專利名稱：諧振型變壓器及使用該變壓器的電源單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及各類電子設(shè)備等中使用的諧振型變壓器及使用該變壓器的 電源單元。
技術(shù)背景圖13和圖14是現(xiàn)有諧振型變壓器的剖面圖，圖14表示磁通的流動(dòng)。 此諧振型變壓器具有E字型磁芯2A、 2B對接形成的B字型磁芯4，以 及，分別隔著線圈架8而巻繞在中磁腿6A、 6B上的初級線圈IO和次級線 圈12。中磁腿6A、 6B之間形成有磁隙14，初級線圈10、次級線圈12配置 為在磁隙14附近相鄰接。中磁腿6A比中磁腿6B更長，磁隙14是由中磁 腿6A、 6B對接而形成的。對應(yīng)于此諧振型變壓器的初級線圈IO的磁漏電感，將共振用電容器與 開關(guān)元件設(shè)計(jì)為串聯(lián)，能夠引起電流共振。這種諧振型變壓器，例如在特 開平8—064439號公報(bào)中得以公開。上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，初級線圈IO和次級線圈12配置為在磁隙14附近相 鄰接。因此，如圖14所示，初級線圈IO所產(chǎn)生的磁通16的一部分，不環(huán) 繞B字型磁芯4內(nèi)部而成為漏磁通18，與次級線圈12直接交鏈。因此，由 于漏磁通18而在次級線圈12中產(chǎn)生渦電流，并且，此渦電流引起次級線 圈12的溫度上升，特性下降。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種能夠抑制次級線圈的溫度上升并且改善特性的諧振型 變壓器。本發(fā)明的諧振型變壓器具有O字型磁芯、初級線圈和次級線圈。 O字型磁芯，由第一分割磁芯和第二分割磁芯形成，并具有包含第一磁隙 的第一磁腿以及與此第一磁腿相對的第二磁腿。初級線圈，其巻繞在第一 磁腿的外周，并至少覆蓋第一磁隙。次級線圈，巻繞在第二磁腿的外周。 利用此結(jié)構(gòu)，減少了在初級線圈所產(chǎn)生的磁通內(nèi)的、不環(huán)繞O字型磁芯而 直接與次級線圈互連的磁通。換言之，次級線圈上產(chǎn)生的渦電流得以抑 制，因渦電流引起的次級線圈的溫度上升也被抑制。


圖l是本發(fā)明實(shí)施方式的諧振型變壓器的立體分解圖。圖2是圖1所示諧振型變壓器背面?zhèn)鹊牧Ⅲw分解圖。圖3是圖1所示諧振型變壓器中使用的O字型磁芯的立體圖。圖4是圖1所示諧振型變壓器的立體圖。圖5是表示圖4中未安裝殼體的狀態(tài)的立體圖。圖6是圖l所示諧振型變壓器的剖面圖。圖7是使用圖1所示諧振型變壓器的電源單元的電路圖。圖8是表示圖6中磁通的流動(dòng)的剖面圖。圖9是表示磁芯剖面長寬比與磁漏電感的關(guān)系的特性圖。圖10是表示磁芯剖面長寬比與耦合系數(shù)的關(guān)系的特性圖。圖11是本發(fā)明實(shí)施方式的另一諧振型變壓器的剖面圖。圖12是本發(fā)明實(shí)施方式的又一諧振型變壓器的剖面圖。圖13是現(xiàn)有諧振型變壓器的剖面圖。圖14是表示圖13中磁通的流動(dòng)的剖面圖。附圖標(biāo)記說明2A， 2BE字型磁芯4B字型磁芯6A， 6B中磁腿8線圈架10初級線圈12次級線圈14磁隙16磁通18漏磁通20O字型磁芯201A， 201B背部 202A第一磁腿202B第二磁腿22A第一線圈架22B第二線圈架24初級線圈26次級線圈28A第一端子28B第二端子30A第一C字型磁芯30B第二C字型磁芯32A第一磁隙32B第二磁隙34A第一凹部34B第二凹部36殼體38絕緣壁39A，391A，391B 梁部40共振用電容器42開關(guān)元件44磁漏電感46磁通48漏磁通50相對面60諧振型變壓器61U字型磁芯62I字型磁芯63A，63BL字型磁芯具體實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的諧振型變壓器的立體分解圖，圖2是同諧振 型變壓器的背面?zhèn)鹊牧Ⅲw分解圖。圖3是O字型磁芯的立體圖，圖4是同 諧振型變壓器的立體圖，圖5是未安裝殼體的同諧振型變壓器的立體圖。
圖6是同諧振型變壓器的剖面圖。本發(fā)明實(shí)施方式的諧振型變壓器60具有O字型磁芯20、初級線圈24 及次級線圈26。 O字型磁芯20具有背部201A、 201B以及第一、第二磁腿 202A、 202B。而且，O字型磁芯20由作為第一、第二分割磁芯的第一、第 二C字型磁芯30A、 30B間隔著第一、第二磁隙32A、 32B而形成，其各自 的端部相對。磁腿202A包含磁隙32A，磁腿202B包含磁隙32B，磁腿 202B與磁腿202A相對向。初級線圈24借助第一線圈架22A而巻繞在磁腿202A的外周，次級線 圈26借助第二線圈架22B而巻繞在磁腿202B的外周。初級線圈24、次級 線圈26被巻繞成分別覆蓋磁隙32A、 32B。 g卩，線圈架22A設(shè)置在磁腿 202A的外周與初級線圈24之間，并被初級線圈24所巻繞。線圈架22B設(shè) 置在磁腿202B的外周與次級線圈26之間，并被次級線圈26所巻繞。初級線圈24和次級線圈26是將約150根絕緣被覆的銅線進(jìn)行絞合而 形成的里茲線，各個(gè)端部與插入線圈架22A、 22B的第一、第二端子 28A、 28B相連接。端子28A、 28B分別包含布線用端子部分與安裝用端子 部分。C字型磁芯30A、 30B，例如，由錳系鐵氧體、鎳系鐵氧體或者粉末磁 芯構(gòu)成，線圈架22A、 22B由酚醛樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等的絕緣樹脂所構(gòu)成。諧振型變壓器60還具有形成有與線圈架22A、 22B的外形一致的第 一、第二凹部34A、 34B的殼體36。殼體36由與線圈架22A、 22B相同的 絕緣性樹脂構(gòu)成。殼體36覆蓋0字型磁芯20，并且在凹部34A、 34B處嵌 合線圈架22A、 22B。或者，凹部34A、 34B與線圈架22A、 22B粘接。通 過前述任一種方法，線圈架22A、 22B與O字型磁芯20被定位并固定在殼 體36上。殼體36中，用于分離線圈架22A、 22B,并保證絕緣性的絕緣壁 38設(shè)置在線圈架22A、 22B之間。圖7是使用上述結(jié)構(gòu)的諧振型變壓器60的電源單元的電路圖。這樣的 電源單元在，例如，使用等離子體顯示器或液晶顯示器的圖像裝置等中使 用。在40kHz 100kHz的驅(qū)動(dòng)頻率下，400V的輸入電壓降為24V的輸出 電壓。此電源單元中，設(shè)有與初級線圈24連接的共振用電容器40和開關(guān) 元件42。于是，初級線圈24所產(chǎn)生的磁漏電感44、共振用電容器40與開 關(guān)元件42引起電流共振以驅(qū)動(dòng)諧振型變壓器60。在此電源單元中，磁漏電 感44設(shè)定為數(shù)十到數(shù)百^H，共振用電容器40的電容設(shè)定為；aF以下。圖8是表示諧振型變壓器60的磁通的流動(dòng)的剖面圖。初級線圈24巻 繞在磁腿202A上，次級線圈26巻繞在磁腿202B上。初級線圈24巻繞在 設(shè)有磁隙32A的部分。因此，如圖8所示，初級線圈24所產(chǎn)生的磁通46 的大部分環(huán)繞O字型磁芯20內(nèi)部，或者不環(huán)繞0字型磁芯20內(nèi)部而成為 漏磁通48環(huán)繞初級線圈24。于是，漏磁通48大部分不與初級線圈24相鄰 配置的次級線圈26互感。換言之，因與次級線圈26的互感而引起的次級 線圈26中產(chǎn)生的渦電流得以抑制，次級線圈26的溫度上升得以抑制。特別是，初級線圈24與次級線圈26分別巻繞相互面對的磁腿202A、 202B。因此，初級線圈24所產(chǎn)生且與次級線圈26直接互感的漏磁通48更 低從而抑制溫度的上升。通過抑制此溫度的上升，在初級線圈24、次級線 圈26的溫度上升都為40K左右，與現(xiàn)有諧振型變壓器相比進(jìn)一步抑制溫度 上升。殼體36中，絕緣壁38設(shè)置在初級線圈24與次級線圈26之間。這 樣，初級線圈24與次級線圈26，在空間直線距離上不絕緣，而是由于絕緣 壁38在更長的沿面距離上被絕緣。因此，能夠保證較高的絕緣性，是優(yōu)選 的。而且，如圖1所示，殼體36縱向的梁部39A在與O字型磁芯20接觸 的方向上延伸。殼體36的橫向的梁部391A在朝向相對側(cè)的橫向的梁部 391B的方向并封閉開口的方向上延伸。即，殼體36具有設(shè)置于線圈架 22A、 22B與O字型磁芯20之間的梁部39A、 391A、 391B。利用此結(jié)構(gòu)， 在具有導(dǎo)電性的O字型磁芯20與初級線圈24、次級線圈26之間，由于梁 部39A和梁部391A或梁部391B而得到了較長的沿面距離，從而能夠保證 較高絕緣性。在此，梁部391A、 391B也可以延伸直到?jīng)]有開口部，但 是，為了抑制初級線圈24、次級線圈26的溫度上升，優(yōu)選的是保留開口 部。而且，使C字型磁芯30A、 30B相向而形成O字型磁芯20，以包含C 字型磁芯30A、 30B相對部分的方式巻繞著初級線圈24、次級線圈26。因 此，不環(huán)繞O字型磁芯20內(nèi)部而從在相對部分形成的磁隙32A、 32B泄漏 的漏磁通48，被初級線圈24、次級線圈26截止。因此，對其它安裝部件
的影響得以抑制。如圖2所示，磁隙32A中的相對面50的長度方向尺寸d2與寬度方向 尺寸dl之比優(yōu)選為0.5以上2.0以下。這樣，抑制來自圖8所示磁隙32A 的漏磁通48，并且提高初級線圈24與次級線圈26的耦合。d2/dl之比向著0.5下降時(shí)，初級線圈24和次級線圈26的相對面積 變小，因此，磁漏電感增加，耦合系數(shù)變小。相反，d2/dl之比向著2.0 上升時(shí)，初級線圈24與次級線圈26的相對面積變大，因此，磁漏電感減 少，耦合系數(shù)變大。關(guān)于這點(diǎn)，用圖9和圖IO來詳細(xì)說明。圖9是表示圖2所示相對面50的長度方向尺寸d2與寬度方向尺寸dl 之比d2 / dl與磁漏電感之間的關(guān)系的特性圖，圖10是表示d2 / dl與耦合 系數(shù)的關(guān)系的特性圖。比率d2/dl小于0.5時(shí)，如圖9所示，磁漏電感的上升斜率變得很 大。且，如圖IO所示，耦合的下降斜率也變得很大。因此，在此范圍內(nèi)， C字型磁芯30A、 30B的制造偏差引起的相對面50的較小的尺寸變化，容 易造成磁漏電感和耦合度發(fā)生較大的特性偏差。另一方面，相對面50的長 度剖面尺寸d2與寬度剖面尺寸dl的比率大于2.0時(shí)，如圖9、圖10所示， 磁漏電感和耦合度的變化都小。換言之，尺寸比對特性的影響較小。但 是，如果比率d2/dl大，產(chǎn)品的高度高，安裝時(shí)的穩(wěn)定性下降，或者不能 滿足薄型化的要求。因上述原因，相對面50的長度剖面尺寸d2與寬度剖 面尺寸dl的比率在0.5以上2.0以下，是具有足夠電特性以及安裝性的產(chǎn) 品尺寸。另外，雖然伴隨著高頻驅(qū)動(dòng)次級線圈26的交流阻抗成分增大，但是此 交流阻抗成分通過將里茲線用于次級線圈26而得以降低。因此，次級線圈 26優(yōu)選使用里茲線。另外，因?yàn)橄裆鲜鲞@樣能夠抑制次級線圈26的溫度上 升，伴隨著溫度上升交流阻抗成分也減少，即使減少絞合為里茲線的銅線 的根數(shù)，也不會(huì)損害特性。這樣，有可能實(shí)現(xiàn)小形化和成本削減。初級線圈24和次級線圈26通過線圈架22A、 22B而巻繞，并設(shè)有固定 線圈架22A、 22B的殼體36。因此，可以對插入線圈架22A、 22B的端子 28A、 28B進(jìn)行定位，改善對安裝基板的安裝性。然而，不僅可以通過使C字型磁芯30A、 30B相向而形成O字型磁芯 20，也可以是，如圖11所示，用U字型磁芯61和I字型磁芯62構(gòu)成第一和第二分割磁芯，并將兩者相向而形成O字型磁芯20?；蛘?，如圖12所 示，還可以是用兩個(gè)L字型磁芯63A、 63B構(gòu)成第一、第二分割磁芯，并 將兩者相向而形成O字型磁芯20。這些情況下，利用將初級線圈24配置 為覆蓋設(shè)于第一、第二分割磁芯間的磁隙，如上述，次級線圈26的溫度上 升得以抑制。在此，如果使用C字型磁芯30A、 30B或L字型磁芯63A、 63B，因?yàn)?個(gè)分割磁芯是同形狀，所以生產(chǎn)效率高。而且，通過使用C字 型磁芯30A、 30B，磁隙32A被配置在初級線圈24中央附近。因此，磁通 48能被可靠導(dǎo)入到初級線圈24內(nèi)，所以這是優(yōu)選的。另外，雖然根據(jù)分割磁芯的形狀也可以不使用線圈架22A、 22B,但是 如果使用線圈架22A、 22B，可以提高初級線圈24、次級線圈26的生產(chǎn)效 率。工業(yè)利用可能性本發(fā)明諧振型變壓器，因?yàn)橐种屏舜渭壘€圈的溫度上升并改善特性， 所以能在各種電子設(shè)備中使用。
權(quán)利要求
1、一種諧振型變壓器，包括O字型磁芯，其由第一分割磁芯和第二分割磁芯形成，并具有包含第一磁隙的第一磁腿以及與所述第一磁腿相對的第二磁腿；初級線圈，其卷繞在所述第一磁腿的外周，并至少覆蓋所述第一磁隙；以及，次級線圈，其卷繞在所述第二磁腿的外周。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振型變壓器，其中，所述第二磁腿包含第二磁隙，并且，所述次級線圈巻繞為至少覆蓋所 述第二磁隙。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的諧振型變壓器，其中，還包括 第一線圈架，其設(shè)置于所述第一磁腿的外周與所述初級線圈之間，并被所述初級線圈巻繞；第二線圈架，其設(shè)置于所述第二磁腿的外周與所述次級線圈之間，并 被所述次級線圈巻繞。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振型變壓器，其中，所述第一線圈架具有包含布線用端子部分和安裝用端子部分的第一端 子，所述第二線圈架具有包含布線用端子部分和安裝用端子部分的第二端 子。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振型變壓器，其中，還包括 用于固定所述第一線圈架、所述第二線圈架及所述O字型磁芯的殼體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的諧振型變壓器，其中，所述殼體上，設(shè)有與所述第一線圈架嵌合的第一凹部以及與所述第二 線圈架嵌合的第二凹部。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的諧振型變壓器，其中，所述殼體具有設(shè)置于所述第一線圈架與所述第二線圈架之間的絕緣壁。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的諧振型變壓器，其中， 所述殼體具有設(shè)置于所述第一線圈架和所述第二線圈架與所述O字型 磁芯之間的梁部。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振型變壓器，其中，所述第一磁腿的所述第一磁隙中的相對面的長度方向尺寸與寬度方向尺寸的比率是0.5以上2.0以下。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振型變壓器，其中，所述次級線圈由里茲線構(gòu)成。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振型變壓器，其中，所述第一分割磁芯與所述第二分割磁芯是C字型，使其各自的端部相 對而形成所述O字型磁芯。
12、 一種電源單元，包括權(quán)利要求1所述的諧振型變壓器；與所述諧振型變壓器的所述初級線圈連接的諧振用電容器；以及 與所述諧振型變壓器的所述初級線圈連接的開關(guān)元件， 利用所述諧振型變壓器的磁漏電感、所述諧振用電容器、所述開關(guān)元 件而實(shí)現(xiàn)電流諧振。
全文摘要
本發(fā)明提供一種諧振型變壓器，具有O字型磁芯、初級線圈和次級線圈。O字型磁芯，由第一分割磁芯和第二分割磁芯形成，并具有包含第一磁隙的第一磁腿以及與此第一磁腿相對的第二磁腿。初級線圈，其卷繞在第一磁腿的外周，并至少覆蓋第一磁隙。次級線圈，卷繞在第二磁腿的外周。
文檔編號H01F38/08GK101128894SQ20068000635
公開日2008年2月20日 申請日期2006年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者山上一彥, 植松秀典, 田畑亙, 立岡千秋, 萩野浜三 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社