铁氧体磁芯与采用该铁氧体磁芯的变压器的制作方法

专利名称：铁氧体磁芯与采用该铁氧体磁芯的变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在适用于各种电子设备的绕线元件中所使用的铁氧 体磁芯及与该铁氧体磁芯相对应的线圈架，并涉及包括铁氧体磁芯与 线圈架的变压器。
背景技术：
相关技术中，已知一种在安装于办公机器和设备里的绕线元件 中使用的铁氧体磁芯，该铁氧体磁芯包括端面部、从端面部两侧凸出 的一对外柱、以及从外柱之间的端面部凸出的中柱。常规铁氧体磁芯 的中柱具有圆形、多边形、椭圆形或卵形横截面，通过将中柱插入以 绕线缠绕的线圈架的巻筒，构成感应器，诸如扼流线圈或变压器。
如图21所示，在专利文献1和2中披露了一种用于变压器的铁 氧体磁芯40，该磁芯具有椭圆形或卵形的横截面，以得到尺寸小且 薄的变压器。在图21中，给各元件指定如下标号分别地，磁芯40 的外柱42，线圈架43，线圈架43的巻筒44，线圈架的初级绕线端 子板45与次级绕线端子板46，分别地，巻筒44周围的绕线47，与 初级绕线连接的初级端子49，与次级绕线连接的次级端子50，初级 端对(port) 51与次级端对52。 JP-UM-B-3-53462 JP-UM-A-5-87918
常规铁氧体磁芯中的中柱具有圆形、多边形、椭圆形或卵形的 横截面。例如，当中柱的横截面是图23中所示的椭圆形时，在磁芯 的中柱41的两端，由通过绕线(未示出)的电流一致地产生漏磁通 令l与(|)2,标号42表示外柱。
在常规磁芯40的两侧所产生的漏磁通<|)1与小2是相同的，并以 噪声影响相邻的电路元件。具体地，电子设备中的回扫变压器在磁芯中柱之间具有缝隙，所以，从该缝隙产生大量的漏磁通。因此，在组 成相邻电路元件的端子或信号线的导体中产生附加的电流，这样妨碍 改善电路元件的性能。受噪声影响的电路元件需要远离变压器放置， 结果，使用这种电路元件就难以制造小尺寸的电气与电子设备，诸如 电源装置。此外，为了防止漏磁通需要屏蔽，诸如屏蔽线、屏蔽板、 或者屏蔽罩，从而增加了成本。
如图21所示，当中柱41具有卵形或椭圆形横截面时，因为在
中柱的整个外周，中柱41与外柱42之间的间隔是不变的，所以，左 右外柱之间，在初级绕线端子板45处的间隔G7与在次级绕线端子 板46处的间隔G8是相等的(G7=G8)。
近年来，由于电子设备诸如家庭电器已具有多种功能，所包含 的次级绕线增加，以及，用于引向与次级绕线相连接的端子50中次 级绕线端子板46的次级绕线端对增加。在图21中，将次级绕线端对 52引向次级绕线端子板46的左右端部，结果，在次级端对52与磁 芯40的外柱42之间的绝缘距离d不够。因此，用管材或胶布将外 柱42处的次级端对52包覆以进行绝缘，这使得用于引出端对的结构 复杂。这使得要花费许多时间来连接绕线与端对中的端子50，所以， 使操作效率降低。
考虑到上述问题，如图22所示，在次级绕线端子板46处外柱 42之间的间隔G8设定为大于在初级绕线端子板45处外柱42之间的 间隔G7(G7〈G8)。然而，由于外柱42与中柱41之间的间隔不是 恒定值，磁通趋于集中在中柱41与外柱42相对靠近的区域。结果， 易于发生磁饱和，以及，在换流变压器中，在直流电流与交流电流重 叠的状态下，使其重叠特性劣化。
在相关技术的以上实例中披露了立式变压器，其中，中柱41或 外柱42从基板垂直地凸出，然而，上述问题也存在于铁氧体磁芯平 行于基板安装的卧式变压器中。

发明内容
考虑到上述问题，根据本发明，其目的是提供一种铁氧体磁芯，其中，容易受漏磁通影响的电路元件可靠近于组成绕线元件的铁氧体 磁芯放置，并使电气或电子设备小型化，以及， 一种采用该铁氧体磁 芯的变压器。
此外，本发明的目的是提供一种铁氧体磁芯，通过将外柱之间 一侧的间隔设定为大于另一侧的间隔，并使绕线与外柱可靠地绝缘， 防止磁通的局部集中和性能劣化，并从而使铁氧体磁芯小型化。提供 一种使用该铁氧体磁芯的变压器也是本发明的目的。
根据本发明， 一种铁氧体磁芯包括端面部、从端面部两侧凸 出的一对外柱、以及从一对外柱之间的端面部凸出的中柱。
在与外柱的对向方向相垂直的方向上，将靠近于中柱一端的宽 度设定为小于靠近另一端的宽度。
一种根据本发明的铁氧体磁芯具有大致卵形横截面。
一种根据本发明的变压器包括该铁氧体磁芯。
根据本发明， 一种铁氧体磁芯包括端面部、从端面部两侧凸 出的一对外柱、以及从一对外柱之间的端面部凸出的中柱。
在该铁氧体磁芯中，将外柱3与中柱4各端的位置排成行的方 向定义为X轴方向，而与X轴垂直的方向则定义为Y轴方向。假定 原点为Y轴方向的中心，在两个方向离原点相同距离的两个位置处
分别测量，中柱在X轴方向上具有不同的宽度Wl和W2，并且关于 X轴是不对称的。在X轴方向上中柱的宽侧处，外柱之间的间隔大 于在相反侧的间隔。
该铁氧体磁芯的中柱优选具有卵形或大致U形的横截面。
根据本发明， 一种变压器(立式变压器)包括 一对具有卵形
横截面的铁氧体磁芯，以及用于使该铁氧体磁芯结合的线圈架。该线 圈架具有其中插有中柱的管状巻筒，该巻筒具有卵形横截面，而且具
有环绕其上的绕线。初级绕线端子与次级绕线端子，分别相对地安装 在线圈架巻筒的一个纵向端的窄侧与宽侧。通过将铁氧体磁芯的中柱 插入巻筒中，并且将铁氧体磁芯之一的外柱置于初级绕线端子与次级 绕线端子之间，使铁氧体磁芯与线圈架结合。
此外，根据本发明， 一种变压器(卧式变压器)包括 一对具有U形横截面的铁氧体磁芯，以及用于使铁氧体磁芯结合的线圈架。 该线圈架具有其中插有中柱的管状巻筒，该巻筒具有U形横截面， 而且具有绕线缠绕在其周围。初级绕线端子与次级绕线端子，分别安 装在线圈架巻筒的两个纵向端的窄侧与宽侧。通过将铁氧体磁芯的中 柱插入巻筒内，以及将铁氧体磁芯之一的外柱的宽侧放置在初级绕线 端子板处，并将另一个铁氧体磁芯的外柱的宽侧放置在次级绕线端子 板处，使该铁氧体磁芯与该线圈架结合。
另外，在铁氧体磁芯的中柱凸出面的相反侧的端面与外柱凸出 面的横向侧面中的至少一个中，形成能区分铁氧体磁芯方向的凹进 部，或者在从铁氧体磁芯端面的部分能看到的角部中，与该凹进部一 起形成或单独形成能区分铁氧体磁芯方向的R面、C面或台阶部。
在根据本发明的铁氧体磁芯中，由于在与外柱的对向方向相垂 直的方向上，靠近于中柱一端的宽度设定为小于靠近另一端的宽度， 与另一端部相比，从窄端部向外的漏磁通减小，并能将电路元件邻近 地放置在窄端部。所以，使用与该铁氧体磁芯结合的绕线元件，能使 电气与电子设备小型化。不需要用于保护邻近放置的电路元件免受漏 磁通影响的屏蔽，同样能使设备小型化。
因为根据本发明的变压器包括根据本发明的铁氧体磁芯，所以，
可以靠近于变压器铁氧体磁芯中外柱的窄端部放置电路元件。因此， 能使采用该变压器的电气与电子设备小型化，而且不需要屏蔽，此外， 可以使设备更紧凑，并能明显降低成本。
根据本铁氧体磁芯，中柱具有卵形或u形横截面，在外柱的对
向方向上，关于穿过中柱Y轴上原点的直线，该横截面是不对称的。 所以，在X方向中柱宽侧处，中柱与外柱之间的间隔小于它们之间 在窄侧处的间隔。即使在中柱宽侧处中柱与外柱之间的间隔设定为大 于在另一侧的间隔的情况下，在整个中柱的外周，该间隔是恒定值。 因此，即使在变压器中使用该铁氧体磁芯，也不会发生由于磁通的局 部集中而导致的磁饱和，以及变压器保持特性，并能使其小型化。
因为外柱之间的间隔中的至少一个较大，所以，使从该间隔引 出的端对增加。此外，能使用多股线，而且能增加绕线的数量与线径，从而节省铜，而且提供具有高效率并输出大电流的变压器。此外，从 外柱之间的宽间隔引出增加的端对、粗线或多股线，因此不需要管材 或胶布来使绕组端对与外柱之间绝缘。同样提高操作效率。
在根据本发明的立式变压器中，次级绕组端子板安装在外柱之 间的宽侧处，所以，形成了较宽的区域用于引出大量的次级端对。如 上所述，磁饱和不会发生，而且，变压器保持其性能并能使其小型化。 同样，通过使用适合于次级绕线的粗线和多股线，以及通过增加次级 绕线的数量以响应于对新电子设备的要求，变压器能增加输出容量， 并容易引出端对。
在卧式变压器中， 一种区域用于在初级与次级绕线端子板二者 中引出端对，所以，获得如上所述相同的效果，并且使初级端对与外 柱可靠地绝缘，次级端对也是如此。


图1是根据本发明磁芯的实施方式的俯视图； 图2是图1的正视图3是图示包括图1与图2中磁芯的变压器的实施方式的正视
图4是图3中的变压器的侧视图； 图5是图3中的变压器的后视图6是图示图3至图5中的变压器在印刷电路板上的布置的侧
视图7A至图7D是在根据本发明的磁芯中的中柱的另一实施方式 的俯视图8A和图8B是在根据本发明的磁芯中的外柱的另一实施方式 的俯视图9是图示根据本发明的磁芯的实施方式的俯视图； 图IO是图9的侧视图11是图示包括图9与图10的磁芯的立式变压器的实施方式 的正视图；图12是图11中的变压器的侧视图； 图13是图11中的变压器的后视图； 图14是图11中的变压器的剖视图15是图示根据本发明的磁芯的又一种实施方式的俯视图； 图16是图示根据本发明的磁芯的又一种实施方式的俯视图； 图17是使用图15中磁芯的卧式变压器所用线圈架的正视图； 图18是图示使用图16中的磁芯和图17中的线圈架的卧式变压 器的实施方式的俯视图19是图18中的变压器的侧视图20是图19中的变压器的仰视图21是相关技术中的变压器的剖视图22是图示相关技术中磁芯变化方式的俯视图23是图示相关技术中磁芯的俯视图24是根据本发明线圈架的实施方式的正视图25是图24的侧视图26是图24的后视图27是沿着图26中的E-E线的剖视图28是使用图24至图26所示的线圈架的变压器的正视图29是图28的变压器的侧视图30是图示将绕组丝缠绕在线圈架上的操作状态的侧视图； 图31是沿着图30中的F-F线的剖视图； 图32是图示根据本发明的线圈架的另一实施方式的剖视图； 图33是图示根据本发明的线圈架的又一实施方式的剖视图； 图34是图示根据本发明的线圈架的又一实施方式的剖视图； 图35是图示根据本发明的线圈架的又一实施方式的剖视图； 图36是图示根据本发明的线圈架的又一实施方式的剖视图； 图37是图示根据本发明的线圈架的又一实施方式的剖视图； 图38是图示根据本发明的线圈架的又一实施方式的后视图； 图39是图38的线圈架的侧视图40是图示根据本发明的磁芯的实施方式的俯视图；图41是图40的侧视图； 图42是图40的仰视图43是使用根据图40至图42所示实施方式的磁芯的立式变压
器的正视图44是图43的变压器的侧视图45是图44的变压器的后视图46是图示根据本实施方式磁芯中磁通分布的图47A至图47C是图示凹进部横截面形状的图48是图示根据本发明的磁芯的又一实施方式的仰视图49是图示根据本发明的磁芯的又一实施方式的仰视图50是图示根据本发明的磁芯的又一实施方式的仰视图51是图示根据本发明的磁芯的又一实施方式的仰视图52A至图52C是图示在根据本发明磁芯的角部处设置的方向
辨别部分的横截面形状实例的图53是图示根据本发明磁芯的又一实施方式的仰视图54是使用根据图40至42中所示实施方式磁芯的卧式变压器
的正视图；以及
图55是图54的变压器的侧视图。
具体实施例方式
图1是图示根据本发明铁氧体磁芯的实施方式的俯视图，而图2 则是该铁氧体磁芯的正视图。铁氧体磁芯1具有端面部2、从端面部 2凸出的一对外柱3、以及从一对外柱3之间的端面部2凸出的中柱 4。当外柱3与中柱4的各端位置排成行的方向定义为X轴方向，而 与X轴垂直的方向则定义为Y轴方向。在Y轴方向的两个端部中， 靠近于端部4a的宽度Wl(图1中离上侧的端部预定距离Ll处的宽 度)小于离另一端部4b相同距离Ll处的宽度W2 (WKW2)。在 根据本发明的本实施方式中，中柱4具有卵形横截面。外柱3在Y 轴方向具有恒定宽度。图3是图示包括铁氧体磁芯1的立式变压器的实施方式的正视
图，而图4与图5则分别是图3中的变压器的侧视图与后视图。标号 5、 6、 7、 8以及9分别代表线圈架、巻筒、初级绕线端子板、次级 绕线端子板、以及在巻筒6顶部的凸缘。标号10表示在巻筒6周围 的绕线，在绕线外周具有胶带，并且包括初级绕线与次级绕线。标号 U、 12、 13以及14分别代表初级端对、次级端对、固定于初级绕线 端子板7的初级绕线端子、以及固定于次级绕线端子板8的次级绕线 端子。
巻筒6具有与中柱4的形状相对应的卵形横截面，中柱4插入 巻筒6中。如图3至图5所示，初级绕线端子板7与次级绕线端子板 8安装于巻筒6在其轴向上的一端。次级绕线端子板8设置在铁氧体 磁芯l中中柱4的宽端部4b处，而初级绕线端子板7设置在窄端部 4a处。
在线圈架5与磁芯1的组合体中， 一对磁芯1的各中柱4插入 巻筒6中， 一个磁芯1的外柱3置于初级绕线端子板7与次级绕线端 子板8之间，而且，通过用胶带粘住其周围或使用粘合剂，使组合的 磁芯1彼此固定。
根据此配置，如图1所示，由于电流通过绕线IO而在磁芯1中 导致的漏磁通中，窄端部4a处的漏磁通(M小于另一端部处的漏磁通 <|)2。
如图6所示，当将包括铁氧体磁芯1的变压器21与其他电路元 件22和23安装在印刷电路板20上时，将相对容易受漏磁通影响的 电路元件22 (诸如集成电路元件)放置于中柱4的窄端部4a，而将 相对不易受漏磁通影响的电路元件23放置于宽端部4b，从而减少由 于漏磁通小l和(|)2造成的影响。通过将电路元件22和23靠近于变压 器21放置，使电气和电子设备(诸如包括印刷电路板20、变压器21、 或电路元件22和23的开关电源)小型化。此外，不需要对电路元件 22的屏蔽，因此，对电气和电子设备而言，除了小型化之外，还可 以降低成本。
具体而言，在数字设备里所使用的涉及视频和音频信号的布线图或集成电路元件中，最好尽可能减少噪声影响。在此情况下，靠近 于电路元件22放置布线图或集成电路元件而能减少噪声影响。当靠 近于硬盘装置或光学拾取装置放置变压器时，通过将装置放置在产生 漏磁通<|)1的区域，亦即漏磁通比其他区域小的区域，可以减少由于 变压器导致的噪声影响。
图7是中柱的其他实施方式的俯视图。图7A图示中柱40的横 截面，其中宽端部40b切成直线，而窄端部40a则没有。图7B图示 中柱41的横截面，其中窄端部41a是山形，而宽端部41b则为多边 形。在图7C中，中柱42的窄端部42a是具有小曲率半径的弧形， 而宽端部42b则是具有大曲率半径的弧形。在图7D中，中柱43具 有顶点成圆形的三角形横截面，以及，角顶部43a是窄端部，而底部 43b是宽端部。在各种情况下，通过紧密地放置电路元件，可获得包 括小型化在内的与先前实施方式相同的效果。
图8是图示在根据本发明的磁芯中的外柱的其他实施方式的俯 视图。外柱与图1和图7中所示的中柱4和中柱40至43 —起组成铁 氧体磁芯。在图8A中，与中柱4 (或中柱40至43之一)的窄端部 相对应的外柱30端部(亦即端部30a)之间的间隔W3，小于另外的 端部(30b)之间的间隔W4 (W3<W4)。在图8B中，外柱31的中 部31a之间的间隔W5大于两个端部31b之间的间隔W6( W5> W6)。 如图8A所示，通过配置使得与中柱的窄端部相对应的外柱30端部 30a之间的间隔窄，使漏磁通小l尤其减小，并且可得到将电路元件 22靠近于其他元件的更小型化的电气和电子装置。
在应用本发明时，可以关于Y轴以一定角度放置中柱4以及中 柱40至中柱43的横截面，而中柱4以及中柱40至中柱43的端部可 以具有与端面部的端面2a和2b相同的形状。
图9是图示根据本发明铁氧体磁芯实施方式的俯视图，而图10 则是铁氧体磁芯的侧视图。铁氧体磁芯101具有端面部102、从端面 部102凸出的一对外柱103、以及从一对外柱103之间的端面部102凸出的中柱104。将外柱103与中柱104的各端的位置排成行的方向 定义为X轴方向，而与X轴垂直的方向定义为Y轴方向。假定原点 O是Y轴方向的中心，分别地，在两个方向离原点相等距离+Ay与-Ay的两个位置处进行测量，中柱104在X轴方向上具有不同的宽度 Wl与W2 (WKW2)，并具有关于X轴不对称的卵形横截面。因 此，在X轴方向上中柱104宽侧处外柱103之间的间隔G2大于在相 对侧处的间隔Gl (GKG2)。
在如上所述的中柱104的横截面是不对称的情况下，即使在中 柱宽侧处外柱103之间的间隔G2大于相对侧处的间隔Gl，在中柱 104的整个外周，也可以将中柱104与外柱103之间的间隔设定为常 数。所以，即使在变压器中使用该铁氧体磁芯，也不会发生由于磁通 的局部集中而导致的磁饱和，而且变压器保持其特性，且使其小型化。 与如图21所示的中柱121具有卵形或椭圆形横截面时的情况相比时， 能使外柱103之间在宽侧的宽度减小，所以，磁芯101在X轴方向 的宽度可以较小，并实现小型化磁芯。
因为至少一个间隔，亦即在外柱103至少一端之间的间隔G2， 大于另一端的间隔，所以，可以增加从该间隔引出的端对的数量。可 以使用多股线，并且可以增加绕线的数量和线径，从而节约铜并提供 具有高效率与高输出电流的变压器。如上所述，所增加的端对、粗线
或者多股线从外柱之间的宽间隔引出，因此容易实现绝缘。
图11是图示包括铁氧体磁芯101的立式变压器的实施方式的正 视图，而图12、图13和图14则分别是图11中实施方式的侧视图、 后视图和剖视图。标号105、 106、 107、 108、以及109分别代表线 圈架、巻筒、初级绕线端子板、次级绕线端子板、以及巻筒106顶部 的凸缘。标号IIO表示绕线，其缠绕在巻筒106的周围，在绕线外周 具有胶带，并且包括初级绕线与次级绕线。标号lll、 112、 113以及 114分别代表初级端对、次级端对、固定于初级绕线端子板107的初 级绕线端子、以及固定于次级绕线端子板108的次级绕线端子。
如图14所示，巻筒106具有与中柱104的形状相对应的不对称 卵形横截面，中柱104插在巻筒106中。如图11至图13所示，初级绕线端子板107与次级绕线端子板108在巻筒106的轴向上安装于其 一端。如图14所示，次级绕线端子板108位于巻筒106的宽侧，而 初级绕线端子板107则位于与其相对的窄侧。
在线圈架105与磁芯101的组合体中， 一对磁芯101的各中柱 104插入巻筒106中， 一个磁芯101的外柱103置于初级绕线端子板 107与次级绕线端子板108之间，而且，通过用胶带粘住其周围或使 用粘合剂，使组合的磁芯101彼此固定。
根据此配置，如图14所示，在包括大量绕线的次级端对112的 引出侧处外柱103之间的宽度G2，大于在初级端对111引出侧处外 柱103之间的宽度G1。所以，在初级绕线端子板处的引出部115的 宽度'a'，小于在次级绕线端子板108处的引出部116的宽度'b' (a<b)，因而使次级端对112容易引出。此外，同初级端对lll与 外柱103之间的绝缘距离、'类似，也充分地限定最外侧次级端对 112与外柱103之间的绝缘距离'd'。因此，不需要使用管材或胶 带来对最外侧次级端对112与外柱103之间进行绝缘，这使次级端对 112与次级绕线端子114容易连接。
用于次级端对112的引出部116较宽，这样使次级端对112增 加。可以使用多股线，以及，可以增加次级绕线的数量和线径，从而 节约铜，并提供具有高效率且输出高电流的变压器。
图15是根据本发明磁芯又一实施方式的俯视图。在此实施方式 中，中柱104A从端面102A凸出，并具有大致三角形横截面。与先 前的实施方式类似，在一侧外柱103A之间的间隔G4宽于在另一侧 的间隔G3，从而达到相同的效果。
图16是根据本发明磁芯又一实施方式的俯视图。在此实施方式 中，磁芯120更适宜在卧式变压器中使用，以及，中柱121位于端面 部122的一侧。在该实施方式中，将外柱123与中柱121的各端部的 位置排成行的方向定义为X轴方向，而与X轴垂直的方向定义为Y 轴方向。假定原点O是Y轴方向的中心，分别地，在相反方向上离 原点相等距离+Ay与-Ay的两个位置处进行测量，中柱121在X轴方 向上具有不同的宽度W3与W4 (W3<W4)，并且具有关于X轴不对称的半圆的横截面。因此，在X轴方向上中柱121宽侧处外柱123 之间的间隔G6，大于在相对侧处的间隔G5 (G5<G6)。
图17是与图16中的磁芯120组合在一起并用于卧式变压器中 的线圈架的正视图。图18是包括线圈架124与图16中的磁芯120 的卧式变压器的俯视图，而图19与图20则分别是变压器的侧视图与 仰视图。卧式变压器满足对较低(薄)单元的需要，所以，线圈架 124具有中柱121插入其中的管状巻筒126，并将绕线125缠绕在巻 筒周围，以及，巻筒126具有与中柱121对应的U形横截面。在线 圈架124的巻筒126的两个纵向端部处，设置初级绕线端子板128 与次级绕线端子板130，在巻筒126宽侧的初级绕线端子板128具有 初级绕线端子127，而次级绕线端子板130具有次级绕线端子129。 当将一对磁芯120的中柱121插入巻筒126中时，使一个磁芯120 的两个外柱123的宽侧位于初级绕线端子板128处，并且使另一个磁 芯120的两个外柱123的宽侧位于次级绕线端子板130处，从而使磁 芯120与线圈架124组合在一起。通过用胶带粘住其周围或使用粘合 剂，可以使磁芯120彼此固定。
在上述实施方式中，因为形成图上部外柱之间次级端对132的 引出部的间隔G6，大于下部初级端对131的引出部的间隔G5，所以， 在初级绕线端子板128与次级绕线端子板130中，端对131与端对 132的引出部足够宽。在此情况下，中柱121与外柱123之间的间隔 在整个中柱的外周也是常数。结果，除防止磁饱和与特性劣化以及实 现小型化之外，可通过粗次级绕组与多股线使输出容量增加，或者， 通过增加次级绕线的数量，响应对新的一个端对的需求并使用该端对 的引线。
同样，除次级绕线之外，在增加初级绕线数量的情况下，也能 达到上述的同样效果，并且容易实现具有不同输出电压的变压器。
图24至图26分别是根据本发明线圈架第三实施方式的正视图、 侧视图及后视图，而图27是沿着图26中的E-E线的剖视图。这些实施方式图示一种立式变压器，其中，只在护板203与204的一侧护 板203上设置端子板207与208,端子板上安装有初级侧端子205与 次级侧端子206。护板203与204形成于巻筒202的两端，巻筒202 用于在线圈架201上缠绕线圈。
在图27中，O表示巻筒202的垂直与水平中心点。这里，在与 巻筒202的腔体巻芯相垂直方向的横截面中，端子板207与208对向 方向的中心线为Y轴，而在该横截面中与端子板的对向方向相垂直 方向的中心线则为X轴。此时，在本实施方式中，这样形成，使得 由X轴分割成的一个区域210与另一个区域211的横截面是不对称 的。在本实施方式中，巻筒202的腔体(也包括其外周)的横截面形 成为卵形。
图28是图示使用该线圈架构成的变压器实例的正视图，而图29 是图28的侧视图。这种变压器使用由铁氧体材料制成的两个E型磁 芯212。磁芯212包括端面213、 一对外柱214、以及中柱215。 一对 外柱214设置为从端面213的两端凸出，以及，在一对外柱214之间 设置中柱215以使其从端面213凸出。这里，中柱215形成为不对称 形状，以与巻筒202腔体的横截面形状相符。
线圈216缠绕在巻筒202上，并在其外周缠绕胶带。线圈216 包括初级线圈与次级线圈。如上所述，将一对磁芯212的各中柱215 相对于线圈架201的巻筒202插入，在该线圈架中，线圈216缠绕在 巻筒202上，并将外柱214适配在用于初级侧端子的端子板207与用 于次级侧端子的端子板208之间，以使磁芯212与线圈架201结合在 一起。通过用胶带(未示出)缠绕或粘合剂粘合，将线圈固定在结合 的磁芯212的外周上。
图30是图示操作状态的侧视图，其中将线圈架201置于绕线机 220的巻轴221上，并在线圈架上缠绕线圈，而图31是沿图30中的 F-F线的剖视图。如图30和图31所示，巻轴221的横截面形成为与 线圈架201的巻筒202腔体一致的形状。当利用绕线机220进行绕线 操作时，将线圈架201的巻筒202适配到巻轴221中，在该巻轴中预 先确定转动方向的初始设定位置，将绕线系到初级侧端子205与次级侧端子206中，并使巻轴221转动。由此，在巻筒202上进行缠绕。 根据变压器中缠绕数的需要，进行多次这种缠绕过程。在多次缠绕过 程中，巻轴221转动方向的初始设定位置可以彼此不同。
当如上所述执行缠绕过程时，由于巻筒202的外周形成为关于X 轴不对称的形状，所以，通过目视观察容易对线圈架201的转动方向 的位置进行辨别。由此，容易将线圈架201放置在巻轴221上，并提 高操作效率。
另外，当根据本发明的巻轴221以及线圈架201巻筒202的腔 体形成为关于X轴不对称的形状时，如果线圈架201的巻筒202的 方向与巻轴221的方向不匹配，则无法放置线圈架201。因此，当线 圈架201放置于巻轴221时，自动确定了线圈架201的方向，并可避 免错误放置。
另外，因为巻轴221的转动方向的初始设定位置是不变的，所 以，端子板207与208、初级侧端子205、以及次级侧端子206转动 方向的初始设定位置也是不变的。因此，可以避免线圈端子与对象端 子不匹配。也可以避免在密封压印、测量、以及在基板上的安装中的 上述操作失误。结果，在变压器制造中，提高生产率。
参照图27，这样配置巻筒202的腔体，使得Y轴方向设定为较 宽宽度，而X轴的方向则设定为较窄宽度。然而，也可以这样配置， 使得X轴与Y轴方向的宽度相等，或者Y轴的方向宽度窄，而X轴 的方向宽度宽。另外，巻筒202的腔体或外周也可以这样配置，使得 由X轴分割的两个区域形成不对称形状，而由Y轴分割的两个区域 也形成不对称形状。
图32至图37分别是图示根据本发明的线圈架的其他实施方式 的剖视图。在图32至图37中，与图27中相同的那些标号表示相同 的部分。在图32中，巻筒202A的腔体(与外周一样)由X轴分别 分割成一个区域210A与另一个区域2UA。 一个区域210A形成为拱 形，而另一个区域211A形成为矩形。因此，两个区域210A与211A 是不对称形状。
在图33中，巻筒202B的腔体(与外周一样)由X轴分别分割
17成一个区域210B与另一个区域2UB。 一个区域210B形成为角形， 而另一个区域211B形成为矩形。因此，两个区域210B与211B是不
对称的形状。
在图34中，巻筒202C的腔体(与外周一样)由X轴分别分割 成一个区域210C与另一个区域211C。 一个区域210C与另一个区域 211C的顶端形成为弧形，而弧形的曲率半径彼此不同。因此，两个 区域210C与211C是不对称形状。
在图35中，巻筒202D的腔体(与外周一样)由X轴分别分割 成一个区域210D与另一个区域211D。其横截面整体形成为三角形。 因此，由X轴分割的两个区域210D与211D是不对称的形状。
在图36中，巻筒202E的腔体(与外周一样)被X轴分别分割 成一个区域210E与另一个区域211E。两个区域210E和211E是不 对称形状，而且由Y轴分割成的两个区域彼此也是不对称形状。此 外，在由方向或位置的分割线进行划分的任一种情况下，所分割成的 两个区域彼此也都是不对称形状。
在图37中，将卵形巻筒202F的截面中的纵向设定为Y轴，而 Y轴相对于端子板207与端子板208的对向方向形成为倾斜。
根据图32至图37的各实施方式的效果与图24至图31的实施 方式中的效果相同。
图38是图示根据本发明线圈架又一实施方式的后视图，而图39 是图38的线圈架的侧视图。线圈架223在卧式变压器中使用。这样 配置线圈架223，使得初级侧端子板227与次级侧端子板228设置在 巻筒224两端的凸出225与226处。通过这种配置，在未示出的基板 上形成安装面229。
在图38中，0表示巻筒224的腔体的垂直-水平中心点。在与巻 筒224的腔体巻芯方向相垂直的截面中，与安装面229垂直的中心线 为Y轴。此外，与安装面229平行的中心线为X轴。此时，将巻筒 224腔体的横截面形成为，由X轴分割成的巻筒224腔体的一个区域 230的截面与另一个区域231的截面形成为不对称形状。
在图38和图39的实施方式中，变压器配置为，使得线圈缠绕在巻筒224上，将E型磁芯的中柱插进巻筒224中，而外柱则位于 线圈两侧。
在与图38和图39的卧式变压器相关的实施方式中，以及图24 至37中所示的实施方式中，可以获得以下效果，诸如操作效率的提 高、操作失误减少，以及在各生产过程(诸如密封的压印、测量、以 及在基板上的安装)中的生产率的提高。
另外，在这种卧式变压器中，由Y轴分割成的巻筒224的腔体 的两个区域也可以形成为不对称形状。同样，在这种情况下，也能获 得诸如操作效率的提高与操作失误减少的效果。此外，在卧式变压器 中，分别由X轴与Y轴分割成的腔体的两个区域可以形成为不对称 形状。另外，分别由X轴与Y轴分割成的巻筒224外周的两个区域 也可以形成为不对称形状。
图40至图42分别是图示根据本发明的铁氧体磁芯的第四实施 方式的俯视图、侧视图、以及仰视图。在图40中，磁芯301是E型 磁芯，具有形成在端板302 —面的中心以凸出的中柱304，以及形成 在两端以凸出的外柱303。 0表示磁芯301的垂直-水平中心点。
这里，在与中柱304巻芯相垂直方向的横截面中，如下文描述， 端子板311与312 (参见图43至图45)对向方向的中心线为Y轴， 而横截面中与端子板对向方向相垂直方向的中心线为X轴。此时， 在本实施方式中，如图40中所示，横截面形成为，使得横截面由X 轴分割成的上部区域304a与下部区域304b是不对称的。另外，由Y 轴分割成的中柱304的左右区域是对称形状。亦即，对称分割线的数 量是一条。在本实施方式中，中柱304的横截面具有近似卵形的形状。 此外，由X轴分割成的外柱303的两个区域303a与303b也是不对 称的。
图43至图45分别是使用铁氧体磁芯301的变压器的实例。本 实施方式图示一种立式变压器，其中，仅在护板308与309的一侧护 板308上，设置端子板311与312，端子板上分别安装初级侧端子313与次级侧端子314。护板308与309形成在线圈架305上巻筒306的 两端，巻筒306缠绕有线圈310。
线圈310包括初级线圈与次级线圈，并且用胶布缠绕线圈310 的外周。 一对磁芯301的各中柱304相对于线圈架305的巻筒插入， 线圈310缠绕在巻筒上，并将外柱303适配在用于初级侧端子的端子 板311与用于次级侧端子的端子板312之间，以使磁芯301与线圈架 305组合在一起。因此，巻筒306或护板308与309的磁芯结合部具 有不对称形状，其中，中柱304或外柱303以不对称形状进行组合。 通过胶带(未示出)或粘合剂粘接，将线圈固定在上述组合的磁芯 301的外周上。
如图40所示，在本实施方式中，下部的外柱303之间的间隔 G2比上部的外柱303之间的间隔Gl长。亦即，即使进行设定，使 得与中柱较宽宽度侧相对的外柱303端部之间的间隔比另一侧的间 隔长，中柱304与外柱303也可以对中柱所有侧面设定等间距。因此， 即使构成如上所述的变压器，变压器也能防止由于磁通的局部集中而 形成的磁饱和，能防止特性的劣化，并能使其小型化。
另外，因为扩大了至少一侧外柱303的端部之间的间隔G2，所 以，能增加从扩大的外柱之间的部分抽出的线圈端子的数量。此外， 因为能使用粗线径、使用多股线，并增加线圈端子的数量，所以，使 铜损减少。结果，能提供具有高效率并能输出大电流的变压器。另外， 因为从扩大的外柱303之间的部分抽出所增加的线圈端子或粗线或 多股线，所以，不需要对线圈端子与外柱303之间的间隙进行绝缘的 管材或胶布，并能有助于提高操作效率。
另外，在根据本实施方式的立式变压器中，通过使得用于次级 线圈的端子板312能与外柱303之间的间隔G2较长的端部相对应， 可以保证使多个次级线圈端子抽出的区域加宽。因此，如上所述，此 变压器能防止磁饱和、性能劣化，并能使其小型化。另外，能得到这 样的变压器，其中将粗线或多股线使用于次级线圈以增加输出容量， 以及，通过增加次级线圈的数量以容易满足新设备的要求。结果，容 易抽出线圈端子。如图42所示，根据本实施方式，在磁芯301的端板302中，在 与中柱304或外柱303凸出一面相反的端面302a中，形成孔状凹进 部317。凹进部317是方向识别部分，位于中柱304和外柱303的一 端，用于区别是否存在大面积分割区域304b (或小面积分割区域 304a)，亦即区别由作为分割线的X轴分割成的两端。在本实施方 式中，凹进部317设置在Y轴上且位于高于中心点0的上侧(中柱 304具有大面积的分割区域304b侧)，以使其置于上部位置。另外， 根据本实施方式，凹进部317为圆形，但也可以为其他形状如方形。
图46图示在磁芯截面中由线圈310产生的具有低磁通密度的区 域318与具有高磁通密度的区域319。这里使两个铁氧体磁芯301彼 此结合作为变压器。在图46中，在具有大面积的端部上，在端面302a 中心，设置凹进部317。亦即，在没有高磁通密度的区域319的位置， 以一定深度，形成凹进部317。
如图47A、图47B、以及图47C所示，凹进部317的横截面可 以形成为矩形、圆形、三角形等任意一种。可在磁芯301成型的同时 或之后，通过切削提供凹进部317。
在使用磁芯301的变压器的装配中，当使线圈架305的巻筒306 以垂直方式布置，并且，通过对着其端板302从上方安装磁芯301 时，根据凹进部317清楚地目视观察到磁芯的中柱304与外柱303 的截面方向。因此，当在线圈架305上安装磁芯301时，无需通过使 磁芯颠倒(即使得磁芯的中柱304与外柱303的顶端朝上)来确认截 面方向。结果，使操作效率提高。
另外，在磁芯301的侧部303c或端板302a上印刷产品名称或 标签名称时，因为容易根据凹进部317确认方向，所以，不需要通过 颠倒磁芯301来确认方向，从而提高操作效率。此外，当通过自动印 刷进行密封压印时，需要使磁芯的中柱304或外柱303的截面方向整 齐排列。然而，即使在这种情况下，也可以容易地确认中柱304或外 柱303的截面方向，并提高操作效率。因此，能防止由于方向的不同 而导致密封压印的失误。
另外，根据本实施方式，中柱304具有不对称形状，其中由X
21轴分割的一个区域304b与另一个区域304a分别为宽与窄。同样， 由Y轴分割的区域也可以为不对称。
图48至图52分别是图示根据本发明的磁芯的其他实施方式的 仰视图。在这些图中，与图43中相同的标号表示相同的元件。在图 48中，在端面302a的中心，在Y轴方向上形成槽形凹进部317A。 设置凹进部317A，以在端面中向中心点O之外的Y轴方向(图48 中的上侧或下侧)偏移。因此，仅仅通过观察该端面，就能区分中柱 304或外柱303的方向。凹进部317A的横截面可以形成为图47A、 图47B、以及图47C所示的不同形状。
在图49中，在端板302与一个外柱303a之间的角部上，形成 方向识别部分323，由示于图52A中的C面(斜面320)、示于图 52B中的R面(321)、或者示于图52C中的台阶部(322)构成。
根据本实施方式，由于根据方向识别部分323的位置在图49的 左侧还是右侧，来判断较宽宽度部304b或者较窄宽度部304a的位 置在图49的上部还是在下部，所以，可以区分中柱304或外柱303 的截面方向，而不用颠倒磁芯301。
在图50中，在一个外柱303的外角部上形成方向识别部分324， 由示于图52A至图52C中的C面、R面、或者台阶部构成。另外， 在图51中，在两个外柱303的同一侧外角部上形成方向识别部分 324。通过如上所述在角部上形成的方向识别部分323与324，可以 区分中柱304或外柱303的截面方向，而不用颠倒磁芯301。
图53是根据本发明的又一个实施方式。在图53中，在作为一 方外柱303外表面的横向侧面上，形成槽形凹进部317B。亦即，在 X轴的上方或者如图53中所示的下方形成槽形凹进部317B。如图 53所示，可以在一侧或者两侧上形成凹进部317B。根据图53的实 施方式，可以区分中柱304或外柱303的截面方向，而不用颠倒磁芯 301。在本实施方式中，优选的是，将凹进部形成在具有低磁通密度 的外柱303较宽宽度侧303a的外侧，这样，对变压器特性的影响很 小。
即使在任一种上述实施方式中，由于在磁通密度较低或没有磁通的位置上设置凹进部317、 317A和317B或者方向识别部分323与 324，所以，对变压器特性的影响很小。另外，这些凹进部317、 317A 和317B或者方向识别部分323与324可以形成为相同的形状或者不
同的形状。
图54是图示应用根据本发明磁芯变压器的又一实施方式的正视 图，以及，图55是图54的变压器的侧视图。在这种卧式变压器中， 线圈架330配置为，使得初级侧端子板335与次级侧端子板336设置 在巻筒331两端的护板333与334上，巻筒331缠绕线圈332。通过 这种配置，在未示出的基板上形成安装面337。
在卧式变压器中，也使用图40至图42所示的磁芯301。 O表示 磁芯301的垂直-水平中心点，而且也是磁芯301的中柱304的中心 点。如上所述，在垂直于磁芯301中柱304的横截面中，垂直于安装 面337的中心线为Y轴。此外，平行于安装面337的中心线为X轴。 此时，中柱304的横截面形成为，使得由X轴分割成的两个区域形 成为不对称形状。外柱303的横截面由X轴分割成的两个区域也是 不对称的。即使在卧式变压器中，也可设置作为方向识别部分的凹进 部317、 317A和317B，或者设置方向识别部分323与324，从而， 在组装操作中，能避免密封压印的失误，并提高操作效率。
另外，在这种卧式变压器中，中柱由Y轴分割成的两个区域也 可以形成为不对称形状。同样，在这种情况下，也能防止密封压印的 失误，并提高操作效率。
权利要求
1.一种用于变压器的线圈架，包括缠绕线圈的圆筒状卷筒；其中，当由基于任何方向及位置的分割线，将与至少腔体和外周之一的卷芯方向相垂直的横截面分割成两个区域时，所述两个区域是不对称的。
2. —种用于变压器的线圈架，包括缠绕线圈的圆筒状巻筒； 其中，当由基于预定方向及位置的分割线，将与至少腔体和外周之一的巻芯方向相垂直的横截面分割成两个区域时，所述两个区域 是对称的；以及由基于所述预定方向及位置的所述分割线之外的分割线分割成 的所述两个区域是不对称的。
3. —种用于变压器的线圈架，包括缠绕线圈的圆筒状巻筒； 其中，与至少腔体和外周之一的巻芯方向相垂直的横截面近似为卵形。
4. 一种用于立式变压器的线圈架，包括护板，形成在缠绕线圈的圆筒状巻筒的两端；以及 两个端子板，安装在所述护板之一上，以在所述两个端子板之 间插进巻筒；其中，在与至少所述巻筒的腔体和外周之一的巻芯方向相垂直 的横截面中，当所述两个端子板的对向方向的中心线为Y轴，而与 所述两个端子板的所述对向方向相垂直的中心线为X轴时，由所述X 轴分割成两个区域的所述横截面是不对称形状，和/或，由所述Y轴 分割成两个区域的所述横截面是不对称形状。
5. —种用于卧式变压器的线圈架，包括 护板，形成在缠绕线圈的圆筒状巻筒的两端；端子板，分别安装在所述护板上；以及 安装面，由所述端子板形成在基板上；其中，在与至少所述巻筒的腔体和外周之一的巻芯方向相垂直 的横截面中，当平行于所述安装面的中心线为X轴，而垂直于所述 安装面的中心线为Y轴时，由所述X轴分割成两个区域的所述横截 面是不对称形状，和/或，由所述Y轴分割成两个区域的所述横截面 是不对称形状。
全文摘要
一种铁氧体磁芯，包括端面部、从端面部凸出的一对外柱、以及从一对外柱之间的端面部凸出的中柱。在与外柱的对向方向相垂直的Y轴方向上，靠近于中柱一个端部的宽度W1小于靠近于另外端部的宽度W2。根据这种配置，使电路元件可以靠近于该一个端部放置。一种变压器包括该铁氧体磁芯。以及，一种用于变压器的线圈架，包括缠绕线圈的圆筒状卷筒；其中，当由基于任何方向及位置的分割线，将与至少腔体和外周之一的卷芯方向相垂直的横截面分割成两个区域时，所述两个区域是不对称的。
文档编号H01F27/30GK101640112SQ20091015206
公开日2010年2月3日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年4月28日
发明者关光博, 岩仓正明, 石桥和纪 申请人:Tdk株式会社