CN108735460A - 一种充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器 - Google Patents

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曾香明
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Abstract

本发明公开了一种充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其包括基板，设置于基板并具有第一铁芯柱及第二铁芯柱的铁芯，绕设于第一铁芯柱并由第一输入绕组、设置于第一输入绕组上的第一输出/入绕组及设置于第一输出/入绕组上的第一导片输出组形成的第一绕线结构，绕设于第二铁芯柱并由第二输入绕组、设置于第二输入绕组上的第二输出/入绕组及设置于第二输出/入绕组上的第二导片输出组的第二绕线结构，连接第一导片输出组及第二导片输出组的导电结构。本发明通过将车用充电机的变压器及直流转直流转换器的变压器集成为一个电子变压器，缩小了变压器的体积，减轻车体重量，降低了新能源汽车的造价。

Description

一种充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种同时用于充电机及直流转直流转换器的电子变压器。
背景技术
目前新能源汽车比原油汽车的成本要高许多，要能代替原油汽车，就必须在保证性能的同时解决成本高的问题，不管是混动新能源车还是纯电动新能源汽车都需要车载充电机(OBC)和DCDC转换器，传统的OBC(车载充电机)的变压器和DCDC转换器都是独立的，汽车充电时，充电机连接在OBC变压器原边，其副边连接蓄电装置，汽车行驶时，蓄电装置连接DCDC变压原边并输出脉冲式电流，DCDC变压副边连接负载，如此新能源汽车制造时，OBC(车载充电机)的变压器和DCDC转换器的变压器会需要更高的成本、占用更多的空间及增加车体重量。
发明内容
本发明实施例提供一种充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，以解决现在新能源汽车制造中OBC的变压器和DCDC转换器的变压器独立设置，导致占用过多的车体空间及制造成本大幅增加的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
提供了一种充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，电子变压器包括基板，设置于基板并具有第一铁芯柱及第二铁芯柱的铁芯，绕设于第一铁芯柱并由第一输入绕组、设置于第一输入绕组上的第一输出/入绕组及设置于第一输出/入绕组上的第一导片输出组形成的第一绕线结构，绕设于第二铁芯柱并由第二输入绕组、设置于第二输入绕组上的第二输出/入绕组及设置于第二输出/入绕组上的第二导片输出组的第二绕线结构，连接第一导片输出组及第二导片输出组的导电结构，其中在充电模式时，第一输入绕组及第二输入绕组连接充电机，第一输出/入绕组及第二输出/入绕组连接蓄电装置，在直流转换模式时，第一输出/入绕组及第二输出/入绕组连接蓄电装置，导电结构连接负载。在本发明实施例中，通过将车用充电机的变压器及直流转直流转换器的变压器集成到一个电子变压器，以其充电模式及直流转换模式分别替代传统的独立的车用充电机的变压器及直流转直流转换器的变压器来满足新能源汽车的充电及直流转换需求，缩小了变压器占用的车体空间及减轻车体重量，并降低了新能源汽车的造价的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明第一实施例的电子变压器的立体图。
图2是本发明第一实施例的电子变压器的示意图。
图3是本发明第一实施例的磁芯的示意图。
图4是图1的A区域的放大图。
图5是图1的B区域的放大图。
图6是图2的C区域的放大图。
图7是图2的D区域的放大图。
图8是本发明第二实施例的电子变压器的示意图。
图9是本发明第二实施例的电子变压器的另一示意图。
图10是本发明第二实施例的基板的第一表面的示意图。
图11是本发明第二实施例的基板的第二表面的示意图。
图12是本发明第二实施例的电子变压器的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2及图3，其分别是本发明第一实施例的电子变压器的立体图、示意图及磁芯的示意图、；如图所示，本实施例的电子变压器1是集成车载充电机的变压器及直流转直流转换器的变压器，也就是本实施例的电子变压器1能同时用于车用充电机及直流转直流转换器。本实施例的电子变压器1包括基板10、铁芯11、三个第一绕线结构12、三个第二绕线结构13及导电结构14。基板10具有第一表面101及相对于第一表面101的第二表面102，铁芯11设置于基板10的第一表面101上，其具有座体110、第一铁芯柱111、第二铁芯柱112及间隔件113，第一铁芯柱111、第二铁芯柱112及间隔件113设置于座体110，第二铁芯柱112与第一铁芯柱111相对，间隔件113位于第一铁芯柱111及第二铁芯柱112之间。铁芯11的第一铁芯柱111、第二铁芯柱112及间隔件113设置在基板10的第一表面101上，座体110基板10之间具有第一绕线空间及第二绕线空间，围绕第一铁芯柱111的空间为第一绕线空间，围绕第二铁芯柱112的空间为第二绕线空间，间隔件113分隔第一绕线空间及第二绕线空间。
三个第一绕线结构12绕设在第一铁芯柱111，并沿着第一铁芯柱111堆叠。每一个第一绕线结构12包括第一输入绕组121、第一输出/入绕组122及第一导片输出组123，第一输出/入绕组122设置于第一输入绕组121上，第一导片输出组123设置于第一输出/入绕组122上，换句话说，第一输入绕组121、第一输出/入绕组122及第一导片输出组123是依序从下至上设置。
三个第二绕线结构13绕设在第二铁芯柱112，并沿着第二铁芯柱112堆叠。每一个第二绕线结构13包括第二输入绕组131、第二输出/入绕组132及第二导片输出组133，第二输出/入绕组132设置于第二输入绕组131上，第二导片输出组133设置于第二输出/入绕组132上，换句话说，第二输入绕组131、第二输出/入绕组132及第二导片输出组133是依序从下至上设置。第一绕线结构12及第二绕线结构13相同并相对于间隔件113对称设置，第一输入绕组121及第二输入绕组131作为车用充电机的变压原边，第一输出/入绕组122及第二输出/入绕组132作为车用充电机的变压副边或直流转直流转换器的变压原边。第一输入绕组121及第二输入绕组131分别为通过线圈缠绕第一铁芯柱111及第二铁芯柱112而形成，第一输出/入绕组122及第二输出/入绕组132分别为通过线圈缠绕第一铁芯柱111及第二铁芯柱112而形成。
请一并参阅图4及图5，其是图1的A区域的放大图及B区域的放大图；如图所示，每一个第一导片输出组123具有第一导电部123a、第二导电部123b及第三导电部123c，每一个第二导片输出组133也具有第一导电部133a、第二导电部133b及第三导电部133c，导电结构14能连接每一个第一导片输出组123的第一导电部123a及每一个第二导片输出组133的第一导电部133a；导电结构14能连接每一个第一导片输出组123的第二导电部123b及每一个第二导片输出组133的第二导电部133b；导电结构14能连接每一个第一导片输出组123的第三导电部123c及每一个第二导片输出组133的第三导电部133c。导电结构14作为直流转直流转接器的变压副边。
再一并参阅图6，其是图2的C区域的放大图；如图所示，每一个第一导片输出组123包括第一环形导片1231、第二环形导片1232及环形绝缘片1233，环形绝缘片1233设置于第一环形导片1231及第二环形导片1232之间。本实施例中，第一环形导片1231背离第一输出/入绕组122，第二环形导片1232邻近第一输出/入绕组122。第一环形导片1231具有第一连接部1231a及第二连接部1231b，第二环形导片1232具有第三连接部1232a及第四连接部1232b，第一环形导片1231的第二连接部1231b与第二环形导片1232的第三连接部1232a重叠，第一环形导片1231的第一连接部1231a作为第一导片输出组123的第一导电部123a，重叠的第一环形导片1231的第二连接部1231b及第二环形导片1232的第三连接部1232a作为第一导片输出组123的第二导电部123b，第二环形导片1232的第四连接部1232b作为第一导片输出组123的第三导电部123c。
第一导片输出组123的结构与第二导片输出组133的结构相同，同理的，请一并参阅图7，其是图2的D区域的放大图；如图所示，每一个第二导片输出组133也包括第一环形导片1331、第二环形导片1332及环形绝缘片1333，环形绝缘片1333设置于第一环形导片1331及第二环形导片1332之间。本实施例中，第二环形导片1332邻接第二输出/入绕组132，第一环形导片1331背离第二输出/入绕组132。第一环形导片1331具有第一连接部1331a及第二连接部1331b，第二环形导片1332具有第三连接部1332a及第四连接部1332b，第一环形导片1331的第二连接部1331b与第二环形导片1332的第三连接部1332a重叠，第一环形导片1331的第一连接部1331a作为第二导片输出组133的第一导电部133a，重叠的第一环形导片1331的第二连接部1331b及第二环形导片1332的第三连接部1332a作为第二导片输出组133的第二导电部133b，第二环形导片1332的第四连接部1332b作为第二导片输出组133的第三导电部133c。
本实施例的导电结构14包括多个导电柱140、第一导电板141、第二导电板142及第三导电板143，每一个第一绕线结构12的第一导片输出组123的第一导电部123a通过导电柱140连接；每一个第一绕线结构12的第一导片输出组123的第二导电部123b通过导电柱140连接；每一个第一绕线结构12的第一导片输出组123的第三导电部123c通过导电柱140连接；同理的，每一个第二绕线结构13的第二导片输出组133的第一导电部133a通过导电柱140连接；每一个第二绕线结构12的第二导片输出组133的第二导电部133b通过导电柱140连接；每一个第一绕线结构12的第一导片输出组123的第三导电部123c通过导电柱140连接。第一导电板141连接最靠近基板10的第一导片输出组123的第一导电部123a及第二导片输出组133的第一导电部133a，其两端分别通过穿设每一个第一导片输出组123的第一导电部123a及每一个第二导片输出组133的第一导电部133a的导电柱140连接。第二导电板142连接位于中间的第一导片输出组123的第二导电部123b及第二导片输出组133的第二导电部133b，其两端分别通过穿设每一个第一导片输出组123的第二导电部123b及每一个第二导片输出组133的第二导电部133b的导电柱140连接。第三导电板143连接最远离基板10的第一导片输出组123的第三导电部123c及第二导片输出组133的第三导电部133c，其两端分别通过穿设每一个第一导片输出组123的第三导电部123c及每一个第二导片输出组133的第三导电部133c的导电柱140连接。本实施例的第一导电板141、第二导电板142及第三导电板143分层设置，有效减少电子变压器的体积。第一导电板141、第二导电板142及第三导电板143分别具有接线部144，以供外部设备通过接线部144连接。
当本实施例的电子变压器1作为车用充电机的变压器时，也就是进行充电模式，电子变压器1的每一个第一绕线结构12的第一输入绕组121的两端及每一个第二绕线结构13的第二输入绕组131的两端作为车用充电机的变压原边，其分别连接车用充电机的正负极，所以车用充电机同时供应电压至每一个第一绕线结构12的第一输入绕组121及每一个第二绕线结构13的第二输入绕组131，形成两路输入。每一个第一绕线结构12的第一输出/入绕组122的两端及每一个第二绕线结构13的第二输出/入绕组132的两端分别连接蓄电装置的正负极作为车用充电机的变压副边。当车用充电机供应电压至每一个第一绕线结构12的第一输入绕组121及每一个第二绕线结构13的第二输入绕组131时，第一铁芯柱111及第二铁芯柱112中产生主磁通，对应的每一个第一绕线结构12的第一输出/入绕组122及每一个第二绕线结构13的第二输出/入绕组132产生感应电动势，并分别产生感应电流，以同时汇入蓄电装置，形成两路输出。
本实施例的电子变压器1作为直流转直流转换器时，也就是进行直流转换模式，每一个第一绕线结构12的第一输出/入绕组122的两端及每一个第二绕线结构13的第二输出/入绕组132的两端分别连接蓄电装置的正负极作为直流转直流转换器的变压原边，所述蓄电装置供应脉冲直流电压至每一个第一绕线结构12的第一输出/入绕组122及每一个第二绕线结构13的第二输出/入绕组132，形成两路输入。第一导电板141、第二导电板142及第三导电板143的接线部144连接负载作为直流转直流转换器的变压副边。当汽车行驶时，蓄电装置输出脉冲式感应电压至每一个第一绕线结构12的第一输出/入绕组122及每一个第二绕线结构13的第二输出/入绕组132，第一铁芯柱111及第二铁芯柱112中也会产生主磁通，每一个第一绕线结构12的第一导片输出组123的第一环形导片1231及第二环形导片1232也产生感应电动势，每一个第二绕线结构13的第二导片输出组133的第一环形导片1331及第二环形导片1332也产生感应电动势，三个接线部144连接两路负载，形成回路，产生感应电流，第一方向的感应电流通过并联的每一个第一导电输出组123的第一导电部123a及每一个第二导电输出组133的第一导电部133a经导电柱140汇入第一导电板141，第二方向的感应电流通过并联的每一个第一导电输出组123的第二导电部123b及每一个第二导电输出组133的第二导电部133b经导电柱140汇入第二导电板142，第三方向的感应电流通过并联的每一个第一导电输出组123的第三导电部123c及每一个第二导电输出组133的第三导电部133c经导电柱140汇入第一导电板143，第一、第二及第三方向的感应电流通过对应的接线部144形成两路回路供应负载。
请参阅图8、图9、图10及图11，其是本发明第二实施例的电子变压器的示意图、基板的第一表面的示意图及基板的第二表面的示意图，如图所示，本实施例的电子变压器1与上述实施例的电子变压器不同在于，本实施例的电子变压器1的基板10为电路板，其还具有第一接线孔103、第二接线孔104、第三接线孔105、第四接线孔106、第五接线孔107、第六接线孔108、第七接线孔109及第八接线孔110，第一接线孔103、第二接线孔104、第三接线孔105及第四接线孔106排成一行，第五接线孔107、第六接线孔108、第七接线孔109及第八接线孔110排成一行。排成一行的第一接线孔103、第二接线孔104、第三接线孔105及第四接线孔106远离第一绕线结构及第二绕线结构，排成一行的第五接线孔107、第六接线孔108、第七接线孔109及第八接线孔110靠近第一绕线结构12及第二绕线结构13。第一接线孔103通过基板10的第二表面102的第三走线1021连接第八接线孔110，第二接线孔103通过基板10的第二表面102的第四走线1022连接第七接线孔109，第三接线孔105通过基板10的第一表面101的第一走线1011连接第六接线孔108，第四接线孔106通过基板10的第一表面101的第二走线1012连接第五接线孔107。
每一个第一绕线结构12的第一输入绕组121的两端分别连接第一接线孔103及第二接线孔104，每一个第二绕线结构13的第一输出/入绕组122的两端分别连接第五接线孔107及第六接线孔108。每一个第二绕线结构13的第一输入绕组131的两端分别连接第七接线孔109及第八接线孔110，每一个第一绕线结构12的第一输出/入绕组122的两端分别连接第三接线孔105及第四接线孔106。
请一并参阅图12，其是本发明第二实施例的电子变压器的电路示意图；如图所示，第一接线孔103及第二接线孔104作为车用充电机的变压原边，第七接线孔109及第八接线孔110分别通过第二表面102的第四线路1022及第三线路1021与对应的第二接线孔104及第一接线孔103导通，并也作为车用充电机的变压原边，形成两路充电机的变压器输入。第三接线孔105及第四接线孔106作为车用充电机的变压副边或直流转直流转换器的变压原边，第五接线孔107及第六接线孔108分别通过第一表面101的第二线路1012及第一线路1011与第三接线孔104及第一接线孔103导通，并也作为车用充电机的变压副边或直流转直流转换器的变压原边，形成两路充电机的变压器输出或直流转直流转换器的变压器输入。
上述本发明的第一实施列及第二实施例中包括的第一绕线结构及第二绕线结构的数量为三个，但不限于三个，为满足不同电流或电压要求，其数量可以是单个，也可以多个数量的。
综上所述，本发明提供一种充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其通将车用充电机的变压器及直流转直流转换器的变压器集成为一个电子变压器，以其充电模式及直流转换模式分别替代传统的独立的车用充电机的变压器及直流转直流转换器的变压器来满足新能源汽车的充电及直流转换需求，达到了缩小变压器占用的车体空间及减轻车体重量，并降低新能源汽车的造价的目的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其特征在于，其包括：
基板；
铁芯，其设置于所述基板，并具有第一铁芯柱及第二铁芯柱；
第一绕线结构，其绕设于所述第一铁芯柱，所述第一绕线结构包括第一输入绕组、设置于所述第一输入绕组上的第一输出/入绕组及设置于所述第一输出/入绕组上的第一导片输出组；
第二绕线结构，其绕设于所述第二铁芯柱并与所述第一绕线结构相对，所述第二绕线结构包括第二输入绕组、设置于所述第二输入绕组上的第二输出/入绕组及设置于所述第二输出/入绕组上的第二导片输出组；以及
导电结构，其连接所述第一导片输出组及所述第二导片输出组；
其中在充电模式时，所述第一输入绕组及所述第二输入绕组连接充电机，所述第一输出/入绕组及所述第二输出/入绕组连接蓄电装置；
在直流转换模式时，所述第一输出/入绕组及所述第二输出/入绕组连接所述蓄电装置，所述导电结构连接负载。
2.根据权利要求1所述的充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其特征在于，所述基板为电路板，其具有第一表面及相对于所述第一表面的第二表面，所述基板具有第一接线孔、第二接线孔、第三接线孔、第四接线孔、第五接线孔、第六接线孔、第七接线孔及第八接线孔，所述第二表面具有连接所述第一接线孔及所述第八接线孔的第三走线与连接所述第二接线孔及所述第七接线孔的第四走线，所述第一表面具有连接所述第三接线孔及所述第六接线孔的第一走线与连接所述第四接线孔及所述第五接线孔的第二走线，所述第一绕线结构的所述第一输入绕组连接所述第一接线孔及所述第二接线孔，所述第一绕线结构的所述第一输出/入绕组连接所述第五接线孔及所述第六接线孔，所述第二绕线结构的所述第二输入绕组连接所述第七接线孔及所述第八接线孔，所述第二绕线结构的所述第二输出/入绕组连接所述第三接线孔及所述第四接线孔。
3.根据权利要求1所述的充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其特征在于，所述第一导片输出组及所述第二导片输出组分别具有第一导电部、第二导电部及第三导电部，所述导电结构连接所述第一导片输出组的所述第一导电部及所述第二导片输出组的所述第一导电部；所述导电结构连接所述第一导片输出组的所述第二导电部及所述第二导片输出组的所述第二导电部；所述导电结构连接所述第一导片输出组的所述第三导电部及所述第二导片输出组的所述第三导电部。
4.根据权利要求3所述的充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其特征在于，所述导电结构具有第一导电板、第二导电板及第三导电板，所述第一导电板连接所述第一导片输出组的所述第一导电部及所述第二导片输出组的所述第一导电部；所述第二导电板连接所述第一导片输出组的所述第二导电部及所述第二导片输出组的所述第二导电部；所述第三导电板连接所述第一导片输出组的所述第三导电部及所述第二导片输出组的所述第三导电部。
5.根据权利要求4所述的用于充电机及直流转直流转换器的电子变压器，其特征在于，所述第一导电部通过导电柱连接所述第一导电板；所述第二导电部通过导电柱连接所述第二导电板；所述第三导电部通过导电柱连接所述第三导电板。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其特征在于，所述第一导片输出组及所述第二导片输出组分别具有第一环形导片、第二环形导片及环形绝缘片，所述环形绝缘片设置于所述第一环形导片与所述第二环形导片之间，所述第一环形导片具有第一连接部及第二连接部，所述第二环形导片具有第三连接部及第四连接部，所述第一连接部为所述第一导电部，所述第三连接部与所述第二连接部重叠而形成所述第二导电部，所述第四连接部为所述第三导电部。
7.一种充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其特征在于，其包括:
基板；
铁芯，其设置于所述基板，并具有第一铁芯柱及第二铁芯柱；
多个第一绕线结构，其绕设于所述第一铁芯柱，每一个所述第一绕线结构包括第一输入绕组、设置于所述第一输入绕组上的第一输出/入绕组及设置于所述第一输出/入绕组上的第一导片输出组；
多个第二绕线结构，其绕设于所述第二铁芯柱并与所述第一绕线结构相对，所述第二绕线结构包括第二输入绕组、设置于所述第二输入绕组上的第二输出/入绕组及设置于所述第二输出/入绕组上的第二导片输出组；以及
导电结构，其连接每一个所述第一绕线结构的所述第一导片输出组及每一个所述第二绕线结构的所述第二导片输出组；
其中在充电模式时，每一个所述第一输入绕组及所述第二输入绕组连接充电机，每一个所述第一输出/入绕组及所述第二输出/入绕组连接蓄电装置；
在直流转换模式时，每一个所述第一输出/入绕组及所述第二输出/入绕组连接所述蓄电装置，所述导电结构连接负载。
8.根据权利要求7所述的充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其特征在于，每一个所述第一导片输出组及所述第二导片输出组分别具有第一导电部、第二导电部及第三导电部，所述导电结构连接每一个所述第一导片输出组的所述第一导电部及每一个所述第二导片输出组的所述第一导电部；所述导电结构连接每一个所述第一导片输出组的所述第二导电部及每一个所述第二导片输出组的所述第二导电部；所述导电结构连接每一个所述第一导片输出组的所述第三导电部及每一个所述第二导片输出组的所述第三导电部。
9.根据权利要求8所述的充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其特征在于，每一个所述第一导片输出组的所述第一导电部通过导电柱连接；每一个所述第一导片输出组的所述第二导电部通过导电柱连接；每一个所述第一导片输出组的所述第三导电部通过导电柱连接；每一个所述第二导片输出组的所述第一导电部通过导电柱连接；每一个所述第二导片输出组的所述第二导电部通过导电柱连接；每一个所述第二导片输出组的所述第三导电部通过导电柱连接。
10.根据权利要求9所述的充电机及直流转直流转换器兼用的电子变压器，其特征在于，所述导电结构具有第一导电板、第二导电板及第三导电板，所述第一导电板的两端分别通过所述导电柱连接每一个所述第一导片输出组的所述第一导电部及每一个所述第二导片输出组的所述第一导电部；所述第二导电板的两端分别通过所述导电柱连接每一个所述第一导片输出组的所述第二导电部及每一个所述第二导片输出组的所述第二导电部；所述第三导电板的两端分别通过所述导电柱连接每一个所述第一导片输出组的所述第三导电部及每一个所述第二导片输出组的所述第三导电部。
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