CN101071676B - 一种变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于变压器领域，提供了一种变压器，所述的变压器包括：多个磁芯形成的多个磁路；以及围绕所述多个磁路的绕组；所述绕组为线圈绕组、线圈绕组和平面导体绕组的组合绕组或者线圈绕组和印刷电路板等效绕组的组合绕组；其中，所述线圈绕组为在垂直磁路方向上连续依次穿绕所述多个磁芯的导线，分别围绕多个磁路。本发明组合利用平面导体绕组、线圈绕组以及印刷电路板制成的等效绕组，实现了不同电压、不同电流的输入输出要求，通过多个磁路分散了变压器的发热点，改善了变压器散热环境，提高了变压器的输出功率。

Description

一种变压器
技术领域
本发明属于变压器领域，尤其涉及一种变压器。
背景技术
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件。变压器由磁芯和线圈绕组组成，线圈绕组有两个或两个以上的绕组。绕组与磁芯合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。在原理上，磁芯是构成变压器的磁路，它将一次电路的电能转化为磁能，又将该磁能转化为二次电路的电能，因此，磁芯是能量传递的媒介体。在结构上，磁芯是构成变压器的骨架，在其磁芯柱上套上带有绝缘的线圈绕组，并且牢固地对它们支撑和压紧。现有变压器基本上为单磁路结构，结构复杂，体积大，散热困难，损耗大，难以满足不同电压、不同电流的输入输出要求。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种变压器，旨在解决在现有技术中变压器单磁路结构，导致结构复杂，体积大，散热困难，损耗大，难以满足不同电压、不同电流的输入输出要求的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种变压器，所述变压器包括：
多个磁芯形成的多个磁路；以及
围绕所述多个磁路的绕组；
所述绕组为线圈绕组、线圈绕组和平面导体绕组的组合绕组或者线圈绕组和印刷电路板等效绕组的组合绕组；
其中，所述线圈绕组为在垂直磁路方向上连续依次穿绕所述多个磁芯的导线，分别围绕多个磁路。
本发明实施例的另一目的在于提供一种变压器，所述变压器包括：
多个磁芯形成的多个磁路；以及
围绕所述多个磁路的绕组；
所述磁芯为U形磁芯、CD铁芯、圆形芯柱磁芯或者带中心柱的磁芯；
所述绕组为线圈绕组、线圈绕组和平面导体绕组的组合绕组或者线圈绕组和印刷电路板等效绕组的组合绕组；
其中，所述线圈绕组为在垂直磁路方向上连续依次穿绕所述多个磁芯的导线，分别围绕多个磁路。
在本发明实施例中，组合利用平面导体绕组、线圈绕组以及印刷电路板制成的等效绕组，实现了不同电压、不同电流的输入输出要求，通过多个磁路分散了变压器的发热点，改善了变压器散热环境，提高了变压器的输出功率。
附图说明
图1、图2是本发明实施例提供的线圈绕组的示意图；
图3、图4是本发明实施例提供的平面导体绕组的示意图；
图5、图6是本发明实施例提供的印刷电路板制成的等效绕组的示意图；
图7是本发明实施例提供的组合利用线圈绕组和平面导体绕组的变压器的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的适用于PFC应用的组合利用平面导体绕组和印刷电路板制成的等效绕组的变压器的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的适用于PC源的组合利用平面导体绕组和印刷电路板制成的等效绕组的变压器的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的采用U型或者CD形磁芯的变压器的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的采用圆形芯柱磁芯的变压器的结构示意图；
图12是本发明实施例提供的采用带中心柱磁芯的变压器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中，组合利用平面导体绕组、线圈绕组以及印刷电路板制成的等效绕组的优点，根据实际需要进行不同的绕组组合，实现了不同电压、不同电流的输入输出要求。
本发明实施例中，组成变压器的绕组分别为线圈绕组、平面导体绕组或者印刷电路板制成的等效绕组。本发明实施例中，可以根据不同的应用情况对各种绕组进行组合，分别形成满足不同应用的变压器。
线圈绕组由导线在垂直磁路方向上连续依次穿绕多个磁芯，分别围绕多个磁路形成。导线可以是单根，或者在垂直磁路方向上的多根并排导线，分别如图1、图2所示，形成的绕组可以是整匝或者半匝。导线可以是漆包线或者扁型导电板材，可以使用标准的铜、铝或者其它导线绕制，也可以采用各种导电箔带绕制，例如铜箔、铝箔等。漆包线可以为圆形漆包线，当制作多根线圈绕组时，漆包线最好为扁型。
平面导体绕组由薄形导体材料折叠而成，如图3、图4所示。平面导体绕组使用铜、铝等薄形导体材料，可以为薄形导体材料折叠成的弯曲的蛇形导电体所折叠形成的封闭状绕组。
当采用印刷电路板制成的等效绕组时，用来制作等效绕组的印刷电路板可以是一层或多层。变压器的多个磁路可以单独使用等效绕组，或者多个磁路共用等效绕组，如图5、图6所示。等效绕组可以为整匝或者半匝。根据变压需要可以选择性地把围绕各个磁路上的等效绕组进行串联或并联。这样，变压比值就可以根据需要进行变化，变压器使用范围就更广。
图7示出了本发明实施例提供的组合利用线圈绕组和平面导体绕组的变压器的结构，线圈绕组适用于高压应用，平面导体绕组适用于低压大电流应用。
采用线圈绕组做输入，平面导体绕组做输出，可以实现如10KV/0.4KV的配电应用，或者作为电解和电焊电镀等大电流输出应用。
采用平面导体绕组做输入，线圈绕组做输出，适用于需要高压输出的情况下，例如环保上应用的除尘器和其它高压输出产品。
目前，已经利用图中结构实现了50KW的单相变压器，输入为10KV，输出为380V，也实现了输出为20KV的除尘电源，功率为20KV，另外，还实现了气体放电灯所使用的高压触发器的线圈绕组，输入为80V，输出脉冲为4000V。
图8示出了本发明实施例提供的组合利用平面导体绕组和印刷电路板制成的等效绕组的变压器结构，可以适用于功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)应用。
本发明实施例在印刷电路板制成的等效绕组上实现了作为PFC的全部控制电路，同时，印刷电路板制成的等效绕组可以为其他电路提供辅助的电压输出。使用平面导体绕组作为标准的PFC的工作电感，电路指标为输入功率可以达到5000W，效率94％，PFC的电感量为400uH。
图9示出的组合利用平面导体绕组和印刷电路板制成的等效绕组的变压器可以应用在PC电源上。图中，1为输入绕组，2、3为12V输出部分，4为5V输出部分，5、6、7分别为-5V、-12V和标准待机电源，整个电源符合ATX2.2标准，效率为90％。
该实施例中使用平面导体绕组实现了PC电源的输入绕组，使用平面导体绕组实现了PC电源的大电流输出绕组，使用印刷电路板制成的等效绕组实现了PC电源上需要的各组辅助的小电流输出。同时，在印刷电路板制成的等效绕组上实现了各种输入和输出部分的控制。
在这个实施例中，输入采用有源正激嵌位控制，输出为同步整流方式。
作为本发明的实施例，也可以采用平面导体绕组对平面导体绕组的变压器，输入、输出端都采用平面导体绕组，这样的方法适合输入和输出之间的电压差距不大，并且都需要输出大的电流的方案。已经采用这种方式完成了500千瓦的工频变压器和100千瓦的高频变压器的实施例子。
除了上述绕组组合外，显然也可以根据具体的应用需求，组合使用线圈绕组和印刷电路板制成的等效绕组，或者线圈绕组、平面导体绕组和印刷电路板制成的等效绕组，以及单一的线圈绕组、平面导体绕组或者印刷电路板制成的等效绕组。
作为本发明的优选实施例，可以使用各种形状的磁芯，以满足不同情况下的应用。
图10示出了本发明实施例提供的采用U形磁芯或者CD铁芯的变压器的结构，采用了8对UU160的磁芯，实现了40KW的输出，频率为40KHz，变压器效率为98％。
图11示出了本发明实施例提供的采用圆形芯柱磁芯的变压器结构，变压器采用圆形柱的磁芯，以及圆形的绕组，应用于各种EC，ETD，PQ，RM型变压器。
图12示出了本发明实施例提供的采用各种带中心柱磁芯的变压器的结构，其中中心柱为矩形或者其他形状的截面。
在本发明实施例中，组合利用平面导体绕组、线圈绕组以及印刷电路板制成的等效绕组，实现了不同电压、不同电流的输入输出要求，通过多个磁路分散了变压器的发热点，改善了变压器散热环境，提高了变压器的输出功率。同时，采用各种异型磁芯，满足了不同情况下的应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括：
多个磁芯形成的多个磁路；以及
围绕所述多个磁路的绕组；
所述绕组为线圈绕组、线圈绕组和平面导体绕组的组合绕组或者线圈绕组和印刷电路板等效绕组的组合绕组；
其中，所述线圈绕组为在垂直磁路方向上连续依次穿绕所述多个磁芯的导线，分别围绕多个磁路。
2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述磁芯为U形磁芯、CD铁芯、圆形芯柱磁芯或者带中心柱的磁芯。
3.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括：
多个磁芯形成的多个磁路；以及
围绕所述多个磁路的绕组；
所述磁芯为U形磁芯、CD铁芯、圆形芯柱磁芯或者带中心柱的磁芯；
所述绕组为线圈绕组、线圈绕组和平面导体绕组的组合绕组或者线圈绕组和印刷电路板等效绕组的组合绕组；
其中，所述线圈绕组为在垂直磁路方向上连续依次穿绕所述多个磁芯的导线，分别围绕多个磁路。
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