CN111466002B - 变压器铁芯和变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有至少一个附加的柱的变压器铁芯。这个附加的柱用于构成漏电路径。为了优化结构空间并且为了更为方便地连接变压器绕组，变压器柱和附加的漏电路径柱没有沿着一条共同的线布置。

Description

变压器铁芯和变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器铁芯以及一种带有这种变压器铁芯的变压器。

背景技术

功率电子的直流变压器，倘若需要使输入电压与输出电压相适应或者需要确保电流隔断，则可以使用变压器。根据所选择的拓扑，与变压器串联的高串联电感在此可能是值得期望的。这个串联电感可以例如实现为外部的电感，或者也能作为漏电感集成到变压器中。为了通过漏电感的集成限制变压器扩大，在有高磁导率的材料中的附加的漏磁可以在变压器中传导。

文献EP 0 355 298 A2公开了一种开关电源，其具有带气隙的变压器。尤其可以通过将铁氧体薄板置入到气隙中而将气隙划分成多个分气隙，因而减小了杂散磁场的空间膨胀。

发明内容

本发明公开了一种带有权利要求1的特征的变压器铁芯以及一种带有权利要求10的特征的变压器。

据此设有：带第一变压器柱、第二变压器柱和漏电路径柱的变压器铁芯。第一变压器柱具有第一纵轴线。第二变压器柱具有第二纵轴线。漏电路径柱具有另一条纵轴线。此外还设有第一平面，该第一平面延伸经过第一纵轴线和第二纵轴线。在此，这样来布置漏电路径柱，使得该漏电路径柱的纵轴线处在由第一纵轴线和第二纵轴线撑开的第一平面外。

此外还设有：变压器，其带有按本发明的变压器铁芯、布置在第一变压器柱处的第一绕组以及布置在第二变压器柱处的第二绕组。

本发明基于这样的认识，即，通过在变压器铁芯中使用附加的漏电路径柱可以提高变压器的串联电感或漏电感。视电路拓扑（这种变压器应当使用在该电路拓扑中）而定，变压器的串联电感或漏电感的这种提高可能是值得期望的。不过变压器铁芯的附加的漏电路径柱在此导致结构空间变大。附加的漏电路径柱尤其使初级绕组和次级绕组在这种变压器上的连接变得困难。

本发明因此基于这样的思想，即，考虑到所述认识并且为带有附加的漏电路径柱的变压器铁芯创造出一种有效的几何形状，该几何形状还实现了这种变压器铁芯的尽可能有效的安装。此外，本发明的目标是，为带有附加的漏电路径柱的变压器铁芯创造一种几何形状，该几何形状实现了变压器的初级绕组和次级绕组的尽可能舒适的连接。

本发明为此规定，变压器的容纳初级绕组和次级绕组的柱以及附加的漏电路径柱没有布置在一个线性的结构中。更确切地说，附加的漏电路径柱布置在由用于初级绕组和次级绕组的变压器柱形成的一条线旁。通过漏电路径柱参照变压器柱的这种“移动”，可以创造出一种变压器铁芯几何形状，其一方面实现了这种变压器的尽可能有效的安装并且此外也使得能尽可能良好地接近变压器的初级绕组和次级绕组的接线，而不会阻塞或妨碍通过漏电路径柱的这些接线。

术语“变压器柱”指的是变压器铁芯的这样一个部分，该部分被绕组、例如变压器的初级绕组或次级绕组包围。各个变压器柱、特别是初级绕组和次级绕组的柱通常至少近似平行于彼此延伸。漏电路径柱则涉及变压器铁芯的通常同样至少近似平行于变压器柱延伸的另一个部分。但与变压器柱相反的是，在这个漏电路径柱处通常没有布置绕组。更确切地说，漏电路径柱首先用于提高变压器的漏电感。

变压器铁芯的柱，这就是说变压器柱和漏电路径柱，可以分别通过合适的变压器轭相互连接。为此，如在下文中还要详细阐释那样的任意合适的几何形状原则上均是可行的。多个变压器柱和必要时漏电路径柱以及变压器轭的至少一部分尤其也可以共同地由一种材料或材料复合物形成。备选也可能的是，各个变压器柱、漏电路径柱和轭分别实施成单独的部件并且借助合适的另外的固定可行方案相互连接或彼此紧固。

因此通过变压器铁芯的按本发明的结构达到了变压器在电路中的更好的、空间优化的可集成性。变压器的连接点、特别是初级绕组和次级绕组的连接点，在此能良好地接近，因而不需要长的连接路径和与之相关的未经使用的面。这减小了所需的结构空间并且此外也减小了出现的电阻。

按照一种实施方式，变压器铁芯包括第一变压器轭和第二变压器轭。第一变压器柱、第二变压器柱和漏电路径柱在此布置在第一变压器轭和第二变压器轭之间。以这种方式产生了一种闭合的变压器铁芯结构。但术语“闭合”在这种情况下也明确包括用于调整变压器内的电感的可能必需的气隙。如已经在之前说明的那样，“变压器柱”在此指的是变压器的这样一些部分，在这些部分处布置着线圈、特别是初级绕组和次级绕组。漏电路径柱对应另外一个部件，其能以和变压器柱相同的方式布置，但没有附加的线圈布置在所述漏电路径柱处。变压器铁芯的各个柱，这就是说变压器柱和漏电路径柱，通过第一和第二变压器轭相互连接。所述柱在此尤其可以分别具有端面，其中，两个轭分别布置在所述柱的端面处。变压器柱、漏电路径柱和轭的连接和紧固在此可以借助任意合适的装置、夹持结构等完成。

按照一种实施方式，第一变压器轭、第一变压器柱、第二变压器柱和漏电路径柱被连贯地构造。但视设计方案而定也可以将变压器铁芯的所需的部件的任意组合分别连贯地构造。例如漏电路径柱和一个轭也可以连贯地构造，而第一和第二变压器柱则分别与另一个轭则连贯地构造。

按照一种实施方式，至少在第一和第二变压器轭和漏电路径柱之间布置着气隙。以这种方式可以提高磁路中通过轭和漏电路径柱的漏电感。必要时可以在气隙中置入合适的填充材料，该填充材料完全或部分填满气隙。

按照一种实施方式，漏电路径柱包括铁磁的粉末颗粒。通过使用铁磁的粉末颗粒同样能提高电感。这种带有铁磁的粉末颗粒的配置也在术语“分散的气隙”中已知。

按照一种实施方式，可以通过第二变压器柱的和漏电路径柱的纵轴线限定第二平面。漏电路径柱尤其可以这样布置，使得第二平面在此垂直于由第一和第二变压器柱的纵轴线撑开的第一平面延伸。

按照一种实施方式，变压器铁芯包括多个漏电路径柱，其中，每个漏电路径柱分别具有自己的纵轴线。多个漏电路径柱尤其可以这样布置，使得漏电路径柱的所有的纵轴线均处在由第一变压器柱和第二变压器柱的第一纵轴线和第二纵轴线形成的第一平面外。以这种方式可以通过多个漏电路径柱形成所需的漏电感。由此可以将各个漏电路径柱构造得特别小和有效，因而必要时可以进一步减小所需的结构空间。

按照一种实施方式，可以通过至少两个漏电路径柱的纵轴线撑开一个平面，该平面平行于由第一变压器柱的和第二变压器柱的第一纵轴线和第二纵轴线撑开的第一平面延伸。第一变压器柱和第二变压器柱以这种方式可以布置在一条线中，该线平行于由两个漏电路径柱形成的一条线。这实现了带有漏电路径柱的变压器铁芯的一种特别紧凑和有效的结构。

按照一种实施方式，至少两个漏电路径柱可以被这样布置，使得该两个漏电路径柱的纵轴线限定了一个平面，该平面垂直于有第一变压器柱的第一纵轴线和第二变压器柱的第二纵轴线限定的第一平面延伸。这种配置实现了漏电路径柱在由第一变压器柱和第二变压器柱形成的一条线的两侧的布置。

上述设计方案和扩展设计倘若合理的话可以任意相互组合。本发明的其它的设计方案、扩展设计和实施方案也包括本发明的之前的或接下来关于实施例所说明的特征的未明确提到的组合。本领域技术人员在此尤其也将各个方面作为改进方案或补充添加给本发明的相应的基本形式。

附图说明

接下来借助附图阐释本发明的其它特征和优点。附图中：

图1是按照一种实施方式的变压器铁芯的立体视图；并且

图2至6示意性示出了按照本发明的实施方式的变压器铁芯的横截面。

具体实施方式

图1示意性示出了按照一种实施方式的变压器铁芯1的立体视图。该变压器铁芯包括第一变压器柱10、第二变压器柱20、漏电路径柱30以及第一轭41和第二轭42。如可以看到的那样，第一变压器柱10、第二变压器柱20和漏电路径柱30布置在第一变压器轭41和第二变压器轭42之间。第一变压器柱10、第二变压器柱20和漏电路径柱30的上方的端面尤其指向上方的第二变压器轭42的方向。第一变压器柱10、第二变压器柱20和漏电路径柱30的下方的端面尤其指向下方的第一变压器轭41的方向。

第一变压器柱10在此具有纵轴线11。通过这条纵轴线11可以例如涉及对称轴线，其从第一变压器柱10的上端面延伸至下端面。但原则上任意其它的纵轴线、特别是在第一变压器柱10的上方的和下方的端面之间的纵轴线均是可行的。第二变压器柱20类似地具有在第二变压器柱20的上端面和下端面之间延伸的第二纵轴线21。漏电路径柱30同样具有在该漏电路径柱30的上端面和下断面之间延伸的另一条纵轴线31。

在按图1的在此示出的实施方式中，第一变压器柱10和第二变压器柱20以及漏电路径柱30分别具有垂直于相应的纵轴线的至少近似正方形的横截面。但本发明并不局限于这种正方形的横截面。更确切地说，变压器柱10、20以及漏电路径柱30的横截面可以是任意形状。矩形的、圆形的、椭圆形的或其它形状的横截面例如均是可行的。

第一变压器柱10的纵轴线11、第二变压器柱20的第二纵轴线21以及漏电路径柱30的另一条纵轴线31在此不是排在一条共同的线上。换句话说，第一变压器柱10的第一纵轴线11和第二变压器柱22的第二纵轴线21处在一个虚拟的平面中，并且漏电路径柱30的纵轴线31在此处在这个由第一和第二变压器柱10、20的纵轴线11、21撑开的虚拟的平面外。以这种方式通过变压器铁芯1的结构形成了一种弯曲的结构、在此例如为L形结构。

为了构造带有在此所示的变压器铁芯结构1的变压器，可以例如在第一变压器柱10处布置着第一绕组61、例如初级绕组，并且在第二变压器柱20处布置着第二绕组62、例如次级绕组。以这种方式能实现在第一变压器柱10处的绕组和在第二变压器柱20处的绕组之间的感应式能量传输。为了适应和调整带有在此所示的变压器铁芯1的结构的变压器的漏电感，可以尤其在漏电路径柱30处设置一间隙、例如气隙50。这个气隙50例如可以处在漏电路径柱30和上方的第二变压器轭42之间。不过此外，在漏电路径柱30的区域中的用于气隙50的任意其它位置原则上也是可行的。尤其可以通过气隙50的尺寸的变化和调整来适应和改变变压器的漏电感。

图2示意性示出了按照一种实施方式的带有变压器铁芯1的变压器的横截面。图1所示的第一和第二变压器轭41、42在此用虚线示出。通过变压器柱10的第一纵轴线11和第二变压器柱20的第二纵轴线21限定了一个平面，该平面在按图2的横截面中通过A-A´示出。漏电路径柱30的纵轴线31在此在这个平面A-A´的旁。例如可以通过第二变压器柱20的第二纵轴线21和漏电路径柱30的纵轴线31撑开另一个平面，该平面在按图2的横截面中通过B-B´示出。按A-A´的平面和按B-B´的平面尤其可以垂直地或者至少近似垂直地相交。

在第一变压器柱10处可以例如设有第一绕组、特别是变压器的初级绕组，并且在第二变压器柱20处可以例如设有另一个绕组、特别是变压器的次级绕组。基于用于变压器铁芯1的结构的弯曲的几何形状，在此能特别良好地接近初级绕组的和次级绕组的接线。

图3示意性示出了按照另一个实施方式的变压器铁芯1的横截面。这个实施方式与之前所述的按图2的实施方式的区别在于，变压器铁芯1在这种情况下具有两个漏电路径柱30。两个漏电路径柱30分别具有纵轴线31，所述纵轴线处在通过第一变压器柱10的第一纵轴线11和第二变压器柱20的第二纵轴线21撑开的平面A-A´外。在此处所示的实施方式中，漏电路径柱30的两条纵轴线31和第二变压器柱20的纵轴线21处在一个共同的平面B-B´中。但这仅可以理解为是示例性的实施方式。此外，变压器铁芯1也可以具有任意其它配置，在任意其它配置中，漏电路径柱30的纵轴线31处在由第一变压器柱10的第一纵轴线11和第二变压器柱20的第二纵轴线21撑开的平面A-A´外。

图4示意性示出了变压器铁芯1的另一个实施方式。在这个实施方式中，变压器铁芯1具有有各一条纵轴线31的四个漏电路径柱30。所述四个漏电路径柱31在此例如沿着矩形或正方形布置在由变压器铁芯1形成的结构的外角处。

图5示意性示出了变压器铁芯1的另一个实施方式。变压器铁芯1在此具有微长的漏电路径柱30，该漏电路径柱平行于通过第一变压器柱10的第一纵轴线11和第二变压器柱20的第二纵轴线21撑开的平面A-A´地延伸经过在第一变压器柱10和第二变压器柱20之间的尺寸。例如可以在平面A-A´的每一侧上设置相应的漏电路径柱30。但此外也可能的是，在一侧上设置仅一个延伸经过在第一变压器柱30和第二变压器柱20之间的总长度的漏电路径柱30。

最后，图6示出了带有漏电路径柱30的变压器铁芯1的另一个实施方式。如在此示出的那样，变压器铁芯1不是强制性地具有带直角的正方形、矩形或L形的结构。原则上对按本发明的变压器铁芯1来说也可能的是，设置至少一个漏电路径柱30，其纵轴线31处在由两个变压器柱10、20的纵轴线11、21撑开的一个面旁。

原则上适用于制造变压器铁芯的任意材料均能作为用于变压器柱10、20、变压器轭41、42以及一个或多个漏电路径柱30的材料。各个柱和轭尤其也可以由板材或板叠实现。在此，诸如变压器柱10、20、漏电路径柱30和变压器轭41、42的部件中的多个部件也可以形成一个共同的构件。除上方的第一变压器轭42外，所有的部件例如均能实施成共同的构件。此外也可能的是，所述一个或多个漏电路径柱30和第一变压器轭41例如可以实施成共同的构件以及第一和第二变压器柱10、20以及第二变压器轭42同样可以实施成共同的构件。此外，前述变压器铁芯1的部件的任意其它组合作为共同的结构元件当然也是可行的。

如之前已经提到的那样，可以在漏电路径柱30和第一变压器轭41和/或第二变压器轭42之间设置一间隙50、特别是气隙。必要时也可以将任意合适的填充材料置入到这个气隙中。

此外也可能的是，一个或多个漏电路径柱30实施成带有分散的气隙的漏电路径柱，这就是说，漏电路径柱可以由有铁磁的粉末颗粒的材料制成。

概括而言，本发明涉及一种带有至少一个附加的柱的变压器铁芯。这个附加的柱用于构成漏电路径。为了优化结构空间并且为了更为方便地连接变压器绕组，变压器柱和所述附加的漏电路径柱不是沿着一条共同的线布置。

Claims (9)

1.带有变压器铁芯（1）的变压器，所述变压器铁芯带有：

第一变压器柱（10），其具有第一纵轴线（11），其中，所述第一变压器柱（10）构造用于被初级绕组包围；

第二变压器柱（20），其具有第二纵轴线（21），其中，所述第二变压器柱（20）构造用于被次级绕组包围；和

漏电路径柱（30），其具有另外的纵轴线（31），其中，所述漏电路径柱（30）近似平行于所述第一变压器柱（10）和所述第二变压器柱（20）来布置，并且其中，在所述漏电路径柱（30）处没有设置绕组，并且

其中，漏电路径柱（30）的纵轴线（31）处在由第一纵轴线（11）和第二纵轴线（21）撑开的第一平面（A-A´）外，

其中，所述变压器此外具有布置在第一变压器柱（10）处的初级绕组（61），并且所述变压器具有至少一个布置在第二变压器柱（20）处的次级绕组（62）。

2.按照权利要求1所述的变压器，带有：

第一变压器轭（41）；和

第二变压器轭（42），

其中，所述第一变压器柱（10）、所述第二变压器柱（20）和所述漏电路径柱（30）布置在第一变压器轭（41）和第二变压器轭（42）之间。

3.按照权利要求2所述的变压器，其中，所述第一变压器轭（41）、所述第一变压器柱（10）、所述第二变压器柱（20）和所述漏电路径柱（30）被连贯地构造。

4.按照权利要求2或3所述的变压器，其中，在所述第二变压器轭（42）和所述漏电路径柱（30）之间布置着气隙（50）。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的变压器，其中，所述漏电路径柱（30）包括铁磁的粉末颗粒。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的变压器，其中，由所述第二变压器柱（20）和所述漏电路径柱（30）撑开的第二平面垂直于由所述第一和第二纵轴线（11、21）撑开的第一平面（A-A´）。

7.按照权利要求1至3中任一项所述的变压器，带有多个漏电路径柱（30），它们分别具有纵轴线（31），

其中，所述漏电路径柱（30）的纵轴线（31）处在由所述第一纵轴线（11）和所述第二纵轴线（21）撑开的第一平面（A-A´）外。

8.按照权利要求7所述的变压器，其中，至少两个漏电路径柱（30）的纵轴线（31）撑开了一个平行于由所述第一和第二纵轴线（11、21）撑开的第一平面（A-A´）延伸的平面。

9.按照权利要求7所述的变压器，其中，至少两个漏电路径柱（30）的纵轴线（31）撑开了一个垂直于由所述第一和第二纵轴线（11、21）撑开的第一平面（A-A´）的平面（B-B´）。

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