表面の前記リング片２３の間に少なくとも１つの仕切りリング片２４が設けられ、一次巻線２１が一次側絶縁コイルボビン２表面に巻回されて設置され、前記リング片２３と複数の仕切りリング片２４により多槽構造に区分される。さらに、前記一次巻線２１外部が絶縁カバー２２により被覆され、絶縁カバー２２両側に側縁辺２２１が延伸され、側縁辺２２１が前記リング片２３と仕切りリング片２４の間に嵌合される。また、前記リング片に絶縁ブロック２５がそれぞれ延伸して設けられ、前記等絶縁ブロック２５はそれぞれ接合面２５１を備える。

前記鉄芯モジュール３は、第１鉄芯３１と第２鉄芯３２を備え、前記第１鉄芯３１は一側に第１一次側鉄芯柱３１１が延伸して設けられ、他側に複数の第１二次側鉄芯柱３１２が延伸して設けられ、前記第２鉄芯３２は一側に第２一次側鉄芯柱３２１が延伸して設けられ、他側に複数の第２二次側鉄芯柱３２２が延伸して設けられ、前記第１鉄芯３１と第２鉄芯３２が前記二次側絶縁コイルボビン１と一次側絶縁コイルボビン２内にそれぞれ結合され、前記第１一次側鉄芯柱３１１と第２一次側鉄芯柱３２１が前記一次側絶縁コイルボビン２の通路２０内にそれぞれ挿入され、各第１二次側鉄芯柱３１２と各第２二次側鉄芯柱３２２が前記二次側絶縁コイルボビン１の対応する絶縁スリーブ１４内にそれぞれ挿入される。

前記連接手段４は前記二次側絶縁コイルボビン１、一次側絶縁コイルボビン２、鉄芯モジュール３を組み立てるために用いられ、連接手段４は、前記鉄芯モジュール３に跨設される固定部材４１と、前記二次側絶縁コイルボビン１及び一次側絶縁コイルボビン２に相対する面にそれぞれ設置された連接部４２及び対接部４３を含み、前記連接部４２と対接部４３の好ましい実施態様は、アリ型とアリ溝の組み合わせとすることができる。

本発明の組み立て時、前記二次側絶縁コイルボビン１は、二次コイル１５を絶縁スリーブ１４の複数の套管１４１にそれぞれ被着し、前記二次コイル１５の一側が絶縁スリーブ１４の固定片１４２により二次コイル１５が套管１４１上から離脱しないように固定され、続いて二次コイル１５の絶縁スリーブ１４を二次側絶縁コイルボビン１の収容空間１０内に挿入し、二次側絶縁コイルボビン１の基板１１上には複数の穿通孔１１１が設けられているため、前記二次コイル１５の底部が前記等穿通孔１１１に穿通され、位置決めと脱落防止の目的を達する。前記一次側絶縁コイルボビン２のリング片２３と複数の仕切りリング片２４の多槽構造に基づき、一次巻線２１を順に一次側絶縁コイルボビン２の表面に巻回させ、続いて絶縁カバー２２の両側辺の側縁辺２２１を前記リング片２３と仕切りリング片２４の間に結合させる。さらに二次側絶縁コイルボビン１と一次側絶縁コイルボビン２の連接部４２と対接部４３を相互に組み立て、二次側絶縁コイルボビン１と一次側絶縁コイルボビン２を一体として結合する。ここで注意すべきは、連接部４２を二次側絶縁コイルボビン１に設置するとき、対接部４３を一次側絶縁コイルボビン２に設置し、反対に、連接部４２を一次側絶縁コイルボビン２に設置するとき、対接部４３を二次側絶縁コイルボビン１に設置する点である。続いて、前記第１鉄芯３１の第１一次側鉄芯柱３１１を前記一次側絶縁コイルボビン２の通路２０内に挿入し、第１鉄芯３１の各第１二次側鉄芯柱３１２を前記二次側絶縁コイルボビン１の絶縁スリーブ１４の対応する套管１４１内に挿入するとともに、第２鉄芯３２の第２一次側鉄芯柱３２１を前記一次側絶縁コイルボビン２の通路２０内に挿入し、第１一次側鉄芯柱３１１と第２一次側鉄芯柱３２１を通路２０内で相互に接触させ、磁気が導通する状態を形成する。その後、第２鉄芯３２の複数の第２二次側鉄芯柱３２２を前記二次側絶縁コイルボビン１の絶縁スリーブ１４の対応する套管１４１内に挿入し、各第１二次側鉄芯柱３１２と各第２二次側鉄芯柱３２２を套管１４１内で相互に接触させ、磁気が導通する状態を形成する。第１鉄芯３１と第２鉄芯３２を前記二次側絶縁コイルボビン１と一次側絶縁コイルボビン２にそれぞれ挿入した後、注意すべきは、前記二次側絶縁コイルボビン１の柱体１２に貼着面１２１が設けられており、貼着面１２１が第１二次側鉄芯柱３１２と第２二次側鉄芯柱３２２の側面表面をそれぞれ被覆し、かつ前記一次側絶縁コイルボビン２のリング片２３両側の絶縁ブロック２５に接合面２５１が設けられており、接合面２５１が第１一次側鉄芯柱３１１と第２一次側鉄芯柱３２１の側面表面をそれぞれ被覆し、第１一次側鉄芯柱３１１、第１二次側鉄芯柱３１２、第２一次側鉄芯柱３２１、第２二次側鉄芯柱３２２の完全な被覆が形成され、外力の衝撃や汚れの接触から保護すると同時に、外部のノイズの干渉を遮蔽することができる点である。

特に説明すべきは、前記第１鉄芯３１と第２鉄芯３２にはさらに複数の第１二次側鉄芯柱３１２と第２二次側鉄芯柱３２２が設置されており、前記絶縁スリーブ１４に同じ数量の套管１４１が設置され、かつ、前記二次コイル１５がさらに前記套管１４１と同じ数量設置され、即ち本発明は実際の生産の必要、つまり出力電力の大きさに基づき、第１二次側鉄芯柱３１２と第２二次側鉄芯柱３２２の並べて配置する軸数を調整することができ、かつ各軸の鉄芯断面積を調整することで各軸の導通電流を制御し、軸数と各軸の寸法を電力の大きさに基づいて調整するという目的を達することができる点である。本発明の明細書において、第１二次側鉄芯柱３１２と第２二次側鉄芯柱３２２は２つ設置されているが、これは説明上の利便性のためであり、設置時の数量を限定するものではない。注意すべきは、前述の段落で言及したように、前記二次コイル１５は銅片を湾曲して成型されるため、各二次コイル１５が第１二次側鉄芯柱３１２と第２二次側鉄芯柱３２２において、二次コイル１５の銅片幅で第１二次側鉄芯柱３１２と第２二次側鉄芯柱３２２を完全に覆うことができ、幅が十分な状況下で、厚みを適切に減少することができ、さらに渦電流損失を減少するとともに、第１二次側鉄芯柱３１２と第２二次側鉄芯柱３２２の空間を完全に利用し、極小化設計を達成することができる点である。

以上をまとめると、本発明の共振型高電流密度変圧器は新規性と創造性に富んだ発明であり、法に基づき特許を出願するものである。上述の説明の内容は、本発明の最良の実施例を説明したのみであり、本発明の技術手段と範疇を延伸した変化や修飾、改変または同等効果の置き換えはすべて、本発明の権利請求範囲内に含まれる。

１ 二次側絶縁コイルボビン
１０ 収容空間
１１ 基板
１１１ 穿通孔
１２ 柱体
１３ 立板
１４ 絶縁スリーブ
１４１ 套管
１４２ 固定片
１５ 二次コイル
１２１ 貼着面
２ 一次側絶縁コイルボビン
２０ 通路
２３ リング片
２４ 仕切りリング片
２１ 一次巻線
２２ 絶縁カバー
２２１ 側縁辺
２５ 絶縁ブロック
２５１ 接合面
３ 鉄芯モジュール
３１ 第１鉄芯
３２ 第２鉄芯
３１１ 第１一次側鉄芯柱
３１２ 第１二次側鉄芯柱
３２１ 第２一次側鉄芯柱
３２２ 第２二次側鉄芯柱
４ 連接手段
４１ 固定部材
４２ 連接部
４３ 対接部

Claims (11)

1. 共振型高電流密度変圧器であって、二次側絶縁コイルボビンと、一次側絶縁コイルボビンと、鉄芯モジュールと、を含み、
   前記二次側絶縁コイルボビンが、基板を備え、その一側の両端からそれぞれ柱体が延伸され、他側の前記２つの柱体の間に相対する位置に立板が延伸され、前記２つの柱体と前記立板間に収容空間が形成され、前記収容空間に絶縁スリーブが収容され、前記絶縁スリーブに複数の套管が設置され、各套管上に二次コイルがそれぞれ設置され、
   前記一次側絶縁コイルボビンが、前記二次側絶縁コイルボビンの前記立板が設置された一側に連接され、その内部に貫通した通路を備え、表面に一次巻線が設置され、さらに絶縁カバーで前記一次巻線の表面が被覆され、
   前記鉄芯モジュールが、第１鉄芯と第２鉄芯を備え、前記第１鉄芯に第１一次側鉄芯柱と複数の第１二次側鉄芯柱が延伸して設けられ、前記第２鉄芯に第２一次側鉄芯柱と複数の第２二次側鉄芯柱が延伸して設けられ、前記第１鉄芯と第２鉄芯が前記二次側絶縁コイルボビンと一次側絶縁コイルボビン内にそれぞれ結合され、かつ前記第１一次側鉄芯柱と前記第２一次側鉄芯柱が前記一次側絶縁コイルボビンの通路内にそれぞれ挿入され、 前記各第１二次側鉄芯柱と前記各第２二次側鉄芯柱が、対応する位置にある前記二次側絶縁コイルボビンの絶縁スリーブ内にそれぞれ挿入される、
   ことを特徴とする、共振型高電流密度変圧器。
2. 前記一次側絶縁コイルボビンが両側にそれぞれリング片を備え、かつ前記一次側絶縁コイルボビンの表面の前記リング片の間に少なくとも１つの仕切りリング片が設置されたことを特徴とする、請求項１に記載の共振型高電流密度変圧器。
3. 前記絶縁カバーが両側に延伸された側縁辺を備え、前記側縁辺が前記リング片と仕切りリング片の間に嵌入されることを特徴とする、請求項２に記載の共振型高電流密度変圧器。
4. 前記リング片が、それぞれ絶縁ブロックを備え、前記絶縁ブロックがそれぞれ接合面を備え、前記接合面が前記第１一次側鉄芯柱と前記第２一次側鉄芯柱の側面表面をそれぞれ被覆することを特徴とする、請求項１に記載の共振型高電流密度変圧器。
5. 前記二次側絶縁コイルボビンの基板に複数の穿通孔が設けられ、前記二次コイルの底部が前記穿通孔に穿通されることを特徴とする、請求項１に記載の共振型高電流密度変圧器。
6. 前記柱体が、前記立板に相対する一側に貼着面を備え、前記貼着面が前記第１二次側鉄芯柱と前記第２二次側鉄芯柱の側面表面をそれぞれ被覆することを特徴とする、請求項１に記載の共振型高電流密度変圧器。
7. 前記絶縁スリーブの頂部に固定片が延伸して設けられ、固定片が前記二次コイル上を被覆することを特徴とする、請求項１に記載の共振型高電流密度変圧器。
8. 前記二次コイルが銅片を湾曲して成型されたことを特徴とする、請求項１に記載の共振型高電流密度変圧器。
9. 前記絶縁スリーブの複数の套管の設置数量が、前記複数の第１二次側鉄芯柱と前記第２二次側鉄芯柱の数量に等しいことを特徴とする、請求項１に記載の共振型高電流密度変圧器。
10. 前記二次側絶縁コイルボビンと前記一次側絶縁コイルボビンの間が連接手段で連接されたことを特徴とする、請求項１に記載の共振型高電流密度変圧器。
11. 前記連接手段が、前記鉄芯モジュールに跨設された固定部材と、前記二次側絶縁コイルボビンと前記一次側絶縁コイルボビンの相対する面にそれぞれ設置された連接部と対接部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の共振型高電流密度変圧器。