專利名稱：一種變壓器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種變壓器，包括磁性材料鼓狀芯，最好是鐵氧體鼓狀芯，鼓狀芯具有位于中心的中央芯軸以及在芯軸兩端的凸緣部分，絕緣初級線路盡可能靠近中央芯軸纏繞，絕緣次級線路纏繞在中央芯軸上初級線路的外面。
背景技術：
對于耗電量大約為2瓦的電子應用和裝置，需要用低價的變壓器將電源電壓出口的電源電壓變換為適合于設備的電壓。獲取這種變壓器的一種已知方法是根據本申請書前言部分中提到的變壓器來進行設計。這種變壓器十分易于制造，因為它只由很少的部件組成，而且能夠以非常節省勞動成本的方式進行裝配。鼓狀芯可以通過廉價的模制和擠壓工藝容易地制成。初級和次級線路纏繞在共用的中央鼓軸上，而鼓軸兩端的凸緣部分，除了有助于提高鼓狀芯的總體磁性能之外，還能固定和保護繞組。
然而，當對進出變壓器的線路的連接導線進行布線時存在問題，因為連接導線無論如何都必須經過凸緣部分才能連接到連接插腳、連接端子或類似的部件。凸緣部分周圍的邊緣往往十分尖銳，當線路在邊緣彎曲時，線路的絕緣會被尖銳邊緣損壞。這將導致短路，而當設備的某些部分帶有電壓卻被用戶意外觸摸時可能造成嚴重的傷害甚至死亡。解決這個問題的方法是使用不接觸凸緣部分的懸空連接導線(flying connectin leads)，但這種懸空導線十分脆弱并易于損壞。
而且，安全條例規定相互接觸的初級和次級線路不能以＞45°的角度交叉。其原因是在大角度交叉的情況下，兩個線路之間的支承面積將很小，可能導致線路之間產生很高的支承壓力而使絕緣損壞，從而造成短路或者在用戶可能觸摸到的設備部件上產生危險的電壓。遺憾的是，對于初級線路的連接導線的布線來說，這種情況難以避免，因為往返于初級繞組的初級線路的連接導線在鼓狀芯凸緣部分和次級繞組之間的區域中必然與次級線路交叉。解決這個問題的一種方法是在兩個交叉線路之間放置阻隔帶。然而，施加這種阻隔帶需要花費很多人力并需要有復雜和昂貴的繞卷機。解決問題的另一種方法是在鼓狀芯的凸緣部分上設置從外周緣延伸到中央芯軸的凹槽。通過這種方法，初級線路可以往返于初級繞組進行布線而不會與次級線路交叉。然而，連接導線必須經過有可能十分尖銳的凸緣部分邊緣的問題仍然存在。
日本專利JP 09045547公開了一種包括鼓狀芯的變壓器，鼓狀芯上帶有初級和次級繞組。鼓狀芯還設有凹槽，從至少一個凸緣部分的外周緣延伸到中央芯軸，通過該凹槽可以對連接導線進行布線。為了保護連接導線并防止與凸緣部分的凹槽的邊緣接觸，凸緣部分外面的底座具有延伸到凹槽中的突起部分，突起部分覆蓋凹槽的邊緣直至與凸緣部分的內表面齊平的水平。突起部分具有圓邊而不會損壞線路上的絕緣。然而，對于以這種方式設計的變壓器，生產商必須通過所述凹槽對連接導線進行布線，而不能選擇將一個或多個連接導線沿半徑方向經過凸緣部分的外周緣進行布線，即使考慮到連接插腳或連接端子等的位置，這樣做更有利。

發明內容
本發明的目的是改進現有技術的鼓狀芯型變壓器。具體地，根據本發明的第一個方面，其目的是要保護進出鼓狀芯變壓器中央芯軸的連接導線，防止連接導線的絕緣層被凸緣部分的邊緣損壞，因此可沿任意方向對連接導線進行布線。至少根據權利要求1所述的變壓器可實現這一目的。
根據本發明的第二個方面，其目的是能夠沿半徑方向在凸緣部分的外周緣上對初級和次級線路的連接導線進行布線，而不會使連接導線以＞45°的交叉角度相互接觸。根據權利要求6所述的變壓器至少可實現這一目的。
第一個方面的目的可以不同的方式來實現。可以實現這一目的的一種方式是，根據權利要求2，用外圍件至少局部覆蓋凸緣部分的外圓周表面。可以實現這一目的的另一種方式是，根據權利要求6，在凸緣部分的內表面上設置一個狹槽形元件。通過這兩種方式都可以沿任意方向對變壓器的連接導線進行布線，還能夠防止線路上的絕緣被鼓狀芯凸緣部分的邊緣損壞，從而預防短路和/或損壞。
雖然為了簡單起見以及有更好的磁性能，優選使用由不帶任何凹槽的均勻凸緣部分構成的鼓狀芯，但是在本發明的范圍之內也可以使用設有凹槽的鼓狀芯。在這種情況下，凹槽的表面也被外圍件的電絕緣材料覆蓋以防止線路上的絕緣被凹槽邊緣損壞。這種實施例的一個優點是至少初級線路的連接導線可以穿過凹槽布線從而防止線路以＞45°的角度交叉。
外圍件可以作成一個套圈或套管，簡單地通過螺紋安裝在凸緣部分周圍。然而，在一優選實施例中，外圍件作成蓋帽或頂蓋，除了覆蓋凸緣部分的外圓周表面之外，還覆蓋凸緣部分的外表面或底面。這種頂蓋而且可以起到將變壓器連接到基片如線路板上的作用。
根據本發明的第二個方面，將最好是用電絕緣材料制成的狹槽形元件設置在至少其中一個凸緣部分的內側，這樣可以防止相互接觸的線路以＞45°的角度交叉，即使所使用的鼓狀芯具有不帶任何凹槽的均勻凸緣部分。狹槽形元件由兩個側壁部分構成，至少在背向凸緣部分的側壁部分中設有凹口。這使得能夠穿過狹槽和凹口對進出變壓器的連接導線特別是初級線路的連接導線進行布線，以便纏繞到中央芯軸上。
為了能夠簡單地將狹槽形元件安裝到中央芯軸，在本發明的一個優選實施例中，兩個側壁部分上都設有凹口，每個凹口的寬度至少等于中央芯軸的外徑。因此能夠滑動地將狹槽形元件推到中央芯軸上。然而，還應當認識到狹槽形元件可以分成兩半，并通過任何適當的方法裝配到中央芯軸周圍。
在優選實施例中，至少靠近凸緣部分設置的狹槽形元件的側壁部分的寬度至少等于凸緣部分的直徑。通過這種方式，可以將連接導線布線至變壓器而完全不會接觸凸緣部分，而且該側壁部分的外周緣最好也是圓形的以防止損壞線路的絕緣。
狹槽形元件和外圍件最好結合在一起，構成單個單元或兩個以上的獨立單元，獨立單元可以任何適當的方法進行裝配。


現在將參考下述實施例和附圖來介紹本發明，附圖中圖1是現有技術鼓狀芯的第一個實施例的透視圖，一個凸緣部分設有凹槽，并示意性地示出了分別連接至初級和次級繞組的連接導線；圖2是與圖1類似的現有技術鼓狀芯第二個實施例的透視圖，凸緣部分不帶凹槽；圖3是圖1鼓狀芯的透視圖，一個凸緣部分設置了包括根據本發明的外圍件的保護蓋；圖4是通過圖3鼓狀芯中心的縱向剖視圖；圖5是圖2鼓狀芯的透視圖，其中一個凸緣部分設置了包括根據本發明的外圍件和狹槽形元件的保護蓋；圖6是通過圖5的鼓狀芯中心的縱向剖視圖；圖7是沿圖6中VII-VII剖面的橫剖截面圖；和圖8是圖6中狹槽形元件和外圍件的透視圖。
具體實施例方式
為了更好地理解進出鼓狀芯型變壓器的初級和次級線路的連接導線的布線問題，首先參考附圖1和附圖2。在這些附圖中示出了現有技術的兩種傳統鼓狀芯1，還示意性地示出了初級線路的連接導線2以及次級線路的連接導線3。鼓狀芯1包括中央芯軸4以及在中央芯軸4兩端的凸緣部分5。
圖1所示鼓狀芯的一個凸緣部分設有凹槽6，通常是V形并從凸緣部分的外圓周表面延伸到中央芯軸4附近。初級線路的連接導線2通過凹槽6，初級線路繞在中央芯軸上以形成盡可能靠近中央芯軸的初級繞組。次級線路將繞在初級繞組上，在初級繞組的外面形成次級繞組，次級線路的連接導線3也可以通過凹槽6，但在本實施例中卻是沿半徑方向在凸緣部分5上布線并在凸緣部分的外周緣上彎曲，因為考慮到連接插腳和連接端子等的位置，有時這樣更可取。在這種現有技術的變壓器中，問題可能出現在用數字7表示的部位，連接導線在凸緣部分的尖銳外周緣以及凹槽邊界上彎曲，因此線路上的絕緣可能損壞，導致短路和/或如前面提到的造成傷害。
與圖1中的鼓狀芯不同，圖2中的鼓狀芯沒有任何凹槽。初級線路的連接導線2和次級線路的連接導線3都沿半徑方向在凸緣部分5上布線并在其尖銳外周緣上彎曲，因此與圖1一樣，問題可能出現在部位7。而且，在本實施例中，初級繞組的連接導線2必須經過次級繞組(該繞組用線匝8表示)和凸緣部分5內表面之間的區域。在大多數情況下，這意味著初級線路和次級線路將以＞45°的角度相互交叉(點9)，不僅可能損壞線路的絕緣，而且由于某些安全條例的規定也不允許。
現在參考圖3和4，圖中示出了本發明的第一個實施例。本實施例中的鼓狀芯與圖1中的鼓狀芯具有相同類型，即一個凸緣部分5設有凹槽6。與圖1中一樣，至初級繞組10的連接導線2通過凹槽6，而次級繞組的連接導線3沿半徑方向在鼓狀芯的凸緣部分5上布線并在凸緣部分的邊緣上彎曲。然而，根據本發明，鼓狀芯設有電絕緣材料制成的外圍件12，其覆蓋凸緣部分的整個外圓周表面以及凹槽6的表面部分。具體地，外圍件構成頂蓋13的一部分，頂蓋13通過螺紋連接在鼓狀芯的一端，因此其覆蓋凸緣部分的外表面或底面。外圍件12能夠容易地制成帶有圓整邊，因此可減少損壞線路絕緣的危險性，但如果絕緣還是被損壞，所述電絕緣材料防止造成短路和/或傷害。如圖4中清楚所示，在本優選實施例中外圍件12的上緣略微高于凸緣部分5的內表面。這又減少了造成短路和/或傷害的危險性，因為可以將連接導線布線至初級和次級繞組10、11而完全不會接觸到凸緣部分。為了幫助固定連接導線，外圍件的上緣在連接導線通過凸緣部分邊緣的位置設有凹口。
在本優選實施例中，頂蓋13也起到將變壓器連接到印刷線路板或類似裝置上的作用。頂蓋底面上的連接插腳14構成線路的電連接端子以及變壓器的緊固件，并可插入線路板的配對插孔中。
圖5和6示出了本發明的第二個實施例，尤其適合于根據圖2的不帶凹槽的鼓狀芯。除了外圍部分12之外，本實施例還包括狹槽形元件15，帶有兩個側壁部分15′和15″，其間形成狹槽16。
在本優選實施例中，外圍件12構成頂蓋13的一部分，其覆蓋凸緣部分5的外表面或底面并起到變壓器的連接件的作用。而且，頂蓋與狹槽形元件15結合成一單元。為了能夠更加容易地裝配到鼓狀芯上，外圍件12并不圍繞凸緣部分5的整個圓周延伸，只是圍繞圓周的一半。出于同樣的原因，狹槽形元件15設有凹口17，其寬度至少等于中央芯軸4的直徑。以這種方式構成的器件通過在凸緣部分5上滑動移動，能夠容易地安裝到鼓狀芯上。
而且，利用這種器件能夠以安全和可靠的方式對初級線路的連接導線2和次級線路的連接導線3進行布線。初級線路的連接導線2這樣布線導線從位于外圍件12外側的頂蓋13底面的連接插腳14，以不少于一匝的方式穿過狹槽16，最后向上穿過上壁部分15′中的凹口17，纏繞到中央芯軸4上作為初級繞組。另一方面，次級線路的連接導線3這樣布線從連接插腳14延伸到外圍件12的外側，沿半徑方向經過狹槽形元件15的上側繞在初級繞組上作為次級繞組。通過這種方式，線路和凸緣部分之間完全沒有接觸，而且初級和次級線路不會交叉而相互接觸。
在圖7和8中分別通過橫截面圖和透視圖更加詳細地示出了結合的狹槽形元件15和外圍件。如這些附圖所示，兩個側壁部分15′和15″通過間隔元件18保持一段距離，間隔元件18是彎曲的并圍繞側壁部分的中心設置。確切地，它是半圓形的并在凹口17一側開口，能夠繞中央芯軸4滑動移動。
如上文所提到的，最好將狹槽形元件15與外圍件12結合在一起，如圖5-8所示。然而，也可以單獨使用狹槽形元件，不帶任何外圍件。在這種情況下，至少靠近凸緣部分5的側壁部分15″沿其一部分周緣的寬度起碼等于凸緣部分的直徑。通過這種方式，可以將連接導線布線至變壓器而不會接觸凸緣部分，而且該側壁部分的外周緣最好也是圓整的，以防止損壞線路的絕緣。
概括地，本發明涉及一種包括磁性材料鼓狀芯1的變壓器，鼓狀芯1具有位于中心的中央芯軸4以及在芯軸兩端的凸緣部分5。絕緣初級線路2靠近中央芯軸纏繞，絕緣次級線路3繞在初級線路的外面。至少一個凸緣部分5設有電絕緣材料元件12、15，這些元件可防止線路從中央芯軸沿半徑方向經過凸緣部分時與該凸緣部分的外圓周表面接觸。元件可以成為至少局部覆蓋凸緣部分外圓周表面的外圍件12。元件也可以成為在至少一個凸緣部分5上的狹槽形元件15。狹槽形元件15由兩個側壁部分15′、15″構成，其間形成狹槽16；至少在背向凸緣部分內表面的側壁部分15′設有凹口，凹口從外周緣至少延伸到芯軸4的附近，使得導線能夠穿過狹槽16進行布線。外圍件12和狹槽形元件15最好在鼓狀芯1上結合，并最好構成單個單元。
權利要求
1.一種包括磁性材料鼓狀芯(1)的變壓器，所述鼓狀芯(1)具有位于中心的中央芯軸(4)以及在所述芯軸兩端的凸緣部分(5)，絕緣初級線路(2)盡可能靠近所述中央芯軸纏繞，絕緣次級線路(3)纏繞在所述中央芯軸上所述初級線路的外面，其特征在于，至少一個所述凸緣部分(5)設有電絕緣材料元件(12、15)，所述元件可防止所述線路從所述中央芯軸沿半徑方向經過所述凸緣部分時與所述凸緣部分的外圓周表面接觸。
2.根據權利要求1所述的變壓器，其特征在于，至少一個所述凸緣部分(5)上設有電絕緣材料制成的外圍件(12)，所述外圍件至少局部覆蓋所述凸緣部分的外圓周表面，可防止所述線路(2、3)從所述中央芯軸(4)沿半徑方向經過所述凸緣部分時與所述鼓狀芯凸緣部分的外圓周表面接觸。
3.根據權利要求2所述的變壓器，其特征在于，所述鼓狀芯(1)形成至少一個從所述凸緣部分(5)的外圓周表面延伸的凹槽(6)，所述外圍件(12)覆蓋所述凹槽的表面。
4.根據權利要求2所述的變壓器，其特征在于，所述外圍件(12)從所述凸緣部分(5)的一個內表面突出。
5.根據權利要求2所述的變壓器，其特征在于，所述外圍件(12)構成覆蓋所述凸緣部分(5)的外表面或底面的頂蓋(13)的一部分。
6.根據權利要求1所述的變壓器，其特征在于，至少一個所述凸緣部分(5)的內表面設有電絕緣材料制成的狹槽形元件(15)，所述狹槽形元件包括兩個側壁部分(15′、15″)，其間形成狹槽(16)，至少在背向所述凸緣部分內表面的所述側壁部分(15′)設有凹口，所述凹口從外周緣至少延伸到所述芯軸(4)附近，使得至少所述初級線路(2)可通過所述狹槽(16)進行線路布線，越過所述凸緣部分，從所述狹槽的凹口(17)部分出來，纏繞到所述中央芯軸(4)。
7.根據權利要求6所述的變壓器，其特征在于，各所述側壁部分(15′、15″)設有凹口(17)，所述凹口都從外周緣延伸到中心，其寬度至少與所述中央芯軸(4)的直徑一樣，能夠使所述狹槽形元件(15)位于所述中央芯軸的周圍。
全文摘要
本發明涉及一種包括磁性材料鼓狀芯(1)的變壓器，鼓狀芯(1)具有位于中心的中央芯軸(4)以及在芯軸兩端的凸緣部分(5)。絕緣初級線路(2)靠近中央芯軸纏繞，絕緣次級線路(3)繞在初級線路的外面。至少其中一個凸緣部分(5)上設有電絕緣材料元件(12、15)，這些元件可防止線路從中央芯軸沿半徑方向經過凸緣部分時與該凸緣部分的外圓周表面接觸。元件可以成為至少局部覆蓋凸緣部分外圓周表面的外圍件(12)。元件也可以成為至少一個凸緣部分(5)上的狹槽形元件(15)。狹槽形元件(15)由兩個側壁部分(15′、15″)構成，其間形成狹槽(16)；至少在背向凸緣部分內表面的側壁部分(15′)設有凹口，凹口從外周緣至少延伸到芯軸(4)的附近，使得能夠穿過狹槽(16)進行布線。外圍件(12)和狹槽形元件(15)最好在鼓狀芯(1)上結合，并最好構成單個單元。
文檔編號H01F27/28GK1639813SQ03804526
公開日2005年7月13日 申請日期2003年1月28日 優先權日2002年2月28日
發明者U·曼德勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司