逆变器变压器.pdf

一种逆变器变压器，其中总体结构和制造过程可以得到简化而不管其紧密的磁路结构，并且成本增加可以得到抑制。围绕多个棒状芯(23a，23b，23c)被缠绕的初级绕组(24a，24b，24c)和次级绕组(25a，25b，25c)具有泄漏电感。初级绕组(24a，24b，24c)以如此方式围绕相应的棒状芯(23a，23b，23c)被缠绕，以便于由流经初级绕组(24a，24b，24c)的电流在相应芯中所感生的磁通量指向与由流经围绕与在相邻芯中所感生的磁通量相反。

1.  一种逆变器变压器，其被提供在用于将DC逆变成AC的逆变器电路中，以及其变换在初级侧输入的电压并且将被变换的电压在次级侧输出，所述逆变器变压器包括多个绕组单元，每个绕组单元包括：棒形磁芯；以及初级绕组和次级绕组，其围绕棒形磁芯而缠绕，并且其具有相应的泄漏电感，其中初级绕组以如此方式围绕相应的棒形磁芯被缠绕，以便于由流经围绕一个磁芯所提供的初级绕组的电流在所述一个磁芯中所产生的磁通量指向与由流经围绕与所述一个磁芯相邻的另一个磁芯所提供的初级绕组的电流在所述另一个磁芯中所产生的磁通量相反。

2.  根据权利要求1所述的逆变器变压器，其中每个绕组单元的至少一个部分关于纵向方向被磁性树脂覆盖，所述磁性树脂由包含磁性物质的树脂形成。

3.  根据权利要求2所述的逆变器变压器，其中所述磁性树脂覆盖每个绕组单元的整个部分。

4.  根据权利要求2所述的逆变器变压器，其中所述磁性树脂覆盖至少下述中的一个：每个绕组单元的两个端部；以及位于初级和次级绕组之间边界区域的每个绕组单元的部分。

5.  根据权利要求1至4任何一项所述的逆变器变压器，其中具有比磁性树脂大的饱和磁通密度的外部单元被如此放置，以便于覆盖变压器体的周边的至少一个部分，所述变压器体包括多个绕组单元和磁性树脂。

6.  根据权利要求5所述的逆变器变压器，其中所述外部单元具有比磁性树脂小的磁阻。

7.  根据权利要求5或6所述的逆变器变压器，其中所述外部单元具有横截面呈方形C配置和基本圆形的配置之一，以便于覆盖变压器体的周边。

8.  根据权利要求5或6所述的逆变器变压器，其中所述外部单元包括多个构件，并且所述构件被组合成盒配置以便于覆盖变压器体。

9.  根据权利要求5至8任何一项所述的逆变器变压器，其中所述外部单元是烧坯。

10.  根据权利要求1至9任何一项所述的逆变器变压器，其中所述磁性树脂具有比棒形磁芯小的相对磁导率。

11.  根据权利要求2至10任何一项所述的逆变器变压器，其中被包含在所述树脂中的磁性物质是Mn-Zn铁氧体、Ni-Zn铁氧体及铁粉之一。

逆变器变压器
发明背景
本发明涉及一种用在逆变器电路中的逆变器变压器，所述逆变器变压器用来点亮放电灯，如冷阴极荧光灯，其作为用于液晶显示器的照明设备的光源。
技术领域
目前，液晶显示器(LCD)日益被用作个人计算机等的显示单元。LCD没有光发射功能，并且因此需要照明设备，如背光系统或前光系统，并且冷阴极荧光灯(CCFL)通常被用作这种照明设备的光源。在使具有长度例如约500mm的CCFL放电和点亮的情况下，逆变器电路被使用，其适于在开始放电时产生60Hz高频电压，约1600V。逆变器电路控制被施加到CCFL的电压，以便于当CCFL被放电之后，电压被降低到约1200V，其是保持放电所需要的电压。一些逆变器电路包括闭磁路类型的逆变器变压器以及镇流电容器(ballast capacitor)，并且额外需要的镇流电容器抑制了尺寸和成本的降低。此外，甚至在对CCFL放电之后，开始放电时的电压必须被加以维持，这从安全角度是不利的。
最近，开磁路类型的逆变器变压器被采用，其对取代镇流电容器的充当镇流电容的泄漏电感的功能施以杠杆影响。一些这种开磁路类型的逆变器变压器可使用棒形磁芯(I磁芯)，以及其它的可使用棒形磁芯和矩形框形磁芯的组合(参考日本专利申请公开号2002-353044)。
图19是具有上面所说明的泄漏电感的逆变器变压器的等效电路。参考图19，逆变器变压器包括具有1∶n绕组比的无损耗的理想变压器1、泄漏电感L1和L2、和互感Ls以及CCFL2。在该逆变器变压器中，泄漏电感L1和L2起到镇流电感的功能，并且CCFL2可以被正常地点亮，而无需使用镇流电容器。
图20是开磁路类型的传统逆变器变压器1的示意图。逆变器变压器1包括由虚线所指示的棒形磁芯(I芯)3、限定用以容纳棒形磁芯3的空洞5的线轴4、围绕线轴4而缠绕的初级绕组6、围绕线轴4而缠绕的次级绕组7、用于初级绕组6的提供有端子销8的端子块9、以及用于次级绕组7的提供有端子销10的端子块11。由于在次级侧感生高压，所以为了防止表面放电，次级绕组7由在线轴4形成的分隔(partition)12划分。与采用具有闭合配置的磁芯，如矩形芯的逆变器变压器(未示出)相比较，采用上述所说明的棒形磁芯的图20中的逆变器变压器1结构简单。然而，磁通量从棒形磁芯，特别是其端部泄漏。
图21是另一个传统逆变器变压器1A的分解透视图。逆变器变压器1A包括棒形磁芯3、矩形框形磁芯13、具有用来容纳棒形芯3的空洞的线轴14、以及围绕线轴14而缠绕的初级和次级绕组6和7。棒形磁芯3的端部与矩形框形的磁芯13的相应凹陷15接合，使得由非磁性材料形成的间隙片(gap sheet)被放置在棒形磁芯3与矩形框形磁芯13之间以便于在其间形成间隙，由此产生指定量的泄漏电感。在由此所构建的逆变器变压器1A中，从棒形芯3泄漏的磁通量通过矩形框形磁芯13，并且与仅采用棒形磁芯(没有矩形框形磁芯)的逆变器变压器相比，泄漏通量是小的。
在包含泄漏电感的逆变器变压器中，泄漏通量有可能影响相邻的部件或线，或者发射噪声，并且部件和线必须被合适地定位，以保持远离泄漏通量，由此对部件和线的设置施加了限制。这可导致产品尺寸的增加或特性的恶化。还有，如果磁性材料被放置在泄漏通量的路径中，则当泄漏通量通过磁性材料时，通量路径可被影响，其导致泄漏电感变化或波动，从而干扰了稳定性，进而导致逆变器变压器经受特性的变化且因而经受操作的变化。
因此，仅包括棒形磁芯的逆变器变压器结构简单，但经历泄漏通量分布范围的增加，并且还在调节泄漏电感的量上具有难度。另一方面，与仅包括棒形磁芯的逆变器变压器相比，包括矩形框形芯连同棒形磁芯的逆变器变压器具有较小的泄漏通量分布范围，但是引起部件数目的增加，并且为了制造矩形框形磁芯需要模制或机加工工艺。还有，当棒形磁芯与矩形框磁芯接合时，则需要将间隙片放入其间的地复杂且麻烦的过程以便于调节泄漏电感。
如上面所说明，仅结合有棒形磁芯的逆变器变压器产生宽分布范围的泄漏通量。这种逆变器变压器被磁屏蔽，以便于防止逆变器变压器影响相邻的部件，并且还防止相邻的部件影响逆变器变压器。然而，通过对产品磁屏蔽的这个方案，要求屏蔽罩(shielding case)，并且这导致产品尺寸和产品成本的增加。还有，额外地需要将逆变器变压器固定到屏蔽罩以及将引线从屏蔽罩中取出的过程，由此使成本降低进一步困难。并且，将逆变器变压器有缺陷地固定到屏蔽罩可引起可靠性的恶化。另一方面，采用矩形框形磁芯连同矩形框形磁芯的逆变器变压器，虽然产生减小量的泄漏通量，但是具有复杂的结构并且需要额外的麻烦的制造工艺，由此提高了生产成本。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而进行的，并且本发明的目的是提供一种逆变器变压器，其具有开磁路结构但结构简单，并且同包括矩形框形磁芯的传统开磁路结构相比较，使生产工艺简化，由此防止成本增加。
为了实现上述所说明的目的，根据本发明的一个方面，提供了一种逆变器变压器，其用在将DC逆变成AC的逆变器电路中，变换被输入在初级侧的电压并且将被变换的电压输出在次级侧，并且其包括多个绕组单元，每个绕组单元包括：棒形磁芯；以及初级绕组和次级绕组，其围绕棒形磁芯而缠绕，以及其具有相应的泄漏电感。在上面所说明的逆变器变压器中，初级绕组以如此方式被缠绕在相应的棒形磁芯周围，以便于由流经围绕一个磁芯所提供的初级绕组的电流在所述一个磁芯中所产生的磁通量指向与由流经围绕与所述一个磁芯相邻的另一个磁芯所提供的初级绕组的电流在所述另一个磁芯中所产生的磁通量相反。
在本发明的所述方面中，每个绕组单元的至少一部分关于纵向方向可由磁性树脂覆盖，所述磁性树脂由包含磁性物质的树脂形成。
在本发明的所述方面中，磁性树脂可覆盖每个绕组单元的整个部分。
在本发明的所述方面中，磁性树脂可覆盖每个绕组单元的两个端部以及/或者位于初级和次级绕组之间边界区域处的每个绕组单元的部分。
在本发明的所述方面中，具有比磁性树脂大的饱和磁通密度的外部单元可如此放置，以便于覆盖包括多个绕组单元和磁性树脂的变压器体的周边的至少一个部分。
在本发明的所述方面中，所述外部单元可具有比磁性树脂小的磁阻。
在本发明的所述方面中，所述外部单元可具有横截面呈方形C的配置或者基本圆形的配置，以便于覆盖变压器体的周边。
在本发明的所述方面中，所述外部单元可包括多个构件，并且所述构件可被组合成盒配置以便于覆盖变压器体。
在本发明的所述方面中，所述外部单元可以是烧坯(sinteredcompact)。
在本发明的所述方面中，同磁芯相比，所述磁性树脂可具有较小的相对磁导率。
在本发明的所述方面中，被包含在树脂中的磁性物质可是Mn-Zn铁氧体、Ni-Zi铁氧体或铁粉。
由于初级绕组以如此方式被缠绕，使得由流经围绕一个磁芯所提供的初级绕组的电流在所述一个磁芯中所产生的磁通量指向与由流经围绕与所述一个磁芯相邻的另一个磁芯所提供的初级绕组的电流在所述另一个磁芯中所产生的磁通量相反，因而逆变器变压器周围所散布的泄漏通量得到减小，由此对设置在逆变器变压器周围的部件和线具有较小的影响。这个结构还有助于使逆变器变压器的特性较难以遭受逆变器变压器周围存在的金属的影响，由此使逆变器变压器的泄漏电感能够被稳定。另一方面，由于次级绕组以如此方式被缠绕，使得在次级绕组中所感生的电压具有相同的极性，所以在次级绕组W2之间不存在电压差，由此证实在耐压方面是有利的，并因而改善了安全性，并且作为结果，部件的数目得到减小，设备可以缩减尺寸，并且最终可以被不贵地生产设备。
而且，由于磁芯被完全地或部分地覆盖有磁性树脂，所以逆变器变压器周围散布的泄漏通量得到减小，由此对围绕逆变器变压器设置的部件和线具有较小的影响。这个结构还保护逆变器变压器的特性免于遭受在逆变器变压器周围存在的金属的影响，由此使逆变器变压器的泄漏电感能够得到稳定。
此外，由于磁性树脂被设置成实施磁屏蔽，所以不需要用于磁屏蔽的罩，由此防止了成本的增加。这消除了将逆变器变压器固定到罩上、或者将引线从罩中取出的工作过程，从而生产过程被简化。并且与此同时，由于逆变器变压器经树脂模制，所以逆变器变压器使其机械强度被增加，由此增强了产品的可靠性。
另外，由于具有比磁性树脂大的饱和磁通密度的外部单元被放置成覆盖包括多个绕组单元和磁性树脂的逆变器变压器体的至少一部分周边，从磁芯漏出而通过磁性树脂且随后进一步从磁性树脂漏出的大部分磁通量适于通过外部单元。因而，与不提供外部单元、仅由磁性树脂防止磁通量漏出时相比较，泄漏通量的量可以得到有效的减小，并且因此磁性树脂的厚度可以得到减小，其导致逆变器变压器的整个横截面积的减小，由此减小了逆变器变压器的尺寸。
并且，通过调节磁性树脂的磁特性，如相对磁导率，以及调节磁性树脂的覆盖面积和厚度，绕组上匝数和泄漏电感可以被调节到电路工作的最佳条件。因而，电感值可以被调节，而无需改变初级和次级绕组上的匝数以及磁芯的配置和特性，由此提供对各种逆变器变压器的适用性。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图；
图2是在根据本发明的逆变器变压器中绕组的状态以及由相应绕组中所产生的磁通量的方向的解释性视图；
图3(a)和3(b)是在根据本发明的逆变器变压器中初级绕组1W的缠绕方法的解释性视图；
图4是用于测量在根据本发明的发明例以及常规产品的比较例上的磁场的位置A和B的解释性视图；
图5是示出在发明及比较例上的图4中所示几个位置A处的测量结果的曲线图；
图6是示出在发明及比较例上的图4中所示几个位置B处的测量结果的曲线图；
图7(a)、7(b)和7(c)分别是根据本发明第二实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图、前视图、以及部分横截面视图，以及图7(d)和7(e)分别是根据本发明的第三实施例的逆变器变压器的示意性前视图以及部分横截面视图；
图8(a)和8(b)分别是根据本发明第四实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图，以及图8(c)是根据本发明第五实施例的逆变器变压器的前视图；
图9(a)和9(c)分别是根据本发明第六实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图，以及图9(b)是用于根据本发明第六实施例的逆变器变压器中的外部单元的透视图；
图10(a)和10(c)分别是根据本发明第七实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图，以及图10(b)是用于根据本发明第七实施例的逆变器变压器中的外部单元的透视图；
图11(a)和11(b)分别是根据本发明第八实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图，图11(c)是用于根据本发明第八实施例的逆变器变压器中的外部单元的透视图，以及图11(d)是根据第十一实施例的包括不同类型变压器体的另一个逆变器变压器的前视图；
图12(a)和12(b)分别是根据本发明第九实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图，图12(c)是用于根据本发明第九实施例的逆变器变压器中的外部单元的透视图，图12(d)是根据本发明第九实施例的另一个逆变器变压器的前视图，以及图12(e)是用在根据本发明第十实施例的逆变器变压器中的外部单元的透视图；
图13(a)和13(b)分别是根据本发明第十一实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图(部分以横截面示出)及横截面图(沿线A-A获取)，图13(c)是根据本发明第十二实施例的逆变器变压器的横截面视图，以及图13(d)是用在根据本发明第十三实施例的逆变器变压器中的外部单元和板构件的透视图；
图14(a)和14(b)分别是根据本发明第十四实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图；
图15(a)和15(b)分别是根据本发明第十五实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图，以及图15(c)是根据本发明第十五实施例的另一个逆变器变压器的前视图；
图16(a)和16(b)分别是根据本发明第十六实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图，以及图16(c)是根据本发明第十七实施例的逆变器变压器的前视图；
图17(a)和17(c)分别是根据本发明第十八实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图，图17(b)是用在根据本发明第十八实施例的逆变器变压器中的外部单元的透视图，以及图17(d)是根据本发明第十九实施例的逆变器变压器的前视图；
图18(a)和18(b)分别是根据本发明第二十实施例的逆变器变压器的示意性顶部平面图及前视图，以及图18(c)是根据本发明第二十一实施例的逆变器变压器的前视图；
图19是具有泄漏电感的逆变器变压器的等效电路；
图20是包括棒形磁芯的传统逆变器变压器的示意性顶部平面图；以及
图21是包括棒形磁芯的另一个传统逆变器变压器的分解透视图。
具体实施方式
利用所附的附图，本发明的优选实施例将在此下被说明。
本发明的第一实施例将利用图1被说明。根据第一实施例的逆变器变压器10用于同时点亮三个CCFL。待点亮的CCFL的数目并不被局限于三个，而是可作为选择地是非三个的数目，只要初级绕组以如此方式被缠绕在相应棒形磁芯的周围，使得如随后所说明，由流经围绕一个磁芯所提供的初级绕组的电流在所述一个磁芯中所产生的磁通量指向与由流经围绕与所述一个磁芯相邻的另一个磁芯所提供的初级绕组的电流在所述另一个磁芯中所产生的磁通量相反。在这种情况下，磁芯以等于CCFL数目的数目被提供。在下面的说明中，出于适当简化的目的，初级绕组24(24a、24b和24c)被参考标注为W1，次级绕组25(25a、25b和25c)被参考标注为W2，矩形管状线轴26(26a、26b和26c)被简单地称为线轴26，以及棒形磁芯23(23a、23b和23c)被简单地称为芯23。
如上所提到的，图1中所示的逆变器变压器10用于点亮三个CCFL。三个线轴26被成形为彼此相同。三个芯23被插过彼此接合性配合的相应线轴26。芯23由例如Mn-Zn铁氧体的软磁性材料形成，并且具有例如2000的相对磁导率。逆变器变压器10通常包括三个芯23、具有围绕其缠绕的相应初级绕组W1和次级绕组W2的三个线轴26、每个接合性附着到每个线轴26一端的初级绕组端子块38a、以及每个接合性附着到每个线轴26另一端的次级绕组端子块39a。初级及次级绕组端子块38a和39a由绝缘材料形成且彼此分开放置，以便于将夹住线轴26。端子销40a被固定地附着到初级绕组端子块38a，且端子销41a被固定地附着到次级绕组端子块39a。
每个初级绕组端子块38a被提供有用于容纳连接到初级绕组端子销40a的初级绕组W1的引线的孔或凹槽(未示出)。每个次级绕组端子块39a被提供有用于容纳连接到次级绕组端子销41a的次级绕组W2的引线的孔或凹槽(未示出)。每个均涂有绝缘材料的这些引线被插过所述孔或被放在凹槽内，以便于确保足够的表面距离和绝缘。
每个线轴26被提供有将初级绕组W1和次级绕组W2分开的分隔57a。具体而言，初级绕组W1围绕初级绕组端子块38a与分隔57a之间的线轴26被缠绕，以及次级绕组W2围绕次级绕组端子块39a与分隔57a之间的线轴26被缠绕。由于在次级绕组W2产生高压，所以借助于绝缘分隔4b将次级绕组W2分成几段，以便于足够的表面距离得到确保以防止蠕缓放电(creeping discharge)。每个绝缘分隔4b被提供有用于连接次级绕组W2相邻段的槽口(notch)。
上面所说明的逆变器变压器10的操作将在此下被加以说明。在芯23所产生的磁通量从芯23泄漏出，从而提供了泄漏电感。即，由芯23所形成的磁路并不是闭磁路，以及逆变器变压器10实际上具有有泄漏电感的开磁路结构。因而，不仅产生整个通过芯23从而互链(interlink)初级绕组W1和次级绕组W2的磁通量，而且还产生仅与初级绕组W1或仅与次级绕组W2互链的泄漏通量，由此未能有助于提供初级绕组W1和次级绕组W2之间的电磁耦合，从而产生泄漏电感。泄漏电感充当镇流电感，以便于适当地放电以及点亮连接到次级绕组W2的CCFL。
然而，所产生的泄漏通量不仅提供泄漏电感，而且还对被设置在逆变器变压器10附近的设备具有负面影响，且因此应该被阻止从逆变器变压器10中散布出去。在本发明中，初级绕组W1围绕相应的芯23被设置，以便于由流过初级绕组W1的电流所产生的磁通量指向与在任何相邻的芯23中彼此相反，由此防止泄漏通量从逆变器变压器10中散布出去。
参考图2将说明如上面所说明而设置的逆变器变压器10的初级绕组W1的操作。由流过围绕三个芯23的两个非相邻芯23a和23c而缠绕的初级绕组W1的相应电流在芯23a和23c(第一组芯)中分别产生的磁通量Φ1和Φ3指向彼此相同。在被放置在两个第一组芯之间的芯23b(第二组芯)中所产生的磁通量Φ2与磁通量Φ1和Φ3指向相反。
存在如图3(a)和3(b)所示的两种方法，其中初级绕组W1被如此设置以便于如上面所说明产生磁通量Φ1、Φ2和Φ3。在图3(a)中所示的是一种方法，其中围绕第一和第二组芯的所有初级绕组W1以相同的方向被缠绕，并且被施加到围绕第一组芯的初级绕组W1上的电压e的电极具有与被施加到围绕第二组芯的初级绕组W1上的电压e的电极相反的极性。在图3(b)中所示的是另一种方法，其中围绕第一组芯的初级绕组W1以与围绕第二组芯的初级绕组W1相反的方向被缠绕，并且被施加到围绕第一和第二组芯的所有初级绕组W1上的电压e的电极具有相同的极性。无论在哪个方法中，在芯23a和23c(第一组芯)中产生的磁通量Φ1和Φ3指向与相邻于芯23a和23c(第一组芯)而放置的芯23b中所产生的磁通量Φ2相反。
当所有的磁通量Φ1、Φ2和Φ3指向彼此相同时，从芯23端部泄漏出来的磁通量彼此排斥，并且它们大部分不通过相邻的芯且散布在周围的空气中，由此增加了泄漏通量。另一方面，如上面所说明，在根据第一实施例的逆变器变压器10中，在第一组芯23a和23c中所产生的磁通量Φ1和Φ3指向与在被放置在第一组芯23a和23c之间的第二组芯23b中所产生的磁通量Φ2相反，并且因此从两个相邻芯，具体而言芯23a和23b以及芯23b和23c的端部泄漏出去的磁通量并不彼此排斥，这导致增加部分的磁通量通过相邻的芯。这减小了散布出来到逆变器变压器周围空气中的泄漏通量的量。因而，对放置在逆变器变压器周围的部件和线的影响得到减小。根据本发明的逆变器变压器包括三个芯，但是本发明并不被局限于这个结构，并且逆变器变压器可包括任何其它多数的芯，只要如上所说明，通过相邻芯的磁通量指向彼此相反。
次级绕组W2被如此设置，以便于在围绕第一和第二组芯23的次级绕组W2上所感生的电压的电极具有相同的极性。例如，参考图3(a)和3(b)的每个，由于初级绕组W1如此围绕芯23被缠绕，以便于在中间芯中所产生的磁通量指向与在相邻芯中所产生的磁通量相反，所以围绕中间芯的次级绕组W2以与围绕相邻芯的次级绕组W2相反的方向被缠绕，以便于在所有次级绕组W2中所感生的电压的电极具有相同的极性。
如上所提出，在逆变器变压器10的次级绕组中产生约1600V的高频电压用于点亮CCFL，以及约1200V的电压用于保持CCFL放电。然而，如上所说明，由于在次级绕组W2中所感生的电压具有相同的极性，所以在次级绕组W2之间没有电压差，由此就耐压方面证实是有利的且因而增强了安全性。
参考图4、5和6，根据第一实施例的逆变器变压器10的特性将被说明。对于图5和6，初级绕组W1和次级绕组W2如图3(a)所示被设置，特别地以便于围绕芯23的所有初级绕组W1以相同的方向被缠绕，而围绕芯23b的次级绕组W2以与围绕芯23a和23c的次级绕组W2相反的方向被缠绕。以及，到围绕芯23b的初级绕组W1的电压的电极具有与围绕芯23a和23c的初级绕组W1相反的极性。因而，在芯23b中所产生的磁通量指向与在芯23a和23c中所产生的磁通量相反。参考图4，在竖直方向dY上，在具有上方距绕组顶表面中间部分的相应距离d1的位置(测量点A)处，以及在正交于芯长度的水平方向dX上，在具有距绕组侧表面中间部分的相应距离d2的位置(测量点B)处，对磁场的测量被加以执行。
所述测量是对根据本实施例而构建的发明例和比较例进行的，所述比较例按传统而构建成使得由流过初级绕组的电流在芯中所产生的磁通量指向彼此相同。在测量点A处的测量结果被示于图5中，以及在测量点B处的测量结果被示于图6中。因泄漏通量而导致的磁场随着距离d(d1和d2)的增加而减小，更具体地，与距离d(d1和d2)的平方大约成反比。测量结果显示：如图5和6所示，分别在测量点A以及B两者处发明例均具有比较例小的磁场，并且特别在测量点A处基本上更小。
具体而言，例如发明例在具有2cm距离d1的测量点A以及具有2cm距离d2的测量点B处分别具有6.9A/m和36A/m的磁场，而比较例分别具有91A/m和62A/m的磁场。因而，本发明在减小可归因于来自逆变器变压器的泄漏通量的磁场上是有效的，对绕组顶表面以上的竖直方向dY特别有效。对于正交于芯长度的水平方向dX这个效果则相当小，因为从位于两侧的芯23a和23c侧向泄漏的磁通量散布在周围的空气中。
分别参考图7(a)、7(b)和7(c)，以及图7(d)和7(e)，进一步增强由第一实施例所取得的效果的本发明第二和第三实施例将被加以说明。在说明图7(a)至7(e)的第二和第三实施例中，对应于图1中那些部件部分的任何部件部分由相同的参考数字来指示，并且下面将省略其详细说明。
根据第二/第三实施例的逆变器变压器40包括芯23、线轴26、初级绕组W1、次级绕组W2、初级绕组端子块38a、以及次级绕组端子块39a，并且这些部件被磁性树脂6部分地覆盖(第二实施例)或全部地覆盖(第三实施例)。以与第一实施例相同的方式将初级绕组W1围绕芯23设置，以便于由流经初级绕组W1的电流在芯23中所产生的磁通量在相邻芯的基础上指向彼此相反。
参考示出第二实施例的图7(a)、7(b)和7(c)，芯23a、线轴26a、初级绕组24a、次级绕组25a、以及用来封装上述所提到构件的绝缘树脂50构成第一绕组单元51a；芯23b、线轴26b、初级绕组24b、次级绕组25b、以及用来封装上述所提到构件的绝缘树脂50构成第二绕组单元51b；并且芯23c、线轴26c、初级绕组24c、次级绕组25c、以及用来封装上述所提到构件的绝缘树脂50构成第三绕组单元51c。由此构成的第一、第二和第三绕组单元51a、51b和51c组成绕组组件51。如图7(b)所示，除了底面以外，绕组组件51被上述所提到的磁性树脂6沿周边覆盖(这个树脂覆盖结构参见如下所述的“变压器体55B”)，并且其中绕组单元51a、51b和51c之间的间距被填充。磁性树脂6可作为选择地被设置成覆盖仅绕组组件周边的顶面，或仅侧面或仅底面。磁性树脂6从芯23a、23b和23c的一端到其另一端纵向地覆盖绕组组件51，以及初级和次级绕组端子块38a和39a的部分。
参考示出第三实施例的图7(d)和7(e)，绕组组件51沿周边被覆盖了磁性树脂6(这个树脂覆盖结构参见如下所述的“变压器体55A”)，包括底面，如图7(d)所示。
磁性树脂6由通过混合粉磁性物质以及例如热固性环氧树脂而产生的混合物形成，所述粉磁性物质通过粉碎烧结的Mn-Zn铁氧体而获得，其中Mn-Zn铁氧体粉就体积比而言占80％。在逆变器变压器40的情况下，由此产生的混合物通过模制、散布等施加到绕组组件51(分别由芯23a、23b和23c；线轴26a、26b和26c；初级绕组24a、24b和24c；次级绕组25a、25b和25c；以及绝缘树脂50所构建的第一、第二和第三绕组单元51a、51b和51c)，并且借助于例如150℃的温度被加热和固化，借此使所施加的混合物转变成磁性树脂6。用于磁性树脂6的磁性物质并不局限于Mn-Zn铁氧体，而可以是Ni-Zn铁氧体或铁粉，并且树脂材料可作为选择地为尼龙等，这取得了类似的效果。磁性树脂6的相对磁导率被确定为有效地屏蔽从芯23出来的泄漏通量，并且与此同时适当地构建开磁路结构。在本实施例中，通过改变磁性物质的特性，或者改变磁性物质与树脂的混合比，磁性树脂6的相对磁导率可以得到控制。例如，Mn-Zn铁氧体或Ni-Zn铁氧体实现了几十的相对磁导率，并且铁粉实现了几百的相对磁导率。
在图7(a)、7(b)和7(c)所示的根据第二实施例的逆变器变压器40中，磁性树脂6被如此设置以便于仅覆盖绕组组件51(包括第一、第二和第三绕组单元51a、51b和51c)的顶和侧面。在如图7(d)和7(e)中所示的根据第三实施例的逆变器变压器40中，磁性树脂6被如此设置，以便于覆盖绕组组件51的顶、侧和底面，即其整个周面，其中第一、第二和第三绕组组件51a、51b和51c之间的间距以与第二实施例相同的方式被磁性树脂6填充。在根据第二和第三实施例的变压器40中，如上所说明，磁性树脂6从芯23a、23b和23c的一端到其另一端纵向覆盖绕组组件51，以及初级和次级绕组端子块38a和39a的部分。就此，在上述所说明的实施例中，所有的芯23a、23b和23c(绕组组件)共同被以一体构成的磁性树脂6覆盖，但是本发明并不被局限于这个结构并且芯23a、23b和23c(第一、第二和第三绕组单元51a、51b和51c)可单独地被三块分离的磁性树脂所覆盖。
此下将说明根据第二和第三实施例的逆变器变压器40的操作。
由于磁性树脂6具有比芯23显著较小的相对磁导率，所以在芯23处所产生的所有磁通量并不适于通过磁性树脂6，但是磁通量的一些部分因它们磁阻的差异被允许泄漏到磁性树脂之外，且因此提供泄漏电感。即，由芯23和磁性树脂6所产生的磁路并不是闭磁路，并且因此逆变器变压器40基本上具有有泄漏电感的开磁路结构。因而，不仅产生整个通过芯23以便于互链初级绕组W1和次级绕组W2的磁通量，而且还产生仅与初级绕组W1或仅与次级绕组W2互链的泄漏通量，由此未能有助于提供初级绕组W1和次级绕组W2之间的电磁耦合，从而产生泄漏电感。逆变器变压器40以与由开磁路构建且由磁性树脂6覆盖的逆变器变压器相同的方式工作，并且所产生的泄漏电感充当镇流电感，以便于适当地放电且点亮被连接到次级绕组W2的CCFL。
不同于传统逆变器变压器，在根据第二/第三实施例的逆变器变压器40中，绕组组件51被磁性树脂5包围，由此使泄漏电感充当镇流电感，并且与此同时大部分从芯23泄漏出的磁通量适于通过磁性树脂6，由此减小泄漏到磁性树脂6之外的磁通量的量。因而，从逆变器变压器40中散布出的泄漏通量的范围受到限制。因此，因为磁性树脂6如上所述减小泄漏通量，结合与以第一实施例相同的方式，由围绕芯23而设置的初级绕组W1所实现的泄漏通量减小效果，特别是在如图4所示的方向dX上，所以逆变器变压器40进一步在减小泄漏通量上是有效的。
当在图7(a)、7(b)和7(c)中所示的根据第二实施例的逆变器变压器40被安装在由非磁性材料所制成的基板或底架上时，其是所希望的且适合的，其中绕组组件51的底面不被磁性树脂6所覆盖。具体地，当根据第二实施例的逆变器变压器40被安装在非磁性基板或底架上时，在底部方向上从芯23泄漏的磁通量的磁路不受到任何东西的影响，由此减小了特性的变动或变化。另一方面，由于非底面的其它面，即顶和侧面被磁性树脂6所覆盖，从逆变器变压器40散布出的泄漏通量的范围受到限制。因而，泄漏电感被适当地实现，而没有对相邻的部件造成影响，并且与此同时逆变器变压器40的高度可以得到减小，因其底面没有被磁性树脂6所覆盖。
当在图7(d)和7(e)中所示的根据第三实施例的逆变器变压器40被安装在由磁性材料所制成的基板或底架上时，其是所希望的且适合的，其中绕组组件51的顶、侧和底面从芯23的一端到其另一端纵向地被磁性树脂6覆盖。具体地，由于根据第三实施例的逆变器变压器40的底面也被磁性树脂6覆盖，所以因磁性树脂6的磁屏蔽功能导致从芯23泄漏的磁通量并不经受底面下被放置的磁性基板或底架的影响，且因此磁通量的磁路并没有改变，由此减小了特性的变化。
为了优化逆变器变压器的工作，初级和次级绕组上的匝数以及泄漏电感必须被加以调节，但是泄漏电感的特性被致使随着泄漏通量磁路的磁特性的变化而变化。另一方面，在本发明的逆变器变压器40中，通过调节磁性树脂6的磁特性(如相对磁导率)、厚度及面积范围，根据电路工作的最佳条件对泄漏电感加以调节。结果是，简单地通过调节泄漏电感的值而无需改变初级绕组W1和次级绕组W2上的匝数以及芯23的配置和特性，逆变器变压器40的工作可以被灵活地优化，以便于应用到各类逆变器变压器。
在根据第二和第三实施例的逆变器变压器40中，磁性树脂6被设置成从一端到另一端整个地覆盖棒形芯23，但只要泄漏电感被适当地加以提供，则磁性树脂6并没有必要必须整个地覆盖芯23且可作为选择地被设置成部分地覆盖芯23。在下面所说明的本发明第四和第五实施例中，这种部分覆盖结构被采用。
参考图8(a)、8(b)和8(c)将说明上面所提到的第四和第五实施例。在说明图8(a)、8(b)和8(c)所示的实例时，对应于图1和7(a)至7(e)那些部件部分的任何部件部分由相同的参考数字来表示，并且下面将省略对其的详细说明。
参考图8(a)、8(b)和8(c)，在根据第四和第五实施例的逆变器变压器20中，包括线轴26和初级及次级绕组端子块38a和39a的部分的芯23的两端部，即绕组组件51的端部511单独地被分别覆盖有两个分离的磁性树脂6，而芯23的中间部分并没有被覆盖。在第四实施例的逆变器变压器20中，两个分离的磁性树脂6被设置成如图8(b)所示仅覆盖端部511的顶和侧面，这与第二实施例(参见图7(b))相同，且产生类似的效果。另一方面，在第五实施例的逆变器变压器20中，两个分离的磁性树脂6被设置成如图8(c)所示覆盖端部511的顶、侧和底面，这与第三实施例(参见图7(d))相同，且取得类似于第三实施例中的效果。
在根据第四和第五实施例的逆变器变压器20中，由于芯23(绕组组件51)的两个端部全部或部分地被相应的磁性树脂6，6覆盖，从芯23端部出来的大部分泄漏通量ΦR适于通过充当屏蔽的磁性树脂6，并且因而散布出来到周围开放空气中的泄漏通量ΦS的量得到减小。由于根据第四和第五实施例的逆变器变压器20是象根据第二和第三实施例的逆变器变压器40一样的开磁路结构，所以泄漏电感在初级绕组W1和次级绕组W2处产生，且充当镇流电感以便于适当地点亮CCFL。
在上面所说明的第四和第五实施例中，芯23(23a、23b和23c)的端部共同被一体磁性树脂6覆盖，但是本发明并不被局限于这个结构并且可作为选择地被如此构建，以便于芯23的端部可单独地分别被三块分离的磁性树脂所覆盖。在根据第四和第五实施例的逆变器变压器20中，通过调节磁性树脂6的磁特性(如相对磁导率)、厚度及面积范围，根据电路工作的最佳条件对泄漏电感加以调节。
在第四和第五实施例中，如上所说明，由于来自芯23端部且散布出到周围开放空气的泄漏通量ΦS被减小，所以被设置得接近于芯23a端部的部件从磁性上被保持不受影响，且与此同时逆变器变压器20被防止受到来自部件的磁通量的影响，由此减小了特性的变动和变化。而且，当包括磁性物质的部件被设置成接近于芯23的端部时可能引起的影响可以得到消除。
同样，在第四和第五实施例中，被提供有分隔57a以将初级绕组W1与次级绕组W2分开的绕组组件51(由第一、第二和第三绕组单元51a、51b和51c组成)的分隔部分52可被附加的磁性树脂覆盖。分隔部分52是其中大量产生泄漏通量的区域，并且在进一步减小从逆变器变压器40出来到周围开放空气的磁通量的量方面，由磁性树脂覆盖分隔部分52是很有效的。由磁性树脂覆盖分隔部分52的这个措施不仅在根据第四或第五实施例的逆变器变压器中，而且在传统的逆变器变压器中可被有效地加以实施。
参考图9(a)、9(b)和9(c)，将说明本发明的第六实施例。在说明图9(a)、9(b)和9(c)所示的实例时，对应于图1、7(a)至7(e)以及8(a)至8(c)中那些部件部分的任何部件部分由相同的参考数字来表示，并且下面将省略对其的详细说明。
参考图9(a)，在根据第六实施例的逆变器变压器40中，以与第三实施例(参见图7(d))相同的方式，绕组组件51整个地被磁性树脂6覆盖，包括第一、第二和第三绕组单元51a、51b和51c之间的间距，其中绕组组件51和磁性树脂6构成变压器体55。如先前所提到的，其中绕组组件51被整个地覆盖，也就是使其顶、侧和底面被磁性树脂6覆盖的变压器体55被表示为“变压器体55A”(参见图7(d))，而其中绕组组件51仅使其顶和侧面被磁性树脂6覆盖的变压器体55被表示为“变压器体55B”(参见图7(d))。
参见图9(a)至9(c)，在根据第六实施例的逆变器变压器40中，变压器体55A被外部单元56封装，其中初级及次级绕组端子块38a和39a伸出。外部单元56由经例如Mn-Zn铁氧体或Ni-Zn铁氧体形成的烧坯构成，且具有比磁性树脂6大的饱和磁通密度及小的磁阻。参见图9(d)，外部单元56包括具有用来容纳变压器体55A的空洞57的第一部分56a、以及被放置在第一部分56a上以便于盖上变压器体55A的第二部分56b。
参见图9(b)和9(c)，第一部分56a包括底部58、被竖直放置在底部58两侧的侧壁59、被竖直地放置在底部58的前端(在图9(a)中下部)的前端壁60、以及被竖直地放置在底部58的后端(在图9(a)中上部)的后端壁61。切口(cutout)62被形成在前端壁60和后端壁61的每个处，并且初级和次级绕组端子块38a和39a的一些部分通过相应的切开62突出。即，外部单元56适于封装变压器体55A，其中端子块7和8伸出。
在根据第六实施例的逆变器变压器40中，由于提供具有比磁性树脂6大的饱和磁通密度的外部单元56(烧坯)，以便于封装变压器体55A，所以从芯23a、23b和23c泄漏以通过磁性树脂6且然后泄漏到磁性树脂6之外的大部分磁通量现在适于通过外部单元56。因此，通过提供外部单元56，与并不提供外部单元56时相比，磁通量可以被更有效地防止从逆变器变压器40中泄漏。因而，与其中仅借助磁性树脂6防止磁通量漏出的结构相比，根据第六实施例的结构的横截面面积可以被减小，并且逆变器变压器40可以被减小尺寸。
由于外部单元56具有比磁性树脂6小的磁阻，泄漏到磁性树脂6之外的磁通量更有效地通过外部单元56。因而，磁通量可以被进一步防止从逆变器变压器40中泄漏出去，这使能逆变器变压器40的尺寸的进一步减小。
根据第六实施例的逆变器变压器40被制造如下。绕组组件51被放入外部单元56第一部分56a的空洞57中，使初级和次级绕组端子块38a和39a配合在相应的切口62中，并且树脂材料(磁性树脂6)被填充在空洞57内，以便于对绕组组件51进行模制。磁性树脂6在例如约1500℃被加热用于固化，并且在空洞57中获得由绕组组件51和围绕绕组组件51而填充的磁性树脂6构成的变压器体55A。随后，外部单元56的第二部分56b被放在第一部分56a上，以便于盖上其中具有变压器体55A的空洞57，因此第一部分56a和第二部分56b联合封装变压器体55A，并且获得逆变器变压器40。由于通过在空洞57中填充磁性树脂6而模制绕组组件51，所以容易使生产提高生产率。就此而言，外部单元56的第二部分56b可以被省略，以便于外部单元56仅由第一部分56a构成。
在第六实施例中，外部单元56被构建成覆盖变压器体55A的顶、侧、底及前端和后端(除初级和次级绕组端子块38a和39a以外)面，但是本发明并不被局限于这个结构和设置。例如，逆变器变压器可包括取代变压器体55A的变压器体55B，并且如下所说明可作为选择地与各种外部单元的任何一个相组合而构建。
参见图10(a)、10(b)和10(c)，根据第七实施例的逆变器变压器40包括被成形为矩形管以便于覆盖变压器体55A的顶、侧和底面的外部单元56A。外部单元56A具有比磁性树脂6大的饱和磁通密度和小的磁阻。
在第七实施例中，外部单元56A并不覆盖变压器体55A的前端和后端面，但仍覆盖其外表面的大部分区域，并且从逆变器变压器40泄漏出来的磁通量可以被适当地减小，并且逆变器变压器40的尺寸还可以得到减小。并且，由于外部单元56A具有比磁性树脂6小的磁阻，所以磁通量可以被进一步防止从逆变器变压器40中泄漏出来，这使能逆变器变压器40的尺寸的进一步减小。
参见图11(a)、11(b)和11(c)，根据第八实施例的逆变器变压器包括外部单元56B，其由室顶(roof)63以及被竖直地放置在室顶63两侧以便于具有横截面为方C形状的两个侧壁64组成，并且其覆盖变压器体55B的顶和侧面。外部单元56B具有比磁性树脂6大的饱和磁通密度和小的磁阻。
在第八实施例中，与在上面所说明的第七实施例中的外部单元56A相比，外部单元56B并不覆盖变压器体55B的底面，但仍然覆盖其外表面的基本面积，并且从逆变器变压器40泄漏出来的磁通量可以被适当地减小，并且逆变器变压器40的尺寸还可以被减小。以及，由于外部单元56B具有比磁性树脂6小的磁阻，所以磁通量可以被进一步防止从逆变器变压器40泄漏出去，这使能进一步减小逆变器变压器40的尺寸。
在上面所说明的第八实施例中，根据变压器体55B的配置，外部单元56B的室顶63被限定成平坦的，但是当逆变器变压器体55B具有弧形配置时其可作为选择地例如为弧形的。而且，如在图11(d)中所示，变压器体55A可被用在第八实施例中以取代变压器体55B。
参见图12(a)、12(b)和12(c)，根据第九实施例的逆变器变压器40包括由室顶63和两个侧壁64组成的外部单元56C。室顶63被划分成：桥部分65，其夹在两个开口之间且适于覆盖被提供有分隔57a的变压器体55B的分隔部分52A(包括绕组组件51的分隔部分52)；两个端框架部分66，其适于覆盖变压器体55B的两个端部67；以及两个侧框架部分(未被加以参考标号)，其垂直地相邻于侧壁64。外部单元56C具有比磁性树脂6大的饱和磁通密度。在第九实施例中，如图12(d)所示，变压器体55A可取代变压器体55B被使用。
如上所说明在绕组组件51的分隔部分52处大量产生泄漏通量，但是由于包括分隔部分52的分隔部分52A被外部单元56C的桥部分65和相邻于桥部分65的其它部分所覆盖，所以经由分隔部分52A泄漏出的大部分磁通量适于通过外部单元56C，且因此来自逆变器变压器40的泄漏通量可以得到很好的减小。还有，由于室顶63的端框架部分66覆盖变压器体55A的相应端部67，所以来自逆变器变压器40的泄漏通量可以被进一步减小。
参见图12(e)，在其中所示的第十实施例中，外部单元56D被使用，其与第九实施例中的外部单元56C的不同处在于桥部分65被取消以便于在室顶63中形成一个开口。
参见图13(a)和13(b)，在根据第十一实施例的逆变器变压器40中，变压器体55C′与外部单元56D(参见图12(e))组合使用，其中磁性树脂6覆盖绕组组件51的分隔部分52的顶和侧面。而且，参见图13(c)，在第十二实施例中，使用变压器体55D′，其中磁性树脂6覆盖绕组组件51的分隔部分52的顶、侧和底面。
参见图13(d)，在第十三实施例中，在如图12(e)所示的外部单元56D被附着到绕组组件51之后板构件65a被单独地附着。板构件65a由与外部单元56D或磁性树脂6的材料等效的材料形成。
参见图14(a)和14(b)，根据第十四实施例的逆变器变压器40包括外部单元56E，所述外部单元56E由具有在平面视图上为矩形配置的板组成。外部单元56E被放置在变压器体55B下，以便于覆盖变压器体55B的底面。外部单元56E具有比磁性树脂6大的饱和磁通密度。在第十四实施例中，变压器体55A可取代变压器体55B被使用。
参见图15(a)和15(b)，根据第十五实施例的逆变器变压器40包括由第一和第二矩形板56c和56d组成的外部单元56F。第一和第二板56c和56d分别被放置在变压器体55B的两侧以便于覆盖变压器体55B的侧面。外部单元56F具有比磁性树脂6大的饱和磁通密度。在第十五实施例中，如图15(c)所示，变压器体55A可取代变压器55B被使用。
参见图16(a)和16(b)，根据第十六实施例的逆变器变压器40包括外部单元56G，其由每个均以横截面具有方C形状的结构而形成的第一和第二构件56e和56f组成。第一和第二构件56e和56f被分别放置在变压器体55B的两个端部67，以便于覆盖相应端部67的顶和侧面。外部单元56G具有比磁性树脂6大的饱和磁通密度。在第十二实施例中，变压器体55A可取代变压器体55B被使用。
参见图16(c)，在第十三实施例中的外部单元56H由第一和第二构件56g和56h组成，第一和第二构件56g和56h每个均以横截面构成矩形框架配置的结构而形成。第一和第二构件56g和56h分别被放置在变压器体55A的两个端部67，以便于覆盖相应端部67的顶、侧和底面。外部单元56H具有比磁性树脂6大的饱和磁通密度。在第十三实施例中，变压器体55B取代变压器体55A被使用。
在图7(a)至12(e)所示的第二至第十实施例中，以及在图19(a)至16(c)所示的第十四至第十七实施例中，逆变器变压器包括变压器体55A(其中磁性树脂6覆盖绕组组件51的所有周面)或变压器体55B(其中磁性树脂6仅覆盖绕组组件51的顶和侧面)。而且，在图13(a)至13(d)所示的第十一到第十三实施例中，逆变器变压器包括变压器体55C′或变压器体55D′。然而，本发明并不被局限于这种变压器体设置，且任何不同类型的变压器体可与外部单元56或其改型的任何一个相组合而使用。
例如，参见图17(a)、17(b)和17(c)，与外部单元56B相组合的变压器体55C被使用(第十八实施例)，其中所述磁性树脂6由适于在其顶和侧面分别覆盖绕组组件51的两个端部511、511及分隔部分52的三块组成。而且，参见图17(d)，与外部单元56B相组合的变压器体55D被使用(第十九实施例)，其中磁性树脂6由适于在顶、侧和底面分别覆盖绕组组件51的两个端部511、511和分隔部分52的三块组成。
并且参见图18(a)和18(b)，与变压器体55C相组合，由第一和第二矩形板56c和56d组成的外部单元56F被使用(第二十实施例)。而且，参见图18(c)，与变压器体55D相组合，由第一和第二矩形板56c和56d组成的外部单元56F被使用(第二十一实施例)。
工业适用性
可提供具有开磁路结构的逆变器变压器，其整个结构和制造过程可以被简化，由此防止成本增加。