CN104051138B - 变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器，包括E型磁芯、两个I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：一个I型磁芯位于E型磁芯的一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及E型磁芯的一个底柱构成闭合磁路；另一个I型磁芯位于E型磁芯的另一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及E型磁芯的另一个底柱构成闭合磁路；两个I型磁芯，或E型磁芯的两个边柱，或E型磁芯的两个底柱上分别具有气隙，第一绕组缠绕于两个I型磁芯或E型磁芯上具有气隙的部分；第二绕组和第三绕组缠绕于E型磁芯的中柱上；第一绕组和第二绕组并联构成变压器原边绕组；第三绕组为变压器副边绕组。采用本发明提供的变压器，能够减少变压器绕组损耗，提高变压器效率。

Description

变压器

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种变压器。

背景技术

变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，已经在电力电子技术领域获得了广泛的应用。现有技术中的一种变压器结构如图1所示，该变压器由E型磁芯、I型磁芯12和变压器绕组13构成，其中，E型磁芯包括中柱111、两个边柱112和两个底柱113，变压器绕组13包括原边绕组和副边绕组，变压器绕组13缠绕于E型磁芯中柱111上，该E型磁芯中柱111上具有气隙，通过调节气隙的宽度可以调节变压器励磁电感的大小。

然而，该结构的变压器励磁电感较小，导致变压器原边绕组中存在较大的励磁电流，该励磁电流产生的磁动势跨越了副边绕组，在副边绕组中感应产生额外的涡流损耗，降低了变压器的转换效率。并且，这一部分额外的涡流损耗值一般情况下与铜箔厚度呈正比关系，因此不能通过增加铜箔厚度来提高变压器的转换效率。

发明内容

本发明实施例提供一种变压器以减少变压器绕组损耗，提高变压器效率。

本发明实施例提供一种变压器，包括E型磁芯、两个I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

所述两个I型磁芯中的一个I型磁芯位于所述E型磁芯的一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及所述E型磁芯的一个底柱构成闭合磁路；所述两个I型磁芯中的另一个I型磁芯位于所述E型磁芯的另一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及所述E型磁芯的另一个底柱构成闭合磁路；

所述两个I型磁芯，或所述E型磁芯的两个边柱，或所述E型磁芯的两个底柱上分别具有气隙，所述第一绕组缠绕于所述两个I型磁芯或所述E型磁芯上具有气隙的部分；所述第二绕组和所述第三绕组缠绕于所述E型磁芯的中柱上；

所述第一绕组和所述第二绕组并联，构成所述变压器的原边绕组；所述第三绕组为所述变压器的副边绕组。

本发明实施例还提供一种变压器，包括第一E型磁芯、第二E型磁芯、I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

所述第一E型磁芯和所述第二E型磁芯开口相对，所述I型磁芯位于所述第一E型磁芯和所述第二E型磁芯中间，构成“田”字型磁芯；

所述第一E型磁芯的中柱上具有气隙，或所述第一E型磁芯的两个底柱上分别具有气隙，或所述第一E型磁芯的两个边柱上分别具有气隙；

所述第一绕组缠绕于所述第一E型磁芯上；所述第二绕组和所述第三绕组缠绕于所述第二E型磁芯的中柱上；

所述第一绕组和所述第二绕组并联，构成所述变压器的原边绕组；所述第三绕组为所述变压器的副边绕组。

本发明实施例还提供一种变压器，包括U型磁芯、I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

所述I型磁芯位于所述U型磁芯的两个边柱之间，和所述U型磁芯构成闭合磁路；

所述I型磁芯，或所述U型磁芯的底柱上具有气隙，所述第一绕组缠绕于所述I型磁芯或所述U型磁芯上具有气隙的部分；所述第二绕组和所述第三绕组缠绕于所述U型磁芯的两个边柱上；

所述第一绕组和所述第二绕组并联，构成所述变压器的原边绕组；所述第三绕组为所述变压器的副边绕组。

本发明实施例还提供一种变压器，包括第一U型磁芯、第二U型磁芯、I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

所述第一U型磁芯和所述第二U型磁芯开口相对，所述I型磁芯位于所述第一U型磁芯和所述第二U型磁芯中间，构成“日”字型磁芯；

所述第一U型磁芯的底柱上具有气隙，或所述第一U型磁芯的两个边柱上分别具有气隙；

所述第一绕组缠绕于所述第一U型磁芯上；所述第二绕组和所述第三绕组缠绕于所述第二U型磁芯的两个边柱上；

所述第一绕组和所述第二绕组并联，构成所述变压器的原边绕组；所述第三绕组为所述变压器的副边绕组。

本发明实施例提供的变压器，虽然第一绕组与第二绕组并联，但因为气隙位置的影响，第一绕组和第二绕组的漏磁通并不相同，励磁电流的大部分流经第一绕组，而第二绕组中的励磁电流很小，励磁电流在第三绕组中感应产生的额外的涡流损耗很小，减小了变压器绕组损耗；并且第一绕组可以只按照励磁电流、第二绕组及第三绕组可以只按照负载电流来分别选取最优的铜箔厚度或线径来进一步减少变压器绕组损耗，提高变压器效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中的变压器的结构图；

图2为本发明实施例提供的变压器磁芯的结构图之一；

图3为本发明实施例提供的变压器磁芯的结构图之二；

图4为本发明实施例提供的变压器磁芯的结构图之三；

图5为本发明实施例1提供的变压器的结构图之一；

图6为本发明实施例1提供的变压器的结构图之二；

图7为本发明实施例1提供的变压器的结构图之三；

图8为本发明实施例1提供的变压器的结构图之四；

图9为本发明实施例1提供的变压器的结构图之五；

图10为本发明实施例2提供的变压器的结构图之一；

图11为本发明实施例2提供的变压器的结构图之二；

图12为本发明实施例2提供的变压器的结构图之三；

图13为本发明实施例2提供的变压器的结构图之四；

图14为本发明实施例提供的变压器磁芯的结构图之四；

图15为本发明实施例提供的变压器磁芯的结构图之五；

图16为本发明实施例3提供的变压器的结构图之一；

图17为本发明实施例3提供的变压器的结构图之二；

图18为本发明实施例4提供的变压器的结构图之一；

图19为本发明实施例4提供的变压器的结构图之二；

图20为本发明实施例4提供的变压器的结构图之三。

具体实施方式

为了给出能够减少变压器绕组损耗的实现方案，本发明实施例提供了一种变压器，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供了一种变压器，包括E型磁芯、两个I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

两个I型磁芯中的一个I型磁芯位于E型磁芯的一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及E型磁芯的一个底柱构成闭合磁路；两个I型磁芯中的另一个I型磁芯位于E型磁芯的另一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及E型磁芯的另一个底柱构成闭合磁路；两个I型磁芯，或E型磁芯的两个边柱，或E型磁芯的两个底柱上分别具有气隙，第一绕组缠绕于两个I型磁芯或E型磁芯上具有气隙的部分；第二绕组和第三绕组缠绕于E型磁芯的中柱上；第一绕组和第二绕组并联，构成变压器的原边绕组；第三绕组为变压器的副边绕组。

在本发明实施例提供的变压器中，变压器磁芯的构成方式并不局限于实施例中提供的构成方式。例如上述变压器磁芯可以如图2所示由一个E型磁芯和两个I型磁芯构成，也可以如图3所示由一个E型磁芯和一个I型磁芯构成，也可以如图4所示由两个E型磁芯构成，也可以由若干个块状磁芯组合构成等。

较佳的，可采用分布式气隙，更有利于减小绕组损耗。

而两个I型磁芯，或E型磁芯的两个边柱，或E型磁芯的两个底柱上的气隙数量可以不相同，较佳的，气隙数量相同。

两个I型磁芯，或E型磁芯的两个边柱，或E型磁芯的两个底柱上的气隙可以不以E型磁芯的中心线对称分布，较佳的，气隙以E型磁芯的中心线对称分布。

下面用具体实施例对上述变压器进行详细描述。

实施例1：

本发明实施例1提供的变压器如图5所示，包括E型磁芯51、两个I型磁芯52、第一绕组53、第二绕组和第三绕组（第二绕组和第三绕组在图中共同标识为54），其中：

两个I型磁芯52中的一个I型磁芯位于E型磁芯51的一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及E型磁芯51的一个底柱构成闭合磁路；两个I型磁芯52中的另一个I型磁芯位于E型磁芯51的另一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及E型磁芯51的另一个底柱构成闭合磁路；两个I型磁芯52上分别具有气隙，第一绕组53缠绕于两个I型磁芯52上具有气隙的部分；第二绕组和第三绕组缠绕于E型磁芯51的中柱上；第一绕组53和第二绕组并联，构成变压器的原边绕组；第三绕组为变压器的副边绕组。

并且两个I型磁芯52上均采用分布式气隙，两个I型磁芯52上的气隙数量相同且位置对称。

如果本实施例1中的变压器磁芯由一个E型磁芯和一个I型磁芯构成，其结构示意图如图6所示，在此不再对其结构进行详细描述。

本发明实施例1中提供的变压器，气隙可以如图6所示位于两个I型磁芯上，也可以如图7所示位于E型磁芯的两个边柱上，也可以如图8所示位于E型磁芯的两个底柱上。

并且本发明实施例1提供的方案既可以应用于平面绕组变压器，也可以应用于垂直绕组变压器，图9所示即为采用了本发明实施例1方案的垂直绕组变压器。

采用本发明实施例1提供的变压器，能够减少变压器绕组损耗，并且，采用分布式气隙，不仅可以减小气隙边缘磁通，也可以降低励磁电流在第一绕组中的磁动势峰值。而第二绕组和第三绕组的铜箔厚度也只需要按照负载电流的磁动势来进行优化，而不必考虑励磁电流磁动势的影响，因此可以采用比较厚的铜箔来进一步减少变压器绕组损耗，提高变压器转换效率。

基于上述实施例1提供的变压器，本发明实施例还提供了一种变压器，包括第一E型磁芯、第二E型磁芯、I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

第一E型磁芯和第二E型磁芯开口相对，I型磁芯位于第一E型磁芯和第二E型磁芯中间，构成“田”字型磁芯；第一E型磁芯的中柱上具有气隙，或第一E型磁芯的两个底柱上分别具有气隙，或第一E型磁芯的两个边柱上分别具有气隙；第一绕组缠绕于第一E型磁芯上；第二绕组和第三绕组缠绕于第二E型磁芯的中柱上；第一绕组和第二绕组并联，构成变压器的原边绕组；第三绕组为变压器的副边绕组。

较佳的，可采用分布式气隙，更有利于减小绕组损耗。

当气隙位于第一E型磁芯的两个底柱上或两个边柱上时，两个底柱上或两个边柱上的气隙数量可以不相同，较佳的，气隙数量相同；两个底柱上或两个边柱上的气隙可以不以第一E型磁芯的中心线对称分布，较佳的，气隙以第一E型磁芯的中心线对称分布。

下面用具体实施例对上述变压器进行详细描述。

实施例2：

本发明实施例2提供的变压器如图10所示，包括第一E型磁芯101、第二E型磁芯102、I型磁芯103、第一绕组104、第二绕组和第三绕组（第二绕组和第三绕组在图中共同标识为105），其中：

第一E型磁芯101和第二E型磁芯102相对，I型磁芯103位于第一E型磁芯101和第二E型磁芯102中间，构成“田”字型变压器磁芯；第一E型磁芯101的两个底柱上分别具有气隙，第一绕组104缠绕于第一E型磁芯101上具有气隙的部分；第二绕组和第三绕组缠绕于第二E型磁芯102的中柱上；第一绕组104和第二绕组并联，构成变压器的原边绕组；第三绕组为变压器的副边绕组。

并且第一E型磁芯101的两个底柱上均采用分布式气隙，两个底柱上的气隙数量相同且位置对称。

本发明实施例2中提供的变压器，气隙可以如图10所示位于第一E型磁芯的两个底柱上，也可以如图11所示位于第一E型磁芯的两个边柱上，也可以如图12所示位于第一E型磁芯的中柱上。并且，第一绕组可以缠绕于第一E型磁芯上具有气隙的部分，也可以如图13所示缠绕于第一E型磁芯上没有气隙的部分。

采用本发明实施例2提供的变压器，在减少变压器绕组损耗方面，能够和实施例1中的变压器达到同样的技术效果。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种变压器，包括U型磁芯、I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

I型磁芯位于U型磁芯的两个边柱之间，和U型磁芯构成闭合磁路；I型磁芯，或U型磁芯的底柱上具有气隙，第一绕组缠绕于I型磁芯或U型磁芯上具有气隙的部分；第二绕组和第三绕组缠绕于U型磁芯的两个边柱上；第一绕组和第二绕组并联，构成变压器的原边绕组；第三绕组为变压器的副边绕组。

在本发明实施例提供的变压器中，变压器磁芯的构成方式并不局限于实施例中提供的构成方式。例如上述变压器磁芯可以如图14所示由一个U型磁芯和一个I型磁芯构成，也可以如图15所示由两个U型磁芯构成，也可以由若干个块状磁芯组合构成等。

较佳的，可采用分布式气隙，更有利于减小绕组损耗。

而I型磁芯，或U型磁芯的底柱上的气隙可以不以U型磁芯的中心线对称分布，较佳的，气隙以U型磁芯的中心线对称分布。

下面用具体实施例对上述变压器进行详细描述。

实施例3：

本发明实施例3提供的变压器如图16所示，包括U型磁芯161、I型磁芯162、第一绕组163、第二绕组和第三绕组（第二绕组和第三绕组在图中共同标识为164），其中：

I型磁芯162位于U型磁芯161的两个边柱之间，和U型磁芯161构成闭合磁路；I型磁芯162上具有气隙，第一绕组163缠绕于I型磁芯162上具有气隙的部分；第二绕组和第三绕组缠绕于U型磁芯161的两个边柱上；第一绕组163和第二绕组并联，构成变压器的原边绕组；第三绕组为变压器的副边绕组。

并且I型磁芯162上采用分布式气隙，气隙以U型磁芯161的中心线对称分布。

本发明实施例3中提供的变压器，气隙可以如图16所示位于I型磁芯上，也可以如图17所示位于U型磁芯的底柱上。

采用本发明实施例3提供的变压器，能够减少变压器绕组损耗，提高变压器转换效率。

基于上述实施例3提供的变压器，本发明实施例还提供了一种变压器，包括第一U型磁芯、第二U型磁芯、I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

第一U型磁芯和第二U型磁芯开口相对，I型磁芯位于第一U型磁芯和第二U型磁芯中间，构成“日”字型磁芯；第一U型磁芯的底柱上具有气隙，或第一U型磁芯的两个边柱上分别具有气隙；第一绕组缠绕于第一U型磁芯上；第二绕组和第三绕组缠绕于第二U型磁芯的两个边柱上；第一绕组和第二绕组并联，构成变压器的原边绕组；第三绕组为变压器的副边绕组。

较佳的，可采用分布式气隙，更有利于减小绕组损耗。

当气隙位于第一U型磁芯的底柱上时，气隙可以不以第一U型磁芯的中心线对称分布，较佳的，气隙以第一U型磁芯的中心线对称分布。

当气隙位于第一U型磁芯的两个边柱上时，两个边柱上的气隙数量可以不相同，较佳的，气隙数量相同；两个边柱上的气隙可以不以第一U型磁芯的中心线对称分布，较佳的，气隙以第一U型磁芯的中心线对称分布。

下面用具体实施例对上述变压器进行详细描述。

实施例4：

本发明实施例4提供的变压器如图18所示，包括第一U型磁芯181、第二U型磁芯182、I型磁芯183、第一绕组184、第二绕组和第三绕组（第二绕组和第三绕组在图中共同标识为185），其中：

第一U型磁芯181和第二U型磁芯182相对，I型磁芯183位于第一U型磁芯181和第二U型磁芯182中间，构成“日”字型变压器磁芯；第一U型磁芯181的底柱上具有气隙，第一绕组184缠绕于第一U型磁芯181上具有气隙的部分；第二绕组和第三绕组缠绕于第二U型磁芯的两个边柱上；第一绕组184和第二绕组并联，构成变压器的原边绕组；第三绕组为变压器的副边绕组。

并且第一U型磁芯181上采用分布式气隙，气隙以第一U型磁芯的中心线对称分布。

本发明实施例4中提供的变压器，气隙可以如图18所示位于第一U型磁芯的底柱上，也可以如图19所示位于第一U型磁芯的两个边柱上。并且，第一绕组可以缠绕于第一U型磁芯上具有气隙的部分，也可以如图20所示缠绕于第一U型磁芯上没有气隙的部分。

采用本发明实施例4提供的变压器，在减少变压器绕组损耗方面，能够和实施例3中的变压器达到同样的技术效果。

综上所述，本发明实施例提供的变压器，包括E型磁芯、两个I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：两个I型磁芯中的一个I型磁芯位于E型磁芯的一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及E型磁芯的一个底柱构成闭合磁路；两个I型磁芯中的另一个I型磁芯位于E型磁芯的另一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及E型磁芯的另一个底柱构成闭合磁路；两个I型磁芯，或E型磁芯的两个边柱，或E型磁芯的两个底柱上分别具有气隙，第一绕组缠绕于两个I型磁芯或E型磁芯上具有气隙的部分；第二绕组和第三绕组缠绕于E型磁芯的中柱上；第一绕组和第二绕组并联，构成变压器的原边绕组；第三绕组为变压器的副边绕组。采用本发明实施例提供的变压器，能够减少变压器绕组损耗，提高变压器效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种变压器，其特征在于，包括E型磁芯、两个I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

所述两个I型磁芯中的一个I型磁芯位于所述E型磁芯的一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及所述E型磁芯的一个底柱构成闭合磁路；所述两个I型磁芯中的另一个I型磁芯位于所述E型磁芯的另一个边柱和中柱之间，和该边柱、中柱及所述E型磁芯的另一个底柱构成闭合磁路；

所述两个I型磁芯，或所述E型磁芯的两个边柱，或所述E型磁芯的两个底柱上分别具有气隙，所述第一绕组缠绕于所述两个I型磁芯或所述E型磁芯上具有气隙的部分；所述第二绕组和所述第三绕组缠绕于所述E型磁芯的中柱上；

所述第一绕组和所述第二绕组并联，构成所述变压器的原边绕组；所述第三绕组为所述变压器的副边绕组。

2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述气隙为分布式气隙。

3.如权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述两个I型磁芯，或所述E型磁芯的两个边柱，或所述E型磁芯的两个底柱上的气隙数量相同。

4.如权利要求3所述的变压器，其特征在于，所述两个I型磁芯，或所述E型磁芯的两个边柱，或所述E型磁芯的两个底柱上的气隙以所述E型磁芯的中心线对称分布。

5.一种变压器，其特征在于，包括第一E型磁芯、第二E型磁芯、I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

所述第一E型磁芯和所述第二E型磁芯开口相对，所述I型磁芯位于所述第一E型磁芯和所述第二E型磁芯中间，构成“田”字型磁芯；

所述第一E型磁芯的中柱上具有气隙，或所述第一E型磁芯的两个底柱上分别具有气隙，或所述第一E型磁芯的两个边柱上分别具有气隙；

所述第一绕组缠绕于所述第一E型磁芯上；所述第二绕组和所述第三绕组缠绕于所述第二E型磁芯的中柱上；

所述第一绕组和所述第二绕组并联，构成所述变压器的原边绕组；所述第三绕组为所述变压器的副边绕组。

6.一种变压器，其特征在于，包括U型磁芯、I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

所述I型磁芯位于所述U型磁芯的两个边柱之间，和所述U型磁芯构成闭合磁路；

所述I型磁芯，或所述U型磁芯的底柱上具有气隙，所述第一绕组缠绕于所述I型磁芯或所述U型磁芯上具有气隙的部分；所述第二绕组和所述第三绕组缠绕于所述U型磁芯的两个边柱上；

所述第一绕组和所述第二绕组并联，构成所述变压器的原边绕组；所述第三绕组为所述变压器的副边绕组。

7.如权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述气隙为分布式气隙。

8.如权利要求7所述的变压器，其特征在于，所述I型磁芯，或所述U型磁芯的底柱上的气隙以所述U型磁芯的中心线对称分布。

9.一种变压器，其特征在于，包括第一U型磁芯、第二U型磁芯、I型磁芯、第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中：

所述第一U型磁芯和所述第二U型磁芯开口相对，所述I型磁芯位于所述第一U型磁芯和所述第二U型磁芯中间，构成“日”字型磁芯；

所述第一U型磁芯的底柱上具有气隙，或所述第一U型磁芯的两个边柱上分别具有气隙；

所述第一绕组缠绕于所述第一U型磁芯上；所述第二绕组和所述第三绕组缠绕于所述第二U型磁芯的两个边柱上；

所述第一绕组和所述第二绕组并联，构成所述变压器的原边绕组；所述第三绕组为所述变压器的副边绕组。