專利名稱：環(huán)形變壓器的改進制造技術(shù)
方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新穎和有效的制造環(huán)形變壓器的方法、一種用于制造環(huán)形變壓器的第一和第二支架結(jié)構(gòu)、以及一種用于實現(xiàn)所述制造環(huán)形變壓器的方法的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)有很多提供具有繞組、環(huán)形芯體和環(huán)繞芯體的繞組的環(huán)形變壓器的啟示?，F(xiàn)有技術(shù)的啟示中最好的部分包括其中利用傳統(tǒng)的繞線機將線圈纏繞在連續(xù)的環(huán)形芯體的繞線過程。最普通的是線圈通過變壓器的中空中心孔被重復地纏繞。還具有一種利用從動輥的方法，例如在美國專利US4,771,957中示出的。
作為選擇，還有很多關(guān)于如何向預成形繞組內(nèi)裝入連續(xù)的或者幾乎是連續(xù)的芯體材料的啟示。一個較早的例子示出在美國專利US2,191,393中。其它的例子在美國專利US6,145,774、US4,765,861和US4,896,839中提供。
在美國專利US4,779,812中，高壓繞組被纏繞成大量的楔形束，其接下來被布置成兩個預成形的、半環(huán)形變壓器部分，每個變壓器部分都對應于變壓器的一半。每個楔形部分都由連續(xù)導線纏繞形成，但是僅有電壓線圈總長度的30-50％能夠由連續(xù)導線纏繞。一個單個連續(xù)的帶狀條或大量平行布置的條接下來被裝入半環(huán)形部分的相鄰端部之間的間隙內(nèi)，并在適當位置被纏繞進在所述部分內(nèi)形成的弧形細長通道內(nèi)，以形成磁性芯體。皮帶裝置被用于促進所述芯體的纏繞，在所述磁性形體纏繞在所述弧形細長通道內(nèi)時，所述皮帶接合所述磁性芯體的徑向向外的繞組。
US4,779,812中示出的裝置主要用于制造大型環(huán)形變壓器，這些大型環(huán)形變壓器不能用在普通電子設備，如適配器內(nèi)。此外，單獨纏繞和布置很多楔形束從而形成所述弧形細長通道，并且隨后將條帶裝入所述通道內(nèi)是很麻煩的、勞動強度相對大、并且耗時的過程，不適合變壓器的自動批量生產(chǎn)。
顯然，需要一種能低成本有效制造環(huán)形變壓器的方法，所述方法尤其適于變壓器的自動批量生產(chǎn)，并且所述變壓器適用于電子設備，如適配器內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是減少上面所述類型的限制。
本發(fā)明的目的是提供一種制造環(huán)形變壓器的方法和系統(tǒng)，其具有易于自動批量生產(chǎn)的特點。
本發(fā)明的另一目的是提供一種環(huán)形變壓器，該環(huán)形變壓器的特征在于成本低、空載損耗低、效率高、重量輕并且體積小，其尤其適用于電子設備，如適配器中。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，其涉及一種制造環(huán)形變壓器的方法，該方法包括以下步驟繞至少一個細長形狀和柔性材料的第一線軸的外緣布置線圈；提供至少一個第二線軸，所述第二線軸基本成形為環(huán)狀段并具有至少一個第一內(nèi)腔和至少一個第二內(nèi)腔，所述至少一個第二內(nèi)腔布置在所述至少一個第一內(nèi)腔周圍并沿所述至少一個第一內(nèi)腔布置；將所述至少一個第一線軸連同所述線圈一起裝入所述至少一個第二線軸內(nèi)、圍繞所述至少一個第一內(nèi)腔，從而將所述線圈填裝在所述至少一個第二內(nèi)腔內(nèi)，形成基本成形為環(huán)狀段的部件，其中至少一個所述部件端部限定一個開口；將至少兩個所述部件連接在一起，從而形成組合部件，其中至少一個所述組合部件端部限定一個開口；以及通過所述開口裝入磁性材料條帶，從而在所述至少一個第一內(nèi)腔內(nèi)部使所述條帶纏繞所需數(shù)量的被緊密地填裝的繞組匝數(shù)，直到基本上所述組合部件的整個所述至少一個內(nèi)腔被填滿所述條帶，由此形成芯體。
當將至少兩個所述部件連接在一起從而形成組合部件時，在這種情況下，例如兩個所述部件被連接在一起，其中一個部件可以含有初級繞組，而另一個部件可以含有次級繞組。
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中與利用傳統(tǒng)的繞線及將線圈纏繞在連續(xù)的環(huán)形芯體的問題。常規(guī)地，現(xiàn)有技術(shù)中存在兩種不同的纏繞方法。第一，也是最普遍的，通過變壓器內(nèi)的空心孔重復纏繞線圈。第二，存在一種利用從動輥的方法，例如在美國專利US4,771,957中示出的。在本發(fā)明中通過將線圈首先纏繞在直線線軸外緣的方法代替了從動輥。該方法與現(xiàn)有技術(shù)中已知的兩種方法相比，大大簡化了線圈的纏繞并加快了線圈纏繞的速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的將線圈纏繞在直線線軸外緣的方法，允許在一個單一的快速操作中纏繞全部線圈，而這在美國專利US4,779,812中提出的方案中是不可能的，在US4,779,812中楔形部分通常只允許從連續(xù)的導線上纏繞電壓線圈總長度的30-50％，這就降低了變壓器的效率。
此外，本發(fā)明使降低變壓器的中空中心孔的相對尺寸成為可能，因為在利用本發(fā)明的方法時，該孔原理上在纏繞步驟中是不需要的。減小了尺寸的中心孔能縮短磁性路徑長度(MPL)，這意味著只需纏繞較少的線圈繞組并易于到達更高的流量。這一點也使減小整個變壓器的相對尺寸成為可能，使其更適于用在各種電子設備中。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施例，還包括以下附加步驟在條帶已經(jīng)通過所述開口被裝入后在所需長度處將其切斷。該在條帶已經(jīng)通過所述開口被裝入后在所需長度處將其切斷的步驟帶來了具體的優(yōu)點一方面是不需要在開始裝入步驟之前預先切斷條帶，這意味著與目前需要在匹配的長度處切斷條帶的情況下相比大大節(jié)省了時間。相反地，根據(jù)本發(fā)明，可以利用直接從供應商來的條帶輥實現(xiàn)裝入步驟。這意味著本發(fā)明更便宜、更簡單并更適于批量生產(chǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，其包括以下附加步驟在首先通過所述開口裝入的端部預彎曲所述條帶。該條帶的預彎曲步驟有利于使條帶努力朝向組合部件的中心(即最里面的空腔的內(nèi)曲面)。換句話說，預彎曲步驟減小了松弛并使條帶纏繞在線軸內(nèi)部變得容易，因而降低了由于阻塞或摩擦力太大或類似原因?qū)е碌臄嗔鸦虮豢ㄗ　?br> 根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，其包括以下附加步驟在面對所述組合部件的最里面的空腔的內(nèi)曲面的一側(cè)，為首先裝入組合部件內(nèi)的所述條帶的一部分提供低摩擦系數(shù)層，所述部分基本上對應于所述條帶在所述組合部件內(nèi)部的第一纏繞繞組，所述低摩擦系數(shù)層用于促進所述條帶在所述組合部件內(nèi)纏繞時的滑動。該低摩擦層首先起到降低與經(jīng)常發(fā)生在與現(xiàn)有技術(shù)中纏繞線圈時線圈的停止或阻塞有關(guān)的障礙。
此外，所述層優(yōu)選由膠帶、低摩擦系數(shù)涂層和液體中的至少一個提供，其中膠帶具有低摩擦系數(shù)的第一側(cè)和帶粘性的第二側(cè)。所有上述表面都是容易買到的并同樣特別適于自動批量生產(chǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，其包括以下附加步驟布置柔性傳動元件，從而使該柔性傳動元件與所述條帶最里面的繞組連續(xù)地共同協(xié)作，進一步促進所述條帶在所述組合部件內(nèi)部纏繞從而形成芯體時的滑動。柔性傳動元件通過傳送拉力或推力或兩者，起到提高線軸內(nèi)部條帶的填滿程度的作用。此外，所述柔性傳動元件優(yōu)選包括線、導線、鏈條、膠帶、皮帶、磁力、滾動裝置(roll device)和嚙合裝置中的至少一個。在任何情況下，所述柔性傳動元件都是可再利用的并容易布置，從而使所述柔性傳動元件適于自動批量生產(chǎn)。
根據(jù)本方法的另一優(yōu)選實施例，其包括以下附加步驟布置與所述條帶連接以作為所述柔性傳動元件和所述條帶之間的共同協(xié)作的媒介的中間裝置，所述中間裝置在一定距離上與所述柔性傳動元件接合，所述距離與所述條帶在所述組合部件內(nèi)部最里面的繞組的至少一部分對應。所述中間裝置優(yōu)選包括膠帶、粘合涂層、膠合、槽和嚙合裝置中的至少一個。該中間裝置適于與條帶和柔性傳動元件二者接合，從而使柔性傳動元件的運動被傳送到條帶，而使其更容易地被纏繞在線軸內(nèi)部。將中間裝置構(gòu)造為可以處理較大的摩擦力。
在優(yōu)選實施例中，所述中間裝置包括從所述條帶突出的所述層的一部分。這尤其涉及在本發(fā)明的一個實施例中，所述層由膠帶提供的情況，所述膠帶固定到條帶的首先通過開口被裝入組合部件的部分。所述膠帶被固定從而使膠帶的粘合側(cè)的一部分突出到條帶的外部，自由地與柔性傳動元件接合，在這種情況下其優(yōu)選地包括線或?qū)Ь€。
根據(jù)本方法的另一優(yōu)選實施例，通過所述開口裝入磁性材料的所述條帶的步驟還包括使所述組合部件旋轉(zhuǎn)；以及基本瞬間停止所述組合部件連同所述線圈的旋轉(zhuǎn)。該操作的主要優(yōu)點是利用慣性力矩的原理，通過該原理的作用迫使條帶穿過開口進入到線軸，并在一個單一操作中在所述組合部件內(nèi)部纏繞，這樣容易適用于批量生產(chǎn)的目的。
根據(jù)本方法的另一優(yōu)選實施例，通過所述開口裝入磁性材料的所述條帶的步驟還包括通過所述開口注入介質(zhì)，由此在所述組合部件內(nèi)的所述至少一個第一內(nèi)腔內(nèi)部的外曲面之間形成可變的間隙；以及將所述介質(zhì)從所述組合部件中引出。
所述介質(zhì)起到當將條帶纏繞到組合部件內(nèi)部時降低組合部件最里面的空腔的外曲面和條帶之間的摩擦力的作用。此外，借助于通過注入介質(zhì)的運動施加到條帶上的壓力，所述介質(zhì)具有幫助進一步向內(nèi)推進條帶的優(yōu)點。所述介質(zhì)優(yōu)選地包括氣體和液體中的至少一種。然而可能的是，介質(zhì)可以是固體以及如粉末。
此外，在一個優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的用于制造環(huán)形變壓器的所述方法在磁場中執(zhí)行。所述磁場優(yōu)選是可變磁場并與現(xiàn)有技術(shù)相比存在至少兩個主要優(yōu)點。第一，磁場為條帶繞組提供粘性，從而使繞組互相粘合且使條帶纏繞在組合部件內(nèi)部。這有利于緊密地形成具有良好電磁特性的芯體。第二，磁場可以在所述條帶上形成回轉(zhuǎn)力，進一步促進芯體的形成。如果磁場沿組合部件的不同部分具有交變強度，則使所述環(huán)繞主軸線旋轉(zhuǎn)的情況下，上述優(yōu)點可能更是如此。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其涉及一種用于制造環(huán)形變壓器的第一線軸，其特征在于所述第一線軸基本上包括至少兩個平行的扁平細長舌片，并且所述舌片由柔性材料制成并適于彎曲。第一線軸的主要優(yōu)點是允許利用傳統(tǒng)繞線機實現(xiàn)線圈的纏繞。這是因為所述繞組可以沿直線距離實現(xiàn)，所述線軸被布置在直線位置內(nèi)，同時典型的是，制造環(huán)形變壓器，使線圈的纏繞繞環(huán)形芯體執(zhí)行，其缺點已在前面描述。
此外，線軸是由柔性材料制成的并適于彎曲，從而使線軸端部可以互相朝向。柔性材料可以是例如塑料材料或橡膠，以便能夠通過注塑或類似方法將線軸制成為一體件。在一個實施例中，所述柔性材料是低摩擦材料。這對所述線軸的內(nèi)部空腔特別有利，使將所述條帶纏繞在線軸內(nèi)更容易。作為選擇，線軸可以在空腔內(nèi)部涂覆有低摩擦涂層。
線軸的內(nèi)部中空橫截面是基本為矩形的形狀，以便使線軸能接收和容納芯體材料，這是因為芯體材料以具有扁平矩形橫截面的條帶形式出現(xiàn)，從而使所述條帶在被緊密地纏繞在線軸內(nèi)部時，能形成具有基本上矩形橫截面的芯體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其涉及一種用于制造環(huán)形變壓器的第二線軸，其特征在于所述第二線軸具有至少一個第一內(nèi)腔和至少一個第二內(nèi)腔，所述至少一個第二內(nèi)腔布置在所述至少一個第一內(nèi)腔周圍；所述第二線軸基本上為環(huán)狀段形狀；并且所述至少一個第一內(nèi)腔具有基本為矩形的內(nèi)部中空橫截面。根據(jù)本發(fā)明的第二線軸的優(yōu)點在于其絕緣性足夠能承受環(huán)形變壓器內(nèi)芯體和線圈繞組之間的電壓應力，因為所述舌片仍然是根據(jù)本發(fā)明的方法制造的最后組裝好的環(huán)形變壓器一部分。第二線軸的另一優(yōu)點是能為環(huán)形變壓器內(nèi)的線圈繞組抵抗外部磨損和應力提供覆蓋保護，因為所述第二線軸仍然是根據(jù)本發(fā)明的方法制造的最后組裝好的環(huán)形變壓器一部分。
在第二線軸的優(yōu)選實施例中，所述至少一個第二內(nèi)腔在其內(nèi)曲面比在其外曲面寬。例如，所述第二線軸內(nèi)的所述至少一個第二內(nèi)腔的大致橫截面可以僅僅是截頭三角形形狀。具有上述橫截面形狀的一個優(yōu)點在于其能使內(nèi)曲面比外曲面具有更大的體積，其允許線圈繞組在內(nèi)曲面聚集，這是因為所述至少一個第一線軸被裝入所述至少一個第二線軸中。應當注意，如果需要，可以使用能給出相同效果的具有任何形狀的所述橫截面的所述第二線軸。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其涉及一種用于制造環(huán)形變壓器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于繞至少一個細長形狀和柔性材料的第一線軸的外緣布置線圈的裝置；用于提供至少一個第二線軸的裝置，所述第二線軸基本成形為環(huán)狀段并具有至少一個第一內(nèi)腔和至少一個第二內(nèi)腔，所述至少一個第二內(nèi)腔布置在所述至少一個第一內(nèi)腔周圍并沿所述至少一個第一內(nèi)腔布置；將所述至少一個第一線軸連同所述線圈一起裝入所述至少一個第二線軸內(nèi)、圍繞所述至少一個第一內(nèi)腔，從而將所述線圈填裝在所述至少一個第二內(nèi)腔內(nèi)，形成基本成形為環(huán)狀段的部件，其中至少一個所述部件端部限定一個開口；用于將至少兩個所述部件連接在一起，從而形成組合部件的裝置，其中至少一個所述組合部件端部限定一個開口；以及用于通過所述開口裝入磁性材料條帶的裝置，從而在所述至少一個第一內(nèi)腔內(nèi)部使所述條帶纏繞所需數(shù)量的被緊密地填裝的繞組匝數(shù)，直到所述組合部件的整個所述至少一個內(nèi)腔被填滿所述條帶，由此形成芯體。
利用所述系統(tǒng)獲得的優(yōu)點對應于前面討論的根據(jù)本發(fā)明的用于制造環(huán)形變壓器的方法以及根據(jù)本發(fā)明的用于制造環(huán)形變壓器的所述線軸的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其涉及一種利用上述方法制造出來的環(huán)形變壓器。該環(huán)形變壓器可以用在電子設備如適配器內(nèi)。


參考附圖后本發(fā)明的特征將變得更加顯而易見，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于制造環(huán)形變壓器的第一線軸的透視圖，示出所述第一線軸在適于繞其周圍纏繞線圈的狀態(tài)下；圖2是示出在圖1中的線軸周圍纏繞了線圈的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一線軸在彎曲狀態(tài)下的透視圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于制造環(huán)形變壓器的第二線軸的透視圖；圖5a是示出第一線軸如何被裝入第二接收線軸的原理的示意透視圖；圖5b是示出線圈環(huán)繞的第一線軸被裝入第二接收線軸的透視圖；圖6是組合部件的一個實施例的示意透視圖，其中兩個部件被連接在一起以形成所述組合部件，并且這些部件中一個部件含有初級繞組，而另一個部件含有次級繞組；圖7是圖6的組合部件的示意透視圖，其示出磁性材料的條帶通過開口被裝入，從而形成芯體，并且柔性傳動元件布置成使所述柔性傳動元件與所述條帶協(xié)作，進一步促進所述芯體的形成；圖8是對應于根據(jù)本發(fā)明制造環(huán)形變壓器的方法的一個實施例的流程圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的環(huán)形變壓器的透視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖，以舉例的方式并僅是為了圖解的目的，進一步描述本發(fā)明。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于制造環(huán)形變壓器的第一線軸20的透視圖，示出所述第一線軸在適于繞其周圍纏繞線圈的狀態(tài)下。
所述第一線軸基本上包括至少兩個平行的扁平細長舌片22、23。
線軸是柔性材料的并適于彎曲。柔性材料可以是例如塑料材料或橡膠，以便能夠通過注塑或類似方法將線軸制成為一體件。
所述柔性材料還提供附加的優(yōu)點，即其絕緣性足夠能承受環(huán)形變壓器內(nèi)芯體和線圈繞組之間的電壓應力，因為所述舌片仍然是根據(jù)本發(fā)明的方法制造的最后組裝好的環(huán)形變壓器一部分。
在一個實施例中，所述柔性材料是低摩擦材料。這對所述舌片的內(nèi)側(cè)特別有利，使將所述第一線軸裝入第二線軸變得容易。
在圖1所示的一個實施例中，所述舌片是等長度的。然而，舌片也可以具有不同的長度，尤其是使被裝入第二線軸的舌片最短，從而使其與第二線軸的內(nèi)曲面最接近。這是為了避免最里面的舌片在進一步伸進第二線軸時被扭彎，因為內(nèi)曲面距離比外曲面距離短。然而，在所述舌片是等長度的所述第一線軸的實施例中，上述扭彎可以被接受，因為構(gòu)成舌片的材料是柔性的和薄的，從而使所述舌片被扭彎時，僅使用可用空間的較小部分，因此不妨礙變壓器的裝入操作或執(zhí)行。
圖2是示出在圖1中的線軸周圍纏繞了線圈的透視圖。最有利的是，所述第一線軸允許在自動操作中利用傳統(tǒng)的繞線機實現(xiàn)線圈的纏繞。這是因為所述纏繞可以例如沿直線距離實現(xiàn)，所述線軸被布置在細長的支架結(jié)構(gòu)(未示出)上圖1所示的直線位置上，其適于繞其軸線回轉(zhuǎn)，同時在回轉(zhuǎn)過程中，沿其長度方向?qū)⒕€圈導線全部或部分地纏繞在所述第一線軸周圍。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一線軸在彎曲狀態(tài)下的透視圖。基本上第一線軸的形狀呈現(xiàn)為已經(jīng)被裝入第二線軸中，這一點已經(jīng)在前面部分地描述了。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于制造環(huán)形變壓器的第二線軸的透視圖。
用于制造環(huán)形變壓器的第二線軸具有至少一個第一內(nèi)腔和至少一個第二內(nèi)腔，所述至少一個第二內(nèi)腔布置在所述至少一個第一內(nèi)腔周圍并沿所述至少一個第一內(nèi)腔布置。其基本上成形為環(huán)狀段。
優(yōu)選地，所述至少一個第一內(nèi)腔具有基本為矩形的內(nèi)部中空橫截面，以便使由至少一個第一線軸和至少一個第二線軸構(gòu)成的部件能接收和容納芯體材料，這是因為芯體材料以具有扁平矩形橫截面的條帶形式出現(xiàn)，從而使所述條帶在被緊密地纏繞在線軸內(nèi)部時，能形成具有基本上矩形橫截面的芯體。
在一個實施例中，所述至少一個第二內(nèi)腔由低摩擦材料形成。該低摩擦材料使將條帶纏繞在組合部件內(nèi)部變得容易。作為選擇，所述至少一個第二內(nèi)腔可以涂覆有低摩擦涂層。
在一個實施例中，所述第二線軸的所述至少一個第二內(nèi)腔的內(nèi)曲面比其外曲面寬。例如，所述第二線軸內(nèi)的所述至少一個第二內(nèi)腔的大致橫截面可以僅僅是截頭三角形形狀。具有上述橫截面形狀的一個優(yōu)點在于其能使內(nèi)曲面比外曲面具有更大的體積，其允許線圈繞組在內(nèi)曲面聚集，這是因為所述至少一個第一線軸被裝入所述至少一個第二線軸中。應當注意，如果需要，可以使用能給出相同效果的具有任何形狀的所述橫截面的所述第二線軸。
圖5a是示出第一線軸如何被裝入第二接收線軸的原理的示意透視圖。通常來講，當被裝入第二接收線軸時，所述舌片沿第一內(nèi)腔延伸并在裝入操作過程中直接壓靠在其外表面。
圖5b是示出具有線圈的第一線軸被裝入第二接收線軸的透視圖。
圖6是組合部件的一個實施例的示意透視圖，其中兩個部件被連接在一起以形成所述組合部件，并且其中一個上述部件含有初級繞組，而另一個部件含有次級繞組。
然而在另一個實施例中，所述組合部件可以僅由一部分構(gòu)成，其包括一個第一線軸和一個第二線軸，其中初級繞組和次級繞組可以纏繞成一個在另一個上面，并且兩者沿整個細長的、彎曲的組合部件。
所述第一和第二線軸的端部優(yōu)選裝配有連接裝置(未示出)，該連接裝置適于在一個單一操作中將端部連接在一起，因而將線軸端部固定在一起，從而可以形成組合部件。這允許形成和保證所述組合部件的環(huán)形形狀，因此形成和保證所述環(huán)形變壓器的環(huán)形形狀。這些連接裝置例如可以包括在所述第一和第二線軸的注塑過程中預成形的接線柱裝置(clip device)，因此是線軸自身的一部分，或者可以包括附加的粘合層。作為選擇，連接裝置可以通過超聲波焊接、模制組合部件或者通過在密封漆(laquer)內(nèi)浸漬完成的變壓器來實現(xiàn)。連接裝置適合在線軸裝入步驟過程中用于在線軸端部之間留出間距，通過該間距可以裝入條帶，并適于在組合部件內(nèi)部被充分填滿時用于完全閉合環(huán)形環(huán)。
圖7是圖6的組合部件的示意透視圖，其示出磁性材料的條帶通過開口被裝入，從而形成芯體，并且柔性傳動元件布置成使所述柔性傳動元件與所述條帶協(xié)作，進一步促進所述芯體的形成。
通過所述開口裝入磁性材料條帶，從而在所述組合部件內(nèi)部使所述條帶纏繞所需數(shù)量的被緊密地填裝的繞組匝數(shù)，直到所述組合部件的整個最里面內(nèi)腔被填滿所述條帶，由此形成芯體。
布置柔性傳動元件從而使其與所述條帶共同協(xié)作，進一步促進所述芯體的形成，并被纏繞在所述線軸內(nèi)部。所述柔性傳動元件用于提高組合部件內(nèi)部線軸的填充程度，或通過傳送拉力或傳送推力或兩者都傳送。優(yōu)選地，所述柔性傳動元件在整個裝入步驟中與芯體最里面的條帶繞組連續(xù)地共同協(xié)作。這意味著所述柔性傳動元件不需要為增大的芯體直徑而調(diào)整，因為其被纏繞在線軸內(nèi)部，與例如美國專利US4,779,812相比，具有更簡單的工藝，在美國專利US4,779,812中將所謂的條帶裝置布置為在纏繞過程中一直與最里面的芯體繞組接合。
此外，所述柔性傳動元件最優(yōu)選地包括線或?qū)Ь€。然而，在其它實施例中，柔性傳動元件由鏈條、膠帶、皮帶、磁力、滾動裝置和嚙合裝置中的至少一個構(gòu)成。在任何情況下，所述柔性傳動元件都是可再利用的并容易布置，從而使所述柔性傳動元件適于自動批量生產(chǎn)。
可以布置與所述條帶連接的中間裝置以作為共同協(xié)作的所述柔性傳動元件和所述條帶之間的媒介，所述中間裝置在一定距離上與所述柔性傳動元件離接合，所述距離至少與所述條帶的所述組合部件內(nèi)部的最里面的繞組的一部分對應。該中間裝置適于與條帶和柔性傳動元件二者接合，從而使柔性傳動元件的運動被傳送到條帶，而使其更容易地被纏繞在組合部件內(nèi)部。將中間裝置構(gòu)造為可以處理較大的摩擦力。
所述中間裝置可以包括從所述條帶突出的特定層的一部分。這尤其涉及所述層由膠帶提供的情況，所述膠帶固定到條帶的首先通過開口被裝入組合部件的部分。所述膠帶被固定從而使膠帶的粘合側(cè)的一部分突出到條帶的外部，自由地與柔性傳動元件接合，在這種情況下其優(yōu)選地包括線或?qū)Ь€。因此，所述中間裝置最優(yōu)選地包括膠帶的粘合側(cè)。然而，其它實施例包括由粘合層、膠、槽和嚙合裝置中的至少一個構(gòu)成的中間裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的所述組合部件的一個實施例中，其包括一個狹縫組(未示出)，該狹縫組包括至少一個布置在所述線軸內(nèi)部用于引導柔性傳動元件的狹縫。例如，所述狹縫組可以成螺旋形地布置為沿所述組合部件的至少一個第一內(nèi)腔的外曲面。狹縫組在其被拉緊并朝向中間裝置之前適于接收柔性傳動元件并將其帶到合適位置。因此所述狹縫組使柔性傳動元件的使用變得容易。
圖8是根據(jù)本發(fā)明制造環(huán)形變壓器的方法的一個特定實施例的流程圖。下面的描述中最終的附圖標記，即除了對方法步驟的描述之外的那些附圖標記，涉及與前面附圖1-7及后面附圖9中相同的附圖標記。
在步驟S10中，繞至少一個細長形狀和柔性材料的第一線軸的外緣布置線圈。利用傳統(tǒng)的繞線機將線圈布置在合適的位置內(nèi)。
此后，在步驟S20中，提供至少一個第二線軸，所述第二線軸基本成形為環(huán)狀段并具有至少一個第一內(nèi)腔和至少一個第二內(nèi)腔，所述至少一個第二內(nèi)腔布置在所述至少一個第一內(nèi)腔周圍并沿所述至少一個第一內(nèi)腔布置。
在步驟30中執(zhí)行的方法的接下來的主操作是將所述至少一個第一線軸連同所述線圈一起裝入所述至少一個第二線軸內(nèi)、圍繞所述至少一個第一內(nèi)腔，從而將所述線圈填裝在所述至少一個第二內(nèi)腔內(nèi)，形成基本成形為環(huán)狀段的部件，其中至少一個所述部件端部限定一個開口。
此后，在步驟S40中，將至少兩個所述部件連接在一起，從而形成組合部件，其中至少一個所述組合部件端部限定一個開口。
在步驟S50中，通過所述開口裝入磁性材料條帶，從而在所述至少一個第一內(nèi)腔內(nèi)部使所述條帶纏繞所需數(shù)量的被緊密地填裝的繞組匝數(shù)，直到所述組合部件的整個所述至少一個內(nèi)腔被填滿所述條帶，由此形成芯體。
然而，在圖8概括的本發(fā)明的具體實施例中，連同裝入步驟S50，或者在該步驟之前或者之后，還執(zhí)行一定數(shù)量的附加步驟S41-S45，不同方式的所有步驟用于準備和促進將條帶裝入組合部件并將在下面進行更詳細的描述。此外，正如將在下面更詳細地闡明的，步驟S51到56也以各種方式促進條帶裝入組合部件。
因此，在步驟S41中，在形成所述組合部件之后，在首先通過所述開口裝入的所述條帶的端部預彎曲所述條帶。
預彎曲操作優(yōu)選利用布置在所述開口外部的滾動裝置實現(xiàn)，其原理未示出。所述滾動裝置還用作推進裝置，向前推進條帶并通過所述開口將其推進到組合部件中，進一步促進組合部件內(nèi)部芯體材料的纏繞。由于在預彎曲操作中，條帶適于在纏繞時努力朝向組合部件的中心(即最里面腔的內(nèi)曲面)。換句話說，預彎曲步驟減少了松弛并使條帶纏繞在線軸內(nèi)部更容易，因而降低了條帶由于堵塞或摩擦力太大或類似原因而斷裂或被卡住的風險。
此后，在步驟S42中，在面對所述組合部件的最里面的空腔的內(nèi)曲面的一側(cè)，為首先裝入組合部件內(nèi)的所述條帶的一部分提供低摩擦系數(shù)層，所述部分基本上對應于所述條帶在所述組合部件內(nèi)部的第一纏繞繞組，所述低摩擦系數(shù)層用于促進所述條帶在所述組合部件內(nèi)纏繞時的滑動。
這時，可以減少與條帶停止或阻塞相關(guān)的障礙。此外，上述層有利于將扭力轉(zhuǎn)換成抓緊力，這導致不必為固定條帶最里面的繞組提供所需的焊接接頭，這一點在例如美國專利US4,779,812內(nèi)利用根據(jù)本發(fā)明的方法是不合適的或甚至是不可能的，由于其內(nèi)部具有纏繞線圈的組合部件的閉合構(gòu)造。
此外，所述條帶的首先被裝入線軸的所述部分優(yōu)選地基本上對應于所述條帶的所述組合部件內(nèi)部的第一纏繞繞組。條帶的最里面的繞組基本上直接或積極地與組合部件緊密接觸。將所述低摩擦表面提供到附加繞組能實際上抵消組合部件內(nèi)部繞組的連續(xù)拉緊，從而存在條帶堵塞的風險或條帶不能被充分地拉緊。
此外，在一個優(yōu)選實施例中，所述層通過具有低摩擦系數(shù)的第一側(cè)和帶粘性的第二側(cè)的膠帶提供。然而在另一實施例中，所述層可以包括具有低摩擦系數(shù)的涂層和液體中的至少一個。
在步驟S43中，布置柔性傳動元件，從而使該柔性傳動元件可以與所述條帶最里面的繞組連續(xù)地共同協(xié)作，進一步促進所述條帶在所述組合部件內(nèi)部纏繞從而形成芯體時的滑動。
在步驟S44中，布置與所述條帶連接以作為共同協(xié)作的所述柔性傳動元件和所述條帶之間的媒介的中間裝置，所述中間裝置在一定距離上與所述柔性傳動元件接合，所述距離與所述條帶在所述組合部件內(nèi)部最里面的繞組的至少一部分對應。該中間裝置適于與條帶和柔性傳動元件二者接合，從而使柔性傳動元件的運動被傳送到條帶，而使其更容易地被纏繞在組合部件內(nèi)部。將中間裝置構(gòu)造為可以處理較大的摩擦力。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述中間裝置包括在步驟S42中提供的所述層的從所述條帶突出的一部分。這尤其涉及所述層通過膠帶提供的情況，所述膠帶被固定到條帶部分的首先通過開口被裝入組合部件的部分上。所述膠帶被固定成使膠帶粘合側(cè)的一部分突出到條帶的外部，自由地與柔性傳動元件接合，在這種情況下其優(yōu)選地包括線或?qū)Ь€。因此，所述中間裝置最優(yōu)選地包括膠帶的粘合側(cè)。然而，其它實施例包括由粘合層、膠、槽和嚙合裝置中的至少一個構(gòu)成的中間裝置。
在圖8示出的具體實施例中，本方法在步驟S45中提供的磁場內(nèi)執(zhí)行。磁場(未示出)優(yōu)選是可變磁場，其通過產(chǎn)生磁場的裝置提供并與現(xiàn)有技術(shù)相比存在至少兩個主要優(yōu)點。第一，磁場為條帶繞組提供粘性，從而使繞組互相粘合且使條帶纏繞在組合部件內(nèi)部。這有利于緊密地形成具有良好電磁特性的芯體。第二，磁場在所述條帶上形成回轉(zhuǎn)力，進一步促進芯體的形成。如果磁場沿組合部件的不同部分具有交變強度，則使所述環(huán)繞主軸線旋轉(zhuǎn)的情況下，上述優(yōu)點可能更是如此。
再次回到圖8，在步驟S51中，通過所述開口注入介質(zhì)，由此在所述組合部件內(nèi)部的外曲面和所述條帶之間形成可變的間隙。
在步驟S52中，將在步驟S51中注入的介質(zhì)從組合部件引出。實際上，步驟S51和S52在整個裝入步驟過程中并列地并且或多或少地連續(xù)執(zhí)行。所述介質(zhì)起到當將條帶纏繞到組合部件內(nèi)部時降低組合部件最里面的空腔的外曲面和條帶之間的摩擦力的作用。此外，借助于通過注入介質(zhì)的運動施加到條帶上的壓力，所述介質(zhì)具有幫助進一步向內(nèi)推進條帶的優(yōu)點。所述介質(zhì)優(yōu)選地包括氣體和液體中的至少一種。然而可能的是，介質(zhì)可以是固體以及如粉末。
在步驟S53中，在條帶40已經(jīng)通過開口被裝入組合部件后在所需長度處將其切斷，從而形成芯體。
在步驟S54中，移除在步驟S53中布置的柔性傳動元件。
在步驟S55中，將組合部件布置在旋轉(zhuǎn)裝置上并使其高速旋轉(zhuǎn)。此后，突然地，在步驟S56中基本瞬間停止所述組合部件的旋轉(zhuǎn)。因為上述操作(即步驟S55和S56)是以不間斷的順序進行的，所以可以利用慣性力矩的原理，通過該原理的作用迫使條帶穿過開口進入到組合部件，并在一個單一操作中在所述組合部件內(nèi)部纏繞，這樣容易適用于批量生產(chǎn)的目的。
優(yōu)選地，在條帶已經(jīng)通過開口被裝入組合部件后在所需長度處將其切斷后執(zhí)行旋轉(zhuǎn)和停止步驟，從而使仍然保留在組合部件外部的條帶的一部分可以進入到組合部件內(nèi)部。這考慮到組合部件完全被填滿芯體材料而沒有在組合部件內(nèi)部留下未被使用的空間，一定程度上降低了環(huán)形變壓器的效率。此外，如果條帶的一部分從組合部件的開口突出到線圈繞組的外面，變壓器的性能將是令人不滿意的并且不滿足絕緣需要。
在本實施例中，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括一個將組合部件布置在其上的支架(未示出)。所述支架可以，例如基本上包括一個可以逐漸地填滿介質(zhì)如加壓空氣的絕緣墊圈，用于固定組合部件(并同時將其釋放，以便將組合部件從支架上釋放)。所述支架適于高速旋轉(zhuǎn)并根據(jù)需要基本瞬間停止。
最后，圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的環(huán)形變壓器的透視圖。
應當指出，本發(fā)明不限于上面描述的實現(xiàn)方式。前面的討論僅僅用于描述本發(fā)明的示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易認識到在不脫離本發(fā)明的如權(quán)利要求書限定的精神的情況下，可以作各種變化和修改。
例如，對于根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行的方法，不是所有前面描述的步驟需要按順序執(zhí)行?？梢匀炕虿糠值厥÷曰蛐薷娜魏纹渌襟E。此外，上述步驟不需要按照上面的時間順序執(zhí)行，相反地它們可以互相以各種組合執(zhí)行。
另一種可能的修改的例子是繞線軸纏繞線圈的步驟，除了利用傳統(tǒng)的繞線機執(zhí)行外，還可以通過手動執(zhí)行。
雖然本發(fā)明的目的是提供一種具有適于自動批量生產(chǎn)的優(yōu)點的制造環(huán)形變壓器的方法和系統(tǒng)，其尤其適于制造用在普通電子設備內(nèi)的小型變壓器，但是本發(fā)明的方法、系統(tǒng)和其它方面也也非常適用于制造較大的變壓器。
權(quán)利要求
1.一種制造環(huán)形變壓器的方法，該方法包括以下步驟繞至少一個細長形狀和柔性材料的第一線軸的外緣布置線圈；提供至少一個第二線軸，所述第二線軸基本成形為環(huán)狀段并具有至少一個第一內(nèi)腔和至少一個第二內(nèi)腔，所述至少一個第二內(nèi)腔布置在所述至少一個第一內(nèi)腔周圍并沿所述至少一個第一內(nèi)腔布置；將所述至少一個第一線軸連同所述線圈一起裝入所述至少一個第二線軸內(nèi)、圍繞所述至少一個第一內(nèi)腔，從而將所述線圈填裝在所述至少一個第二內(nèi)腔內(nèi)，形成基本成形為環(huán)狀段的部件，其中至少一個所述部件端部限定一個開口；將至少兩個所述部件連接在一起，從而形成組合部件，其中至少一個所述組合部件端部限定一個開口；以及通過所述開口裝入磁性材料條帶，從而在所述至少一個第一內(nèi)腔內(nèi)部使所述條帶纏繞所需數(shù)量的被緊密地填裝的繞組匝數(shù)，直到基本上所述組合部件的整個所述至少一個內(nèi)腔被填滿所述條帶，由此形成芯體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括以下附加步驟在首先通過所述開口裝入的所述條帶的端部預彎曲所述條帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的方法，包括以下附加步驟在面對所述組合部件的最里面的空腔的內(nèi)曲面的一側(cè)，為首先裝入所述組合部件內(nèi)的所述條帶的一部分提供低摩擦系數(shù)層，用于促進所述條帶在所述組合部件內(nèi)纏繞時的滑動，所述部分基本上對應于所述條帶在所述組合部件內(nèi)部的第一纏繞繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述層由膠帶、低摩擦系數(shù)涂層和液體中的至少一個提供，其中膠帶具有低摩擦系數(shù)的第一側(cè)和帶粘性的第二側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的方法，包括以下附加步驟布置柔性傳動元件，從而使該柔性傳動元件與所述條帶最里面的繞組連續(xù)地共同協(xié)作，進一步促進所述條帶在所述組合部件內(nèi)部纏繞從而形成芯體時的滑動。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5中任一項所述的方法，包括以下附加步驟布置與所述條帶連接以作為所述柔性傳動元件和所述條帶之間的共同協(xié)作的媒介的中間裝置，所述中間裝置在一定距離上與所述柔性傳動元件接合，所述距離與所述條帶在所述組合部件內(nèi)部最里面的繞組的至少一部分對應。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述中間裝置包括所述層的從所述條帶突出的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的方法，其中通過所述開口裝入磁性材料的所述條帶的步驟還包括使所述組合部件旋轉(zhuǎn)；以及基本瞬間停止所述組合部件連同所述線圈的旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的方法，其中通過所述開口裝入磁性材料的所述條帶的步驟還包括通過所述開口注入介質(zhì)，由此在所述組合部件內(nèi)的所述至少一個第一內(nèi)腔內(nèi)部的外曲面之間形成可變的間隙；以及將所述介質(zhì)從所述組合部件(35)中引出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法，其中所述方法在磁場中執(zhí)行。
11.一種用于制造環(huán)形變壓器的第一線軸，其特征在于所述第一線軸基本上包括至少兩個平行的扁平細長舌片，并且所述舌片由柔性材料制成并適于彎曲。
12.一種用于制造環(huán)形變壓器的第二線軸，其特征在于所述第二線軸具有至少一個第一內(nèi)腔和至少一個第二內(nèi)腔，所述至少一個第二內(nèi)腔布置在所述至少一個第一內(nèi)腔周圍并沿所述至少一個第一內(nèi)腔布置；所述第二線軸基本上成形為環(huán)狀段；并且所述至少一個第一內(nèi)腔具有基本為矩形的內(nèi)部中空橫截面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的第二線軸，其中所述至少一個第二內(nèi)腔在其內(nèi)曲面比在其外曲面寬。
14.一種用于制造環(huán)形變壓器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于繞至少一個細長形狀和柔性材料的第一線軸的外緣布置線圈的裝置；用于提供至少一個第二線軸的裝置，所述第二線軸基本成形為環(huán)狀段并具有至少一個第一內(nèi)腔和至少一個第二內(nèi)腔，所述至少一個第二內(nèi)腔布置在所述至少一個第一內(nèi)腔周圍并沿所述至少一個第一內(nèi)腔布置；將所述至少一個第一線軸連同所述線圈一起裝入所述至少一個第二線軸內(nèi)、圍繞所述至少一個第一內(nèi)腔，從而將所述線圈填裝在所述至少一個第二內(nèi)腔內(nèi)，形成基本成形為環(huán)狀段的部件，其中至少一個所述部件端部限定一個開口；用于將至少兩個所述部件連接在一起，從而形成組合部件的裝置，其中至少一個所述組合部件端部限定一個開口；以及用于通過所述開口裝入磁性材料條帶的裝置，從而在所述至少一個第一內(nèi)腔內(nèi)部使所述條帶纏繞所需數(shù)量的被緊密地填裝的繞組匝數(shù)，直到基本上所述組合部件的整個所述至少一個內(nèi)腔被填滿所述條帶，由此形成芯體。
15.一種環(huán)形變壓器，該環(huán)形變壓器通過根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項所述的用于制造環(huán)形變壓器的方法制造。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求15所述的環(huán)形變壓器的用途，該環(huán)形變壓器用在電子設備，如適配器內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新穎和有效的制造環(huán)形變壓器的方法、一種用于制造環(huán)形變壓器的第一和第二線軸、以及一種用于實現(xiàn)所述制造環(huán)形變壓器的方法的系統(tǒng)。所述制造環(huán)形變壓器的方法具有易于自動批量生產(chǎn)的特性并包括以下步驟繞至少一個細長形狀和柔性材料的第一線軸的外緣布置線圈；提供至少一個第二線軸，所述第二線軸基本成形為環(huán)狀段并具有至少一個第一內(nèi)腔和至少一個第二內(nèi)腔，所述至少一個第二內(nèi)腔布置在所述至少一個第一內(nèi)腔周圍并沿所述至少一個第一內(nèi)腔布置；將所述至少一個第一線軸連同所述線圈一起裝入所述至少一個第二線軸內(nèi)、圍繞所述至少一個第一內(nèi)腔，從而將所述線圈填裝在所述至少一個第二內(nèi)腔內(nèi)，形成基本成形為環(huán)狀段的部件，其中至少一個所述部件端部限定一個開口；將至少兩個所述部件連接在一起，從而形成組合部件，其中至少一個所述組合部件端部限定一個開口；以及通過所述開口裝入磁性材料條帶，從而在所述至少一個第一內(nèi)腔內(nèi)部使所述條帶纏繞所需數(shù)量的被緊密地填裝的繞組匝數(shù)，直到基本上所述組合部件的整個所述至少一個內(nèi)腔被填滿所述條帶，由此形成芯體。
文檔編號H01FGK101095204SQ200580045483
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者J·?？死辗? A·埃里克松 申請人:泛動力股份公司