绝缘平面电感性装置以及制造和使用方法_3

文档序号:8413794阅读:来源:国知局
I)平坦线圈及(2)线圈绕组的数目之外,还可改变给定绕组内的匝数及绕组的大小。举例来说,可从具有与初级绕组相关联的给定线规及厚度的示范性绞合漆包线绕组建构初级绕组,而次级绕组(即,平坦线圈绕组)可具有与初级绕组相当的厚度但具有不同宽度。举例来说,此类配置可通过改变给定初级绕组与给定次级绕组之间的重叠量而改变下伏电感性装置的电容特性。此夕卜,在一些实施例中可改变初级及次级绕组的厚度,而相应宽度可相同或改变。通过改变扁平线圈及线圈绕组的厚度,给定绕组可处置的电流量也将相应地变化。
[0044]现参考图3,详细地展示且描述与例如图2的电感性装置一起使用的管座组合件200的示范性实施例。管座主体208优选地由射出模制聚合物形成。在所说明的实施例中,管座主体包含经设计以容纳下芯体元件的中心空腔。通过将中心空腔的大小设定到稍微大于下芯体元件的尺寸,下芯体元件可恰当地定位在管座组合件内以便促进交错式平坦线圈布置与端子接脚302、304的自对准。
[0045]在示范性实施例中,端子接脚302、304是由基于铜的合金材料建构而成,所述基于铜的合金材料可用于符合有害物质限制指令(RoHS)的焊接工艺。在示范性实施例中,端子接脚被插入模制到管座主体中。尽管插入模制的端子是示范性的,但还可在需要的情况下容易地利用后插入工艺(即,在模制工艺之后)。端子接脚302经定位以使得其从管座主体208垂直地突出。这些端子接脚302还经设定大小以便与平坦线圈布置上所存在的相应端子孔隙216啮合。在示范性实施例中,所述端子还包含便于将平坦线圈绕组插入到端子上的楔形末端(未展示)。垂直端子接脚302的底部306还以约90度角形成以产生表面安装端子,但可在需要的情况下容易地代之以用于端子接脚的其它接口(例如通孔端子)。尽管说明为包含鸥翼式(gull-wing)表面安装端子,但应了解,还可适应其它替代布置。举例来说,所述端子可包含线轴头表面安装端子,其经配置用于将电感性装置表面安裝到印刷电路板而不增加电感性装置的总焊盘区域。此外,应了解,管座组合件可包括在以下美国专利中描述的类型的自引线式布置(未展示):在1993年5月18日发布的名称为“自引线式表面安裝共面管座(Self leaded surface mounted coplanar header) ”的颁予古提艾雷斯(Gutierrez)的共同拥有的第5,212,345号美国专利,或在1994年5月3日发布的名称为“自引线式表面安裝线圈引线形式(Self leaded surface mount coil lead form)”的颁予林特(Lint)的第5,309,130号美国专利,所述美国专利两者皆以全文引用的方式并入本文中。这些及其它实施例对于本发明所属领域的一般技术人员将容易地显而易见。
[0046]现参考相对的端子接脚304,这些端子接脚以约45°角从管座主体208的表面突出。线圈绕组端子末端207从上及下芯体元件突出且缠绕在相关联端子接脚304周围。随后使用焊接或其它接合方法(例如电阻熔接,等)来接合平坦线圈及线圈绕组与其相应端子接脚302、304。此外,绞合线圈绕组的末端207隔开一定距离310,所述距离310可改变绕组的爬电距离以满足基本及加强的绝缘要求。
[0047]除了添加示范性绞合线圈绕组的爬电距离310之外,平坦线圈绕组的端子连接312还可驻留在端子接脚302的不同层面处。此种配置是有利的,因为邻近端子连接之间的距离可经最大化以增加装置对高电压电位的抗性,所述高电压电位可尤其引起邻近端子接脚302之间的电弧/短路。用于改变端子连接的高度层面的此种配置描述于2013年3月13日提交且名称为“平坦线圈平面变压器及方法(Flat Coil Planar Transformer andMethods) ”的共同拥有且共同待决的第13/802,033号美国专利申请案中,所述申请案的内容先前以全文引用的方式并入本文中。
[0048]示范性电感性装置应用-
[0049]本文所述的示范性电感性装置可用于任何数目的不同操作应用中。举例来说,本文所述的电感性装置的配置可用于充当切换转换器以改变直流电(DC)电力供应器的电压的推挽变压器(一种类型的DC到DC转换器)中。可通过对称推挽电路中的晶体管对向初级(例如,绞合漆包线)绕组供应来自输入线的电流来实现此目的。交替地接通及关断晶体管,从而使变压器装置中的电流流动周期性地反转。因此,在切换循环的两个半循环期间都从线汲取电流。在推挽拓扑中使用这些示范性电感性装置适合用于例如军事/航空及汽车工业中的电池电源应用中。
[0050]除了具有例如单个初级绕组及一或多个次级绕组的推挽电力变压器之外,本文所述的电感性装置的其它可能电气应用包含但不限于尤其用于电力供应器应用中的隔离变压器、电感器、共同模式扼流器及切换模式功率变压器。此外,本文所述的示范性电感性装置适合用于直流电(DC)到DC正激/半桥及DC到DC全桥拓扑中。这些及其它电感性装置应用对于本发明所属领域的一般技术人员将容易地显而易见。
[0051]制造方法-
[0052]现参考图4,现详细地描述用于制造例如图2到3的电感性装置的方法400的示范性实施例。将认识到,尽管根据图2到3的电感性装置200进行以下描述,但所述方法通过恰当调适即可大体适用于本文所揭示的装置的各种其它配置及实施例,此种调适在提供本发明时可由所属领域的一般技术人员容易地实现。
[0053]在步骤402,提供管座组合件。可通过例如从外部实体购买而获得管座组合件,或可通过组装者就地制造管座组合件,或组合先前两者。如先前所论述,示范性管座组合件是使用聚合物技术中所熟知的类型的标准射出模制工艺而制造,但可使用其它构造及工艺。此外,管座组合件将含有支柱接脚端子,其中接脚端子的底部优选地经形成以提供表面安装连接,但可使用其它类型的表面安装或其它安裝方法(例如,通孔端子,等)。
[0054]在步骤404,提供一或多个芯体元件。可例如通过从外部实体购买或者自产制造而获得本文所述的上芯体元件。也可通过从外部实体购买或制造而获得下芯体元件。在示范性实施例中,上文所描述的示范性电感性装置的芯体组件是使用任何数目的熟知制造工艺(例如按压或烧结)而由可透磁材料(例如,所谓的“软”铁、层压硅钢、羰基铁、铁粉及/或铁氧体陶瓷)形成。本文所述的芯体元件的示范性实施例经产生以具有各种材料相依性磁通量特性、横截面形状、竖片尺寸、间隙等。
[0055]在步骤406,提供平坦线圈绕组。在一个实施例中,平坦线圈绕组形成到心轴上,且随后使用熟知工艺(例如聚对二甲苯涂层气相沉积)而绝缘。平坦线圈可个别地形成或在替代方案中与同时形成的多个平坦线圈一起形成。平坦线圈优选地由基于铜的合金平坦线形成;但可容易地代之以例如镍-铁合金(例如,合金42)等其它类型的导电材料。在形成之后,意欲与端板组合件上的其相应支柱接脚啮合的端子孔隙及任选的凹口冲压到平坦线圈绕组中。或者,端子孔隙及凹口在平坦线圈绕组安置且形成到心轴上之前冲压到平坦线圈绕组中。
[0056]在步骤408,提供可自接合线圈绕组。在示范性实施例中,可自接合绞合漆包线围绕绕组心轴缠绕成单个层。接着加热绞合漆包线,由此形成一体式缠绕结构。
[0057]在步骤410,将经组装芯体及交错式平坦线圈及线圈组合件放置到管座组合件上。在一个实施例中,将交错式平坦线圈及线圈组合件放置在管座组合件的内部空腔内,使得所述组合件搁置于例如图3的管座组合件内所存在的内部支座特征(未展示)上。接着任选地使用粘着剂将芯体组合件紧固到管座组合件或经由机械配合(例如经由压配或咬合特征)
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