JP3203802U

JP3203802U - 共振型高電流密度変圧器

Info

Publication number: JP3203802U
Application number: JP2016000558U
Authority: JP
Inventors: 森泰楊
Original assignee: ▲りつ▼京科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2016-04-14
Anticipated expiration: 2026-02-05
Also published as: TWI556273B; EP3159903B1; US20170110241A1; US9899144B2; TW201619991A; EP3159903A1

Abstract

【課題】金属プレートを二次コイルとすることで、単位面積内あたりの有効導電断面積を増加し、変圧器の体積を有効的に縮小する共振型高電流密度変圧器を提供する。【解決手段】両側に予め設置する第一、第二側柱１１、１２により、二つの鉄芯１を当接し合い、第一コイルボビン２によって、二つの鉄芯の同側に有る第一側柱を覆設し、第一コイルボビンの両端部に側面板２２をそれぞれ設け、二つの側面板間を仕切りプレート２３によって二つのコイル溝２３１に仕切り、少なくても一つの導線を各コイル溝内に巻き付けて一次コイル７を形成し、更に、第二コイルボビン４に二つの鉄芯の同側にある第二側柱を覆設し、第二コイル外周側を仕切り板４２によって二つのコイルエリア４３、４３１に仕切り、二つの金属プレート６、６０を各コイルエリアにそれぞれ被覆して二次コイルを形成し、コイルボビン台座３を第二コイルボビン外側に設置し、第一、第二コイルボビン間を隔離する隔離部３４をコイルボビン台座一側に設ける。【選択図】図１

Description

本考案は、特に体積を小さくし、パワー密度を向上し、且つ自動化加工生産が容易な共振型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共振変圧器ＬＬＣｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒのような漏れインダクタンス型の変圧器型を主としている。

例えば特許文献１は、外コイルボビンと、内コイルボビンと、鉄芯組と、を包含しており、前記外コイルボビンは、第一貫通孔と、第一凹孔と、を設け、前記内コイルボビンは前記外コイルボビンにある前記第一貫通孔内部を覆設し、第二貫通孔と、第二凹孔と、を設け、前記鉄芯組は、第一鉄芯と、第二鉄芯と、第三鉄芯と、を有しており、前記第一鉄芯と前記第二鉄芯と、は、前記内コイルボビンに有る前記第二貫通孔内に設け、前記第三鉄芯は、前記外コイルボビンにある前記第一凹孔及び前記内コイルボビンにある前記第二凹孔内に設けており、前記内コイルボビンが前記外コイルボビンにある前記第一貫通孔内を覆設することで、第一コイルエリアの巻線と、第二コイルエリアの巻線と、が重なり合い、結合を向上することができ、且つ前記外コイルボビンに前記凹孔をその他に設けるため、前記内コイルボビンの前記巻線は散熱効果を達成することができ、また、前記第三鉄芯を前記凹孔内に設けることから、コイルを二次回路に形成することができ、インダクタンスを向上させることができる。

また、特許文献２は、第一コイルベースを包括した構造であって、本体と、第一通路と、一次コイルと、複数の二次コイルと、ケースと、鉄芯組とを包含しており、前記本体は、複数の接続ピンを有する第一コイルエリアと、前記第一コイルエリアの両側に設置する複数の単一スロットの第二コイルエリアと、を有し、相対し合う前記本体の両側に、開口を有する第一側面及び第二側面をそれぞれ有し、前記第一通路は、前記本体を貫通し、前記一次コイルは、前記第一コイルベースにある前記第一コイルエリア上に巻き付け、且つ複数の前記接続ピンと接続し、複数の前記二次コイルは、前記第一コイルベースにある複数の前記単一スロットの第二コイルエリア上に取り巻き、前記ケースは、第二通路を有し、前記ケースが前記第一コイルベースと組み立てられる際、前記第二通路は、前記第一側面及び第二側面にある前記開口と連通し合い、前記鉄芯組は前記第一コイルベースにある前記第一通路内部及び前記ケースにある前記第二通路内部に部分的に設けている。

複数の前記単一スロットの第二コイルエリアによって、複数の二次コイルを巻き付けることで、コイル及び磁気回路方式を変更し、変圧器の体積を縮小し、且つ鉄芯組を組み立てる際、一次コイルと二次コイルとの間に形成する隙間、及び安定的に制御し難くするインダクタンス値等の欠点を改善している。

しかしながら、上述の二つの構造は、実際の応用時において以下の欠点があげられる。
１．周知の共振型変圧器において、一次、二次コイルは従来の導線（エナメル線）により、巻き付けるように形成しており、大電流を出力した際、複数の導線を採用した二次コイル構造により電流の耐久度を向上させるが、複数のエナメル導線を取り巻いて形成するコイル構造は、過度に巻きつけることによりエナメルを剥がしづらくなる他、出口線或いは結線が困難になり、且つ各導線間に隙間を生じてしまい、ひいては変圧器の体積の縮小もできなくなってしまう。
２．周知の共振型変圧器において、一次コイル及び二次コイルの多くは、同時にひとつのコイルボビン上の異なる位置に巻き付けており、巻線以外の絶熱や結線等は相当労力を消費するため、労力と時間の増加を招いてしまう。
３．周知の共振型変圧器において、二次コイルの代わりとして金属プレートを用いることもあるが、仮に一次、二次コイルが同一のコイルボビン上に設置された場合、安全距離不足を引き起こし易く、且つ、インダクタンスが容易に調整できない等の問題があることから、外部からインダクタンスを加え、共振インダクタンスを補充する必要がある。また、一次、二次コイルが二つのコイルボビン上に設置された場合、二つのコイルボビン間の距離を考慮する必要があり、固定が容易ではないことから、漏れインダクタンス等の特性が定まらず、制御できない等の欠点がある。

台湾特許第Ｍ３３３６４６号

台湾特許第Ｉ４１６５５３号

本考案の目的は、従来の導線（エナメル線）の代わりとして、金属プレートを二次コイルとすることで、単位面積内あたりの有効導電断面積を増加し、変圧器の体積を有効的に縮小する共振型高電流密度変圧器を提供することにある。

本考案のもう一つの目的は、一次、二次コイルをそれぞれ遠離した二つのコイルボビン上に設置し、且つ二つの前記コイルボビンはそれぞれ二つの鉄芯の両側にある側柱部上に覆設することにより、各コイルの製作組み立てを容易にすることで加工効率が向上するだけではなく、変圧器の体積を縮小することもでき、パワー密度が高いという特性を実現する共振型高電流密度変圧器を提供することにある。

本考案のさらにもう一つの目的は、前記一次、二次コイルをそれぞれ遠離する二つの前記コイルボビン上に設置し、且つ、二つの前記コイルボビンは相対するように設置した結合凹スロット及び結合凸杭等の構造によって、嵌合して固定するため、二つの前記コイルボビン間の距離を有効的に固定し、且つ変圧器の漏れインダクタンス等の特性を制御することができる共振型高電流密度変圧器の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に、本考案は、二つの鉄芯と、第一コイルボビンと、一次コイルと、第二コイルボビンと、二つの金属プレートと、コイルボビン台座と、隔離シールドと、を包括し、二つの前記鉄芯は、両側にそれぞれ同一方向に延伸する第一、第二側柱を設け、且つ前記第一側柱同士、及び前記第二側柱同士が当接し合い、前記第一コイルボビンは、貫通する第一通孔を設け、前記第一通孔は、二つの前記鉄芯にある同側の前記第一側柱を覆設し、前記第一通孔の両端部外周側に、側面板をそれぞれ設け、前記第一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、前記一次コイルは、導線が前記第一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し、前記第二コイルボビンは、貫通する第二通孔を設け、前記第二通孔は、二つの前記鉄芯にある同側の前記第二側柱を覆設し、前記第二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、二つの前記金属プレートは、それぞれ曲折して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、前記コイルボビン台座は、前記第二コイルボビン外側に設置し、基部を有し、前記基部は、前記第一コイルボビンに近接する一側に前記第一、第二コイルボビン間を隔離する隔離部を設け、前記隔離シールドは、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一コイルボビンの一側に設置し、且つ前記隔離シールドの両端部を前記第一コイルボビンの上下両側に遮蔽している。

上述の構造に基づくと、前記第一コイルボビンにある二つの前記側面板は、前記コイル溝に接近する一側に挟持溝をそれぞれ設け、前記隔離シールドは、両側の縁に各挟持溝に対応する側縁辺を設け、各前記側縁辺を利用して、各前記挟持溝内に挿入することで、前記隔離シールドを前記第一コイルボビンにある二つの前記コイル溝外側に位置することができる。

上述の構造に基づくと、前記第一コイルボビンは、前記コイルボビン台座に近接する一側に第一結合凸杭及び第一結合凹溝を設け、前記コイルボビン台座は、前記第一コイルボビンに近接する一側に前記第一結合凸杭及び前記第一結合凹溝に対応する第二結合凹溝及び第二結合凸杭を設け、前記第一結合凸杭を利用して、前記第二結合凹溝に嵌合し、且つ前記第二結合凸杭を利用して、前記第一結合凹溝に嵌合することで、前記コイルボビン台座と、前記第一コイルボビンと、を互いに連結している。

上述の構造に基づくと、前記第一コイルボビンは、二つの前記側面版上に第一係止部をそれぞれ設け、二つの前記第一係止部は、前記第一通孔に向かう一側に凹みである第一定位置凹部を設け、前記基部は、前記隔離シールドから遠離する一側の両端部に第二係止部をそれぞれ設け、二つの前記第二係止部は、前記隔離部に向かう一側に凹みである第二定位凹部を設け、且つ前記第一、第二定位凹部は二つの前記鉄芯の両側にそれぞれ当接している。

上述の構造に基づくと、前記第一、第二係止部は複数の接線端子をそれぞれ設けている。

上述の構造に基づくと、前記基部は、前記隔離部及び前記第二係止部間に側部スリットを両側にそれぞれ設ける中間スリットを設け、複数の前記金属プレートは、側端部及び中間端部をそれぞれ有し、且つ、各前記金属プレートの前記中間端部は、共に前記中間スリットを貫通し、異なる前記コイルエリア内に位置する前記金属プレートは、前記側端部によって、異なる側の前記側部スリットに貫通している。

上述の構造に基づくと、前記第一コイルボビンにある前記仕切りプレートは、複数の欠口を設けている。

本考案の構造を示す分解図である。本考案の全体の組み合わせを示す外観図である。本考案の組み合わせ構造を示す断面図である。

図１乃至図３を参照すると分かる通り、本考案の構造は、主に、鉄芯１と、第一コイルボビン２と、コイルボビン台座３と、第二コイルボビン４と、隔離シールド５と、金属プレート６及び一次コイル７等の部分を包括しており、そのうち、前記鉄芯１は、その両側に同一方向に凸起する第一、第二側柱１１、１２を設け、相対する二つの前記鉄芯１が二つの前記第一側柱１１同士で、互いに当接し、且つ二つの前記第二側柱１２同士で、互いに当接すると、磁気回路を形成することができる。

前記第一コイルボビン２は、貫通する第一通孔２１を設け、前記第一通孔２１は、二つの前記鉄芯１の同側にある前記第一側柱１１の外周を覆設し、前記第一通孔２１の両端外周側に、側面板２２をそれぞれ設け、二つの前記側面板２２間に二つのコイル溝２３１を両側に形成する仕切りプレート２３を設け、前記仕切りプレート２３は、複数の欠口２３２を設け、二つの前記側面板２２は、前記コイル溝２３１に近接する一側に、挟持溝２２１をそれぞれ設け、二つの前記コイル溝２３１から遠離する前記側面板２２の一側に、第一係止部２４をそれぞれ設け、且つ前記第一係止部２４から遠離する前記第一コイルボビン２の一側に、第一結合凸杭２５１（アリ型）及び第一結合凹溝２５（アリ溝）をそれぞれ設け、二つの前記第一係止部２４上には、複数の接線端子２４２を設け、二つの前記第一係止部２４は、前記第一通孔２１に向かう一側に凹みである第一定位凹部２４１を有しており、好ましい実施例において、前記第一定位凹部２４１は、前記第一側柱１１に近接する前記鉄芯１の一側に符号する形状を有することで、前記第一側柱１１に近接する前記鉄芯１の一側に当接する縁に覆設して定位を形成することができる。

前記一次コイル７は、導線を前記第一コイルボビン２にある各前記コイル溝２３１に巻き取ることで形成し、且つ、前記欠口２３２は導線を通過させることができ、前記一次コイル７の導線端部は、接線端子２４２上に接続することができる。

前記第二コイルボビン４は、貫通する第二通孔４１を設け、前記第二通孔４１は、二つの前記鉄芯１の同側にある前記第二側柱１２の外周を覆設し、前記第二コイルボビン４は、前記第二通孔４１外周側中段にコイルエリア４３、４３１を両側に形成する仕切り板４２を設けている。

前記コイルボビン台座３は、前記第二コイルボビン４の外側に設置し、前記基部３１を有し、前記基部３１は、前記第一コイルボビン２に近接する一側に前記第一、第二コイルボビン２、４間を隔離する隔離部３４を設け、前記コイルボビン台座３は、前記第一コイルボビン２に近接する一側に、前記第一結合凸杭２５１と、前記第一結合凹溝２５と、にそれぞれ対応する第二結合凹溝３３（アリ溝）と、第二結合凹杭３３１（アリ型）とを設け、前記第一結合凸杭２５１を利用して、前記第二結合凹溝３３に嵌合し、且つ前記第二結合凸杭３３１を利用して、前記第一結合凹溝２５内に嵌合することで、前記コイルボビン台座３と、前記第一コイルボビン２と、を互いに連結している。

前記基部３１は、前記隔離シールド３４から遠離する一側の両端部に、複数の接線端子３２２を設ける第二係止部３２をそれぞれ設け、且つ前記基部３１は、前記隔離部３４及び前記第二係止部３２の間に側部スリット３１２、３１３を両側にそれぞれ設ける中間スリット３１１を設け、二つの前記第二係止部３２は、前記隔離シールド３４に向かう一側に凹みである第二定位凹部３２１をそれぞれ設けており、好ましい実施例において、前記第二定位凹部３２１は、前記第二側柱１２に近接する前記鉄芯１の一側に符号する形状を有することで、前記第二定位凹部３２１は、前記第二側柱１２に近接する前記鉄芯１の一側に当接する縁に覆設して、定位を形成することができる。

二つの前記金属プレート６、６０は、それぞれ曲折し、前記第二コイルボビン４の前記コイルエリア４３，４３１外側に被覆することで、二次コイルを形成し、前記側端部６１、６０１及び前記中間端部６２、６０２をそれぞれ有し、且つ前記第二コイルボビン４にある二つの前記コイルエリア４３、４３１外周側に反対方向で被覆することで、前記金属プレート６、６０にある前記中間端部６２、６０２は、共に前記中間スリット３１１を貫通し、前記金属プレート６は、前記側端部６１によって前記側部スリット３１２を貫通し、前記金属プレート６０は、前記側端部６０１によって前記側部スリット３１３を貫通している。

好ましい実施例において、前記側端部６１、６０１は、前記金属プレート６、６０の一端から下方に向かって延伸し、前記中間部６２、６０２は、前記金属プレート６、６０の底部の中段から下方に向かって曲折して延伸しており、これにより、前記中間端部６２、６０２（中間スリット３１１）と、二つの側端部６１、６０１（二つの側部スリット３１２）と、の間の距離を縮小することができる。

前記隔離シールド５は、Ｕ字型に曲折した絶縁プレート構造体であって、前記コイルボビン台座３に近接する前記第一コイルボビン２の一側に設け、前記隔離シールド５の両端部は、前記第一コイルボビン２の上下二側を遮蔽し、前記隔離シールド５の両側辺に、各前記挟持溝２２１に対応する側辺縁５１をそれぞれ設け、各前記側辺縁５１を利用して、各前記挟持溝２２１内に挿入することで、前記隔離シールド５を前記第一コイルボビン２の二つの前記コイル溝２３１の外側に定位することができる。

本考案は、上述した構造から以下の効果を達成することができる。
１．通常の導線の代わりとして前記金属プレート６、６０を二次コイルとすることは、全体の電流出力能力を向上するだけでなく、且つ、二次コイルの体積を有効的に縮小することができる。
２．前記金属プレート６、６０で、前記第二コイルボビン４にある前記コイルエリア４３、４３１を直接覆設して、二次コイルとすることは、従来の巻き付け方法に比べ、組み立てが簡易なだけでなく、生産効率を大幅に向上することができる。
３．前記一次コイル７と前記金属プレート６、６０（二次コイル）と、を、前記第一コイルボビン２及び前記第二コイルボビン４上にそれぞれ設けることは、生産時にそれぞれ同時進行することができ、その後両者を、相対するように設置した前記結合凹溝、結合凸杭により、互いに固定し、さらに他の部品と組み合わせることで、一つの完全な変圧器構造を形成するため、生産速度と、効率と、が向上するだけでなく、変圧器が安定した電気特性を有することができる。
４．一次コイルが、絶縁板により、一次コイルと二次コイル、一次コイルと鉄芯、に隔離されることは、絶縁効果を増幅させるだけでなく、沿面距離を大幅に向上させることで、医療等の厳格な規格要求をも満たすことができる。

以上のことから、本考案における共振型高電流密度変圧器は、体積の縮小、パワー密度且つ生産効率の向上、を達成できるため、進歩性及び新規性を有している。また、上述した内容は、本考案の好ましい実施例を説明したに過ぎず、本考案の請求範囲内で行った変更または修正は、本考案の範囲に属するものである。

１鉄芯
１１第一側柱
１２第二側柱
２第一コイルボビン
２１第一通孔
２２側面板
２２１挟持溝
２３仕切りプレート
２３１コイル溝
２３２欠口
２４第一係止部
２４１第一定位凹部
２４２接線端子
２５第一結合凹溝
２５１第一結合凸杭
３コイルボビン台座
３１基部
３１１中間スリット
３１２、３１３縁スリット
３２第二係止部
３２１第二定位凹部
３２２接線端子
３３第二結合凹溝
３３１第二結合凸杭
３４隔離部
４第二コイルボビン
４１第二通孔
４２仕切り板
４３、４３１コイルエリア
５隔離シールド
５１側縁辺
６、６０金属プレート
６１，６０１側端部
６２，６０２中間端部
７一次コイル

Claims

両側にそれぞれ同一方向に延伸する第一、第二側柱を設け、且つ前記第一側柱同士、及び前記第二側柱同士が当接し合う二つの鉄芯と、
貫通する第一通孔を設け、前記第一通孔は、二つの前記鉄芯にある同側の前記第一側柱を覆設し、前記第一通孔の両端部外周側に、側面板をそれぞれ設け、前記第一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一コイルボビンと、
導線が前記第一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、
貫通する第二通孔を設け、前記第二通孔は、二つの前記鉄芯にある同側の前記第二側柱を覆設し、前記第二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二コイルボビンと、
それぞれ曲折して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、
前記第二コイルボビン外側に設置し、基部を有し、前記基部は、前記第一コイルボビンに近接する一側に前記第一、第二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一コイルボビンの一側に設置し、且つその両端部が前記第一コイルボビンの上下両側を遮蔽する隔離シールドと、を包括することを特徴とする共振型高電流密度変圧器。
前記第一コイルボビンにある二つの前記側面板は、前記コイル溝に接近する一側に挟持溝をそれぞれ設け、前記隔離シールドは、両側の縁に各挟持溝に対応する側縁辺を設け、各前記側縁辺を利用して、各前記挟持溝内に挿入することで、前記隔離シールドが前記第一コイルボビンにある二つの前記コイル溝外側に位置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。
前記第一コイルボビンは、前記コイルボビン台座に近接する一側に第一結合凸杭及び第一結合凹溝を設け、前記コイルボビン台座は、前記第一コイルボビンに近接する一側に前記第一結合凸杭及び前記第一結合凹溝に対応する第二結合凹溝及び第二結合凸杭を設け、前記第一結合凸杭を利用して、前記第二結合凹溝に嵌合し、且つ前記第二結合凸杭を利用して、前記第一結合凹溝に嵌合することで、前記コイルボビン台座と、前記第一コイルボビンと、を互いに連結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。
前記第一コイルボビンは、二つの前記側面版上に第一係止部をそれぞれ設け、二つの前記第一係止部は、前記第一通孔に向かう一側に凹みである第一定位置凹部を設け、前記基部は、前記隔離シールドから遠離する一側の両端部に第二係止部をそれぞれ設け、二つの前記第二係止部は、前記隔離部に向かう一側に凹みである第二定位凹部を設け、且つ前記第一、第二定位凹部は二つの前記鉄芯の両側にそれぞれ当接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。
前記第一、第二係止部は、複数の接線端子をそれぞれ設けることを特徴とする請求項４に記載の共振型高電流密度変圧器。
前記基部は、前記隔離部及び前記第二係止部間に、側部スリットを両側にそれぞれ設ける中間スリットを設け、複数の前記金属プレートは、側端部及び中間端部をそれぞれ有し、且つ、各前記金属プレートの前記中間端部は、共に前記中間スリットを貫通し、異なる前記コイルエリア内に位置する前記金属プレートは、前記側端部によって、異なる側の前記側部スリットに貫通することを特徴とする請求項４に記載の共振型高電流密度変圧器。
前記第一コイルボビンにある前記仕切りプレートは、複数の欠口を設け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。