專利名稱：一種可實現(xiàn)分數(shù)匝的通用變壓器鐵心及其繞組結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變壓器鐵心，尤其涉及一種可實現(xiàn)分數(shù)匝的通用變壓器鐵心，還涉及利用這種變壓器鐵心制作的繞組結構。這種變壓器鐵心及其繞組結構可以廣泛地應用于各種線性穩(wěn)壓電源、功率開關電源，能實現(xiàn)變壓器電壓的微調(diào)，能大大地簡化功率電路的設計，并能提高電源裝置的效率。
為了克服上述變壓器結構的缺點，傳統(tǒng)上也有一種彌補方法。即在線圈的繞制方式上作了一些變化。如圖2所示，副邊繞組22在繞了整數(shù)匝之后，在鐵心20的邊柱上再繞一圈，這在邊柱上的一圈相當于副邊繞組22增加了0.5匝。因此，這種鐵心及其繞組結構能實現(xiàn)精度為0.5匝的繞組匝數(shù)。
但這種實現(xiàn)分數(shù)匝的方案有較大的局限性，它們只能使變壓器的匝數(shù)為0.5的倍數(shù)。所以，若要使變壓器的匝數(shù)為其它的分數(shù)匝，這種方案就無能為力了。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種可實現(xiàn)分數(shù)匝的變壓器繞組結構，這種繞組結構實現(xiàn)了繞組的分數(shù)匝。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供的可實現(xiàn)分數(shù)匝的變壓器鐵心，包括一個中柱和兩個邊柱的鐵心，至少在所述一個邊柱上開設至少一個凹槽或至少一個通孔。
根據(jù)上述另一目的，本發(fā)明提供的利用上述變壓器鐵心的變壓器繞組結構，其變壓器鐵心包括一個中柱和兩個邊柱的鐵心，至少在所述一個邊柱上開設至少一個凹槽或至少一個通孔，繞組繞制所述中柱和所述邊柱上，繞制在所述邊柱上的繞組穿過所述凹槽或通孔。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供的可實現(xiàn)分數(shù)匝的變壓器鐵心，包括一個具有罐身和中柱的鐵心，在所述罐身上至少開設一個凹槽或通孔。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供的利用上所述變壓器鐵心的變壓器繞組結構，其變壓器鐵心包括一個具有罐身和中柱的鐵心，在所述罐身上至少開設一個凹槽或通孔，繞組繞制所述中柱上，并所述罐身上的凹槽或通孔穿出。
如上所述，由于本發(fā)明在鐵心的邊柱上開設了凹槽或通孔，這樣，繞組可以在邊柱上繞一圈，從而實現(xiàn)繞組的分數(shù)匝。凹槽或通孔的開設位置可以根據(jù)需要畫調(diào)整，從而實現(xiàn)各種分數(shù)匝。
圖8A-J分別示出了在圖7所示的變壓器鐵心上，匝數(shù)為1.0至1.9的小同的繞法；圖9示出了本發(fā)明的變壓器鐵心的又一種形式；

圖10是在EE型鐵心的開設凹槽的示意圖；圖11是在EC型鐵心的開設凹槽的示意圖；圖12是在RM型鐵心的開設凹槽的示意圖；圖13是在Q型鐵心的開設凹槽的示意圖；圖14是在POT型鐵心上實施本發(fā)明構思的示意圖；圖15是POT型鐵心上實施本發(fā)明構思的另一個實施例的示意圖；圖16是POT型鐵心上實施本發(fā)明構思的再一個實施例的示意圖。
如圖3A和3B所示，圖1所示的是較為典型的變壓器結構(EI型)，它包括一個E型鐵心32和一個I型鐵心31。E型鐵心32由一個中柱34和兩個邊柱33A和33B構成。本發(fā)明的技術方案是在E型鐵心32的邊柱33A和33B上各開設一個凹槽35A和35B。凹槽35A將邊柱33A在截面積上分成兩個部分，即圖3B中的A1和A2；凹槽35B將邊柱33B也在截面積上分成兩個部分，即圖3B中的A3和A4。調(diào)節(jié)凹槽35A和35B的位置，可以實現(xiàn)不同的分數(shù)匝，在本實施例中，凹槽35A將邊柱33A在截面積上分割成1∶4，即A1∶A2＝1∶4；凹槽35B將邊柱33B在截面積上分割成3∶2，即A3∶A4＝3∶2。
下面論述這種結構的變壓器鐵心實現(xiàn)分數(shù)匝的原理。
如圖4A和4B，Np、Ns分別為變壓器原、副邊的匝數(shù)，Nf是副邊繞組繞過EI鐵心邊柱33B的截面A4的圈數(shù)；up、us、ip和is分別為變壓器原、副邊的電壓和電流；Φ0、Φ2分別是通過鐵心中心柱34和左邊柱33A的磁通；Φ11是通過鐵心右邊柱33B的截面A4的磁通。
當變壓器原邊通以電流ip，則在磁路中產(chǎn)生磁通Φ0、Φ2和Φ11，其方向如圖4B所示。由磁路定律得 式中，R0、R1和R2是變壓器鐵心的中心柱34及兩個邊柱33A和33B的磁阻；R11、R12分別是變壓器鐵心的右邊柱33B上截面A4和A3所對應的鐵心的磁阻；于是有R1＝R11‖R12，即磁阻R1等于磁阻R11和R12的并聯(lián)。
又由電磁感應定律得 (式中的±號取決于繞組Ns和Nf的繞向，相同取正號，相反取負號)所以變壓器的變比為usup=Ns±Nf·rNp=NseNp,]]>于是變壓器副邊的等效匝數(shù)Nse為分數(shù)，這就實現(xiàn)了分數(shù)匝。因為磁阻R=lμA,]]>若假設磁阻R1和R2的磁路長度l相等，那么Nse=Ns±NfA4A4+A3+A2+A1=Ns±NfA4Ae.]]>其中，Ae是EI鐵心的有效截面積，也就是鐵心中心柱的截面積。
如果取A1＝(1/10)Ae，A2＝(4/10)Ae，A4＝(2/10)Ae，A3＝(3/10)Ae，即A1∶A2∶A3∶A4＝1∶4∶3∶2，則通過不同的繞制方法，就可以得到精度為1/10的分數(shù)匝來。其具體的繞制方法如圖5所示。
圖5中從圖5A開始至圖5J分別示出了匝數(shù)為1.0至1.9的繞制方法。
在本實施例中，是通過在邊柱上開凹槽的方式將邊柱分割成不同的截面積比，在另外的實施例中，也可以利用通孔的形式代替。其具體結構如圖6所示，即在開設凹槽的位置處，開設通孔6A和6B，將繞組線圈穿過通孔6A或6B，也可實現(xiàn)繞組的分數(shù)匝，其原理與上述相同。
有關凹槽35A和35B的大小和深度以及通孔的形狀和大小可根據(jù)繞組線圈在線徑來確定。
上面的實施例在每個邊柱上各開設了一個凹槽或開孔。下面的實施例是僅在一個邊柱上開設一個凹槽。
如圖7A和圖7B所示，在E型鐵心72的右邊柱73B上開設一個凹槽75，而在左邊柱73A上不開設凹槽。即在邊柱上僅開設一個凹槽。該凹槽75將右邊柱73B在截面積上分割成兩個部分B1和B2，該兩部分的面積比可以根據(jù)不同的匝數(shù)比需要確定。在本實施例中，將該兩部分B1和B2的面積比確定為1∶4。這種結構的變壓器同樣可以實現(xiàn)不同的分數(shù)匝，其具體的繞制方式如圖8所示，圖8中從圖8A開始至圖8J分別示出了匝數(shù)為1.0至1.9的繞制方法。
下面描述的實施例是在每個邊柱上分別開設兩個凹槽的例子。
如圖9A和9B所示，在E型鐵心92的左邊柱93A上，開設兩個凹槽95A和95B，將左邊柱93A在截面積上分割成三個部分C1、C2和C3；在右邊柱93B上，也開設兩個凹槽95C和95D，將右邊柱93B在截面積上分割成三個部分C4、C5和C6。分割成的各個截面積之比可以根據(jù)不同的匝數(shù)比需要來確定。在本實施例中，其分割成的具體比例如下C1∶C2∶C3＝1∶4∶1；C4∶C5∶C6＝1∶3∶2。這種結構的變壓器能實現(xiàn)精度為1/12的分數(shù)匝。當然，最小分割可以根據(jù)需要來定，理論上可以達到無窮小。關于本實施例如何實現(xiàn)以1/12為倍數(shù)的分數(shù)匝，其與上面描述方法類似，因此，在此不再重復。
在圖7和圖9所示的實施例中，都是通過在邊柱上開凹槽的方式將邊柱分割成不同的截面積。應當理解，根據(jù)本發(fā)明的上述原理，同樣可以用開孔來替代這些凹槽。
在上面的所述實施例中，以是EI型鐵心為例來作說明，應當理解，本發(fā)明的上述構思同樣可以適用于其它類型的鐵心，例如圖10所示的EE型鐵心；圖11所示的EC型鐵心；圖12所示的RM型鐵心；圖13所示的Q型鐵心。這些鐵心都包含有邊柱，在邊柱上開設凹槽或通孔的方式與在EI型鐵心的實施例相類似，因此，在此不再針對每種類型的鐵心進行具體的描述。
下面請參見圖14A，圖14A示出了在POT型鐵心實施本發(fā)明的構思的示意圖。雖然，POT型鐵心的形式與EI型鐵心有所不同(從形式上來看，它只有一個邊柱，也稱為罐身143，罐身143圍繞中柱142)，但同樣可以實施本發(fā)明的構思。如圖14所示，在傳統(tǒng)的POT型鐵心的罐身143上，等間距地開設四個凹槽145，將罐身143的截面積均分成四等分。這種結構的鐵心能實現(xiàn)1/4匝倍數(shù)的分數(shù)匝，其線圈繞制方法可以參見14B。
圖15A和15B示出了在POT型鐵心的罐身153上形設三個凹槽155的實施例。三個凹槽155將罐身153在截面積上分割成三個部分D1、D2和D3，這三部分的比例為D1∶D2∶D3＝1∶2∶2。這種比例的鐵心可以實現(xiàn)1/5匝倍數(shù)的分數(shù)匝，其線圈繞制方式可以參見圖15B。
顯示，對于圖14和圖15所示的兩個實施例，也可以用通孔來代替其中的凹槽，而同樣能實現(xiàn)本發(fā)明的目的。圖16示出了通孔結構的POT型鐵心。在圖16的實施例中，在罐身163上設置有8個通孔165，該8個通孔將罐身163在截面積上等分成8個部分，可以實現(xiàn)1/8匝倍數(shù)的分數(shù)匝。
上面以具體地詳細描述本發(fā)明的各個較佳實施例，但是應當理解，上述這些并不是對本發(fā)明的范圍的限制。對于本技術領域的一般人員來說，可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，作出種種變化。因此，本發(fā)明的范圍應由所附權利要求書來決定。
權利要求
1.一種可實現(xiàn)分數(shù)匝的變壓器鐵心，包括一個中柱和兩個邊柱的鐵心，其特征在于，至少在所述一個邊柱上開設至少一個凹槽或至少一個通孔。
2.如權利要求1所述的變壓器鐵心，其特征在于，所述邊柱上的凹槽或通孔將所述邊柱的截面積分割成1∶4。
3.如權利要求1所述的變壓器鐵心，其特征在于，在所述二個邊柱上都開設至少一個凹槽或至少一個通孔。
4.如權利要求3所述的變壓器鐵心，其特征在于，所述二個邊柱上各開設一個凹槽或一個通孔。
5.如權利要求4所述的變壓器鐵心，其特征在于，所述一個邊柱上的凹槽或通孔將所述邊柱的截面積分割成1∶4；所述另一個邊柱上的凹槽或通孔將所述另一個邊柱的截面積分割成2∶3。
6.如權利要求3所述變壓器鐵心，其特征在于，在所述二個邊柱上各開設兩個凹槽或兩個通孔。
7.如權利要求6所述的變壓器鐵心，其特征在于，所述一個邊柱上的兩個凹槽或通孔將所述邊柱的截面積分割成1∶4∶1；所述另一個邊柱上的兩個凹槽或通孔將所述另一個邊柱的截面積分割成1∶3∶2。
8.如權利要求1至6之一所述的變壓器鐵心，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為EI型鐵心。
9.如權利要求1至6之一所述的變壓器鐵心，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為Q型鐵心。
10.如權利要求1至6之一所述的變壓器鐵心，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為EC型鐵心。
11.如權利要求1至6之一所述的變壓器鐵心，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為EE型鐵心。
12.如權利要求1至6之一所述的變壓器鐵心，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為RM型鐵心。
13.一種利用如權利要求1至12之一的變壓器鐵心的變壓器繞組結構，其變壓器鐵心包括一個中柱和兩個邊柱的鐵心，其特征在于，至少在所述一個邊柱上開設至少一個凹槽或至少一個通孔，繞組繞制所述中柱和所述邊柱上，繞制在所述邊柱上的繞組穿過所述凹槽或通孔。
14.如權利要求13所述的變壓器繞組結構，其特征在于，所述邊柱上的凹槽或通孔將所述邊柱的截面積分割成1∶4。
15.如權利要求13所述的變壓器繞組結構，其特征在于，在所述二個邊柱上都開設至少一個凹槽或至少一個通孔。
16.如權利要求15所述的變壓器繞組結構，其特征在于，所述二個邊柱上各開設一個凹槽或一個通孔。
17.如權利要求16所述的變壓器繞組結構，其特征在于，所述一個邊柱上的凹槽或通孔將所述邊柱的截面積分割成1∶4；所述另一個邊柱上的凹槽或通孔將所述另一個邊柱的截面積分割成2∶3。
18.如權利要求15所述變壓器繞組結構，其特征在于，在所述二個邊柱上各開設兩個凹槽或兩個通孔。
19.如權利要求18所述的變壓器繞組結構，其特征在于，所述一個邊柱上的兩個凹槽或通孔將所述邊柱的截面積分割成1∶4∶1；所述另一個邊柱上的兩個凹槽或通孔將所述另一個邊柱的截面積分割成1∶3∶2。
20.如權利要求13至18之一所述的變壓器繞組結構，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為EI型鐵心。
21.如權利要求13至18之一所述的變壓器繞組結構，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為Q型鐵心。
22.如權利要求13至18之一所述的變壓器繞組結構，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為EC型鐵心。
23.如權利要求13至18之一所述的變壓器繞組結構，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為EE型鐵心。
24.如權利要求13至18之一所述的變壓器繞組結構，其特征在于，所述帶兩個邊柱和一個中柱的鐵心為RM型鐵心。
25.一種可實現(xiàn)分數(shù)匝的變壓器鐵心，包括一個具有罐身和中柱的鐵心，其特征在于，在所述罐身上至少開設一個凹槽或通孔。
26.如權利要求25所述的變壓器鐵心，其特征在于，在所述罐身上開設四個凹槽或通孔，所述凹槽或通孔將所述罐身的截面積分割成1∶1∶1∶1。
27.如權利要求25所述的變壓器鐵心，其特征在于，在所述罐身上開設三個凹槽或通孔，所述凹槽或通孔將所述罐身的截面積分割成1∶2∶2。
28.如權利要求25所述的變壓器鐵心，其特征在于，在所述罐身上開設三個凹槽或通孔，所述凹槽或通孔將所述罐身的截面積分割成1∶2∶2。
29.如權利要求25所述的變壓器鐵心，其特征在于，在所述罐身上開設八個凹槽或通孔，所述凹槽或通孔將所述罐身的截面積平均分割。
30.一種利用如權利要求25至29之一所述變壓器鐵心的變壓器繞組結構，其變壓器鐵心包括一個具有罐身和中柱的鐵心，其特征在于，在所述罐身上至少開設一個凹槽或通孔，繞組繞制所述中柱上，并所述罐身上的凹槽或通孔穿出。
31.如權利要求30所述的變壓器繞組結構，其特征在于，在所述罐身上開設四個凹槽或通孔，所述凹槽或通孔將所述罐身的截面積分割成1∶1∶1∶1。
32.如權利要求30所述的變壓器繞組結構，其特征在于，在所述罐身上開設三個凹槽或通孔，所述凹槽或通孔將所述罐身的截面積分割成1∶2∶2。
33.如權利要求30所述的變壓器繞組結構，其特征在于，在所述罐身上開設八個凹槽或通孔，所述凹槽或通孔將所述罐身的截面積平均分割。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可實現(xiàn)分數(shù)匝的變壓器鐵心及其繞組結構。傳統(tǒng)的變壓器都屬于整數(shù)匝的結構，無法實現(xiàn)分數(shù)匝。在應用上帶來諸多不便。本發(fā)明提供一種可實現(xiàn)分數(shù)匝的變壓器鐵心，包括一個中柱和兩個邊柱的鐵心，至少在所述一個邊柱上開設至少一個凹槽或至少一個通孔。本發(fā)明還提供一種利用上述變壓器鐵心的變壓器繞組結構，其變壓器鐵心包括一個中柱和兩個邊柱的鐵心，至少在所述一個邊柱上開設至少一個凹槽或至少一個通孔，繞組繞制所述中柱和所述邊柱上，繞制在所述邊柱上的繞組穿過所述凹槽或通孔。本發(fā)明提供的變壓器結構可以實現(xiàn)分數(shù)匝的繞組結構。
文檔編號H01F27/24GK1409333SQ0113307
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月14日 優(yōu)先權日2001年9月14日
發(fā)明者陳為, 張俊, 胡躍全 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司