CN104681243A - 变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器，包括：磁芯，所述磁芯具有至少一个磁芯臂；绕线轴，所述绕线轴套设在所述磁芯臂上；初级绕组和次级绕组，所述初级绕组和次级绕组分别绕设在所述绕线轴上且沿所述绕线轴的轴向间隔开布置，相邻的所述初级绕组和次级绕组之间形成绝缘间隙，多个所述初级绕组和次级绕组之间形成至少两个所述绝缘间隙；和绝缘件，所述绝缘件设在所述绕线轴上且位于所述绝缘间隙内。根据本发明实施例的变压器，初级绕组与次级绕组之间具有多个同轴邻近且间隔的侧面，初级绕组与次级绕组的耦合性能提高，径向绕线层数减少，轴向绕线长度变长，提高了散热效率，节省了材料用量，同时减小了变压器的整体尺寸，空间利用率高，性价比高。

Description

变压器

技术领域

本发明涉及变压设备技术领域，更具体地，涉及一种变压器。

背景技术

高频加热装置如磁控管驱动中用到的升压变压器，主要由绕线轴，配置在绕线轴上的初级绕组，次级绕组，以及插入绕线轴形成回形磁路的磁芯组成。在相关技术中，变压器的结构为：初级绕组，次级绕组同轴水平相近地配置在一个绝缘体的两侧，并且初级绕组与次级绕组水平相近配置于磁芯的同一条臂上，磁芯的另一条臂以及两臂间的连接部位上面都没有绕线，仅起到构成变压器工作时所需磁回路的作用,磁芯的空间利用率低。

并且该结构的变压器，初级绕组与次级绕组分别只有一个侧面是同轴相互接近配置，为实现初级绕组与次级绕组间的良好耦合，需要初级绕组的径向匝数增多，而轴向匝数减少。即整个初级绕组形成的径向绕线层数多，轴向绕线长度短，同样地，需要次级绕组的径向匝数增多，而轴向匝数减少，由此使得整个次级绕组形成的径向绕线层数多，轴向绕线长度短，容易造成变压器散热不良的问题；而且相同的绕线圈数需要更多用量的线材，材料成本增高。此外，初级绕组和次级绕组的径向层数增多，会增大变压器的整体尺寸。因此，变压器的结构有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种体积小、耦合性好且散热性好的变压器。

根据本发明实施例的变压器，包括：磁芯，所述磁芯具有至少一个磁芯臂；绕线轴，所述绕线轴套设在所述磁芯臂上；初级绕组和次级绕组，所述初级绕组和次级绕组分别绕设在所述绕线轴上且沿所述绕线轴的轴向间隔开布置，相邻的所述初级绕组和次级绕组之间形成绝缘间隙，多个所述初级绕组和次级绕组之间形成至少两个所述绝缘间隙；和绝缘件，所述绝缘件设在所述绕线轴上且位于所述绝缘间隙内。

根据本发明实施例的变压器，通过在多个初级绕组与次级绕组之间形成至少两个绝缘间隙，使初级绕组与次级绕组之间可具有多个同轴相近且间隔的侧面，并且通过调节初次级绕组各段的轴向长度，从而将初级绕组与次级绕组之间的耦合系数提高到0.6到0.85之间，无需再通过增加初级绕组与次级绕组的径向匝数和减小轴向绕线长度来提高耦合性能，使得初级绕组与次级绕组的径向绕线层数减少，轴线绕线长度变长形成扁平状，提高了散热效率，节省了材料用量，且减小了变压器的整体尺寸，空间利用率高，性价比高。

另外，根据本发明上述实施例的变压器还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述磁芯包括沿上下方向间隔开布置的两个磁芯臂，每个所述磁芯臂上分别设有间隔开设置的所述初级绕组和次级绕组。

根据本发明的一个实施例，所述磁芯形成为U形，两个所述磁芯臂一体形成。

根据本发明的一个实施例，所述变压器还包括一个I形磁芯，所述I形磁芯设在所述磁芯的开口端且所述I形磁芯的上端和下端分别与两个所述磁芯臂的自由端相连。

根据本发明的一个实施例，所述磁芯为两个，两个所述磁芯相对设置且两个所述磁芯的自由端分别相连。

根据本发明的一个实施例，每个所述磁芯臂上的所述初级绕组为奇数个，所述次级绕组为偶数个，每个所述初级绕组分别设在相邻两个所述次级绕组之间。

根据本发明的一个实施例，每个所述磁芯臂上的所述初级绕组为偶数个，所述次级绕组为奇数个，每个所述次级绕组分别设在相邻两个所述初级绕组之间。

根据本发明的一个实施例，所述磁芯臂包括两个，一个所述磁芯臂上的所述初级绕组为奇数个，所述次级绕组为偶数个，每个所述初级绕组分别设在相邻两个所述次级绕组之间，另一个所述磁芯臂上设有一个所述初级绕组或所述次级绕组。

根据本发明的一个实施例，所述磁芯臂包括两个，一个所述磁芯臂上的所述初级绕组为偶数个，所述次级绕组为奇数个，每个所述次级绕组分别设在相邻两个所述初级绕组之间，另一个所述磁芯臂上设有一个所述初级绕组或所述次级绕组。

根据本发明的一个实施例，所述磁芯臂包括两个，一个所述磁芯臂上的所述初级绕组为奇数个，所述次级绕组为偶数个，每个所述初级绕组分别设在相邻两个所述次级绕组之间，另一个所述磁芯臂上设有沿其轴向间隔开设置的一个所述初级绕组和一个所述次级绕组。

根据本发明的一个实施例，所述磁芯臂包括两个，一个所述磁芯臂上的所述初级绕组为偶数个，所述次级绕组为奇数个，每个所述次级绕组分别设在相邻两个所述初级绕组之间，另一个所述磁芯臂上的设有沿其轴向间隔开设置的一个所述初级绕组和一个所述次级绕组。

根据本发明的一个实施例，所述磁芯臂上设有一个所述初级绕组和两个所述次级绕组，所述初级绕组设在相邻两个所述次级绕组之间且与相邻两个所述次级绕组之间形成两个所述绝缘间隙，所述绝缘件为两个且分别设在两个所述绝缘间隙内。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘件与所述绕线轴一体形成。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的变压器的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的变压器的结构示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的变压器的结构示意图。

附图标记：

变压器100；

磁芯10；磁芯臂11

绕线轴20；

初级绕组30；

次级绕组40；

绝缘件50。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的变压器100。

如图1所示，根据本发明实施例的变压器100包括磁芯10、绕线轴20、初级绕组30、次级绕组40以及绝缘件50。磁芯10具有至少一个磁芯臂11，绕线轴20套设在磁芯臂11上。初级绕组30和次级绕组40分别绕设在绕线轴20上，并且初级绕组30与次级绕组40沿绕线轴20的轴向间隔开布置。相邻的初级绕组30和次级绕组40之间形成绝缘间隙，多个初级绕组30和次级绕组40之间形成至少两个绝缘间隙，绝缘件50设在绕线轴20上且位于绝缘间隙内。

需要说明的是，多个初级绕组30与多个次级绕组40之间形成至少两个绝缘间隙是指当初级绕组30与次级绕组40邻近设置时，初级绕组30与次级绕组40上相对的两个侧面同轴接近且间隔开设置形成一组相近侧面，并且在多个初级绕组30与多个次级绕组40中至少具有两组同轴接近且间隔开设置的相近侧面。

在磁控管驱动电源中，为使功率半导体器件负载减轻，而通常采用零电压开关技术(ZVS)，这种ZVS技术需要将升压变压器的耦合系数设置在大约0.6到0.85之间，这就要求升压变压器初次级绕组间有较强的耦合性。

根据本发明实施例的变压器100，通过在多个初级绕组30与次级绕组40之间形成至少两个绝缘间隙，使初级绕组30与次级绕组40之间可具有多个同轴相近且间隔的相近侧面，使初级绕组30与次级绕组40的耦合性能提高，同时通过调节初次级绕组40各段的轴向长度，可使初级绕组30与次级绕组40之间的耦合系数提高到0.6到0.85之间，耦合性能大大提高，无需再通过增加初级绕组30与次级绕组40的径向匝数和减小轴向绕线长度来提高耦合性能，使得初级绕组30与次级绕组40的径向绕线层数减少，轴线绕线长度变长形成扁平状结构，提高了散热效率，节省了材料用量，且减小了变压器100的整体尺寸，空间利用率高，性价比高。

在相关技术中，变压器上的初级绕组与次级绕组分别只有一个侧面是同轴相互接近配置，耦合性较差。为了提高耦合性能，通常需增加初级绕组与次级绕组的径向匝数，减小初级绕组与次级绕组的轴向匝数，由此使得整个初级绕组与次级绕组的径向绕线层数增大，轴向绕线层数减小，变压器的整体尺寸大且散热性能差；当增加初级绕组与次级绕组的径向绕线层数时，会使初级绕组与次级绕组的绕线长度变长，增加了材料成本。

而根据本发明实施例的变压器100，初级绕组30与次级绕组40上同轴接近且间隔的相近侧面的个数增加到两个或两个以上，使初级绕组30与次级绕组40的耦合面数变多，耦合面积变大，耦合性能大大提高，无需再通过增加初级绕组30和次级绕组40的径向匝数来提高变压器100的耦合性能。

由此，初级绕组30和次级绕组40形成的径向绕线层数少，轴向绕线长度长，使得相同的绕线圈数所需要的总绕线长度变短，节省了线材用量；同时轴向绕线层数减少，使线包变薄，改善了变压器100的散热，大幅降低了变压器100的整体温升；而且由于温升的降低，还可以减少线径，进一步节省了线材的用量，降低了变压器100的材料成本；另外，径向绕线层数减少，线包变薄，也缩小了变压器100的整体尺寸，有利于整个磁控管驱动板的小型化。

根据本发明的一个实施例，磁芯10包括两个磁芯臂11，两个磁芯臂11沿上下方向间隔开布置，每个磁芯臂11上分别设有初级绕组30和次级绕组40，并且初级绕组30和次级绕组40邻近且间隔开设置。由此，两个磁芯臂11上的初级绕组30和次级绕组40均具有同轴接近设置的侧面，磁芯10的空间利用率提高，变压器100的耦合性能增强。

特别地，当每个磁芯臂11上分别具有多个间隔开且邻近设置的初级绕组30和次级绕组40时，每个磁芯臂11上可具有多个同轴接近且间隔设置的侧面，使耦合性能进一步提高。

初级绕组30与次级绕组40的数量可以根据需要进行设置，例如，在本发明的一个实施例中，每个磁芯臂11上的初级绕组30为奇数个，次级绕组40为偶数个，每个初级绕组30分别设在相邻的两个次级绕组40之间。由此，使得每个初级绕组30的两个侧面分别与相邻的次级绕组40的侧面同轴接近设置，初级绕组30与次级绕组40同轴接近设置的侧面数增多，耦合性能提高。

特别地，当初级绕组30的数量比次级绕组40的数量少一个时，相邻的两个初级绕组30之间设有一个次级绕组40，相邻的两个次级绕组40之间设有一个初级绕组30，初级绕组30与次级绕组40同轴多个交错且相近分布在绕线轴20上，每个初级绕组30的侧面均与相邻的次级绕组40的侧面同轴接近且间隔开设置，并且每个次级绕组40的侧面(次级绕组40上除外端的两个侧面)均与相邻的初级绕组30的侧面同轴接近且间隔设置，由此使得初级绕组30与次级绕组40的耦合性能进一步提高。

每个磁芯臂11上的初级绕组30和次级绕组40的数量可以相同，也可以不同，例如，在本发明的一个实施例中，磁芯臂11包括两个，一个磁芯臂11上的初级绕组30为奇数个，次级绕组40为偶数个，每个初级绕组30分别设在相邻两个次级绕组40之间，另一个磁芯臂11上可设有一个绕组或两个绕组。当另一个磁芯臂11上设有一个绕组时，该绕组可为初级绕组30，也可为次级绕组40；当另一个磁芯臂11上设有两个绕组时，两个绕组可为沿磁芯臂11的轴向间隔开设置的一个初级绕组30和一个次级绕组40。

如图1所示，磁芯臂11包括两个，两个磁芯臂11上的绕组个数相等。每个磁芯臂11上设有一个初级绕组30和两个次级绕组40，初级绕组30设在相邻的两个次级绕组40之间，初级绕组30与两个次级绕组40之间形成两个绝缘间隙，绝缘件50为两个且分别设在两个绝缘间隙内。由此，每个绝缘件50的两侧分别设有初级绕组30和次级绕组40，初级绕组30和次级绕组40上与绝缘件50相对的侧面相互邻近且绝缘，一个磁芯臂11上具有两个同轴邻近且绝缘设置的侧面，耦合性能良好。

如图2所示，磁芯臂11包括两个，两个磁芯臂11上的绕组个数不相等。一个磁芯臂11上设有一个初级绕组30和两个次级绕组40，初级绕组30设在相邻的两个次级绕组40之间，初级绕组30与两个次级绕组40之间形成两个绝缘间隙，另一个磁芯臂11上设有一个初级绕组30。

在如图3所示的示例中，一个磁芯臂11上设有一个初级绕组30和两个次级绕组40，另一个磁芯臂11上设有一个初级绕组30和一个次级绕组40，初级绕组30与次级绕组40之间设有绝缘件50。由于一个磁芯臂11上具有两个同轴邻近且绝缘设置的侧面，因此，以上两种结构的变压器100仍具有良好的耦合性能。在本发明的另一些实施例中，初级绕组30为偶数个，次级绕组40为奇数个，每个次级绕组40分别设在相邻两个初级绕组30之间。由此，使得每个次级绕组40的两个侧面分别与相邻的初级绕组30的侧面同轴接近设置，初级绕组30与次级绕组40同轴接近设置的侧面数增多，同样使变压器100的耦合性能有所提高。

可选地，磁芯臂11可包括两个，一个磁芯臂11上的初级绕组30为偶数个，次级绕组40为奇数个，每个次级绕组40分别设在相邻两个初级绕组30之间，另一个磁芯臂11上可设有一个绕组或两个绕组。当另一个磁芯臂11上设有一个绕组时，该绕组可为初级绕组30，也可为次级绕组40；当另一个磁芯臂11上设有两个绕组时，两个绕组可为沿磁芯臂11的轴向间隔开设置的一个初级绕组30和一个次级绕组40。可以理解的是，初级绕组30与次级绕组40的数量和分布情况不仅限于以上所述描述的，还可以有其他情况，在此不再详细描述。

磁芯10的结构可以有多种，例如，磁芯10可大体形成为U形，两个磁芯臂11可一体形成。该一体形成的磁芯10制备方便且电磁性能较好。当磁芯10由一个U形的磁芯构成时，可形成开环的回形磁路。

可选地，磁芯10可由两个U形磁芯构成，两个U形磁芯的开口可相对设置且两个U形磁芯的自由端分别相连。由此，磁芯10可形成为闭环的回形磁路结构。其中，两个U形磁芯之间可设置气隙，以调节电感量及磁芯的抗饱和的能力。

在本发明的另一些示例中，磁芯10包括一个U形磁芯和一个I形磁芯，I形磁芯设在U形磁芯的开口端且I形磁芯的上端和下端分别与两个磁芯臂11的自由端相连。由此，该磁芯10可形成为闭环的回形磁路结构。

根据本发明的一个实施例，绝缘件50与绕线轴20可一体形成。由此，可简化变压器100的制备过程，使变压器100的制备更容易，且更易于工业化生产。当然，绝缘件50与绕线轴20也可分别成型，由此，在制备变压器100时，只需将绝缘件50套设在绕线轴20的相应位置即可。

在组装根据本发明实施例的变压器100时，可首先组装磁芯10，然后将绕线轴20套设在磁芯臂11上(当绝缘件50与绕线轴20分别成型时，可将绝缘件50套设在绕线轴20上)，再将初级绕组30与次级绕组40分别套设在绕线轴20上即可。当然，也可首先将初级绕组30和次级绕组40与绕线轴20装配完毕之后，再将绕线轴30套设在磁芯臂11上即可。该变压器100的结构简单且装配方便，性能好。

根据本发明实施例的变压器100可为磁控管驱动用升压变压器，可作为高频加热装置使用。根据本发明实施例的变压器100的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种变压器，其特征在于，包括：

磁芯，所述磁芯具有至少一个磁芯臂；

绕线轴，所述绕线轴套设在所述磁芯臂上；

初级绕组和次级绕组，所述初级绕组和次级绕组分别绕设在所述绕线轴上且沿所述绕线轴的轴向间隔开布置，相邻的所述初级绕组和次级绕组之间形成绝缘间隙，多个所述初级绕组和次级绕组之间形成至少两个所述绝缘间隙；和

绝缘件，所述绝缘件设在所述绕线轴上且位于所述绝缘间隙内。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述磁芯包括沿上下方向间隔开布置的两个磁芯臂，每个所述磁芯臂上分别设有间隔开设置的所述初级绕组和次级绕组。

3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述磁芯形成为U形，两个所述磁芯臂一体形成。

4.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，还包括一个I形磁芯，所述I形磁芯设在所述磁芯的开口端且所述I形磁芯的上端和下端分别与两个所述磁芯臂的自由端相连。

5.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，所述磁芯为两个，两个所述磁芯相对设置且两个所述磁芯的自由端分别相连。

6.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，每个所述磁芯臂上的所述初级绕组为奇数个，所述次级绕组为偶数个，每个所述初级绕组分别设在相邻两个所述次级绕组之间。

7.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，每个所述磁芯臂上的所述初级绕组为偶数个，所述次级绕组为奇数个，每个所述次级绕组分别设在相邻两个所述初级绕组之间。

8.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述磁芯臂包括两个，一个所述磁芯臂上的所述初级绕组为奇数个，所述次级绕组为偶数个，每个所述初级绕组分别设在相邻两个所述次级绕组之间，另一个所述磁芯臂上设有一个所述初级绕组或所述次级绕组。

9.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述磁芯臂包括两个，一个所述磁芯臂上的所述初级绕组为偶数个，所述次级绕组为奇数个，每个所述次级绕组分别设在相邻两个所述初级绕组之间，另一个所述磁芯臂上设有一个所述初级绕组或所述次级绕组。

10.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述磁芯臂包括两个，一个所述磁芯臂上的所述初级绕组为奇数个，所述次级绕组为偶数个，每个所述初级绕组分别设在相邻两个所述次级绕组之间，另一个所述磁芯臂上设有沿其轴向间隔开设置的一个所述初级绕组和一个所述次级绕组。

11.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述磁芯臂包括两个，一个所述磁芯臂上的所述初级绕组为偶数个，所述次级绕组为奇数个，每个所述次级绕组分别设在相邻两个所述初级绕组之间，另一个所述磁芯臂上的设有沿其轴向间隔开设置的一个所述初级绕组和一个所述次级绕组。

12.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述磁芯臂上设有一个所述初级绕组和两个所述次级绕组，所述初级绕组设在相邻两个所述次级绕组之间且与相邻两个所述次级绕组之间形成两个所述绝缘间隙，所述绝缘件为两个且分别设在两个所述绝缘间隙内。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的变压器，其特征在于，所述绝缘件与所述绕线轴一体形成。