CN104157415A - 一种磁集成变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁集成的变压器，一方面，该变压器的电感器的副芯柱由若干柱状磁粉芯拼接而成，因此其气隙被均匀的分布于柱状磁粉芯上，不需要集中的设置气隙，漏磁不会集中于个别被集中在气隙位处而产生噪音，另一方面，该变压器在初级线圈和次级线圈的首尾绕层分别设置有静电屏蔽层，因此能够有效的避免漏磁信号对于初级线圈和次级线圈的干扰，有效避免初级线圈和次级线圈因漏磁干扰而产生噪音。因此本变压器能够有效减少噪音。

Description

一种磁集成变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，特别涉及一种磁集成变压器。

背景技术

配电领域，变压器是必不可少的器件。而在很多场合，除了变压器，还需要与变压器配合使用的电感器。而在配电领域中，无论是变压器还是电感器，其体积均比较大，同时设置这两个器件不仅成本高，而且十分占体积，这对于配电领域是器件设置工作十分不利。为此，业内考虑到变压器和电感器均是由磁芯加线圈组成，因此提出在用一个线圈同时绕制至两个磁芯上，从而在一个器件上集成电感器和变压器，以此节约成本，减小产品体积。

然而，目前配电领域中，为了获得较高的电感率，电感器的磁芯一般由磁导率高的硅钢或者非晶材料制作而成，而为了调节电感器的电感值，则磁芯的芯柱需要每隔一定距离设置一个分段气隙，通过调节气隙的大小和密度即可获得需要的电感值。但是，由于气隙集中在芯柱的几个位置上，电感器的磁芯的漏磁集中从这几个位置漏出，进而导致电感器产生高频噪音。此外，在高频工作条件下，漏磁还会对初级线圈和次级线圈造成干扰，进一步导致噪音的产生。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种磁集成变压器，通过改善其结构以获得低噪音的目的。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种磁集成变压器，包括线圈绕组、形成主磁通回路的主磁芯和形成漏磁通回路的副磁芯，所述主磁芯与线圈绕组配合形成变压器，所述副磁芯与线圈绕组配合形成电感器，所述副磁芯包括副芯柱、固定于所述副芯柱上端的副上铁厄和固定于所述芯柱下端的副下铁厄，所述副芯柱由若干柱状磁粉芯拼接而成，所述副上铁厄和副下铁厄由硅钢或者非晶磁性材料层叠制成，所述初级线圈的首绕层的靠近初级线圈中心侧、所述初级线圈的尾绕层的靠近初级线圈中心侧、所述次级线圈的首绕层的靠近次级线圈中心侧和所述次级线圈的尾绕层的靠近次级线圈中心侧分别设置有静电屏蔽层。

其中，所述线圈绕组包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈绕制于所述主磁芯和副磁芯，所述次级线圈绕制于所述主磁芯。

其中，所述初级线圈的相邻层之间、所述次级线圈的相邻层之间分别设置有垫条，以使所述初级线圈和次级线圈的相邻绕层之间形成散热风道。

其中，所述初级线圈与次级线圈之间设置有绝缘垫片，所述次级线圈与副磁芯之间设置有绝缘垫片。

其中，每个主芯柱的两侧设置有导风件，所述导风件包括绕线板和固定于绕线板两端的弧状支撑部，所述弧状支撑部的另一端固定于所述芯柱以上绕线板与芯柱之间形成导风通道。

其中，所述柱状磁粉芯为均匀气隙化的柱状磁粉芯。

其中，所述副上铁厄和副下铁厄的磁通密度与所述柱状磁粉芯的磁通密度大致相同。

其中，所述主磁芯包括主芯柱、固定于主芯柱上端的主上铁厄和固定于主芯柱下端的主下铁厄，所述主芯柱、主上铁厄和主下铁厄分别有硅钢层叠而成。

其中，所述副磁芯为方柱状磁芯、每个副磁芯的与初级线圈连接的棱角处设置有绝缘角垫，所述绝缘角垫的内侧面贴合与所述副磁芯的棱角，外侧面呈弧面状倒角。

本发明的有益效果：本发明提供了一种磁集成变压器，一方面，该变压器的电感器的副芯柱由若干柱状磁粉芯拼接而成，因此其气隙被均匀的分布于柱状磁粉芯上，不需要集中的设置气隙，漏磁不会集中于个别被集中在气隙位处而产生噪音，另一方面，该变压器在初级线圈和次级线圈的首尾绕层分别设置有静电屏蔽层，因此能够有效的避免漏磁信号对于初级线圈和次级线圈的干扰，有效避免初级线圈和次级线圈因漏磁干扰而产生噪音。因此本变压器能够有效减少噪音。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明一种磁集成变压器的的结构示意图。

图2为本发明一种磁集成变压器的一个芯柱组及绕制于其上的绕组线圈的结构示意图。

图3为本发明一种磁集成变压器的主磁芯的结构示意图。

图4为本发明一种磁集成变压器的副磁芯的结构示意图。

在图1至图4中包括有：

1——主磁芯、11——主上铁厄、12——主下铁厄、13——主芯柱、2——副磁芯、21——副上铁厄、22——副下铁厄、23——副芯柱、24——柱状磁粉芯、3——次级线圈、4——初级线圈、5——垫条、6——静电屏蔽层、7——绝缘垫片、8——绝缘角垫、9——导风件、91——绕线板、92——弧状支撑部。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明一种磁集成变压器的具体实施方式，如图1至图4所示，包括：形成主主磁通回路的主磁芯1和形成漏磁通回路的副磁芯2，所述主磁芯1包括三根主芯柱13、固定于主芯柱13上端的主上铁厄11和固定于主芯柱13下端的主下铁厄12，所述主芯柱13、主上铁厄11和主下铁厄12分别有硅钢层叠而成；所述副磁芯2包括三根副芯柱23、固定于所述副芯柱23上端的副上铁厄21和固定于所述芯柱下端的副下铁厄22，所述副芯柱23由若干均匀气隙化的柱状磁粉芯24拼接而成，柱状磁粉芯24的形状为方柱状或者矩形柱状，以便于拼接，副上铁厄21和副下铁厄22由硅钢或者非晶磁性材料层叠制成；每根主芯柱13匹配一根副芯柱23形成一个芯柱组，每个芯柱组上绕设有线圈绕组，所述线圈绕组包括初级线圈4和次级线圈3，所述初级线圈4绕制于所述主芯柱13和副芯柱23，所述次级线圈3绕制于所述主芯柱13，即主磁芯1与线圈绕组配合形成变压器，副磁芯2与线圈绕组配合形成电感器，初级线圈4的首绕层的靠近初级线圈4中心侧、所述初级线圈4的尾绕层的靠近初级线圈4中心侧、所述次级线圈3的首绕层的靠近次级线圈3中心侧和所述次级线圈3的尾绕层的靠近次级线圈3中心侧分别设置有静电屏蔽层6。

该变压器的电感器的副芯柱23由若干柱状磁粉芯24拼接而成，因此其气隙被均匀的分布于柱状磁粉芯24上，不需要集中的设置气隙，因此可以有效避免电感器的线圈的高损耗和高噪音，无需降低工作磁通密度，在电感器副磁芯2的截面积较小的条件下也可以保证该变压器的有效工作。需要指出的是，该变压器的副磁芯2仅仅部分使用了磁粉芯，可以有效避免完全由磁粉芯构成所导致的低磁通率、易产生涡流等问题。此外，该变压器在初级线圈4和次级线圈3的首尾绕层分别设置有静电屏蔽层6，因此能够有效的避免漏磁信号对于初级线圈4和次级线圈3的干扰，有效避免初级线圈4和次级线圈3因漏磁干扰而产生噪音。

所述初级线圈4的相邻层之间、所述次级线圈3的相邻层之间分别设置有垫条5，以使所述初级线圈4和次级线圈3的相邻绕层之间形成散热风道，垫条5横截面中部向内收缩。散热风道有助于快速将线圈绕组中的热量导出，垫条5横截面中部向内收缩则能够有效减少垫条5与绕组的抵接面，在不影响绕组绕制的情况下使得垫条5与绕组之间的绕组面存在间隙，确保两者间的通风散热。

进一步的，副上铁厄21和副下铁厄22的磁通密度与所述柱状磁粉芯24的磁通密度大致相同。这样可以使得硅钢和柱状磁粉芯24的性能得到充分利用。

如图2所示，每个主芯柱13的两侧设置有导风件9，所述导风件9包括绕线板91和固定于绕线板91两端的弧状支撑部92，所述弧状支撑部92的另一端固定于所述芯柱以上绕线板91与芯柱之间形成导风通道。导风通道能够有效的将芯柱的热量散出，而采用弧状支撑部92则可保证线圈的绕制质量。

所述初级线圈4与次级线圈3之间设置有绝缘垫片7，所述次级线圈3与副磁芯2之间设置有绝缘垫片7。绝缘垫片7一方面增大了初级线圈4与次级线圈3之间的距离和所述次级线圈3与副磁芯2之间的距离，另一方面绝缘垫片7也提高了初级线圈4与次级线圈3之间的绝缘系数以及次级线圈3与副磁芯2之间的绝缘系数，因此在不给初级线圈4给次级线圈3之间包覆昂贵的高绝缘系数的绝缘材料的条件下也能够有效提高初级线圈4与次级线圈3之间容抗和次级线圈3与芯柱之间的容抗，从而有效减少了容性漏电流。

所述副磁芯2为方柱状磁芯、每个副磁芯2的与初级线圈4连接的棱角处设置有绝缘角垫8，所述绝缘角垫8的内侧面贴合与所述副磁芯2的棱角，外侧面呈弧面状倒角。由于棱角处更容易放电，因此采用绝缘角垫8对该部分进行特殊的绝缘处理，强化该部分的绝缘效果，确保初级线圈4与副芯柱23之间的容抗。此外，绝缘角垫8还能抬升初级线圈4的绕制面，同时外侧面设置成倒角形状也有利于初级线圈4的绕制。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种磁集成变压器，包括线圈绕组、形成主磁通回路的主磁芯和形成漏磁通回路的副磁芯，所述主磁芯与线圈绕组配合形成变压器，所述副磁芯与线圈绕组配合形成电感器，其特征在于：所述副磁芯包括副芯柱、固定于所述副芯柱上端的副上铁厄和固定于所述芯柱下端的副下铁厄，所述副芯柱由若干柱状磁粉芯拼接而成，所述副上铁厄和副下铁厄由硅钢或者非晶磁性材料层叠制成，所述初级线圈的首绕层的靠近初级线圈中心侧、所述初级线圈的尾绕层的靠近初级线圈中心侧、所述次级线圈的首绕层的靠近次级线圈中心侧和所述次级线圈的尾绕层的靠近次级线圈中心侧分别设置有静电屏蔽层。

2.如权利要求1所述的一种磁集成变压器，其特征在于：所述线圈绕组包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈绕制于所述主磁芯和副磁芯，所述次级线圈绕制于所述主磁芯。

3.如权利要求2所述的一种磁集成变压器，其特征在于：所述初级线圈的相邻层之间、所述次级线圈的相邻层之间分别设置有垫条，以使所述初级线圈和次级线圈的相邻绕层之间形成散热风道。

4.如权利要求2所述的一种磁集成变压器，其特征在于：所述初级线圈与次级线圈之间设置有绝缘垫片，所述次级线圈与副磁芯之间设置有绝缘垫片。

5.如权利要求1所述的一种磁集成变压器，其特征在于：每个主芯柱的两侧设置有导风件，所述导风件包括绕线板和固定于绕线板两端的弧状支撑部，所述弧状支撑部的另一端固定于所述芯柱以上绕线板与芯柱之间形成导风通道。

6.如权利要求1所述的一种磁集成变压器，其特征在于：所述柱状磁粉芯为均匀气隙化的柱状磁粉芯。

7.如权利要求1所述的一种磁集成变压器，其特征在于：所述副上铁厄和副下铁厄的磁通密度与所述柱状磁粉芯的磁通密度大致相同。

8.如权利要求1所述的一种磁集成变压器，其特征在于：所述主磁芯包括主芯柱、固定于主芯柱上端的主上铁厄和固定于主芯柱下端的主下铁厄，所述主芯柱、主上铁厄和主下铁厄分别有硅钢层叠而成。

9.如权利要求1所述的一种磁集成变压器，其特征在于：所述副磁芯为方柱状磁芯、每个副磁芯的与初级线圈连接的棱角处设置有绝缘角垫，所述绝缘角垫的内侧面贴合与所述副磁芯的棱角，外侧面呈弧面状倒角。