具有平面初级绕组的变换器制造技术

本发明专利技术提供一种变换器，例如电流感测变换器，其中被布置在印刷电路板内的传导迹线用作变换器的初级绕组。变换器还包括例如在绕线管的空心销轴周围卷绕的次级绕组，磁芯的芯柱被布置穿过所述绕线管的空心销轴。磁芯芯柱以及在一些实施例中还有次级绕组的全部或部分被插入由初级绕组迹线环绕的印刷电路板中的通孔。

【技术实现步骤摘要】
具有平面初级绕组的变换器相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2012年6月12日提交的临时申请号61/658,450的优先权，其通过此引用合并到本文。
本公开属于电气变换器的领域。所公开的实施例针对电流感测变换器(currentsensetransformer)、变换器的其它应用以及包括此类装置的系统，例如功率转换器。
技术介绍
电磁变换器已经长期作为许多电气和电子系统中的常用部件，并且尤其在那些系统中提供例如电流隔离、降低或升高电压或电流转换以及功率转换的功能。除了在这些系统的功率回路中变换器的使用之外，变换器还经常作为控制应用中的电流传感器使用。作为本领域中的基本原则，电子系统的小型化继续作为主要的趋势。这个朝着小型化的驱动还适用于功率电子设备，包括例如功率转换器的子系统。但是因为变换器必定要求磁芯并且还要求导线或别的导体的多个绕组，变换器不能容易地集成到固态部件中，并且分立的变换器可以另外被最小化的程度也被限制，尤其是相对于其它部件。变换器可能是它的子系统印刷电路板上最高的部件，并且因此从子系统形状因数的立场来看，带来限制性的尺寸。下面讨论另外的问题。
技术实现思路
所公开的实施例提供变换器以及制作该变换器的方法，其中变换器所安装到的印刷电路板中的一个或多个导体被用作变换器的绕组之一。所公开的实施例提供这样的变换器和方法，其中次级绕组全部或部分被布置在印刷电路板的平面内。所公开的实施例提供这样的变换器和方法，其中初级绕组包括印刷电路板相应的层中的多个迹线，所述多个迹线并联连接以减少初级的串联电阻。所公开的实施例提供适合作为电流变换器使用的这样的变换器和方法。使用一个或多个印刷电路板迹线作为绕组之一(例如，初级)来构造包括初级绕组和次级绕组以及磁芯的变换器。磁芯具有在接近初级绕组导体迹线的位置插入穿过印刷电路板中的孔的第一芯柱(leg)，以及在附近位置插入穿过板的一个或多个其它芯柱。次级绕组与磁芯同轴(coaxial)，例如，在磁芯被穿过其布置的绕线管的空心销轴周围卷绕。按照本公开的第一方面，提供一种变换器，包括：第一绕组，包括环绕印刷电路板中的第一通孔的至少一个传导迹线；磁芯元件，包括顶部构件、底部构件以及在顶部构件与底部构件之间延伸并且穿过所述印刷电路板中第一通孔和第二通孔中相应的通孔的第一芯柱和第二芯柱，所述磁芯元件的所述顶部构件和底部构件被布置在所述印刷电路板的相反侧；第二绕组，与所述磁芯元件的一部分同心；以及第一引线和第二引线，连接到所述第二绕组的相应末端。按照第一方面所述的变换器，其中所述第二绕组包括具有围绕所述磁芯元件的所述第一芯柱的选定匝数的导线绕组。按照第一方面所述的变换器，其中所述第二绕组的所述选定匝数中的至少一些被布置在所述印刷电路板的所述第一通孔内。按照第一方面所述的变换器，其中所述第二绕组的所述选定匝数全部都被布置在所述印刷电路板的所述第一通孔内。按照第一方面所述的变换器，还包括：绕线管，具有被布置在所述印刷电路板的一侧上并且支撑所述第一引线和第二引线的基底，并且具有从所述基底延伸并被布置在所述第一通孔内的空心销轴元件，所述第二绕组被布置在所述销轴元件的外表面上，并且所述磁芯元件的所述第一芯柱被布置在所述空心销轴元件内。按照第一方面所述的变换器，还包括：绕线管，具有被布置在所述印刷电路板的一侧上并且支撑所述第一引线和第二引线的基底，并且具有从所述基底延伸的空心销轴元件，所述第二绕组被布置在所述销轴元件的外表面上，并且所述磁芯元件的所述第一芯柱被布置在所述空心销轴元件内；其中所述第一通孔具有大小小于所述空心销轴元件的截面的截面；并且其中所述第二绕组包括具有所述空心销轴周围的选定匝数的导线并且被布置在所述第一通孔的外面的导线绕组。按照第一方面所述的变换器，其中所述第一绕组包括：多个传导迹线，每个都被放置在所述印刷电路板的多个传导层之一中，并且每个都环绕所述第一通孔。按照第一方面所述的变换器，其中所述多个传导迹线各自延伸到内缘；并且其中所述第一通孔被边缘镀覆以将所述多个传导迹线互相并联连接。按照第一方面所述的变换器，其中所述第一绕组用作所述变换器的初级绕组；其中所述第二绕组用作所述变换器的第一次级绕组；并且还包括：与所述磁芯元件的所述第一芯柱同心的第二次级绕组；以及连接到所述第二次级绕组的相应末端的第三引线和第四引线。按照第一方面所述的变换器，其中所述磁芯元件还包括：延伸进入所述印刷电路板中的第三通孔的第三芯柱，所述第三通孔被布置在所述第一通孔的与所述第二通孔相反的一侧上；其中所述顶部构件连接所述印刷电路板的一侧上的所述第一芯柱、第二芯柱和第三芯柱的末端；并且其中所述底部构件连接所述印刷电路板的另一侧上的所述第一芯柱、第二芯柱和第三芯柱的末端。按照第一方面所述的变换器，其中所述第二绕组包括具有围绕所述磁芯元件的所述顶部构件的选定匝数的导线绕组。按照本公开的第二方面，提供一种用于变换器的组件，包括：由磁性材料组成的磁芯元件，并且至少具有从第一基底的相同侧延伸的第一芯柱和第二芯柱；由磁性材料组成的磁性连接构件，具有与所述磁芯元件的所述第一芯柱和第二芯柱的终端啮合的大小和形状；第一导线绕组，具有围绕所述磁芯元件的所述第一芯柱的选定匝数；以及第一引线和第二引线，连接到所述第一导线绕组的相应末端。按照第二方面所述的组件，还包括：绕线管，具有支撑所述第一引线和第二引线的基底，具有从所述基底延伸的销轴元件，所述磁芯元件的所述第一芯柱被布置穿过所述销轴元件，并且所述销轴元件具有所述第一导线绕组被布置在其上的外表面。按照第二方面所述的组件，还包括：第二导线绕组，具有围绕所述磁芯元件的所述第一芯柱的选定匝数，被布置在所述绕线管的所述销轴元件的所述外表面上；以及第三引线和第四引线，由所述绕线管支撑并且被连接到所述第二导线绕组的相应末端。按照第二方面所述的组件，其中所述磁芯元件具有从所述第一基底的与所述第一芯柱和第二芯柱的相同侧延伸的第三芯柱；并且其中所述磁性连接构件具有与所述磁芯元件的所述第一芯柱、第二芯柱和第三芯柱的终端啮合的大小和形状。按照本公开的第三方面，提供一种将变换器安装到印刷电路板的方法，包括：将绕组单元放置到其中导线绕组与所述印刷电路板的第一通孔同心的所述印刷电路板的选定位置上，其中所述绕组单元包括连接到具有选定匝数的所述导线绕组的相应末端的第一引线和第二引线；将磁芯元件的第一芯柱和第二芯柱分别插入穿过所述印刷电路板的所述第一通孔和所述第二通孔，所述第一芯柱和第二芯柱从基底延伸；将片附连到所述磁芯元件的所述第一芯柱和第二芯柱的末端，其中所述被附连的片在所述印刷电路板的与所述磁芯元件的所述基底相反的一侧上；以及将所述第一引线和第二引线焊接到第一焊接区和第二焊接区；其中所述印刷电路板包括环绕所述第一通孔的至少一个传导迹线。按照第三方面所述的方法，还包括：在将所述磁芯元件的所述第一芯柱插入穿过所述绕线管的空心销轴内部之前；其中在所述放置期间执行将所述磁芯元件的第一芯柱和第二芯柱插入穿过所述第一通孔和第二通孔。按照第三方面所述的方法，其中在所述焊接之后执行将所述磁芯元件的第一芯柱和第二芯柱插入穿过所述第一通孔和第二通孔。按照第三方面所述的方法，还包括：将焊膏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变换器，包括：第一绕组，包括环绕印刷电路板中的第一通孔的至少一个传导迹线；磁芯元件，包括顶部构件、底部构件以及在顶板与底板之间延伸并且穿过所述印刷电路板中第一通孔和第二通孔中相应的通孔的第一芯柱和第二芯柱，所述磁芯元件的所述顶板和底板被布置在所述印刷电路板的相反侧；第二绕组，与所述磁芯元件的一部分同心；以及第一引线和第二引线，连接到所述第二绕组的相应末端。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 13/839,7781.一种变换器，包括：第一绕组，包括环绕印刷电路板中的第一通孔的至少一个传导迹线；磁芯元件，包括顶部构件、底部构件以及在顶部构件与底部构件之间延伸并且穿过所述印刷电路板中第一通孔和第二通孔中相应的通孔的第一芯柱和第二芯柱，所述磁芯元件的所述顶部构件和底部构件被布置在所述印刷电路板的相反侧；第二绕组，与所述磁芯元件的一部分同心，并且包括具有围绕所述第一芯柱的多个线匝的导线绕组，其中所述第二绕组的至少部分线匝被布置在所述印刷电路板的所述第一通孔内；以及第一引线和第二引线，连接到所述第二绕组的相应末端。2.如权利要求1所述的变换器，其中所述第二绕组的全部线匝都被布置在所述印刷电路板的所述第一通孔内。3.如权利要求1所述的变换器，还包括：绕线管，具有被布置在所述印刷电路板的一侧上并且支撑所述第一引线和第二引线的基底，并且具有从所述基底延伸并被布置在所述第一通孔内的空心销轴元件，所述第二绕组被布置在所述销轴元件的外表面上，并且所述磁芯元件的所述第一芯柱被布置在所述空心销轴元件内。4.如权利要求1所述的变换器，其中所述第一绕组包括：多个传导迹线，每个都被放置在所述印刷电路板的多个传导层之一中，并且每个都环绕所述第一通孔。5.如权利要求4所述的变换器，其中所述多个传导迹线各自延伸到内缘；并且其中所述第一通孔被边缘镀覆以将所述多个传导迹线互相并联连接。6.如权利要求1所述的变换器，其中所述第一绕组用作所述变换器的初级绕组；其中所述第二绕组用作所述变换器的第一次级绕组；并且还包括：与所述磁芯元件的所述第一芯柱同心的第二次级绕组；以及连接到所述第二次级绕组的相应末端的第三引线和第四引线。7.如权利要求1所述的变换器，其中所述磁芯元件还包括：延伸进入所述印刷电路板中的第三通孔的第三芯柱，所述第三通孔被布置在所述第一通孔的与所述第二通孔相反的一侧上；其中所述顶部构件连接所述印刷电路板的一侧上的所述第一芯柱、第二芯柱和第三芯柱的末端；并且其中所述底部构件连接所述印刷电路板的另一侧上的所述第一芯柱、第二芯柱和第三芯柱的末端。8.一种用于变换器的组件，包括：由磁性材料组成的磁芯元件，并且至少具有从第一基底的相同侧延伸的第一芯柱和第二芯柱；由磁性材料组成的磁性连接构件，具有与所述磁芯元件的所述第一芯柱和第二芯柱的终端啮合的大小和形状；第一导线绕组，具有围绕所述磁芯元件的所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ卡塔拉诺，D斯蒂芬斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US