变压器/电感器的改进

技术领域

本发明涉及制造变压器/电感器的方法，也涉及按照此方法制造的变 压器/电感器。通过大电流和小电流的变压器/电感器在电工技术中都得 到广泛的应用。

技术背景

变压器被用来把交流从一个电压电平转变到另一个电压电平。变压 器通常包括两个互相绝缘的线圈，它们都装在一个公共的封闭金属片芯 上，例如，所谓的变压器片上。流过一个线圈的交变电流靠感应而在另 一个线圈上产生相同频率的交流电压，且只有很小的损耗。各线圈两端 电压之间的比值基本上等于线圈的绕组圈数之间的比值。大变压器常常 被浸在油中以减少击穿绝缘的危险并能冷却线圈绕组。电感器常被用作 为发电机或阻挡元件(扼流圈)。变压器芯子可由一些适合的磁性材料 组成，或者变压器也可以没有芯子而只包括线圈，这取决于所涉及的频 率范围。此外，电感器还是谐振回路中的重要元件。

本发明的公开

变压器和电感器通常将磁性元件包括在功能性电路中。在磁性单元 之间生成空气隙通常是通过对接或嵌接的方法，有时还和特定的空气隙 相结合而得到。在具有闭合磁路的变压器/电感器的结构中可得到空气隙。藉 助于把U-形磁性元件设置成一个在另一个的上面，在此位置上把这些 元件固定在一起，并且使所述磁性元件互相面向对方，这样就得到了闭 合磁路以及所述重叠的磁性元件之间的空气隙，这些部件的表面积大于 在磁路中互相接触的磁性元件的末端之间所呈现的相应的表面积。在磁 性元件部件互相重叠放置的结构中，所述磁性元件之间的转移 (transition)对机械公差缺陷的敏感性比起在端接或对接的元件的情 况下小得多。

早期的变压器/电感器的问题在于当其装在印刷电路板上时其体积庞大。

再一个问题是难于得到一个具有可调耦合系数的变压器/电感器。

本发明的目的在于获得一个易于安装到印刷电路板上的变压器/电感器。

本发明的另一目的在于获得一个具有可调耦合系数的变压器/电感器。

该目的是通过具有两个U-形磁性元件的变压器/电感器来实现的。该磁 性元件是从印刷电路板两侧装在印刷电路板上的。U-形磁性元件的芯柱插 在印刷电路板的孔中，其一个芯柱设在另一芯柱上。通过使用在一个磁性元 件之一上具有两个隔开的线圈和在线圈间的至少一个磁性元件上的突起的变 压器/电感器，使耦合系数可调。

本发明的变压器/电感器适用于在自动生产线上生产，特别是，在组 装磁性元件之前制作开放式绕组，因而它并不昂贵且仍然保持其功能上 的灵活性。同样地，本发明对上述问题的解决方法可应用的范围与所使 用磁性材料无关，它们可以是铁氧体，叠钢片，或非晶态材料，或微晶 状材料。

所说明的实例使生产成本比传统方法负担的费用降低30％。而且， 本发明的变压器/电感器的开发和应用潜力由于其以低成本达到的灵活 应用而显得相当大。例如，夹紧装置包括装在其一端的带孔端头，另一 端可装有用于表面安装的垫片。夹紧装置也可用于对线圈绕组的自动连 接。这能使同一个便宜的产品被用于不同的安装方式以及用于不同的印 刷电路板或印刷电路板组件。按照本发明而构成的变压器和电感器(带 有或不带有预磁化)的合适的使用范围包括线路应用、开关型电源，环 状线圈代替品、EMC(电磁兼容)扼流圈等。本发明的变压器/电感器 (特别是当使用互相隔开的线圈的情况时)可包括用于得到可调整的耦 合系数的装置，而当用于其它用途时，则可以没有这样的装置。

附图简介

图1显示了按照本发明的带有一个线圈体的变压器在其组装前和组 装后的情形。

图2显示了按照本发明的带有两个线圈体的变压器在其组装前和组 装后的情形。

图3以垂直位置和水平位置显示图1所示的变压器。

图4显示了装在印刷电路板组件上的本发明的变压器的另一个实施 例。

实现本发明的最好方式

图1显示了本发明的变压器的结构。参考数字1表示U-形且带角 的磁性元件，而参考数字2表示带有可包括一个或多个绕组的线圈3的 类似的U-形磁性元件。参考数字4表示磁性元件的芯柱以及磁性元件 1上的重叠面。在组装变压器时，磁性元件1和2放成互相相对的方向， 所述元件的芯柱互相重叠。磁性元件1和2藉粘结材料而紧固在一起， 或者藉夹紧装置5而固定在一起，该夹紧装置可任选地通过绝缘材料6 而与磁性元件分隔开。夹紧装置5可以配有孔安装的引脚和/或表面安装 的小片8。磁性元件可以由铁氧体、磁性塑料、结晶性钢片、非晶态金 属或微结晶性金属等制成。

由磁性塑料材料注塑而成的磁性元件具有低成本和高表面光洁 度，当本发明用在包括互相重叠表面的结构的情况下，它对磁通量的影 响很小。为了在磁路中得到同样的磁通量或改善了的磁通量，端对端组 装的磁性元件需要好得多的表面光洁度。铁氧体磁性元件是较昂贵的。 使用激光束来切开粘结和固定的非晶态金属薄片以构成U-形磁性元 件的方法是一种相当昂贵的磁性元件制造过程。

由于一个或多个线圈可在组装前被绕在单个磁性元件上，因此，比 起绕在闭合的磁性体上的线圈来说，其制造成本大为降低。

图2显示了类似于图1所示的变压器结构，不同的是两个分开的线 圈9、10也被绕在磁性元件2上以及第二个磁性元件有一个在中心位 置的成角度的突出部分12。这种结构做出的变压器具有可调节的耦合 系数或耦合比，它以所指出的结构可实现电流调节。

图3显示了如何安装本发明的变压器的例子。在图3左面显示的是 水平安装，而右面显示的是垂直或直立安装，以夹紧装置5将其紧固到 底下的支持面13上。由于磁性部件重叠，该变压器占用空间将比传统 结构变压器占用空间小。

图4显示了想要安装在印刷电路板组件上的本发明的变压器的另一 个实施例。电路板上配有两个矩形孔19，它们容纳两个互相装配的磁 性元件15和16。可包括有一个或多个绕组的一个或两个线圈17被固 定在电路板14上。线圈17可以以分开的薄线圈的形式被放置并紧固在 电路板上，或可被放置在一个电路板结构的两层电路板之间。磁性元件 被安置在电路板的孔中，一个从下面放、而一个从上面放，然后，夹紧 装置18或类似功能的装置从上面和从下面盖在各个磁性元件15、16 上，以便使磁性元件保持在适当位置，并使所述磁性元件固定在电路板上， 电路板本身有效地紧固住变压器，而不需要把变压器直接固定在电路板上。