本發(fā)明涉及具有高散熱性能的變壓器，尤其涉及變壓器的散熱構(gòu)造。

背景技術(shù)：

變壓器被用作直流電壓的轉(zhuǎn)換電路即絕緣型dc-dc轉(zhuǎn)換器的主要部件，具有按照一次繞組與二次繞組的匝數(shù)比將輸入一次繞組側(cè)的電壓在二次繞組側(cè)轉(zhuǎn)換為另一值的電壓的功能。

圖6示出了專利文獻1所記載的以往的變壓器。在圖6中，以往的變壓器10具有一對磁芯14、內(nèi)側(cè)繞組架11、外側(cè)繞組架12、罩13、殼體17以及散熱樹脂部18。通過在內(nèi)側(cè)繞組架11卷繞內(nèi)側(cè)繞組15且在外側(cè)繞組架12卷繞外側(cè)繞組16來制造變壓器10，如圖6所示，該變壓器10以變壓器10的上方部分露出的方式收容于殼體17的內(nèi)部。在收容有變壓器10的殼體17的內(nèi)部，在變壓器10與殼體17的間隙填充有散熱樹脂，從而形成散熱樹脂部18。上下一對磁芯14被組裝起來而形成使由繞組產(chǎn)生的磁通通過的磁路。磁芯14具有對稱的形狀，以從上下方向夾著內(nèi)側(cè)繞組架11和外側(cè)繞組架12的方式彼此連結(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻1：日本特開2014-93404號公報

然而，由于將變壓器10放入殼體17并利用散熱樹脂進行填充，因此，為了經(jīng)由散熱樹脂部18將繞組的發(fā)熱向下方的散熱部件(在圖6中未圖示)散熱而確保散熱性能，需要大量的散熱樹脂，從而變壓器10變重且價格變高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明是解決所述以往的問題的發(fā)明，其目的在于，提供無需利用散熱樹脂從底面填充到一定的高度即可確保散熱性能的輕量且廉價的變壓器。

用于解決課題的方案

為了達到上述目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案的變壓器具備：卷繞框部，其包括由含有散熱填料的樹脂形成的內(nèi)側(cè)繞組架、由不含有散熱填料的樹脂形成的外側(cè)繞組架、以及由含有散熱填料的樹脂形成的罩；繞組部，其包括卷繞安裝于所述內(nèi)側(cè)繞組架的內(nèi)側(cè)繞組、和卷繞安裝于所述外側(cè)繞組架的外側(cè)繞組；以及芯部，其以將所述卷繞框部和繞組部夾入的方式配置，其特征在于，所述內(nèi)側(cè)繞組架的下表面與散熱部件相接，所述外側(cè)繞組架配置于所述內(nèi)側(cè)繞組的徑向外側(cè)，所述罩配置于所述外側(cè)繞組的徑向外側(cè)，所述外側(cè)繞組架的上表面與所述罩相接，所述外側(cè)繞組架的下表面與所述內(nèi)側(cè)繞組架相接。

根據(jù)本變壓器，能夠?qū)崿F(xiàn)無需利用散熱樹脂從底面填充到一定高度即可確保散熱性能的輕量且廉價的變壓器。

發(fā)明效果

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的所述技術(shù)方案的變壓器，能夠使含有散熱填料的內(nèi)側(cè)繞組架的下表面與散熱部件可靠地接觸，因此能夠?qū)⒃谧儔浩鞯睦@組部產(chǎn)生的熱從內(nèi)側(cè)繞組架的下表面?zhèn)鬟f給散熱部件并高效地散出，能夠提供無需利用散熱樹脂從底面填充到一定的高度(例如比繞組部高的高度)即可確保散熱性能的輕量且廉價的變壓器。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式的變壓器的立體圖。

圖2是圖1所示的變壓器的分解立體圖。

圖3a是本發(fā)明的所述實施方式的圖1所示的變壓器的沿著3a-3a線的截面的切斷部端面圖。

圖3b是本發(fā)明的所述實施方式的圖1所示的變壓器的沿著3b-3b線的截面的切斷部端面圖。

圖4a是本發(fā)明的所述實施方式的圖1所示的變壓器的沿著4a-4a線的截面的切斷部端面圖。

圖4b是本發(fā)明的所述實施方式的圖1所示的變壓器的沿著4b-4b線的截面的切斷部端面圖。

圖5是表示本發(fā)明的所述實施方式的變形例的變壓器的罩的分解立體圖。

圖6是表示專利文獻1所記載的以往的變壓器的剖視圖。

附圖標記說明

20…變壓器；21…內(nèi)側(cè)繞組架；21a…內(nèi)側(cè)繞組架卷繞部；21b…內(nèi)側(cè)繞組架凸緣部；21c…內(nèi)側(cè)繞組架中空筒部；21e…內(nèi)側(cè)繞組架下表面部；22…外側(cè)繞組架；22a…外側(cè)繞組架卷繞部；22b…外側(cè)繞組架凸緣部；22c…外側(cè)繞組架中空筒部；22d…外側(cè)繞組架上表面部；22e…外側(cè)繞組架下表面部；22f···凹部；23…罩；23a、23b…嵌合部；23d…罩按壓部；23e…罩下表面部；23f、23g…厚壁部；23h…凸緣部；24…磁芯；25…內(nèi)側(cè)繞組；26…外側(cè)繞組；28…散熱部件；40…卷繞框部；41、42…散熱路徑；43…繞組部；45…間隙；51…按壓力；52…膨脹；60…磁路形成區(qū)域；70…變壓器；73…罩；10…變壓器；11…內(nèi)側(cè)繞組架；12…外側(cè)繞組架；13…罩；14…磁芯；15…內(nèi)側(cè)繞組；16…外側(cè)繞組；17…殼體；18…散熱樹脂部。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發(fā)明的實施方式。

如圖1所示，本發(fā)明的實施方式的變壓器20具有內(nèi)側(cè)繞組架21、外側(cè)繞組架22、一對罩23以及一對磁芯24。由內(nèi)側(cè)繞組架21、外側(cè)繞組架22以及一對罩23構(gòu)成卷繞框部40。

而且，如圖2所示，內(nèi)側(cè)繞組架21具備內(nèi)側(cè)繞組架卷繞部21a、上側(cè)和下側(cè)的內(nèi)側(cè)繞組架凸緣部21b以及內(nèi)側(cè)繞組架中空筒部21c，各部分通過注塑成形等而一體成形地制造。內(nèi)側(cè)繞組架卷繞部21a配置于內(nèi)側(cè)繞組架中空筒部21c的外周。上側(cè)和下側(cè)的內(nèi)側(cè)繞組架凸緣部21b分別配置于內(nèi)側(cè)繞組架中空筒部21c的上端和下端，并分別朝向徑向外側(cè)突出。在內(nèi)側(cè)繞組架中空筒部21c的內(nèi)側(cè)形成有貫通孔21p。

外側(cè)繞組架22具備外側(cè)繞組架卷繞部22a、上側(cè)和下側(cè)的外側(cè)繞組架凸緣部22b以及外側(cè)繞組架中空筒部22c，各部分通過注塑成形等而一體成形地制造。外側(cè)繞組架卷繞部22a配置于外側(cè)繞組架中空筒部22c的外周。上側(cè)和下側(cè)的外側(cè)繞組架凸緣部22b分別配置于外側(cè)繞組架中空筒部22c的上端和下端，并分別朝向徑向外側(cè)突出。在外側(cè)繞組架中空筒部22c的內(nèi)側(cè)形成有貫通孔22p。

通過向外側(cè)繞組架中空筒部22c的內(nèi)側(cè)的貫通孔22p內(nèi)插入內(nèi)側(cè)繞組架21，從而在內(nèi)側(cè)繞組架21的徑向外側(cè)配置有外側(cè)繞組架22，且在外側(cè)繞組架22的徑向外側(cè)配置有一對罩23。

上下一對e字狀的磁芯24以圍繞內(nèi)側(cè)繞組架21、外側(cè)繞組架22以及左右一對罩23的方式配置。

圖3a表示圖1的變壓器20的沿著3a-3a線的截面的切斷部端面圖。在此，在內(nèi)側(cè)繞組架21的外周卷繞安裝有內(nèi)側(cè)繞組25，在外側(cè)繞組架22的外周卷繞安裝有外側(cè)繞組26，且從內(nèi)側(cè)繞組架21的上方嵌入外側(cè)繞組架22。因而，外側(cè)繞組架22配置于內(nèi)側(cè)繞組25的徑向外側(cè)。由內(nèi)側(cè)繞組25和外側(cè)繞組26構(gòu)成繞組部43。左右一對罩23通過磁芯24的磁路外的嵌合部23a與嵌合部23b嵌合而構(gòu)成。罩23的嵌合部23a與嵌合部23b相對于變壓器20的寬度方向的中心線錯開位置地配置，從而如后述那樣增大凸緣部23h與外側(cè)繞組26之間的接觸而提高散熱特性。罩23配置于外側(cè)繞組26的徑向外側(cè)。內(nèi)側(cè)繞組架21、外側(cè)繞組架22以及罩23分別由具有絕緣性的合成樹脂構(gòu)成，進行磁芯24、內(nèi)側(cè)繞組25以及外側(cè)繞組26的電絕緣。另外，一對磁芯24的中心側(cè)的腿24a從上下方向進入內(nèi)側(cè)繞組架中空筒部21c與外側(cè)繞組架中空筒部22c的貫通孔21p與貫通孔22p內(nèi)，且從上下進入的腿24a彼此在中央部對接。一對磁芯24形成使由內(nèi)側(cè)繞組25以及外側(cè)繞組26產(chǎn)生的磁通通過的磁路。一對磁芯24作為以將卷繞框部40和繞組部43夾入的方式配置的芯部的一例而發(fā)揮功能。

另外，內(nèi)側(cè)繞組25和外側(cè)繞組26可以分別由單線構(gòu)成，或者也可以由絞合線構(gòu)成，并且進一步地期望由絕緣包覆導線構(gòu)成。外側(cè)繞組26與內(nèi)側(cè)繞組25的外徑可以相同也可以不同。

另外，磁芯24為將e型芯分割的形狀，但只要能夠針對繞組形成閉合磁路即可，也可以是u型、i型或pq型等任意形狀的磁芯。材質(zhì)除了鐵氧體以外，也可以是金屬等軟磁性材料。

以下，利用圖3a和圖3b說明本發(fā)明的所述實施方式的變壓器20。圖3a是圖1的3a-3a線的截面的切斷部端面圖，圖3b是圖1的3b-3b線的截面的切斷部端面圖。如圖3a和圖3b所示，在變壓器20的下端面配置有板狀的散熱部件28。

如圖3a所示，內(nèi)側(cè)繞組架21在內(nèi)側(cè)繞組架21的下端面露出能夠與散熱部件28接觸的內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e，內(nèi)側(cè)繞組25的發(fā)熱如散熱路徑41所示那樣經(jīng)由內(nèi)側(cè)繞組架21和內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e向散熱部件28散熱。另外，罩23在罩23的下端面露出能夠與散熱部件28接觸的罩下表面部23e，外側(cè)繞組26的發(fā)熱如散熱路徑42所示那樣經(jīng)由罩23和罩下表面部23e向散熱部件28散熱。此時，內(nèi)側(cè)繞組架21和罩23需要將熱傳導至散熱部件28，因此分別由包含氧化鋁等散熱填料的樹脂形成，且期望熱傳導率為例如2w/m·k以上，進而，對于繞組的發(fā)熱量大的(例如繞組的發(fā)熱量為5w以上的)變壓器，期望熱傳導率為例如3w/m·k以上。這是因為，在熱傳導率比2w/m·k小的情況下，不再能夠充分進行散熱，無法充分降低線圈的溫度。

接著，利用圖3b說明內(nèi)側(cè)繞組架21、外側(cè)繞組架22以及罩23的詳細構(gòu)造。外側(cè)繞組架22設(shè)為如下構(gòu)造：在上側(cè)的外側(cè)繞組架凸緣部22b的上部配置的外側(cè)繞組架上表面部22d的上表面的一部分與罩23的罩按壓部23d的下表面的一部分接觸，在下側(cè)的外側(cè)繞組架凸緣部22b的下部配置的外側(cè)繞組架下表面部22e的下表面整面與內(nèi)側(cè)繞組架21的內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e的上表面接觸。根據(jù)該構(gòu)造，對無法從上部進行按壓的內(nèi)側(cè)繞組架21而言，按照罩按壓部23d、外側(cè)繞組架上表面部22d、外側(cè)繞組架22、外側(cè)繞組架下表面部22e以及內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e的順序從罩按壓部23d利用彈簧等固定部件進行固定，由此能夠?qū)磯毫?1施加于內(nèi)側(cè)繞組架21，從而將內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e的下端面整面壓靠于散熱部件28。而且，將外側(cè)繞組架下表面部22e設(shè)為圖3b所示那樣的朝下凸出的凸形狀，且在長度方向的兩側(cè)形成凹部22f。在該凹部22f中以隔開間隙45的方式插入有凸緣部23h，該凸緣部23h在罩23的罩下表面部23e的內(nèi)側(cè)朝向?qū)χ玫恼?3而沿著變壓器的寬度方向突出。通過這樣設(shè)置，能夠設(shè)為使外側(cè)繞組架22不與罩23接觸而僅與內(nèi)側(cè)繞組架21接觸的構(gòu)造。根據(jù)這樣的構(gòu)造，能夠不受罩23的凸緣部23h的高度的波動的影響而利用外側(cè)繞組架22可靠地按壓內(nèi)側(cè)繞組架21。尤其為了從配置于內(nèi)側(cè)而容易積聚熱量的內(nèi)側(cè)繞組25(由于在圖3b中位于外側(cè)繞組架22的里側(cè)而未圖示)可靠地散熱，使內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e的下端面與散熱部件28可靠地接觸是很重要的。因而，內(nèi)側(cè)繞組架21和罩23經(jīng)由內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e和罩下表面部23e將從內(nèi)側(cè)繞組25和外側(cè)繞組26分別獲取的熱分別傳遞給散熱部件28，而且，罩23能夠從側(cè)面向外界氣體散熱。因此，能夠使含有散熱填料的內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e與散熱部件28可靠地接觸，能夠經(jīng)由內(nèi)側(cè)繞組架21和罩23而分別可靠地進行內(nèi)側(cè)繞組25和外側(cè)繞組26的散熱。

接著，以下說明溫度上升時的變壓器20的散熱。在溫度上升時，不含有散熱填料的樹脂與含有散熱填料的樹脂相比熱膨脹系數(shù)大1個數(shù)量級，因此樹脂的延伸量變大。例如，在圖3b中膨脹52的箭頭所示的方向上，使用不含有散熱填料的樹脂的外側(cè)繞組架22與使用含有散熱填料的樹脂的內(nèi)側(cè)繞組架21相比較大幅度延伸。此時，形成如下構(gòu)造：外側(cè)繞組架上表面部22d與內(nèi)側(cè)繞組架21的上部至少在上下方向上不接觸，以使得外側(cè)繞組架22不會因外側(cè)繞組架22的延伸而頂起內(nèi)側(cè)繞組架21。并且，通過從罩按壓部23d經(jīng)由外側(cè)繞組架22將內(nèi)側(cè)繞組架21固定，能夠使內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e與散熱部件28可靠地接觸，即使在溫度上升時，也能夠經(jīng)由內(nèi)側(cè)繞組架21和罩23而可靠地進行繞組25、26的散熱。需要說明的是，外側(cè)繞組架上表面部22d也可以是圖3b所示那樣的朝上凸出的凸形狀。

而且，內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e和罩23的罩下表面部23e與其他部分相比特別地增加了厚度，形成與散熱部件28接觸的接觸面平坦的接觸部，由此接觸面能夠不翹曲地與散熱部件28可靠地接觸。例如，內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e和罩下表面部23e的厚度期望分別為3mm以上且10mm以下。在厚度比3mm薄的情況下，容易發(fā)生接觸面的翹曲，不再能夠與散熱部件可靠地接觸。另外，在厚度比10mm厚的情況下，熱阻變大從而散熱性變差，不再能夠充分地進行內(nèi)側(cè)繞組25和外側(cè)繞組26的散熱。

而且，如圖3b所示，通過增厚用于外側(cè)繞組架上表面部22d與罩23相接的罩按壓部23d的厚度并使罩按壓部23d的上表面平坦，能夠?qū)φ?3進行按壓的按壓力51高效地傳遞給外側(cè)繞組架22。例如，罩按壓部23d的厚度期望為2mm以上且10mm以下。在厚度比2mm薄的情況下，罩按壓部23d容易產(chǎn)生裂紋，不再能夠充分地傳遞按壓力。另外，在厚度比10mm厚的情況下，罩23的重量增加，阻礙變壓器20的輕量化。

接著，利用圖4a和圖4b說明變壓器20的罩23的形狀。圖4a表示圖1的4a-4a線的截面的切斷部端面圖。對變壓器20而言，在磁芯24所形成的磁路形成區(qū)域60以外的區(qū)域，罩23在沿著罩23的寬度方向的內(nèi)表面具有凸形狀的厚壁部23f，以與外側(cè)繞組26接觸。由此，能夠使外側(cè)繞組26與罩23可靠地接觸，能夠經(jīng)由罩23的厚壁部23f可靠地進行外側(cè)繞組26的散熱。

而且，利用圖4b說明針對繞組25、26的發(fā)熱量大的(例如繞組的發(fā)熱量為5w以上的)變壓器20的罩23的形狀。圖4b表示圖1的4b-4b線的截面的切斷部端面圖。對變壓器20而言，在磁芯24所形成的磁路形成區(qū)域60以外的區(qū)域，罩23的內(nèi)側(cè)的曲率與外側(cè)繞組26的外側(cè)(最外周)的曲率大致相同，罩23在沿著罩23的寬度方向的內(nèi)表面具有厚壁部23g，以使外側(cè)繞組26與罩23接觸。由此，能夠使外側(cè)繞組26與罩23可靠地接觸，能夠經(jīng)由罩23的厚壁部23g可靠地進行外側(cè)繞組26的散熱。

通過以上，構(gòu)成本發(fā)明的所述實施方式的變壓器20。

接著，以下利用圖5和圖4a說明本發(fā)明的所述實施方式的變形例的變壓器即變壓器70。在圖5中，對與圖2相同的結(jié)構(gòu)要素使用相同的附圖標記并省略說明。

相對于圖2的變壓器20，變壓器70變更了罩23的形狀。圖2的罩23設(shè)為在磁芯24的磁路內(nèi)不存在嵌合部23a、23b的構(gòu)造，但圖5的罩73設(shè)為在磁芯24的磁路內(nèi)存在嵌合部73a、73b的構(gòu)造，因此在罩73中，在具備與圖4a所示的厚壁部23f相當?shù)暮癖诓康那闆r下，在罩73的厚壁部不存在罩73的嵌合部73a、73b。因而，能夠使外側(cè)繞組26不穿過嵌合部73a、73b地與罩73接觸，因此能夠進一步可靠地進行外側(cè)繞組26的散熱。

通過以上，構(gòu)成本發(fā)明的所述實施方式的變形例的變壓器70。

根據(jù)所述實施方式和所述變形例的變壓器20、70，能夠使分別含有散熱填料且散熱性好的內(nèi)側(cè)繞組架21以及罩23的罩下表面部23e與散熱部件28可靠地接觸。因此，能夠?qū)⒃谧儔浩?0、70的繞組部43產(chǎn)生的熱從內(nèi)側(cè)繞組架21的內(nèi)側(cè)繞組架下表面部21e傳遞給散熱部件28并高效地散出，無需利用散熱樹脂從底面填充到一定高度(例如比繞組部43高的高度)即可確保散熱性能，能夠提供輕量且廉價的變壓器20、70。因而，能夠?qū)⑸針渲牧看蠓鶞p少到零、或者大幅減少到遠低于繞組部43的高度的高度。

需要說明的是，可以通過將所述各種實施方式或變形例中的任意的實施方式或變形例適當組合來起到各自所具有的效果。另外，可以進行實施方式彼此的組合或?qū)嵤├舜说慕M合或?qū)嵤┓绞脚c實施例的組合，并且也可以進行不同的實施方式或?qū)嵤├械奶卣鞅舜说慕M合。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的變壓器作為具有高轉(zhuǎn)換效率并具有大電流容量、且也能夠應(yīng)用于機動車、環(huán)境、住宅、基礎(chǔ)設(shè)施等廣泛領(lǐng)域中的電源系統(tǒng)的dc/dc轉(zhuǎn)換器、ac/dc轉(zhuǎn)換器等用途的變壓器是有用的。