CN102272869B - 高频变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于变换器和逆变器的高频高功率密度同轴型、平面型和三相变压器。各种变压器包括：与至少一个磁芯配用的至少一个初级绕组和至少一个次级绕组，至少一个位于所述至少一个初级绕组和所述至少一个次级绕组之间并与其大体同轴的同轴电磁屏蔽，和一个位于所述至少一个磁芯的和至少一端处的大体平面状电磁屏蔽。

Description

高频变压器
发明领域
本发明涉及高频变压器，更具体地但非排他性地说，本发明的实施例涉及高频、高功率密度(high powerdensity)变压器，这些变压器用于DC/DC转换器和DC/AC逆变器，具体用于但不限于，可再生能量转换系统。用于通信系统的开关模式电源(SMPS)和普通或不间断电源(UPS)。
发明背景
对开发高功率密度高频小型DC/DC转换器和DC/AC逆变器的需要，普通的绕线励磁结构便暴露出了若干缺点。现已开发出了若干种高频(HF)功率变压器(第一代)、平面型磁芯功率变压器(第二代)和同轴型磁芯功率变压器(第三代)。
平面形磁芯和同轴型磁芯结构展现出许多优点，例如适用于高频、高功率密度和小尺寸。由于同轴磁芯不需要散热器，采用同轴磁芯结构可以达到更小的尺寸，由此使其变换器的实际尺寸比用平面型磁芯的小得多。
平面型磁芯和同轴磁芯结构表现出了高效率、低涡流损耗和更优的热控制，后者是因为内线圈表面和芯型外表面具有更大的散热面积。平面型磁芯和同轴磁芯结构还呈现了低电磁干扰问题、低的漏抗和低的绕组间耦合电容。为此，能量转换系统中的HF变压器就选用平面型磁芯和同轴磁芯结构。
然而，在高达1MHz的高频场合，绕组间电容就会将高频噪声从初级绕组耦合到次级绕组，由此引起严重的共模噪声问题，请见IEEE(美国电气及电子工程师学会)1995年第143-146页L.Tihanyi的文章《Electromagnetic Compatibility in Power Electronics，Piscataway，New York》(纽约匹兹开特威电力控制电子电路中的电磁耦合问题)。若工作频率高于100kHz，就不能忽视这类寄生电容效应。
解决这个问题的一种方案是在初级和次级绕组之间插入电磁屏蔽，以抑制噪声耦合到次级绕组。然而却在电磁屏蔽中产生了涡流，由此产生磁效应而导致去磁和降低性能。在此参考转让给Core Technology Inc.(磁芯技术公司)的美国专利No.6,420,952B1，其发明名称为电磁屏蔽及其方法，将此专利作为一个在初级和次级绕组之间插有电磁屏蔽的平面型变压器的例子。该专利中的电磁屏蔽包括若干孔状的低导电率区域，以此限制电磁屏蔽中的涡流；然而，业已发现这类电磁屏蔽仍然产生磁效应而导致去磁，使变压器不能达到最优性能。
许多现有平面型变压器固有的另一个问题是，在多层之间包括许多外部连接而易受损坏。
因此需要在不增加涡流的情况下尽可能降低电磁耦合(EMC)和EMI问题和/或消除或至少减轻现有技术的一个或多个问题。
在本申请中，“包括”或“包含”或类似用词是开放式用法，例如一种包括一系列特征的方法、系统或装置不仅包括这些罗列出的特征，还可以包括其他的特征。
发明目的
本发明的优先目的是提供一种HF变压器在不增加涡流的情况下减轻IMC和EMI问题。
本发明的另一优先目的是使变压器中的电流和磁通分布达到最大均匀化。
本发明的再一优先目的是消除或至少是减轻现有技术中的一个或多个问题，和/或为现有技术提供一个更有商业价值的取代方案。
发明内容
本发明的实施例涉及全屏蔽式高频高功率密度变压器，这些变压器特别适用于但并不限于DC/DC转换器和DC/AC逆变器。
尽管不是唯一或者最广的实施方式，本发明一方面涉及一种高频高功率密度同轴变压器，包括：
至少一个磁芯；
至少一个设在磁芯内的初级绕组；
至少一个设在磁芯内的次级绕组；
至少一个位于所述至少一个初级绕组和所述至少一个次级绕组之间并与其大体同轴的同轴电磁屏蔽；和
一个设在所述至少一个磁芯的和至少一个端部处的大体平面状电磁屏蔽。
更好，在所述至少一个磁芯的两端部处均设有大体平面状电磁屏蔽。
更好，所述大体平面状电磁屏蔽包括若干由气隙隔开的凸部。
更好，所述大体平面状电磁屏蔽包括一个梳状构形的凸部，或者凸部在分布上是不规则的。
更好，所述至少一个磁芯呈筒状或环状。
更好，所述至少一个初级绕组位于所述至少一个次级绕组内部。
更好，每个大体平面状电磁屏蔽构成同轴变压器的一个端头部的一部分。
更好，每个端头部包括至少一个多层印刷电路板(PCB)。
更好，同轴变压器包括四个或八个磁芯，即包括两对或四对相邻的叠层磁芯。
尽管不是唯一或者最广的实施方式，本发明另一方面涉及一种高频高功率密度平面型变压器，包括：
至少一个磁芯；
至少一个第一大体平面状结构，具有至少一个与所述磁芯相配用的初级绕组；
至少一个第二大体平面状结构，具有至少一个与所述磁芯相配用的次级绕组；和
至少一个位于所述至少一个初级绕组和所述至少一个次级绕组之间的大体平面状电磁屏蔽，其中，所述至少一个大体平面状电磁屏蔽包括若干由气隙隔开的凸部。
更好，平面型变压器还包括至少一个设在所述至少一个初级绕组和所述至少一个平面状电磁屏蔽之间和在所述至少一个次级绕组和所述至少一个平面状电磁屏蔽之间的大体平面状绝缘体。
更好，所述磁芯的形状选自下列之一：平面状双E形磁芯、平面状E-I形磁芯、C形磁芯或U形磁芯。
更好，所述大体平面状电磁屏蔽包括一个梳状构形的凸部或者凸部在分布上是不规则的。
更好，每个第一大体平面状结构式结构是一个绝缘板。
更好，每个第二大体平面状结构是一个单面或双面PCB。
更好，平面型变压器包括若干交替设置的具有至少一个初级绕组的第一大体平面状结构和具有至少一个初级绕组的第二的大体平面状结构。
更好，初级和次级绕组具有相同的形状。
尽管不是唯一或者最广的实施方式，本发明又一方面涉及一种高频高功率密度三相同轴变压器，包括：
至少三个磁芯；
与每个磁芯配用的至少两个初级绕组；
与每个磁芯配用的至少两个次级绕组；
至少一个位于每个磁芯初级绕组和次级绕组之间并与其大体同轴的同轴电磁屏蔽；和
一个设置在磁芯至少一个端部处的大体平面状电磁屏蔽。
更好，每个大体平面状电磁屏蔽构成三相同轴变压器的一个端头部的一部分。
更好，每个端头部包括一个或多个大体平面状绝缘体。
更好，在所述至少一个初级绕组和所述至少一个次级绕组之间的至少一个同轴电磁屏蔽与所述大体平面状电磁屏蔽做成一体。
更好，所述大体平面状电磁屏蔽包括若干由气隙隔开的凸部。
更好，所述大体平面状电磁屏蔽包括一个梳状构形的凸部，或者凸部在分布上是不规则的。
尽管不是唯一或者最广的实施方式，本发明再一方面涉及一种电磁屏蔽，包括若干由气隙隔开的凸部。
更好，电磁屏蔽包括一个梳状构形的凸部，或者所述凸部在分布上是不规则的。
通过下列详细描述还会显明本发明的其他特征和形式。
附图说明
将参照下列附图举例说明本发明的具体实施例；在附图中，同样的附图标记代表同样的技术特征。
图1示出一种本发明实施例的全屏蔽高频、包括四个环形磁芯的同轴变压器；
图2是图1所示的一个环形磁芯的示意性剖视图；
图3是图1所示变压器的俯视图；
图4是图1所示变压器的侧视图；
图5是一个端头部的侧视图、和一系列俯视图，示例出图1构成变压器端头部的各层之间的连接；
图6示意出图1变压器在开路状态下和内绕组用作初级绕组时的磁通分布模拟图；
图7示意出图1变压器在短路状态下和内绕组用作初级绕组时的磁通分布模拟图；
图8示意出图1变压器在短路状态下的电流分布模拟图；
图9示意出图1变压器在开路状态下的电流分布模拟图；
图10是一种本发明实施例的全屏蔽高频平面型磁芯变压器单面印刷电路板包含次级绕组的俯视图；
图11是一种本发明实施例的全屏蔽高频平面型磁芯变压器双面印刷电路板包含次级绕组的俯视图；
图12是一种本发明实施例的全屏蔽高频平面型磁芯变压器绝缘板包含初级绕组的俯视图；
图13是一种本发明实施例的全屏蔽高频平面型磁芯变压器所用的梳状电磁屏蔽的俯视图；
图13A和13B剖视出电磁屏蔽结构的示例；
图14是一种本发明实施例的全屏蔽高频平面型磁芯变压器所用的绝缘体的俯视图；
图15分解示出一种多层平面状E型磁芯变压器的结构；
图16示出一种本发明实施例的全屏蔽高频、包括六个环形磁芯的三相同轴变压器；
图17和18分别示出图16三相同轴变压器的端头部中的同轴型电磁屏蔽和平面型电磁屏蔽；和
图19分解示出图16的三相同轴变压器。
读者应该理解，附图是为了简洁清楚，不必按比例绘制。例如，各个组成部件之间的相对尺寸只是为了理解本发明的实施例。
优选实施方案
如图1-5示出一种本发明实施例的高频高功率密度同轴变压器及其部件。该同轴变压器10包括至少一个磁芯12，该磁芯由任何合适的现有磁性材料制成，例如特别适用于高频场合的铁氧体陶瓷材料，其他可能的材料包括软磁铁、羰基铁、硅钢和铁粉，可将磁芯制成叠层结构以进一步降低涡流。
在图1-5所示的实施例中，同轴变压器10包括四个叠层结构的磁芯，也就是包括两个相邻的下磁芯12A、12B和两个相邻的上磁芯12C、12D。如图2所示，根据某些实施例，磁芯10制成筒状或环状，这有助于制成一个高效的、最小电磁干扰(EMI)低辐射的变压器。
现参见图2，同轴变压器10包括至少一个位于磁芯12之内的初级绕组14和至少一个位于磁芯12之内的次级绕组16。在所示的实施例中，初级绕组14是内绕组，设在次级绕组16之内。同轴变压器10包括一个位于初级绕组14和次级绕组16之间的导体，该导体呈至少一个薄的电磁屏蔽18的形式。在优选实施例中，电磁屏蔽18呈筒状，且与初级绕组14和初级绕组16大体同轴。在优选实施例中如图1、2和4所示，初级和次级绕组14和16完全设在磁芯12之内。
现参见图3和4，同轴变压器10在磁芯12的每个端部包括一个大体平面状导体，该导体呈至少一个大体平面状电磁屏蔽26的形式。磁芯12的顶端和底端处的端头部22和24包括有这些大体平面状电磁屏蔽20。在初级绕组14和次级绕组16之间的电磁屏蔽18和磁芯端部处的大体平面状电磁屏蔽20结合在一起，就构成了一个全屏蔽的高频同轴变压器(HFCT)10。
在图1、3和4所示的实施例中，端头部22和24包括多层，而大体平面状电磁屏蔽20构成其中的一层。在图4所示的实施例中，每个端头部22和24中的大体平面状电磁屏蔽20夹在一对印刷电路板(PCB)26和28之间。然而在另外的实施例中，大体平面状电磁屏蔽20也可以做在其中一个PCB的表面上或嵌入其中。
如图5所示，根据某些实施例，端头部22和24可以包括一个多层印刷电路板，图5示例出每个端头部中五个不同层30、32、34、36和38之间的绕组连接。
图6示意出高频高功率密度同轴变压器10在开路状态下的磁通分布模拟图，此时内绕组用作初级绕组14；图7示意出高频高功率密度同轴变压器10在短路状态下的磁通分布模拟图，其内绕组用作初级绕组14。图6和7显示出，在初级绕组14和初级绕组16之间薄的同轴电磁屏蔽18和各端头部22和24中的平面状电磁屏蔽20提供了一个全屏蔽的高频高功率密度同轴变压器10，薄的同轴电磁屏蔽18起一个磁通平衡装置的作用。因此，减小了由邻近效应造成的涡流损耗，并达到了均匀的电流和磁通分布，如图8和9所示。图8示意出在短路状况下变压器10的磁通分布模拟图，图9示意出在开路状况下变压器10的磁通分布模拟图。
图10-15示出一种根据本发明其他实施例的高频高功率密度平面型变压器及其部件。首先参见图15，平面型变压器50包括至少一个由任何合适的现有磁性材料制成的磁芯52，这些磁性材料前面已经举例说明过。更好，所述的至少一个磁芯52，可以制成叠层结构以减小涡流。图15所示的实施例中，采用了两个磁芯52，它们呈平面型双E形样式；然而亦需理解的是，磁芯52也可以采用其他形状的磁芯，例如E-I形磁芯、C形磁芯或U形磁芯。
参见图12，平面型变压器50包括至少一个第一大体平面状结构54，该结构包括至少一个初级绕组56；在组装好的平面型变压器50中，初级绕组56是与磁芯52配用的。根据优选实施例，该第一大体平面状结构54采用由任何合适的塑料制成的绝缘板的样式。采用任何合适的方法，在第一大体平面状结构54的表面上或其中制作或嵌套一个或多个初级绕组56。
参见图10和11，平面型变压器50也包括至少一个第二大体平面状结构58，该结构包括至少一个初级绕组60；在装配好的平面型变压器50中，初级绕组60配用于磁芯52。根据某些实施例，第二大体平面状结构58呈一个单面印刷电路板(PCB)的样式，其中在PCB的单侧表面上制作或在其中嵌入至少一个初级绕组60，如图10所示。图11示出一个双面PCB样式的第二大体平面状结构58，其中在PCB双面上制作或在其中嵌入至少一个初级绕组60。在每面都有至少一个次级绕组的双面PCB减少了不同层之间所需的连接次数，从而简化了平面型变压器的结构。
值得注意的是，包括有初级和次级绕组56和60的大体平面状结构54和58包括连接，例如连接61、63、65和67，平面结构54和58的周边为平面型变压器各层之间提供内连接而不是外连接。内连接受到了平面型变压器结构的保护，从而降低了连接受损坏的可能性。
参见图13，平面型变压器50包括至少一个位于所述至少一个初级绕组56和所述至少一个次级绕组60之间的大体平面状电磁屏蔽。根据优选实施例并参见图13A和13B，大体平面状电磁屏蔽62包括若干从电磁屏蔽62的表面68伸出的相互隔开的凸部或凸棱66，凸部66由气隙69隔开。凸部66可大体上厚度相等，并由大体上尺寸相等的气隙69相互等距地隔开，如图13A所示。例如，电磁屏蔽可以包括一种形成在PCB单面上的梳状构形64，如图13所示。在替换性实施例中，梳状构形可以形成在PCB两面，或者分体制作，即不作为PCB的组成部分。另外，这些凸部66可以厚度各不相同，并且由不同尺寸的气隙不等间距地隔开，即与条形码构图相似，如图13A所示。另外，不同厚度的凸部66也可以由相同尺寸的气隙69等间距地隔开。条形码式的构形可用于识别产品。还有，大体平面状电磁屏蔽62上的凸部66可以呈不规则分布，这些凸部66由气隙69分隔开来。
根据本发明的优选实施例，凸部66的宽度大约是集肤深度的两倍，集肤深度就是涡流深入导体的深度，例如图8和9模拟示出的表面热点。
根据前述的结构，大体上平面状的电磁屏蔽62包括若干由气隙隔开的凸部，这种结构也可以用于前述的同轴变压器10中大体平面状电磁屏蔽20。
参见图14，平面型变压器50的实施例还包括至少一个由任何合适的塑料制成的大体平面状绝缘体70。在装配好的平面型变压器50之中，该平面状绝缘体70位于所述至少一个初级绕组56和所述至少一个大体平面状电磁屏蔽62之间和/或位于所述至少一个次级绕组60和所述至少一个大体平面状电磁屏蔽62之间。也可以采用多层分体式大体平面状绝缘体70，或者包括多层绝缘板的集成式绝缘器件。
如图10-14所示，第一和第二大体平面状结构54和58、大体平面状电磁屏蔽62和大体平面状绝缘体70各包括一个开孔72，在组装成的平面变压器50中，磁芯52的一部分伸进这些开孔72。
如图15所示的分解视图中，组装好的平面型变压器50包括若干交替设置的第一大体平面状结构和第二大体平面状结构，前者包括至少一个初级绕组56，后者包括至少一个次级绕组60。在每个初级绕组56和次级绕组60之间设置至少一个大体平面状电磁屏蔽62。在每个初级绕组56和相应的大体平面状电磁屏蔽62之间、和在每一个次级绕组60和相应的大体平面状电磁屏蔽62之间，夹入大体平面状绝缘体70。根据本发明的某些实施例，按下列顺序排列一个层组：初级绕组56、平面状绝缘体70、平面状电磁屏蔽62、平面状绝缘体70、次级绕组60，如图15所示。平面型变压器50包括一组或多组的初级和次级绕组56和60、大体平面状电磁屏蔽62和大体平面状绝缘体70，层组的数目取决于平面型变压器50的具体用途。
具有梳状构形64的低功耗平面状电磁屏蔽64最大限度地减小了感生涡流，而且减小了对激磁阻抗的影响。还有，初级绕组56和次级绕组60的绕组形状是相同的，因此简化了结构，降低了制造成本。绕组的尺寸、形状和宽度由磁结构、电压、电流和额定功率来确定。
图16-19示出一种本发明另外实施例的高频高功率密度的三相同轴变压器及其部件。三相同轴变压器80用于变换三相电能，它包括如前面实施例那样的全屏蔽的绕组。三相同轴变压器80包括至少三个磁芯82，这些磁芯是由前面举例说明的任何合适的磁性材料制成的。更好，磁芯82做成多层结构以减小涡流。
在图16-19所示的实施例中，三相同轴变压器82包括六个磁芯82，这六个磁芯包括三个相邻的下磁芯82A和82B及82C和三个相邻的上磁芯82D和82E及82F。根据某些实施例，如图16-19所示，磁芯10呈筒状或环状，这有助于制成一个高效、低辐射和最小EMI的三相变压器。
每个磁芯82或每对磁芯包括至少两个与每个磁芯82或磁芯对相配的初级绕组84，和至少两个与每个磁芯82或磁芯对相配的次级绕组86。初级绕组84可以是内绕组，即在这样的实施例中设置在次级绕组86内部。
三相同轴变压器80包括一个导体，该导体设在每个磁芯82或磁芯对的初级绕组84和次级绕组86之间呈至少一个薄同轴电磁屏蔽88的样式。在优选实施例中，各个电磁屏蔽88呈筒状且与初级绕组84和次级绕组86大体上同轴。
三相同轴变压器80包括位于磁芯82两端的端头部90和92，在如图16-19所示的实施例中，端头部90和92包括多层。端头部90和92之一层采取一个大体平面状电磁屏蔽94的样式，该电磁屏蔽可以与PCB做成一体或分体式。大体平面状电磁屏蔽62如前所述的结构包括若干由气隙间隔开的凸部，也可用于实施三相同轴变压器80所用的大体平面状电磁屏蔽94。
端头部90和92的其它层呈至少一个大体平面状绝缘体96的样式。如图16-19所示的实施例中，端头部90和92包括五个分离的大体平面状绝缘体96，但是其他任何数目的平面状绝缘体96也是可行的。三相同轴变压器80也包括绝缘柱状的支承性绝缘。大体平面状绝缘体96和绝缘柱97可由例如玻璃纤维之类的任何合适的刚性绝缘材料制作，来为三相同轴变压器80提供支承。
为了简化生产工艺和降低生产成本，大体平面状电磁屏蔽94和大体平面状绝缘体96具有相同的形状，均呈大体上三角形，以便高效地容纳所述至少三个磁芯82。在优选实施例中，筒状电磁屏蔽88之一与大体平面状电磁屏蔽94之一做成一体。参见图17和18，一个用于端头部之一的大体平面状电磁屏蔽94包括两个与其做成一体的薄电磁屏蔽88，其他端头部的大体平面状电磁屏蔽94包括一个与其做成一体的薄电磁屏蔽。
大体平面状电磁屏蔽94和大体平面状绝缘体96包括若干贯穿其中的开孔98，以便用薄筒状电磁屏蔽88将平面状绝缘体96和平面状电磁屏蔽94穿套起来，由此制成一个紧凑的三相同轴变压器80。
所述电磁屏蔽最好由铜制成，但也可以由其他导电材料或其组合制成，例如包括但不限于金、银、铂和金属合金。
在初级绕组84和次级绕组86之间的同轴电磁屏蔽88和端头部中的大体平面状电磁屏蔽94相组合，提供了一个全屏蔽的高频高功率密度三相同轴变压器80。薄同轴电磁屏蔽88也起磁通平衡装置的作用，由临近效应造成的涡流损耗降低了，达到了均匀的电流和磁通分布。
这样，根据本发明实施的高频高功率密度变压器通过提供全屏蔽的变压器，解决了现有技术的问题，降低了由临近效应所造成的涡流损耗，达到了大体均匀的电流和磁通分布。根据本发明实施的变压器由于对初级和次级绕组予以全电磁屏蔽，也消除了EMC和EMI问题。包括若干由气隙69隔开的凸部66在内的电磁屏蔽，与现有技术的电磁屏蔽相比，达到了更优良的屏蔽，因此最大限度地减小了涡流的产生。因此，本发明的电磁屏蔽降低了变压器发热，因此最大限度地减轻了去磁效应。初级和次级绕组形状相同，简化了平面型变压器的制造工艺，降低了制造成本。平面型变压器50的所述实施例在多层之间包括了更少的外部连接，减小了平面型变压器受损的风险。
本申请所描述的实施例并非将本发明限制于这些实施例或具体特征组合。本领域普通技术人员可以从这些具体实施例中得到的改进或变化，均属于本发明的范围。

Claims (18)

1.一种高频高功率密度同轴变压器，包括：
至少一对呈上、下相邻状态同轴设置的磁芯；
至少一个设在磁芯内的初级绕组；
至少一个设在磁芯内的次级绕组；
所述至少一个初级绕组位于所述至少一个次级绕组内部；
至少一个位于所述至少一个初级绕组和所述至少一个次级绕组之间并与其大体同轴的同轴电磁屏蔽；和至少一个设在所述至少一对呈上、下相邻状态同轴设置的磁芯的至少一个端部处的大体平面状电磁屏蔽；所述大体平面状电磁屏蔽包括若干由气隙隔开的梳状构形的凸部；所述大体平面状电磁屏蔽的凸部在分布上是不规则的。
2.如权利要求1所述的同轴变压器，其特征在于，在所述至少一对呈上、下相邻状态同轴设置的磁芯的两端部处均设有大体平面状电磁屏蔽。
3.如权利要求1所述的同轴变压器，其特征在于，所述至少一对呈上、下相邻状态同轴设置的磁芯呈筒状或环状。
4.如权利要求1所述的同轴变压器，其特征在于，每个大体平面状电磁屏蔽构成同轴变压器的一个端头部的一部分。
5.如权利要求4所述的同轴变压器，其特征在于，每个端头部包括至少一个多层印刷电路板。
6.如权利要求5所述的同轴变压器，其特征在于，每个大体平面状电磁屏蔽和多层印刷电路板之间的关系选自下列之一：大体平面状电磁屏蔽做在多层印刷电路板之一的表面上，大体平面状电磁屏蔽嵌在多层印刷电路板之一中，或大体平面状电磁屏蔽夹在一对多层印刷电路板之中。
7.如权利要求1所述的同轴变压器，其特征在于，同轴变压器包括四个或八个磁芯，即包括两对或四对相邻的叠层磁芯。
8.一种高频高功率密度平面型变压器，包括：
至少一对呈上、下相邻状态的平面状的双E形磁芯、平面状E-I形磁芯、C形磁芯或U形磁芯；
至少一个第一大体平面状结构，具有至少一个与所述磁芯相配用的初级绕组；
至少一个第二大体平面状结构，具有至少一个与所述磁芯相配用的次级绕组；
至少一个位于所述至少一个初级绕组和所述至少一个次级绕组之间的大体平面状电磁屏蔽，其中，所述至少一个大体平面状电磁屏蔽包括若干由气隙隔开的梳状构形的凸部；所述大体平面状电磁屏蔽的凸部在分布上是不规则的。
9.如权利要求8所述的平面型变压器，其特征在于，还包括至少一个设在所述至少一个初级绕组和所述至少一个平面状电磁屏蔽之间的大体平面状绝缘体。
10.如权利要求8所述的平面型变压器，其特征在于，还包括至少一个设在所述至少一个次级绕组和所述至少一个平面状电磁屏蔽之间的大体平面状绝缘体。
11.如权利要求8所述的平面型变压器，其特征在于，每个第一大体平面状结构是一个绝缘板。
12.如权利要求8所述的平面型变压器，其特征在于，每个第二大体平面状结构是一个单面或双面印刷电路板。
13.如权利要求8所述的平面型变压器，其特征在于，包括若干交替设置的第一和第二大体平面状结构。
14.如权利要求8所述的平面型变压器，其特征在于，初级和次级绕组具有相同的形状。
15.一种高频高功率密度三相同轴变压器，包括：
至少三对呈上、下相邻状态同轴设置的磁芯；
与每对磁芯配用的至少两个初级绕组；
与每对磁芯配用的至少两个次级绕组；
至少一个位于每对磁芯初级绕组和次级绕组之间并与其大体同轴的同轴电磁屏蔽；和
至少一个设置在所述至少三对呈上、下相邻状态同轴设置的磁芯的至少一个端部处的大体平面状电磁屏蔽；所述大体平面状电磁屏蔽包括若干由气隙隔开的梳状构形的凸部；所述大体平面状电磁屏蔽的凸部在分布上是不规则的。
16.如权利要求15所述的三相同轴变压器，其特征在于，每个大体平面状电磁屏蔽构成三相同轴变压器的一个端头部的一部分。
17.如权利要求16所述的三相同轴变压器，其特征在于，每个端头部包括一个或多个大体平面状绝缘体。
18.如权利要求15所述的三相同轴变压器，其特征在于，在所述至少一个初级绕组和所述至少一个次级绕组之间的至少一个同轴电磁屏蔽与至少一个大体平面状电磁屏蔽做成一体。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9576725B2 (en) * 2012-12-28 2017-02-21 General Electric Company Method for reducing interwinding capacitance current in an isolation transformer
CN104123820A (zh) * 2013-04-28 2014-10-29 海尔集团技术研发中心 基于无线电力传输系统的通讯信号传输方法和系统
CN103646759A (zh) * 2013-11-28 2014-03-19 宝电电子(张家港)有限公司 一种变压器
CN105655113B (zh) * 2014-11-12 2018-04-17 台达电子工业股份有限公司 Pcb平面变压器及使用这种变压器的变换器
CN106409481B (zh) * 2015-07-28 2019-01-22 深圳市高斯博电子科技有限公司 一种采用ltcc技术布线的网络变压器
FR3045925B1 (fr) * 2015-12-22 2018-02-16 Supergrid Institute Transformateur electrique pour des equipements haute tension distants
US10614949B2 (en) 2016-06-15 2020-04-07 Covidien Lp Electrostatic shielding of planar magnetic devices of electrosurgical generators
US11031312B2 (en) 2017-07-17 2021-06-08 Fractal Heatsink Technologies, LLC Multi-fractal heatsink system and method
CN114730656A (zh) * 2019-08-05 2022-07-08 赛默科技便携式分析仪器有限公司 具有磁分路的罐形磁芯变压器

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB218918A (en) * 1923-09-18 1924-07-17 Gen Electric Improvements in and relating to electric transformers
JPS436093Y1 (zh) * 1965-11-15 1968-03-18
JPS4219464Y1 (zh) * 1965-11-24 1967-11-10
JPS51144911A (en) * 1975-06-09 1976-12-13 Nakamichi Corp Power supply device
US4089049A (en) * 1975-06-11 1978-05-09 Sony Corporation Inverter circuit including transformer with shielding of undesired radiations
JPS5429316U (zh) * 1977-07-30 1979-02-26
JPS5445735A (en) * 1977-09-19 1979-04-11 Hitachi Ltd Mold transformer
US4172964A (en) * 1977-12-27 1979-10-30 Western Electric Company, Incorporated Packaged inductive coil assembly
JPS54150873U (zh) * 1978-04-12 1979-10-20
JPS5821131Y2 (ja) * 1978-08-09 1983-05-04 松下電器産業株式会社 変圧器
GB2057136B (en) * 1979-06-19 1984-01-04 Sphere Invest Electrostatic shields
US4318066A (en) * 1980-05-19 1982-03-02 General Electric Company Externally shielded disk windings for transformers
JPS5956716U (ja) * 1982-10-08 1984-04-13 株式会社精工舎 小型トランス
JPS6181116U (zh) * 1984-11-01 1986-05-29
US4660014A (en) * 1985-06-19 1987-04-21 Jaycor Electromagnetic pulse isolation transformer
US4977301A (en) * 1988-10-13 1990-12-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High-frequency heating apparatus using frequency-converter-type power supply
DE4022243A1 (de) * 1990-07-12 1992-01-23 Gernot Sikora Scheibentransformator
JPH04133408A (ja) * 1990-09-26 1992-05-07 Toshiba Lighting & Technol Corp 平面トランス
JPH06333759A (ja) * 1993-05-24 1994-12-02 Yokogawa Electric Corp プリントコイル形トランス
US6420952B1 (en) * 1998-09-30 2002-07-16 Core Technology Inc. Faraday shield and method
WO2002103887A2 (en) * 2001-06-18 2002-12-27 Advanced Modular Solutions Limited Power converters
US6727793B2 (en) * 2001-08-21 2004-04-27 Astec International Limited Low-power transformer for printed circuit boards
JP4052436B2 (ja) * 2002-03-19 2008-02-27 株式会社ダイフク 複合コア非線形リアクトルおよび誘導受電回路
US6914508B2 (en) * 2002-08-15 2005-07-05 Galaxy Power, Inc. Simplified transformer design for a switching power supply
JP2005051104A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Canon Inc 位置合わせ装置及び露光装置
US6933805B1 (en) * 2003-08-06 2005-08-23 Avaya Technology Corp. High density capacitor filter bank with embedded faraday cage
US6833603B1 (en) * 2003-08-11 2004-12-21 International Business Machines Corporation Dynamically patterned shielded high-Q inductor
US20080061915A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-13 Rodney Godbey Dry-type transformer with shielded core/coil assembly and method of manufacturing the same
US8212644B2 (en) * 2007-09-12 2012-07-03 Texas Instruments (Cork) Limited Transformer assembly
US20100090789A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-15 Middle Atlantic Products, Inc. Method, system and transformer for mitigating harmonics

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