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铁芯无效专利 发明

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技术领域 本发明涉及用于变压器等的铁芯(ferrite core),包括多个支脚及垂直连 接这些支脚端部的连接部。 背景技术 一般情况下,变压器由相同形状的一对铁芯连接在一起形成闭合磁路, 并在铁芯外面缠绕不同圈数的一次线圈和二次线圈组成。铁芯的结构,主要 有在连接部两端设置一对支脚的U形铁芯(参照专利文献1),或将中间支 脚及其两侧对称设置的外支脚通过连接部连接的结构,例如由多个支脚及连 接这些支脚端部的连接部组成的E形铁芯等。 如图11所示,U形铁芯101,包括相互平行伸出的一对支脚102、将支 脚102的端部103垂直连接的连接部104。这些支脚102通过连接部104磁 连接。支脚102上端面105在构成变压器时做连接面。连接部104的下表面 106向下安装,上表面107与支脚102的端部103连接。此外,如图12所示, 准备一对相同形状的U形铁芯101,将这些连接面之间连接在一起,即可形 成环形闭合磁路。在其中一个铁芯的支脚102上缠绕一次线圈108,另一个 铁芯的支脚102上缠绕圈数不同于一次线圈108的二次线圈109,构成变压 器。这种变压器可以通过设定一次线圈108和二次线圈109的线圈数,得到 所需电压。 如图13所示,普通E形铁芯121具有作为支脚的中间支脚122以及位 于中间支脚122两侧的外支脚123,并包括垂直连接这些3个支脚的端部124、 125的连接部126。中间支脚122及外支脚123通过连接部126磁连接。中 间支脚122的上端面127及一对外支脚123的上端面128在构成变压器时分 别做连接面。连接部126的下表面129向下安装,上表面130与中间支脚122 及外支脚123的端部124、125连接。此外,如图14所示,准备一对相同形 状的E形铁芯121,将接合面连接在一起,即可形成闭合磁路。在中间支脚 122上缠绕一次线圈131以及圈数不同于一次线圈131的二次线圈132,就 构成了高效率的变压器。 【专利文献1】特开平9-35941号公报 但是,批量生产铁芯或变压器时,多个铁芯将相邻存放或搬运,这样相 邻铁芯之间容易发生碰撞,造成铁芯破损的情况时有发生。例如,如图15 所示,如果将U形铁芯101相邻放置,由于支脚102的表面垂直向上,支脚 102之间容易发生碰撞,造成支脚102破损的可能性很高。 图16所示的是支脚102的上端面104周围出现缺陷,形成破损部位110 的铁芯101和没有破损的正常形状铁芯101相应接触面连接形成闭合磁路的 变压器的一部分。这里省略了线圈的图示。如图16所示,线圈中通过电流 时,铁芯101内部会产生磁束111。如果使用支脚102的上端面104附近形 成破损部位110的铁芯101,由于破损部位的影响,磁路的截面将会部分地 变窄,所以这部分磁束111将受阻。其结果会造成感应系数降低或部分铁芯 饱和等负面影响,大幅降低磁学性能。此外,支脚102破损的铁芯101由于 会降低磁学性能,将作为残次品被除去,这将会提高废品率。这种由于支脚 破损而造成磁学性能降低的现象不仅存在于上述U形铁芯,对于E形铁芯 也同样存在。 发明内容 本发明针对上述问题而提案,目的在于提供能够抑制由于铁芯碰撞引起 磁学性能下降的铁芯。 本发明人注意到对于U形或E形铁芯,破损部位不同,造成的磁学性 能降低程度也有所不同,特别是避免支脚破损对于维持磁学性能非常有效。 本发明基于以上原理而完成。即,本发明涉及的铁芯特征是,包括多个 支脚及垂直连接支脚端部的连接部,上述连接部的端面与支脚沿连接方向的 最外表面成为一体,同时在上述连接部端面对应的部位形成了抑制相邻铁芯 的支脚碰撞的凸出部。 在由多个支脚和连接支脚的连接部组成,在连接部的端面与支脚的最外 表面形成一体的U形或E形铁芯的连接部端面对应的位置上设置了凸出部, 这样即使铁芯相邻放置,也只是凸出部之间相互接触,避免了支脚之间的碰 撞,从而抑制了由于支脚破损造成的铁芯磁学性能大幅下降。在防止支脚破 损的同时,由于凸出部之间的碰撞,凸出部或连接部的端面也比较容易破损, 但是连接部端面的磁束密度相比支脚小的多,所以造成的负面影响也非常 小。从而可以将相邻铁芯之间碰撞引起的磁学性能下降问题控制在最小。 发明效果 本发明涉及的铁芯,在连接部端面对应的位置设置了凸出部,即使铁芯 相邻放置,也只是凸出部发生碰撞,避免了支脚的破损,从而能够抑制由于 铁芯之间碰撞引起的磁学性能下降问题。 附图说明 图1(a)是本发明涉及的U形铁芯的正面示意图,(b)是平面示意图。 图2是本发明涉及的U形铁芯的一种变形结构的正面示意图。 图3是本发明涉及的U形铁芯的一种变形结构的正面示意图。 图4是说明凸出部优选形状的正面示意图。 图5(a)是本发明涉及的2个U形铁芯并排放置状态的正面示意图,(b) 是平面示意图。 图6是表示在本发明涉及的U形铁芯的变压器中磁束流动的模式图。 图7(a)是本发明涉及的E形铁芯的正面示意图,(b)是平面示意图。 图8是本发明涉及的2个E形铁芯并排放置状态的正面示意图。 图9是本发明涉及的E形铁芯的一种变形结构的正面示意图。 图10是本发明涉及的E形铁芯的一种变形结构的正面示意图。 图11(a)是以往的U形铁芯的正面示意图,(b)是平面示意图。 图12是使用图11所示U形铁芯的变压器的剖面示意图。 图13(a)是以往的E形铁芯的正面示意图,(b)是平面示意图。 图14是使用图13所示E形铁芯的变压器的剖面示意图。 图15(a)是以往的2个U形铁芯并排放置状态的正面示意图,(b)是 平面示意图。 图16是表示在以往的U形铁芯的变压器中磁束流动的模式图。 【符号说明】 1:铁芯        2:支脚        3:连接部        4:上端面 5:端部        6:下表面      7:上表面        8:端面 9:最外表面    10:凸出部     11:破损部位     12:磁束 21:铁芯       22:中间支脚   23:外支脚       24:连接部 25:上端面     26:上端面     27:端部         28:端部 29:下表面     30:上表面     31:端面         32:最外表面 33:凸出部 具体实施方式 下面参照附图,对本发明涉及的铁芯进行详细说明。 图1(a)给出了本发明涉及的U形铁芯的正面示意图,(b)给出了平 面示意图。图1所示的铁芯1,包括相互平行伸出的一对支脚2、垂直连接 这些支脚2的连接部3。每个支脚2通过连接部3磁连接。支脚2呈四棱柱 状,支脚2的上端面4在构成变压器时做连接面,其端部5与连接部3相连。 连接部3呈四棱柱状,下表面6向下安装,上表面7与支脚2的端部5相连。 连接部3的端面8与支脚2沿连接方向的最外表面9成为一体,并且相对连 接方向垂直向上形成。对于本发明涉及的铁芯1,为了防止铁芯1相邻放置 时支脚2之间的接触,在连接部3的端面8设置了凸出部10。 凸出部10的形状,可以是图1所示的前端平坦的锥面形状,也可以是 如图2所示具有曲面的形状,也可以是如图3所示呈向下表面6凸出的锥面。 凸出部10一般设置在连接部3端面8的下表面6附近,这样可以提高 防止支脚2之间碰撞的效果。如图4所示,设从支脚2的端部5(图4中的 B)到加工面C的距离为X,优选将凸出部10设置在与端部5相距2X/3处 到下表面之间。 此外,凸出部10的形状,优选是从与端部5相距2X/3处向背面加工区 (图中斜线部分)的下表面D引一条角度大于等于0.3度的斜线E,然后水 平延长连接部3的下表面,与斜线E组成的形状即为凸出部形状。背面加工 区将在后续工序中除去,加工面C成为连接部3的下表面6。支脚2未必一 定要垂直于承载面,相互之间的上端面4可以略微倾斜,由于凸出部10具 有足够的高度,即使对于支脚2上端面4之间很容易接触的情况,也可以避 免它们的碰撞。 凸出部10也可以成为连接部3端面8的一部分,如图1所示,优选沿 连接部3厚度方向整体形成。这种整体形成凸出部10的方法,能够使铁芯1 的凸出部相对、相邻放置时,接触状态稳定,能够更加确实地防止铁芯1的 支脚2破损。 组成铁芯1的各支脚2、连接部3及凸出部10,均由铁氧体(ferrite) 材料形成,通过烧结方法形成一体。铁氧体材料,可以使用Mn-Zn铁氧体 等任意的铁氧体材料,但是为了提高性能,优选采用透磁率和磁束密度较高 的软磁性能优良的铁氧体材料。 具有上述凸出部10的铁芯1,在如图5所示相邻放置时,相邻铁芯1 的凸出部10之间发生碰撞,防止支脚2之间的碰撞。相邻放置的铁芯1支 脚之间的距离,取决于凸出部10的高度A。设置了凸出部10以后,防止了 支脚2的破损,从而防止了磁学性能大幅降低的现象。相比支脚2,凸出部 10或设置了凸出部10的连接部3的端面8变得容易破损,但是由凸出部10 或连接部3的端面8破损引起的负面影响相对比较小。这一点,参照图6说 明如下。 图6所示为,将凸出部10附近,即连接部3的端面8产生缺陷,形成 破损部位11的铁芯1和没有破损的铁芯1连接,构成环状闭合磁路的变压 器。这里省去了线圈的图示。一次线圈中通过电流时,铁芯1内部会产生环 状磁束12。 铁芯1内部的磁束密度分布并不均匀,在铁芯1的内侧比较高,铁芯1 外侧比较低。如图6所示,如果使用连接部3的端面8出现破损部位11的 铁芯,如前面图16说明的情况相同,在破损部位磁路的截面将部分变窄。 但是由于破损部位11周围的铁芯1截面相比支脚2比较宽,所以磁束密度 比较低。所以,对磁束流动造成的影响也比较小,从而对磁学性能产生的负 面影响也比较小。 如上所述,通过在铁芯1的连接部3端面8设置凸出部10,当多个铁芯 1相邻放置时,发生碰撞的是凸出部10,支脚2之间不直接接触,所以能够 抑制铁芯1的连接面4边缘以及支脚2的破损。对于铁芯,虽然支脚2变得 不容易破损,但是凸出部10及连接部3的端面8将变得容易破损,不过由 凸出部10或连接部3的端面破损引起的磁学性能降低相比支脚2破损的情 形小的多。从而可以将铁芯1相互碰撞引起的磁学性能降低控制在最小,还 能够有效降低铁芯1的废品率。 下面对本发明用在具有3个支脚的E形铁芯21的情况进行说明。图7 所示的铁芯21,包括中间支脚22、及两侧对称配置的一对外支脚23、垂直 连接这些3个支脚的连接部24。中间支脚22以及外支脚23通过连接部24 磁连接。中间支脚22与外支脚23呈四棱柱状,中间支脚22的上端面25和 外支脚23的上端面26在构成变压器时做连接面,而端部27、28则与连接 部24相连。连接部24呈四棱柱状,下表面29向下安装,上表面30与中间 支脚22的端部27及外支脚23的端部28连接。连接部24的端面31与外支 脚23沿连接方向的最外表面32形成一体,并垂直连接方向向上形成。将相 同形状的E形铁芯21的上端面25、26(连接面)连接即可形成闭合磁路。 对于使用本发明的铁芯21,相邻放置铁芯21时,在连接部24的端面31设 置了凸出部33,防止外支脚23之间的接触。凸出部33制成前端平坦的锥面 形状。此外,凸出部33沿连接部24的厚度方向整体形成。 如上所述,在铁芯21连接部24的端面31设置了凸出部33,这样即使 如图8所示,多个铁芯21相邻放置,碰撞的也只是相邻的铁芯21和凸出部 33,能够防止外支脚23之间的碰撞。相邻放置的铁芯11的外支脚23之间 的距离取决于凸出部33的高度。通过设置凸出部33,能够防止外支脚23 的破损,从而防止磁学性能大幅降低。当然,相比外支脚23,凸出部33和 设置了凸出部33的连接部24的端面31将变得容易破损,但是凸出部33或 连接部24的端面31破损对磁学性能造成的负面影响比较小。其原因与U形 铁芯1相同。从而可以将铁芯21碰撞引起的磁学性能降低控制在最小,同 时可以降低铁芯21的废品率。 E形铁芯21上设置的凸出部形状并没有特殊限制,可以是图9所示的 曲面形状,也可以如图10所示,向底面29凸出的锥面。对于E形铁芯21 设置的凸出部33,只要是能够在多个铁芯21相邻放置的时候,防止外支脚 23之间接触的结构即可。 前面以具有2个支脚的U形和具有3个支脚的E形为例说明了实施方 式,但是本发明并不局限于此,也可以用于具有多个支脚的铁芯。此外每个 支脚的形状,在前面的说明中采用了四棱柱状,但也可以是多角棱柱状,只 要连接部的端面和支脚沿连接方向的最外表面形成一体即可。至于连接部的 形状,不仅是四棱柱状,只要连接部的端面和支脚沿连接方向的最外表面形 成一体,可以取任意形状。