TWM646975U - 一種網絡變壓器 - Google Patents

Abstract

本申請公開了一種網絡變壓器，滿足10Gbps以上的應用。本申請包括磁芯和設於磁芯上的線圈繞組；磁芯呈工字型，磁芯包括繞線柱和兩側的兩個側板，繞線柱設置在兩側的兩個側板之間，繞線柱上繞設有線圈繞組，線圈繞組引出複數電極引線，兩個側板的頂端設有隔離模片；磁芯包括導磁主體；隔離模片上設有複數相互間隔的焊腳座，相鄰焊腳座之間設有隔離槽；焊腳座上設有PAD；PAD上設有電極引線；線圈繞組的複數電極引線分別設置在對應的PAD上。本申請應用於以太網高速連接器，應用於RJ45連接品，以太網主板，路由器，小基站，遊戲機，數據中心等運用以太網的設備。

Description

一種網絡變壓器

本申請涉及變壓器技術領域，特別是涉及一種網絡變壓器的高速率Chip lan（片式網絡變壓器）結構設計。

面對全球網絡設備產品的需求大幅提升，網絡變壓器作為網端設備產品的必要元器件，市場需求旺盛。

目前的設計為鎳鋅絕緣材質Chip lan（CHIP型共模電感）方式，基本是單線（1個PAD上1根線），傳輸速率為1G/2.5G/5G/10G，無法滿足更高頻率的18G/25G/40G應用要求。PAD（焊墊）上只有1根線，速率最高達到10G Base-t。鎳鋅材料電感值偏低，只能通過加圈實現提高電感量，磁芯尺寸限制無法增加繞圈數，導致電感提高的局限性。

目前的絞線方式為並排繞線+非絞線結構，繞線長度平衡性無法精確控制，導致特性上有高有低，制程控制不當時，產品特性會變差甚至失效。

參見附圖7現有電子線路圖：只有1根線繞焊接在PAD焊腳，傳訊功能阻抗較大，10G以上高頻通訊損失較大。

目前Chip類變壓器主要採用鎳鋅絕緣材質（鎳鋅鐵氧體磁芯），因鎳鋅磁導率較低，需要繞較多的圈數（9圈及以上）才能做到120 μH及以上的電感；較多的圈數導致必須採用較細的銅線才能繞線，所以目前主要採用0.03-0.05mm的線徑，銅線線徑越細，自感越大，高頻時集膚效應越明顯，不利於高頻傳輸，且較多的圈數導致分佈電容增加，分佈電容越大高頻插入損耗越大，同時較多的圈數（圈數大於或等於9圈）導致變壓器銅線總長較長，線長越長變壓器阻抗越難控制，所以目前的Chip類變壓器最高只能滿足10Gbps及以下的應用。

為了解決現有技術存在的問題，本新型的目的是在於提供一種網絡變壓器，滿足10Gbps以上的應用，增加了線徑及減少銅線總長，採用磁導率更高的錳鋅鐵氧體，錳鋅鐵氧磁導率為鎳鋅鐵氧體的3倍及以上，由此繞線圈數降低一半即可做到120μH及以上的電感量；繞線圈數減少一半後線總銅長隨之減少，分佈電容也會隨之降低，同時可以加粗銅線以改善高頻集膚效應，獲得更好的阻抗特性以滿足10Gbps及以上的應用。

為達上述目的，本新型採用如下技術方案：

一種網絡變壓器，包括磁芯和設於磁芯上的線圈繞組；磁芯呈工字型，磁芯包括繞線柱和兩側的兩個側板，繞線柱設置在兩側的兩個側板之間，繞線柱上繞設有線圈繞組，線圈繞組引出複數電極引線，兩個側板的頂端設有隔離模片；

隔離模片上設有複數相互間隔的焊腳座，相鄰焊腳座之間設有隔離槽；焊腳座上設有PAD（請求項及說明書中其他各處PAD的意思均相同，均為焊墊的意思）；

磁芯包括導磁主體；

PAD上設有電極引線；線圈繞組的複數電極引線分別設置在對應的PAD上。

進一步，在一些實施例中，所述隔離模片為整片式絕緣陶瓷片或者鎳鋅片。

進一步，在一些實施例中，所述線圈繞組的電極引線為雙平行線，線圈繞組上繞線圈數為4-8圈，較佳繞線圈數為4-5圈；電極引線為線徑0.04-0.1mm的雙平行漆包線，較佳電極引線的單根線徑為0.04mm。

進一步，在一些實施例中，所述線圈繞組的電極引線為雙線並繞，線圈繞組上繞線圈數為4-8圈，較佳繞線圈數為4-6圈；電極引線為線徑0.04-0.1mm的漆包線進行雙線絞線後並繞，較佳電極引線的單根線徑為0.04mm。

進一步，在一些實施例中，所述線圈繞組的電極引線為單線加粗銅線，線圈繞組上繞線圈數為4-8圈，較佳繞線圈數為4-6圈；電極引線的線徑為單根0.04mm及以上銅線；進一步，電極引線的線徑為單根0.08mm-0.1mm的銅線，較佳電極引線的線徑為0.08mm。

進一步，在一些實施例中，所述隔離模片靠近線圈繞組一端上面設有複數相互間隔的焊腳座，兩個側板上的複數焊腳座對稱設置；焊腳座靠近線圈繞組一端上面開設有焊接槽，焊接槽中設有PAD。

進一步，在一些實施例中，所述磁芯遠離隔離模片一端設有蓋片，磁芯設置在蓋片上，蓋片包括錳鋅主體或鎳鋅主體。

進一步，在一些實施例中，所述磁芯的包括錳鋅主體或鎳鋅主體。

進一步，在一些實施例中，所述焊腳座呈凸型，複數焊腳座單排平行間隔分佈在隔離模片上，焊腳座與隔離模片為一體化成型，焊腳座與隔離模片是一體整片式；

隔離模片上設有複數凸出的焊腳座，每個焊腳座上設有一個PAD，焊腳座與PAD匹配對應設置；單邊側板上設有複數供電極引線焊接的PAD，複數PAD成單排平行間隔設置；

另一邊側板上設有複數兩側對稱的PAD。

進一步，在一些實施例中，所述線圈繞組引出複數對應PAD的電極引線，線圈繞組的複數電極引線分別焊接設置在對應的隔離模片上面的PAD上。

本申請應用於以太網高速連接器，應用於RJ45連接品，以太網主板，路由器，小基站，遊戲機，數據中心等運用以太網的設備。

本申請採用錳鋅鐵氧體為導磁主體後，因錳鋅導電，無法直接在磁芯上電鍍焊腳，為此設計了焊腳模片（即隔離模片），該焊腳模片採用可電鍍的絕緣的鎳鋅材質、陶瓷等絕緣體，先在膜片上電鍍出PAD焊腳，然後將焊腳模片通過粘合方式固定到磁芯上。其次為了改善集膚效應，因高頻時電流集中在銅線外側，趨膚效應時多股線相比單根線具備更大圓管面積，有利用更高頻的應用，故採用外排線並繞的方案改善集膚效應。

為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本申請具體實施例及相應的附圖對本申請技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，所屬技術領域中具有通常知識者在沒有做出過度實驗前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。

在本申請的描述中，需要說明的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“後”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本申請和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本申請的限制。此外，術語“第一”和“第二”等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。在本申請的描述中，“多個”的含義是兩個以上，除非另有明確具體的限定。

參見附圖1所示，圖1是本申請實施例的結構分解示意圖，本申請提出一種網絡變壓器，包括磁芯22，線圈繞組11繞設於磁芯22上，磁芯22包括導磁主體，例如磁芯22的主體或整體為導磁材料製成。在一些實施例中，磁芯22包括錳鋅主體，例如磁芯22的主體或整體為錳鋅材料製成。在一些實施例中，磁芯22包括錳鋅鐵氧體主體，例如磁芯22的主體或整體為錳鋅鐵氧體製成。在其他實施例中，磁芯22也可以包括鎳鋅主體，例如磁芯22的主體或整體為鎳鋅材料製成，其中鎳鋅材料可以是鎳鋅鐵氧體。

在一些實施例中，磁芯22呈工字型，磁芯22設置在蓋片21上，蓋片21和磁芯22為導磁材料製成。蓋片21和磁芯22可以是錳鋅材料或鎳鋅材料製成，也可以為其他導磁材料製成。在一個實施例中，蓋片21和磁芯22主體採用錳鋅鐵氧體，也可以為鎳鋅鐵氧體或金屬導磁盤等。

進一步，磁芯22（其形狀呈工字型）包括繞線柱27和兩側的側板26，參見附圖2所示，圖2中展示有本申請實施例的磁芯22工字型結構，繞線柱27設置在兩側的側板26之間，繞線柱27上繞設有線圈繞組11，側板26的頂端設有隔離模片23（例如，隔離模片23為整片式隔離片）；隔離模片23可以為陶瓷片，也可以為鎳鋅絕緣材質製成的隔離片。

隔離模片23（例如，隔離模片23為整片式隔離片）上設有複數相互間隔的焊腳座28，焊腳座28呈凸型；相鄰焊腳座28之間設有隔離槽29。

參見附圖5所示，圖5中的A部分展示有本申請實施例的焊接槽14結構，焊腳座28靠近所述線圈繞組11一端上面開設有焊接槽14，焊接槽14中設有PAD 24。

進一步，在一個實施例中，隔離模片23的焊腳座28上面設有PAD 24，PAD 24上焊接有電極引線25；線圈繞組11的複數電極引線25分別焊接設置在對應的隔離模片23上面的PAD 24上。

進一步，在其中一個實施例中，兩個側板26上的複數焊腳座28對稱（對應）設置，電極引線25分別焊接設置在PAD 24上；電極引線25（電極引線25可以為漆包線）採用：雙平行線，雙線並繞，單線加粗，或者多線並繞。

進一步，在一個實施例中，參見附圖6所示，圖6中展示有本申請實施例的焊腳座28與隔離模片23是一體整片式結構，焊腳座28呈凸型，複數焊腳座28單排平行間隔分佈在隔離模片23上，焊腳座28與隔離模片23為一體化成型，焊腳座28與隔離模片23是一體整片式；

隔離模片23上設有複數凸出的焊腳座28，每個焊腳座28上設有一個PAD 24，焊腳座28與PAD 24匹配對應設置；單邊側板26上設有複數供電極引線25焊接的PAD 24，複數PAD 24成單排平行間隔設置；

另一邊側板26上設有複數兩側對稱的PAD 24。即兩個側板26中，一邊側板26上的PAD 24和另一邊側板26上的對應的PAD 24關於兩個側板26的中間平面對稱設置。

進一步，線圈繞組11引出複數對應PAD 24的電極引線25，線圈繞組11的複數電極引線25分別焊接設置在對應的隔離模片23上面的PAD 24上。

本申請的蓋片21、磁芯22採用錳鋅本體為導電體，在一些實施例中，設有八個PAD 24，如果八個PAD 24直接與錳鋅本體連接於一起，PAD 24將會兩兩短路，失去原有功能；八個PAD 24設置於隔離模片23上，隔離模片23（例如，隔離模片23為陶瓷片）為絕緣體，與錳鋅本體隔離，起到隔絕作用，達到使PAD 24間兩兩相互的絕緣效果。

隔離模片23上的PAD 24（例如，PAD 24為焊片）可以為電鍍焊墊等可焊接導電結構。磁芯22的主體的材質可以為錳鋅，鎳鋅或者其他高導磁率材質； 電極引線25的數量可發生變化，例如可以是：2線，3線，4線，多線等；整片式隔離模片23上加PAD 24，根據不同需求可以是2個，3個，4個等數量的PAD 24。

在一些實施例中，繞線的線徑可為單根0.08mm，或為線徑0.04mm的雙絞/雙平行線進行繞制；隔離模片23為一體設計，可提高可製造性，成本更低。

實施例一，電極引線25為雙平行線：

參見圖4所示，圖4展示了本申請實施例電極引線25為雙平行線的結構；磁芯22的主體是高磁導率的錳鋅磁芯絕緣材質；磁芯22的主體需要額外增加隔離模片23（例如，隔離模片23為絕緣陶瓷片或者絕緣材質的鎳鋅片），在隔離模片23上電鍍PAD 24；隔離模片23為一體式結構，以減少製成難度；

電極引線25採用雙平行線焊接在一個PAD 24上，也可以電極引線25採用多線（比如：2線，3線，4線，N線等）以改善趨膚效應，降低高頻段插入損耗，滿足10G-40G 的Base-t應用；

線圈繞組11上繞線圈數為4-5圈，電極引線25為線徑0.04mm的雙平行漆包線；

同一個PAD 24上電極引線25的銅線可以是2根或者更多根；蓋片21可以為導磁體，例如其可以為高磁通率的鎳芯或者錳芯磁芯。

實施例二，電極引線25可以雙線並繞（例如，電極引線25可以雙線絞線後並繞）：

參見圖5所示，圖5展示了本申請實施例電極引線25雙線並繞的結構；磁芯22的主體需要額外增加隔離模片23（例如，隔離模片23可以為絕緣陶瓷片或者鎳鋅絕緣材質製成的隔離片），在隔離模片23上電鍍PAD 24（即PAD 24為焊腳）；隔離模片23為一體式結構，以減少製成難度；

隔離模片23上設有4個凸出的焊腳座28，每個焊腳座28上設有一個PAD 24，單邊側板26上設有4個供電極引線25焊接的PAD 24，4個PAD 24成單排平行間隔設置；焊腳座28與PAD 24（在數量上）匹配對應設置；

另一邊側板26上設有4個對稱的PAD 24；

線圈繞組11上繞線圈數為4-6圈；電極引線25為線徑0.04mm的漆包線進行雙線絞線後並繞；

電極引線25採用雙絞線行線焊接在一個PAD 24上，電極引線25也可以採用多線（比如：2線，3線，4線，N線等）。

實施例三，電極引線25為單線加粗：

參見圖3所示，圖3展示了本申請實施例電極引線25為單線加粗的結構；電極引線25單線（例如，電極引線25為漆包線）加粗到0.08mm及以上，一個PAD 24上有一根線徑大於或等於0.08mm的漆包線繞在磁芯22的主體上。磁芯22的主體是高導磁率的錳鋅材質，PAD 24與磁芯22的主體間要增加隔離模片23（例如，隔離模片23為絕緣材質的鎳鋅片、陶瓷片等絕緣材料）隔離；線圈繞組11上繞線圈數為4-6圈；

磁芯22上設有一體式的隔離模片23，隔離模片23可以用陶瓷片或者其他非導電材料製成，在隔離模片23加載PAD 24；由於繞線圈數少，所以繞線可以用線徑可以達到0.08mm及以上線徑漆包線進行繞制；磁芯22的主體可以用錳鋅材質製成。 蓋片21可以為導磁體，其可以用錳鋅或鎳鋅材質製成。

參見附圖8，附圖8為本申請的電子線路原理圖，針對實施例一、實施例二，電極引線25兩根繞線（也可以是多線，比如：2根，3根，4根等）達到傳訊功能的阻抗較小，通訊損失較小。使用雙線並排繞制在磁芯22主體上，並焊接在同一PAD 24上，達到降低阻抗的目的，減少傳輸中信號損失。

本申請磁芯22的主體是高導磁率的錳鋅材質絕緣材料，使用錳鋅材料時， PAD 24與磁芯22主體間要增加隔離模片23（例如，隔離模片23為絕緣的鎳鋅片或者絕緣陶瓷片）隔離。本申請除了可滿足1G/2.5G/5G/10G 的Base-t速率要求，還可以滿足10G以上速率傳輸要求，比如：18G/25G/40G Base-t傳輸要求。

本申請選型錳鋅材料做磁芯22主體時， 可使用多線（比如2線，3線…N線等）繞制焊接在同一PAD 24上，達到降低阻抗的目的，減少傳輸中信號損失（參考圖8的電子線路圖）。與磁芯22主體貼合的隔離模片23為整片式結構，可以減少制程難度，提高生產效率，降低成本。

以上實施例僅表達了本申請的複數優選實施方式，其描述較為具體和詳細，應當理解本申請並非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用於各種其他組合、修改和環境，並能夠在本文所述申請構想範圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動，並不能因此而理解為對本申請範圍的限制。應當指出的是，對於所屬技術領域中具有通常知識者來說，在不脫離本申請構思的前提下，還可以做出複數變形和改進，所屬技術領域中具有通常知識者所進行的改動和變化不脫離本申請的精神和範圍，這些都屬於本申請所附新型申請專利範圍的保護範圍。因此，本申請的保護範圍應以所附新型申請專利範圍為准。

11:線圈繞組 14:焊接槽 21:蓋片 22:磁芯 23:隔離模片 24:PAD 25:電極引線 26:側板 27:繞線柱 28:焊腳座 29:隔離槽

圖1為本申請實施例的分解示意圖；

圖2為本申請實施例的剖面結構圖；

圖3為本申請實施例電極引線單線加粗的示意圖；

圖4為本申請實施例電極引線雙平行線的示意圖；

圖5為本申請實施例電極引線雙線並繞的示意圖；

圖6為本申請實施例的結構示意圖；

圖7為現有產品的電子線路圖；

圖8為本申請的線路原理圖。

11:線圈繞組

21:蓋片

22:磁芯

23:隔離模片

24:PAD

25:電極引線

26:側板

27:繞線柱

28:焊腳座

29:隔離槽

Claims (10)

1. 一種網絡變壓器，包括：磁芯（22）和設於所述磁芯（22）上的線圈繞組（11）；所述磁芯（22）呈工字型，所述磁芯（22）包括繞線柱（27）和兩側的兩個側板（26），所述繞線柱（27）設置在兩側的所述兩個側板（26）之間，所述繞線柱（27）上繞設有所述線圈繞組（11），所述線圈繞組（11）引出複數電極引線（25），所述兩個側板（26）的頂端設有隔離模片（23）； 所述隔離模片（23）上設有複數相互間隔的焊腳座（28），相鄰所述焊腳座（28）之間設有隔離槽（29）；所述焊腳座（28）上設有PAD（24）； 所述磁芯（22）包括導磁主體； 所述PAD（24）上設有所述電極引線（25）；所述線圈繞組（11）的複數所述電極引線（25）分別設置在對應的所述PAD（24）上。
2. 根據請求項1所述的網絡變壓器，其中，所述隔離模片（23）為整片式絕緣陶瓷片或者鎳鋅片。
3. 根據請求項1所述的網絡變壓器，其中，所述線圈繞組（11）的所述電極引線（25）為雙平行線，所述線圈繞組（11）上繞線圈數為4-8圈，所述電極引線（25）為線徑0.04-0.1mm 的雙平行漆包線。
4. 根據請求項1所述的網絡變壓器，其中，所述線圈繞組（11）的所述電極引線（25）為雙線並繞，所述線圈繞組（11）上繞線圈數為4-8圈，所述電極引線（25）為線徑0.04-0.1mm的漆包線進行雙線絞線後並繞。
5. 根據請求項1所述的網絡變壓器，其中，所述線圈繞組（11）的所述電極引線（25）為單線加粗銅線，所述線圈繞組（11）上繞線圈數為4-8圈，所述電極引線（25）的線徑為單根0.04mm及以上銅線。
6. 根據請求項1所述的網絡變壓器，其中，所述隔離模片（23）靠近所述線圈繞組（11）一端上面設有複數相互間隔的所述焊腳座（28），所述兩個側板（26）上的複數所述焊腳座（28）對稱設置； 所述焊腳座（28）靠近所述線圈繞組（11）一端上面開設有焊接槽（14），所述焊接槽（14）中設有所述PAD（24）。
7. 根據請求項1所述的網絡變壓器，其中，所述磁芯（22）遠離所述隔離模片（23）的一端設有蓋片（21），所述磁芯（22）設置在所述蓋片（21）上，所述蓋片（21）包括錳鋅主體或鎳鋅主體。
8. 根據請求項1所述的網絡變壓器，其中，所述磁芯（22）包括錳鋅主體或鎳鋅主體。
9. 根據請求項6所述的網絡變壓器，其中，所述焊腳座（28）呈凸型，複數所述焊腳座（28）單排平行間隔分佈在所述隔離模片（23）上，所述焊腳座（28）與所述隔離模片（23）為一體化成型，所述焊腳座（28）與所述隔離模片（23）是一體整片式； 所述隔離模片（23）上設有複數凸出的所述焊腳座（28），每個所述焊腳座（28）上設有一個所述PAD（24），所述焊腳座（28）與所述PAD（24）匹配對應設置；單邊的所述側板（26）上設有複數供所述電極引線（25）焊接的所述PAD（24），複數所述PAD（24）成單排平行間隔設置； 另一邊所述側板（26）上設有複數兩側對稱的所述PAD（24）。
10. 根據請求項9所述的網絡變壓器，其中，所述線圈繞組（11）引出複數對應所述PAD（24）的所述電極引線（25），所述線圈繞組（11）的複數所述電極引線（25）分別焊接設置在對應的所述隔離模片（23）上面的所述PAD（24）上。

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