形成用于变压器和电感器的绕组的嵌套扁平缠绕线圈制造技术

本发明专利技术提供了一种电磁装置，其包括第一成组绕组的嵌套绕组以及与所述第一成组绕组相邻定位的第二成组绕组的嵌套绕组。本发明专利技术还提供了一种制造电磁装置的方法，该电磁装置包括第一成组绕组的嵌套绕组以及与所述第一成组绕组相邻定位的第二成组绕组的嵌套绕组。

Formation of nested flat winding coils for transformer and inductor windings

The invention provides an electromagnetic device, which comprises a nested winding of the first winding and a nested winding of the second winding adjacent to the first winding. The invention also provides a method for manufacturing an electromagnetic device, which comprises a nested winding of the first group winding and a nested winding of the second group winding adjacent to the first group winding.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成用于变压器和电感器的绕组的嵌套扁平缠绕线圈相关申请的交叉引用本申请要求2016年5月6日提交的第15/148,736号美国专利申请的权益，上述美国专利申请的全部内容由此通过引用并入本文，如同其在本文中被完全阐述。
本专利技术涉及电子部件的领域，并且更特别地，涉及形成用于诸如变压器和电感器的磁性装置的绕组的嵌套扁平缠绕线圈。
技术介绍
总体上，变压器是通过电磁感应在两个或更多个电路之间传递电能的电气装置。电磁感应跨越暴露于时变磁场的导体产生电动势(EMF)。也就是说，变压器的初级绕组中的变化的电流产生变压器芯部中的变化的磁通量以及作用在变压器的次级绕组上的变化的磁场。次级绕组处的该变化的磁场由于电磁感应而引起次级绕组中的变化的EMF或电压。变压器依赖于法拉第定律和高磁导率芯部特性，以有效地将AC(交流)电压从一个电压水平改变为另一个电压水平(例如在电力网络内)。目前可获得的平面装置(例如变压器)利用印刷电路板来实现绕组。这些基于印刷电路板的产品的填充系数约为35％。这些已知产品允许同一封装内绕组厚度的最小变化，并且不允许在没有大量成本的情况下的设计灵活性。因此，存在以下需要，即，生产具有更大导体填充系数、允许在同一封装内使用可变厚度和可变数量的导线、具有为了邻近效应而向外构造的绕组的变压器，同时生产具有降低的高度的更高功率的变压器。另外，还需要以下装置，所述装置允许在减小尺寸的封装中实现线圈(例如线圈的数量、类型和定位方面)的变化的布置。
技术实现思路
本专利技术公开了包括嵌套扁平缠绕线圈的变压器或电感器装置以及用于制造这些装置的方法。本专利技术提供了一种电磁装置，其包括第一成组绕组的嵌套绕组以及与所述第一成组绕组毗邻定位的第二成组绕组的嵌套绕组。本专利技术还提供了一种制造电磁装置的方法，所述电磁装置包括第一成组绕组的嵌套绕组以及与所述第一成组绕组毗邻定位的第二成组绕组的嵌套绕组。本专利技术允许使用扁平或边缘缠绕的磁导线来产生用于低轮廓磁性元件的绕组。所述绕组的构造和布置允许内外线圈绕组被缠绕在不同的芯轴上，并且允许一个或多个线圈以嵌套和堆叠的布置定位。这允许产生更高匝数的绕组。根据本专利技术的装置可以堆叠有数行绕组。在本专利技术的一个方面中，提供了包括扁平导线的第一绕组，其中所述第一绕组具有限定第一直径的开口。本专利技术提供了包括扁平导线的第二绕组，所述第二绕组具有限定第二直径的开口。所述第二绕组被设定尺寸以嵌套在所述第一绕组的开口内。所述第一绕组和所述第二绕组形成具有最下方平坦(扁平)表面和最上方平坦(扁平)表面的第一成组绕组。本专利技术提供了包括扁平导线的第三绕组，所述第三绕组具有限定第三直径的开口。本专利技术提供了包括扁平导线的第四绕组，所述第四绕组具有限定第四直径的开口。所述第四绕组被设定尺寸以嵌套在所述第三绕组的开口内。所述第三绕组和所述第四绕组形成具有最下方平坦(扁平)表面和最上方平坦(扁平)表面的第二成组绕组。在一个实施例中，所述第一成组绕组被定位在所述第二成组绕组的上方并与所述第二成组绕组相邻，并且所述第一成组绕组的最下方表面与所述第二成组绕组的最上方表面相邻并面向所述第二成组绕组的最上方表面。一种用于制造具有嵌套扁平缠绕线圈的变压器的方法，该方法包括：将用于所述变压器中的多个绕组缠绕在具有期望的内径和外径的芯轴上；通过将所述多个绕组中的内绕组放置在所述多个绕组中的外绕组内来组装所述多个绕组的嵌套成对绕组，其中所述内绕组的外径与所述外绕组的内径互补(相匹配)；将所述嵌套成对绕组组装在支撑框架上；以及将所述嵌套成对绕组内的两个绕组中的每一个的顶部线圈终端和底部线圈终端各自单独地耦合至多个连接点中的一个以提供一组期望的电连接。所述方法还包括围绕所述多个绕组的组装的嵌套成对绕组组装底芯和顶芯。所述方法还可以包括：通过将所述多个绕组中的第二内绕组放置在所述多个绕组中的第二外绕组内来组装所述多个绕组的第二嵌套成对绕组，从而形成第二组嵌套绕组，其中所述第二内绕组的外径与所述第二外绕组的内径互补(相匹配)；将所述第二嵌套成对绕组组装在所述支撑框架上；以及将所述第二嵌套成对绕组内的两个绕组中的每一个的顶部线圈终端和底部线圈终端各自单独地耦合至多个连接点中的一个以提供一组期望的电连接。所述第二内绕组的外径可以不同于所述内绕组的外径。所述内绕组的内径和所述第二内绕组的内径可以大致相同。所述外绕组的外径和所述第二外绕组的外径可以大致相同。所述内绕组和所述第二内绕组可以被缠绕在同一芯轴上。所述外绕组和所述第二外绕组可以被缠绕在同一芯轴上。所述多个绕组可以被缠绕在不同尺寸的芯轴上。在本专利技术的一个方面中，扁平或平坦的线圈绕组被用于产生用于磁性装置的内绕组和外绕组。这些装置利用已经被缠绕在边缘上和/或已经被螺旋缠绕成各种形状的磁导线以允许产生多匝绕组。本专利技术提供了一种包括形成内绕组和外绕组的嵌套扁平缠绕线圈的磁性装置。本专利技术提供了一种包括中心柱和多个销的支撑框架。多个嵌套绕组围绕所述中心柱。所述多个嵌套绕组的终端可以被连接至所述销。本专利技术的绕组可以由或可以不由具有相同或不同的导线厚度、导线宽度或匝数的导线形成。各种绕组可以由具有相似或不同特性的相同或不同的导线类型形成。本专利技术的嵌套扁平缠绕线圈可用于诸如变压器或电感器的装置中。附图说明从以示例的方式结合附图给出的以下描述可以得到更详细的理解，其中：图1示出了根据本专利技术的变压器的一个实施例，其中顶芯被移除以观察内部并且该变压器被定位在具有销的框架上。图2示出了包括顶芯的图1的变压器的分解视图。图3示出了图2的变压器的分解视图。图4示出了制造根据本专利技术的变压器的方法的一个实施例的流程图。图5示出了根据本专利技术的变压器的俯视图，其示出了具有扭转90度并且围绕支撑框架的销缠绕的终端的绕组。图6示出了具有三组嵌套绕组的变压器的侧视图。图7示出了图6的变压器的立体俯视图。图8示出了当完成了与销的电连接时与中心柱共同对准的两组嵌套线圈的描绘。图9-13示出了在嵌套配置过程期间在不同点处的两个线圈的描绘。图14示出了由多根导线形成的用于本专利技术的嵌套绕组布置中的线圈。图15示出了绕组端子与销的连接。图16示出了堆叠在另一成组绕组的嵌套线圈上的成组绕组的嵌套线圈的剖视图，其中使用绝缘体来分离每个成组绕组。图17A和图17B示出了在绕组中结合薄饼型导线线圈布置的变压器。具体实施方式本文中提供的描述是为了使本领域技术人员能够制造和使用所阐述的所述实施例。然而，各种修改、等同物、变型、组合和替代物对于本领域技术人员将是明显的。任何和所有这些修改、变型、等同物、组合和替代物都旨在落入由权利要求限定的本专利技术的精神和范围内。在以下描述中使用某些术语仅为了方便起见而非限制性的。词语“右”、“左”、“顶”和“底”表示所参考的附图中的方向。除非另外特别声明，否则在权利要求书中和说明书的相应部分中使用的词语“一”和“一个”被定义为包括一个或多个所引用的项目。所述术语包括以上特别提到的词语、其衍生词以及相似含义的词语。后跟两个或更多项目的列表(例如“A、B或C”)的短语“至少一个”是指A、B或C中的任何单独一个以及它们的任何组合。图1-3示出了根据本专利技术的一个实施例的利用嵌套扁平缠绕线圈的变压器100的示例图。如本文中所使用的，术语线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁装置，其包括：包括扁平导线的第一绕组，所述第一绕组具有限定第一直径的开口；包括扁平导线的第二绕组，所述第二绕组具有限定第二直径的开口，所述第二绕组被设定尺寸以嵌套在所述第一绕组的开口内，所述第一绕组和所述第二绕组形成具有最下方平坦表面和最上方平坦表面的第一成组绕组；包括扁平导线的第三绕组，所述第三绕组具有限定第三直径的开口；包括扁平导线的第四绕组，所述第四绕组具有限定第四直径的开口，所述第四绕组被设定尺寸以嵌套在所述第三绕组的开口内，所述第三绕组和所述第四绕组形成具有最下方平坦表面和最上方平坦表面的第二成组绕组；其中所述第一成组绕组位于所述第二成组绕组上方并与所述第二成组绕组相邻，并且其中所述第一成组绕组的最下方表面与所述第二成组绕组的最上方表面相邻并面向所述第二成组绕组的最上方表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.06 US 15/148,7361.一种电磁装置，其包括：包括扁平导线的第一绕组，所述第一绕组具有限定第一直径的开口；包括扁平导线的第二绕组，所述第二绕组具有限定第二直径的开口，所述第二绕组被设定尺寸以嵌套在所述第一绕组的开口内，所述第一绕组和所述第二绕组形成具有最下方平坦表面和最上方平坦表面的第一成组绕组；包括扁平导线的第三绕组，所述第三绕组具有限定第三直径的开口；包括扁平导线的第四绕组，所述第四绕组具有限定第四直径的开口，所述第四绕组被设定尺寸以嵌套在所述第三绕组的开口内，所述第三绕组和所述第四绕组形成具有最下方平坦表面和最上方平坦表面的第二成组绕组；其中所述第一成组绕组位于所述第二成组绕组上方并与所述第二成组绕组相邻，并且其中所述第一成组绕组的最下方表面与所述第二成组绕组的最上方表面相邻并面向所述第二成组绕组的最上方表面。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一绕组具有厚度，并且其中所述第二绕组具有第二厚度。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一绕组的厚度与所述第二绕组的厚度大致相同。4.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一绕组的厚度与所述第二绕组的厚度不同。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一成组绕组具有厚度，并且所述第二成组绕组具有厚度。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一成组绕组的厚度与所述第二成组绕组的厚度大致相同。7.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一成组绕组的厚度与所述第二成组绕组的厚度不同。8.根据权利要求1所述的装置，其中每个绕组具有第一终端和相反的第二终端。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述终端中的至少一个从所述绕组以大约90度扭转和定向。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述绕组中的至少一个包括多丝导线。11.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一绕组和所述第三绕组的开口的直径基本相等。12.根据权利要求11所述的装置，其中所述第二绕组和所述第四绕组的开口的直径基本相等。13.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一成组绕组和所述第二成组绕组同轴地排布。14.根据权利要求1所述的装置，其中用于形成所述第一绕组的导线与用于形成所述第二绕组的导线是相同类型的。15.根据权利要求1所述的装置，其中用于形成所述第一绕组的导线与用于形成所述第二绕组的导线是不同类型的。16.根据权利要求1所述的装置，其中用于形成所述第三绕组的导线与用于形成所述第四绕组的导线是相同类型的。17.根据权利要求1所述的装置，其中用于形成所述第三绕组的导线与用于形成所述第四绕组的导线是不同类型的。18.根据权利要求1所述的装置，其还包括：包括扁平导线的第五绕组，所述第五绕组具有限定第五直径的开口；包括扁平导线的第六绕组，所述第六绕组具有限定第六直径的开口，所述第六绕组被设定尺寸以嵌套在所述第五绕组的开口内，所述第五绕组和所述第六绕组形成具有最下方平坦表面和最上方平坦表面的第三成组绕组；其中所述第三成组绕组位于所述第一成组绕组上方并与所述第一成组绕组相邻，并且其中所述第三成组绕组的最下方表面与所述第一成组绕组的最上方表面相邻并且面向所述第一成组绕组的最上方表面。19.根据权利要求1所述的装置，其还包括外绕组，所述外绕组包括扁平导线，所述外绕组具有限定直径的开口，所述外绕组的开口被配置成以嵌套布置围绕并接收所述第二绕组或所述第四绕组中的一个。20.一种用于制造具有嵌套扁平缠绕线圈的变压器的方法，所述方法包括：形成包括扁平导线的第一绕组，所述第一绕组具有限定第一直径的开口；形成包括扁平导线的第二绕组，所述第二绕组被设定尺寸以嵌套在所述第一绕组的开口内，所述第二绕组具有限定第二直径的开口；将所述第二绕组定位在所述第一绕组的开口内以形成具有厚度以及最下方平坦表面和最上方平坦表面的第一成组绕组；形成包括扁平导线的第三绕组，所述第三绕组具有限定第三直径的开口；形成包括扁平导线的第四绕组，所述第四绕组被设定尺寸以嵌套在所述第三绕组的开口内，所述第四绕组具有限定第四直径的开口；将所述第四绕组定位在所述第三绕组的开口内以形成具有厚度以及最下方平坦表面和最上方平坦表面的第二成组绕组；将所述第一成组绕组定位在所述第二成组绕组上方并将所述第一成组绕组定位成与所述第二成组绕组...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·福莱，
申请(专利权)人：韦沙戴尔电子有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US