平面型芯型均匀外部场均衡器及其制造_2

文档序号:9457770阅读:来源:国知局
一个实施例的分解视图。在图示的实例中,被制造入形成于PWB中的平面 结构中均匀场均衡器是用于使存在于变压器磁芯中的边缘效应均衡化。
[0028] 在此实例中,变压器300包括:形成于PWB中的平面结构302、以及使用铁氧体、硅 钢或者其它合适的磁性材料所制成的一组半磁芯304a和304b。平面结构302包括构造成 接纳两个半磁芯304a和304b的若干个开口。制作入PWB内部的是被绝缘材料层(例如,塑 料层、聚合物层等)隔开的若干导电层(例如,铜层、银层等)。在此实例中,在围绕圆形开口 312a和312b的区域中,PWB的至少一部分的导电层构成变压器的两组绕组。将绕组(未图 示)嵌入PWB中。下面描述绕组的详细情况。
[0029] -组导电板306a和306b形成于绕组的附近并且大体上垂直于PWB的顶表面或底 表面。导电板306a和306b起到图2的导体201a和201b的作用。这两个导电板是大体上 对称的。具体地,导电板的尺寸和布置是大体上对称的,因为这两个导电板具有大致相同的 长度和宽度,并且它们相对于它们的各组绕组的相对距离和相对位置是大致相同的,受到 在制造过程期间会发生的任何变化的制约。在此实例中,导电板306a和306b分别形成为 被安装在相应圆形开口 312a和312b的竖直表面的一部分上的铜层。可以通过层压、电镀 或者利用任何其它合适技术而形成导电板306a和306b。
[0030] 如将在下面更详细的描述,所形成的PWB包括多个导电层。在PWB的最外面的导 电层(顶导电层)上,形成导电线路308 (例如,印制的、电镀的等),用于连接导电板的端部。 类似的导电线路(未图示)形成于PWB的其它最外面的导电层(底导电层)上。导电线路对 应于图2的导体202a和202b并且将导电板306a与306b电性连接。
[0031] 如图中所示,两个半磁芯具有相同的结构。在变压器组件中,两个半磁芯位于相互 面对的位置。304a示出了为平直的结构的一侧。306b示出了具有圆形突出部311a和311b 以及半圆形突出部314a和314b的结构的另一侧。通过如下方式组装变压器:将半磁芯的 突出部放置于在平面结构302上的相应的开口中并且在由箭头316a和316b所示方向上将 半磁芯合在一起,使得圆形突出部310a与311a的表面接触,并且圆形突出部310b与311b 的表面接触。共同地,通过将突出部310a与311a加以连接而形成的支柱对应于图2的腿 204a,由突出部310b和311b所构成的支柱对应于图2的腿204b。当把电压施加于变压器 (例如,通过将电压源连接到与一组线圈接触的连接点)时,导电板起变压器的均衡器的作 用。可以采用其它磁芯结构,例如具有三个腿的平面芯结构。
[0032] 在此实例中,突出部311a和311b高于突出部314a和314b。突出部311a(或311b) 与314a (或314b)之间的高度差为变压器的总间隙距离的一半(表示为lg/2)。在采用其 它磁芯几何形状的其它实施例中,基于磁芯的具体几何形状并利用已知的计算技术来确定 间隙距离。
[0033] 图3B是如图3A中所示PWB的俯视图。图中示出了开口和导电线路308。
[0034] 图3C是包括均匀场均衡器的平面型变压器的一个实施例的一个实例的剖视图。 在此实例中,示出了沿图3B中所示直线AA且垂直于PWB的顶表面和底表面的截面。如图 所示,用于制造变压器及其均衡器的PWB具有包括导电材料(如铜)的16个导电层。包括非 导电材料(如塑料或聚合物)的绝缘层将导电层隔开。PWB具有大约155毫英寸的厚度。在 其它实施例中,可采用不同数量的层和不同的PWB厚度。均匀场均衡器包括:竖直板、和将 这些板连接的导电线路。中间导电层(例如,层2-层15中的任意层)构成使用埋入的通孔 并利用已知技术而连接的绕组。可通过将不同数量的层加以连接而在一次绕组和二次绕组 中形成不同数量的匝。图中示出了导电层320a-320b和竖直板306a-306b的截面。图中也 示出了半磁芯304a和304b。
[0035] 附图中示出了 UEF的场线。为了确保导电板以大致相同的方式检测UEF,而将导电 板定位成使得它们相对于它们的各自绕组的相对位置是大致相同的;换句话说,导电板相 对于它们的各自组绕组大致处在相同的距离、角度、和方位。在图3C中,导电板位于绕组与 磁芯之间。在图3D中,导电板位于绕组的外部。在不同的实施例中可以采用导电板的各种 布置方案,只要导电板足够地靠近绕组以便导电板是在均匀外部场UEF内部。优选地,将导 电板定位成使得导电板与其最近的一组绕组之间的距离不大于线圈的厚度(换句话说,导 电层的厚度),以确保当UEF存在时导电板在各自的UEF内部。
[0036] 图3E是如图3A的304a或304b的半芯结构的一个实施例的俯视图。图3F是如 图3A的304a或304b的半芯结构的一个实施例的三维视图。在一些实施例中,使用铁氧体 材料来制造半芯结构。突出部352a和352b高于突出部354a和354b。半芯结构任选地包 括中心孔356,用于为磁通路径提供物理对称。这种中心孔的布置和尺寸取决于具体实施 例,并且对于本领域技术人员是已知的。可通过机械加工、铸造、模压成型(包括注射成型) 或者利用任何其它的合适技术而形成该结构。图3G是如304a或304b的半芯结构的一个 实施例的侧视图。突出部354a (或354b)与突出部352a (或352b)的高度差被图示为lg, 这也被称为变压器的间隙。
[0037] 图3H是图解说明均匀场均衡器的功能的实施例的图。这些功能的特征是具有电 感器磁芯。如图中所示,无均衡器的电感器芯的〇|f,L SFB)的值较大,因为当均衡器不存在 时寄生电感较大。知道具体电感(2ij),LSFB)的设计人员可以选择合适的被均衡器遮蔽的lg。
[0038] 图4是图解说明均匀场均衡器的实施例的结构图。可以将均衡器400的结构并入 图3A的300中。图中示出了导电板306a和306b、以及将这些导电板连接的导电线路308a 和308b。在此实例中,PWB包括16个导电层,并且利用在最外面导电层(层1和层16)中的 导电线路308a和308b将竖直板电耦合。尽管当使用层1和层16时使导电板的长度最大 化,但可以在其它层中形成用于将导电板连接的导电线路。
[0039] 图5是图解说明均匀场均衡器的实施例的示意图。如图中所示,最外面的导电层 502与504与竖直板506a与506b是电耦合的。当在均匀的外部场中存在不平衡时,电流流 动经过电连接从而使场平衡。
[0040] 图6是图解说明制造包括均衡器的平面结构的工艺的一个实施例的流程图。工艺 600可以用于制造如图3A的302的平面结构。
[0041] 在方框602处,在PWB中形成两组绕组。
[0042] 在一些实施例中,通过如下方式形成PWB :在绝缘材料的多个单独层上形成一组 绕组匝,在绝缘材料上形成通孔,以及将各层合并。在一些实施例中,将具有期望的绕组直 径和间距的两个绕组匝蚀刻在覆盖一层绝缘材料的单层导电材料上。在一些实施例中,将 导电材料印制或者沉积在单层的绝缘材料上,以形成具有期望的直径和间距的绕组匝图 案。绕组图案的直径和间距取决于用途并且可在不同实施例中变化。通过对印制线路板进 行钻孔或穿刺而形成竖直开口。用导电材料填充开口而形成通孔。
[0043] 在多个单层印制线路板上重复印制/蚀刻过程而获得期望数量的层(例如,14个 单独的层,用于制造用于上述16层PWB实例的具有14个匝的绕组)。将单独的层加以合并 (例如,层压的)而形成平面结构,其中利用通孔将单独层的绕组图案加以连接而形成两组 绕组。如果希望有较少的匝,则可
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