專利名稱：用于離線開關電源的小剖面平板變壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高頻變壓器的設計，特別是涉及小剖面平板型或印刷電路板型的變壓器，該變壓器能滿足AC電源的變壓器絕緣標準，例如在離線開關電源中的絕緣標準。
由于開關電源相對于其線性對應物的緊湊尺寸，長期以來一直受到產(chǎn)品設計人員的重視。然而，直到1980年代后半期，開關電源(如轉換開關)才成為許多電子設備設計中所選擇的電源。它的普及主要是由于轉換開關的有效性，盡管比相同功率額定值的線性結構略貴一點，這種開關具有更緊湊的結構，較輕的重量及同等的可靠性。
實現(xiàn)高可靠性和緊湊的開關結構的關鍵是高頻開關晶體管的有效性，該晶體管能承受出現(xiàn)在AC電源上的高壓暫態(tài)。隨著FET和其他類型的能可靠地運行在AC電源環(huán)境中的高速開關晶體管的發(fā)展，以小型變壓器為基礎設計的離線型開關電源成為現(xiàn)實。因此，在傳統(tǒng)的線性電源中需要的50和60Hz大鐵芯變壓器由尺寸和重量大大縮小的高頻變壓器所替代。結果，今日的開關電源比以往的線性結構尺寸小，重量輕，并且更有效。
然而，隨著電子產(chǎn)品小型化的緊迫要求，對于更小和更輕的電源的需要是無止境的。這種需求轉化成對較小的變壓器的需求，因為既使是在今日的開關電源中，變壓器仍是最大，最重的部件。
在兆赫茲頻率上的小型變壓器是完全可以實現(xiàn)的，這一點很容易理解。然而離線開關中的變壓器必須運行在AC電源條件下，這意味著任何這種變壓器的設計必須滿足嚴格的隔離要求。因為隔離主要是導線，繞組，繞組層和接線之間的分隔和絕緣問題，這種隔離的要求顯然不利于尺寸的小型化。折衷的方案是有效的質量控制，檢查以及成本問題。
設計小型、高頻變壓器的最有前途的技術之一是小剖面平板型或印刷電路板型(如PCB)變壓器。在此類變壓器中，把繞組封閉在一個磁性外殼中，使處在一個平面上的圖樣為螺線形的初級繞組與處在另一分開的平面上的不同螺線形圖樣的次級繞組相耦合。典型的磁性外殼由鐵氧體，Sumarium或其他合成材料制成，它被制成一筒型芯，R-M型芯，E型芯，I型芯等等，但只要是易于安裝在繞組周圍并能有效地限定繞組周圍區(qū)域的磁場，它也可以是幾乎任何形狀。
平面圖樣的使用對高頻變壓器來說比傳統(tǒng)的繞在線圈架上的繞組是一個重要的進步。然而，有關繞組間絕緣的國際安全標準對采用這種結構技術來實現(xiàn)離線開關變壓器的小型化形成了阻礙。在本發(fā)明之前，絕緣要求所需的繞組距離僅能通過使用厚線圈架形成的強力和很多層絕緣墊片來實現(xiàn)。由于需要相對較大的磁性元件來補償初級和次級繞組間的不良耦合，仍不能制成有效力的變壓器。其結果是，在小型、輕便及有效的結構方面無法滿足國際安全要求，使得小剖面平板變壓器不能應用于消費產(chǎn)品和AC電源。
小剖面平板變壓器已被有限地用于軍用產(chǎn)品，其中絕緣的要求較低，以及用于DC-DC開關，其中的輸入是一個低DC電壓而不是AC電源。然而，對平板變壓器的真正的挑戰(zhàn)還要看它能否被允許用于消費者需要的離線開關。但是，為了獲得這種應用的許可，它必須滿足特殊的絕緣要求。世界各國的安全鑒定機構都有這種要求，這些機構決定如何檢查所有消費產(chǎn)品的實際安全性，并根據(jù)他們公布的安全規(guī)格來批準或拒絕電氣和機械產(chǎn)品。
幾乎所有國家都有其自己的安全機構;但是最有影響和普遍性的最重要的國際機構是美國的溫特瓦爾特斯(Unterwriters)實驗室，德國的V.D.E.以及加拿大的C.S.A。對于運行在110VAC和220VAC條件下的電力變壓器來說，上述U.L，V.D.E和C.S.A對變壓器設計人員提出的標準為(A).初級繞組與SELV繞組(安全超低壓繞組)間的絕緣厚度必須是下述兩種絕緣體之一，即厚度至少為2mm(0.080″)，或每層至少為1mm(0.040″)厚的(以三層為例)三層絕緣;(B).低壓次級繞組與AC線或中性線之間的“漏電”及“間隙”至少為6mm(0.240″);以及(C).芯體與線或中性線之間的“漏電”及“間隙”至少為2mm(0.080″)。對導體之間，導體與端子之間，接地及不接地導體部件之間，元件與元件引線之間的“漏電”和“間隙”進行試驗?！奥╇姟北欢x為兩個導體部件之間或一個導體部件與設備的接地面之間沿著絕緣表面所測量到的最短路徑?！伴g隙”是兩個導體之間測量到的最小空間距離。如果有一個障礙物插在中間，則圍繞該障礙物測量距離，或者，如果該障礙物包括兩個或更多不膠接的片，則通過一個接合點或圍繞該障礙物測量距離，至少如此。
在把小剖面并且高效率的PC板(如小剖面板)型變壓器用于離線開關的時候，要滿足上述要求是有困難的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種小剖面的變壓器結構，以及容易滿足上述對商品化離線開關的使用所提出的絕緣要求的物理結構概念。
本發(fā)明的進一步目的是提供一種造價便宜的小剖面平板變壓器，它具有小的體積和重量，并且其漏電和間隙數(shù)值容易滿足上述VDE標準。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于平板變壓器的繞組架結構，在為初級和次級繞組提供必要的漏電和間隙的條件下把繞組固定在一個最小剖面的外殼中。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種高頻變壓器，它可以用在必須與AC電源絕緣的消費產(chǎn)品中。
本發(fā)明的更進一步的目的是提供一種變壓器，它是使離線開關的成本-效果適合消費者需要的基礎。
本發(fā)明還有一個目的，就是提供一種造價便宜的高頻變壓器。
這些目的和其他目的是通過一個具有獨特的繞組架結構以及最小的其他部件的小剖面平板變壓器來實現(xiàn)的。把除了鐵芯之外的其他全部部件直接疊放在一個夾心狀層壓體中，再用兩個適當形狀的鐵氧體芯體包住該層壓體，從而裝配成變壓器。
在優(yōu)選實施例中，層壓體由下列層構成，依次排列為(a)第一薄介電墊片;(b)一個含有第一繞組的第一平板部件;(c)兩個薄介電絕緣體;(d)一個第一尼龍繞組架部件;(e)，一個含有第二繞組的第二平板部件;(f)一個第三薄介電絕緣體;(g)一個含有第三繞組架部件的第三平板部件;(h)一個第二尼龍繞組架部件;(i)兩個薄介電絕緣體;(j)一個包含第四繞組的第四平板部件，以及(k)一個第七薄介絕緣體。圍繞該層壓體裝上兩個E形鐵氧體芯體，其“E”的中間臂穿過層壓體中部的孔，使第二平板繞組中的電流與第一和第三平板部件中的繞組形成磁耦合。
使用裝在一個盤形繞組架內部的平板繞組來代替圍著一個縫隙式繞組架繞線的傳統(tǒng)變壓器，使整體裝配具有小剖面，并且適合低成本大批量的生產(chǎn)。結構的簡化使這種變壓器非常易于手工或機械裝配。此外，在裝配變壓器時，上述結構保證了變壓器能滿足上述安全機構的絕緣要求。更特別的是，繞組架部件的結構保證了變壓器符合絕緣要求。
實際上，是沿著每個繞組架部件表面上從其頂面到底面的路徑使得變壓器滿足了漏電和間隙的要求。每個繞架組部件包括一個有中心窗口的扁平面(例如，平板部件)，在平板部件的每個表面上，有一個隔層圍繞著設有繞組的區(qū)域延伸。隔層還從平板部件的頂面和底面圍繞著中心窗口擴展。該隔層形成一個盤狀結構，起到一個漏電和間隙的路徑延伸器的作用，并且?guī)缀醪挥绊懽儔浩鞯钠拭妗?br> 因此，本發(fā)明的變壓器造價便宜，具有一個小的剖面，并且(以適當?shù)某叽?滿足了電氣絕緣的國際安全標準。
為了使本發(fā)明得到充分的理解，以下通過實例并結合相應的附圖來描述

圖1是按照本發(fā)明的變壓器組件最佳實施例的部件分解圖;
圖2A是頂面圖;圖2B是正面圖，以及圖2C是圖1中裝配好的變壓器的側面圖;
圖3A和3B分別是用于變壓器組件的第一繞組架部件的頂部和底部的立體圖;
圖4A和4B分別是第一繞組架部件(繞組架A)的頂部和底部的平面圖;圖4C是前視圖，圖4D為左視圖，圖4E是沿著圖4A中線B-B的側剖視圖，以及圖4F是沿圖4A中線A-A的剖視圖;
圖5A和5B分別是圖1，2A和2B所示的第二繞組架部件的頂部和底部立體圖;
圖6A和6B是第二繞組部件的頂部和底部平面圖。圖6C是前視圖，圖6D為左視圖，圖6E是沿圖6A中線B-B的側剖視圖，以及圖6F是沿圖6A中線A-A的剖視圖;
圖7是裝配在一起的兩個繞組架(繞組架A和繞組架B)的立體視圖;
圖8A是裝配在一起的繞組架A和繞組架B的側截面圖，沿著圖4A中的線B-B和圖6中的線B-B;
圖8B是裝配在一起的繞組架A和繞組架B的截面圖，沿著圖4A中的線A-A和圖6A中的線A-A;
圖9是包括變壓器繞組的PC板的頂部平面圖，該繞組用作圖1中變壓器的部分次級繞組;
圖10是包括用作部分初級繞組的變壓器繞組的另一塊PC板的頂部平面圖;
圖11是用于變壓器中的一個介電絕緣體的頂部平面圖;
圖12是半個變壓器E形磁芯的立體圖;
圖13是表示以電子部件的一般布置為例來測量“漏電”和“間隙”的端部視圖;
圖14是圖8視圖放大后的再現(xiàn)，特別用來表示本發(fā)明變壓器的漏電和間隙測量。
圖1到圖12表示一個按照本發(fā)明的PCB變壓器的典型實施例，并且表示出了構成元件和選定的尺寸。然而，任何一個本領域的專業(yè)人員都懂得，很多尺寸和形狀都取決于變壓器的低頻截止特性和其他設計參數(shù)，標示的尺寸是用于運行在100K-1MHz之間，功率為100至250W的變壓器。
圖1描繪最佳實施例的部件分解圖。變壓器的元件是一個第一薄介電絕緣體1a;一個第一平板部件(可以是PC板，未明確示出)，它包含一個第一平板繞組10;第二和第三薄介電絕緣體1b和1C裝在繞組10下面;一個第一絕緣繞組架部件20;一個含有第二平板繞組30a的第二平板部件(可以包括一塊PC板，未明確示出);一個第四薄介電絕緣體1d;一個含有第四平板繞組30b的第三平板部件(也可以包括一塊PC板，未明確示出);一個第二絕緣繞組架部件40;第五和第六薄介電絕緣體1e和1f;一個含有第四平板繞組50的第四平板部件(仍可能是一塊PC板，未明確示出);一個第七薄介電絕緣體1g;以及兩個E形鐵氧體芯體部件70a和70b。
圖2A-2C提供了圖1所示變壓器全部裝配好以后的頂部，前部和側面視圖。
參照圖3A和3B，第一繞組架部件20(有時稱為“繞組架A”)的頂部和底部分別以立體視圖來表示。在圖3B中，繞組架部件相對于圖3A的位置被翻轉過來。繞組架部件20的整體形狀為矩形，并具有盤狀邊23和24，它們與頂部平面21和底部平面22都是垂直的。繞組架部件20的中間還有一個矩形孔25，孔25全部由位于頂面和底面上的壁26和27環(huán)繞。如圖所示，壁26和27與繞組架部件的頂面和底面上的盤狀邊23和24都是平行的。當然，這種結構僅是一種示例，其他結構也有可能滿足第一繞組架部件的要求。
圖4A-4D提供了第一繞組架部件20的頂部，底部，正面及左側的平面圖。圖4E和4F為橫截面圖。
參見圖5A和5B，分別以立體圖表示第二繞組架部件40(還稱為“繞組架B”)的頂部和底部(相對于圖5A中的位置，圖5B中的繞組架部件是翻轉的)。繞組架部件40的整體形狀為矩形，并具有盤狀邊43和44，它們垂直于頂部平面41和底部平面42，繞組架部件40的中間也有一個矩形孔45，孔45全部由位于頂面和底面上的壁46和47環(huán)繞。如圖所示，壁46和47與繞組架部件的頂面和底面上的盤狀邊43和44都是平行的。如果第一繞組架部件采用不同的結構，第二繞組架也應做相應的變更。
繞組架部件20和40是相似的，但不必完全相同。圍繞繞組架部件40上孔45的0.100″高、0.020″厚的上垂壁46被加工成能緊密裝入繞組架部件20上高為0.100″、厚為0.020″的下垂壁27內側的尺寸。
繞組架部件最好是壓模成形的，但也可以是由機加工成形的。盡管可以使用各種絕緣材料，但尼龍是最好的。
圖6A-6D提供了第二繞組架部件40的頂部、底部，正面和左側視圖。圖6E和6F是繞組架40的截面圖。
圖7是表示兩個繞組架部件如何緊密裝配在一起的立體圖。繞組架部件的“底面”是相互面對的。
圖8A和8B分別表示裝配在一起的兩個繞組架部件的正向截面圖和左側截面圖。
圖9表示分別設在第一平板部件11和第四平板部件51上的第一平板繞組10和第四平板繞組50。在本實施例中，每個平板部件(11和51包含半個次級繞組的導體圖形(例如繞組10和50。把繞組10和50串聯(lián)連接，構成次級繞組。當然，在本實施例中繞組10和50是相同的，但它們通常也可以是不同的。平板繞組10和50分別裝設在繞組架20和40的周界內，與平板部件11和51的任何一個邊沿的距離均為0.030″。
圖10表示平板部件30a和30b，以及31a和31b的頂部圖。平板部件30a和30b的尺寸和形狀被制成能裝入繞組架部件20的“盤”內空間的尺寸。平板部件30a和30b可以具有能運載變壓器電流的螺旋形導體圖形，或其他導線圖形。在本實施例中，繞組31a和31b串聯(lián)連接，形成變壓器中的一個連續(xù)的初級繞組。繞組31a和31b的螺旋圖形運載該變壓器的AC電源電流。該圖形具有足夠的容量來承受這一電流，并且該圖形位于點劃線33a和33b所界定的區(qū)域內，因此，導體圖形與繞組架20和40的周界內的平板部件(例如PCB襯底)的任何一個邊沿的距離均不會小于0.020″。
圖11表示薄絕緣墊片1a，1b，1c及1d，1e，1f和1g。它們可以由0.005″±0.001″的介電材料(例如聚脂薄膜或Polyemide)沖成，因此其厚度為0.004″或稍厚一點。這七個墊片1a，1b，1c，1d，1e，1f和1g通常具有同樣的外形尺寸和與部件11，30a，30b及51相同的中心孔圖形。一個墊片裝在平板部件11的頂面上，另一個裝在平板部件51的頂面上，用于使平板部件11和51與鐵芯絕緣，同時其他墊片被用于順利地滿足初級繞組與SELV繞組絕緣的三層規(guī)格。
圖12是表示用在本實施例中的兩個同樣的“E”形鐵氧體芯體部件70a和70b其中之一的立體圖。中間的凸起部分為0.250″寬，每端的凸起部分為0.125″寬。芯體部件的三個凸起部分(71，72，和73)的長度從頂面算起為0.250″，使芯體70a和70b以它們的相互接觸的E形凸起部分圍繞著組件的繞組架部件，平板元件和墊片緊密地配合，兩個芯體部件可以粘合在一起。
為了充分地理解上述部件層迭裝配的獨特性和重要性，重要的是要知道安全機構是如何測量導體與導體間的絕緣性能的，以及在測量電力變壓器時所采用的最小距離。
有兩個重要的尺寸被用來確定導體之間的電氣絕緣，它們是“漏電”和“間隙”。如上所述，“漏電”被定義為兩個導體部件之間，或沿著絕繞表面測得的一個導體部件與設備的接地面之間的最短路徑。特別應注意到漏電是沿著兩個導體之間的絕緣表面來測量的。圖13定義了兩種不同情況下的路徑91和92，漏電測量是沿著這些路徑進行的。“間隙”是一種導體與導體分離的相似的測量，但它是通過空間沿著導體間的最短路徑測量的?！伴g隙”是通過空間測得的兩個導體部件之間的最短距離，如路徑94。如果在中間插入一個障礙物(例如90)，該空間則是繞著障礙物測量的，如路徑95。如果導體間的障礙物包括兩個或多個不連接的片，則通過連接縫或繞著該障礙物測量空間，至少總是如此。
在一臺變壓器中，“漏電”和“間隙”是在所有導體之間，導體與端子之間，接地或不接地導體部件之間，以及元件與元件引線之間進行測量的。
在針對離線變壓器的V.D.E，UL，和C.S.A標準中，對電力變壓器在最壞情況下的安全要求是(A)初級繞組至SELV繞組(安全超低壓繞組)的絕緣厚度必須是一個至少為2mm(0.080″)厚的絕緣體，或是每層厚度至少為0.1mm(0.004″)的三層絕緣(以三層為例);(B)次級繞組與導線或中線之間的“漏電”和“間隙”至少必須有6mm(0.240″);(C)芯體與導線或中線之間的“漏電”和“間隙”至少必須為2mm(0.080″)。
為了理解本發(fā)明的變壓器結構是如何在保持小剖面的同時滿足上述規(guī)格的，現(xiàn)在回過頭來看看組件本身。
再參見圖1，可以看出變壓器可以按以下的典型步驟裝配首先，把平板部件(PM)31a(它載有繞組30a，但為了避免不必要的困惑，此處未明確示出)裝在繞組架部件20的底側22上。圍繞著繞組架20的內孔25的凸緣27使該PM板定位并夾在該位置上。接下來，把一個薄介電絕緣體1d蓋在PM31a的上面，再把PM31b(載有繞組30b，但為了避免不必要的困惑，同樣沒有明確示出)裝在其頂上。用繞組架部件40蓋住PCB31b安放在繞組架20上面，使繞組架部件40的孔45和凸緣47緊密地裝入繞組架部件20的孔25和凸緣27。
此時，繞組30a和30b被夾在繞組架部件20和40之間，這些繞組的連接點32a和32b(例如焊點)從緊密裝配的繞組架左端凸出來(見圖1)。接著，把兩個介電絕緣體1c和1b裝在繞組架部件20的頂上，再把PM11(含有繞組10)裝在由繞組架部件20的盤體21的頂部形成的夾層的外表面上。接下來，把兩個介電絕緣體裝在繞組架部件40的外表面上，再把PM51(含有繞組50)裝在由繞組架部件40的盤體41的頂部構成的夾層的外表面上。分別把墊片1a和1g蓋在PM板11和51上，形成該夾層結構的兩個新外層。PM板11和51具有繞組10和50的連接點12和52(例如焊點)，它們從繞組架盤體的右端伸出(見圖1)。此時用兩個E形鐵氧體芯體部件70a和70b包住整個夾層結構，使它們的中間凸緣緊緊裝入PM-繞組架夾層結構的中孔(26，46)中。這種芯體-PM-一繞組架的夾層結構可以壓裝在一起，或者，為了抗損害的目的，可以在芯體部件的吻合面上涂上一種普通的工業(yè)粘合劑，并在粘合劑凝固時施加壓力。把繞組10和50的適當?shù)暮更c焊在一起，使次級繞組的兩半連成一個連續(xù)的繞組?；蛘甙押更c焊成使繞組10與繞組50相并聯(lián)。把繞組31a和31b的適當?shù)暮更c也焊在一起，使初級繞組的兩半串聯(lián)連接。按照需要還可以增加其他繞組(裝在同樣的PM板上，或其他PM板上)和墊片。
這里已經(jīng)描述了變壓器的裝配，很明顯，裝配所需的工作是很少的。此外，對本領域的技術人員來說，如果需要，裝配程序顯然可以自動地進行。
上述典型的小剖面變壓器的高度大約為0.500″。
在本文前面所述的，任何變壓器都必須滿足的三個臨界規(guī)格的概要在消費者應用中是有效的。
第一種規(guī)格要求初級繞組與SELV繞組間的絕緣在單層時為0.080″，或每層至少為0.004″的三層絕緣。在PM11的底側與PM31a的頂側之間，圖14中表示出了兩個各為0.005″±0.001″的絕緣體(例如墊片)，以及0.020″至0.025″的繞組架A，由此遵守了三層絕緣的要求。第二種規(guī)格要求初級繞組與次級繞組之間的漏電和間隙至少為0.240″，上述關于圖13的討論表示出了漏電和間隙通常是如何測量的。參見圖14來看本實施例中的漏電和間隙，通路101表示初級與次級間通過中心孔的漏電和間隙，在這個變壓器中，該路徑是最壞情況下(例如，最小的)的漏電和間隙。漏電和間隙路徑101起始于點A，該點是PM31b上蝕刻線的最外層范圍，在本實施例中該點被制做成與PM板邊沿的距離不小于0.030″。路徑101在壁27下面走過，通到點B，壁27厚度為0.020″。假設從一個指定起始點(在本例中，該點是PM31b上蝕刻線的外沿)沿著該路徑到達某一點的路徑X的長度為“LEN(X)”-，并設沿著該路徑從A點到B點的長度為“AB”。使用這種標記時，在B點處的LEN(71)＝0.030″+0.020″＝0.050″?，F(xiàn)在，漏電和間隙路徑101通過壁27與47之間到達C點。在C點，LEN(101)＝0.050″+0.100″＝0.150″。該路徑繼續(xù)由C到D，因此又增加了0.020″，然后到達E點。在E點，路徑長度為LEN(101)＝0.030″+0.020″+0.100″+0.020″+0.070″。從E到F增加0.045″，從F到G又加了0.030″。因此，LEN(101)＝AB+BC+CD+DE+EF+FG＝0.050+0.100″+0.020″+0.070″+0.045″+0.020″＝0.305″該距離大于第二種規(guī)格所要求的0.240″。
第三種規(guī)格要求芯體與初級(導線或中線)之間的漏電和間隙至少為0.080″。路徑100與路徑101一樣從A點到E點。這一路徑表明從芯體到PM30a上的初級繞組之間的最小漏電和間隙路徑。因此LEN(100)＝LEN(101-EF-FG)＝0.305″-0.045″-0.020″＝0.230″因此，路徑100大于0.080″。變壓器滿足了上述三個要求。
此外，最終的封裝可以容易地滿足所有絕緣要求，但仍是一個剖面很小，并且非常緊湊的變壓器。從而，本發(fā)明展示出了一種制造小剖面平板變壓器的優(yōu)良方式，它可以容易并廉價地制造，并且成功地用在運行于兆赫茲頻率上的離線開關電源中，做為一個線路變壓器。
對任何在該技術領域中有經(jīng)驗的人來講，顯而易見的是，雖然在此只提出了一個實施例，在不脫離本發(fā)明的構思的條件下可以做出許多變形。一種變形是把初級和次級繞組的位置互換(這可能需要附加的或較厚的絕緣襯墊)。另一種變形可以是把兩個次級繞組做成獨立的次級繞組。還有一種變形可以是省去位于PM11和PM51的每一側的分開的絕緣體。再一個變形是在遵守三層絕緣規(guī)格的條件下改變每個腔體內絕緣體的數(shù)目。其他的方案有，采用不固定在襯底上的一種導體金屬片沖壓成形的金屬部件，而不用PC板來構成任何一個或全部繞組10，30a，30b和50。另一種替換可以是采用圓形或橢圓形或其他形狀的繞組架部件，配上類似外形的PM板，繞組以及墊片，而不用矩形的元件。還有一種替換方式是僅使用兩個PM和兩個繞組架部件。此外，該變壓器也可以制成具有多于兩個繞組架部件的多腔體型結構。借助于E形芯體，I形芯體，R形芯體，筒形芯體和前述的芯體構成的磁性元件的不同組合，還可以對本發(fā)明做出許多變更。在特定地用于制造高壓變壓器，或是制造不一定需要滿足UL/VDE/CSA標準的隔離變壓器的情況下，也可以有其他變形。本發(fā)明并非由所示的實施例來限定，而是僅由下述權利要求及它們的等價物來限定。
權利要求
1.一種變壓器組件，其特征是a.絕緣材料的第一和第二繞組架部件，每個上述繞組架部件具有一對相對的平表面，該表面限定了其中的一個中心窗口，至少一個上述繞組架部件具有一個凸壁從每個表面伸出并環(huán)繞上述窗口；b.與繞組架部件的一個第一表面相鄰布置的一個第一平板導電繞組；c.與繞組架部件的一個第二表面相鄰布置的一個第二平板導電繞組；d.第一和第二芯體部件；e.第一繞組與第一芯體部件之間的絕緣裝置；以及f.第一和第二芯體部件限定了穿過中心窗口的磁路徑，并耦合第一和第二繞組。
2.一種變壓器組件，其特征是a.絕緣材料的第一和第二繞組架部件，每個上述繞組架部件具有一對相對的平表面，該表面限定了其中的一個中心窗口，以及一個凸壁從每個表面伸出并環(huán)繞上述窗口;b.與繞組架部件的一個第一表面相鄰布置的一個第一平板導電繞組;c.與繞組架部件的一個第二表面相鄰布置的一個第二平板導電繞組;d.第一和第二芯體部件;e.第一繞組與第一芯體部件之間的絕緣裝置墊片;f.第二繞組與第二芯體部件之間的絕緣裝置;g.在每個繞組與繞組架部件之間至少有一個絕緣墊片;以及h.第一和第二芯體部件限定穿過中心窗口的磁路徑，并耦合第一和第二繞組。
3.根據(jù)權利要求2的變壓器，其特征是，導電繞組，繞組架部件以及絕緣裝置被定為如下尺寸(1)從第一繞組至第二繞組的絕緣至少有三層，每層厚度至少為0.004″。(2)第一和第二繞組之間的漏電和間隙至少為0.240″;以及(3)芯體部件與初級繞組之間的漏電和間隙至少為0.080″;第一和第二繞組中用作連接a.c.電源的那個繞組為初級繞組。
4.一種變壓器組件，其特征是a.絕緣材料的第一和第二繞組部件，它們相互本質上平行地布置，并留有間隔，其中第一繞組架部件具有一個伸向第二繞組架部件的凸壁，并且第二繞組架部件具有一個伸向第一繞組架部件的凸壁，從而由上述凸壁在第一和第二繞組架部件之間的空間內圍起一個容積;b.在圍起的容積外側的第一和第二繞組架部件之間的空間內布置一個第一平板導電繞組;c.在每個繞組架部件的不面對另一繞組架部件的表面上相鄰布置一個第二平板導電繞組;d.第一和第二芯體部件;e.在上述每個第一和第二繞組以及第一和第二芯體部件之間的絕緣裝置;以及f.第一和第二芯體部件限定了圍繞第一和第二繞組架部件的一條磁路徑，并且用磁場作用把第一平板導電繞組耦合到第二平板導電繞組。
5.一種變壓器組件，其特征是a.絕緣材料的第一和第二繞組架部件，每個上述繞組架部件具有一對相對的平表面，該表面限定了其中的一個中心窗口，以及一個凸壁從每個表面伸出并環(huán)繞上述窗口;b.與繞組架部件的一個第一表面相鄰布置的一個第一平板導電繞組;c.與繞組架部件的一個第二表面相鄰布置的一個第二平板導電繞組;d.第一和第二芯體部件;e.第一繞組與第一芯體部件之間的絕緣裝置墊片;f.第二繞組與第二芯體部件之間的絕緣裝置;g.在每個繞組和繞組架部件之間至少有一個絕緣墊片;以及h.第一和第二芯體部件限定穿過中心窗口的磁路徑，并耦合第一和第二繞組。i.上述導電繞組，繞組架部件以及絕緣裝置被定為如下尺寸(1)從第一繞組到第二繞組的絕緣至少有三層，每層厚度至少為0.004″，或者是厚度至少為0.080″的一層絕緣，(2)第一和第二繞組之間的漏電和間隙至少有0.240″，以及(3)芯體部件與初級繞組之間的漏電和間隙至少有0.080″，第一和第二繞組中用于連接AC電源的那個繞組為初級繞組。
6.根據(jù)權利要求4或5的變壓器組件，其特征是第一和第二繞組架部件是用一種絕緣材料壓制而成的。
7.根據(jù)權利要求4或5的一種變壓器組件，其特征是第一和第二平板導電繞組中的至少一個繞組是一條印刷電路板上的圖形。
8.根據(jù)權利要求4或5的一種變壓器組件，其特征是第一和第二平板導電繞組中的至少一個繞組是由不固定在一個襯底上的導電金屬片構成的。
9.根據(jù)權利要求4或5的一種變壓器組件，其特征是第一和第二芯體部件中的至少一個是相同的。
10.一種變壓器組件，其特征是a.絕緣材料的第一和第二繞組架部件，它們相互本質上平行地布置，并留有間隔，其中第一繞組架部件具有一個伸向第二繞組架部件的凸壁，并圍起一個窗口，并且第二繞組架部件具有一個伸向第一繞組架的凸壁，也圍起一個窗口，兩個部件中的窗口具有本質上相同的尺寸和形狀，并且兩個部件的凸壁嚙合布置;b.一個第一平板導電繞組布置在上述兩個繞組架部件之間，并且不在上述窗口之內;c.一個第二平板導電繞組與每個繞組架部件的一個表面相鄰布置，但不是布置在上述繞組架部件之間，并且也不在上述窗口之內;d.第一和第二芯體部件;e.在第一和第二平板導電繞組之間及第一和第二芯體部件之間的絕緣裝置;以及f.第一和第二芯體部件限定了穿過上述窗口的一條磁路徑，并且耦合第一和第二平板導電繞組。
全文摘要
一種具有獨特的繞組架結構和最小的其他部件的小剖面平板變壓器。把除了芯體部件之外的其他全部部件直接疊放在一個夾心狀層壓體中，再用兩個適當形狀的鐵氧體芯體包住該層壓體，從而裝配成變壓器。圍繞該層壓體裝上兩個E形鐵氧體芯體，其“E”的中間臂穿過層壓體中部的孔，使第二平板部件的繞組電流與第一和第三平板部件的繞組形成磁耦合。
文檔編號H01F27/32GK1059231SQ91102798
公開日1992年3月4日 申請日期1991年3月28日 優(yōu)先權日1990年3月30日
發(fā)明者阿歷山大·埃斯特洛夫 申請人:多源科技公司