TWI459415B - 磁芯、繞線架及變壓器 - Google Patents

Description

磁芯、繞線架及變壓器

本發明涉及用於功率變換器的磁芯、繞線架及變壓器。

很多傳統的變壓器磁芯，中柱在基座平面上所處的位置都是位於基座平面的內部。應用了這一類型磁芯的變壓器，內層繞組的引出線會干涉金屬箔屏蔽層和外層繞組的繞製，從而影響變壓器的屏蔽效果和耦合效果。下麵將以PJ型磁芯為例進行具體說明。

參照圖1A和圖1B。圖1A是傳統PJ型磁芯的立體圖，圖1B是圖1A的俯視圖。傳統的PJ型磁芯10主要包括：一中柱11、一第一邊柱12、一第二邊柱13、一圓環形空間15和一基座14。其中，中柱11具有一中柱外壁111；第一邊柱12具有一第一邊柱內壁121和一第一邊柱外壁122；第二邊柱13具有一第二邊柱內壁131和一第二邊柱外壁132；圓環形空間15由第一邊柱內壁121、第二邊柱內壁131和中柱外壁111包圍構成，圓環形空間15具有一第一磁芯開口16和一第二磁芯開口17，第一磁芯開口16和第二磁芯開口17分別設於該第一邊柱12和該第二邊柱13之間，該第一磁芯開口16與該第二磁芯開口17用於供變壓器線圈繞組兩端的引出線伸出；基座14設於該圓環形空間15的底部，並連接該第一邊柱12、該第二邊柱13和該中柱11。其中，第一邊柱內壁121和第二邊柱內壁131落在同一圓柱上，第一邊柱外壁122和第二邊柱外壁132落在同一圓柱上。也就是說第一邊柱內壁121及第二邊柱內壁131在基座14所在平面上的投影為一個圓上的兩段圓弧；同樣，第一邊柱外壁122及第二邊柱外壁132在基座14所在平面上的投影為一個圓上的兩段圓弧。第一磁芯開口16在第一邊柱12和第二邊柱13之間的距離定義為第一磁芯開口寬度W₁ ，第二磁芯開口17在第一邊柱12和第二邊柱13之間的距離定義為第二磁芯開口寬度W₂ （見圖1B）。此形狀磁芯有以下優點：首先，其中柱11為圓柱形，相較於面積相等的正方體形中柱的磁芯，其繞線的平均匝長短，線圈繞組損耗低；其次，環形空間15為圓環形狀，更適合於擺放圓筒形線圈繞組，可以提高該空間的利用率；再者，其第一邊柱和第二邊柱為圓環型，相對於傳統EC型磁性，佔用空間會更小。

參照圖2A和圖2B。圖2A和圖2B分別為與圖1A和圖1B所示的PJ型磁芯結構相匹配的繞線架結構的立體圖和主視圖。該傳統的繞線架20主要包括：一第一葉片21、一第二葉片22以及一圓筒23，並且該圓筒23連接該第一葉片21和該第二葉片22。該第一葉片21與該第二葉片22平行，如圖2B所示，該第一葉片21與該第二葉片22之間的垂直距離定義為視窗寬度M。線圈繞組繞設於該圓筒23上，並且在視窗寬度M範圍之間。

參照圖3A、圖3B和圖3C。圖3A表示的是應用了圖1A、圖1B所示磁芯和圖2A、圖2B所示繞線架的變壓器結構，該傳統變壓器包括一第一磁芯10a、一第二磁芯10b、一繞線架20以及線圈繞組30。第一磁芯10a的中柱、第二磁芯10b的中柱設置於繞線架的圓筒23內。線圈繞組30包括一次側繞組和二次側繞組，它們繞製於繞線架20的視窗寬度M範圍之內。圖3B為沿著圖3A的A-A線作的剖面圖。圖3C為圖3A所示的變壓器的電路原理圖。該變壓器的線圈繞組30包括一一次側繞組31、一二次側繞組32和一金屬箔屏蔽層33，其中該一次側繞組31具有一第一引出線31A和一第二引出線31B；該二次側繞組32具有一第一引出線32A和一第二引出線32B；該金屬箔屏蔽層33繞設於該一次側繞組31和該二次側繞組32之間。該變壓器應用於各類開關電源結構時，比如反激式變換器、正激式變換器等，一次側繞組31和二次側繞組32之間都會存在電壓跳變，因此會產生位移電流，該位移電流流入大地，就形成共模噪音。金屬箔屏蔽層33用於屏蔽一次側繞組31和二次側繞組32之間的電場耦合，以期減小共模噪音。

在以上描述的傳統變壓器中，一次側繞組31的第一引出線31A和第二引出線31B沿著繞線架20的第二葉片22從第一磁芯開口16（見圖1B）引出。兩根引出線佔用了繞線架的視窗寬度M，這會帶來以下幾個負面影響：其一，金屬箔屏蔽層33的最大寬度受到限制，金屬箔屏蔽層33需要避讓引出線，因此，其寬度不能盡可能地接近繞線架視窗寬度M，從而影響了一次側繞組31和二次側繞組32之間的屏蔽效果；其二，第一引出線31A和第二引出線31B的存在會影響外層的二次側繞組32的排佈，使二次側繞組32不能均勻地繞設於整個繞線架的視窗寬度M，這樣一次側繞組31和二次側繞組32之間的耦合效果會變差，漏感會增加；其三，由於金屬箔屏蔽層33的寬度和外層的二次側繞組的寬度都小於繞線架的視窗寬度M，因此在繞製時，金屬箔屏蔽層或者二次側繞組在繞線架視窗寬度M方向上的位置有一定的隨意性，或者偏上，或者偏下，在批量生產時，會導致同一批次的各個產品的一次側繞組31和二次側繞組32之間的屏蔽效果或者說分佈電容個體差異較大，一致性得不到保證，而該分佈電容的一致性對於EMI濾波器等器件的優化設計是非常重要的。

為解決傳統技術的問題，本發明的一個目的是提供一種能夠避免一次側繞組的引出線影響金屬箔屏蔽層的寬度，並方便二次側繞組繞線的磁芯。

本發明的另一個目的是提供一種能夠避免一次側繞組的引出線影響金屬箔屏蔽層的寬度，並方便二次側繞組繞線的繞線架。

本發明的再一個目的是提供一種能夠提高一次側繞組與二次側繞組之間的耦合效果，並減少漏感的變壓器。

為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案：

本發明的一磁芯實施方式，包括一基座以及固設於該基座上的一中柱、一第一邊柱和一第二邊柱。其中該第一邊柱的第一邊柱內壁、該第二邊柱的第二邊柱內壁以及該中柱的中柱外壁包圍構成一用於容置繞線架和/或繞組的環形空間。該環形空間具有相對佈置的一第一磁芯開口和一第二磁芯開口。該第一磁芯開口在該第一邊柱與該第二邊柱之間的距離為第一磁芯開口寬度。該第二磁芯開口在該第一邊柱與該第二邊柱之間的距離為第二磁芯開口寬度。其中，該基座上設有至少一個基座理線空間，該至少一個基座理線空間設置在該第一磁芯開口或/和第二磁芯開口內，並且在該第一磁芯開口內的該基座理線空間在沿著該第一磁芯開口的寬度方向的最大距離為第一基座理線空間寬度，該第一基座理線空間寬度小於該第一磁芯開口寬度。在該第二磁芯開口內的該基座理線空間在沿著該第二磁芯開口的寬度方向的最大距離為第二基座理線空間寬度，該第二基座理線空間寬度小於該第二磁芯開口寬度。

根據本發明的一磁芯實施方式，該基座理線空間是貫穿該基座的基座開口。

根據本發明的一磁芯實施方式，該基座理線空間是沒有貫穿該基座的基座開槽，且該基座開槽與該環形空間連通。

根據本發明的一磁芯實施方式，該磁芯包括一第一基座理線空間，該第一基座理線空間設置在該第一磁芯開口內。該第一基座理線空間向該中柱延伸的最大距離為第一基座理線空間深度，該第一基座理線空間深度延伸至或者沒有延伸至該中柱的中柱外壁。

根據本發明的一磁芯實施方式，該磁芯還包括一第二基座理線空間，該第二基座理線空間設置在該第二磁芯開口內。該第二基座理線空間向該中柱延伸的最大距離為第二基座理線空間深度，該第二基座理線空間深度延伸至或者沒有延伸至該中柱的中柱外壁。

根據本發明的一磁芯實施方式，該第一基座理線空間寬度與該第二基座理線空間寬度相等或者不相等；該第一基座理線空間深度與該第二基座理線空間深度相等或者不相等。

根據本發明的一磁芯實施方式，每個該基座理線空間呈軸對稱形狀，兩個該基座理線空間的兩條對稱軸線位於同一條直線上，並且該直線位於該中柱的一縱截面上，該縱截面包括有該中柱的中軸線。

根據本發明的一磁芯實施方式，該第一基座理線空間寬度是該第一磁芯開口寬度的k倍，其中k為比例係數，且0<k<1，和/或該第二基座理線空間寬度是該第二磁芯開口寬度的k倍，其中k為比例係數，且0<k<1，優選地，0<k<0.6。

根據本發明的一磁芯實施方式，該中柱位元於該基座的中央位置或者偏離該基座的中央位置，優選地，該中柱呈圓柱形狀。

根據本發明的一磁芯實施方式，該第一磁芯開口與該第二磁芯開口對稱佈置或者非對稱佈置。

根據本發明的一磁芯實施方式，該第一邊柱的第一邊柱內壁、該第二邊柱的第二邊柱內壁均呈圓弧面形，該環形空間呈圓環形。

根據本發明的一磁芯實施方式，該第一邊柱的第一邊柱外壁和該第二邊柱的第二邊柱外壁均呈圓弧面形。

本發明的一繞線架實施例，與本發明的一磁芯配合，包括一第一葉片、一第二葉片、一中空筒體，該中空筒體連接該第一葉片和該第二葉片，其中，該第一葉片和/或該第二葉片設有至少一個繞線架開口，該至少一個繞線架開口與該磁芯上的至少一個基座理線空間相對應。

根據本發明的一繞線架實施例，該第一葉片和/或該第二葉片設有至少一個突起部件，該至少一個繞線架開口分別開設於該至少一個突起部件上，並沿著該第一葉片和/或該第二葉片向該中空筒體方向延伸。每個該突起部件與該第一葉片或該第二葉片相連的一側具有限位平面，該限位平面與該磁芯基座的兩相對側面接觸配合。

本發明的一繞線架實施例，該至少一個突起部件中的一個或兩個設有多個腳位。

本發明的一變壓器實施例，包括：繞線架、第一磁芯、第二磁芯和線圈繞組。其中，該繞線架是本發明所述之繞線架。該第一磁芯和/或第二磁芯是本發明所述之磁芯。該第一磁芯和第二磁芯的中柱分別容置於該繞線架的中空筒體內，該第一磁芯和第二磁芯的基座分別與該繞線架的第一葉片和第二葉片接觸配合。該線圈繞組繞設於該繞線架的中空筒體外，且位於該繞線架第一葉片和第二葉片之間，該線圈繞組兩端的引出線能穿過相應的繞線架開口，再經磁芯基座上的基座理線空間引出。

本發明的一變壓器實施例，該線圈繞組包括至少一個一次側繞組和至少一個二次側繞組，該一次側繞組和該二次側繞組之間設有一金屬箔屏蔽層。

由上述技術方案可知，本發明的優點和積極效果在於：本發明的磁芯中，在基座上開設基座理線空間，內層繞組兩端的引出線從該基座理線空間出線，這樣就可以避免內層繞組引出線對金屬箔屏蔽層和外層繞組的干涉。同樣，本發明的繞線架中，在葉片上設有供內層繞組引出線通過的繞線架開口，因此，使用本發明的繞線架可以避免內層繞組引出線對金屬箔屏蔽層和外層繞組的干涉。由本發明的磁芯和繞線架組成的變壓器，由於內層繞組引出線不會佔用繞線架視窗寬度，因此，一次側繞組和二次側繞組之間的屏蔽效果好；同時也使得外層繞組的繞線得以均勻排佈，這不但增強了一次側繞組和二次側繞組之間的耦合效果，減少了漏感，而且也減小了同一批次中各個產品的分佈電容的個體差異，從而使各個產品基本達到一致性的要求。

體現本發明特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施方式上具有各種的變化，然其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明在本質上當作說明之用，而非用以限制本發明。

以下將以圖式揭露本發明的多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些傳統慣用的結構與元件在附圖中將以簡單示意的方式表示。

本發明磁芯的發明構思在於，在傳統的磁芯基座上開設基座理線空間，讓內層繞組兩端的引出線從該基座理線空間出線，這樣就可以避免內層繞組引出線對金屬箔屏蔽層和外層繞組的干涉。基座理線空間可以是貫穿基座的基座開口，也可以是沒有貫穿基座的基座開槽。下面主要以PJ型磁芯為例具體說明。

磁芯實施例1

請參閱圖4A和圖4B。圖4A是本發明的磁芯第一實施例的立體圖；圖4B是圖4A的俯視圖。本發明的磁芯第一實施例，包括一中柱61、一第一邊柱62、一第二邊柱63、一基座64以及一圓環形空間65。中柱61、第一邊柱62和第二邊柱63均固定於基座64的同一表面上。

中柱61固定於基座64的中央位置，呈圓柱形狀，具有中柱外壁611。第一邊柱62和第二邊柱63相對於中柱61對稱佈置。

第一邊柱62具有第一邊柱內壁621和第一邊柱外壁622，並且第一邊柱內壁621和第一邊柱外壁622均呈圓弧面形。

第二邊柱63具有第二邊柱內壁631和第二邊柱外壁632，並且第二邊柱內壁631和第二邊柱外壁632均呈圓弧面形。

第一邊柱外壁622和第二邊柱外壁632位於同一個圓柱上，即第一邊柱外壁622和第二邊柱外壁632在基座64表面的投影為一個圓上的兩段圓弧；第一邊柱內壁621和第二邊柱內壁631位於同一個圓柱上，即第一邊柱內壁621和第二邊柱內壁631在基座64表面的投影為一個圓上的兩段圓弧。中柱61的中軸線與第一邊柱內壁621、第二邊柱內壁631所在的圓柱的中軸線，以及第一邊柱外壁622、第二邊柱外壁632所在的圓柱的中軸線在同一條線上。

圓環形空間65由第一邊柱內壁621、第二邊柱內壁631及中柱外壁611包圍構成，該圓環形空間65用於容置繞線架。圓環形空間65具有相對佈置的一第一磁芯開口66和一第二磁芯開口67。第一磁芯開口66在第一邊柱62與第二邊柱63之間的距離為第一磁芯開口寬度W₃ ，第二磁芯開口67在第一邊柱62與第二邊柱63之間的距離為第二磁芯開口寬度W₄ 。第一磁芯開口66的第一磁芯開口寬度W₃ 與第二磁芯開口67的第二磁芯開口寬度W₄ 相等。

基座64上設有第一基座開口641和第二基座開口642，第一基座開口641設置在第一磁芯開口66內，並且第一基座開口641在沿著第一磁芯開口66的寬度方向的最大距離為第一基座開口寬度W₅ ，第一基座開口寬度W₅ 應小於第一磁芯開口寬度W₃ ，即W₅ =k*W₃ ，0<k<1。為了儘量減小因增加基座開口而額外帶來的磁芯損耗，通常會取k小於0.9，此時，額外增加的磁芯損耗會小於20%。一種較佳的情況為k小於0.6，此時，該區域的磁通密度較低，額外增加的磁芯損耗會小於8%，幾乎可以忽略。第二基座開口642設置在第二磁芯開口67內，並且第二基座開口642在沿著第二磁芯開口67的寬度方向的最大距離為第二基座開口寬度W₆ ，第二基座開口寬度W₆ 小於第二磁芯開口寬度W₄ 。第二基座開口寬度W₆ 與第二磁芯開口寬度W₄ 之間的尺寸關係與第一基座開口寬度W₅ 與第一磁芯開口寬度W₃ 之間的尺寸關係基本相同。在該第一實施例中，第一基座開口寬度W₅ 大於第二基座開口寬度W₆ 。

第一磁芯開口66內的第一基座開口641向中柱61方向延伸的最大距離為第一基座開口深度H₁ ，第二磁芯開口67內的第二基座開口642向中柱61方向延伸的最大距離為第二基座開口深度H₂ 。在該第一實施例中，第一基座開口深度H₁ 小於第二基座開口深度H₂ 。第一基座開口641和第二基座開口642在深度方向均未延伸至中柱61的中柱外壁611。

第一基座開口641呈弓形，即第一基座開口寬度W₅ 大於第一基座開口深度H₁ ，第一基座開口641具有對稱中軸線；第二基座開口642呈半圓形，即第二基座開口寬度W₆ 的一半等於第二基座開口深度H₂ ，第二基座開口642具有對稱中軸線。優選地，第一基座開口641的對稱中軸線與第二基座開口642的對稱中軸線在同一條直線上，並且該直線位於中柱61的包含其中軸線的一縱截面上，從而使第一基座開口641、第二基座開口642相對於中柱61居中佈置。當然，根據繞組出線位置的實際情況，第一基座開口641、第二基座開口642相對於中柱61也可以錯開佈置。

在該第一實施例中，第一基座開口641和第二基座開口642的基座開口寬度和基座開口深度均不相等，因此，第一基座開口641和第二基座開口642為非對稱佈置。第一基座開口641和第二基座開口642非對稱佈置的情形包括多種，概括來說，只要第一基座開口641和第二基座開口642的基座開口寬度不相等或者基座開口深度不相等，則第一基座開口641和第二基座開口642即構成非對稱。

磁芯實施例2

如圖5所示，本發明的磁芯第二實施例與第一實施例的結構基本相同，不同之處僅在於：第一基座開口641和第二基座開口642的形狀為拱形；第二基座開口642在其深度方向延伸至中柱61的中柱外壁611；第一基座開口641的第一基座開口寬度W₅ 大於第二基座開口642的第二基座開口寬度W₆ 。

本發明的磁芯第二實施例的其它部分的結構與第一實施例相同，這裡不再贅述。

磁芯實施例3

如圖6所示，本發明的磁芯第三實施例與第二實施例的結構基本相同，不同之處僅在於：基座64上只開設一個基座開口：第一基座開口641，並且第一基座開口641在其深度方向延伸至中柱61的中柱外壁611。

本發明的磁芯第三實施例的其它部分的結構與第二實施例相同，這裡不再贅述。

磁芯實施例4

如圖7所示，本發明的磁芯第四實施例與第二實施例的結構基本相同，不同之處僅在於：第一磁芯開口66的第一磁芯開口寬度W₃ 小於第二磁芯開口67的第二磁芯開口寬度W₄ 。第一基座開口641呈拱形，第二基座開口642呈半圓形。進一步地，第一基座開口641、第二基座開口642在各自的深度方向均延伸至中柱61的中柱外壁611，並且第一基座開口641的第一基座開口深度H₁ 大於第二基座開口642的第二基座開口深度H₂ 。

本發明的磁芯第四實施例的其它部分的結構與第二實施例相同，這裡不再贅述。

磁芯實施例5

如圖8所示，本發明的磁芯第五實施例與第二實施例的結構基本相同，不同之處僅在於：中柱61的中軸線與第一邊柱內壁621、第二邊柱內壁631所在的圓柱的中軸線相互平行，並錯開一距離L；第一基座開口641、第二基座開口642均呈拱形。第一基座開口641、第二基座開口642在各自的深度方向均延伸至中柱61的中柱外壁611，並且第一基座開口641的第一基座開口深度H₁ 小於第二基座開口642的第二基座開口深度H₂ 。

本發明的磁芯第五實施例的其它部分的結構與第二實施例相同，這裡不再贅述。

上述磁芯第四實施例和第五實施例均是標準的PJ型磁芯的變形，本發明的磁芯不僅僅適用於PJ型磁芯，也適用於其變形結構，甚至適用於其它類型的磁芯結構，如EC型磁芯等。

磁芯實施例6

如圖9A和圖9B所示，本發明的磁芯第六實施例與第二實施例的結構基本相同，不同之處僅在於：基座64上的基座理線空間不是貫通基座64的基座開口，而是基座開槽。具體來說，在基座64上且在第一磁芯開口66內開有第一基座開槽643，第一基座開槽643與圓環形空間65連通，第一基座開槽643在沿著第一磁芯開口66的寬度方向的最大距離為第一基座開槽寬度W₇ ，第一基座開槽寬度W₇ 應小於第一磁芯開口寬度W₃ ，即W₇ =k*W₃ ，0<k<1。為了儘量減小因增加基座開槽而額外帶來的磁芯損耗，通常會取k小於0.9，此時，額外增加的磁芯損耗會小於20%。一種較佳的情況為k小於0.6，此時，該區域的磁通密度較低，額外增加的磁芯損耗會小於8%，幾乎可以忽略。第一基座開槽643向中柱61延伸的最大距離為第一基座開槽深度H₃ 。在基座64上且在第二磁芯開口67內開有第二基座開槽644，第二基座開槽644與圓環形空間65連通，第二基座開槽644在沿著第二磁芯開口67的寬度方向的最大距離為第二基座開槽寬度W₈ ，第二基座開槽寬度W₈ 小於第二磁芯開口寬度W₄ 。第二基座開槽寬度W₈ 與第二磁芯開口寬度W₄ 之間的尺寸關係與第一基座開槽寬度W₇ 與第一磁芯開口寬度W₃ 之間的尺寸關係基本相同。第二基座開槽644向中柱61延伸的最大距離為第二基座開槽深度H₄ 。在該磁芯第六實施例中，第一基座開槽寬度W₇ 與第二基座開槽寬度W₈ 相等，第一基座開槽深度H₃ 與第二基座開槽深度H₄ 相等，即第一基座開槽643與第二基座開槽644對稱佈置，當然不以此為限，二者寬度也可以不相等，二者深度也可以不相等。在該磁芯第六實施例中，第一基座開槽643、第二基座開槽644各自沿深度方向延伸至中柱61的中柱外壁611。

該磁芯第六實施例的其它部分的結構與第二實施例相同，這裡不再贅述。

以上僅是舉例說明本發明磁芯實施例的具體結構。根據本發明構思，還可以形成其他的變形方式，例如在基座上可以開設一個基座開槽和一個基座開口；基座上只開設一個基座開槽，等等。上述各個磁芯實施例中的不同結構可以自由組合，例如各基座開槽或基座開口的不同寬度、不同深度等特徵自由組合而形成不同的具體實施方式。

繞線架實施例1

如圖10A和圖10B所示，本發明的繞線架第一實施例70，包括一第一葉片71、一第二葉片72和一圓筒73，在其它實施例中，圓筒73也可以由截面呈多邊形的筒體替換，而非必然是截面呈圓形的圓筒。圓筒73連接該第一葉片71和該第二葉片72，線圈繞組繞設於該圓筒73上。繞線架第一葉片71具有一第一繞線架開口713、一第二繞線架開口714；繞線架第二葉片72具有一第三繞線架開口723、一第四繞線架開口724。當兩個磁芯與繞線架裝配後，第一繞線架開口713、第二繞線架開口714、第三繞線架開口723和第四繞線架開口724分別與兩個磁芯的兩個基座上理線空間（基座開口或基座開槽）相對應，以使繞設於圓筒73的線圈繞組兩端的引出線能穿過相應的繞線架開口，再經磁芯基座上的基座理線空間引出，從而消除了內層線圈繞組兩端的引出線對金屬箔屏蔽層及外層線圈繞組的影響。

該繞線架第一實施例中，也可以只在第一葉片71或只在第二葉片72中的一個葉片上對稱開設兩個繞線架開口，或者只在第一葉片71或只在第二葉片72中的一個葉片上只開設一個繞線架開口。

繞線架實施例2

本發明的繞線架第二實施例與本發明的繞線架第一實施例的結構基本相同，不同之處僅在於：

第一葉片71連接有第一突起部75和第二突起部76，第一繞線架開口713和第二繞線架開口714分別開設於第一突起部75和第二突起部76，並沿著第一葉片71向圓筒73方向延伸。第一突起部75在連接於第一葉片71的一側，即朝向第一葉片71的一側具有第一限位平面751；第二突起部76在連接於第一葉片71的一側，即朝向第一葉片71的一側具有第二限位平面761。第一限位平面751和第二限位平面761能夠分別與相配合的磁芯基座兩相對側面接觸配合，用於限制組裝後磁芯的位置。

第二葉片72連接有第三突起部77和第四突起部78，第三繞線架開口723、第四繞線架開口724分別開設於第三突起部77和第四突起部78，並沿著第二葉片72向圓筒73方向延伸。第三突起部77連接於第二葉片72的一側，即朝向第二葉片72的一側具有第三限位平面771；第四突起部78連接於第二葉片72的一側，即朝向第二葉片72的一側具有第四限位平面781。第三限位平面771和第四限位平面781能夠分別與相配合的磁芯基座的兩相對側面接觸配合，用於限制組裝後磁芯的位置。

第三突起部77設有多個腳位74。當然腳位也可以設置到其它的突起部上。

本發明的繞線架第二實施例的其它部分的結構與本發明的繞線架第一實施例的結構基本相同，這裡不再贅述。

變壓器實施例1

如圖11A、圖11B和圖11C所示，圖11A是本發明的變壓器第一實施例的立體圖；圖11B是沿圖11A中B-B線所作的剖視圖；圖11C表示一次側繞組和二次側線組的引出線穿過繞線架開口的結構示意圖。本發明的變壓器第一實施例，包括一第一磁芯10、一第二磁芯60、一繞線架70以及線圈繞組30。

第一磁芯10是傳統的PJ型磁芯，具有一中柱11、一第一邊柱12、一第二邊柱13和一基座14，中柱11固定於基座14中央位置，第一邊柱12和第二邊柱13固定於基座14上，並相對於中柱11對稱佈置。

磁芯60是本發明磁芯第一實施例所示的磁芯，這裡不再贅述。

繞線架70是本發明的繞線架，這裡不再贅述。

第一磁芯10和第二磁芯60的中柱分別容置於繞線架70的圓筒73內，第一磁芯10的基座14和第二磁芯60的基座64（見圖4A）分別與繞線架70的第一葉片71和第二葉片72接觸配合。

第一葉片71上的第一突起部75和第二突起部76分別由第一磁芯10的第一磁芯開口16（見圖1A）和第二磁芯開口17向外延伸，並且第一葉片71的第一限位平面751和第二限位平面761分別與第一磁芯10的基座14側面接觸，用於固定第一磁芯10。

第二葉片72上的第三突起部77和第四突起部78分別由第二磁芯60的第一磁芯開口66和第二磁芯開口67向外延伸，並且第二葉片72的第三限位平面771和第四限位平面781分別與第二磁芯60的基座64側面接觸，用於固定第二磁芯60。

線圈繞組30繞設於繞線架70的圓筒73外。線圈繞組30包括一一次側繞組31、一二次側繞組32和一金屬箔屏蔽層33。一次側繞組31具有一第一引出線31A和一第二引出線31B。二次側繞組32具有一第一引出線32A和一第二引出線32B。該金屬箔屏蔽層33繞設於該一次側繞組31和該二次側繞組32之間。一次側繞組31的第一引出線31A和第二引出線31B穿過繞線架70的第三繞線架開口723、第二磁芯60的基座64上的第一基座開口641後電連接於腳位74。二次側繞組32的第一引出線32A和第二引出線32B由繞線架70的第四繞線架開口724、第二磁芯60的基座64上的第二基座開口642穿過而引出。

該變壓器第一實施例中，在內層的一次側繞組31的第一引出線31A和第二引出線31B由線繞架、磁芯上的開口引出，沒有佔用線繞架視窗寬度M，故金屬箔屏蔽層33的寬度能夠盡可能地接近繞線架視窗寬度M。因此，一次側繞組31和二次側繞組32之間的電場屏蔽效果得到改善。同時，由於一次側繞組31的引出線不會佔用視窗寬度M，因此就不會干涉到外層的二次側繞組32的排佈，二次側繞組32可以在視窗寬度M範圍內均勻排佈，一次側繞組31和二次側繞組32之間的耦合效果也可以得到改善，漏感減小。再者，線圈繞組和金屬箔屏蔽層33在視窗寬度M範圍內的位置也能得到更好的控制，不會出現偏上或者偏下的情況，因此，在批量生產中，該變壓器第一實施例中一次側繞組和二次側繞組之間的分佈電容的一致性可以控制得更好，這對EMI濾波器的優化設計起著重要的作用。

考慮到一次側繞組和二次側繞組在繞線直徑和出線位置上都會存在差異，磁芯的基座理線空間寬度和深度都可以按照具體情況進行具體設計，兩側的基座理線空間可以對稱（兩個基座理線空間的深度相同、寬度相同），也可以不對稱（兩個基座理線空間的深度、寬度至少有一個不相同）。在一具體實施例中，繞圈繞組的繞線直徑較小，則基座理線空間寬度可以較小，基座理線空間寬度為磁芯開口寬度的30%。在另一具體實施例中，繞圈繞組的繞線直徑較大，或者為多股線並繞，為了便於繞組引出線順利引出，需要一個較大的基座理線空間寬度，比如基座理線空間寬度為磁芯開口寬度的60%。

基座理線空間深度可以按照具體情況進行具體設計。在一具體實施例中，要求最裡層繞組的引出線能夠從基座理線空間引出來，基座理線空間深度為到達中柱外壁。在另一具體實施例中，要求中間層繞組的出線能夠從基座理線空間引出來，基座理線空間深度可以不到達中柱外壁，只需要到達該繞組所在位置即可。上述設計磁芯的兩個基座理線空間尺寸的原則是：在保證內層繞組的引出線能夠順暢引出的情況下，儘量減小基座理線空間的尺寸，以減小在磁芯上開設基座理線空間對磁芯損耗帶來的負面影響。

與磁芯基座理線空間尺寸（開口或開槽的寬度和深度）相對應，對應一次側繞組的繞線架開口尺寸（開口寬度和開口深度），如第一繞線架開口713、第三繞線架開口723的尺寸和對應二次側繞組的繞線架開口尺寸，如第二繞線架開口714、第四繞線架開口724的尺寸可以根據具體情況進行設計，第一葉片和第二葉片上的繞線架開口相互對應或者不對應，以及每個葉片上的繞線架開口均可以對稱或者不對稱。同樣，設計繞線架開口尺寸的原則是：在保證內層繞組的引出線能夠順暢引出的情況下，儘量減小繞線架開口的尺寸，以減小繞線架開口對繞線架機構強度的影響。

優選地，該變壓器第一實施例中，一次側繞組31在內層，二次側繞組32在外層，因此，相比於二次側繞組32，一次側繞組31的出線位置更靠近磁芯中柱，也就是說，第二磁芯60的第一基座開口641的第一基座開口深度H1相對較深，而第二基座開口642的第二基座開口深度H2相對較淺，第二基座開口642向中柱方向延伸至相應於金屬箔屏蔽層33所對應的位置即可。另外，一次側繞組31的繞線直徑比二次側繞組32的繞線直徑小，所以第二磁芯60的第一基座開口641的第一基座開口寬度W₅ （見圖4B）小於第二基座開口642的第二基座開口寬度W₆ 。這種不對稱結構可以有利於減小磁芯的損耗。相應地，繞線架70的第三繞線架開口723向圓筒73方向延伸的深度大於第四繞線架開口724向圓筒73方向延伸的深度，第三繞線架開口723的寬度小於第四繞線架開口724的寬度，當然繞線架開口的尺寸不以此為限，只要能使線圈繞組的引線穿過即可。考慮到加工方便性，也可以使第三繞線架開口723和第四繞線架開口724的深度、寬度相同。

該變壓器第一實施例中，由於在二次側繞組32外面不再繞設繞組，不存在幹擾外層繞組排線及外層金屬箔屏蔽層設置的問題，因此，二次側繞組的兩個引出線也可以如傳統變壓器中的出線方式相同（見圖3B）。此時，第二磁芯60的基座64上可以不必設置第二基座開口642，而只設置供一次側繞組出線的第一基座開口641；同樣，繞線架70的第二葉片72也可以不必設置第四繞線架開口724，而只設置供一次側繞組出線的第三繞線架開口723；進一步地，繞線架70的第一葉片71也可以不必設置第一繞線架開口713和第二繞線架開口714。

變壓器實施例2

如圖12A、圖12B和圖12C所示，圖12A是本發明的變壓器第二實施例的立體圖；圖12B是沿圖12A中C-C線所作的剖視圖；圖12C是圖12A是所示的變壓器第二實施例的電路原理圖。本發明的變壓器第二實施例，包括第一磁芯60a、第二磁芯60b、一繞線架70以及線圈繞組30。其與變壓器第一實施例基本相同，不同之處僅在於：

第一磁芯60a、第二磁芯60b均為本發明磁芯第一實施例所示的磁芯。

線圈繞組30結構為較複雜的三明治結構，包括一一次側繞組35、一二次側繞組32、一金屬箔屏蔽層33和一第二金屬箔屏蔽層34。一次側繞組35具有第一引出線35A、一第二引出線35B和中間抽頭引出線35C，第一引出線35A與抽頭引出線35C之間的繞組構成第一一次側繞組部分351，抽頭引出線35C與第二引出線35B之間的繞組構成第二一次側繞組部分352。二次側繞組32具有一第一引出線32A和一第二引出線32B。在繞線架70的圓筒73外面由內向外依次繞設第一一次側繞組部分351、金屬箔屏蔽層33、二次側繞組32、第二金屬箔屏蔽層34和第二一次側繞組部分352。第一一次側繞組部分351、二次側繞組32、第二一次側繞組部分352構成三明治結構。第一一次側繞組部分351的第一引出線35A及抽頭引出線35C的置於內層部分穿過繞線架70的第三繞線架開口723、第二磁芯60b的基座上的第一基座開口641後電連接於腳位74，避免干涉二次側繞組32和第二一次側繞組部分352繞線的排佈，並避免影響金屬箔屏蔽層33和第二金屬箔屏蔽層34，使金屬箔屏蔽層33和第二金屬箔屏蔽層34儘量佈滿繞線架的整個視窗寬度；第二一次側繞組部分352的第二引出線35B及抽頭引出線35C的置於外層部分直接電連接於腳位74。二次側繞組32的第一引出線32A由繞線架70的第四繞線架開口724、第二磁芯60b的基座64上的第二基座開口642穿過而引出；二次側繞組32的第二引出線32B先經繞線架70的第二繞線架開口714和第一磁芯60a的基座64上的第二基座開口642穿過，以避讓開第二金屬箔屏蔽層34，然後再由繞線架70的第四繞線架開口724、第二磁芯60b的基座64上的第二基座開口642穿過而引出。這樣，所有的出線都不會佔用繞線架視窗寬度M，金屬箔屏蔽層33、第二金屬箔屏蔽層34的寬度可以用到最大，二次側繞組32和第二一次側繞組部分352也都可以在整個繞線架視窗寬度M範圍內均勻分佈，屏蔽性能和耦合性能都得到大幅度改善。

該變壓器第二實施例中的一次側繞組包含兩部分，將二次側繞組夾在中間，且在二次側繞組與每一部分一次側繞組之間設置金屬箔屏蔽層。實際使用中變壓器還可以包括多種變形方式，如一次側繞組包含3部分、4部分等，或者二次側繞組也多含多個部分，這時在相鄰的一次側繞組部分和二次側繞組部分之間可分別設置金屬箔屏蔽層，以在各部分繞組之間起到良好的屏蔽效果。

該變壓器第二實施例其它部分的結構與變壓器第一實施例基本相同，這裡不再贅述。

變壓器實施例3

如圖13所示，本發明的變壓器第三實施例與變壓器第二實施例基本相同，不同之處僅在於：第一磁芯60a和第二磁芯60b上供引出線通過的不是貫通基座的第一基座開口641和第二基座開口642，而是第一基座開槽643和第二基座開槽644。即該變壓器第三實施例中使用的是本發明第六實施例的磁芯結構。由基座開槽結構代替了基座開口結構，進一步減小了變壓器的磁芯損耗。

本發明的變壓器第三實施例其它部分的結構與變壓器第二實施例基本相同，這裡不再贅述。

本發明的變壓器不限於上述實施例的具體結構，實際製造中，本發明變壓器可以任意選擇本發明任一實施例的繞線架配合本發明任一實施例的磁芯或者傳統結構的磁芯自由組合而成。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然而其並非用以限定本發明，任何熟知此技藝的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可作各種修改與變形，因此本發明的保護範圍以申請專利範圍所界定的範圍為準。

10．．．傳統的PJ型磁芯

10a、60a．．．第一磁芯

10b、60b．．．第二磁芯

11、61．．．中柱

111、611．．．中柱外壁

12、62．．．第一邊柱

121、621．．．第一邊柱內壁

122、622．．．第一邊柱外壁

13、63．．．第二邊柱

131、631．．．第二邊柱內壁

132、632．．．第二邊柱外壁

14、64．．．基座

15、65．．．圓環形空間

16、66．．．第一磁芯開口

17、67．．．第二磁芯開口

20．．．繞線架

21、71．．．第一葉片

22、72．．．第二葉片

23、73．．．圓筒

30．．．線圈繞組

31．．．一次側繞組

31A、32A．．．第一引出線

31B、32B．．．第二引出線

32．．．二次側繞組

33．．．金屬箔屏蔽層

35．．．一次側繞組

351．．．第一一次側繞組部分

352．．．第二一次側繞組部分

35A．．．第一引出線

35B．．．第二引出線

35C．．．抽頭引出線

60．．．磁芯

641．．．第一基座開口

642．．．第二基座開口

643．．．第一基座開槽

644．．．第二基座開槽

70．．．繞線架

713．．．第一繞線架開口

714．．．第二繞線架開口

723．．．第三繞線架開口

724．．．第四繞線架開口

74．．．腳位

75．．．第一突起部

751．．．第一限位平面

76．．．第二突起部

761．．．第二限位平面

77．．．第三突起部

771．．．第三限位平面

78．．．第四突起部

781．．．第四限位平面

A-A．．．剖面線

B-B．．．剖面線

C-C．．．剖面線

H₁ ．．．第一基座開口深度

H₂ ．．．第二基座開口深度

H₃ ．．．第一基座開槽深度

H₄ ．．．第二基座開槽深度

L．．．距離

M．．．視窗寬度

W₁ 、W₃ ．．．第一磁芯開口寬度

W₂ 、W₄ ．．．第二磁芯開口寬度

W₅ ．．．第一基座開口寬度

W₆ ．．．第二基座開口寬度

W₇ ．．．第一基座開槽寬度

W₈ ．．．第二基座開槽寬度

圖1A是傳統PJ型磁芯的立體圖。

圖1B是圖1A所示的傳統PJ型磁芯的俯視圖。

圖2A是與圖1A所示的磁芯相匹配的傳統的繞線架的立體圖。

圖2B是圖2A所示的傳統繞線架的主視圖。

圖3A是應用了圖1A所示的傳統磁芯和圖2A所示的傳統繞線架的傳統變壓器的立體結構示意圖。

圖3B是沿著圖3A中的A-A線作的剖面圖。

圖3C是圖3A是所示的傳統變壓器的電路原理圖。

圖4A是本發明的磁芯第一實施例的立體圖。

圖4B是圖4A所示的本發明磁芯第一實施例的俯視圖。

圖5是本發明的磁芯第二實施例的結構示意圖。

圖6是本發明的磁芯第三實施例的結構示意圖。

圖7是本發明的磁芯第四實施例的結構示意圖。

圖8是本發明的磁芯第五實施例的結構示意圖。

圖9A是本發明的磁芯第六實施例的結構示意圖。

圖9B是圖9A所示的磁芯第六實施例仰視圖。

圖10A是本發明的繞線架的立體圖。

圖10B是本發明的繞線架的主視圖。

圖11A是本發明的變壓器第一實施例的立體圖。

圖11B是沿圖11A中B-B線所作的剖視圖。

圖11C表示一次側繞組和二次側線組的引出線穿過繞線架開口的結構示意圖。

圖12A是本發明的變壓器第二實施例的立體圖。

圖12B是沿圖12A中C-C線所作的剖視圖。

圖12C是圖12A是所示的變壓器第二實施例的電路原理圖。

圖13是本發明的變壓器第三實施例的剖視結構示意圖。

10．．．傳統的PJ型磁芯

12．．．第一邊柱

13．．．第二邊柱

14．．．基座

16．．．第一磁芯開口

30．．．線圈繞組

60．．．磁芯

61．．．中柱

62．．．第一邊柱

63．．．第二邊柱

641．．．第一基座開口

66．．．第一磁芯開口

67．．．第二磁芯開口

70．．．繞線架

71．．．第一葉片

713．．．第一繞線架開口

714．．．第二繞線架開口

72．．．第二葉片

723．．．第三繞線架開口

724．．．第四繞線架開口

75．．．第一突起部

751．．．第一限位平面

76．．．第二突起部

761．．．第二限位平面

77．．．第三突起部

771．．．第三限位平面

78．．．第四突起部

781．．．第四限位平面

B-B．．．剖面線

Claims (20)

1. 一種磁芯，包括一基座以及固設於該基座上的一中柱、一第一邊柱和一第二邊柱，其中該第一邊柱的第一邊柱內壁、該第二邊柱的第二邊柱內壁以及該中柱的中柱外壁包圍構成一用於容置繞線架和/或繞組的環形空間，該環形空間具有相對佈置的一第一磁芯開口和一第二磁芯開口，該第一磁芯開口在該第一邊柱與該第二邊柱之間的距離為第一磁芯開口寬度，該第二磁芯開口在該第一邊柱與該第二邊柱之間的距離為第二磁芯開口寬度；其特徵在於，該基座上設有至少一個基座理線空間，該至少一個基座理線空間設置在該第一磁芯開口或/和第二磁芯開口內，並且在該第一磁芯開口內的該基座理線空間在沿著該第一磁芯開口的寬度方向的最大距離為第一基座理線空間寬度，該第一基座理線空間寬度小於該第一磁芯開口寬度，在該第二磁芯開口內的該基座理線空間在沿著該第二磁芯開口的寬度方向的最大距離為第二基座理線空間寬度，該第二基座理線空間寬度小於該第二磁芯開口寬度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁芯，其特徵在於，該基座理線空間是貫穿該基座的基座開口。
3. 如申請專利範圍第1項所述之磁芯，其特徵在於，該基座理線空間是沒有貫穿該基座的基座開槽，且該基座開槽與該環形空間連通。
4. 如申請專利範圍第1項所述之磁芯，其特徵在於，該磁芯包括一第一基座理線空間，該第一基座理線空間設置在該第一磁芯開口內，該第一基座理線空間向該中柱延伸的最大距離為第一基座理線空間深度，該第一基座理線空間深度延伸至或者沒有延伸至該中柱的中柱外壁。
5. 如申請專利範圍第4項所述之磁芯，其特徵在於，該磁芯還包括一第二基座理線空間，該第二基座理線空間設置在該第二磁芯開口內，該第二基座理線空間向該中柱延伸的最大距離為第二基座理線空間深度，該第二基座理線空間深度延伸至或者沒有延伸至該中柱的中柱外壁。
6. 如申請專利範圍第5項所述之磁芯，其特徵在於，該第一基座理線空間寬度與該第二基座理線空間寬度相等或者不相等。
7. 如申請專利範圍第6項所述之磁芯，其特徵在於，該第一基座理線空間深度與該第二基座理線空間深度相等或者不相等。
8. 如申請專利範圍第5項所述之磁芯，其特徵在於，每個該基座理線空間呈軸對稱形狀，兩個該基座理線空間的兩條對稱軸線位於同一條直線上，並且該直線位於該中柱的一縱截面上，該縱截面包括有該中柱的中軸線。
9. 如申請專利範圍第1項所述之磁芯，其特徵在於，該第一基座理線空間寬度是該第一磁芯開口寬度的k倍，其中k為比例係數，且0<k<1，和/或該第二基座理線空間寬度是該第二磁芯開口寬度的k倍，其中k為比例係數，且0<k<1。
10. 如申請專利範圍第9項所述之磁芯，其特徵在於，該比例係數k的取得範圍為：0<k<0.6。
11. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之磁芯，其特徵在於，該中柱位於該基座的中央位置或者偏離該基座的中央位置。
12. 如申請專利範圍第11項所述之磁芯，其特徵在於，該第一磁芯開口與該第二磁芯開口對稱佈置或者非對稱佈置。
13. 如申請專利範圍第11項所述之磁芯，其特徵在於，該中柱呈圓柱形狀。
14. 如申請專利範圍第11項所述之磁芯，其特徵在於，該第一邊柱的第一邊柱內壁、該第二邊柱的第二邊柱內壁均呈圓弧面形，該環形空間呈圓環形。
15. 如申請專利範圍第11項所述之磁芯，其特徵在於，該第一邊柱的第一邊柱外壁和該第二邊柱的第二邊柱外壁均呈圓弧面形。
16. 一種繞線架，與申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之磁芯配合，包括一第一葉片、一第二葉片、一中空筒體，該中空筒體連接該第一葉片和該第二葉片，其特徵在於，該第一葉片和/或該第二葉片設有至少一個繞線架開口，該至少一個繞線架開口與該磁芯上的至少一個基座理線空間相對應。
17. 如申請專利範圍第16項所述之繞線架，其特徵在於，該第一葉片和/或該第二葉片設有至少一個突起部件，該至少一個繞線架開口分別開設於該至少一個突起部件上，並沿著該第一葉片和/或該第二葉片向該中空筒體方向延伸，每個該突起部件與該第一葉片或該第二葉片相連的一側具有限位平面，該限位平面與該磁芯基座的兩相對側面接觸配合。
18. 如申請專利範圍第17項所述之繞線架，其特徵在於，該至少一個突起部件中的一個或兩個設有多個腳位。
19. 一種變壓器，包括：繞線架、第一磁芯、第二磁芯和線圈繞組，其特徵在於，該繞線架是如申請專利範圍第16項至第18項中任一項所述之繞線架；該第一磁芯和/或第二磁芯是如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之磁芯，該第一磁芯和第二磁芯的中柱分別容置於該繞線架的中空筒體內，該第一磁芯和第二磁芯的基座分別與該繞線架的第一葉片和第二葉片接觸配合；該線圈繞組繞設於該繞線架的中空筒體外，且位於該繞線架第一葉片和第二葉片之間，該線圈繞組兩端的引出線能穿過相應的繞線架開口，再經磁芯基座上的基座理線空間引出。
20. 如申請專利範圍第19項所述之變壓器，其特徵在於，該線圈繞組包括至少一個一次側繞組和至少一個二次側繞組，該一次側繞組和該二次側繞組之間設有金屬箔屏蔽層。