CN108831700A - 变压器以及包括其的电器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变压器及包括其的电器设备。该变压器包括：原边绕组；副边绕组；铁芯；安装底板；以及屏蔽层，其布置在所述原边绕组与所述副边绕组之间，用于防止来自所述副边绕组的电磁干扰耦合到所述原边绕组，其中，所述铁芯穿过所述原边绕组、所述副边绕组和所述屏蔽层并固定至所述安装底板。本发明各实施例通过在变压器的原边绕组与副边绕组之间设置屏蔽层，切断了电磁干扰从副边绕组耦合到原边绕组的路径，使得电器设备在无需额外EMC滤波器/EMC滤波板的情况下符合EMC要求，从而简化了EMC设计方案，降低了成本。

Description

变压器以及包括其的电器设备
技术领域
本发明涉及变压器领域，特别涉及一种变压器以及包括该变压器的电器设备。
背景技术
EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容)是设计电器设备时会遇到的常见问题，即，电器设备需要在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁干扰。
工频变压器是电器设备的常用组成部件，其构造通常包括原边绕组、副边绕组以及铁芯。工频变压器将工频交流输入变压后输入到后级设备供其使用。图1示出了电磁干扰噪声在电器设备系统内的流动示意图。如图1所示，来自于后级设备的高频电磁干扰会通过工频变压器的原-副边绕组的分布电容(图1中的Cp)流入LISN(Line ImpedanceStabilization Network，线路阻抗稳定网络)，从而被LISN检测到。
针对上述问题，常用的一种EMC设计方案为，在电器设备的工频电源输入的最端口位置增加EMC滤波器或者EMC滤波板(如图1所示)。这种方案由于额外增加了EMC滤波措施而使得EMC设计方案复杂、成本较高。
发明内容
为了解决上面提到的EMC设计问题中的一个或多个，本发明实施例提供了一种包括屏蔽层的变压器及包括其的电器设备。
根据本公开的第一方面，提供一种用于电器设备的变压器，其包括：
原边绕组；
副边绕组；
铁芯；
安装底板；以及
屏蔽层，其布置在所述原边绕组与所述副边绕组之间，用于防止来自所述副边绕组的电磁干扰耦合到所述原边绕组，
其中，所述铁芯穿过所述原边绕组、所述副边绕组和所述屏蔽层并固定至所述安装底板。
根据示例性实施例，所述屏蔽层为由金属材料或导磁材料制成的片材，两侧表面具有绝缘层。
根据示例性实施例，所述屏蔽层为如下中的任一种：
两侧表面覆盖有绝缘层的印刷电路板；
由漆包线绕制而成的盘状物。
根据示例性实施例，所述屏蔽层大体为平面形状，或者所述屏蔽层为包覆所述原边绕组或所述副边绕组的至少一侧表面的曲面形状。
根据示例性实施例，所述屏蔽层的尺寸大致等于所述原边绕组或所述副边绕组的尺寸，以基本覆盖所述原边绕组或所述副边绕组。
根据示例性实施例，所述屏蔽层具有开口，以使得所述屏蔽层无法形成电流回路。
根据示例性实施例，所述屏蔽层接地。
根据示例性实施例，所述屏蔽层连接到所述铁芯。
根据示例性实施例，所述铁芯固定包括呈E字型的第一部分和呈平板状的第二部分，所述第一部分和所述第二部分连接在一起形成“日”字型以将所述原边绕组、所述屏蔽层和所述副边绕组围在其中，其中，“日”字型的中柱穿过所述原边绕组、所述屏蔽层和所述副边绕组。
根据示例性实施例，所述电器设备不具有其他EMC装置。
根据示例性实施例，所述电器设备为以下中的任一种：微波炉、微波烤箱、高电位治疗仪和热水器。
根据本公开的第二方面，提供一种电器设备，其包括如上所述的变压器各实施例中的任一个。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例通过对变压器的原边绕组或副边绕组设置屏蔽层，切断了电磁干扰从副边绕组耦合到原边绕组的路径，从而使得电器设备在无需额外EMC滤波器/EMC滤波板的情况下符合EMC要求，从而简化了EMC设计方案，降低了成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为现有技术的EMC设计方案的示意图。
图2为现有技术的变压器的整体示意图。
图3为现有技术的变压器的分解示意图。
图4为根据本发明的一个示例性实施例的变压器的分解示意图。
图5为图4所示的示例性实施例的变压器的组装完成示意图。
图6为根据本发明的另一示例性实施例的变压器的整体示意图。
图7为根据本发明的一个示例性实施例的屏蔽层的示意图。
图8为根据本发明的另一示例性实施例的屏蔽层的示意图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图2、图3分别示出了现有技术的变压器的整体及分解示意图。如图2和3所示，变压器通常包括原边绕组101、副边绕组102和铁芯部件103(例如铁芯硅钢片)。副边绕组102可能是升压绕组或降压绕组，也可以是同时包含升压与降压的多绕组。铁芯部件103穿过原边绕组101和副边绕组102，并固定在安装底板104上。作为一个实施例，图2和3中示出的铁芯部件103由呈E字型的第一铁芯1031和呈平板状的第二铁芯1032连接在一起组成“日”字型的铁芯部件103。在图2和3以及图4-6所示出的示例性实施例中，原边绕组101和副边绕组102之间还包括有灯丝线圈105，但可以理解的是，其并不是用于电器设备的变压器的必要部件，在用于某些电器设备中时可以省略该部件。该变压器安装在电器设备中，用于将交流输入变压后提供给电器设备中的后级部件使用。
图4和图5分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的变压器的分解和组装完成示意图。如图4和5中的实施例所示，除了包括图2和3中的部件，图4和5实施例中的变压器还包括有屏蔽层106，其布置在原边绕组101和副边绕组102之间，用于提供电磁屏蔽作用，以防止来自副边绕组102的电磁干扰耦合到原边绕组101。铁芯部件103穿过原边绕组101、屏蔽层106和副边绕组102并固定至安装底板104。在图4-6所示的示例性实施例中，铁芯部件103包括呈E字型的第一铁芯1031和呈平板状的第二铁芯1032，第一铁芯1031和第二铁芯1032连接在一起形成“日”字型以将原边绕组101、屏蔽层106和副边绕组102围在其中，“日”字型的中柱1031A穿过原边绕组101、屏蔽层106和副边绕组102。
屏蔽层106对原边绕组101提供电磁屏蔽作用，切断了后级部件的高频电磁干扰通过副边绕组102经由变压器的等效分布电容传导到原边绕组101的路径，从而实现了EMC。也可以说，屏蔽层106对副边绕组102提供电磁屏蔽作用，即，将电磁干扰屏蔽在副边绕组侧，防止其耦合到原边绕组侧。
可以使屏蔽层106接地，以获得更好的EMC性能。在一个示例性实施例中，将屏蔽层106连接到接地的铁芯部件103。可以理解的是，屏蔽层106也可以不接地。
在图4-5的示例性实施例中，将屏蔽层106示出为布置得较靠近原边绕组101，可以理解的是，也可以将其布置得较靠近副边绕组102。屏蔽层106可以布置在原边绕组101与副边绕组102之间的任一位置处，只要其能够提供电磁屏蔽作用使得能够防止来自副边绕组102的电磁干扰耦合到原边绕组101即可。
屏蔽层106可以是由金属材料(例如，铜、铁、铝等)或导磁材料(例如，坡莫合金)制成的片材，两侧表面具有绝缘层。可以将屏蔽层106的尺寸设计为大致等于原边绕组101或副边绕组102的尺寸，以基本覆盖原边绕组101或副边绕组102。在图4-5中的示例性实施例中，屏蔽层106大体为平面形状，基本呈长方形。可以理解的是，屏蔽层106也可以是至少包覆原边绕组101或副边绕组102的一侧表面(还可以包括原边绕组101或副边绕组102的部分侧面)的曲面形状。如图6的示例性实施例所示，屏蔽层106为开口长方体，呈盖子状包覆原边绕组101的一侧表面和部分侧面。
可以理解的是，本发明各实施例中的EMC设计方案所适用的构造并不限于图4-6中所示出的变压器构造，而是在许多方面可以有变形，例如，原边绕组、副边绕组和铁芯部件的形状尺寸、与安装底板的位置关系等都可以与图4-6中不同。
图7和8示出了屏蔽层106的两个示例性实施例。在图7的示例性实施例中，屏蔽层106为两侧表面覆盖有绝缘层的单层印刷电路板。在图8的示例性实施例中，屏蔽层106为由漆包线绕制而成的盘状物。所述漆包线可以是表面涂覆有绝缘漆或具有绝缘漆包覆层的金属线或导磁材料线。
如图7和8中的示例性实施例所示，屏蔽层106除了具有供铁芯部件103穿过的中心孔1061之外，还在边缘具有开口1062，使得涡电流在屏蔽层106中无法形成电流回路，以避免由于涡电流造成的发热导致屏蔽层106损坏。虽然在图7和8中将屏蔽层106示出为平面形状，但可以理解的是，它们也可以是曲面形状。
本发明的实施例还提供一种电器设备，其包括如上所述的变压器的各实施例中的任一种。该电器设备不包括其他EMC装置，例如，不包括布置在电源输入的端口位置处的额外的EMC装置(例如EMC滤波器/EMC滤波板等)。
在一个实施例中，该电器设备为包含根据本发明实施例的变压器、磁控管和高压整流模块的设备，例如微波炉、微波烤箱等。
在另一实施例中，该电器设备为包含根据本发明实施例的变压器和高压整流模块的设备，例如高电位治疗仪。
在又一实施例中，该电器设备为包含根据本发明实施例的变压器的其他设备，例如热水器。
综上，根据本发明实施例的变压器及包括其的电器设备在原边绕组和副边绕组之间设置起电磁屏蔽作用的屏蔽层，从而切断了电磁干扰在原边绕组与副边绕组之间耦合的路径。通过该独特的屏蔽层设计实现了EMC设计的简化和成本降低。
以上仅为本发明的示例性可行实施例，并不限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种用于电器设备的变压器，其特征在于，包括：
原边绕组；
副边绕组；
铁芯；
安装底板；以及
屏蔽层，其布置在所述原边绕组与所述副边绕组之间，用于防止来自所述副边绕组的电磁干扰耦合到所述原边绕组，
其中，所述铁芯穿过所述原边绕组、所述副边绕组和所述屏蔽层并固定至所述安装底板。
2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述屏蔽层为由金属材料或导磁材料制成的片材，两侧表面具有绝缘层。
3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述屏蔽层为如下中的任一种：
两侧表面覆盖有绝缘层的印刷电路板；
由漆包线绕制而成的盘状物。
4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述屏蔽层大体为平面形状，或者所述屏蔽层为包覆所述原边绕组或所述副边绕组的至少一侧表面的曲面形状。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的变压器，其特征在于，所述屏蔽层的尺寸大致等于所述原边绕组或所述副边绕组的尺寸，以基本覆盖所述原边绕组或所述副边绕组。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的变压器，其特征在于，所述屏蔽层具有开口，以使得所述屏蔽层无法形成电流回路。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的变压器，其特征在于，所述屏蔽层接地。
8.根据权利要求7所述的变压器，其特征在于，所述屏蔽层连接到所述铁芯。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的变压器，其特征在于，所述铁芯包括呈E字型的第一部分和呈平板状的第二部分，所述第一部分和所述第二部分连接在一起形成“日”字型以将所述原边绕组、所述屏蔽层和所述副边绕组围在其中，其中，“日”字型的中柱穿过所述原边绕组、所述屏蔽层和所述副边绕组。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的变压器，其特征在于，所述电器设备不具有其他EMC装置。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的变压器，其特征在于，所述电器设备为以下中的任一种：微波炉、微波烤箱、高电位治疗仪和热水器。
12.一种电器设备，其特征在于，包括如权利要求1-11中任一项所述的变压器。
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