CN219202919U - 一种绕线变压器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种绕线变压器，涉及变压器技术领域，包括：工字型磁芯，所述工字型磁芯的中柱上缠绕有线圈，所述线圈的两端分别连接于所述工字型磁芯的两顶端的引脚电极；所述工字型磁芯的底端还设置有磁芯片，所述工字型磁芯和所述磁芯片形成闭合磁路；其中，所述工字型磁芯位于所述中柱顶面下方的部分为有效磁路，所述工字型磁芯位于所述中柱顶面上方的部分为无效磁路；所述有效磁路部分形成U型磁芯，所述无效磁路部分为绝缘基座。采用更高磁导率的U型磁芯，可以有效提升产品电感量，还能降低电阻和绕线圈数，提升插入损耗Insertion Loss和回程损耗Return Loss的高频能力，以及磁芯B max抗饱和能力，进而提升产品的整体电特性。

Description

一种绕线变压器

技术领域

本申请涉及变压器技术领域，具体涉及一种绕线变压器。

背景技术

目前，普通高速绕线变压器选用的磁芯，为了和端电极绝缘，要求其电阻率ρ极高，通常要选用大于10^6Ω.m的镍锌铁氧磁芯，其磁导率μi仅有0-3000可选,电感指标提升大大受到限制。因此，会通过增加绕线圈数来提升电感指标。但是绕线圈数增加后，直流电阻DCR会变大，绕线空间存在不足，高频传输特性会下降。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种绕线变压器，能够提高有效磁路部分的磁导率，提升产品电感量。

本申请实施例的一方面，提供了一种绕线变压器，包括工字型磁芯，所述工字型磁芯的中柱上缠绕有线圈，所述线圈的两端分别连接于所述工字型磁芯的两顶端的引脚电极；所述工字型磁芯的底端还设置有磁芯片，所述工字型磁芯和所述磁芯片形成闭合磁路；其中，所述工字型磁芯位于所述中柱顶面下方的部分为有效磁路，所述工字型磁芯位于所述中柱顶面上方的部分为无效磁路；所述有效磁路部分形成U型磁芯，所述无效磁路部分为绝缘基座。

可选地，所述绝缘基座和所述U型磁芯之间通过卡接结构卡接。

可选地，所述卡接结构包括分别设置于所述U型磁芯两顶端的凸台，以及分别设置于所述绝缘基座两底端的凹槽，所述凹槽和所述凸台匹配。

可选地，所述凸台和所述凹槽之间填充有粘结胶。

可选地，所述绝缘基座的两顶端上分别形成有多个定位槽口，每个所述定位槽口形成有至少第一安装位和第二安装位，以用于连接不同的所述引脚电极。

可选地，所述引脚电极包括第一引脚电极，所述定位槽口的两个相对的侧壁朝向所述定位槽口的中心凹陷，以在所述侧壁形成卡接槽作为所述第一安装位，所述卡接槽用于所述第一引脚电极的卡接。

可选地，所述引脚电极包括第二引脚电极，所述定位槽口上设置有插针口以作为所述第二安装位，所述插针口用于第二引脚电极的插接。

可选地，所述引脚电极和所述定位槽口通过注塑、插接或粘结固定。

可选地，所述U型磁芯的材质为铁氧体，所述绝缘基座的材质至少包括电木料、陶瓷、FR4。

本申请实施例提供的绕线变压器，采用工字型磁芯，工字型磁芯的中柱上缠绕有线圈，线圈的两端分别连接于工字型磁芯的两顶端的引脚电极；工字型磁芯的底端还设置有磁芯片，工字型磁芯和磁芯片形成闭合磁路；其中，工字型磁芯位于中柱顶面下方的部分为有效磁路，工字型磁芯位于中柱顶面上方的部分为无效磁路；有效磁路部分形成U型磁芯，无效磁路部分为绝缘基座；这样一来，U型磁芯作为有效磁路部分，可选择更高磁导率的铁氧体；绝缘基座作为无效磁路部分，可选用电木料、陶瓷、线路板材料(PCB)或玻璃纤维环氧树脂覆铜板(FR4 PCB)等绝缘材料。U型磁芯和下方的磁芯片形成闭合磁路，为变压器提供相应的磁场。通过将工字型磁芯分为U型磁芯和绝缘基座，采用更高磁导率的U型磁芯，可以有效提升产品电感量，还能降低电阻和绕线圈数，提升插入损耗Insertion Loss和回程损耗Return Loss的高频能力，以及磁芯B max抗饱和能力，进而提升产品的整体电特性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实施例提供的绕线变压器结构示意图之一；

图2是本实施例提供的绕线变压器结构示意图之二；

图3是本实施例提供的绕线变压器的U型磁芯结构示意图；

图4是本实施例提供的绕线变压器的绝缘基座结构示意图之一；

图5是本实施例提供的绕线变压器的绝缘基座结构示意图之二；

图6是本实施例提供的绕线变压器绝缘基座和引脚电极适配示意图。

图标：101-U型磁芯；101a-凸台；102-绝缘基座；102a-凹槽；102b-定位槽口；102b1-卡接槽；102b2-插针口；103-磁芯片；104-线圈；1041-第一线圈；1042-第二线圈；105-引脚电极；1051-U型引脚电极；1052-J型引脚电极；1053-L型引脚电极；1054-I型引脚电极。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

通过增加绕线圈数来提升电感指数时，直流电阻DCR会变大，导致绕线空间存在不足，高频传输特性Insertion Loss和Return Loss会下降。磁芯的端电极又是采用金属化处理，先端银或端铜，再镀镍镀锡，可焊性容易失效，很容易出现断线和虚焊现象，机械强度低，线径仅能使用0.13mm以下，选材范围非常的窄，焊接方式也受限。

有鉴于此，为解决上述问题，本申请实施例提供一种绕线变压器，能够提升产品电感量，降低电阻和绕线圈数，提升插入损耗Insertion Loss和回程损耗Return Loss的高频能力，以及磁芯B max抗饱和能力；并且磁材和线材都可以有更广泛的选型，焊接方式具有多样化的选择，最终提升产品电特性和可焊性及耐机械冲击等信赖性要求。

具体地，请参照图1所示，本申请实施例提供的绕线变压器，包括：工字型磁芯，工字型磁芯的中柱上缠绕有线圈104，线圈104的两端分别连接于工字型磁芯的两顶端的引脚电极105；工字型磁芯的底端还设置有磁芯片103，工字型磁芯和磁芯片103形成闭合磁路；其中，工字型磁芯位于中柱顶面下方的部分为有效磁路，工字型磁芯位于中柱顶面上方的部分为无效磁路；有效磁路部分形成U型磁芯101，无效磁路部分为绝缘基座102。

如图2所示，工字型磁芯分为两部分，包括下部分和磁芯片103连接的U型磁芯101，为保留有效磁路部分的铁氧体，上部分无效磁路部分为绝缘基座102，这样下部分的U型磁芯101就可选用更高的磁导率的铁氧体；绝缘基座102上设置有金属引脚电极105，不同的金属引脚电极105和线圈104的两端连接，示例地，线圈104绕设在工字型磁芯的中柱上。示例地，线圈104有两种不同类型，两种不同类型的线圈104共同间错绕设在中柱上，且每种线圈104的两端分别连接于工字型磁芯的两顶端上的引脚电极105。图1中具有第一线圈1041和第二线圈1042，第一线圈1041和第二线圈1042间隔排布，第一线圈1041的两端分别设在绝缘基座102的两顶端上的不同引脚电极105上，第二线圈1042的两端分别设在绝缘基座102两顶端的不同引脚电极105上。

U型磁芯101由于可选择更高的磁导率，再和下方的磁芯片103形成闭合磁路，为变压器提供相应的磁场。

由此，本申请实施例提供的绕线变压器，采用工字型磁芯，工字型磁芯的中柱上缠绕有线圈104，线圈104的两端分别连接于工字型磁芯的两顶端的引脚电极105；工字型磁芯的底端还设置有磁芯片103，工字型磁芯和磁芯片103形成闭合磁路；其中，工字型磁芯位于中柱顶面下方的部分为有效磁路，工字型磁芯位于中柱顶面上方的部分为无效磁路；有效磁路部分形成U型磁芯101，无效磁路部分为绝缘基座102；这样一来，U型磁芯101作为有效磁路部分，可选择更高磁导率的铁氧体；绝缘基座102作为无效磁路部分，可选用电木料、陶瓷、线路板材料(PCB)或玻璃纤维环氧树脂覆铜板(FR4 PCB)等绝缘材料。U型磁芯101和下方的磁芯片103形成闭合磁路，为变压器提供相应的磁场。通过将工字型磁芯分为U型磁芯101和绝缘基座102，采用更高磁导率的U型磁芯，可以有效提升产品电感量，还能降低电阻和绕线圈数，提升插入损耗Insertion Loss和回程损耗Return Loss的高频能力，以及磁芯B max抗饱和能力，进而提升产品的整体电特性。

在此基础上，绝缘基座102和U型磁芯101之间通过卡接结构卡接。具体地，如图3所示，卡接结构包括分别设置于U型磁芯101两顶端的凸台101a，以及分别设置于绝缘基座102两底端的凹槽102a，凹槽102a和凸台101a匹配。

U型磁芯101的两顶端上分别形成凸台101a，凸台101a凸出于U型磁芯101的两顶端表面；相应地，如图4所示，绝缘基座102的两底端分别形成凹槽102a，凹槽102a卡合在凸台101a上，以使绝缘基座102和U型磁芯101连接。

应理解，上述通过凸台101a和凹槽102a匹配的方式，仅仅是U型磁芯101和绝缘基座102连接的一种示例，本申请并不对此做唯一限制，只要能使U型磁芯101和绝缘基座102固定不偏位的连接方式均可，本领域技术人员可根据需要具体设置。

进一步地，为了提高连接的牢固性，凸台101a和凹槽102a之间填充有粘结胶。凹槽102a内部填充环氧胶水，确保绝缘基座102和U型磁芯101之间粘接无变形、偏位、翘起等异常，保证连接质量。

这样一来，就在绝缘基座102的顶端形成了引脚电极105路径，用于连接不同的引脚电极105。示例地，如图5所示，绝缘基座102的两顶端上分别形成有多个定位槽口102b，每个定位槽口102b形成有至少第一安装位和第二安装位，以用于连接不同的引脚电极105。

定位槽口102b形成于绝缘基座102的顶端，定位槽口102b又形成不同的安装位，以安装不同的引脚电极105。

在本申请的一个可实现的方式中，引脚电极105包括第一引脚电极105，定位槽口102b的两个相对的侧壁朝向定位槽口102b的中心凹陷，以在侧壁形成卡接槽102b1作为第一安装位，卡接槽102b1用于第一引脚电极105的卡接。

定位槽口102b的两个相对侧壁上向内凹陷以形成卡接槽102b1，卡接槽102b1可以和第一引脚电极105卡接安装。

在本申请的另一个可实现的方式中，引脚电极105包括第二引脚电极105，定位槽口102b上设置有插针口102b2以作为第二安装位，插针口102b2用于第二引脚电极105的插接。

插针口102b2位于定位槽口102b的顶部，用于插入式的第二引脚电极105的插接安装。

这样一来，同一个定位槽口102b可提供至少两种引脚电极105的安装方式，为变压器提供多样化的引脚电极105方案，SMD和THD都可选。可以通过注塑工艺将绝缘基座102和引脚电极105端子金属直接压制成型，也可当选用弯拆和插针工艺，将引脚电极105端子安装在绝缘基座102上，还可以在引脚电极105路径设有定位槽口102b的区域涂覆环氧胶水，以粘接的方式将引脚电极105端子固定在绝缘基座102上。

引脚电极105有不同的类型，示例地，如图6所示，例如有U型引脚电极1051、J型引脚电极1052、L型引脚电极1053和I型引脚电极1054，其中，U型引脚电极1051具有两个卡接端，两个卡接端分别和定位槽口102b的两侧卡接槽102b1对应卡接，以将U型引脚电极1051安装于定位槽口102b上，图1即为U型引脚电极1051和绝缘基座102的安装示意；J型引脚电极1052具有一个卡接端，可以和定位槽口102b的一侧卡接槽102b1卡接，完成J型引脚电极1052的安装。

或者，如L型引脚电极1053的一个端可插接于定位槽口102b的插针口102b2内，亦可完成L型引脚电极1053和绝缘基座102的安装；还可以如I型引脚电极1054一般，也具有一个插接于插针口102b2的端部，使得I型引脚电极1054安装于绝缘基座102。

示例地，上述插针口102b2以方形示例呈现，本申请对此不限定，插针口102b2还可以为圆形等其他形状，只要和引脚电极105的端部形状匹配即可。

引脚电极105和定位槽口102b通过注塑一体成型、插接或粘结等方式固定，实现引脚电极105和绝缘基座102的安装。

综上，受现有变压器功能绝缘要求限制，原先采用的工字磁芯只能使用镍锌材料,根据电感计算公式L＝N^2*U0*Ur*S/L,增加Ur,可以增加其感值，但是当前镍锌的磁导率的极限水准到3000MAX，故只能以增加N绕线圈104数的方式来增加其感量，但这样则会引起直流电流及高频插回损增加，对变压器指标影响很大；故在感值一定的情况下，选用高磁导、低圈数是最佳节约资源和提升电特性的方式。

因此，本申请实施例提供的绕线变压器，采用工字型磁芯，并将工字型磁芯分割成两种材质，让其有效磁路部分的U型磁芯101可以选择更广范围0-15000的高磁导率，可选镍锌磁芯铁氧体或者锰锌磁芯铁氧体；无效磁路部分采用PM960或PM9820电木料、或陶瓷、或线路板材料(PCB)、或玻璃纤维环氧树脂覆铜板(FR4 PCB)等作为绝缘基座102，起到引脚电极105和磁芯之间大于100MΩ级别的绝缘隔离作用。并且，为了将U型磁芯101和绝缘基座102更好的粘接，将绝缘基座102和U型磁芯101设置为凹凸匹配的结构，绝缘基座102的凹槽102a内可设置为粗糙度纹路，粘接力可以提升，且组装后不易变形。引脚电极105部分采用PB和CP线端子，根据市场需求来选择SMD还是THT,SMD工艺采用注塑或弯折成型，或者涂覆环氧胶来固定，THT工艺采用插针方式来和电座基座连接。端子结构相对于传统的金属化电镀工艺来说，一般引线焊接方式都是采用点焊工艺，其线径会受限制，只可以加工0.12以上线经，否则会出现压裂焊盘或磁芯破损，焊盘锡空、漆膜残留等对可焊性造成致命缺陷的现象，赖机械强度能力也差，而本申请是将引脚电极105位设置成多样化备选方案，除了点焊外，还可以更多的选用热浸焊接方案，以提升产品可焊性及耐机械冲击等信赖性要求，由此，本申请实施例提供的绕线变压器，可大大提高片式高速绕线变压器的性能，具有高电感、低电阻、低损耗等电气特性，还具有体积小、可焊性好、耐机械冲击等信赖性优点。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种绕线变压器，包括：工字型磁芯，所述工字型磁芯的中柱上缠绕有线圈，所述线圈的两端分别连接于所述工字型磁芯的两顶端的引脚电极；所述工字型磁芯的底端还设置有磁芯片，所述工字型磁芯和所述磁芯片形成闭合磁路；其中，所述工字型磁芯位于所述中柱顶面下方的部分为有效磁路，所述工字型磁芯位于所述中柱顶面上方的部分为无效磁路；其特征在于，所述有效磁路部分形成U型磁芯，所述无效磁路部分为绝缘基座。

2.根据权利要求1所述的绕线变压器，其特征在于，所述绝缘基座和所述U型磁芯之间通过卡接结构卡接。

3.根据权利要求2所述的绕线变压器，其特征在于，所述卡接结构包括分别设置于所述U型磁芯两顶端的凸台，以及分别设置于所述绝缘基座两底端的凹槽，所述凹槽和所述凸台匹配。

4.根据权利要求3所述的绕线变压器，其特征在于，所述凸台和所述凹槽之间填充有粘结胶。

5.根据权利要求1-4任一项所述的绕线变压器，其特征在于，所述绝缘基座的两顶端上分别形成有多个定位槽口，每个所述定位槽口形成有至少第一安装位和第二安装位，以用于连接不同的所述引脚电极。

6.根据权利要求5所述的绕线变压器，其特征在于，所述引脚电极包括第一引脚电极，所述定位槽口的两个相对的侧壁朝向所述定位槽口的中心凹陷，以在所述侧壁形成卡接槽作为所述第一安装位，所述卡接槽用于所述第一引脚电极的卡接。

7.根据权利要求5所述的绕线变压器，其特征在于，所述引脚电极包括第二引脚电极，所述定位槽口上设置有插针口以作为所述第二安装位，所述插针口用于第二引脚电极的插接。

8.根据权利要求5所述的绕线变压器，其特征在于，所述引脚电极和所述定位槽口通过注塑、插接或粘结固定。

9.根据权利要求1所述的绕线变压器，其特征在于，所述U型磁芯的材质为铁氧体，所述绝缘基座的材质至少包括电木料、陶瓷、FR4。

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