专利名称：环形变压器的改进制造技术
方法
技术领域：
本发明涉及一种新颖和有效的制造环形变压器的方法、一种用于制造环形变压器的第一和第二支架结构、以及一种用于实现所述制造环形变压器的方法的系统。
背景技术：
已经有很多提供具有绕组、环形芯体和环绕芯体的绕组的环形变压器的启示。现有技术的启示中最好的部分包括其中利用传统的绕线机将线圈缠绕在连续的环形芯体的绕线过程。最普通的是线圈通过变压器的中空中心孔被重复地缠绕。还具有一种利用从动辊的方法，例如在美国专利US4,771,957中示出的。
作为选择，还有很多关于如何向预成形绕组内装入连续的或者几乎是连续的芯体材料的启示。一个较早的例子示出在美国专利US2,191,393中。其它的例子在美国专利US6,145,774、US4,765,861和US4,896,839中提供。
在美国专利US4,779,812中，高压绕组被缠绕成大量的楔形束，其接下来被布置成两个预成形的、半环形变压器部分，每个变压器部分都对应于变压器的一半。每个楔形部分都由连续导线缠绕形成，但是仅有电压线圈总长度的30-50％能够由连续导线缠绕。一个单个连续的带状条或大量平行布置的条接下来被装入半环形部分的相邻端部之间的间隙内，并在适当位置被缠绕进在所述部分内形成的弧形细长通道内，以形成磁性芯体。皮带装置被用于促进所述芯体的缠绕，在所述磁性形体缠绕在所述弧形细长通道内时，所述皮带接合所述磁性芯体的径向向外的绕组。
US4,779,812中示出的装置主要用于制造大型环形变压器，这些大型环形变压器不能用在普通电子设备，如适配器内。此外，单独缠绕和布置很多楔形束从而形成所述弧形细长通道，并且随后将条带装入所述通道内是很麻烦的、劳动强度相对大、并且耗时的过程，不适合变压器的自动批量生产。
显然，需要一种能低成本有效制造环形变压器的方法，所述方法尤其适于变压器的自动批量生产，并且所述变压器适用于电子设备，如适配器内。
发明内容
本发明的主要目的是减少上面所述类型的限制。
本发明的目的是提供一种制造环形变压器的方法和系统，其具有易于自动批量生产的特点。
本发明的另一目的是提供一种环形变压器，该环形变压器的特征在于成本低、空载损耗低、效率高、重量轻并且体积小，其尤其适用于电子设备，如适配器中。
根据本发明的第一方面，其涉及一种制造环形变压器的方法，该方法包括以下步骤绕至少一个细长形状和柔性材料的第一线轴的外缘布置线圈；提供至少一个第二线轴，所述第二线轴基本成形为环状段并具有至少一个第一内腔和至少一个第二内腔，所述至少一个第二内腔布置在所述至少一个第一内腔周围并沿所述至少一个第一内腔布置；将所述至少一个第一线轴连同所述线圈一起装入所述至少一个第二线轴内、围绕所述至少一个第一内腔，从而将所述线圈填装在所述至少一个第二内腔内，形成基本成形为环状段的部件，其中至少一个所述部件端部限定一个开口；将至少两个所述部件连接在一起，从而形成组合部件，其中至少一个所述组合部件端部限定一个开口；以及通过所述开口装入磁性材料条带，从而在所述至少一个第一内腔内部使所述条带缠绕所需数量的被紧密地填装的绕组匝数，直到基本上所述组合部件的整个所述至少一个内腔被填满所述条带，由此形成芯体。
当将至少两个所述部件连接在一起从而形成组合部件时，在这种情况下，例如两个所述部件被连接在一起，其中一个部件可以含有初级绕组，而另一个部件可以含有次级绕组。
本发明解决了现有技术中与利用传统的绕线及将线圈缠绕在连续的环形芯体的问题。常规地，现有技术中存在两种不同的缠绕方法。第一，也是最普遍的，通过变压器内的空心孔重复缠绕线圈。第二，存在一种利用从动辊的方法，例如在美国专利US4,771,957中示出的。在本发明中通过将线圈首先缠绕在直线线轴外缘的方法代替了从动辊。该方法与现有技术中已知的两种方法相比，大大简化了线圈的缠绕并加快了线圈缠绕的速度。
此外，根据本发明的将线圈缠绕在直线线轴外缘的方法，允许在一个单一的快速操作中缠绕全部线圈，而这在美国专利US4,779,812中提出的方案中是不可能的，在US4,779,812中楔形部分通常只允许从连续的导线上缠绕电压线圈总长度的30-50％，这就降低了变压器的效率。
此外，本发明使降低变压器的中空中心孔的相对尺寸成为可能，因为在利用本发明的方法时，该孔原理上在缠绕步骤中是不需要的。减小了尺寸的中心孔能缩短磁性路径长度(MPL)，这意味着只需缠绕较少的线圈绕组并易于到达更高的流量。这一点也使减小整个变压器的相对尺寸成为可能，使其更适于用在各种电子设备中。
根据本发明方法的一个优选实施例，还包括以下附加步骤在条带已经通过所述开口被装入后在所需长度处将其切断。该在条带已经通过所述开口被装入后在所需长度处将其切断的步骤带来了具体的优点一方面是不需要在开始装入步骤之前预先切断条带，这意味着与目前需要在匹配的长度处切断条带的情况下相比大大节省了时间。相反地，根据本发明，可以利用直接从供应商来的条带辊实现装入步骤。这意味着本发明更便宜、更简单并更适于批量生产。
根据本发明的另一优选实施例，其包括以下附加步骤在首先通过所述开口装入的端部预弯曲所述条带。该条带的预弯曲步骤有利于使条带努力朝向组合部件的中心(即最里面的空腔的内曲面)。换句话说，预弯曲步骤减小了松弛并使条带缠绕在线轴内部变得容易，因而降低了由于阻塞或摩擦力太大或类似原因导致的断裂或被卡住。
根据本发明的另一优选实施例，其包括以下附加步骤在面对所述组合部件的最里面的空腔的内曲面的一侧，为首先装入组合部件内的所述条带的一部分提供低摩擦系数层，所述部分基本上对应于所述条带在所述组合部件内部的第一缠绕绕组，所述低摩擦系数层用于促进所述条带在所述组合部件内缠绕时的滑动。该低摩擦层首先起到降低与经常发生在与现有技术中缠绕线圈时线圈的停止或阻塞有关的障碍。
此外，所述层优选由胶带、低摩擦系数涂层和液体中的至少一个提供，其中胶带具有低摩擦系数的第一侧和带粘性的第二侧。所有上述表面都是容易买到的并同样特别适于自动批量生产。
根据本发明的另一优选实施例，其包括以下附加步骤布置柔性传动元件，从而使该柔性传动元件与所述条带最里面的绕组连续地共同协作，进一步促进所述条带在所述组合部件内部缠绕从而形成芯体时的滑动。柔性传动元件通过传送拉力或推力或两者，起到提高线轴内部条带的填满程度的作用。此外，所述柔性传动元件优选包括线、导线、链条、胶带、皮带、磁力、滚动装置(roll device)和啮合装置中的至少一个。在任何情况下，所述柔性传动元件都是可再利用的并容易布置，从而使所述柔性传动元件适于自动批量生产。
根据本方法的另一优选实施例，其包括以下附加步骤布置与所述条带连接以作为所述柔性传动元件和所述条带之间的共同协作的媒介的中间装置，所述中间装置在一定距离上与所述柔性传动元件接合，所述距离与所述条带在所述组合部件内部最里面的绕组的至少一部分对应。所述中间装置优选包括胶带、粘合涂层、胶合、槽和啮合装置中的至少一个。该中间装置适于与条带和柔性传动元件二者接合，从而使柔性传动元件的运动被传送到条带，而使其更容易地被缠绕在线轴内部。将中间装置构造为可以处理较大的摩擦力。
在优选实施例中，所述中间装置包括从所述条带突出的所述层的一部分。这尤其涉及在本发明的一个实施例中，所述层由胶带提供的情况，所述胶带固定到条带的首先通过开口被装入组合部件的部分。所述胶带被固定从而使胶带的粘合侧的一部分突出到条带的外部，自由地与柔性传动元件接合，在这种情况下其优选地包括线或导线。
根据本方法的另一优选实施例，通过所述开口装入磁性材料的所述条带的步骤还包括使所述组合部件旋转；以及基本瞬间停止所述组合部件连同所述线圈的旋转。该操作的主要优点是利用惯性力矩的原理，通过该原理的作用迫使条带穿过开口进入到线轴，并在一个单一操作中在所述组合部件内部缠绕，这样容易适用于批量生产的目的。
根据本方法的另一优选实施例，通过所述开口装入磁性材料的所述条带的步骤还包括通过所述开口注入介质，由此在所述组合部件内的所述至少一个第一内腔内部的外曲面之间形成可变的间隙；以及将所述介质从所述组合部件中引出。
所述介质起到当将条带缠绕到组合部件内部时降低组合部件最里面的空腔的外曲面和条带之间的摩擦力的作用。此外，借助于通过注入介质的运动施加到条带上的压力，所述介质具有帮助进一步向内推进条带的优点。所述介质优选地包括气体和液体中的至少一种。然而可能的是，介质可以是固体以及如粉末。
此外，在一个优选实施例中，根据本发明的用于制造环形变压器的所述方法在磁场中执行。所述磁场优选是可变磁场并与现有技术相比存在至少两个主要优点。第一，磁场为条带绕组提供粘性，从而使绕组互相粘合且使条带缠绕在组合部件内部。这有利于紧密地形成具有良好电磁特性的芯体。第二，磁场可以在所述条带上形成回转力，进一步促进芯体的形成。如果磁场沿组合部件的不同部分具有交变强度，则使所述环绕主轴线旋转的情况下，上述优点可能更是如此。
根据本发明的另一方面，其涉及一种用于制造环形变压器的第一线轴，其特征在于所述第一线轴基本上包括至少两个平行的扁平细长舌片，并且所述舌片由柔性材料制成并适于弯曲。第一线轴的主要优点是允许利用传统绕线机实现线圈的缠绕。这是因为所述绕组可以沿直线距离实现，所述线轴被布置在直线位置内，同时典型的是，制造环形变压器，使线圈的缠绕绕环形芯体执行，其缺点已在前面描述。
此外，线轴是由柔性材料制成的并适于弯曲，从而使线轴端部可以互相朝向。柔性材料可以是例如塑料材料或橡胶，以便能够通过注塑或类似方法将线轴制成为一体件。在一个实施例中，所述柔性材料是低摩擦材料。这对所述线轴的内部空腔特别有利，使将所述条带缠绕在线轴内更容易。作为选择，线轴可以在空腔内部涂覆有低摩擦涂层。
线轴的内部中空横截面是基本为矩形的形状，以便使线轴能接收和容纳芯体材料，这是因为芯体材料以具有扁平矩形横截面的条带形式出现，从而使所述条带在被紧密地缠绕在线轴内部时，能形成具有基本上矩形横截面的芯体。
根据本发明的另一方面，其涉及一种用于制造环形变压器的第二线轴，其特征在于所述第二线轴具有至少一个第一内腔和至少一个第二内腔，所述至少一个第二内腔布置在所述至少一个第一内腔周围；所述第二线轴基本上为环状段形状；并且所述至少一个第一内腔具有基本为矩形的内部中空横截面。根据本发明的第二线轴的优点在于其绝缘性足够能承受环形变压器内芯体和线圈绕组之间的电压应力，因为所述舌片仍然是根据本发明的方法制造的最后组装好的环形变压器一部分。第二线轴的另一优点是能为环形变压器内的线圈绕组抵抗外部磨损和应力提供覆盖保护，因为所述第二线轴仍然是根据本发明的方法制造的最后组装好的环形变压器一部分。
在第二线轴的优选实施例中，所述至少一个第二内腔在其内曲面比在其外曲面宽。例如，所述第二线轴内的所述至少一个第二内腔的大致横截面可以仅仅是截头三角形形状。具有上述横截面形状的一个优点在于其能使内曲面比外曲面具有更大的体积，其允许线圈绕组在内曲面聚集，这是因为所述至少一个第一线轴被装入所述至少一个第二线轴中。应当注意，如果需要，可以使用能给出相同效果的具有任何形状的所述横截面的所述第二线轴。
根据本发明的另一方面，其涉及一种用于制造环形变压器的系统，该系统包括用于绕至少一个细长形状和柔性材料的第一线轴的外缘布置线圈的装置；用于提供至少一个第二线轴的装置，所述第二线轴基本成形为环状段并具有至少一个第一内腔和至少一个第二内腔，所述至少一个第二内腔布置在所述至少一个第一内腔周围并沿所述至少一个第一内腔布置；将所述至少一个第一线轴连同所述线圈一起装入所述至少一个第二线轴内、围绕所述至少一个第一内腔，从而将所述线圈填装在所述至少一个第二内腔内，形成基本成形为环状段的部件，其中至少一个所述部件端部限定一个开口；用于将至少两个所述部件连接在一起，从而形成组合部件的装置，其中至少一个所述组合部件端部限定一个开口；以及用于通过所述开口装入磁性材料条带的装置，从而在所述至少一个第一内腔内部使所述条带缠绕所需数量的被紧密地填装的绕组匝数，直到所述组合部件的整个所述至少一个内腔被填满所述条带，由此形成芯体。
利用所述系统获得的优点对应于前面讨论的根据本发明的用于制造环形变压器的方法以及根据本发明的用于制造环形变压器的所述线轴的优点。
根据本发明的另一方面，其涉及一种利用上述方法制造出来的环形变压器。该环形变压器可以用在电子设备如适配器内。
参考附图后本发明的特征将变得更加显而易见，其中图1是示出根据本发明一个实施例的用于制造环形变压器的第一线轴的透视图，示出所述第一线轴在适于绕其周围缠绕线圈的状态下；图2是示出在图1中的线轴周围缠绕了线圈的透视图；图3是根据本发明的第一线轴在弯曲状态下的透视图；图4是示出根据本发明一个实施例的用于制造环形变压器的第二线轴的透视图；图5a是示出第一线轴如何被装入第二接收线轴的原理的示意透视图；图5b是示出线圈环绕的第一线轴被装入第二接收线轴的透视图；图6是组合部件的一个实施例的示意透视图，其中两个部件被连接在一起以形成所述组合部件，并且这些部件中一个部件含有初级绕组，而另一个部件含有次级绕组；图7是图6的组合部件的示意透视图，其示出磁性材料的条带通过开口被装入，从而形成芯体，并且柔性传动元件布置成使所述柔性传动元件与所述条带协作，进一步促进所述芯体的形成；图8是对应于根据本发明制造环形变压器的方法的一个实施例的流程图；图9是示出根据本发明的方法生产的环形变压器的透视图。
具体实施例方式
现在将参考附图，以举例的方式并仅是为了图解的目的，进一步描述本发明。
图1是示出根据本发明一个实施例的用于制造环形变压器的第一线轴20的透视图，示出所述第一线轴在适于绕其周围缠绕线圈的状态下。
所述第一线轴基本上包括至少两个平行的扁平细长舌片22、23。
线轴是柔性材料的并适于弯曲。柔性材料可以是例如塑料材料或橡胶，以便能够通过注塑或类似方法将线轴制成为一体件。
所述柔性材料还提供附加的优点，即其绝缘性足够能承受环形变压器内芯体和线圈绕组之间的电压应力，因为所述舌片仍然是根据本发明的方法制造的最后组装好的环形变压器一部分。
在一个实施例中，所述柔性材料是低摩擦材料。这对所述舌片的内侧特别有利，使将所述第一线轴装入第二线轴变得容易。
在图1所示的一个实施例中，所述舌片是等长度的。然而，舌片也可以具有不同的长度，尤其是使被装入第二线轴的舌片最短，从而使其与第二线轴的内曲面最接近。这是为了避免最里面的舌片在进一步伸进第二线轴时被扭弯，因为内曲面距离比外曲面距离短。然而，在所述舌片是等长度的所述第一线轴的实施例中，上述扭弯可以被接受，因为构成舌片的材料是柔性的和薄的，从而使所述舌片被扭弯时，仅使用可用空间的较小部分，因此不妨碍变压器的装入操作或执行。
图2是示出在图1中的线轴周围缠绕了线圈的透视图。最有利的是，所述第一线轴允许在自动操作中利用传统的绕线机实现线圈的缠绕。这是因为所述缠绕可以例如沿直线距离实现，所述线轴被布置在细长的支架结构(未示出)上图1所示的直线位置上，其适于绕其轴线回转，同时在回转过程中，沿其长度方向将线圈导线全部或部分地缠绕在所述第一线轴周围。
图3是根据本发明的第一线轴在弯曲状态下的透视图。基本上第一线轴的形状呈现为已经被装入第二线轴中，这一点已经在前面部分地描述了。
图4是示出根据本发明一个实施例的用于制造环形变压器的第二线轴的透视图。
用于制造环形变压器的第二线轴具有至少一个第一内腔和至少一个第二内腔，所述至少一个第二内腔布置在所述至少一个第一内腔周围并沿所述至少一个第一内腔布置。其基本上成形为环状段。
优选地，所述至少一个第一内腔具有基本为矩形的内部中空横截面，以便使由至少一个第一线轴和至少一个第二线轴构成的部件能接收和容纳芯体材料，这是因为芯体材料以具有扁平矩形横截面的条带形式出现，从而使所述条带在被紧密地缠绕在线轴内部时，能形成具有基本上矩形横截面的芯体。
在一个实施例中，所述至少一个第二内腔由低摩擦材料形成。该低摩擦材料使将条带缠绕在组合部件内部变得容易。作为选择，所述至少一个第二内腔可以涂覆有低摩擦涂层。
在一个实施例中，所述第二线轴的所述至少一个第二内腔的内曲面比其外曲面宽。例如，所述第二线轴内的所述至少一个第二内腔的大致横截面可以仅仅是截头三角形形状。具有上述横截面形状的一个优点在于其能使内曲面比外曲面具有更大的体积，其允许线圈绕组在内曲面聚集，这是因为所述至少一个第一线轴被装入所述至少一个第二线轴中。应当注意，如果需要，可以使用能给出相同效果的具有任何形状的所述横截面的所述第二线轴。
图5a是示出第一线轴如何被装入第二接收线轴的原理的示意透视图。通常来讲，当被装入第二接收线轴时，所述舌片沿第一内腔延伸并在装入操作过程中直接压靠在其外表面。
图5b是示出具有线圈的第一线轴被装入第二接收线轴的透视图。
图6是组合部件的一个实施例的示意透视图，其中两个部件被连接在一起以形成所述组合部件，并且其中一个上述部件含有初级绕组，而另一个部件含有次级绕组。
然而在另一个实施例中，所述组合部件可以仅由一部分构成，其包括一个第一线轴和一个第二线轴，其中初级绕组和次级绕组可以缠绕成一个在另一个上面，并且两者沿整个细长的、弯曲的组合部件。
所述第一和第二线轴的端部优选装配有连接装置(未示出)，该连接装置适于在一个单一操作中将端部连接在一起，因而将线轴端部固定在一起，从而可以形成组合部件。这允许形成和保证所述组合部件的环形形状，因此形成和保证所述环形变压器的环形形状。这些连接装置例如可以包括在所述第一和第二线轴的注塑过程中预成形的接线柱装置(clip device)，因此是线轴自身的一部分，或者可以包括附加的粘合层。作为选择，连接装置可以通过超声波焊接、模制组合部件或者通过在密封漆(laquer)内浸渍完成的变压器来实现。连接装置适合在线轴装入步骤过程中用于在线轴端部之间留出间距，通过该间距可以装入条带，并适于在组合部件内部被充分填满时用于完全闭合环形环。
图7是图6的组合部件的示意透视图，其示出磁性材料的条带通过开口被装入，从而形成芯体，并且柔性传动元件布置成使所述柔性传动元件与所述条带协作，进一步促进所述芯体的形成。
通过所述开口装入磁性材料条带，从而在所述组合部件内部使所述条带缠绕所需数量的被紧密地填装的绕组匝数，直到所述组合部件的整个最里面内腔被填满所述条带，由此形成芯体。
布置柔性传动元件从而使其与所述条带共同协作，进一步促进所述芯体的形成，并被缠绕在所述线轴内部。所述柔性传动元件用于提高组合部件内部线轴的填充程度，或通过传送拉力或传送推力或两者都传送。优选地，所述柔性传动元件在整个装入步骤中与芯体最里面的条带绕组连续地共同协作。这意味着所述柔性传动元件不需要为增大的芯体直径而调整，因为其被缠绕在线轴内部，与例如美国专利US4,779,812相比，具有更简单的工艺，在美国专利US4,779,812中将所谓的条带装置布置为在缠绕过程中一直与最里面的芯体绕组接合。
此外，所述柔性传动元件最优选地包括线或导线。然而，在其它实施例中，柔性传动元件由链条、胶带、皮带、磁力、滚动装置和啮合装置中的至少一个构成。在任何情况下，所述柔性传动元件都是可再利用的并容易布置，从而使所述柔性传动元件适于自动批量生产。
可以布置与所述条带连接的中间装置以作为共同协作的所述柔性传动元件和所述条带之间的媒介，所述中间装置在一定距离上与所述柔性传动元件离接合，所述距离至少与所述条带的所述组合部件内部的最里面的绕组的一部分对应。该中间装置适于与条带和柔性传动元件二者接合，从而使柔性传动元件的运动被传送到条带，而使其更容易地被缠绕在组合部件内部。将中间装置构造为可以处理较大的摩擦力。
所述中间装置可以包括从所述条带突出的特定层的一部分。这尤其涉及所述层由胶带提供的情况，所述胶带固定到条带的首先通过开口被装入组合部件的部分。所述胶带被固定从而使胶带的粘合侧的一部分突出到条带的外部，自由地与柔性传动元件接合，在这种情况下其优选地包括线或导线。因此，所述中间装置最优选地包括胶带的粘合侧。然而，其它实施例包括由粘合层、胶、槽和啮合装置中的至少一个构成的中间装置。
在根据本发明的所述组合部件的一个实施例中，其包括一个狭缝组(未示出)，该狭缝组包括至少一个布置在所述线轴内部用于引导柔性传动元件的狭缝。例如，所述狭缝组可以成螺旋形地布置为沿所述组合部件的至少一个第一内腔的外曲面。狭缝组在其被拉紧并朝向中间装置之前适于接收柔性传动元件并将其带到合适位置。因此所述狭缝组使柔性传动元件的使用变得容易。
图8是根据本发明制造环形变压器的方法的一个特定实施例的流程图。下面的描述中最终的附图标记，即除了对方法步骤的描述之外的那些附图标记，涉及与前面附图1-7及后面附图9中相同的附图标记。
在步骤S10中，绕至少一个细长形状和柔性材料的第一线轴的外缘布置线圈。利用传统的绕线机将线圈布置在合适的位置内。
此后，在步骤S20中，提供至少一个第二线轴，所述第二线轴基本成形为环状段并具有至少一个第一内腔和至少一个第二内腔，所述至少一个第二内腔布置在所述至少一个第一内腔周围并沿所述至少一个第一内腔布置。
在步骤30中执行的方法的接下来的主操作是将所述至少一个第一线轴连同所述线圈一起装入所述至少一个第二线轴内、围绕所述至少一个第一内腔，从而将所述线圈填装在所述至少一个第二内腔内，形成基本成形为环状段的部件，其中至少一个所述部件端部限定一个开口。
此后，在步骤S40中，将至少两个所述部件连接在一起，从而形成组合部件，其中至少一个所述组合部件端部限定一个开口。
在步骤S50中，通过所述开口装入磁性材料条带，从而在所述至少一个第一内腔内部使所述条带缠绕所需数量的被紧密地填装的绕组匝数，直到所述组合部件的整个所述至少一个内腔被填满所述条带，由此形成芯体。
然而，在图8概括的本发明的具体实施例中，连同装入步骤S50，或者在该步骤之前或者之后，还执行一定数量的附加步骤S41-S45，不同方式的所有步骤用于准备和促进将条带装入组合部件并将在下面进行更详细的描述。此外，正如将在下面更详细地阐明的，步骤S51到56也以各种方式促进条带装入组合部件。
因此，在步骤S41中，在形成所述组合部件之后，在首先通过所述开口装入的所述条带的端部预弯曲所述条带。
预弯曲操作优选利用布置在所述开口外部的滚动装置实现，其原理未示出。所述滚动装置还用作推进装置，向前推进条带并通过所述开口将其推进到组合部件中，进一步促进组合部件内部芯体材料的缠绕。由于在预弯曲操作中，条带适于在缠绕时努力朝向组合部件的中心(即最里面腔的内曲面)。换句话说，预弯曲步骤减少了松弛并使条带缠绕在线轴内部更容易，因而降低了条带由于堵塞或摩擦力太大或类似原因而断裂或被卡住的风险。
此后，在步骤S42中，在面对所述组合部件的最里面的空腔的内曲面的一侧，为首先装入组合部件内的所述条带的一部分提供低摩擦系数层，所述部分基本上对应于所述条带在所述组合部件内部的第一缠绕绕组，所述低摩擦系数层用于促进所述条带在所述组合部件内缠绕时的滑动。
这时，可以减少与条带停止或阻塞相关的障碍。此外，上述层有利于将扭力转换成抓紧力，这导致不必为固定条带最里面的绕组提供所需的焊接接头，这一点在例如美国专利US4,779,812内利用根据本发明的方法是不合适的或甚至是不可能的，由于其内部具有缠绕线圈的组合部件的闭合构造。
此外，所述条带的首先被装入线轴的所述部分优选地基本上对应于所述条带的所述组合部件内部的第一缠绕绕组。条带的最里面的绕组基本上直接或积极地与组合部件紧密接触。将所述低摩擦表面提供到附加绕组能实际上抵消组合部件内部绕组的连续拉紧，从而存在条带堵塞的风险或条带不能被充分地拉紧。
此外，在一个优选实施例中，所述层通过具有低摩擦系数的第一侧和带粘性的第二侧的胶带提供。然而在另一实施例中，所述层可以包括具有低摩擦系数的涂层和液体中的至少一个。
在步骤S43中，布置柔性传动元件，从而使该柔性传动元件可以与所述条带最里面的绕组连续地共同协作，进一步促进所述条带在所述组合部件内部缠绕从而形成芯体时的滑动。
在步骤S44中，布置与所述条带连接以作为共同协作的所述柔性传动元件和所述条带之间的媒介的中间装置，所述中间装置在一定距离上与所述柔性传动元件接合，所述距离与所述条带在所述组合部件内部最里面的绕组的至少一部分对应。该中间装置适于与条带和柔性传动元件二者接合，从而使柔性传动元件的运动被传送到条带，而使其更容易地被缠绕在组合部件内部。将中间装置构造为可以处理较大的摩擦力。
在本发明的一个优选实施例中，所述中间装置包括在步骤S42中提供的所述层的从所述条带突出的一部分。这尤其涉及所述层通过胶带提供的情况，所述胶带被固定到条带部分的首先通过开口被装入组合部件的部分上。所述胶带被固定成使胶带粘合侧的一部分突出到条带的外部，自由地与柔性传动元件接合，在这种情况下其优选地包括线或导线。因此，所述中间装置最优选地包括胶带的粘合侧。然而，其它实施例包括由粘合层、胶、槽和啮合装置中的至少一个构成的中间装置。
在图8示出的具体实施例中，本方法在步骤S45中提供的磁场内执行。磁场(未示出)优选是可变磁场，其通过产生磁场的装置提供并与现有技术相比存在至少两个主要优点。第一，磁场为条带绕组提供粘性，从而使绕组互相粘合且使条带缠绕在组合部件内部。这有利于紧密地形成具有良好电磁特性的芯体。第二，磁场在所述条带上形成回转力，进一步促进芯体的形成。如果磁场沿组合部件的不同部分具有交变强度，则使所述环绕主轴线旋转的情况下，上述优点可能更是如此。
再次回到图8，在步骤S51中，通过所述开口注入介质，由此在所述组合部件内部的外曲面和所述条带之间形成可变的间隙。
在步骤S52中，将在步骤S51中注入的介质从组合部件引出。实际上，步骤S51和S52在整个装入步骤过程中并列地并且或多或少地连续执行。所述介质起到当将条带缠绕到组合部件内部时降低组合部件最里面的空腔的外曲面和条带之间的摩擦力的作用。此外，借助于通过注入介质的运动施加到条带上的压力，所述介质具有帮助进一步向内推进条带的优点。所述介质优选地包括气体和液体中的至少一种。然而可能的是，介质可以是固体以及如粉末。
在步骤S53中，在条带40已经通过开口被装入组合部件后在所需长度处将其切断，从而形成芯体。
在步骤S54中，移除在步骤S53中布置的柔性传动元件。
在步骤S55中，将组合部件布置在旋转装置上并使其高速旋转。此后，突然地，在步骤S56中基本瞬间停止所述组合部件的旋转。因为上述操作(即步骤S55和S56)是以不间断的顺序进行的，所以可以利用惯性力矩的原理，通过该原理的作用迫使条带穿过开口进入到组合部件，并在一个单一操作中在所述组合部件内部缠绕，这样容易适用于批量生产的目的。
优选地，在条带已经通过开口被装入组合部件后在所需长度处将其切断后执行旋转和停止步骤，从而使仍然保留在组合部件外部的条带的一部分可以进入到组合部件内部。这考虑到组合部件完全被填满芯体材料而没有在组合部件内部留下未被使用的空间，一定程度上降低了环形变压器的效率。此外，如果条带的一部分从组合部件的开口突出到线圈绕组的外面，变压器的性能将是令人不满意的并且不满足绝缘需要。
在本实施例中，所述旋转装置包括一个将组合部件布置在其上的支架(未示出)。所述支架可以，例如基本上包括一个可以逐渐地填满介质如加压空气的绝缘垫圈，用于固定组合部件(并同时将其释放，以便将组合部件从支架上释放)。所述支架适于高速旋转并根据需要基本瞬间停止。
最后，图9是示出根据本发明的方法生产的环形变压器的透视图。
应当指出，本发明不限于上面描述的实现方式。前面的讨论仅仅用于描述本发明的示例性实施例。本领域技术人员将很容易认识到在不脱离本发明的如权利要求书限定的精神的情况下，可以作各种变化和修改。
例如，对于根据本发明执行的方法，不是所有前面描述的步骤需要按顺序执行。可以全部或部分地省略或修改任何其它步骤。此外，上述步骤不需要按照上面的时间顺序执行，相反地它们可以互相以各种组合执行。
另一种可能的修改的例子是绕线轴缠绕线圈的步骤，除了利用传统的绕线机执行外，还可以通过手动执行。
虽然本发明的目的是提供一种具有适于自动批量生产的优点的制造环形变压器的方法和系统，其尤其适于制造用在普通电子设备内的小型变压器，但是本发明的方法、系统和其它方面也也非常适用于制造较大的变压器。
权利要求
1.一种制造环形变压器的方法，该方法包括以下步骤绕至少一个细长形状和柔性材料的第一线轴的外缘布置线圈；提供至少一个第二线轴，所述第二线轴基本成形为环状段并具有至少一个第一内腔和至少一个第二内腔，所述至少一个第二内腔布置在所述至少一个第一内腔周围并沿所述至少一个第一内腔布置；将所述至少一个第一线轴连同所述线圈一起装入所述至少一个第二线轴内、围绕所述至少一个第一内腔，从而将所述线圈填装在所述至少一个第二内腔内，形成基本成形为环状段的部件，其中至少一个所述部件端部限定一个开口；将至少两个所述部件连接在一起，从而形成组合部件，其中至少一个所述组合部件端部限定一个开口；以及通过所述开口装入磁性材料条带，从而在所述至少一个第一内腔内部使所述条带缠绕所需数量的被紧密地填装的绕组匝数，直到基本上所述组合部件的整个所述至少一个内腔被填满所述条带，由此形成芯体。
2.根据权利要求1所述的方法，包括以下附加步骤在首先通过所述开口装入的所述条带的端部预弯曲所述条带。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，包括以下附加步骤在面对所述组合部件的最里面的空腔的内曲面的一侧，为首先装入所述组合部件内的所述条带的一部分提供低摩擦系数层，用于促进所述条带在所述组合部件内缠绕时的滑动，所述部分基本上对应于所述条带在所述组合部件内部的第一缠绕绕组。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述层由胶带、低摩擦系数涂层和液体中的至少一个提供，其中胶带具有低摩擦系数的第一侧和带粘性的第二侧。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，包括以下附加步骤布置柔性传动元件，从而使该柔性传动元件与所述条带最里面的绕组连续地共同协作，进一步促进所述条带在所述组合部件内部缠绕从而形成芯体时的滑动。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法，包括以下附加步骤布置与所述条带连接以作为所述柔性传动元件和所述条带之间的共同协作的媒介的中间装置，所述中间装置在一定距离上与所述柔性传动元件接合，所述距离与所述条带在所述组合部件内部最里面的绕组的至少一部分对应。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述中间装置包括所述层的从所述条带突出的一部分。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中通过所述开口装入磁性材料的所述条带的步骤还包括使所述组合部件旋转；以及基本瞬间停止所述组合部件连同所述线圈的旋转。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中通过所述开口装入磁性材料的所述条带的步骤还包括通过所述开口注入介质，由此在所述组合部件内的所述至少一个第一内腔内部的外曲面之间形成可变的间隙；以及将所述介质从所述组合部件(35)中引出。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述方法在磁场中执行。
11.一种用于制造环形变压器的第一线轴，其特征在于所述第一线轴基本上包括至少两个平行的扁平细长舌片，并且所述舌片由柔性材料制成并适于弯曲。
12.一种用于制造环形变压器的第二线轴，其特征在于所述第二线轴具有至少一个第一内腔和至少一个第二内腔，所述至少一个第二内腔布置在所述至少一个第一内腔周围并沿所述至少一个第一内腔布置；所述第二线轴基本上成形为环状段；并且所述至少一个第一内腔具有基本为矩形的内部中空横截面。
13.根据权利要求12所述的第二线轴，其中所述至少一个第二内腔在其内曲面比在其外曲面宽。
14.一种用于制造环形变压器的系统，该系统包括用于绕至少一个细长形状和柔性材料的第一线轴的外缘布置线圈的装置；用于提供至少一个第二线轴的装置，所述第二线轴基本成形为环状段并具有至少一个第一内腔和至少一个第二内腔，所述至少一个第二内腔布置在所述至少一个第一内腔周围并沿所述至少一个第一内腔布置；将所述至少一个第一线轴连同所述线圈一起装入所述至少一个第二线轴内、围绕所述至少一个第一内腔，从而将所述线圈填装在所述至少一个第二内腔内，形成基本成形为环状段的部件，其中至少一个所述部件端部限定一个开口；用于将至少两个所述部件连接在一起，从而形成组合部件的装置，其中至少一个所述组合部件端部限定一个开口；以及用于通过所述开口装入磁性材料条带的装置，从而在所述至少一个第一内腔内部使所述条带缠绕所需数量的被紧密地填装的绕组匝数，直到基本上所述组合部件的整个所述至少一个内腔被填满所述条带，由此形成芯体。
15.一种环形变压器，该环形变压器通过根据权利要求1到11中任一项所述的用于制造环形变压器的方法制造。
16.一种根据权利要求15所述的环形变压器的用途，该环形变压器用在电子设备，如适配器内。
全文摘要
本发明涉及一种新颖和有效的制造环形变压器的方法、一种用于制造环形变压器的第一和第二线轴、以及一种用于实现所述制造环形变压器的方法的系统。所述制造环形变压器的方法具有易于自动批量生产的特性并包括以下步骤绕至少一个细长形状和柔性材料的第一线轴的外缘布置线圈；提供至少一个第二线轴，所述第二线轴基本成形为环状段并具有至少一个第一内腔和至少一个第二内腔，所述至少一个第二内腔布置在所述至少一个第一内腔周围并沿所述至少一个第一内腔布置；将所述至少一个第一线轴连同所述线圈一起装入所述至少一个第二线轴内、围绕所述至少一个第一内腔，从而将所述线圈填装在所述至少一个第二内腔内，形成基本成形为环状段的部件，其中至少一个所述部件端部限定一个开口；将至少两个所述部件连接在一起，从而形成组合部件，其中至少一个所述组合部件端部限定一个开口；以及通过所述开口装入磁性材料条带，从而在所述至少一个第一内腔内部使所述条带缠绕所需数量的被紧密地填装的绕组匝数，直到基本上所述组合部件的整个所述至少一个内腔被填满所述条带，由此形成芯体。
文档编号H01FGK101095204SQ200580045483
公开日2007年12月26日 申请日期2005年12月23日 优先权日2004年12月30日
发明者J·埃克勒夫, A·埃里克松 申请人:泛动力股份公司