CN208315350U - 用于电感元件的连续线圈、变压器和电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于电感元件的连续线圈、变压器和电源。一种用于电感元件的连续线圈，包括由至少一个导体形成的多个匝。所述连续线圈基本上为卵形。还公开了其他的示例性线圈、变压器等。

Description

用于电感元件的连续线圈、变压器和电源

技术领域

本实用新型涉及用于电感元件的连续线圈、变压器和电源。

背景技术

该部分提供与本实用新型相关的背景信息，这些背景信息不一定是现有技术。

诸如变压器、耦合电感等的电感元件可以包括两个或更多个绕组。例如，变压器包括一个或多个初级绕组和次级绕组。这些绕组通常是线绕绕组或板极绕组。有时候，这些绕组是圆形和/或椭圆形的，并且可以交错在一起。在一些示例中，次级板极绕组的匝与外部互连件(例如，汇流条、电路板等)连接在一起。

实用新型内容

该部分提供了本实用新型的概述，并非其全部范围或全部特征的全面公开。

根据本实用新型的一方面，公开了一种用于电感元件的连续线圈。该线圈包括由至少一个导体形成的多个匝。该连续线圈基本上是卵形的。

根据本实用新型的另一方面，公开了一种变压器，所述变压器包括包含上述连续线圈的次级绕组和与所述连续线圈交错的至少一个初级绕组。

根据本实用新型的又一方面，公开了一种电源，所述电源包括上述变压器。

根据本文提供的描述，其他方面和适用领域将变得显而易见。应该理解的是，本实用新型的各个方面可以单独实施或者与一个或更多个其他方面组合实施。还应该理解的是，这里的描述和具体示例仅用于示例的目的，而不意图限制本实用新型的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于选定实施方式、而不是全部可能的实现方式的示例性目的，并且不旨在限制本实用新型的范围。

图1是根据本实用新型的一个示例性实施方式的具有两匝的卵形连续线圈的等距视图。

图2是根据另一示例性实施方式的电感元件的俯视图，该电感元件包括图1的连续线圈和与该连续线圈交错的单层线圈。

图3是根据又一示例性实施方式的具有八匝的卵形连续线圈的等距视图。

图4是根据另一示例性实施方式的变压器的等距视图，该变压器包括图3的连续线圈和与该连续线圈交错的多层线圈。

图5是根据又一示例性实施方式的以平行配置卷绕的三个卵形连续线圈的等距视图。

图6是根据又一示例性实施方式的变压器的等距视图，该变压器包括三个图5的线圈以及与绕组交错的多层线圈。

图7是根据另一示例性实施方式的具有内匝和外匝的卵形连续线圈的俯视等距视图。

图8是图7的连续线圈的仰视等距视图。

图9是根据又一示例性实施方式的变压器的俯视等距视图，该变压器包括与另一个线圈交错的图7的连续线圈。

图10是图9的变压器的侧视图。

图11是根据另一个示例性实施方式的图4的变压器的等距视图，该变压器包括芯。

图12是根据又一示例性实施方式的变压器的一部分的剖面图，该变压器包括具有两匝的连续线圈和多层线圈。

图13是根据又一示例性实施方式的变压器的一部分的剖面图，该变压器包括具有四匝的连续线圈和多层线圈。

图14是根据另一示例性实施方式的包含变压器和电源开关的电源。

贯穿附图的多个视图，相对应的附图标记表示对应的部分和/或特征。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。

提供示例性实施方式，使得本实用新型将是透彻的且将向本领域的技术人员全面传达范围。提出多个具体细节，诸如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本实用新型的实施方式的透彻理解。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同形式来体现，以及具体细节和示例性实施方式均不应当被理解为限制本实用新型的范围。在一些示例性实施方式中，没有详细地描述公知的过程、公知的装置结构、和公知的技术。

本文中所使用的术语仅出于描述特定示例性实施方式的目的且不意图进行限制。如本文中所使用，单数形式“一”和“该”可以意图也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的且因此指所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被理解为必须要求它们以所讨论或所示出的特定次序来执行，除非具体被认定为执行次序。也将理解，可以采用附加或替选步骤。

尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应当受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段区分。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语在本文中使用时不暗示顺序或次序，除非上下文有明确指示。因此，下文讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一区段可以被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二区段，而不脱离示例性实施方式的教导。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，来描述如图中所示的一个元件或特征与其它的一个或多个元件或特征的关系。除了图中示出的取向之外，空间相对术语可以意图涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件将被取向为在该其它元件或特征的“上方”。因而，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种取向。该装置可以被另外地取向(旋转90度或以其它取向旋转)且本文中所使用的空间相对描述符被相应地理解。

图1中示出了根据本实用新型的一个示例性实施方式的用于电感元件的连续线圈，并且总体上由附图标记100所示。如图1所示，连续线圈100包括由至少一个导体104形成的多个匝102a、102b。连续线圈100基本上是卵形的。

如图所示，基本上为卵形的线圈100通过操纵导体104产生匝102a、102b而形成。这些匝102a、102b限定出具有轴线108的开口106。当在相对于轴线108的轴向方向上观察线圈100时，线圈100基本上是卵形的。换句话说，线圈100形成具有相对的弯曲端部110、112的卵形形状和在弯曲端部110、112之间的不平行的相对侧114、116。如图所示，弯曲端部110、112的尺寸不同。例如，如图1所示，端部110的曲率半径不同于端部112的曲率半径。在图1的特定示例中，端部110的曲率半径大于端部112的曲率半径。在其他示例中，端部112的曲率半径可以大于端部110的曲率半径。

在图1的具体实施方式中，弯曲端部110内侧的曲率半径为大约15毫米，弯曲端部110外侧的曲率半径可以是大约22毫米，弯曲端部112内侧的曲率半径可以是大约9.38mm，弯曲端部112外侧的曲率半径可以是大约16.38mm。这样，弯曲端部110内侧的曲率半径大约比弯曲端部112内侧的曲率半径大百分之六十，并且弯曲端部110外侧的曲率半径大约比弯曲端部112外侧的曲率半径大百分之三十五。在其他实施方式中，弯曲端部110、112的内侧/外侧的曲率半径可以比上述的具体尺寸更大或更小。

如上所述，基本为卵形的线圈100是连续线圈。例如，如图1所示，线圈100可以由一个连续导体104形成。或者，如下面进一步解释的那样，连续线圈100可以由附接(例如焊接、熔焊、粘合等)在一起的两个或更多个导体形成。

在一些实施方式中，连续线圈100可以包括用于联接到一个或多个元件的导线。例如，在图1的特定示例中，连续线圈100包括两个导线118、120。这些导线118、120可以被认为是输入导线和/或输出导线。如图1所示，导线118、120可以是导体104的一部分。可替选地，导线118、120可以是连接到导体104的端部的不同的导体。

如图1所示，导线118、120从线圈100的相对侧延伸。例如，导线118从线圈100的底侧延伸，导线120从线圈100的顶侧延伸。在其他实施方式中，如下面进一步解释的，导线118、120可以从线圈100的相同侧延伸。

另外，导线118、120在平行的平面中延伸。例如，导线118在横跨线圈100的底侧延伸的水平面中延伸，并且导线120在横跨线圈100的顶侧延伸的水平面中延伸。这些跨越线圈100的相对侧延伸的平面是基本平行的。在其他实施方式中，导线118、120可以在非平行平面中延伸。

在图1的特定实施方式中，线圈100包括两匝。在其他示例中，线圈100可以包括多于两匝。例如，根据成本、规格(例如，电气规格、物理限制等)等，线圈100可以包括三匝、五匝、十匝等。例如，图3示出了与图1的线圈100基本上类似的连续线圈300，但线圈300包括八匝。

返回参考图1，基本上为卵形的线圈100可以是诸如变压器、耦合电感器等电感元件的绕组。例如，线圈100可以是耦合电感器的绕组之一。在其他示例中，线圈100可以是变压器的初级绕组、次级绕组、辅助绕组等。在这种示例中，另一个线圈可以与变压器中的线圈100一起使用。例如，如果图1的线圈100是变压器的次级绕组，则另一个线圈可以表示变压器的初级绕组、辅助绕组、另一个次级绕组等。

例如，图2示出了变压器200，变压器200包括图1的基本上为卵形的线圈100以及与线圈100交错的另一线圈202。具体地，线圈202位于连续线圈100的两匝之间(例如与线圈100的两匝交错)。在图2的特定示例中，线圈100是次级绕组，线圈202是初级绕组。在其他示例中，如上所述，线圈100和/或线圈202均可以代表另一个合适的绕组。

线圈202可以具有由一个或多个连续导体(例如，一条或多条绝缘电线)形成的基本上为圆形的形状。在其他实施方式中，线圈202可以具有另一合适的形状，例如包括椭圆形、正方形、五边形等，和/或线圈202可以由联接在一起的多个不同导体形成。

另外，图2的线圈202包括由一个或多个连续导体和多个匝形成的单层。在图2的具体示例中，线圈202包括七匝，这些匝可以通过粘合材料(例如，热活化粘合剂、胶带等)彼此粘附。在其他示例中，如下文进一步解释的，线圈202可以包括两层或更多层。

在一些示例中，变压器200可以具有线圈100、202之间的基本平衡的耦合。例如，当线圈100、202交错时，与其他传统的圆形、椭圆形等交错的线圈相比，线圈100、202可以具有改进的平衡耦合。这至少部分归因于线圈100、202的形状。例如，流过线圈100、202的电流产生围绕线圈的磁场。如果卵形线圈100基本上与圆形线圈202重叠(如图2所示)，使得线圈之间的偏移最小化，则与其他传统的交错线圈相比，可以抵消所产生的磁场中的更多磁场。由此，磁通量(例如，在磁芯中)、漏电感和损耗(例如交流电(AC)损耗)减小。

图4示出了另一变压器400，变压器400包括线圈402(例如，初级绕组)和基本上为卵形的线圈404(例如次级绕组)。线圈402基本上类似于图2的线圈202，但包括彼此间隔开的七层402a-402g。线圈402的每层402a-402g包括可选地彼此粘附的七匝。

卵形线圈404基本上类似于图3的线圈300，但包括附接在一起以形成连续线圈的多个导体(例如，多个片段)。例如，图4的卵形线圈404包括八匝，这些匝由多个相对的弯曲端部片段410、412、多个在弯曲端部片段之间的相对侧部片段414、416、以及两个导线部分418、420形成，这些片段附接在一起从而形成连续线圈。具体地，线圈404包括八个弯曲端部片段410，七个弯曲端部片段412和七个侧部片段414、416。如上所述，导线418、420从顶侧/底侧且在平行平面中延伸。

如图4所示，线圈402与基本上为卵形的线圈404交错。具体地，线圈402的每层402a-402g均位于线圈404的两个相邻匝之间。例如，层402a位于线圈404的第一匝和第二匝(例如，顶部的两匝)之间，层402b位于线圈404的第二匝和第三匝之间等。如此，在图4的具体示例中，变压器400的次级线圈的每两个匝包括一个初级线圈层。在其他实施方式中，线圈402可以包括位于线圈404的每两个相邻匝之间的两层或更多层。

在一些实施方式中，本文公开的变压器可以包括具有以平行配置延伸的两个或更多个线圈的绕组。例如，图5示出了形成线圈组(统称为500)的三个线圈502、504、506。线圈502、504、506中的每一个基本上类似于图4的线圈404。例如，线圈502、504、506中的每一个都包括以平行配置卷绕在一起的八匝，使得每个线圈的匝基本上对齐。虽然未示出，但是线圈502、504、506的一部分(例如，输入、输出等)可以联接在一起，使得线圈502、504、506并联、串联、串并联(例如，中心抽头的变压器绕组)地电联接在一起。可替选地，线圈502、504、506可以是三个独立的绕组。

图6示出了变压器600，变压器600包括图5的线圈500和线圈602。线圈500(例如，三个线圈502、504、506)可以形成变压器600的次级绕组，并且线圈602可以形成变压器600的初级绕组。在其他示例中，线圈500可以形成变压器600的初级绕组或辅助绕组，并且线圈602可以形成变压器600的次级绕组或辅助绕组。

线圈500和线圈602可以交错在一起。例如，线圈602可以包括多个层，每个层都位于两个相邻的线圈502、504、506之间。换言之，线圈602的第一层可以位于线圈502的最上面的匝和线圈504的最上面的匝之间，线圈602的第二层可以位于线圈504的最上面的匝与线圈506的最上面的匝之间，线圈602的第三层可以位于线圈506的最上面的匝和线圈502的下一(例如第二)匝之间等。

图1-图6的线圈可以被认为是螺旋线圈。例如，形成线圈的一个或多个导体可以以螺旋模式卷绕，使得这些匝依次堆叠在彼此的顶部上。这样，每个线圈的多个匝可以基本上彼此重叠，如图1-图6所示。可替选地，在一些实施方式中，线圈可以以使得匝基本上不彼此重叠的方式卷绕。

例如，图7和图8示出具有基本上不彼此重叠的多个匝的连续线圈700。例如，连续线圈700包括由一个或多个导体形成的五匝。一些匝702卷绕在外匝路径中，而其他匝704卷绕在位于外匝路径内的内匝路径中。如此，线圈700的匝彼此没有被同心地对齐。

在图7和图8的具体示例中，基本上三匝全部被卷绕在外匝路径中，而其余匝(例如稍多于两匝)被卷绕在内匝路径中。一些外匝可与一些内匝在同一平面上。例如，内匝中的一个可以与外匝中的一个基本对齐(例如位于同一平面内)，并且另一个内匝可以与另一个外匝基本对齐。在其他示例中，如果需要，匝的更多或更少部分可以卷绕在外匝路径和/或内匝路径中，内匝和外匝可以在相同的平面中基本不对齐等。

如图7和图8所示，线圈700包括两个导线706、708。这些导线706、708可以与图1的导线118、120类似。在图7和图8的特定示例中，导线706、708从线圈700的同一侧延伸。在一些示例中，导线706、708可以在基本上相同的平面中延伸。

图9和图10示出了变压器900，变压器900包括图7和图8的连续线圈700以及与线圈700交错的另一线圈902。具体地，线圈902可以与图4的线圈402基本类似，但是线圈902包括四层。如上所述，线圈902的每一层可位于线圈700的相邻匝之间。例如，如图9和图10所示，线圈902的一层可以位于线圈700面向外的一侧，线圈902的另一层可以位于线圈700的两个相邻外匝以及两个对应的相邻内匝之间等。

图11示出了变压器1100，变压器1100包括芯1102(例如，铁氧体磁芯等)和在芯1102周围定位的图4的交错线圈402、404。在图11的特定示例中，芯包括两个“E”形芯部分1102a、1102b(统称为芯1102)。在其他实施方式中，如果需要，芯1102可以包括更多或更少的芯部分和/或具有其他合适的形状。在图11的特定示例中，线圈402和线圈404可以分别形成变压器1100的初级绕组和次级绕组。

如图11所示，次级线圈404的导线418、420从变压器1100延伸出。这些导线418、420可以联接到一个或多个部件(例如电路板(例如印刷电路板等))，而不需要像常规的在交错配置中使用的已知次级线圈那样的在次级线圈404的匝之间的外部互连件(例如，汇流条、另一个电路板等)。因此，通过使用次级线圈404和初级线圈402(和/或本文所公开的任何其他线圈)，可以消除连续线圈404的匝之间的一个或多个外部互连件。

在一些实施方式中，本文公开的线圈如上所述可以包括多个层。例如，图12和图13均示出了变压器1200、1300的一部分，变压器1200、1300包括芯1202和彼此交错的线圈1204、1206、1304、1306。线圈1206、1306是与本文公开的连续线圈基本相似的连续线圈。在图12和图13的具体示例中，线圈1204、1304分别形成各自变压器1200、1300的初级绕组，并且线圈1206、1306分别形成变压器1200、1300的次级绕组。

如图12所示，次级线圈1206包括两匝1208、1210，并且初级线圈1204包括与线圈1206的匝交错的四个层1212、1214、1216、1218。层1212、1214、1216、1218的每一个均包括五匝。层1212位于次级线圈的匝1208的面向外的一侧(例如，顶侧)，层1218位于次级线圈的匝1210的面向外的一侧(例如底侧)。线圈1204的层1214、1216位于次级线圈的匝1208、1210之间。

在图13的示例性变压器1300中，次级线圈1306包括四匝1308、1310、1312、1314，并且初级线圈1304包括与次级线圈的匝交错的六个层1316、1318、1320、1322、1324、1326。例如由于次级线圈的匝数和初级线圈的层的增加，与变压器1200相比，变压器1300可经受降低的邻近损耗。此外，与图12的线圈1204、1206相比，图13的线圈1304、1306可以包括更小(例如，更薄)的导体。例如，次级线圈1206的厚度可以是大约1.0mm，而次级线圈1306的厚度可以是大约0.5mm。这种减小的尺寸可以提高线圈中材料(例如，铜等)的利用率。

由于这些变压器的差异，与变压器1200的线圈1204、1206相比，变压器1300可以具有在线圈1304、1306之间的改进的平衡耦合。反过来，这可以降低漏电感并降低AC阻抗相关的损耗。例如，变压器1200中的漏电感对于初级线圈1204可以是0.827μH，对于次级线圈1206可以是0.0021μH，并且变压器1300中的漏电感对于初级线圈1304可以是0.702μH，对于次级线圈1306可以是0.0017μH。另外，如下表1所示，变压器1200中的线圈1204、1206之间的交流/直流(AC/DC)比可以是2.06/1.87，而变压器1300中的线圈1304、1306之间的AC/DC比可以是1.15/1.54，这表示与变压器1200相比，变压器1300中的AC相关损耗减少。

如图13所示，层1316、1318、1324、1326中的每层均包括七匝，并且层1320、1322中的每层均包括六匝。另外，层1316、1318在次级线圈的匝1308、1310之间交错，层1320、1322在次级线圈的匝1310、1312之间交错，并且层1324、1326在次级线圈的匝1312、1314之间交错。

本文公开的变压器可以用作DC-DC变压器、AC-DC变压器等。在一些特定示例中，变压器可以适用于高电压应用。另外，变压器可以用于各种不同的电源。例如，图14示出了开关式电源(SMPS)1400，开关式电源1400包括图11的变压器1100以及联接到变压器1100的一个或多个电源开关1402。在其它实施方式中，如果需要，可以采用具有卵形连续线圈的另一合适的变压器(包括本文公开的变压器)。

SMPS 1400可以是DC-DC电源、AC-DC电源等。在一些实施方式中，SMPS 1400可以提供500VDC/12kW的输出。在其他实施方式中，SMPS 1400可以提供另一合适的输出。

本文公开的卵形连续线圈可以由一个或多个合适的导体形成。例如，导体可以是如图1-11所示的一个或多个扁平导体。这可以允许连续线圈的匝之间的适当绝缘。另外，连续线圈的额定电压可以确定为至少30伏或另一适合的电压。与卵形连续线圈交错的线圈可以包括一根或多根电线和/或其他合适的导体。在一些示例中，与连续线圈交错的线圈可以是双线线圈。本文公开的导体可以由铜、铝和/或其他合适的材料形成。

通过采用如本文所解释的具有与另一线圈(例如，圆形线圈)交错的卵形连续线圈的变压器，线圈可基本上在整个匝中具有平衡耦合，而不需要连续线圈的匝之间的外部互连件。此外，采用本文公开的连续线圈通过减少所需材料来减少制造时间和成本。另外，通过使用连续线圈，可以减少可能破坏相邻线圈的绝缘并引起高电位(高电压)故障的毛刺和其他尖锐边缘。

出于示例和说明的目的提供了上述实施方式的描述。这不意图是穷举的或限制本实用新型。即使没有具体示出或描述，特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在可适用的情况下是可互换的并且可以被用在选定的实施方式中。这些元件或特征也可以很多方式变化。这些变化不应当被视为背离本实用新型，并且所有这些修改旨在被包括在本实用新型的范围内。

Claims (17)

1.一种用于电感元件的连续线圈，其特征在于，所述连续线圈包括由至少一个导体形成的多个匝，所述连续线圈为卵形。

2.根据权利要求1所述的连续线圈，其特征在于，所述至少一个导体包括扁平导体。

3.根据权利要求1所述的连续线圈，其特征在于，所述导体包括相对的端部，所述连续线圈还包括从所述导体的所述相对的端部中的一个端部延伸的输入导线和从所述导体的所述相对的端部中的另一个端部延伸的输出导线，所述输入导线和所述输出导线在同一平面内延伸。

4.根据权利要求1所述的连续线圈，其特征在于，所述导体由顶侧和底侧限定，所述连续线圈还包括从所述顶侧和所述底侧中的一者延伸的输入导线以及从所述顶侧和所述底侧中的另一者延伸的输出导线。

5.根据权利要求4所述的连续线圈，其特征在于，所述输入导线和所述输出导线在平行平面中延伸。

6.根据权利要求1所述的连续线圈，其特征在于，所述多个匝彼此重叠。

7.根据权利要求1所述的连续线圈，其特征在于，所述多个匝没有被同心地对齐。

8.根据权利要求1所述的连续线圈，其特征在于，所述多个匝包括两匝。

9.根据权利要求1所述的连续线圈，其特征在于，所述电感元件是变压器，并且所述连续线圈是所述变压器的次级绕组。

10.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括包含根据权利要求1-9中任一项所述的连续线圈的次级绕组和与所述连续线圈交错的至少一个初级绕组。

11.根据权利要求10所述的变压器，其特征在于，所述初级绕组为圆形。

12.根据权利要求10所述的变压器，其特征在于，所述连续线圈的所述多个匝包括两匝，并且所述初级绕组与所述连续线圈的两匝交错。

13.根据权利要求10所述的变压器，其特征在于，所述次级绕组包括以与所述连续线圈平行的配置延伸的一个或多个附加的线圈。

14.根据权利要求10所述的变压器，其特征在于，所述连续线圈的所述多个匝包括三匝或更多匝，其中，所述初级绕组包括在所述连续线圈的三匝中的两匝之间交错的两层或更多层以及在所述连续线圈的三匝中的另外两匝之间交错的另外两层或更多层。

15.根据权利要求10所述的变压器，其特征在于，所述连续线圈的所述多个匝不与外部互连件连接在一起。

16.根据权利要求10所述的变压器，其特征在于，所述变压器还包括芯，其中所述初级绕组和所述连续线圈在所述芯的周围定位。

17.一种电源，其特征在于，所述电源包括根据权利要求10所述的变压器。