CN110739131A - 磁芯、变压器以及电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁芯、变压器以及电源，该磁芯包括呈平板状的横梁、在横梁一侧向外延伸设置的中心磁柱、以及在横梁两端与中心磁柱同侧延伸设置的第一边柱以及第二边柱；第一边柱、第二边柱与中心磁柱之间形成留空间隙；以与横梁底面平行的截面截取的第一边柱以及第二边柱的截面积之和与中心磁柱的截面积相等；以与横梁宽度方向的侧面平行的截面截取的横梁的截面积与第一边柱或第二边柱以与横梁底面平行的截面截取的截面积相等，该磁芯提高了有效截面积，可使在同样输出功率时减少绕组线圈匝数，节约成本，并改善散热以及屏蔽效果，同时，提高了变压器性能以及优化电源的内部空间，符合电源小型化趋势。

Description

磁芯、变压器以及电源

技术领域

本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种磁芯、变压器以及电源。

背景技术

高频变压器作为高频开关电源中必不可少的换能器件，随着各种驱动技术的发展，电源产品向高频化，小型化方向发展，各电源开发厂商都在不遗余力地提高产品功率密度，高功率密度带来的一系列挑战，比如低温升，高转换效率，小体积，高开关频率带来的各种干扰等。

在现有电源产品中，内部器件高度一般由最高的原件决定，例如变压器，电容器，电感器等。如果整个电源产品的高度不均匀，某一个或几个器件超高或者超低，都会对电源的整体空间利用率带来负面影响，增大电源产品的体积与高功率密度的市场趋势相违背。在开关电源中，电感器和变压器一般都是针对产品型号做定制化处理，晶体管器件是标准器件并且一般尺寸都不大，对晶体管部分高度空间有限制的是搭配晶体管的散热器，而散热器也是定制化处理，在可以低成本定制化解决问题的前提下，真正对产品内部高度有限制就是电容器，一般电解电容器高度有20mm，25mm，30mm，超过30mm的规格可以采用卧倒的安装方式，以控制产品的整体高度。综上，要最大化利用电源内部空间，选用最优的磁性器件是有效的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的磁芯、变压器以及电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种磁芯，包括呈平板状的横梁、在所述横梁一侧向外延伸设置的中心磁柱、以及在所述横梁两端与所述中心磁柱同侧延伸设置的第一边柱以及第二边柱；

所述第一边柱、所述第二边柱与所述中心磁柱之间形成留空间隙；

以与所述横梁底面平行的截面截取的所述第一边柱以及所述第二边柱的截面积之和与所述中心磁柱的截面积相等；以与所述横梁宽度方向的侧面平行的截面截取的所述横梁的截面积与所述第一边柱或所述第二边柱以与所述横梁底面平行的截面截取的截面积相等。

优选地，所述中心磁柱为方形带圆角结构；

所述第一边柱与所述第二边柱均包括面向所述中心磁柱的垂直面以及连接所述垂直面并向上向内延伸的弧面；

所述弧面的弧度与所述中心磁柱的圆角的弧度相等。

优选地，所述磁芯为一体化结构。

一种变压器，包括上述的磁芯，还包括

骨架，其包括筒体，所述筒体外表面分别依次间隔设置有用于供初级绕组绕制的第一线槽、用于供次级绕组绕制的第二线槽，以及用于供所述磁芯安装的中空内腔；

隔离罩，其套设于所述骨架上，包括与所述中空内腔相配合的安装孔；

其中，所述隔离罩套设于所述骨架后，一对所述磁芯的中心磁柱从所述中空内腔与所述安装孔分别装入并完成对接。

优选地，所述骨架还包括依次间隔设置在所述筒体外表面的第一隔板、第二隔板、第三隔板以及第四隔板；

所述第一隔板与所述第二隔板相配合以界定出所述第一线槽；

所述第三隔板与所述第四隔板相配合以界定出所述第二线槽。

优选地，所述第二隔板与所述第三隔板底部对应设置有至少一第一缺口以及至少一第二缺口；

所述骨架还包括设置在所述筒体上位于所述第一隔板外侧的第一引脚组件，所述第一引脚组件包括第一引脚基座以及设置在所述第一引脚基座上的第一引脚；以及位于所述第四隔板外侧的第二引脚组件，所述第二引脚组件包括第二引脚基座以及设置在所述第二引脚基座上的第二引脚；

其中，所述初级绕组连接第一引线，所述第一引线依次穿设于所述第一缺口以及所述第二缺口并挂接到所述第二引脚上，和/或，所述次级绕组连接第二引线，所述第二引线依次穿设于所述第二缺口以及所述第一缺口并挂接到所述第一引脚上。

优选地，所述第二隔板与所述第三隔板之间设置有隔离凹槽；

所述隔离罩包括罩体，所述罩体包括设置在其顶部、用于与所述第一线槽相配合以供所述初级绕组部分裸露的第一通孔；以及设置在其顶部、用于与所述第二线槽相配合以供所述次级绕组部分裸露的第二通孔；所述第一通孔与所述第二通孔之间设置有隔离板；

所述隔离板面向所述隔离凹槽一侧的内侧面设置有与所述隔离凹槽相卡合的凸条。

优选地，所述隔离罩还包括设置在所述罩体底部外周、用于定位支撑所述磁芯的基座；

所述基座位于所述安装孔深度方向的两外侧面的中心位置分别设置有用于供一对所述磁芯对接后对接缝进行点胶时容置胶水的点胶缺口。

优选地，所述初级绕组与所述次级绕组的材料均为绝缘线。

一种电源，包括上述的变压器。

实施本发明具有以下有益效果：本发明的磁芯、变压器以及电源，该磁芯在整体体积较常规产品体积不变情况下，其有效截面积可提升30％以上，可使在同样输出功率时减少绕组线圈匝数，节约成本，并改善散热以及屏蔽效果，同时，提高了变压器性能以及优化电源的内部空间，符合电源小型化趋势。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明磁芯的结构示意图；

图2是图1的仰视图；

图3是图2沿A-A线的截面图；

图4是变压器的整体结构示意图；

图5是本发明骨架的结构示意图；

图6是图5中骨架的结构俯视示意图；

图7是本发明隔离罩的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”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。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，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，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。

如图1所示，是本发明的一种磁芯1，包括呈平板状的横梁11、在横梁11一侧向外延伸设置的中心磁柱12、以及在横梁11两端与中心磁柱12同侧延伸设置的第一边柱13以及第二边柱14，第一边柱13、第二边柱14与中心磁柱12之间形成留空间隙。

如图2-图3所示，沿A-A线截取该磁芯1，以与横梁11底面平行的截面截取的第一边柱13以及第二边柱14的截面积之和与中心磁柱12的截面积相等，即第一边柱13的截面积13’与第二边柱14的截面积14’之和等于中心磁柱12的截面积12’。

沿B-B线截取该磁芯1，以与横梁11宽度方向的侧面平行的截面截取的横梁11的截面积与第一边柱13或第二边柱14以与横梁11底面平行的截面截取的截面积相等，横梁11的截面积11’与第一边柱13的截面积13’或第二边柱14的截面积14’相等，以保证磁力线从中心磁柱12向横梁11、并分别向第一边柱13以及第二边柱14的流动密度均匀，也即确保磁芯1工作中任何部位内部磁通密度相等。

进一步的，横梁11可以为矩形平板结构，或是椭圆平板结构，可以理解的，该横梁11形状以及尺寸可以根据实际需求进行设计，该中心磁柱12为方形带圆角结构，可最大限度减小后续变压器绕组消耗线材长度，其底面与该横梁11的底面平齐，而顶面与该横梁11的顶面保持一段距离。当然，该中心磁柱12的具体结构以及尺寸也可以根据实际需求进行设计，这里不做具体的限定。

第一边柱13与第二边柱14均包括面向中心磁柱11的垂直面以及连接垂直面并向上向内延伸的弧面，该弧面的弧度与中心磁柱11的圆角的弧度相等。在本实施例中，该第一边柱13与第二边柱14为方体切割而成，该方体面向该中心磁柱12的内沿为中心磁柱12等比例放大后切割以形成上述的垂直面以及弧面。可以理解的，该磁芯1为半包围结构，可以改善散热和屏蔽效果。

在本实施例中，该中心磁柱12的延伸方向的长度与第一边柱13与第二边柱14的延伸方向的长度一致。在一些实施例中，该中心磁柱12的延伸方向的长度小于第一边柱13与第二边柱14的延伸方向的长度，以便后续组装形成变压器时，两个中心磁柱留有间隙，以形成气隙。

在本实施例中，该第一边柱13与第二边柱14上下侧面与横梁11的上下侧面平齐。当然，该第一边柱13与第二边柱14的结构以及尺寸也可以根据实际需求进行设计，这里不做具体的限定。

进一步的，磁芯1为一体化结构，其为材料在模具中一体化成型，以保证磁芯1内部的阻抗等具有一致性。当然，也可以是各部分分别成型后组装一起。

在一些实施例中，该横梁11、中心磁柱12、第一边柱13与第二边柱14的外表面包覆有绝缘层。

本发明的磁芯1，在标准EC3535的产品等效尺寸下，最大限度提高有效截面积。最终效果为截面积比标准EC3535磁芯1大了1.36倍；体积为标准EPC39的产品等效尺寸80％的情况下，有效截面积为标准EPC39的产品的88％，极大程度提高了产品的能量密度，并且填补了市场在3535尺寸磁芯1截面积100-130mm²这个范围的空缺。

如图4所示，是本发明的一种变压器，包括一对上述的磁芯1，还包括骨架2，该骨架2包括筒体，筒体外表面分别依次间隔设置有用于供初级绕组绕制的第一线槽21、用于供次级绕组绕制的第二线槽22，以及用于供磁芯1安装的中空内腔。可以理解的，在本实施例中，该第一线槽21中绕制有初级绕组，该第二线槽22中绕制有次级绕组，该初级绕组与次级绕组的材料均为绝缘线，进一步的，其可以为漆包铜线、漆包铝线、扁平铜线或扁平铝线中的一种。

如图5-图6所示，在本实施例中，该骨架2包括依次间隔设置在筒体外表面的第一隔板23、第二隔板24、第三隔板25以及第四隔板26，第一隔板23与第二隔板24相配合以界定出第一线槽21，第三隔板25与第四隔板26相配合以界定出第二线槽22。

该第一线槽21的轴向长度小于该第二线槽22的轴向长度，该第一隔板23、第二隔板24、第三隔板25以及第四隔板26的凸出该筒体各方向的长度一致，使得该骨架2的整体高度具有一致性。

在本实施例中，第二隔板24与第三隔板25之间设置有隔离凹槽27，同时，该第二隔板24与第三隔板25的底部对应设置有至少一第一缺口241以及至少一第二缺口251。

骨架2还包括设置在筒体上位于第一隔板23外侧的第一引脚组件28，第一引脚组件28包括第一引脚基座281以及设置在第一引脚基座281上的第一引脚282，该第一引脚基座281垂直于该筒体的长度方向设置在该筒体的外侧部，其大致呈长条体结构，其底部设置有若干间隔平行排布的第一引脚282。

以及位于第四隔板26外侧的第二引脚组件29，第二引脚组件29包括第二引脚基座291以及设置在第二引脚基座291上的第二引脚292，该第二引脚基座291垂直于该筒体的长度方向设置在该筒体的外侧部，其大致呈长条体结构，其底部设置有若干间隔平行排布的第二引脚292。

其中，当初级绕组连接第一引线，第一引线依次穿设于第一缺口241以及第二缺口251并挂接到第二引脚29上，和/或，次级绕组连接第二引线，第二引线依次穿设于第二缺口251以及第一缺口241并挂接到第一引脚28上。

可以理解的，该第一引线和/或该第二引线按照需求引出到合适位置的引脚上，在该过程中，它们可以摆放到该第一缺口241以及第二缺口251中，以保持变压器整体外观的平整性。当然，该第一缺口241以及第二缺口251可以是对称设置在第二隔板24与第三隔板25底部的多个，其设置位置以及设置数量可以根据实际需求进行选择。且该第一引线以及第二引线也根据实际需求进行设置，有的情况下并不需要连接该引线。

在一些实施例中，也可以不设置该第一缺口241以及第二缺口251，或者，可以设置为通孔，以供引线穿设其中即可。

该筒体的中空内腔的截面形状与中心磁柱12的截面形状相当，且其轴向长度与两个中心磁柱12的延伸方向的长度之和相当，以使得两个磁芯1对接吻合，以使得该骨架2尺寸更紧凑。在一些实施例中，两个中心磁柱12相对面不相互抵接，二者之间形成气隙，该气隙大小可以根据需求进行调整以调节电感量。

如图7所示，该变压器还包括隔离罩3，隔离罩3套设于骨架2上，用于把磁芯1和初级绕组以及次级绕组中的线圈隔开，以满足安规距离要求。其包括与中空内腔相配合的安装孔，其中，隔离罩3套设于骨架2后，一对磁芯1的中心磁柱从中空内腔与安装孔分别装入并完成对接。

在本实施例中，该隔离罩3包括罩体31，该罩体的截面大致呈拱门形，罩体31包括设置在其顶部、用于与第一线槽21相配合以供初级绕组部分裸露的第一通孔311，以及设置在其顶部、用于与第二线槽22相配合以供次级绕组部分裸露的第二通孔312。第一通孔311与第二通孔312之间设置有隔离板313。

该隔离板313面向上述的隔离凹槽27一侧的内侧面设置有与隔离凹槽27相卡合的凸条3131，以增加第一线槽21以及第二线槽22中的线圈间的安规爬电距离。

进一步的，隔离罩3还包括设置在罩体31底部外周、用于定位支撑磁芯1的基座32，该基座32围设于该罩体31外周，磁芯1的横梁11以及第一边柱13以及第二边柱14抵接该基座32的上表面，而中心磁柱12伸入到安装到罩体的内腔。

基座32位于安装孔深度方向的两外侧面的中心位置分别设置有用于供一对磁芯1对接后对接缝进行点胶时容置胶水的点胶缺口321，确保胶水不会溢出到其他结构表面，以保证变压器整体外观的平整性。

本发明还公开一种电源，其包括上述的变压器。

本发明的磁芯1、变压器以及电源，该磁芯1在整体体积较常规产品体积不变情况下，其有效截面积可提升30％以上，可使在同样输出功率时减少绕组线圈匝数，节约成本，并改善散热以及屏蔽效果，同时，提高了变压器性能以及优化电源的内部空间，符合电源小型化趋势。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种磁芯，其特征在于，包括呈平板状的横梁(11)、在所述横梁(11)一侧向外延伸设置的中心磁柱(12)、以及在所述横梁(11)两端与所述中心磁柱(12)同侧延伸设置的第一边柱(13)以及第二边柱(14)；

所述第一边柱(13)、所述第二边柱(14)与所述中心磁柱(12)之间形成留空间隙；

以与所述横梁(11)底面平行的截面截取的所述第一边柱(13)以及所述第二边柱(14)的截面积之和与所述中心磁柱(12)的截面积相等；以与所述横梁(11)宽度方向的侧面平行的截面截取的所述横梁(11)的截面积与所述第一边柱(13)或所述第二边柱(14)以与所述横梁(11)底面平行的截面截取的截面积相等。

2.根据权利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述中心磁柱(12)为方形带圆角结构；

所述第一边柱(13)与所述第二边柱(14)均包括面向所述中心磁柱(11)的垂直面以及连接所述垂直面并向上向内延伸的弧面；

所述弧面的弧度与所述中心磁柱(11)的圆角的弧度相等。

3.根据权利要求1-2任一项所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯为一体化结构。

4.一种变压器，其特征在于，包括一对权利要求1-3任一项所述的磁芯，还包括

骨架(2)，其包括筒体，所述筒体外表面分别依次间隔设置有用于供初级绕组绕制的第一线槽(21)、用于供次级绕组绕制的第二线槽(22)，以及用于供所述磁芯安装的中空内腔；

隔离罩(3)，其套设于所述骨架(2)上，包括与所述中空内腔相配合的安装孔；

其中，所述隔离罩(3)套设于所述骨架(2)后，一对所述磁芯的中心磁柱从所述中空内腔与所述安装孔分别装入并完成对接。

5.根据权利要求4所述的变压器，其特征在于，所述骨架(2)还包括依次间隔设置在所述筒体外表面的第一隔板(23)、第二隔板(24)、第三隔板(25)以及第四隔板(26)；

所述第一隔板(23)与所述第二隔板(24)相配合以界定出所述第一线槽(21)；

所述第三隔板(25)与所述第四隔板(26)相配合以界定出所述第二线槽(22)。

6.根据权利要求5所述的变压器，其特征在于，所述第二隔板(24)与所述第三隔板(25)底部对应设置有至少一第一缺口(241)以及至少一第二缺口(251)；

所述骨架(2)还包括设置在所述筒体上位于所述第一隔板(23)外侧的第一引脚组件(28)，所述第一引脚组件(28)包括第一引脚基座(281)以及设置在所述第一引脚基座(281)上的第一引脚(282)；以及位于所述第四隔板(26)外侧的第二引脚组件(29)，所述第二引脚组件(29)包括第二引脚基座(291)以及设置在所述第二引脚基座(291)上的第二引脚(292)；

其中，所述初级绕组连接第一引线，所述第一引线依次穿设于所述第一缺口(241)以及所述第二缺口(251)并挂接到所述第二引脚(292)上，和/或，所述次级绕组连接第二引线，所述第二引线依次穿设于所述第二缺口(251)以及所述第一缺口(241)并挂接到所述第一引脚(282)上。

7.根据权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述第二隔板(24)与所述第三隔板(25)之间设置有隔离凹槽(27)；

所述隔离罩(3)包括罩体(31)，所述罩体(31)包括设置在其顶部、用于与所述第一线槽(21)相配合以供所述初级绕组部分裸露的第一通孔(311)；以及设置在其顶部、用于与所述第二线槽(22)相配合以供所述次级绕组部分裸露的第二通孔(312)；所述第一通孔(311)与所述第二通孔(312)之间设置有隔离板(313)；

所述隔离板(313)面向所述隔离凹槽(27)一侧的内侧面设置有与所述隔离凹槽(27)相卡合的凸条(3131)。

8.根据权利要求7所述的变压器，其特征在于，所述隔离罩(3)还包括设置在所述罩体(31)底部外周、用于定位支撑所述磁芯的基座(32)；

所述基座(32)位于所述安装孔深度方向的两外侧面的中心位置分别设置有用于供一对所述磁芯对接后对接缝进行点胶时容置胶水的点胶缺口(321)。

9.根据权利要求4-8任一项所述的变压器，其特征在于，所述初级绕组与所述次级绕组的材料均为绝缘线。

10.一种电源，其特征在于，包括上述权利要求4-9任一项所述的变压器。

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