CN103035364B - 一种电子变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子变压器，包括设置有绕组端子（17）的线圈骨架（1）和安装在线圈骨架（1）上的磁心（3），其特征在于：所述的电子变压器还包括设有开口（2a）的绝缘隔离罩（2）；所述隔离罩（2）的罩体包覆在所述磁心（3）的裸露表面上，并且所述线圈骨架（1）局部从隔离罩（2）的开口（2a）露出，所述绕组端子（17）设置在线圈骨架（17）露出的部位。本发明体积小巧，制造工艺简单，能够使磁心与绕组端子之间以及变压器与PCB基板上其他电子器件之间具有足够的电气安全距离。

Description

一种电子变压器

技术领域

本发明涉及到一种电子变压器，该电子变压器主要应用于开关电源和模块电源中。

背景技术

随着开关电源特别是模块电源的功率密度的提升，作为其核心功率器件的变压器，在电气间隙和爬电距离等安全距离方面有着详细的硬性规定。同时对体积尺寸亦希望尽可能的朝着小型化的方向发展。

现有的变压器一般由骨架、线圈、磁心组成。骨架上卷绕有多个线圈，骨架两侧分别设置有端子台，端子台上插装多个供线圈绕组与电路板电气连接的金属端子。磁心通过骨架的中轴贯穿孔相向组合，并置放在骨架的端子台上。在磁心结合处及磁心与骨架结合处用树脂粘接固定，磁心外周缠绕绝缘胶纸进行防护。

为满足安规中爬电距离要求，现有技术中主要采用以下方式针对变压器的磁心与绕线金属端子之间的爬电距离进行防护优化：

1、将骨架的端子台拉长、增大，或者在端子台进上增加挡板，如专利申请号：200810071190.0的技术方案；或者是变压器干脆采用飞线的形式，以此增加线圈与线圈间以及磁心与绕线金属端子间的距离。但这些方式都不利于变压器本身的体积小型化，甚至增加了变压器的加工复杂度和人工工时。

2、改变磁心样式来保证。如专利文献：日本实开平6-9120号公报，这种方案牵涉到磁心样式的变化，因不同于业界标准型号需重新开模，磁心样式变化后使得磁心尺寸不规则，导致磁心参数的设计计算及加工变得非常复杂。

更为突出的是，上述变压器安装到PCB基板上时与PCB电路板周边的电子器件无法保证有效的安全距离，电子器件的布板位置都需远离变压器特别是远离磁心。为解决这种安全距离的问题，通常就是用绝缘胶纸将变压器外围包括磁心都完完全全的做密封式的包裹，或者是在变压器与周边电子器件之间增加一圈绝缘片，将变压器磁心和电子器件完全隔离开。但通过包裹胶纸、增加绝缘片的方式耗费人工工时，增加变压器乃至整机系统的工艺难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小巧，制造工艺简单的一体式电子变压器，能够使磁心与绕组端子之间以及变压器与PCB基板上其他电子器件之间具有足够的电气安全距离。

本发明的目的是通过以下的技术措施来实现的：

一种电子变压器，包括设置有绕组端子的线圈骨架和安装在线圈骨架上的磁心，其特征在于：所述的电子变压器还包括设有开口的绝缘隔离罩；所述隔离罩的罩体包覆在所述磁心的裸露表面上，并且所述线圈骨架局部从隔离罩的开口露出，所述绕组端子设置在线圈骨架露出的部位。根据变压器选用不同的磁心，如EI、ER、EE、ETD、EPC或者U形磁心等，绝缘隔离罩相应设计成与其相适配的形状而包覆在磁心上，使得绕组端子与磁心之间为绝缘隔离罩所隔开，同时磁心与PCB基板上其他电子器件之间亦为绝缘隔离罩所隔开，以增加它们之间的电气安全距离，并且变压器得以通过隔离罩上的开口散热。

为了更有利于电子变压器的散热，作为本发明的一种特征，所述的隔离罩还开有用于电子变压器散热的窗口；卷绕在所述线圈骨架上的线圈绕组从所述窗口露出。

为了使变压器的磁心参数设计最为优化与简单，作为本发明的优选实施方式，所述磁心为日字形磁心，所述线圈骨架套装在该日字形磁心的中心柱上，日字形磁心的边框柱裸露在线圈骨架之外，所述隔离罩的罩体具有与所述日字形磁心边框柱的外表面相适配的内壁面，该内壁面紧贴在所述日字形磁心边框柱的外表面上。

为了使电子变压器更为小型化，减少隔离罩所占用的空间，作为本发明的一种优选实施方式，所述隔离罩为具有四个罩面的罩体，该罩体的四个罩面以“口”字形依次相连围成内部腔体，并且每个罩面的纵截面形状均为缺口朝向所述内部腔体的“[”形，所述日字形磁心的边框柱容纳在所述内部腔体中。

为了使电子变压器具有更为紧凑的结构，体积达到最小，并且简化电子变压器的组装工艺以降低成本，作为本发明推荐的实施方式，所述日字形磁心由两个标准的E型磁心配对组合而成，所述线圈骨架包括卷线部和两个支撑座，所述卷线部为具有中空内腔的筒体，该筒体的两端底部分别向外侧下方延伸出两级台阶状的支撑座，其中上级和下级台阶分别为支撑座的支撑台和端子台，所述线圈绕组卷绕在卷线部上，所述两个磁心的中柱分别从卷线部的两端插装入所述中空内腔中，两个磁心的底柱分别部分承托在两个支撑台上，并且底柱未承托在支撑台上的部分分别与两个端子台之间留有间隙，两个磁心的两条边柱分别在卷线部的两侧对接，所述隔离罩的两个相对罩面的下凸缘分别安装在所述两个间隙中并覆盖在两个磁心的底柱的下表面上，该两个相对罩面的侧面和上凸缘分别覆盖在两个磁心的底柱的侧表面和上表面上，另外两个相对的罩面的下凸缘、侧面和上凸缘分别覆盖在两个磁心的两条边柱的下表面、侧表面和上表面上。该隔离罩从上下、左右、前后全方位全面包裹住磁心，从而可以实现很好的隔离。

为了使磁心更稳定的安装在线圈骨架上，作为本发明的一种改进，所述端子台的长度略大于所述卷线部的径向宽度，所述两个磁心的两条边柱分别承托在两个端子台超出卷线部的部分上。

作为本发明的一种实施方式，若干个所述的绕组端子分别并排插装在所述两个端子台的底部。

作为本发明的一种改进，所述两个端子台的底部还分别并排设置有若干个梯形凸台，该梯形凸台的斜面朝向所述绕组端子。该梯形凸台的作用是为了防止金属端子绕线浸锡后的高度不一致导致的安装不平，保证变压器的共面度。

为了使隔离罩与线圈骨架相固定，作为本发明的一种实施方式，所述的两个端子台分别在外侧面设有凸台，所述凸台和隔离罩之间点有胶水。

为了便于电子变压器的组装，作为本发明的一种改进，所述的隔离罩由两个半体接合而成。

为了使隔离罩更紧密的包裹住磁心，作为本发明的一种改进，其中一个所述隔离罩的半体的接合部设有用于遮蔽所述两个半体之间的接合缝隙的包套。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明在不增加变压器体积的情况下，通过隔离罩的的装配，有效增加了磁心与绕线端子间的安规距离；

第二，本发明的电子变压器结构简单，组装方便，能有效替代变压器外围包胶纸的辅助绝缘防护，降低变压器的加工工时和制造复杂度；

第三，由于隔离罩全方位包裹了磁心，本发明的电子变压器安装到PCB电路板上时，能够有效保证磁心与其他电子部件间的电气间隙，节省了PCB空间；

第四，本发明的电子变压器采用业界标准型号的磁心，对于磁心材料的特性设计、加工、采购等方面都非常便利，并且有助于降低电子变压器的成本；

第五，本发明电子变压器的线圈骨架及隔离罩采用绝缘性的电木或者树脂注塑成型，加工非常简单。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明优选实施例的线圈骨架示意图；

图2是本发明优选实施例的线圈骨架底部示意图；

图3是本发明优选实施例的隔离罩示意图；

图4是本发明优选实施例的隔离罩分体说明示意图；

图5是本发明优选实施例的组装示意图；

图6是本发明优选实施例组装后的立体图；

图7是本发明优选实施例的变压器立体剖面示意图；

图8是本发明优选实施例的变压器A-A剖面示意图；

图9是图8的局部放大示意图；

图10是本发明优选实施例的变压器B-B剖面示意图。

具体实施方式

如图1至图10所示，本发明优选实施方式的电子变压器包括线圈骨架1、隔离罩2和磁心3，其采用了卧式安装的结构方式，以最大程度的实现模块电源的小型化尺寸设计要求。

其中，如图1和图2所示，本优选实施例的线圈骨架1由具有绝缘性的电木或者树脂注塑成型，其包括卷线部10和两个支撑座，卷线部10为具有中空内腔12的筒体，该筒体的横截面形状为方形，并且其两端底部分别向外侧下方延伸出两级台阶状的支撑座，其中上级和下级台阶分别为支撑座的支撑台14和端子台15，端子台15的长度D1略大于卷线部10的径向宽度D2，并且端子台15上设有凸台13、若干个梯形凸台16、若干个用于与PCB基板电气连接的金属绕组端子17，凸台13设置在端子台15的外侧端面中部，若干个绕组端子17并排插装在端子台15的底部，若干个梯形凸台16并排且垂直设置在端子台15的底面上并且其斜面朝向绕组端子17。

如图3至图5所示，本优选实施例的隔离罩2由绝缘性的电木或者树脂注塑成型，其由第一半体21和第二半体22接合而成，第一半体21和第二半体22的侧边宽度211和侧边宽度221均不小于磁心3的底柱32的厚度D3，它们的底边宽度212和底边宽度222均不小于磁心3的边柱33的厚度D4，第一半体21和第二半体22分别具有中空内腔213和225，第二半体22的接合部224设置有包套223，该两个半体在第一半体21的接合部214和第二半体22的接合部224接合起来后，成为一个具有四个罩面的罩体并且两个半体之间的接合缝隙为包套223所遮蔽。两个半体接合而成的罩体的四个罩面以“口”字形依次相连围成内部腔体23，即上述两个半体的中空内腔213和225组合成该内部腔体23，并且每个罩面的纵截面形状均为缺口朝向内部腔体23的“[”形，即其中两个相对的罩面均由侧面25以及分别由侧面25上、下部垂直延伸出的上凸缘26和下凸缘24组成，另外两个相对的罩面均由侧面28以及分别由侧面28上、下部垂直延伸出的上凸缘29和下凸缘27组成，该罩体上、下部的方形缺口分别为隔离罩2用于电子变压器散热的窗口2b和开口2a。

如图5所示，本优选实施例的磁心3为两个配对的标准EFD型号的铁氧体磁心3，该EFD型号的磁心为E型磁心的一种，其由底柱32和设置在底柱32中部的中柱31以及分别设置在底柱32两端的边柱33组成而具有E形横截面。本优选实施例将上述支撑台14的宽度设置为磁心3的底柱32的厚度的一半，支撑台14的高度设置为0.8～1.0mm。

本优选实施例的电子变压器进行组装时，首先，将若干个线圈绕组11卷绕在线圈骨架1的卷线部10上，并将它们的引线分别缠绕在端子台15底部的若干个绕组端子17上，经过焊锡后与绕组端子17形成电气连接，若干个线圈绕组11之间分别缠绕绝缘胶带；然后，将两个磁心3沿图中箭头所示方向安装在线圈骨架1上配对成的日字形磁心，其中两个磁心3的中柱31分别从卷线部10的两端插装入中空内腔12中相向配对组装，两个磁心3的底柱32分别部分承托在两个支撑台14上，并且底柱32未承托在支撑台14上的部分分别与两个端子台15之间留有间隙，实际上就是底柱悬空的部分与端子台之间形成了间隙。两个磁心3的两条边柱33分别承托在两个端子台15超出卷线部10的部分上，并且分别在卷线部10的两侧对接，将两个磁心3的两条边柱33的端面34用环氧胶水进行粘接，以使组装后的两个磁心3的底柱32和边柱33环绕在卷线部10外，形成闭合磁路；最后，将第一半体21和第二半体22沿图中箭头所示方向进行组装，它们在卷线部10的中轴面相结合成为具有四个罩面的罩体，其中该结合而成的罩体的位于卷线部10端部位置的两个相对罩面的下凸缘24分别安装在上述两个间隙中，即承托在端子台15上并覆盖在两个磁心3的底柱32的下表面上，并且侧面25和上凸缘26分别覆盖在两个磁心3的底柱32的侧表面和上表面上，并且位于卷线部10两侧的两个相对罩面的下凸缘27、侧面28和上凸缘29分别覆盖在两个磁心3的两条边柱33的下表面、侧表面和上表面上，卷绕在线圈骨架1上的线圈绕组11从隔离罩2上的窗口2b露出，以使得隔离罩2的罩体完全包覆在磁心3的裸露表面上，隔离罩2从上下、左右、前后全方位全面包裹住磁心3，从而可以实现很好的隔离，而设置在第二半体22上的包套223正好位于凸台13的上方位置，在该凸台13上点胶水将隔离罩2固定在线圈骨架1上；至此，上述组件组装成如图6所示的电子变压器。

从图7至图10所示的本优选实施例电子变压器的剖视图上可知，隔离罩2从上下、左右、前后三个方位全面包裹住磁心3，从而使得变压器本身磁心3与金属端子17之间以及变压器磁心3与PCB基板电子器件的安全距离得到了有效保证，从而更好的满足产品安规要求。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，例如将变压器线圈骨架的安装方式由横式改为立式安装，或者隔离罩的组装方向改为由卷线部两端组装，或者磁心选用业界通用的EI、ER、EE、ETD、EPC等标准铁氧体磁心，它们均为标准的E型磁心，或者磁心选用一体式的标准日字形磁心，上述卷线部开有安装槽，日字形磁心的中心柱从该安装槽插装入线圈骨架中，并在安装插装完后以挡片封闭安装槽，日字形磁心的边框柱裸露在线圈骨架之外，上述隔离罩的罩体具有与日字形磁心边框柱的外表面相适配的内壁面，该内壁面紧贴在日字形磁心边框柱的外表面上，或者隔离罩采用其他的分体方式，如隔离罩的其中一个罩面可与其它三个罩面可拆卸式组装，或者不采用包套遮蔽两个半体之间的接合缝隙而直接用绝缘胶带将该接合缝隙缠绕起来，又或者磁心选用U形、环形等标准磁心，只要采用绝缘隔离罩包裹在磁心上，以将磁心与绕组端子以及PCB基板上其他电子器件相隔开，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种电子变压器，包括设置有绕组端子(17)的线圈骨架(1)和安装在线圈骨架(1)上的磁心(3)，磁心(3)具有中柱(31)、底柱(32)和边柱(33)，其特征在于：所述的电子变压器还包括设有开口(2a)的绝缘隔离罩(2)；

所述隔离罩(2)的罩体从上下、左右、前后三个方位包覆在所述磁心(3)的裸露表面上，并且所述线圈骨架(1)局部从隔离罩(2)的开口(2a)露出，所述绕组端子(17)设置在线圈骨架(1)露出的部位；

所述隔离罩(2)为具有四个罩面的罩体，由两个半体接合而成，该罩体的四个罩面以“口”字形依次相连围成内部腔体(23)，并且每个罩面的纵截面形状均为缺口朝向所述内部腔体(23)的“[”形，即包括侧面和自侧面垂直延伸出的上凸缘和下凸缘组成；所述线圈骨架(1)包括两级台阶状的支撑台(14)和端子台(15)，底柱(32)仅部分承托在支撑台上，底柱(32)未承托在支撑台上的部分与端子台之间形成间隙；所述下凸缘安装在该间隙中，并覆盖在磁心(3)的底柱(32)的下表面上；所述磁心的边柱(33)容纳在所述内部腔体(23)中。

2.根据权利要求1所述的电子变压器，其特征在于：所述磁心(3)为日字形磁心，所述线圈骨架(1)套装在该日字形磁心的中柱(31)上，日字形磁心的边柱(33)裸露在线圈骨架(1)之外，所述隔离罩(2)的罩体具有与所述日字形磁心边柱(33)的外表面相适配的内壁面，该内壁面紧贴在所述日字形磁心边柱(33)的外表面上。

3.根据权利要求2所述的电子变压器，其特征在于：所述日字形磁心由两个标准的E型磁心(3)配对组合而成，所述线圈骨架(1)包括卷线部(10)和两个支撑座，所述卷线部(10)为具有中空内腔(12)的筒体，该筒体的两端底部分别向外侧下方延伸出两级台阶状的支撑座，其中上级和下级台阶分别为支撑座的支撑台(14)和端子台(15)，所述电子变压器的线圈绕组(11)卷绕在所述卷线部(10)上，所述两个磁心(3)的中柱(31)分别从卷线部(10)的两端插装入所述中空内腔(12)中，两个磁心(3)的底柱(32)分别部分承托在两个支撑台(14)上，并且底柱(32)未承托在支撑台(14)上的部分分别与两个端子台(15)之间留有间隙，两个磁心(3)的两条边柱(33)分别在卷线部(10)的两侧对接，所述隔离罩(2)的两个相对罩面的下凸缘(24)分别安装在所述两个间隙中并覆盖在两个磁心(3)的底柱(32)的下表面上，该两个相对罩面的侧面(25)和上凸缘(26)分别覆盖在两个磁心(3)的底柱(32)的侧表面和上表面上，另外两个相对的罩面的下凸缘(27)、侧面(28)和上凸缘(29)分别覆盖在两个磁心(3)的两条边柱(33)的下表面、侧表面和上表面上。

4.根据权利要求3所述的电子变压器，其特征在于：所述端子台(15)的长度(D1)略大于所述卷线部(10)的径向宽度(D2)，所述两个磁心(3)的两条边柱(33)分别承托在两个端子台(15)超出卷线部(10)的部分上。

5.根据权利要求4所述的电子变压器，其特征在于：若干个所述的绕组端子(17)分别并排插装在所述两个端子台(15)的底部。

6.根据权利要求5所述的电子变压器，其特征在于：所述两个端子台(15)的底部还分别并排设置有若干个梯形凸台(16)，该梯形凸台(16)的斜面朝向所述绕组端子(17)。

7.根据权利要求6所述的电子变压器，其特征在于：所述的两个端子台(15)分别在外侧面设有凸台(13)，所述凸台(13)和隔离罩(2)之间点有胶水。

8.根据权利要求1、2、4至7中任一项所述的电子变压器，其特征在于：所述的隔离罩(2)的两个半体在卷线部(10)的中轴面接合而成；其中一个半体的接合部设有用于遮蔽所述两个半体之间的接合缝隙的包套(223)。

9.根据权利要求3所述的电子变压器，其特征在于：所述的隔离罩(2)的两个半体在卷线部(10)的中轴面接合而成；其中一个半体的接合部设有用于遮蔽所述两个半体之间的接合缝隙的包套(223)。