CN109285675B - 一种变压器骨架及磁集成变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器骨架及磁集成变压器，变压器骨架包括主骨架、至少一个绕线轮和盖板，主骨架包括至少一个位于主骨架中柱上将主骨架中柱分为至少两部分的主骨架挡板，其一为主骨架第一绕线部，绕线轮套设在主骨架中柱外侧形成主骨架第二绕线部，该变压器骨架将谐振电感与变压器集成到一起，减少了电路应用的元件的数量；克服了现有技术的集成电感一致性差的缺点，设计了新的线槽结构，使初次级线圈距离稳定，产品一致性好；克服了初次级绝缘设计问题，设计了绕线盖体，使用普通漆包线就可以满足绝缘要求，且使用立式变压器骨架，能够减小产品PCB板面积，从而也降低了成本。

Description

一种变压器骨架及磁集成变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器骨架及磁集成变压器装置，具体涉及电感和变压器集成的磁集成变压器。

背景技术

开关电源采用谐振式拓扑结构时，需要变压器和谐振电感。常规的解决方式有：第一方式，变压器和谐振电感独立分开，这样不仅浪费空间，同时使用两个磁性元件，导致产品PCB不容易布线、体积大、成本高。另一种解决方式是谐振电感简单地集成于变压器中，在常规的变压器骨架中间绕制一挡墙，初级和次级分别绕制在挡墙的两侧，通过改变初级和次级绕组的距离，从而调整变压器漏感，满足谐振电感的要求。这样做可以减少器件数量，降低成本；但是绕制过程中挡墙位置容易变动，漏感一致性不易控制，产品一致性差，同时初次级绝缘也不易设计。同时，随着电源产品不断发展，在各种应用领域中，对电源产品的高度、宽度都有一定的要求，而采用常规卧式变压器骨架所制作出来的变压器，占PCB板截面积大，导致使其应用的电源产品PCB面积大，特别是在导轨、工业等电源领域，常规的卧式变压器明显满足不了产品的使用要求。

发明内容

针对现有技术不足，解决现有独立谐振电感和变压器应用的缺点，本发明提供一种变压器骨架及磁集成变压器，将谐振电感与变压器集成到一起，能够减少电路应用的元件的数量；克服现有技术的集成电感一致性差的缺点，设计新的线槽结构，使初次级线圈距离稳定，产品一致性好；能够克服初次级绝缘设计问题。

为实现上述目的，本发明采取以下具体方案：

一种变压器骨架，其特征在于：包括：

主骨架，主骨架包括第一主骨架挡板、带第一中孔的主骨架中柱、至少一个位于主骨架中柱上将主骨架中柱分为至少两部分的第二主骨架挡板，位于第一主骨架挡板与第二主骨架挡板之间的主骨架中柱形成第一绕线部，位于第二主骨架挡板另一侧的主骨架中柱形成主骨架连接部，第一主骨架挡板沿两侧向外延伸设置有初级端子台和次级端子台；

至少一个绕线轮，至少一个绕线轮包括第一绕线轮挡板、第二绕线轮挡板及位于第一绕线轮挡板和第二绕线轮挡板之间带第二中孔的绕线轮中柱；主骨架连接部穿入第二中孔，将绕线轮套设在主骨架连接部的外侧，形成第二绕线部；

盖板，带有第三中孔，套设位于第二绕线轮挡板上；

主骨架、绕线轮、盖体装配关系如下：

第一凹槽与第三凹槽的槽口位置两两相对，第二凹槽与第四凹槽的槽口位置两两相对；第一凸台与第二凸台穿过第二中孔、第三中孔伸出盖板的盖面，在第一凸台与第二凸台之间形成一容置空间；第一卡位栓、第一凸台、第三卡位栓与初级端子台位置为同侧，且三者在垂直于骨架中柱长度方向的方向上排在同一排，第二卡位栓、第二凸台、第四卡位栓与次级端子台位置为同侧，且三者在垂直于主骨架中柱长度方向的方向排在同一排。

优选地，所述主骨架中柱的外孔径小于第二中孔和第三中孔的孔径，第二中孔的孔径和第三中孔的孔径相等。

优选地，所述主骨架连接部的两端沿主骨架中柱长度方向对应着初级端子台和次级端子台的位置方向设置相对的第一凸台和第二凸台。

优选地，所述第二主骨架挡板沿主骨架中柱长度方向设置位于主骨架中柱外侧的第二主骨架挡板壁，第二主骨架挡板壁上对应着初级端子台和次级端子台的位置方向分别开设相对的第一凹槽和第二凹槽。

优选地，所述第二绕线轮挡板上对应着初级端子台和次级端子台的位置方向分别设置相对的第一定位栓和第二定位栓。

优选地，所述盖板上设置分别与第一定位栓和第二定位栓匹配的第一定位孔和第二定位孔，盖板沿绕线轮套设方向向下延伸设置位于绕线轮外侧的盖板壁，盖板壁上设置相对的第三凹槽和第四凹槽，与第三凹槽和第四凹槽相邻的相对的两侧的盖板壁上分别设置两个卡位栓，分别为第一卡位栓、第二卡位栓、第三卡位栓、第四卡位栓，第一、第二卡位栓位于与第三凹槽一侧，第三、第四卡位栓位于第三凹槽另一侧，且第一、第二卡位栓与第三、第四卡位栓沿第三凹槽的中心轴呈对称设置，第一、第二卡位栓之间容置空间形成第一安装位，第三、第四卡位栓之间的容置空间形成第二安装位。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种磁集成变压器，包括上述的变压器骨架、磁芯及至少两组变压器绕组，两组变压器绕组分别为第一绕组和第二绕组，第一绕组绕制在第二绕线部，第二绕组绕制在第一绕线部。

优选地，所述磁芯包括一横柱、两边柱、一中柱，磁芯的横柱设置在第一凸台与第二凸台之间的容置空间内，磁芯的中柱设置在第三中孔、第二中孔、第一中孔内，磁芯的两边柱分别设置在第一安装位、第二安装位内。

优选地，所述磁芯为ER型磁芯或是EE型磁芯。

综上，本发明的变压器骨架及磁集成变压器相比现有技术有效效果为：

(1)该磁集成变压器装置包含主骨架，绕线轮及上盖组成。初级及次级的绕组可以分别设计在骨架主体或绕线轮上，经装配后初次级距离稳定，从而集成的谐振电感的一致性好。骨架主体和盖板形成盖体结构，解决了初次级绝缘(特别是爬电距离及电气间隙)的设计问题，即使使用低成本的漆包线也能实现初次级的有效安全距离及绝缘设计。

(2)该磁集成变压器装置采用立式设计，PCB占用面积少，有利于提高变换器的功率密度；

(3)该磁集成变压器装置包含磁芯为铁氧体磁芯，优选ER型，以降低绕组损耗，提高变换器效率。

附图说明

图1为变压器骨架立体结构爆炸图；

图2为变压器骨架平面左视图；

图3为变压器骨架平面主视图；

图4为变压器骨架与装配构成磁集成变压器装置的装配结构左视图；

图5为变压器骨架与装配构成磁集成变压器装置的主视图；

图6为磁集成变压器绕组结构原理图。

图示标识

10-主骨架；101-第一主骨架挡板；102-第二主骨架挡板；103-主骨架中柱；104主骨架连接部；105、106-初级、次级端子台；1021-第二主骨架挡板壁；1022、1023-第一凹槽、第二凹槽；1041、1042-第一凸台、第二凸台；20-绕线轮；201-第一绕线轮挡板；202-第二绕线轮主板；203-绕线轮中柱；204-第二中孔；2021、2022-第一定位栓、第二定位栓；30-盖板；301-第三中孔；302、303-第一定位孔、第二定位孔；304-盖板壁；3041、3042-第三凹槽、第四凹槽；3043、3044、3045、3046-第一卡位栓、第二卡位栓、第三卡位栓、第四卡位栓。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步的描述，以便更清楚了解本专利的技术思想。

第一实施例

如图1所示，为本实施例提供的一种变压器骨架的结构示意图。变压器骨架，包含主骨架10，主骨架10包括第一主骨架挡板101、带第一中孔(图中未显示)的主骨架中柱103、及至少一个位于主骨架中柱103上且将主骨架中柱103分为至少两部分的第二主骨架挡板102，其一，位于第一主骨架挡板101与第二主骨架挡板102之间的主骨架中柱103形成变压器骨架第一绕线部，其二，位于第二主骨架挡板102另一侧的主骨架中柱103形成主骨架连接部104，第一主骨架挡板101沿两侧向外延伸设置有初级端子台105和次级端子台106，初级端子台105和次级端子台106上设置金属端子；

包括至少一个绕线轮20，至少一个绕线轮20包括第一绕线轮挡板201、第二绕线轮挡板202及位于第一绕线轮挡板201和第二绕线轮挡板202之间带有第二中孔204的绕线轮中柱203；绕线轮进行装配时，主骨架连接部104穿入绕线轮中柱203的第二中孔204内，绕线轮20能够套设在主骨架连接部104的外侧，形成变压器骨架第二绕线部；

还包括盖板30，带有第三中孔301，套设位于第二绕线轮挡板202上。

其中，主骨架10上的主骨架中柱103的外孔径小于绕线轮20上的第二中孔204和盖板30上的第三中孔301的孔径，第一中孔的孔径为主骨架中柱的内孔径，如此，使得主骨架绕线部104能够通入第二中孔204和第三中孔301内，将绕线轮20套设在主骨架10上，第二中孔204的孔径和第三中孔301的孔径保持相同。

其中，主骨架连接部104沿主骨架中柱103长度方向对应着初级端子台105和次级端子台106设置的位置方向分别设置相对的第一凸台1041和第二凸台1402，即第一凸台1041与初级端子台105保持在主骨架中柱103的一侧，第二凸台1042与次级端子台106保持在主骨架中柱103的另一侧。

其中，第二主骨架挡板102沿主骨架中柱103长度方向设置位于主骨架中柱外侧的第二主骨架挡板壁1021，位于第二主骨架挡板壁1021上对应初级端子台105和次级端子台106的位置方向分别开设有相对的第一凹槽1022和第二凹槽1023，即第一凹槽1022与初级端子台105保持在主骨架中柱103的一侧，第二凹槽1023与次级端子台106保持在位于主骨架中柱103的另一侧，通过增设第二主骨架挡板壁及第一凹槽和第二凹槽，在进行变压器绕组绕制时，变压器的绕组从金属端子沿端子台绕过第二主骨架挡板壁，再跨接到第一凹槽或第二凹槽内，后引入第二绕线部进行绕制，后再引出，如此的结构设计能够有效增加绕组间的爬电距离，满足绕组间的安规要求，具体可如图4所示。

其中，第二绕线轮挡板202上对应着初级端子端105和次级端子台106的设置的位置方向设置有相对的第一定位栓2021和第二定位栓2022，即第一定位栓2021与初级端子台105保持在主骨架中柱103的一侧，第二定位栓2022与次级端子台106保持在主骨架中柱103的另一侧。

其中，盖板30上设置分别与第一定位栓2021和第二定位栓2022匹配的第一定位孔302和第二定位孔303，盖板30与绕线轮20安装后，第一定位栓2021与第二定位栓2022分别穿入并通过第一定位孔302和第二定位孔303，用于将盖板30固定安装，保持盖板30在装配及使用过程中不易松动。盖板30沿绕线轮20套设方向向下延伸设置位于第二绕线轮挡板204外侧的盖板壁304，盖板壁304上设置相对的第三凹槽3041和第四凹槽3042(图中未显示)，第三凹槽3041与第四凹槽3042沿主骨架中柱103的中心轴对称，与第三凹槽3041和第四凹槽3042相邻的且相对的两盖板壁上，分别设置两个卡位栓，分别为第一卡位栓3043、第二卡位栓3044、第三卡位栓3045、第四卡位栓3046(图中未显示)，第一卡位栓3043和第二卡位栓3044位于第三凹槽3041(第四凹槽3042)位置的一侧，第三卡位栓3045、第四卡位栓3046位于第三凹槽3041(第四凹槽3042)位置的另一侧，且第一卡位栓3043、第二卡位栓3044与第三卡位栓3045、第四卡位栓3046沿第三凹槽3041(第四凹槽3042)的中心轴方向呈对称设置。第一、第二卡位栓之间的容置空间位形成第一安装位，第三、第四卡位栓之间的容置空间形成第二安装位。

其中，由主骨架10、绕线轮20、盖体30装配而成的变压器骨架，图2为本实施例装配后的变压器骨架的左视图，具体如图所示，第一凹槽1022与第三凹槽3041的槽口位置两两相对，第二凹槽1023与第四凹槽3042的槽口位置两两相对，第一凸台1041与第二凸台1042依次穿过绕线轮20的第二中孔204、盖体30的第三中孔301并伸出盖体30的盖面，在盖体30的盖面上第一凸台1041与第二凸台1042之间形成一容置空间，供用于磁芯装配。图3为本实施例的变压器骨架的主视图，具体如图3所示，第一卡位栓3041、第一凸台1041、第三卡位栓3045与初级端子台105位置为保持在主骨架中柱103的同一侧，且三者在垂直于骨架中柱长度方向的方向上排在同一排，第二卡位栓3042、第二凸台1042、第四卡位栓3046与次级端子台106位置保持在主骨架中柱103的另一侧，且三者在垂直于主骨架中柱长度方向的方向上排在同一排。

需要说明的是，对于第一定位栓2021和第二定位栓2022，以及两者分别对应的第一定位孔302和第二定位孔303，定位栓与定位孔各自对应到第二绕线轮挡板202和盖板30上的位置，装配完成后的变压器骨架，第一定位栓2021与第二定位栓2022将位于第一凸台1041和第一凸台1042所形成的容置空间的两侧，不影响磁芯的装配，其他可不做要求。

另，需要说明的是，本实施例中提供的变压器骨架，为立式变压器骨架，适用于对产品高度限制较小的产品中，且此类型的变压器产品PCB板占用面积小，能够充分降低产品体积。其主骨架中柱上，至少设置将主骨架中柱分成两部分的第二主骨架挡板，其中一部分作为主骨架第一绕线部，另一部分作为用于套设绕线轮的主骨架连接部；套设绕线轮的连接部作为主骨架第二绕线部；优选的，可以根据需求，在主骨架中柱上设置两个或多个主骨架挡板，可将主骨架中柱分为三或三以上多部分，如此相应的在主骨架中柱上可套设两个或多个绕线轮，主骨架中柱即可设置为具有不同数量的绕线部，满足不同的绕组需求。图1所示，本实施列仅设置一第二主骨架挡板102将主骨架中柱103分为两部分。

此外，还需说明，本实用新型提供的变压器骨架的结构有多种，本实施中，主骨架中柱设计为圆形中柱，相应的，第一、第二主骨架挡、第二主骨架挡板壁、绕线轮、第一、第二绕线轮挡板、绕线轮中柱、盖板、盖板壁的结构均设计为便于与主骨架中柱装配构成本实施例变压器骨架的弧面体，相应的，第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第三凹槽设计为弧形槽，第一凸台、第二凸台设计为弧型台。优选的，当主骨架中柱设计为其他结构，如方形中柱，对应的，第一主骨架挡板、绕线轮及盖板及其他结构相应设计为能够匹配该主骨架安装的对应结构，也将落入本发明的设计要点之内。

第二实施例

另外，本实施例还提供一种磁集成变压器，如图4所示，为磁集成变压器装配结构左视图，图5为本实施例磁集成变压器装配结构主视图，图6为磁集成变压器绕组绕制原理图；磁集成变压器，包括本发明第一实施例提供的变压器骨架、至少两组变压器绕组，分别为第一绕组和第二绕组、磁芯，第一绕组N1/N4密绕在绕线轮与主骨架中柱装配所形成的第二绕线部，为磁集成变压器初级绕组，装配位于变压器的上部，第二绕组N2/N3密绕在主骨架中柱的第一绕线部上，装配位于变压器的下部，为磁集成变压器次级绕组，绕组绕好后加三层绝缘胶纸，依靠胶纸和盖上盖板，提供了初次级的有效绝缘。

本实施例选用的两组磁芯为ER型磁芯，磁芯包括一横柱、两边柱、一圆柱状中柱，磁芯两边柱的内侧面为弧面。磁集成变压器装配时，其中一组磁芯的横柱设置在第一凸台1041与第二凸台1042之间的容置空间内，磁芯的中柱设置在第三中孔、第二中孔、第一中孔内，磁芯的两边柱分别设置在第一安装位、第二安装位内，另一组磁芯倒置安装在变压器骨架下方，两组磁芯的边柱贴合，装配后进行磁芯点胶，最终装配的磁集成变压器，如图5、图6所示。

本实施例提供的磁集成变压器，将谐振电感与变压器集成到一起，能够减少电路应用的元件的数量；克服现有技术的集成电感一致性差的缺点，设计新的线槽结构，使初次级线圈距离稳定，产品一致性好；能够克服初次级绝缘设计问题。采用立式变压器骨架，能够降低产品PCB板截面面积，相应减小产品体积，满足市场要求。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。比如，采用各种几何形状截面积的磁芯，初级绕组安排在下部等。

Claims (7)

1.一种变压器骨架，其特征在于：包括：

主骨架，主骨架包括第一主骨架挡板、带第一中孔的主骨架中柱、至少一个位于主骨架中柱上将主骨架中柱分为至少两部分的第二主骨架挡板，位于第一主骨架挡板与第二主骨架挡板之间的主骨架中柱形成第一绕线部，位于第二主骨架挡板另一侧的主骨架中柱形成主骨架连接部，第一主骨架挡板沿两侧向外延伸设置有初级端子台和次级端子台；

至少一个绕线轮，至少一个绕线轮包括第一绕线轮挡板、第二绕线轮挡板及位于第一绕线轮挡板和第二绕线轮挡板之间带第二中孔的绕线轮中柱；主骨架连接部穿入第二中孔，将绕线轮套设在主骨架连接部的外侧，形成第二绕线部；

盖板，带有第三中孔，套设位于第二绕线轮挡板上；

主骨架连接部的两端沿主骨架中柱长度方向对应着初级端子台和次级端子台的位置方向设置相对的第一凸台和第二凸台；

第二主骨架挡板沿主骨架中柱长度方向设置位于主骨架中柱外侧的第二主骨架挡板壁，第二主骨架挡板壁上对应着初级端子台和次级端子台的位置方向分别开设相对的第一凹槽和第二凹槽；

盖板沿绕线轮套设方向向下延伸设置位于绕线轮外侧的盖板壁，盖板壁上设置相对的第三凹槽和第四凹槽，与第三凹槽和第四凹槽相邻的相对的两侧的盖板壁上分别设置两个卡位栓，分别为第一卡位栓、第二卡位栓、第三卡位栓、第四卡位栓，第一、第二卡位栓位于第三凹槽一侧，第三、第四卡位栓位于第三凹槽另一侧，且第一、第二卡位栓与第三、第四卡位栓沿第三凹槽的中心轴呈对称设置，第一、第二卡位栓之间容置空间形成第一安装位，第三、第四卡位栓之间的容置空间形成第二安装位；

主骨架、绕线轮、盖体装配关系如下：

第一凹槽与第三凹槽的槽口位置两两相对，第二凹槽与第四凹槽的槽口位置两两相对；第一凸台与第二凸台穿过第二中孔、第三中孔伸出盖板的盖面，在第一凸台与第二凸台之间形成一容置空间；第一卡位栓、第一凸台、第三卡位栓与初级端子台位置为同侧，且三者在垂直于骨架中柱长度方向的方向上排在同一排，第二卡位栓、第二凸台、第四卡位栓与次级端子台位置为同侧，且三者在垂直于主骨架中柱长度方向的方向排在同一排。

2.根据权利要求1所述的变压器骨架，其特征在于：所述主骨架中柱的外孔径小于第二中孔和第三中孔的孔径，第二中孔的孔径和第三中孔的孔径相等。

3.根据权利要求2所述的变压器骨架，其特征在于：所述第二绕线轮挡板上对应着初级端子台和次级端子台的位置方向分别设置相对的第一定位栓和第二定位栓。

4.根据权利要求3所述的变压器骨架，其特征在于：所述盖板上设置分别与第一定位栓和第二定位栓匹配的第一定位孔和第二定位孔。

5.一种磁集成变压器，其特征在于：包括权利要求1-4任一项所述的变压器骨架、磁芯及至少两组变压器绕组，两组变压器绕组分别为第一绕组和第二绕组，第一绕组绕制在第二绕线部，第二绕组绕制在第一绕线部。

6.根据权利要求5所述的磁集成变压器，其特征在于：所述磁芯包括一横柱、两边柱、一中柱，磁芯的横柱设置在第一凸台与第二凸台之间的容置空间内，磁芯的中柱设置在第三中孔、第二中孔、第一中孔内，磁芯的两边柱分别设置在第一安装位、第二安装位内。

7.根据权利要求6所述的磁集成变压器，其特征在于：所述磁芯为ER型磁芯或是EE型磁芯。