CN109087788A - 一种平板变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于变压器技术领域。提供一种平板变压器，包括：主磁路系统，主磁路系统形成闭合的第一磁路；副磁路系统，副磁路系统形成闭合的第二磁路以及闭合的第三磁路；同时绕设于第一磁路的原边绕组、OBC高压绕组和DC/DC低压绕组，OBC高压绕组与蓄电池电连接，DC/DC低压绕组与负载电连接；绕设于第二磁路的第一谐振电感绕组，第一谐振电感绕组与原边绕组串联；以及绕设于第三磁路的第二谐振电感绕组，第二谐振电感绕组与OBC高压绕组串联。本发明提供的平板变压器通过将OBC电源变压器、DC/DC电源变压器以及谐振电感集成于一体，减少了电源的磁性元件数量，使整个电源尺寸变小，占用汽车空间小，提高了汽车空间利用率，且降低了生产成本。

Description

一种平板变压器
技术领域
本发明属于变压器技术领域，尤其涉及一种平板变压器。
背景技术
近年来，随着电动汽车行业的蓬勃发展，车载电子设备呈小型化、集成化、高功率密度化的趋势。特别是车载OBC(On Board Charge)充电机和车载DC/DC，作为整个电动汽车的电能转换核心部件，迫切需求小型化、高度集成化。
现有技术中，通常在电动汽车内部设置相互独立的OBC电源变压器和DC/DC电源变压器。在实际工作时，通过OBC电源变压器变压以给车载蓄电池充电，通过DC/DC电源变压器实现车载蓄电池放电，由于OBC电源变压器和DC/DC电源变压器相互独立，OBC电源变压器和DC/DC电源变压器内的各电气器件不能共用，所需电气器件数量较多，占用汽车空间大，且生产成本高。
发明内容
本发明提供一种平板变压器，旨在解决现有技术的电动汽车内OBC电源变压器和DC/DC电源变压器相互独立，所需电气器件数量较多，占用汽车空间大且生产成本高的问题。
本发明是这样实现的，一种平板变压器，包括：
主磁路系统，所述主磁路系统形成闭合的第一磁路；
副磁路系统，所述副磁路系统形成闭合的第二磁路以及闭合的第三磁路；
同时绕设于所述第一磁路的原边绕组、OBC高压绕组和DC/DC低压绕组，所述OBC高压绕组与蓄电池电连接并可与所述蓄电池进行能量双向传递，所述DC/DC低压绕组与负载电连接；
绕设于所述第二磁路的第一谐振电感绕组，所述第一谐振电感绕组与所述原边绕组串联；以及
绕设于所述第三磁路的第二谐振电感绕组，所述第二谐振电感绕组与所述OBC高压绕组串联。
优选的，所述主磁路系统包括相互分体设置的第一磁芯和第二磁芯，所述第二磁芯盖设于所述第一磁芯并与第一磁芯形成所述第一磁路，所述原边绕组、所述OBC高压绕组和所述DC/DC低压绕组设于所述第一磁芯和所述第二磁芯之间。
优选的，所述第一磁芯设有向所述第二磁芯方向凸起设置的第一磁柱，所述第二磁芯设有向所述第一磁芯方向凸起设置的第二磁柱，所述第二磁柱与所述第一磁柱相抵接，所述原边绕组、所述OBC高压绕组和所述DC/DC低压绕组分别绕设于所述第一磁柱或所述第二磁柱。
优选的，所述平板变压器包括盖合于所述第二磁芯的第三磁芯，所述第三磁芯与所述第二磁芯组成所述副磁路系统。
优选的，所述第三磁芯设有向所述第二磁芯方向凸起设置的两磁芯凸起，所述第一谐振电感绕组和所述第二谐振电感绕组分别环绕一所述磁芯凸起设置。
优选的，所述平板变压器还包括用于集成所述第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组的PCB板，所述第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组分别设置于所述PCB板内部；
所述PCB板设有间隔所述第一谐振电感绕组和所述第二谐振电感绕组的间隔槽，所述第三磁芯设有位于两所述磁芯凸起之间的定位凸起，所述定位凸起收容于所述间隔槽。
优选的，所述平板变压器还包括若干个连接件，所述连接件用于固定连接所述PCB板、所述原边绕组以及所述OBC高压绕组。
优选的，所述DC/DC低压绕组为三组，三组所述DC/DC低压绕组相互并联，所述原边绕组和所述OBC高压绕组分别设于两组所述DC/DC低压绕组之间。
优选的，所述DC/DC低压绕组与所述第一磁芯之间、以及所述DC/DC低压绕组与所述第二磁芯之间均设置有绝缘片。
优选的，所述DC/DC低压绕组为扁平漆包线或者背胶铜箔，所述原边绕组、所述OBC高压绕组均为多层PCB绕组。
本发明提供的平板变压器通过将OBC高压绕组、DC/DC低压绕组、以及第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组集成于一体，无需设置相互独立的OBC电源变压器和DC/DC电源变压器，原边绕组和OBC高压绕组组成OBC电源变压器，OBC高压绕组和DC/DC低压绕组组成DC/DC电源变压器，即该平板变压器将OBC电源变压器和DC/DC电源变压器集成于一体，可实现蓄电池的充放电功能，且OBC电源变压器和DC/DC电源变压器共用一个主磁路系统，减少了变压器的磁性元件数量，使整个电源尺寸变小，从而使电源变压器占用汽车空间小，提高汽车空间利用率，且降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明平板变压器的立体结构图；
图2为本发明平板变压器的一立体结构分解图；
图3为本发明平板变压器的另一立体结构分解图；
图4为沿图1中A-A线的剖面结构示意图；
图5为本发明平板变压器中主磁路系统和副磁路系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的平板变压器通过将OBC高压绕组、DC/DC低压绕组、以及第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组集成于一体，无需设置相互独立的OBC电源变压器和DC/DC电源变压器，减少了电源变压器的电气元件数量，从而使电源变压器占用汽车空间小，提高汽车空间利用率，降低了生产成本。
请参照图1-图3，其中，图1为本发明平板变压器的立体结构图；图2为本发明平板变压器的一立体结构分解图；图3为本发明平板变压器的另一立体结构分解图。该平板变压器包括：主磁路系统1，主磁路系统1形成闭合的第一磁路；副磁路系统，副磁路系统形成闭合的第二磁路以及闭合的第三磁路；分别绕设于第一磁路的原边绕组3、OBC高压绕组4和DC/DC低压绕组5，原边绕组3、OBC高压绕组4和DC/DC低压绕组5层叠设置，OBC高压绕组4与蓄电池电连接并可与蓄电池进行能量双向传递，DC/DC低压绕组5与负载相连接；绕设于第二磁路的第一谐振电感绕组，第一谐振电感绕组与原边绕组3串联；以及绕设于第三磁路的第二谐振电感绕组，第二谐振电感绕组与OBC高压绕组4串联。
本发明实施例中，原边绕组3、OBC高压绕组4和DC/DC低压绕组5共用一个主磁路系统1，原边绕组3和OBC高压绕组4组成OBC电源变压器，OBC高压绕组4和DC/DC低压绕组5组成DC/DC电源变压器，即该平板变压器将OBC电源变压器和DC/DC电源变压器集成于一体，可实现蓄电池的充放电功能。原边绕组3和OBC高压绕组4组成的OBC电源变压器以及OBC高压绕组4和DC/DC低压绕组5组成的DC/DC电源变压器共用同一个主磁路系统1，减少了变压器的磁性元件数量，即减少了变压器的电气元件数量，减小了该平板变压器的体积，从而该平板变压器占用汽车空间小，可提高汽车的空间利用率，且降低生产成本。同时，第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组共用一个副磁路系统，使该平板变压器高度集成化，进一步减小了该平板变压器的体积。
本发明实施例中，该蓄电池为车载蓄电池，负载为汽车负载。OBC高压绕组4工作对汽车上的蓄电池进行充电时，原边绕组3作为输入绕组，原边绕组3通过电路与充电桩相连。第一谐振电感6配合原边绕组3作为开关电源进行工作，OBC高压绕组4产生感应电流，经过第二谐振电感绕组7过滤后并向蓄电池充电；蓄电池进行放电时，蓄电池向OBC高压绕组4输入电压，第二谐振电感7配合OBC高压绕组4作为开关电源进行工作，DC/DC低压绕组5产生感应电流经过镇流电路镇流，以对汽车负载供电。通过将OBC高压绕组和DC/DC低压绕组集成于一体，采用一个OBC高压绕组即可与蓄电池实现能量双向传递，利用一个OBC高压绕组可实现蓄电池充放电工作，减少了变压器的电气元件数量，提高了汽车空间利用率，且降低了生产成本。
请参照图4-图5，其中，图4为沿图1中A-A线的剖面结构示意图；图5为本发明平板变压器中主磁路系统和副磁路系统的结构示意图。作为本发明的一个实施例，主磁路系统1包括相互分体设置的第一磁芯11和第二磁芯12，第二磁芯12盖设于第一磁芯11并与第一磁芯12形成第一磁路，原边绕组3、OBC高压绕组4和DC/DC低压绕组5设于第一磁芯11和第二磁芯12之间。通过将主磁路系统设置成相互分体设置的第一磁芯11和第二磁芯12，便于原边绕组3、OBC高压绕组4和DC/DC低压绕组4的组装。当然，主磁路系统还可以为由一体式结构的单个磁芯形成。
作为本发明的一个实施例，第一磁芯11设有向第二磁芯12方向凸起设置的第一磁柱111，第二磁芯12设有向第一磁芯11方向凸起设置的第二磁柱121，第二磁柱121与第一磁柱111相抵接，原边绕组3、OBC高压绕组4和DC/DC低压绕组5分别绕设于第一磁柱111或第二磁柱121。第一磁柱111和第二磁柱121起到聚磁作用，增加了OBC高压绕组和DC/DC低压绕组的感应电压。
作为本发明的一个实施例，平板变压器包括盖合于第二磁芯12的第三磁芯21，第三磁芯21与第二磁芯12组成副磁路系统。具体的，第二磁芯12与第一磁芯结构相同，第二磁芯12包括底壁122和由底壁122相对两端垂直延伸的侧壁123，第二磁柱121由底壁122向第一磁芯11方向凸起设置。底壁122与第三磁芯21组成副磁路系统，充分利用第二磁芯12的底壁，减少了磁芯的数量，进一步减小了该平板变压器的体积。除此实施例外，副磁路系统还可以为两相互间隔设置的磁芯构成。
作为本发明的一个实施例，第三磁芯21设有向第二磁芯12方向凸起设置的两磁芯凸起211，两磁芯凸起211分别形成第二磁路以及第三磁路，第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组分别环绕一磁芯凸起211设置，从而第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组集成在第三磁芯21上。通过在第三磁芯21设置两磁芯凸起211，两磁芯凸起211起到聚磁作用。
作为本发明的一个实施例，平板变压器还包括用于固定第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组的PCB板8，第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组分别设置于PCB板8内部。
PCB板8设有间隔第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组的间隔槽81，第三磁芯21设有位于两磁芯凸起211之间的定位凸起212，定位凸起212收容于间隔槽81。通过将第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组分别设置于集成在PCB板8内部，方便将第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组设置在同一平面上，有利于缩小该平板变压器尺寸，且满足安规要求。通过设置定位凸起212与间隔槽81的配合结构，提高PCB板8与第三磁芯21连接的稳固性。
作为本发明的一个实施例，平板变压器还包括若干个连接件9，连接件9用于固定连接PCB板8、原边绕组3以及OBC高压绕组4。通过设置连接件9连接PCB板8、原边绕组3以及OBC高压绕组4，增强了平板变压器内电气器件之间连接的稳固性。其中，连接件9的数量不限。
作为本发明的一个实施例，所述DC/DC低压绕组5为三组；三组所述DC/DC低压绕组5相互并联，所述原边绕组3和所述OBC高压绕组4分别设于两所述DC/DC低压绕组5之间。本实施例中，所述DC/DC低压绕组5、OBC高压绕组4、DC/DC低压绕组5、原边绕组3、DC/DC低压绕组5依次自所述第一磁芯11向所述第二磁芯12方向层叠设置。通过将DC/DC低压绕组5设置成三组，可有效提高DC/DC低压绕组5的输出电流，当然还可以根据负载功率设置所需的数量，以满足负载功率的需求。
作为本发明的一个实施例，所述DC/DC低压绕组5与所述第一磁芯11之间、以及所述DC/DC低压绕组5与所述第二磁芯12之间均设置有绝缘片10。通过在所述DC/DC低压绕组5与所述第一磁芯11之间、以及所述DC/DC低压绕组5与所述第二磁芯12之间设置绝缘片10，以增强绝缘性能。除此外，在DC/DC低压绕组5与原边绕组3之间以及DC/DC低压绕组5与OBC高压绕组4之间也可设置绝缘片，以进一步增强绝缘性能。
作为本发明的一个实施例，所述DC/DC低压绕组5为扁平漆包线或者背胶铜箔，所述原边绕组3、所述OBC高压绕组4均为多层PCB绕组。优选的，DC/DC低压绕组5为背胶铜箔。由于铜箔可通过较大电流，可满足大电流要求，且由于铜箔表面较大，可以兼做散热使用。通过将原边绕组、OBC高压绕组设置成多层PCB绕组，进一步缩小变压器尺寸，同时满足安规要求。
本发明提供的平板变压器通过将OBC高压绕组、DC/DC低压绕组、以及第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组集成于一体，无需设置相互独立的OBC电源变压器和DC/DC电源变压器，原边绕组和OBC高压绕组组成OBC电源变压器，OBC高压绕组和DC/DC低压绕组组成DC/DC电源变压器，即该平板变压器将OBC电源变压器和DC/DC电源变压器集成于一体，可实现蓄电池的充放电功能，且OBC电源变压器和DC/DC电源变压器共用一个主磁路系统，减少了变压器的电气元件数量，从而使电源变压器占用汽车空间小，提高汽车空间利用率，且降低了生产成本。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平板变压器，其特征在于，包括：
主磁路系统，所述主磁路系统形成闭合的第一磁路；
副磁路系统，所述副磁路系统形成闭合的第二磁路以及闭合的第三磁路；
同时绕设于所述第一磁路的原边绕组、OBC高压绕组和DC/DC低压绕组，所述OBC高压绕组与蓄电池电连接并可与所述蓄电池进行能量双向传递，所述DC/DC低压绕组与负载电连接；
绕设于所述第二磁路的第一谐振电感绕组，所述第一谐振电感绕组与所述原边绕组串联；以及
绕设于所述第三磁路的第二谐振电感绕组，所述第二谐振电感绕组与所述OBC高压绕组串联。
2.根据权利要求1所述的平板变压器，其特征在于，所述主磁路系统包括相互分体设置的第一磁芯和第二磁芯，所述第二磁芯盖设于所述第一磁芯并与第一磁芯形成所述第一磁路，所述原边绕组、所述OBC高压绕组和所述DC/DC低压绕组设于所述第一磁芯和所述第二磁芯之间。
3.根据权利要求2所述的平板变压器，其特征在于，所述第一磁芯设有向所述第二磁芯方向凸起设置的第一磁柱，所述第二磁芯设有向所述第一磁芯方向凸起设置的第二磁柱，所述第二磁柱与所述第一磁柱相抵接，所述原边绕组、所述OBC高压绕组和所述DC/DC低压绕组分别绕设于所述第一磁柱或所述第二磁柱。
4.根据权利要求2或3所述的平板变压器，其特征在于，所述平板变压器包括盖合于所述第二磁芯的第三磁芯，所述第三磁芯与所述第二磁芯组成所述副磁路系统。
5.根据权利要求4所述的平板变压器，其特征在于，所述第三磁芯设有向所述第二磁芯方向凸起设置的两磁芯凸起，所述第一谐振电感绕组和所述第二谐振电感绕组分别环绕一所述磁芯凸起设置。
6.根据权利要求5所述的平板变压器，其特征在于，所述平板变压器还包括用于集成所述第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组的PCB板，所述第一谐振电感绕组和第二谐振电感绕组分别设置于所述PCB板内部；
所述PCB板设有间隔所述第一谐振电感绕组和所述第二谐振电感绕组的间隔槽，所述第三磁芯设有位于两所述磁芯凸起之间的定位凸起，所述定位凸起收容于所述间隔槽。
7.根据权利要求6所述的平板变压器，其特征在于，所述平板变压器还包括若干个连接件，所述连接件用于固定连接所述PCB板、所述原边绕组以及所述OBC高压绕组。
8.根据权利要求1或7所述的平板变压器，其特征在于，所述DC/DC低压绕组为三组，三组所述DC/DC低压绕组相互并联，所述原边绕组和所述OBC高压绕组分别设于两组所述DC/DC低压绕组之间。
9.根据权利要求8所述的平板变压器，其特征在于，所述DC/DC低压绕组与所述第一磁芯之间、以及所述DC/DC低压绕组与所述第二磁芯之间均设置有绝缘片。
10.根据权利要求1所述的平板变压器，其特征在于，所述DC/DC低压绕组为扁平漆包线或者背胶铜箔，所述原边绕组、所述OBC高压绕组均为多层PCB绕组。
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