專利名稱：逆變器變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
目前，液晶顯示器(LCD)日益被用作個人計算機等的顯示單元。LCD沒有光發(fā)射功能，并且因此需要照明設(shè)備，如背光系統(tǒng)或前光系統(tǒng)，并且冷陰極熒光燈(CCFL)通常被用作這種照明設(shè)備的光源。在使具有長度例如約500mm的CCFL放電和點亮的情況下，逆變器電路被使用，其適于在開始放電時產(chǎn)生60Hz高頻電壓，約1600V。逆變器電路控制被施加到CCFL的電壓，以便于當(dāng)CCFL被放電之后，電壓被降低到約1200V，其是保持放電所需要的電壓。一些逆變器電路包括閉磁路類型的逆變器變壓器以及鎮(zhèn)流電容器(ballast capacitor)，并且額外需要的鎮(zhèn)流電容器抑制了尺寸和成本的降低。此外，甚至在對CCFL放電之后，開始放電時的電壓必須被加以維持，這從安全角度是不利的。
最近，開磁路類型的逆變器變壓器被采用，其對取代鎮(zhèn)流電容器的充當(dāng)鎮(zhèn)流電容的泄漏電感的功能施以杠桿影響。一些這種開磁路類型的逆變器變壓器可使用棒形磁芯(I磁芯)，以及其它的可使用棒形磁芯和矩形框形磁芯的組合(參考日本專利申請公開號2002-353044)。
圖16是具有上面所說明的泄漏電感的逆變器變壓器的等效電路。參考圖16，逆變器變壓器包括具有1∶n繞組比的無損耗的理想變壓器1、泄漏電感L1和L2、和互感Ls以及CCFL 2。在該逆變器變壓器中，泄漏電感L1和L2起到鎮(zhèn)流電感的功能，并且CCFL 2可以被正常地點亮，而無需使用鎮(zhèn)流電容器。
圖17是開磁路類型的傳統(tǒng)逆變器變壓器1的示意圖。逆變器變壓器1包括由虛線所指示的棒形磁芯(I芯)3、限定用以容納棒形磁芯3的空洞5的線軸4、圍繞線軸4而纏繞的初級繞組6、圍繞線軸4而纏繞的次級繞組7、用于初級繞組6的提供有端子銷8的端子塊9、以及用于次級繞組7的提供有端子銷10的端子塊11。由于在次級側(cè)感生高壓，所以為了防止表面放電，次級繞組7由在線軸4形成的分隔(partition)12劃分。與采用具有閉合配置的磁芯，如矩形芯的逆變器變壓器(未示出)相比較，采用上述所說明的棒形磁芯的圖17中的逆變器變壓器1結(jié)構(gòu)簡單。然而，磁通量從棒形磁芯，特別是其端部泄漏。
圖18是另一個傳統(tǒng)逆變器變壓器1A的分解透視圖。逆變器變壓器1A包括棒形磁芯3、矩形框形磁芯13、具有用來容納棒形芯3的空洞的線軸14、以及圍繞線軸14而纏繞的初級和次級繞組6和7。棒形磁芯3的端部與矩形框形的磁芯13的相應(yīng)凹陷15接合，使得由非磁性材料形成的間隙片(gap sheet)被放置在棒形磁芯3與矩形框形磁芯13之間以便于在其間形成間隙，由此產(chǎn)生指定量的泄漏電感。在由此所構(gòu)建的逆變器變壓器1A中，從棒形芯3泄漏的磁通量通過矩形框形磁芯13，并且與圖17中所示的逆變器變壓器1相比，泄漏通量是小的。
在包含泄漏電感的逆變器變壓器中，泄漏通量有可能影響相鄰的部件或線，或者發(fā)射噪聲，并且部件和線必須被合適地定位，以保持遠離泄漏通量，由此對部件和線的設(shè)置施加了限制。這可導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸的增加或特性的惡化。還有，如果磁性材料被放置在泄漏通量的路徑中，則當(dāng)泄漏通量通過磁性材料時，通量路徑可被影響，其導(dǎo)致泄漏電感變化或波動，從而干擾了穩(wěn)定性，進而導(dǎo)致逆變器變壓器經(jīng)受特性的變化且因而經(jīng)受操作的變化。
因此，僅包括棒形磁芯的逆變器變壓器結(jié)構(gòu)簡單，但經(jīng)歷泄漏通量分布范圍的增加，并且還在調(diào)節(jié)泄漏電感的量上具有難度。另一方面，與僅包括棒形磁芯的逆變器變壓器相比，包括矩形框形芯連同棒形磁芯的逆變器變壓器具有較小的泄漏通量分布范圍，但是引起部件數(shù)目的增加，并且為了制造矩形框形磁芯需要模制或機加工工藝。還有，當(dāng)棒形磁芯與矩形框磁芯接合時，則需要將間隙片放入其間的的復(fù)雜且麻煩的過程以便于調(diào)節(jié)泄漏電感。
如上面所說明，僅結(jié)合有棒形磁芯的逆變器變壓器產(chǎn)生寬分布范圍的泄漏通量。這種逆變器變壓器被磁屏蔽，以便于防止逆變器變壓器影響相鄰的部件，并且還防止相鄰的部件影響逆變器變壓器。然而，通過對產(chǎn)品磁屏蔽的這個方案，需要屏蔽罩(shielding case)，并且這導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸和產(chǎn)品成本的增加。還有，額外地需要將逆變器變壓器固定到屏蔽罩以及將引線從屏蔽罩中取出的過程，由此使成本降低進一步困難。并且，將逆變器變壓器有缺陷地固定到屏蔽罩可引起可靠性的惡化。另一方面，采用矩形框形磁芯連同矩形框形磁芯的逆變器變壓器，雖然產(chǎn)生減小量的泄漏通量，但是具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并且需要額外的麻煩的制造工藝，由此提高了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而進行的，并且本發(fā)明的目的是提供一種逆變器變壓器，其具有開磁路結(jié)構(gòu)但結(jié)構(gòu)簡單，并且同包括矩形框形磁芯的傳統(tǒng)開磁路結(jié)構(gòu)相比較，使生產(chǎn)工藝簡化，由此防止成本增加。
為了實現(xiàn)上述所說明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用在將DC逆變成AC的逆變器電路中的逆變器變壓器，其變換在初級側(cè)輸入的電壓并且將經(jīng)變換的電壓在次級側(cè)輸出，并且其包括至少一個繞組單元，包括棒形磁芯；以及圍繞棒形磁芯而纏繞的初級繞組和次級繞組。在上面所說明的逆變器變壓器中，關(guān)于芯長度方向，繞組單元的至少一個部分被由包含磁性物質(zhì)的樹脂所形成的磁性樹脂覆蓋，以便于初級和次級繞組具有相應(yīng)的預(yù)定泄漏電感。
在本發(fā)明的所述方面中，關(guān)于芯長度方向，磁性樹脂可覆蓋繞組單元的整個部分。
在本發(fā)明的所述方面中，關(guān)于芯長度方向，磁性樹脂可覆蓋繞組單元的兩個端部以及/或者位于初級和次級繞組之間邊界區(qū)域處的繞組單元的部分。
在本發(fā)明的所述方面中，具有比磁性樹脂大的飽和磁通密度的外部單元可被設(shè)置成覆蓋變壓器體的周邊的至少一個部分，所述變壓器體包括所述至少一個繞組單元和磁性樹脂。
在本發(fā)明的所述方面中，所述外部單元可具有比磁性樹脂小的磁阻。
在本發(fā)明的所述方面中，所述外部單元可具有橫截面呈方形C的配置或者基本圓形的配置，以便于覆蓋變壓器體的周邊。
在本發(fā)明的所述方面中，所述外部單元可包括多個構(gòu)件，并且所述構(gòu)件被組合成盒配置，以便于覆蓋變壓器體。
在本發(fā)明的所述方面中，所述外部單元可由燒結(jié)材料制成。
在本發(fā)明的所述方面中，所述磁性樹脂可具有比棒形磁芯小的相對磁導(dǎo)率。
在本發(fā)明的所述方面中，被包含在樹脂中的磁性物質(zhì)可以是Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zi鐵氧體或鐵粉。
由于由包含磁性物質(zhì)的樹脂所形成的磁性樹脂被如此放置以便于覆蓋繞組單元的至少一個部分，使得初級和次級繞組具有相應(yīng)的預(yù)定泄漏電感，所以與當(dāng)繞組單元未被磁性樹脂覆蓋時相比，散布在逆變器變壓器周圍的泄漏通量的量得到減小，這導(dǎo)致對設(shè)置在逆變器變壓器周圍的部件和線具有減小的影響。這個結(jié)構(gòu)還有助于使逆變器變壓器的特性較難以受到逆變器變壓器周圍存在的金屬的影響。當(dāng)繞組單元完全被磁性樹脂覆蓋時，不需要用于屏蔽的罩，這防止了成本增加，并且其消除了將逆變器變壓器固定在罩的內(nèi)部以及將引線從罩中取出的需要，從而使制造過程變得容易。由磁性樹脂的這種完全覆蓋增加了逆變器變壓器的機械強度，由此提高了產(chǎn)品的可靠性。
而且，通過調(diào)節(jié)磁性樹脂的磁特性，如相對磁導(dǎo)率，以及調(diào)節(jié)磁性樹脂的覆蓋面積和厚度，繞組上的匝數(shù)以及泄漏電感可以被調(diào)節(jié)到電路工作的最佳條件。因而，電感值可以被調(diào)節(jié)，而無需改變初級和次級繞組上的匝數(shù)以及棒形磁芯的配置和特性，由此提供對各種逆變器變壓器的適用性。
并且，由于具有比磁性樹脂大的飽和磁通密度的外部單元被設(shè)置成覆蓋包括所述至少一個繞組單元和磁性樹脂的逆變器變壓器體的周邊的至少一個部分，從棒形磁芯中泄漏出而通過磁性樹脂以及隨后進一步從磁性樹脂中泄漏出的大部分磁通量適于通過外部單元。因而，與不提供外部單元、僅由磁性樹脂防止磁通量漏出時相比較，泄漏通量的量可以得到有效的減小，并且因此磁性樹脂的厚度可以得到減小，這導(dǎo)致逆變器變壓器的整個橫截面積的減小，由此減小了逆變器變壓器的尺寸。


圖1(a)和1(b)分別是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖和前視圖；圖1(c)和1(d)分別是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的逆變器變壓器的前視圖和局部橫截面視圖；圖2(a)和2(b)分別是根據(jù)上述提到的第一實施例的逆變器變壓器的透視圖和局部橫截面視圖；圖3是用于測量發(fā)明和比較例上的磁場的位置的解釋性視圖；圖4是示出在發(fā)明及比較例上的測量結(jié)果的曲線圖；圖5(a)和5(b)分別是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖和前視圖；圖5(c)是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的逆變器變壓器的正視圖；圖6(a)、6(b)和6(c)分別是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖、橫截面(沿圖6(a)中的線X-Y獲取)及前視圖，以及圖6(d)是用于圖6(a)、6(b)和6(c)的逆變器變壓器中的外部單元的透視圖；圖7(a)和7(c)分別是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖及前視圖，以及圖7(b)是用于圖7(a)和7(c)的逆變器變壓器中的外部單元的透視圖；圖8(a)和8(c)分別是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖及前視圖，圖8(b)是用于圖8(a)和8(c)的逆變器變壓器中的外部單元的透視圖，以及圖8(d)是根據(jù)第七實施例的包括不同類型變壓器體的另一個逆變器變壓器的前視圖；圖9(a)和9(b)分別是根據(jù)本發(fā)明第八實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖和橫截面(沿圖9(a)中的線X-Y獲取)視圖，圖9(c)是用于圖9(a)和9(b)的逆變器變壓器中的外部單元的透視圖，以及圖9(d)是用在根據(jù)本發(fā)明第九實施例的逆變器變壓器中的外部單元的透視圖；圖10(a)和10(b)分別是根據(jù)本發(fā)明第十實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖和前視圖；圖11(a)和11(b)分別是根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖及前視圖，以及圖11(c)是根據(jù)第十一實施例的包括不同類型變壓器體的另一個逆變器變壓器的前視圖；圖12(a)和12(b)分別是根據(jù)本發(fā)明第十二實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖及前視圖，以及圖12(c)是根據(jù)本發(fā)明第十三實施例的逆變器變壓器的前視圖；圖13(a)和13(c)分別是根據(jù)本發(fā)明第十四實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖及橫截面視圖，圖13(b)是用于圖13(a)和13(c)的逆變器變壓器中的外部單元的透視圖，以及圖13(d)是根據(jù)本發(fā)明第十五實施例的逆變器變壓器的橫截面視圖；圖14(a)和圖14(b)分別是根據(jù)本發(fā)明第十六實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖及前視圖，圖14(c)是根據(jù)本發(fā)明第十七實施例的逆變器變壓器的前視圖，以及圖14(d)是用在圖14(a)和圖14(b)的逆變器變壓器以及圖14(c)的逆變器變壓器中的外部單元的透視圖；圖15a)和15(b))分別是根據(jù)本發(fā)明第十八實施例的逆變器變壓器的示意性頂部平面圖及橫截面視圖，以及圖15(c)是根據(jù)本發(fā)明第十九實施例的逆變器變壓器的橫截面視圖；圖16是具有泄漏電感的逆變器變壓器的等效電路；圖17是包括棒形磁芯的傳統(tǒng)逆變器變壓器的示意性頂部平面圖；以及圖18是包括棒形磁芯的另一個常規(guī)逆變器變壓器的分解透視圖。
具體實施例方式
利用所附的附圖，本發(fā)明的優(yōu)選實施例將在以下被說明，其中相同的參數(shù)數(shù)字指示相同的部件。
本發(fā)明的第一實施例將利用圖1(a)和1(b)、以及圖2(a和)2(b)來說明。根據(jù)第一實施例的逆變器變壓器40用于同時點亮兩個CCFL。
參考圖1(a)，逆變器變壓器40是開磁路結(jié)構(gòu)并且通常包括兩個棒形磁芯(此后被適合地簡稱為“芯”)3a和3；兩個初級繞組1a和1b；兩個次級繞組2a和2b；兩個矩形管狀線軸(此后被適合地簡稱為“線軸”)5a和5b；由包含磁性物質(zhì)的樹脂制成且適于覆蓋上述所提部件的磁性樹脂6；以及端子塊7和8，其由絕緣材料形成且分開放置在線軸5a和5b的端部以便于夾住線軸5a和5b。在上述所說明的結(jié)構(gòu)中，如圖2(b)所示，絕緣樹脂50被放置在初級/次級繞組1a/2a和磁性樹脂6之間，以及，雖然未被示出，但是另一個絕緣樹脂50被放置在初級/次級繞組1b/2b和磁性樹脂6之間。棒形磁芯的數(shù)目并不被限制于二，而可以是例如三，用于點亮三個CCFL，或作為選擇地可以是一，用于點亮多個CCFL。端子塊7具有植入于其的端子銷7a至7f，并且端子塊8具有植入于其的端子銷8a至8d。
參見圖1(a)、2(a)和2(b)，芯3a和3b分別被插過接合性地放在一起的線軸5a和5b。芯3a和3b由諸如Mn-Zn鐵氧體的軟磁材料形成，并且具有例如大約2000的相對磁導(dǎo)率。初級和次級繞組1a和2a圍繞線軸5a被纏繞且適于點亮兩個CCFL中的一個，以及初級和次級繞組1b和2b圍繞線軸5b被纏繞且適于點亮兩個CCFL中的另一個。線軸5a/5b包括用來將初級繞組1a/1b與次級繞組2a/2b分開的分隔(partition)4a。因此，初級繞組1a/1b位于端子塊7和分隔4a之間，且次級繞組2a/2b位于端子塊8和分隔4a之間。因為在次級繞組2a/2b處產(chǎn)生高壓，所以線軸5a/5b進一步包括多個(在圖中為4個)絕緣分隔4b以將次級繞組2a/2b關(guān)于長度方向分成幾個部分。絕緣分隔4b用于增加次級繞組2a/2b幾個部分的每個之間的表面距離，以便于防止表面放電。初級繞組1a和1b的開始和結(jié)束端被連接到端子銷7a至7d。次級繞組2a的開始和結(jié)束端被連接到端子銷7e和8a(或8b)，以及次級繞組2b的開始和結(jié)束端被連接到端子銷7f和8c(或8d)。
用于覆蓋上述提到的構(gòu)件的芯3a、線軸5a、初級繞組1a、次級繞組2a及絕緣樹脂50構(gòu)成第一繞組單元51a，以及用于覆蓋上述提到的構(gòu)件的芯3b、線軸5b、初級繞組1b、次級繞組2b及另一個絕緣樹脂50構(gòu)成第二繞組單元51b。由此所構(gòu)成的第一和第二繞組單元51a和51b組成繞組組件51。如圖1(b)所示，繞組組件51除底面以外被磁性樹脂6覆蓋，其中磁性樹脂6從芯3a和3b的一端一直到另一端縱向覆蓋它們，且進一步覆蓋端子塊7和8的部分。
磁性樹脂6由通過混合粉磁性物質(zhì)以及例如熱固性環(huán)氧樹脂而產(chǎn)生的混合物形成，所述粉磁性物質(zhì)通過粉碎燒結(jié)的Mn-Zn鐵氧體而獲得，其中Mn-Zn鐵氧體粉就體積比而言占80％。由此產(chǎn)生的混合物通過模制、散布等施加到繞組組件51(如上所說構(gòu)成的第一和第二繞組單元51a和51b)，并且通過例如150℃的溫度加熱和固化，從而使所施加的混合物轉(zhuǎn)變成磁性樹脂6。用于磁性樹脂6的磁性物質(zhì)并不局限于Mn-Zn鐵氧體，而可以是Ni-Zn鐵氧體或鐵粉，并且樹脂材料可作為選擇地為尼龍等，這取得了類似的效果。磁性樹脂6的相對磁導(dǎo)率被確定為有效地屏蔽從芯3a和3b出來的泄漏通量，并且與此同時適當(dāng)?shù)貥?gòu)成開磁路結(jié)構(gòu)。通過改變磁性物質(zhì)的特性，或者改變磁性物質(zhì)與樹脂的混合比，磁性樹脂6的相對磁導(dǎo)率可以得到控制。例如，Mn-Zn鐵氧體或Ni-Zn鐵氧體實現(xiàn)了幾十的相對磁導(dǎo)率，并且鐵粉實現(xiàn)了幾百的相對磁導(dǎo)率。
在根據(jù)第一實施例的逆變器變壓器40中，磁性樹脂6被設(shè)置成僅覆蓋繞組組件51的頂和側(cè)面，但本發(fā)明并不局限于這個設(shè)置且如下所述，磁性樹脂6可作為選擇地被設(shè)置成覆蓋繞組組件51的例如僅頂面、僅側(cè)面或僅底面，或者覆蓋繞組組件51的整個周邊。
現(xiàn)在參考圖1(c)和(d)，除了磁性樹脂6被設(shè)置成覆蓋繞組組件51的整個周邊，即頂、側(cè)和底面以外，根據(jù)本發(fā)明第二實施例的逆變器變壓器40與根據(jù)第一實施例的逆變器變壓器被相同地構(gòu)成。
在上述根據(jù)第一和第二實施例的逆變器變壓器40中，芯3a和3b的整個部分以及端子塊7和9的一些部分關(guān)于長度方向被磁性樹脂6覆蓋。在上述所說明的第一和第二實施例中，芯3a和3b(第一和第二繞組單元51a和51b)共同被一體結(jié)構(gòu)的磁性樹脂6覆蓋，但是本發(fā)明并不被局限于這個結(jié)構(gòu)且可作為選擇地被如此構(gòu)成以便于芯3a和3b(第一和第二繞組單元51a和51b)單獨地被由兩個分離塊組成的磁性樹脂結(jié)構(gòu)的相應(yīng)塊覆蓋。
根據(jù)第一和第二實施例的逆變器變壓器40的工作將在此下被加以說明。
由于磁性樹脂6具有比芯3a和3b顯著小的相對磁導(dǎo)率，所以在芯3a和3b處所產(chǎn)生的所有磁通量不適于通過磁性樹脂6，但是因它們的磁阻差導(dǎo)致磁通量的一些部分被允許泄漏到磁性樹脂6之外，且因此提供泄漏電感。即，由芯3a和3b和磁性樹脂6所產(chǎn)生的磁路并不是閉磁路，且因此逆變器變壓器40基本上具有帶有泄漏電感的開磁路。因而，不僅產(chǎn)生全部通過芯3a/3b以便于互鏈(interlink)初級繞組1a/1b和次級繞組2a/2b的磁通量，而且還產(chǎn)生僅與初級繞組1a/1b或僅與次級繞組2a/2b互鏈的泄漏通量，由此未能有助于提供初級繞組1a/1b和次級繞組2a/2b之間的電磁耦合，借此產(chǎn)生泄漏電感。逆變器變壓器40以與沒有磁性樹脂6的開磁路結(jié)構(gòu)的逆變器變壓器相同的方法工作，并且上述提到的泄漏電感充當(dāng)鎮(zhèn)流電感，以便于適當(dāng)?shù)胤烹娨约包c亮被連接到次級繞組2a和2b的CCFL。
雖然泄漏電感充當(dāng)鎮(zhèn)流電感，但是繞組組件51被磁性樹脂6覆蓋，并且因此來自芯3a/3b的大部分磁通量適于通過磁性樹脂6，從而減小了泄漏到磁性樹脂6之外的磁通量的量。因而，從逆變器變壓器40散布出來的泄漏通量范圍受到限制。
當(dāng)根據(jù)第一實施例的逆變器變壓器40被安裝在由非磁性材料所制成的基板或底架上時，其是所希望的且適合的，其中逆變器變壓器并沒有使底面被磁性樹脂6覆蓋。具體地，當(dāng)根據(jù)第一實施例的逆變器變壓器40被安裝在非磁性基板或底架上時，在底部方向上從芯3a/3b泄漏的磁通量的磁路不受到任何東西的影響，由此減小了特性的變動或變化。另一方面，由于非底面的其它面，即頂和側(cè)面被磁性樹脂6所覆蓋，從逆變器變壓器40散布出的泄漏通量的范圍受到限制。因而，泄漏電感被適當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)，而沒有對其它部件造成影響，并且與此同時逆變器變壓器40的高度可以得到減小，因其底面并沒有被磁性樹脂6所覆蓋。
當(dāng)根據(jù)第二實施例的使其頂、側(cè)和底面被磁性樹脂6覆蓋的逆變器變壓器40被安裝在由磁性材料所制成的基板或底架上時，其是所希望的且適合的。具體地，由于根據(jù)第二實施例的逆變器變壓器40的底面也被磁性樹脂6覆蓋，所以因磁性樹脂6的磁屏蔽功能導(dǎo)致從芯3a/3b泄漏的磁通量不經(jīng)歷底面下所放置的磁性基板或底架的影響，且因此磁通量的磁路不被改變，由此減小了特性的變化。
為了優(yōu)化逆變器變壓器的工作，初級和次級繞組上的匝數(shù)以及泄漏電感必須被加以調(diào)節(jié)，但是泄漏電感的特性被致使隨著泄漏通量磁路的磁特性的變化而變化。另一方面，在本發(fā)明的逆變器變壓器40中，通過調(diào)節(jié)磁性樹脂6的磁特性(如相對磁導(dǎo)率)、厚度及面積范圍，根據(jù)電路工作的最佳條件對泄漏電感加以調(diào)節(jié)。結(jié)果是，簡單地通過調(diào)節(jié)泄漏電感的值而無需改變初級繞組1a和1ba以及次級繞組2a和2b上的匝數(shù)以及芯3a和3b的配置和特性，逆變器變壓器40的工作可以被靈活地優(yōu)化，以便于應(yīng)用到各類逆變器變壓器。
在根據(jù)第一和第二實施例的逆變器變壓器40中，磁性樹脂6被設(shè)置成從一端到另一端整個地覆蓋棒形芯3a和3b，但只要泄漏電感被適當(dāng)?shù)丶右蕴峁瑒t磁性樹脂6不必整個地覆蓋芯3a和3b且可作為選擇地被設(shè)置成部分地覆蓋芯3a和3b。在下面所說明的本發(fā)明第三和第四實施例中，這種部分覆蓋結(jié)構(gòu)被采用。
參考圖5(a)、5(b)和5(c)將描述上面所提到的第三和第四實施例。在說明圖5(a)、5(b)和5(c)所示的實例時，對應(yīng)于圖1(a)至1(d)以及圖2(a)和2(b)那些部件部分的任何部件部分由相同的參考數(shù)字來表示，并且下面將省略對其的詳細說明。
參考圖5(a)和5(b)，在根據(jù)第三實施例的逆變器變壓器40中，繞組組件51(包括棒形磁芯3a和3b)的一個端部511、以及端子塊7的部分在頂和側(cè)面上被兩個分離的磁性樹脂6之一覆蓋，以及繞組組件51的另一個端部511、以及端子塊8的部分在頂和側(cè)面上被兩個分離的磁性樹脂6中的另一個覆蓋，而繞組組件51的中間部分在所有面上被完全地暴露。另一方面，在根據(jù)第四實施例的逆變器變壓器40中，如圖5(c)所示，繞組組件51的兩個端部511、511，以及端子塊7和8的相應(yīng)部分在頂、側(cè)和底面上分別被兩個分離的磁性樹脂6、6覆蓋，其中繞組組件51的中間部分在所有面上被完全暴露。
根據(jù)第三實施例的逆變器變壓器40與根據(jù)第一實施例的逆變器變壓器40的相似之處在于如圖1(b)和5(b)所示，磁性樹脂6覆蓋繞組組件51的頂和側(cè)面，并且根據(jù)第第四實施例的逆變器變壓器40與根據(jù)第二實施例的逆變器變壓器40的相似之處在于如圖1(c)和5(c)所示，磁性樹脂6覆蓋繞組組件51的頂、側(cè)和底面。根據(jù)第三和第四實施例的逆變器變壓器40取得類似于根據(jù)第一實施例的逆變器變壓器40的工作效果。
在根據(jù)第三和第四實施例的逆變器變壓器40中，由于芯3a和3b(繞組組件51)的兩個端部全部或部分地被相應(yīng)的磁性樹脂6、6覆蓋，從芯3a/3b端部出來的大部分泄漏通量ΦR適于通過充當(dāng)屏蔽的磁性樹脂6，并且因而，散布出來到周圍開放空氣中的泄漏通量ΦS的量得到減小。由于根據(jù)第三和第四實施例的逆變器變壓器40是象根據(jù)第一實施例的逆變器變壓器40一樣的開磁路結(jié)構(gòu)，所以泄漏電感在初級繞組1a和1b以及次級繞組2a和2b處產(chǎn)生，且充當(dāng)鎮(zhèn)流電感以便于適當(dāng)?shù)攸c亮CCFL。
在上面所說明的第三和第四實施例中，芯3a(第一繞組單元51a)的端部及芯3b(第二繞組單元51b)的端部共同被一體的磁性樹脂6覆蓋，但是本發(fā)明并不被局限于這個結(jié)構(gòu)并且可作為選擇地被如此構(gòu)成，以便于芯3a的端部及芯3b的端部單獨地分別被兩個分離的磁性樹脂所覆蓋。在根據(jù)第三和第四實施例的逆變器變壓器40中，通過調(diào)節(jié)磁性樹脂6的磁特性(如相對磁導(dǎo)率)、厚度及面積范圍，根據(jù)電路工作的最佳條件對泄漏電感加以調(diào)節(jié)。
在第三和第四實施例中，如上所說明，由于來自芯3a/3b的端部且散布出來到周圍開放空氣的泄漏通量ΦS被減小，所以被設(shè)置得接近于芯3a和3b端部的部件從磁性上被保持不受影響，且與此同時逆變器變壓器40被防止不受來自部件的磁通量的影響，由此減小了特性的變動和變化。而且，當(dāng)包括磁性物質(zhì)的部件被設(shè)置成接近于芯3a和3b的端部時可能引起的影響可以得到消除。
而且，在第三和第四實施例中，被提供有分隔4a以將初級繞組1a/1b與次級繞組2a/2b分開的繞組組件51(由第一繞組單元51a和第二繞組單元51b組成)的分隔部分52可被附加的磁性樹脂覆蓋。分隔部分52是其中大量產(chǎn)生泄漏通量的區(qū)域，并且在進一步減小從逆變器變壓器40出來到周圍開放空氣的磁通量的量方面，由磁性樹脂覆蓋分隔部分52是很有效的。由磁性樹脂覆蓋分隔部分52的這個措施不僅在根據(jù)第四或第五實施例的逆變器變壓器40中，而且在傳統(tǒng)的逆變器變壓器中可被有效地加以實施。
參考圖6(a)至6(d)，將說明本發(fā)明的第五實施例。在說明圖6(a)至6(d)所示的實例時，對應(yīng)于圖1(a)至1(d)以及2(a)至2(b)中那些部件部分的任何部件部分由相同的參考數(shù)字來表示，并且下面將省略對其的詳細說明。
參考圖6(a)，根據(jù)第五實施例的逆變器變壓器40包括繞組組件51和在所有面，具體地在頂、側(cè)和底面上覆蓋上述提到的繞組組件51的磁性樹脂6(即繞組組件51及磁性樹脂6被構(gòu)成為基本上與根據(jù)第二實施例的逆變器變壓器40相同)，所述繞組組件51包括芯3a和3b、線軸5a和5b、初級繞組1a和1b、次級繞組2a和2b、以及絕緣樹脂50，其中繞組組件51和磁性樹脂6構(gòu)成變壓器體55。
為了方便起見，變壓器體55將被分組成兩個類型一個類型是變壓器體55A，其中如圖6(b)和6(c)所示繞組組件在頂、側(cè)和底面上被磁性樹脂覆蓋；以及另一類型是變壓器體55B，其中繞組組件在頂和側(cè)面被磁性樹脂覆蓋(參見圖8(a)和8(c))。
參見圖6(a)至6(c)，在根據(jù)第五實施例的逆變器變壓器40中，變壓器體55A被外部單元56封裝，其中端子塊7和8伸出。外部單元56由經(jīng)例如Mn-Zn鐵氧體或Ni-Zn鐵氧體形成的燒坯構(gòu)成，且具有比磁性樹脂6大的飽和磁通密度及小的磁阻。參見圖6(d)，外部單元56包括具有用來容納變壓器體55A的空洞57的第一部分56a、以及被放置在第一部分56a上以便于蓋上變壓器體55A的第二部分56b。
參見圖6(b)、6(c)和6(d)，第一部分56a包括底部58、豎直放置在底部58兩側(cè)的側(cè)壁59、豎直放置在底部58的前端(在圖6(a)中下部)的前端壁60、以及豎直放置在底部58的后端(在圖6(a)中上部)的后端壁61(在圖中看不到)。切口(cutout)62被形成在前端壁60和后端壁61的每個處，并且端子塊7和8的一些部分通過相應(yīng)的切口62突出。即，外部單元56適于封裝變壓器體55A，使端子塊7和8伸出。
在根據(jù)第五實施例的逆變器變壓器40中，由于提供具有比磁性樹脂6大的飽和磁通密度的外部單元56(燒坯)，以便于封裝變壓器體55A，所以從芯3a/3b泄漏而通過磁性樹脂6且然后泄漏到磁性樹脂6之外的大部分磁通量現(xiàn)在適于通過外部單元56。因此，與不提供外部單元56時相比，通過提供外部單元56，磁通量可以被更有效地防止從逆變器變壓器40泄漏出。因而，與其中僅借助磁性樹脂6來防止磁通量泄漏出去的結(jié)構(gòu)相比，根據(jù)第五實施例的結(jié)構(gòu)的橫截面面積可以被減小，以及逆變器變壓器40可以被減小尺寸。
由于外部單元56具有比磁性樹脂6小的磁阻，泄漏出磁性樹脂6之外的磁通量更有效地通過外部單元56。因而，磁通量可以被進一步防止從逆變器變壓器40中泄漏出去，這使能對逆變器變壓器40尺寸的進一步減小。
根據(jù)第五實施例的逆變器變壓器40被制造如下。繞組組件51被放在外部單元56第一部分56a的空洞57中，使端子塊7和8配合在相應(yīng)的切口62中，并且樹脂材料(磁性樹脂6)被填充在空洞57內(nèi)，以便于模制繞組組件51。磁性樹脂6在例如約150℃被加熱用于固化，并且在空洞57中獲得由繞組組件51和圍繞繞組組件51而填充的磁性樹脂6構(gòu)成的變壓器體55A。隨后，外部單元56的第二部分56b被放在第一部分56a上，以便于蓋上其中具有變壓器體55A的空洞57，因此第一部分56a和第二部分56b聯(lián)合封裝變壓器體55A，并且獲得逆變器變壓器40。由于通過在空洞57中填充磁性樹脂6而模制繞組組件51，所以容易使生產(chǎn)提高生產(chǎn)率。就此而言，外部單元56的第二部分56b可以被省略，以便于外部單元56僅由第一部分56a構(gòu)成。
在第五實施例中，外部單元56被如此構(gòu)造以便于覆蓋變壓器體55A的頂、側(cè)、底及前端和后端(除端子塊7和8以外)面，但是本發(fā)明并不被局限于這個結(jié)構(gòu)和設(shè)置。變壓器體55B可取代變壓器體55A被使用，并且參考圖7(a)至7(c)、8(a)至8(d)、9(a)至9(d)、10(a)和10(b)、11(a)至11(c)以及12(a)至12(c)，外部單元56可作為選擇地按如下所說明被構(gòu)造。
參見圖7(a)、7(b)和7(c)，根據(jù)第六實施例的逆變器變壓器40包括被成形為矩形管以便于覆蓋變壓器體55A的頂、側(cè)和底面的外部單元56A。外部單元56A具有比磁性樹脂6大的飽和磁通密度和小的磁阻。
在第六實施例中，外部單元56A不覆蓋變壓器體55A的前端和后端面，但仍覆蓋其外表面的大部分區(qū)域，并且從逆變器變壓器40泄漏出來的磁通量可以被適當(dāng)?shù)販p小，并且逆變器變壓器40的尺寸還可以得到減小。并且，由于外部單元56A具有比磁性樹脂6小的磁阻，所以磁通量可以被進一步防止從逆變器變壓器40中泄漏出來，這使能逆變器變壓器40的尺寸進一步減小。
參見圖8(a)、8(b)和8(c)，根據(jù)第七實施例的逆變器變壓器40包括外部單元56B，其由室頂(roof)63以及被豎直地放置在室頂63兩側(cè)以便于橫截面具有方C形狀的兩個側(cè)壁64組成，并且其覆蓋變壓器體55B的頂和側(cè)面。外部單元56B具有比磁性樹脂6大的飽和磁通密度和小的磁阻。
與在上面所說明的第六實施例中的外部單元56A相比，在第七實施例中，外部單元56B并不覆蓋變壓器體55B的底面，但仍然覆蓋其外表面的基本面積，并且從逆變器變壓器40泄漏出來的磁通量可以被適當(dāng)?shù)販p小，并且逆變器變壓器40的尺寸還可以被減小。并且，由于外部單元56B具有比磁性樹脂6小的磁阻，所以磁通量可以被進一步防止從逆變器變壓器40中泄漏出去，這使能進一步減小逆變器變壓器40的尺寸。
在上面所說明的第七實施例中，根據(jù)變壓器體55B的配置，外部單元56B的室頂63被限定成平坦的，但是當(dāng)逆變器變壓器體55B具有弧形配置時其可作為選擇地例如為弧形的。而且，如在圖8(d)中所示，變壓器體55A可被用在第七實施例中以取代變壓器體55B。
參見圖9(a)、9(b)和9(c)，根據(jù)第八實施例的逆變器變壓器40包括由室頂63和兩個側(cè)壁64組成的外部單元56C。室頂63被劃分成橋部分65，其夾在兩個開口之間且適于覆蓋被提供有分隔4a的分隔部分52A(包括繞組組件51的分隔部分52)；兩個端框架部分66，其適于覆蓋變壓器體55A的兩個端部67；以及兩個側(cè)框架部分(未被加以參考標(biāo)號)，其垂直地相鄰于側(cè)壁64。外部單元56C具有比磁性樹脂6大的飽和磁通密度。
如上所說明在繞組組件51的分隔部分52處大量產(chǎn)生泄漏通量，但是由于包括分隔部分52的分隔部分52A被外部單元56C的橋部分65和相鄰于橋部分65的其它部分所覆蓋，所以經(jīng)由分隔部分52A泄漏出的大部分磁通量適于通過外部單元56C，且因此來自逆變器變壓器40的泄漏通量可以得到很好的減小。而且，由于室頂63的端框架部分66覆蓋變壓器體55A的相應(yīng)端部67，所以來自逆變器變壓器40的泄漏通量可以被進一步減小。
在圖9(d)和9(e)所示的第九實施例中，外部單元56D與第八實施例中的外部單元56C的不同之處在于橋部分65被取消以便于在室頂63中形成一個開孔，如圖9(e)所示。
參見圖10(a)和10(b)，根據(jù)第十實施例的逆變器變壓器40包括外部單元56E，其由具有在平面視圖上為矩形配置的板組成。外部單元56E被放置在變壓器體55B下，以便于覆蓋變壓器體55B的底面。外部單元56E具有比磁性樹脂6大的飽和磁通密度。在第十實施例中，變壓器體55A可取代變壓器體55B被使用。
參見圖11(a)和11(b)，根據(jù)第十一實施例的逆變器變壓器40包括由第一和第二矩形板56c和56d組成的外部單元56F。第一和第二板56c和56d分別被放置在變壓器體55B的兩側(cè)以便于覆蓋變壓器體55B的側(cè)面。外部單元56F具有比磁性樹脂6大的飽和磁通密度。在第十一實施例中，如圖11(c)所示，變壓器體55A可取代變壓器55B被使用。
參見圖12(a)和12(b)，根據(jù)第十二實施例的逆變器變壓器40包括外部單元56G，其由每個均以橫截面具有方C形狀的結(jié)構(gòu)而形成的第一和第二構(gòu)件56e和56f組成。第一和第二構(gòu)件56e和56f被分別放置在變壓器體55B的兩個端部67，以便于覆蓋相應(yīng)端部67的頂和側(cè)面。外部單元56G具有比磁性樹脂6大的飽和磁通密度。在第十二實施例中，變壓器體55A可取代變壓器體55B被使用。
參見圖12(c)，在第十三實施例中的外部單元56H由第一和第二構(gòu)件56g和56h組成，第一和第二構(gòu)件56g和56h每個均以橫截面構(gòu)成矩形框架配置的結(jié)構(gòu)而形成。第一和第二構(gòu)件56g和56h分別被放置在變壓器體55A的兩個端部67，以便于覆蓋相應(yīng)端部67的頂、側(cè)和底面。外部單元56H具有比磁性樹脂6大的飽和磁通密度。在第十三實施例中，變壓器體55B可取代變壓器體55A被使用。
在圖6(a)至6(d)以及圖9(a)至9(d)直到11(a)至11(c)所示的上述所說明的實施例中，逆變器變壓器包括變壓器體55A(其中磁性樹脂6覆蓋繞組組件51的所有面)或變壓器體55B(其中磁性樹脂6僅覆蓋繞組組件51的頂和側(cè)面)，然而，本發(fā)明并不被局限于這個變壓器體設(shè)置，且任何不同類型的變壓器體可與外部單元56或其改型的任何一個相組合而使用。
例如，參見圖13(a)和13(c)，與如圖13(d)所示的外部單元56B相組合，變壓器體55C被使用(第十四實施例)，其中所述磁性樹脂6由適于在其頂和側(cè)面分別覆蓋繞組組件51的兩個端部511、511及分隔部分52的三塊組成。而且，參見圖13(d)，與外部單元56B相組合，變壓器體55D被使用(第十五實施例)，其中磁性樹脂6由適于在頂、側(cè)和底面分別覆蓋繞組組件51的兩個端部511、511和分隔部分52的三塊組成。
進一步，參見圖14(a)和14(b)，與如圖14(d)所示的外部單元56D相組合，變壓器體55C’被使用(第十六實施例)，其中磁性樹脂6覆蓋繞組組件51的分隔部分52的頂和側(cè)面。而且，參見圖14(c)，與外部單元56D相組合，變壓器體55D’被使用(第十七實施例)，其中磁性樹脂6覆蓋繞組組件51的分隔部分52的頂、側(cè)和底面。第十六和第十七實施例可作為選擇地如此構(gòu)成，以便于外部單元56D被放在繞組組件51上，從而去除磁性樹脂6，并且在圖14(d)中所示的板構(gòu)件65a被如此放置，以便于覆蓋分隔部分52的頂面。板構(gòu)件65a由與外部單元56D或磁性樹脂6的材料等效的材料形成。
并且參見圖15(a)和15(b)，與變壓器體55C相組合，由第一和第二矩形板56c和56d組成的外部單元56F被使用(第十八實施例)。而且，參見圖15(c)，與變壓器體55D相組合，由第一和第二矩形板56c和56d組成的外部單元56F被使用(第十九實施例)。
實例上述所說明的根據(jù)第二實施例的逆變器變壓器40在此下將作為實例而加以說明。在作為實例的逆變器變壓器中芯3a和3b由具有2000的相對磁導(dǎo)率的Mn-Zn鐵氧體形成且具有3mm的高度、3mm的寬度、以及30mm的長度；磁性樹脂6被如此制成，使得具有約2000相對磁導(dǎo)率的Mn-Zn鐵氧體粉與熱固性環(huán)氧樹脂以80％的體積比混合；端子塊7和8由絕緣材料形成，且具有6mm的高度；線軸5a和5b具有3mm的高度；每個部分之間的絕緣分隔4b具有2mm的高度；并且初級繞組1a和1b以及次級繞組2a和2b圍繞線軸5a和5b被纏繞，并具有約0.5mm的繞組厚度。
在如上所說明的逆變器變壓器40的實例中，磁性樹脂6如圖1(c)所示被設(shè)置，具體地以便于由芯3a和3b、線軸5a和5b、初級繞組1a和1b、以及次級繞組2a和2b組成的結(jié)構(gòu)的頂、側(cè)和底面從芯3a和3b的一端到其另一端被磁性樹脂6覆蓋。磁性樹脂6的尺度被定成具有超出分隔4b周界的測量為約3mm的厚度，且在約150℃被固化。
通過使用上述所說明的逆變器變壓器40，CCFL被點亮，并且由于出自逆變器變壓器40B的泄漏通量而導(dǎo)致的周圍磁場的強度被測量。測量結(jié)果被示于圖4。同樣在圖4中所示的是在圖18中未被提供有磁性樹脂6的常規(guī)逆變器變壓器1A上所獲得的測量結(jié)果。參見圖3，d表示從逆變器變壓器繞組的中間的頂面到測量點的距離。在圖4中，橫軸表示距離d，且豎軸表示在距離d處測量的磁場強度。
如圖4中所示，磁場強度隨著距離d的增加而減小。更具體地，磁場強度與距離d的平方成反比。圖4表明，本發(fā)明的逆變器變壓器40上的磁場強度比圖18中所示的常規(guī)逆變器變壓器上的磁場強度小。例如，如果您在2cm的距離處觀看，則逆變器變壓器40上的磁場強度是8.1A/m，而常規(guī)逆變器變壓器1A上的磁場強度是89A/m。因此，本發(fā)明顯著地減小歸因于來自逆變器變壓器的泄漏通量的周圍磁場的強度。
工業(yè)適用性可提供具有開磁路結(jié)構(gòu)的逆變器變壓器，其整個結(jié)構(gòu)和制造過程被簡化，由此防止成本增加。
權(quán)利要求
1.一種逆變器變壓器，其被提供在用于將DC逆變成AC的逆變器電路中，并且其變換在初級側(cè)輸入的電壓并且將經(jīng)變換的電壓在次級側(cè)輸出，所述逆變器變壓器包括至少一個繞組單元，包括棒形磁芯；以及圍繞棒形磁芯而纏繞的初級繞組和次級繞組；以及磁性樹脂，由包含磁性物質(zhì)的樹脂形成，所述磁性樹脂關(guān)于芯長度方向而覆蓋繞組單元的至少一個部分，以便于初級和次級繞組具有相應(yīng)的預(yù)定泄漏電感。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器變壓器，其中所述磁性樹脂關(guān)于芯長度方向而覆蓋繞組單元的整個部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器變壓器，其中關(guān)于芯長度方向，所述磁性樹脂覆蓋至少下述中的一個繞組單元的兩個端部；以及位于初級和次級繞組之間的邊界區(qū)域的繞組單元的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一項所述的逆變器變壓器，其中具有比磁性樹脂大的飽和磁通密度的外部單元被如此放置，以便于覆蓋變壓器體的周邊的至少一個部分，所述變壓器體包括所述至少一個繞組單元和磁性樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆變器變壓器，其中所述外部單元具有比磁性樹脂小的磁阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的逆變器變壓器，其中所述外部單元具有橫截面呈方形C配置及基本圓形配置之一，以便于覆蓋變壓器體的周邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的逆變器變壓器，其中所述外部單元包括多個構(gòu)件，并且所述構(gòu)件被組合成盒配置以便于覆蓋變壓器體。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7任何一項所述的逆變器變壓器，其中所述外部單元由燒結(jié)材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任何一項所述的逆變器變壓器，其中所述磁性樹脂具有比棒形磁芯小的相對磁導(dǎo)率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任何一項所述的逆變器變壓器，其中包含在所述樹脂中的磁性物質(zhì)是Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體及鐵粉之一。
全文摘要
兩個棒狀芯(3a，3b)分別被施加有初級繞組(1a，1b)和次級繞組(2a，2b)，且磁性樹脂(6)全部或部分覆蓋棒狀芯(3a，3b)的周邊，包括至少其相對端，以便于由此所施加的初級繞組(1a，1b)和次級繞組(2a，2b)具有指定泄漏電感。磁性樹脂(6)的相對磁導(dǎo)率比棒狀芯(3a，3b)足夠小。從棒狀芯(3a，3b)所產(chǎn)生的磁通量部分泄漏到棒狀芯(3a，3b)和磁性樹脂(6)的外部，好象所述棒狀芯具有作為鎮(zhèn)流電感器的泄漏電感。通過磁性樹脂(6)且泄漏到其外部的通量被減小，且其對周邊的影響被減小。
文檔編號H01F27/02GK1802713SQ20048001604
公開日2006年7月12日 申請日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月9日
發(fā)明者新免浩, 法月正志 申請人:美蓓亞株式會社