专利名称：：开关型电源变压器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及开关型电源变压器领域。具体讲，本发明涉及对这种类型的变压器的一种改进。目前，带有阴极射线管的大多数电视机和监视器都装备有开关型电源。这些电源采用对电流进行斩波的方式运行。目前，这种类型的电源的原理是众所周知的。文章“IEEtransactiononConsumerElectronics473-479”说明了这种类型的电源的优点和工作原理。这些电源都包括一个具有初级绕组和次级绕组的变压器。本发明涉及这种变压器的结构设计。在以LicentiaPatentWervaltung的名义提出的欧洲专利EP71OO8中描述了用于开关型电源的这种类型的变压器的一个已知的例子。本发明描述了一种用于开关型电源的变压器，在该变压器中，其初级绕组和次级绕组不是按照围绕铁磁芯的递次层绕制的，而是绕制在沿铁磁芯轴向排列的相邻腔室中。每一个腔室用一片绝缘材料与下一个腔室隔开。这种类型的变压器在图1中用总标号1表示。该变压器有一个由两个彼此用一行粘合剂5相互粘接的E形铁氧体半芯3、4形成的铁氧体磁心2以便形成一个与同中心部分(在图1中被一个线圈架6遮住)邻接的矩形横截面成直角的环；在图2中局部示出了线圈架6。线圈架6具有一个圆筒状中空中心芯7和若干垂直于这个中心体的间隔层8。在图2中只示出了这些间隔层之中的一个。在形成在两个间隔层之间的腔室9中有若干绕组(未示出)。这些绕组的导线10、10’与连接接头11、11’相连。初级绕组与连接接头11相连，而次级绕组与连接接头11’相连。全部初级绕组连接接头11都被置于变压器的一侧。全部次级绕组连接接头11’都被置于变压器的另一侧。由于在图1中示出的是透视图，所以只示出了初级绕组线10和初级绕组连接接头11。为了使绝缘更好，次级连接线10’和次级连接接头11’都被设置在变压器的另一侧。次级绕组的线10’按照类似于将初级绕组的线10连接到初级绕组的连接接头11的技术方式被连接到次级绕组的连接接头11’上。措辞“变压器的另一侧”指的是初级绕组的接头11和次级绕组的接头11’位于所述芯的对称平面的两侧。在图1表示的那种情况下，这个平面是形成芯2的每一个半芯3、4的E形体的全部三个分支所共有的对称平面。措辞初级绕组10的导线和次级绕组10’的导线的“端部12、12’”在以下用于表示线10、10’位于绕组的端部和连接接头11或11’之间的部分。这些端部用形成在绝缘间隔层8的一侧的凹口13、13’保持在适当位置上。间隔层8的凹口13或13’一起形成了间隔层8的连接梳14。引导初级绕组导线10的间隔层8的连接梳的凹口13被设置在与初级绕组的连接接头11相同的一侧。引导次级绕组导线10’的间隔层8的连接梳的凹口13’被设置在与次级绕组的连接接头的11’相同的一侧。这种变压器的结构设计使初级侧(也称“热侧”)与次级侧(也称“冷侧”)绝缘良好。这种良好的绝缘是由于初级绕组和次级绕组是处在利用绝缘间隔层8彼此直流隔离的腔室9中，并且还由于初级绕组接头11和次级绕组接头11’彼此相距很远。由于容纳有初级绕组的腔室9和容纳有次级绕组的腔室9’的轴向位置是交错的，并且它们的数目相当多，所以漏感保持可以接受。然而，所有其他的因素都是一样的，因此，当切换频率增加时，这种漏感也增加。本发明的目的是提供一种用于开关型电源的变压器，这种类型的变压器具有若干个腔室(例如在欧洲专利EP71008中所说明的)，漏感小，并且在考虑到这些变压器的使用者的各种各样的需要的同时仍然容易制造，所有这些都同时保持腔式变压器中固有的绝缘质量。根据本发明这个任务是通过根据线圈架要容纳的绕组来制做所述的线圈架完成的。对于这一点详细说明如下业已看出，该线圈架是由一种绝缘材料构成的。它包括一个中空的圆筒7。这个圆筒7的内部容纳有该变压器的磁路的一部分。构成初级或次级的绕组是围绕着这个圆筒制成的。这个圆筒的外径构成了位置最靠近这个圆筒的那些部分线圈中每一个的内径。一个部分线圈的外径是这个绕组的最大直径。如果在已经绕制了第一绕组的一个腔室中绕制一个第二部分绕组，这第二绕组的内径等于第一绕组的外径，它的外径就是这个第二绕组的最大直径。根据本发明，容纳在线圈架的每一个腔室中的最外绕组的外径是相等的。应该注意到，使用措辞“直径”预先假定圆筒7是一个回转圆筒，也就是说，是一个其横断面是由圆环构成的圆筒。在更为常见的情况下，它可能是一个任意的圆筒，也就是说，是由在与一条准曲线相切时平行于其自身移动的直线产生的容积空间。例如，可以是一个具有矩形或椭圆形截面的圆筒。在实施本发明的这种一般情况下，容纳在每一个腔室中的最外绕组的外侧表面都与同一个圆柱形表面吻合，这个圆柱形表面平行于接纳最内绕组的线圈架的圆柱形表面。概括地说，按照其最普遍形式，本发明涉及一种用于开关型电源的变压器，该变压器配置有一个具有轴线为AA’的圆筒形部分和若干与轴线AA’正割的间隔层的线圈架，由两个沿轴向相邻的间隔层限定的容积空间和圆筒形部分的外侧表面构成了线圈架的那些腔室，每一个腔室容纳至少一个导线绕组，每一个绕组有两个侧面，即一个最靠近线圈架的圆筒形部分的外侧表面的内侧表面，以及一个作为这个绕组离该线圈架的外侧表面最远的外侧表面的外侧表面，每个腔室的绕组的一个外表面构成了全部与同一个平行于所述线圈架的外侧表面的圆筒形表面吻合的每一个腔室的绕组的最外表面。这种类型的结构不同于已有技术的结构之处在于在已有技术的开关型电源的腔式变压器中，这些间隔层限定了一些其轴向长度全部彼此相等的腔室。根据本发明，这些轴向长度由一个腔室到另一个腔室是可以改变的，结果，在每一个腔室中的绕组的不同的匝数构成了其最外侧表面与平行于线圈架的圆柱面的唯一圆柱面相吻合。根据本发明的一个实施例有助于减少漏感。另一个措施有助于进一步减少这种泄漏。这涉及到一方面把初级绕组彼此平行放置，另一方面把次级绕组彼此平行放置。将每一个绕组部分，例如，成为一个初级平行绕组的初级绕组部分，置于一个初级腔室中。这个初级腔室与一个次级腔室相邻，这个次级腔室本身容纳有一个利用另外一些次级绕组构成一个次级平行绕组的绕组部分。这种平行绕组结构不仅有助于减少这些绕组的欧姆电阻，而且还有助于通过增加初级和次级绕组面对表面的面积减少电感损失。措辞“面对表面”指的是平行于间隔层的绕组表面。当表面处于同一间隔层的两侧时，它们被称为“面对”。现在，将参照附图描述本发明最普通的实施例、优选的实施例和优选的实施例的各种变化形式。在附图中图1(已经讨论过)示出了一个公知变压器的透视图。图2(已经讨论过)示出了一个线圈架部件的透视图。在这个部件中，只示出了腔室间隔层之一。图3示出了装备已有技术变压器的一个线圈架和它所容纳的绕组的轴向半剖视图。图4示出了本发明最普遍的实施例中用于本发明的变压器的一个线圈架和它所容纳的绕组的轴向半剖视图。图5示出了一个根据本发明的变压器的平面图。图6示出了一个在图5中6-6线上的轴向半剖视图。图7示出了根据本发明的一个变压器的优选实施例的初级和次级绕组的连接方式。图8用图解方式示出了图7所示的绕组在图6所示的线圈架的腔室中的实际定位。图9示出了一个根据已有技术的间隔层之一的平面图。图10示出了本发明变压器线圈架的至少一个间隔层的平面图。在所有的这些图中，具有同样功能的元件使用同样的标号。图3示出了承载容纳在线圈架6的腔室9中的初级绕组15和容纳在线圈架6的腔室9’中的次级绕组16的线圈架6的轴向半剖视图。为了提供良好的耦合，腔室9和9’的位置是交替设置的。每一个腔室的容积是由属于轴AA’的中空管7的表面17和由垂直于轴AA’的间隔层8界定的。在所示的例中，有三个容纳有初级绕组的腔室9和三个容纳有次级绕组的腔室9’。由于两个相邻的间隔层的轴向间隙彼此相等，所以所有的腔室都具有相同的容积。初级绕组腔室被表示为9-1、9-2和9-3。次级绕组腔室被表示为9’-4、9’-5和9’-6。腔室9-1容纳有一个工作初级绕组的部分15a，腔室9-2容纳有同一绕组的另一部分15b，以及腔室9-3容纳有同一绕组的最后一部分15c。绕组15a、15b和15c串联安装，并且例如用焊接方式被连接到接头11上。其他一些初级绕组、用于控制的绕组15e和用于反馈的另一个绕组15d被装在腔室9-2中。这样，腔室9-2容纳有一个绕在另一个上的三个绕组或绕组部分。当第二绕组的内径等于第一绕组的外径时，就把第二绕组说成在第一绕组之上。次级绕组腔室分别在腔室9’-4中容纳有绕组16a，在腔室9’-5中容纳有绕组16b以及在腔室9’-6中容纳有绕组16c。次级的这三个第一绕组并联连接并且还被连接到次级的接头11上(例如利用焊接)。串联连接的绕组部分16d、16e和16f分别被装在绕组16a、16b和16c之上。最后，绕组16g在腔室9’-6中被装在绕组16f之上。通常，初级绕组和次级绕组由被装在各个腔室中的和根据需要串联或并联的绕组部分构成。采用这种结构的目的在于优化初级与次级之间的耦合，减少欧姆电阻损失，在次级获得所需要的各种电压以及为了获得可接受的工作温度根据冷却措施确定该组件的尺寸。选择在初级和次级的绕组的匝数，以便在将欧姆损失(铜损)和磁损失或磁漏(芯损)最大限度降低的同时在次级获得所需要的电压。根据所进行得计算和检验，制作出一些变压器，例如具有图3所示的变压器技术特性的变压器，在这些变压器中，绕组是按如上所述制作的。在所示的例子中，可以看出位于最外面的绕组或绕组部分的各种外径是不相等的，结果这些绕组的侧表面具有锯齿状外观。这是由于这些腔室9具有相等的容积。同样，选择导线的直径主要是由于它们的欧姆特性，为了使所得到的变压器体积不太大也不太重，仅需考虑绕组所占据的体积。根据本发明，为了将磁损并且继而将欧姆损失降低到最地限度，制作腔室、选择导线直径和选择绕组数目不仅要根据在图3中所示的已有技术的说明中已经说明过的考虑，而且还要增加一个由每一个腔室的最外绕组的外径构成的参数。根据本发明，每一个腔室的最外直径彼此相等。图4示出了本发明的一个理想的实施例。该图示出了带有初级绕组或绕组部分15和次级绕组16的线圈架6的轴向平面上一半剖面。在这个理想的例子中，由与中心圆筒7的边界表面17正割的间隔层8构成的那些腔室9的形状和体积不必相似或相等。不垂直于轴线AA’的间隔层8-1、8-2限定了一个腔室9-1，这两个间隔层在轴向平面上的每一个横断面都是梯形，在这个理想的例子中特意显示出来。间隔层8-3、8-4与边界17正割，它们在轴向平面上的每一横断面都是弯曲的，也已被显示出来。这些间隔层和边界17围成了腔室9-3，该腔室在轴向平面上的每一个横断面具有在图4中所示的形状。在每一个腔室9中，包含在其中的这些绕组的最外表面18的那一部分是直线线段CC’。每一个腔室9的每一个直线线段CC’属于平行于线圈架6的中心部分7的轴线AA’的同一直线BB’。就在一个轴向平面上的线圈架的每一部分来说同样如此。为了得到这种结果，该领域中的熟练的技术人员可以改变若干参数，例如-每一个腔室的形状，-构成各个绕组的导线的直径，-添加与第一绕组并联的若干绕组。这些考虑将在按已知方式确定了那些绕组的匝数以及它们在各个腔室中的分布之后出现。在最常见的情况下，生产用于制造线圈架的设备的成本也是重要的。现在将参照图5-9说明根据本发明的一个变压器的优选的实施例。图5示出了根据本发明的一个变压器的平面图。这个变压器具有图1所示变压器的一般形状。该变压器的顶部是与连接接头11、11’相反的一侧。图5示出了芯2的顶部、线圈架的若干部分、特别是该线圈架带有接头11的下部19以及初级侧的和次级侧的梳形部分14、14’。图6和8是沿图5所示变压器的6-6线剖开的半剖面的放大视图。为清楚起见，在图6中没有示出绕组。图6示出了线圈架6和芯2被装在线圈架6的中心部分7中的那一部分。垂直于中心部分7的轴线AA’的间隔层8利用该中心部分的表面17限定了准备用于容纳绕组的腔室9。中心部分7是一个回转圆柱体。装在每一个腔室内的绕组和容纳在各个腔室中的全部绕组中的每一个的最外表面在这个实施例中是一个回转圆柱体表面。每一个腔室的最外绕组的外径全部彼此相等。可以看出，这些腔室的高度，也就是说在两个相邻的间隔层之间平行轴线AA’测得的分隔距离不必彼此相等。在构成绕组的导线具有相等的直径的情况下，那么这些腔室的高度与容纳在每一个腔室中绕组的匝数成反比。在这些绕组的匝数相等、而导线的直径不同的情况下，那么这些腔室的高度与容纳在其中的导线的直径的平方成正比。当然，只有在这些腔室的高度比容纳在其中的导线的直径大的情况下以上给出的计算值才是可能的。已给图6中的变压器的那些腔室9编号为C1至C9。下表为每一个腔室给出容纳在其中的绕组的匝数和所使用的导线的直径。</tables>在所示例子中，为了简化制造工艺，每一个腔室只容纳有直径相同的导线。如果一个腔室容纳有多个绕组，当然这些绕组可以使用不同直径的导线。对于每一个初级绕组和次级绕组，图7和8示出了它们的连接方式(并联或串联)以及它们在每一个腔室9中的位置。在图7左面部分所示出的变压器的初级侧具有三组绕组。第一组绕组20包括4个并联在初级侧上的接头10之间的绕组。有编号B1-B9的9个接头。第一组绕组20的4个绕组的编号为N1、N5、N8和N17。包括串联的并且在编号为B4的端子10上彼此会合的两个绕组的第二组绕组21被连接在编号为B3和B5的端子10之间。这第二组的两个绕组的编号为N12和N13。最后，由编号为N10和N11的并且在编号为B7的端子10上被串联的两个绕组构成的第三组初级绕组22被连接在编号为B6和B8的两个端子10之间。在图7的右面部分示出的次级侧也有三组绕组。第一组23只包括一个编号为N6的、被连接在编号为B16和B17的次级端子11’之间的绕组。第二组24只包括一个编号为N7的、被连接在编号为B11和B12的次级端子11’之间的绕组。最后，第三组25包括三个串联连接的子绕组组。第一子绕组组26包括三个并联连接在编号为B12和B13的端子11’之间的绕组。这三个绕组编号为N2，N9和N14。第二子绕组组27包括两个编号为N3和N15的并且被连接在编号为B13和B14的端子之间的两个并联的绕组。最后，第三子绕组组28包括两个编号为N4和N16的并且被连接在编号为B14和B15的端子之间的两个并联的绕组。如图8中所示，按照绕组编号从腔室编号C1至腔室编号C9增加来装入各个绕组。初级绕组装在编号为C1、C3、C5、C7和C9的腔室内。并联连接并且形成绕组组2O的每一个绕组N1、N5、N8、N17分别独立地被装入腔室C1、C3、C5、C7和C9中。那些次级绕组组被装在编号为C2、C4、C6和C8的腔室9’中。因此，可以看出，次级的偶数编号的腔室与其中容纳有初级绕组的奇数编号的腔室交替设置。除去最末端的腔室C1和C9之外，其余的容纳有初级绕组的腔室都与容纳有次级绕组的两个腔室相邻。在所示的例子中，在最末端腔室C1和C9是容纳有初级绕组的腔室的情况下，每一个容纳有次级绕组的腔室都与两个容纳有初级绕组的腔室相邻。包括绕组N6的次级绕组组23被装在腔室C4中。包括绕组N7的绕组组24同绕组组23的绕组N6一同被装在腔室C4中。腔室C4只包括绕组N6和N7。次级绕组组25的绕组装在编号为C2、C6和C8的次级腔室中。子绕组组26、27和28的系列绕组N2、N3和N4被装在编号为C2的腔室9’中，该腔室不容纳其他的绕组。最后，子绕组组26的绕组N9被单独装在腔室C4中。并联绕组N2、N9和N14的匝数分别为41、44和41。为了在这三个并联绕组的每一个中得到相同值的电流可以调节这些匝数。当制作样机时，为了均衡这三个绕组每一个中的欧姆损失和温度，需要进行这些调节。一方面对两个平行绕组N3和N4，另一方面N15和N16进行同样的调节。这样做所达到的结果是将欧姆损失分散到每一个腔室C2、C6和C8中，以便最大限度地降低在该腔室中所能达到的最大温度。同样，在初级，调节并联绕组N1、N5、N8和N17中每一个的匝数以便在每一个绕组中得到相等的电流并因此在腔室C1、C3、C5和C9的每一个中得到相等的欧姆损失。这样，就能最大限度地降低在腔室中达到的最大温度。并联连接的初级绕组N1、N5、N8和N17中的每一个都在一个腔室中，该腔室在一侧至少与一个本身容纳有一个次级绕组、一组并联连接的次级绕组构成的部分的腔室相邻，这一事实有助于增加初级和次级绕组的面对表面的面积。这种面对表面的面积的增加增强初级和次级之间的耦合，并因此有助于减少漏感。当本发明的变压器被安装到阴极射线管的控制底盘上时，该变压器有助于减少使在该管上形成的图像出现有害失真的寄生信号。在一个有益的实施例中，在容纳有若干绕组或绕组部分的两个腔室之间的间隔层中至少有一个要配备两个用于固定绕组端部的梳形板。利用图9和10示出了根据本发明的这个实施例的间隔层和已有技术的间隔层之间的区别。图9示出了根据已有技术的间隔层8的平面图。这个大体上呈矩形的间隔层在其一侧配置有一个梳形板14。这个梳形板用于从绕组的端部到连接接头11固定那些绕组的末端12。这个梳形板究竟是设置在初级侧还是设置在次级侧要根据设置在腔室9(腔室9本身被直接设置在这个间隔层的上方)中的那些绕组是初级绕组还是次级绕组来定。根据本发明的实施例，间隔层8之中至少有一个带有两个梳形板，即在初级侧上的梳形板14和在次级侧上的梳形板14’。相对于该间隔层的中间轴线来说，这两个梳形板中的每一个的位置与另一个的位置大体上对称。措辞“中间轴线”指的是平行于或垂直于该间隔层的平面并通过该间隔层的对称点或距该间隔层的两个相对边缘等距的点的一条轴线。在图10所示的例子中，穿过作为管7的中心的点O、被包含在芯2的对称面中和该间隔层的平面中的轴线BB’就是一条中间轴线。穿过点O并垂直于该间隔层的平面的轴线也是一条中间轴线。直接设置在这个间隔层的上方的腔室9同样可以是一个容纳有初级绕组或次级绕组的腔室。已知电源可以在初级侧或次级侧加以控制。因此，根据这个实施例，在模制线圈架时预先确定容纳有控制绕组的腔室的位置，然而也可以根据顾客的需要在绕制绕组时确定对控制侧的选择。这使得在生产中可以有更大的灵活性。权利要求1.一种用于开关型电源的腔式变压器(1)，该变压器配置了具有轴线为AA’的圆筒形部件(7)和若干与轴线AA’正割的间隔层(8)的线圈架(6)，由两个轴向相邻的间隔层限定的若干空间和圆筒形部件的外侧表面(17)构成了线圈架(6)的一些腔室(9)，每一个腔室(9)容纳至少一个初级或次级导线绕组，每一个绕组具有两个侧面，一个最靠近线圈架(6)的圆筒形部件(7)的外侧表面(17)的内侧表面，每个腔室的绕组的内表面之一构成了这个腔室(9)的绕组的最内表面(17)，所述最内表面(17)与线圈架(6)的外侧表面(17)相吻合，以及一个是距离线圈架(6)的外侧表面最远的这个绕组的外表面的外侧表面，腔室中每一个的绕组的外表面之一构成了这个腔室(9)的绕组的最外表面(18)，该变压器的特征在于腔室(9)中每一个的那些绕组的最外表面(18)全部与平行于该线圈架的外侧表面(17)的同一圆柱形表面(18)相吻合。2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于初级绕组(2O)中至少有一个构成了至少三个并联连接的局部绕组(N1，N5，N8，N17)，每个局部绕组在腔室(9)中被隔离，容纳这些绕组的腔室(C1，C3，C5，C9)各自邻接一个容纳次级绕组的腔室(9’)。3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于初级绕组(2O)由4个并联连接的局部绕组构成，每一个局部绕组被隔离在一个腔室中。4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于次级绕组(25)由至少2个并联的局部绕组(N2，N3，N4；N14，N15，N16)构成，局部次级绕组中的每一个被装在在一侧至少与容纳初级的一个绕组的腔室(9)邻接的腔室(9’)中。5.根据权利要求4所述的变压器，其特征在于次级绕组(25)中的一个包括三个并联连接的局部绕组(N2，N3，N4；N14，N15，N16)。6.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于并联连接的局部初级绕组中的每一个的匝数使得在这些局部绕组的每一个中产生相同值的电流。7.根据权利要求4所述的变压器，其特征在于并联连接的局部次级绕组中每一个的匝数使得在这些局部绕组的每一个中产生相同值的电流。8.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于次级绕组(25)由至少2个并联的局部绕组(N2，N3，N4；N14，N15，N16)构成，每个局部次级绕组被装在在一侧至少与容纳初级的一个绕组的腔室(9)邻接的腔室(9’)中。9.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于并联连接的局部初级绕组中每一个的匝数使得在这些局部绕组每一个中产生相同值的电流。10.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于并联连接的局部次级绕组中每一个的匝数使得在这些局部绕组每一个中产生相同值的电流。11.根据权利要求9所述的变压器，其特征在于初级绕组(20)包括4个并联连接的局部绕组，次级绕组(25)中的一个包括三个并联连接的局部绕组(N2，N3，N4；N9；N14，N15，N16)，次级的并联连接的那些局部绕组各自被装在与两个容纳有初级绕组的腔室邻接的若干腔室中。12.根据权利要求1至11所述的变压器，其特征在于间隔层中至少有一个包括两个梳形板，这两个梳形板中的一个引导初级导线，另一个引导次级导线。全文摘要本发明公开了一种用于开关型电源的变压器(1)。该变压器配备有一个具有若干腔室(9)的线圈架(6),每一个腔室(9)容纳有若干绕组(15、16),每一个绕组(15、16)具有一个由一条直线平行于该线圈架的轴线(AA’)移动产生的外侧表面(18),该变压器的特征在于容纳在腔室(9)的每一个中的绕组(15、16)的所有最外表面(18)的母线对于每个腔室的绕组(15、16)的所有最外表面(18)来说同样是相同的,这样,这些母线形成了平行于线圈架(6)的轴线(AA’)的一个唯一的圆柱形表面。文档编号H01F30/00GK1185010SQ9712222公开日1998年6月17日申请日期1997年11月10日优先权日1996年12月9日发明者让－迈克尔·博伊劳特,西瑞·库特瑞奥,赫维·费沃,丹尼斯·拉彻申请人:汤姆森电视器件法国公司