CN114556500A - 具有减少寄生损失的平面变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平面变压器(10)，所述平面变压器(10)包括平面第一初级线圈(12)、平面第一次级线圈(14)和变压器磁芯(18)；所述平面第一次级线圈(14)电感地耦合所述第一初级线圈(12)，所述变压器磁芯(18)用于至少绕着所述变压器磁芯(18)的第一开口(16)引导由所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)所生成的磁通量。所述第一初级线圈(12)和所述第一次级线圈(14)通过所述第一开口(16)盘绕所述变压器磁芯(18)。所述第一初级线圈(12)和所述第一次级线圈(14)布置于第一平面上。本发明还涉及一种包括此类平面变压器的电池充电器。

Description

具有减少寄生损失的平面变压器

技术领域

本发明属于平面变压器领域，特别地涉及一种具有减少寄生电容的平面变压器，其中寄生电容耦接在平面变压器的初级线圈和次级线圈之间。

背景技术

平面变压器为变压器的子类，其特点在于特别的平面配置。对于需要变压器功能的电子装置而言，其减小尺寸的解决方案广泛地应用了平面变压器。变压器的初级和次级线圈的线匝通常形成为薄铜片或蚀刻于PCB上。

当在高频范围内(例如在高于100kHz的频率下)用于AC电流时，根据现有技术已知的平面变压器存在多个众所周知缺点。更多相关缺点的一些为所谓“集肤效应”和所谓“邻近效应”。

“集肤效应”指代任何AC电流以电流密度分布流动通过电导体的趋势，该电流密度分布从导体的横截面的周边朝向中心减小，使得电荷传导大部分地集中于导体的周边区域中，即，在导体的“表皮”处。集肤效应随着频率增加而变得更加明显。因此，有效电阻在高频率下增加，由此损失也增加。

“邻近效应”指代任何AC电流在导体的区域中集中(即，以局部较高电流密度流动)的趋势，这些区域进一步远离其它附近导体，诸如在紧密缠绕线圈内。该效应对于增加频率变得更加明显。因此，由于邻近效应，导体的有效电阻随着频率而增加。

另外，由于相互的寄生电容耦合，变压器的初级和次级线圈会不利地影响彼此。

因此，关于平面变压器领域中减少损失的技术还有改善的余地。

发明内容

本发明对问题的解决是提供了具有减少损失的平面变压器，特别是减少因平面变压器的初级(加感)线圈和次级(感应)线圈之间存在耦合的寄生电容带来的损失，以及减少由于集肤效应和邻近效应带来的损失。本问题通过根据权利要求1所述的平面变压器来解决。本发明的优选实施例在所附的从属权利要求中进行描述。

本发明的第一方面涉及一种平面变压器。该平面变压器包括平面第一初级线圈和平面第一次级线圈，该平面第一次级线圈电感地耦合第一初级线圈。“平面”在本文中指代的是线圈基本上在平面中(即，在两个维度上)延伸，使得线圈在垂直于所述平面的方向(在本文称为“轴向方向”)上的尺寸或延伸可被忽略，或至少相对于线圈在限定前述平面的两个方向上的延伸为较小的。平面第一初级线圈和平面第一次级线圈彼此感应地耦合成使得当电流流动通过平面第一初级线圈时，平面第一初级线圈引起平面第一次级线圈上的感应电流，或反之亦然。因此，平面第一初级线圈可操作为加感线圈，并且平面第一次级线圈可操作为感应线圈，或反之亦然。第一初级线圈和/或第一次级线圈可包括涂层布线。

平面变压器还包括变压器磁芯以用于至少绕着第一开口引导由第一初级线圈和/或第一次级线圈所生成的磁通量。例如，如果电流流动通过第一初级线圈，那么变压器磁芯可引导由第一初级线圈所生成的磁通量，该第一初级线圈可引起第一次级线圈上的电流。变压器磁芯可优选地包括或为具有高磁导率的磁性材料，特别地为铁磁材料。

变压器磁芯可具有绕着第一开口的环状形状或闭合方形形状。例如，变压器磁芯可具有圆形横截面，并且可具有环状形状并可配置用于绕着圆形第一开口引导磁通量。在其它实例中，变压器磁芯可具有大体多边形横截面，特别地为矩形或方形横截面，或具有倒圆边缘的矩形或方形横截面；并且变压器磁芯可具有闭合方形或矩形的形式，该闭合方形或矩形绕着矩形或方形第一开口闭合。

变压器磁芯无需为整体的，即，其无需绕着第一开口的整个周边连续地延伸。因此，至少第一开口无需具有界定开口的连续外周边。变压器磁芯可包括两个或更多个独立变压器磁子芯，诸如在具有一个开口的情况下，与I形子芯叠加的U形或C形子芯。然后，变压器磁芯的第一开口可形成于多个磁芯子元件之间。例如，第一开口可形成于U形子芯和堆叠于该U形子芯上的I形子芯之间，使得“U”形的线匝背离I形子芯。变压器磁芯在配置用于绕着例如两个开口引导磁通量的情况下，可例如包括两个叠加E形子芯，或叠加至I形子芯的一个E形子芯。技术人员可理解变压器磁芯和/或其子元件的其它可能芯形组合。

第一初级线圈和第一次级线圈可通过第一开口盘绕变压器磁芯。特别地，第一初级线圈和第一次级线圈可通过第一开口盘绕变压器磁芯的至少一部分。第一初级线圈和第一次级线圈可通过第一开口盘绕变压器磁芯的至少一部分。例如，如果变压器磁芯包括堆叠于I形子芯上的E形子芯，那么第一初级线圈和第一次级线圈可盘绕E形子芯的中心臂，所述中心臂在这种情况下构成了磁芯的前述“至少一部分”。因为第一初级线圈和第一次级线圈横穿开口，所以第一初级线圈和第一次级线圈封闭了变压器磁芯的所述部分。因此，例如如果电流流动通过第一初级线圈，那么由第一初级线圈所感应的磁通量将通过变压器磁芯来引导。由第一初级线圈所感应的磁通量引起第一次级线圈中的电流。

例如，第一初级线圈和第一次级线圈可通过圆形第一开口盘绕环状变压器磁芯。在其它实例中，例如，如果变压器磁芯包括面向I形子芯的U形子芯，那么第一初级线圈和第一次级线圈可通过开口盘绕U形子芯的侧向腿部，该开口形成于U-I芯中的U形子芯和I形子芯之间。技术人员可理解用于第一初级线圈和第一次级线圈绕着变压器磁芯的盘绕的其它可能配置。

在本发明的第一方面，第一初级线圈和第一次级线圈可布置于第一平面上。然后，第一初级线圈和第一次级线圈可布置于相同平面上。换句话讲，第一初级线圈和第一次级线圈可为共面的。因此，变压器磁芯(第一初级线圈和第一次级线圈盘绕该变压器磁芯)的前述至少一部分可对应于变压器磁芯的横截面，该横截面与第一平面相交，第一初级线圈和第一次级线圈布置于该第一平面上。本发明的发明人发现，当第一初级线圈和第一次级线圈共面时，第一初级线圈和第一次级线圈之间电感的寄生能力可有利地减少。

在本发明的优选实施例中，第一初级线圈和第一次级线圈可为同心的。因此，第一初级线圈的线匝和第一次级线圈的线匝可围绕一共同中心绕圈，其中所述共同中心可特别地包括于变压器磁芯内。在本发明的优选实施例中，有利地，第一初级线圈可由第一次级线圈包围，或第一次级线圈可由第一初级线圈包围；当第一初级线圈和第一次级线圈同心地布置时，第一初级线圈和第一次级线圈之间电感的寄生能力可进一步减少，从而改善平面变压器的性能。

在本发明的优选实施例中，第一初级线圈和第一次级线圈可在径向方向上隔开。如本文所用，“径向方向”可指代从第一初级线圈或第一次级线圈的给定点指向线圈所盘绕的线圈中心的方向。值得注意的是，尽管该方向可与具有绕着所述线圈中心呈旋转对称的配置的圆柱形坐标系中的“径向坐标”重合，例如当第一初级线圈和/或第一次级线圈的线匝为圆形或大体圆形(诸如螺旋形)时，但是如本文所用，术语“径向方向”不限于具有此类旋转对称性或任何其它对称性的配置。特别地，线圈的“中心”无需对应于几何中心，并且可例如对应于相应线圈的质量中心的位置。

优选地，第一初级线圈和第一次级线圈之间的径向距离可为0.1mm至15mm，优选地1mm至10mm，更优选地2mm至4mm。本发明的发明人已发现，第一初级线圈和第一次级线圈之间在径向方向上的分离或距离(特别地在前述径向距离范围内)用于提供寄生电容耦合(第一初级线圈和第一次级线圈之间)和期望或预期电感耦合(第一初级线圈和第一次级线圈之间)的目标减少之间的最佳权衡。

在本发明的优选实施例中，平面变压器还可包括一个或多个线圈间径向电介质间隔件，该一个或多个线圈间径向电介质间隔件在第一初级线圈和第一次级线圈之间在径向方向上延伸。第一径向电介质间隔件可为平面的，并且可布置于第一平面上，第一初级线圈和第一次级线圈布置于该第一平面中。因此，一个或多个径向电介质间隔件可在第一初级线圈和第一次级线圈之间在径向方向上延伸。一个或多个线圈间径向电介质间隔件可优选地与第一初级线圈和第一次级线圈为同心的。在本发明的优选实施例中，第一初级线圈和第一次级线圈可通过线圈间径向电介质间隔件在径向方向上互相地分开，该线圈间径向电介质间隔件在径向方向上具有0.1mm至15mm，优选地1mm至10mm，更优选地2mm至4mm的延伸部或厚度。前述厚度可对应于第一初级线圈和第一次级线圈之间在径向方向上的距离。这种配置可有助于在减少寄生电容耦合(第一初级线圈和第一次级线圈之间)和减少预期电感耦合(第一初级线圈和第一次级线圈之间)之间实现前述的最佳权衡，并使得平面变压器在径向方向上的延伸减小。

在本发明的优选实施例中，第一初级线圈和/或第一次级线圈可通过一个或多个轴向电介质间隔件在轴向方向上与变压器磁芯分开。如本文所用，“轴向方向”可指代垂直于初级线圈和/或垂直于第一次级线圈并且平行于其中心轴线(相应线圈绕着该中心轴线盘绕)的方向，即，可指代与第一平面正交的方向。一个或多个轴向电介质间隔件可在第一初级线圈和变压器磁芯之间和/或在第一次级线圈和变压器磁芯之间在轴向方向上延伸。一个或多个轴向电介质间隔件可在第一初级线圈和/或第一次级线圈与变压器磁芯之间在轴向方向上延伸。

例如，第一初级线圈和第一次级线圈可为共面的，其中第一次级线圈围绕第一初级线圈；并且可盘绕E形子芯的中心臂，该E形子芯与I形子芯叠加，从而形成E-I芯。然后，第一轴向电介质间隔件可将第一初级线圈和第一次级线圈与I形子芯分开，并且可布置于位于一侧上的I形子芯和位于另一侧上的第一初级线圈和第一次级线圈之间。另外，第二轴向电介质间隔件可将第一初级线圈和第一次级线圈与E形子芯的正交于中心臂的主要部段分开，第一初级线圈和第一次级线圈盘绕该中心臂。

第一初级线圈和/或第一次级线圈可通过轴向电介质间隔件在轴向方向上与变压器磁芯分开，该轴向电介质间隔件在轴向方向上具有0.1mm至3mm，优选地0.2mm至1.5mm，更优选地0.3mm至1.0mm或0.3mm至0.6mm的厚度。一个或多个轴向电介质间隔件(特别地在前述厚度范围内)可有助于减少磁通量在第一初级线圈和/或第一次级线圈中的分散；并且由于变压器磁芯的接近性，还使得第一初级线圈和变压器磁芯之间和/或第一次级线圈和变压器磁芯之间在轴向方向上的寄生电容减少。

根据本发明的优选实施例，第一初级线圈和/或第一次级线圈可通过一个或多个径向电介质间隔件在径向方向上与变压器磁芯分开。径向电介质间隔件可在第一初级线圈和变压器磁芯之间和/或第一次级线圈和变压器磁芯之间在径向方向上延伸。例如，在其中第一初级线圈和第一次级线圈为共面的并且在变压器磁芯(其具有E-I芯配置)内盘绕(盘绕E形子芯的中心臂)的实施例中，第一径向电介质间隔件可缠绕在第一初级线圈和变压器磁芯之间的E形子芯的中心臂，并且第二径向电介质间隔件可缠绕第一次级线圈，可处于第一次级线圈和E形子芯的侧向臂的内表面之间。

第一初级线圈和/或第一次级线圈可通过径向电介质间隔件在径向方向上与变压器磁芯分开，该径向电介质间隔件在径向方向上具有0.5mm至2.5mm，优选地1.0mm至2.0mm，更优选地1.27mm至1.75mm的厚度。一个或多个径向电介质间隔件(特别地在前述厚度范围内)可有助于减少磁通量在第一初级线圈和/或第一次级线圈中的分散；并且由于变压器磁芯的接近性，还可使得第一初级线圈和变压器磁芯和/或第一次级线圈和变压器磁芯之间在轴向方向上的寄生电容减少。

根据本发明的优选实施例，前述电介质间隔件的任一者(即，一个或多个线圈间径向电介质间隔件、一个或多个轴向电介质间隔件和一个或多个径向电介质间隔件的任一者)可包括或为具有介电常数的材料，该介电常数小于10，优选地小于5，更优选地小于2.5。例如，前述电介质间隔件可包括或为塑料材料，特别地聚丙烯、聚酰亚胺、密拉、纸材、玻璃纤维、具有树脂的玻璃纤维，或环氧树脂。发明人已发现，具有前述范围内的介电常数的电介质材料用于提供平面变压器的元件之间的必要隔离，该必要隔离可允许使第一初级线圈和第一次级线圈之间和第一初级线圈和/或第一次级线圈和变压器磁芯之间的寄生电容耦合最小化。

在本发明的优选实施例中，第一初级线圈和/或第一次级线圈的线匝数量可包括1个至30个，优选地1个至10个，更优选地1个至5个。

在本发明的优选实施例中，第一初级线圈和/或第一次级线圈的电感范围为10μH至10mH，优选地50μH至1mH，更优选地200μH至500μH。

根据本发明的优选实施例，变压器磁芯还可配置用于至少绕着变压器磁芯的第二开口引导由第一初级线圈和/或第一次级线圈所生成的磁通量。例如，变压器磁芯可为E形子芯，或可包括与I形子芯叠加的E形子芯，或可包括两个叠加的E形子芯。然后，第一初级线圈和第一次级线圈可通过第一开口和第二开口盘绕变压器磁芯。例如，变压器磁芯可包括彼此面向的两个叠加E形子芯，使得子芯的一者的中心臂和侧向臂分别地邻接另一子芯的中心臂和侧向臂，并且分别与之对准。然后，磁芯的第一开口形成于中心臂和该中心臂的一侧上的侧向臂之间，而磁芯的第二开口形成于中心臂和该中心臂的另一侧上的侧向臂之间。第一初级线圈和第一次级线圈可通过第一开口和第二开口盘绕子芯的中心臂，这些中心臂互相地对准。

在本发明的优选实施例，平面变压器还可包括平面第二初级线圈和平面第二次级线圈，该平面第二次级线圈电感地耦合第二初级线圈。第二初级线圈可与第一初级线圈串联地连接。第二次级线圈可与第一次级线圈串联地连接。第二初级线圈和第二次级线圈可通过第一开口盘绕变压器磁芯。第二初级线圈和第二次级线圈可分别地再现上文关于第一初级线圈和第一次级线圈所描述的性质。

在一些实施例中，第一初级线圈可布置于第二初级线圈上方，和/或第一次级线圈可布置于第二次级线圈上方。第二初级线圈和第二次级线圈可布置于第二平面上，该第二平面平行于第一平面并且在轴向方向上与第一平面隔开。因此，第二初级线圈和第二次级线圈可平行于第一初级线圈和第一次级线圈延伸并且可在轴向方向上与之隔开。

在本发明的优选实施例中，第二初级线圈和第二次级线圈的至少一者可通过一个或多个线圈间轴向电介质间隔件在轴向方向上与第一初级线圈和/或第一次级线圈分开。一个或多个线圈间轴向电介质间隔件可在第一平面和第二平面之间在轴向方向上延伸。第二初级线圈和第二次级线圈的至少一者可通过线圈间轴向电介质间隔件在轴向方向上与第一初级线圈和第一次级线圈的至少一者分开，该线圈间轴向电介质间隔件在径向方向上具有0.5mm至10mm，优选地2mm至8mm，更优选地2.5mm至4mm的厚度。

在本发明的优选实施例中，平面变压器装置还可包括第一电感器元件。第一电感器元件可包括第一电感线圈(优选地平面第一电感线圈)和第一电感磁芯，该第一电感线圈与第一初级线圈串联地电连接，该第一电感磁芯用于至少绕着第一电感磁芯的第一开口引导由第一电感线圈所生成的磁通量。第一电感线圈可通过其至少第一开口盘绕第一电感磁芯。第一电感磁芯的结构配置可为先前对于变压器磁芯所描述配置的任一者，这些配置为简洁起见不再详细地描述。第一电感线圈可操作为第一初级线圈的电感负载。第一电感器元件可布置于变压器磁芯上方，其中电介质插入物可任选地布置于第一电感器元件和变压器磁芯之间。

在本发明的一些实施例中，第一电感器元件还可包括第一电感线圈之外的第一电感辅助线圈(优选地，平面第一电感辅助线圈)，该第一电感辅助线圈与第一电感线圈和第一初级线圈两者串联地电连接。第一电感线圈结合第一电感辅助线圈可操作为第一初级线圈的电感负载。第一电感磁芯还配置用于至少绕着第一电感磁芯的第一开口引导由平面第一电感辅助线圈所生成的磁通量。第一电感辅助线圈可通过其至少第一开口盘绕第一电感磁芯。第一电感线圈和第一电感辅助线圈可为平面线圈，该平面线圈布置于相同单个平面上，即它们为共面线圈。在本发明的优选实施例中，平面第一电感线圈和平面第一电感辅助线圈可为同心的。因此，平面第一电感线圈的线匝和平面第一电感辅助线圈的线匝可围绕一共同中心缠绕。在本发明的优选实施例中，平面第一电感线圈可由平面第一电感辅助线圈来围绕，或平面第一电感辅助线圈可由平面第一电感线圈来围绕。有利地，当平面第一电感线圈和平面第一电感辅助线圈同心地布置时，平面第一电感线圈和平面第一电感辅助线圈之间电感的寄生能力可进一步减少，从而减少共模噪声并改善平面变压器的性能。与具有单个电感线圈不同的是，具有两个电感线圈(即，平面第一电感线圈和平面第一电感辅助线圈)的事实提供的技术效果是改善了变压器的第一电感器元件的共模抑制比。这种技术效果得以实现，因为平面第一电感线圈和平面第一电感辅助线圈两者配置为相应低通滤波器。共面和同心布置的第一电感线圈和平面第一电感辅助线圈的配置可为先前对于共面和同心布置的第一初级线圈和第一次级线圈所描述配置的任一者，这些配置为简洁起见不再详细地描述；例如，两种线圈可布置成在径向方向上隔开，并且在径向方向上延伸的一个或多个线圈间径向电介质间隔件可布置于平面第一电感线圈和平面第一电感辅助线圈之间。

在本发明的优选实施例中，平面变压器装置还可包括第二电感器元件，该第二电感器元件包括第二电感线圈(优选地，平面第二电感线圈)和第二电感磁芯，该第二电感线圈与第一次级线圈串联地电连接，该第二电感磁芯用于至少绕着第二电感磁芯的第一开口引导由第二电感线圈所生成的磁通量。第二电感线圈可通过其至少第一开口盘绕第二电感磁芯。第二电感线圈可操作为第一次级线圈的电感负载。第二电感器元件可布置于变压器磁芯的与第一电感器元件相对的侧部上(例如，变压器磁芯下方)，第一电感器元件处于变压器磁芯上方。在其它实例中，第二电感器元件可布置于第一电感器元件上方，使得第二电感器元件和第一电感器元件堆叠并布置于变压器磁芯上方。电介质插入物可任选地布置于第二电感器元件和变压器磁芯之间，或第一电感器元件和第二电感器元件之间。

在本发明的一些实施例中，第二电感器元件还可包括第二电感线圈之外的第二电感辅助线圈(优选地平面第二电感辅助线圈)，该第二电感辅助线圈与第二电感线圈和第一次级线圈串联地电连接。第二电感器线圈结合第二电感辅助线圈可操作为第一次级线圈的电感负载。第二电感磁芯还配置用于至少绕着第二电感磁芯的第一开口引导由第二电感辅助线圈所生成的磁通量。第二电感辅助线圈可通过其至少第一开口盘绕第二电感磁芯。第二电感线圈和第二电感辅助线圈可为布置于相同单个平面上的平面线圈，即，它们为共面线圈。在本发明的优选实施例中，平面第二电感线圈和平面第二电感辅助线圈可为同心的。因此，平面第二电感线圈的线匝和平面第二电感辅助线圈的线匝可围绕一共同中心缠绕。在本发明的优选实施例中，平面第二电感线圈可由平面第二电感辅助线圈围绕，或平面第二电感辅助线圈可由平面第二电感线圈围绕。有利地，当平面第二电感线圈和平面第二电感辅助线圈同心地布置时，平面第二电感线圈和平面第二电感辅助线圈之间电感的寄生能力可进一步减少，从而减少共模噪声并改善平面变压器的性能。与具有单个电感线圈不同的是，具有两个电感线圈(即，平面第二电感线圈和平面第二电感辅助线圈)的事实提供的技术效果是改善了变压器的第二电感器元件的共模抑制比。这种技术效果得以实现，因为平面第二电感线圈和平面第二电感辅助线圈两者配置为相应低通滤波器。

共面和同心布置的第二电感线圈和平面第二电感辅助线圈的配置可为先前对于共面和同心布置的第一初级线圈和第一次级线圈所描述配置的任一者，这些配置为简洁起见不再详细地描述；例如，两种线圈可布置成在径向方向上隔开，并且在径向方向上延伸的一个或多个线圈间径向电介质间隔件可布置于平面第一电感线圈和平面第一电感辅助线圈之间。

在本发明的优选实施例中，第一电感元件和/或第二电感元件可具有在7μH至12μH的范围内的电感。

在本发明的优选实施例中，第一电感器元件和/或第二电感器元件可通过一个或多个芯间轴向电介质间隔件互相地分开。此外或另选地，第一电感器元件和/或第二电感器元件可通过一个或多个芯间轴向电介质间隔件与变压器磁芯分开。第一电感器元件和/或第二电感器元件可通过芯间轴向电介质间隔件互相地分开，该芯间轴向电介质间隔件在轴向方向上具有0.1mm至5mm，优选地0.2mm至1mm，更优选地0.3mm至0.6mm的厚度。此外或另选地，第一电感器元件和/或第二电感器元件可通过芯间轴向电介质间隔件与变压器磁芯分开，该芯间轴向电介质间隔件在轴向方向上具有0.1mm至5mm，优选地0.2mm至1mm，更优选地0.3mm至0.6mm的厚度。

优选地，第一电感磁芯和/或第二电感磁芯可包括通过子芯间轴向电介质间隔件在轴向方向上互相地分开的两个叠加(即，堆叠)电感子芯。例如，如果第一电感磁芯和/或第二电感磁芯为E-I形磁芯，那么子芯间轴向电介质间隔件可布置于E形子芯和I形子芯之间。一个或多个子芯间轴向电介质间隔件可在轴向方向上具有0.1mm和5mm，优选地1.0mm至3mm，更优选地1.5mm至2.5mm之间的厚度。

根据本发明的优选实施例，第一初级线圈、第一次级线圈、第二初级线圈和第二次级线圈的至少一者包括绞合线材或为绞合线材。换句话讲，第一初级线圈、第一次级线圈、第二初级线圈和第二次级线圈的至少一者可通过绞合线材的线匝来形成。绞合线材可包括多个平行子线材和/或多个交织子线材。绞合线材的使用可有利地减少平面变压器由于线圈的集肤效应带来的性能损失。

本发明的第二方面涉及根据先前所描述实施例的任一者的一种平面变压器，但其中的第一初级线圈和第一次级线圈布置于不同平面上，而不是布置于相同的平面上(即，布置于第一平面上)。例如，第一初级线圈可布置于第一平面上，并且第一次级线圈可布置于第一初级线圈下方，即，布置于第二平面上，该第二平面平行于第一平面并且在轴向方向上与第一平面隔开。根据本发明的平面变压器，其中涉及到的间隔件(例如，在轴向方向上将第一初级线圈和/或第一次级线圈与变压器磁芯分开的轴向电介质间隔件，和在径向方向上将第一初级线圈和/或第一次级线圈与变压器磁芯分开的径向电介质间隔件)的存在、布置和厚度的配置均可对应于上文根据本发明的第一方面所描述的那些平面变压器中的间隔件，并且为简洁起见不再详细地描述。下文提供了包括本发明的第二方面的实例的汇总列表。

根据本发明的实施例的平面变压器可特别地适合于在高频范围内操作，诸如100kHz至2MHz，特别地250kHz至750kHz或250kHz至500kHz的频率。

本发明的另一方面涉及一种用于为电池组充电的电池充电器，该电池充电器包括根据本文所描述的第一方面或第二方面的平面变压器的实施例的任一者的平面变压器。

附图说明

图1根据本发明的实施例示意性地示出了平面变压器，其中图1a和图1b分别示出了其前剖视图和顶部剖视图，并且图1c对应于平面变压器的变压器磁芯的图1a的视图。

图2根据本发明的实施例示意性地示出了平面变压器，其中图2a和图2b分别示出了其前剖视图和顶部剖视图，并且图2c对应于平面变压器的变压器磁芯的图2a的视图。

图3根据本发明的实施例示意性地示出了变压器。

图4为对应于图3的平面变压器的示意性电路图。

图5根据本发明的实施例示意性地示出了平面变压器。

图6为对应于图5的平面变压器的示意性电路图。

图7根据本发明的实施例示意性地示出了平面变压器。

图8根据本发明的实施例示意性地示出了变压器。

图9根据本发明的实施例示意性地示出了平面变压器。

图10根据本发明的实施例示意性地示出了电感器元件的顶视图。

具体实施方式

图1根据本发明的第一方面的实施例示出了平面变压器10。图1a示出了平面变压器10的前剖视图，而图1b示出了在图1a中以虚线所示的切割平面A-A’处的电力变压器10的顶部剖视图。平面变压器10包括平面第一初级线圈12和平面第一次级线圈14。第一初级线圈12的线匝和第一次级线圈14的线匝大体在一个平面(“第一平面”)中延伸。出于全面性的目的，线圈的线匝已示意性地示为独立线匝，但每个线圈应视为限定数个线匝的螺旋部。

平面第一次级线圈14电感地耦合第一初级线圈12。电力变压器10包括变压器磁芯18，对应于图1a的顶视图，变压器磁芯18的单独剖视图提供于图1c中，其中出于说明目的而移除了所有其它元件。在所示实例中，变压器磁芯18包括I形子芯18b和叠加于I形子芯18b上的C形子芯18a。C形子芯18a的侧向臂邻接I形子芯18b，从而形成了变压器磁芯18的子芯18a和18b之间的第一开口16。在所示实施例中，第一开口16具有矩形横截面，如图1c所见。在其它实施例中，第一开口16可具有其它形状的横截面。

第一初级线圈12和第一次级线圈14通过第一开口16盘绕变压器磁芯18。特别地，第一初级线圈12和第一次级线圈14穿过开口16盘绕变压器磁芯18的C形子芯18a的左侧侧向左臂(如图1所见)。当电流流动通过第一初级线圈12时，由第一初级线圈12所生成的磁通量由变压器磁芯18引导通过变压器磁芯18的内部并绕着第一开口16。由第一初级线圈12所生成的磁通量引起第一次级线圈14中的感应电流。变压器磁芯18为由铁复合物所制成的铁磁芯。

如图1所见，第一初级线圈12和第一次级线圈14布置于第一平面上，即，为共面的。第一初级线圈12和第一次级线圈14(如图1b所示的)为同心的，即，同心地围着C形子芯18a的侧向臂之一缠绕。第一初级线圈被第一次级线圈14包围。虽然图1仅示例性地示出第一初级线圈12的两个线匝12a和12b和第一次级线圈14的两个线匝14a和14b，但是第一初级线圈12和第一次级线圈14可包括较大数量的线匝，这些线匝为说明的简单性起见而未示出。例如，第一初级线圈12和第一次级线圈14可各自包括盘绕变压器磁芯18的四个线匝。

如图1b所示，第一初级线圈12和第一次级线圈14在径向方向上隔开了一径向距离，该径向距离在所示实施例中为2.5mm。第一初级线圈12通过具有对应于前述径向距离的厚度的线圈间径向电介质间隔件20在径向方向上与第一次级线圈14分开，该线圈间径向电介质间隔件20在第一初级线圈12和第一次级线圈14之间沿径向方向延伸。在图1所示的实施例中，第一初级线圈12和第一次级线圈14(即，其线匝)具有圆形横截面。

在图1所示实施例中，第一初级线圈12和第一次级线圈14通过第一轴向电介质间隔件22a和第二轴向电介质间隔件22b在轴向方向(在图1a中示出为方向“z”)上与变压器磁芯18分开。第一轴向电介质间隔件22a在轴向方向上布置于C形子芯18a和“第一平面”(第一初级线圈12和第一次级线圈14布置于该第一平面上)之间，从而在位于一侧上的C形子芯18a和位于另一侧上的第一初级线圈12和第一次级线圈14之间延伸。第二轴向电介质间隔件22b在轴向方向上布置于I形子芯18b和“第一平面”之间，该第一平面在轴向方向z上在位于一侧上的I形子芯18b和位于另一侧上的第一初级线圈12和第一次级线圈14之间延伸。在所示实施例中，轴向电介质间隔件22a和22b在轴向方向上具有0.4mm的厚度。

第一初级线圈12通过第一径向电介质间隔件24a和第二径向电介质间隔件24b在径向方向上与变压器磁芯18分开，该径向方向在图1a所示的横截面中对应于方向“x”；第一径向电介质间隔件24a和第二径向电介质间隔件24b在径向方向上(在C形子芯18a的左侧侧向臂的相应侧部上)在变压器芯18和第一初级线圈12之间延伸。第一次级线圈14通过第三径向电介质间隔件24c在径向方向上与变压器磁芯18分开，并且在径向方向上在C形子芯18a的右侧侧向臂和第一次级臂14之间延伸。在所示实施例中，第一至第三径向电介质间隔件24a、24b和24e在径向方向上具有1.5mm的厚度。

电介质间隔件20、22a、22b、24a、24b、24c、24d和24e由具有小于2.5的介电常数的材料制成，例如聚氨酯。

在图1所示的实施例中，第一初级线圈12和第一次级线圈14大约具有220μH的电感。

图2根据本发明的相关实施例示出了电力变压器10。图2a示出了对应于图1a的视图的前剖视图。图2b示出了对应于图1b的视图的顶部剖视图。图2c示出了对应于图1c的图2a的视图，其中除变压器磁芯18之外的其他所有元件出于说明目的而移除。该电力变压器10中的用与图1相同的附图标号指示的元件在图1的变压器10已经描述过，所以为简洁起见不再详细地描述。

在图2所示的实施例中，替代圆形横截面，第一初级线圈12和第一次级线圈14具有矩形横截面，如图2a所见。在其它实施例中，第一初级线圈12和第一次级线圈14可具有不同横截面，并且第一初级线圈12的横截面在形状上可不同于第一次级线圈14的横截面。虽然图2仅示例性地示出第一初级线圈12和第一次级线圈14均只包括一个线匝，但是这仅出于说明目的。第一初级线圈12和第一次级线圈14可包括较大数量的线匝，例如，4个、5个或10个线匝。

如图2c所见，这些实施例的变压器磁芯18包括I形子芯18b和堆叠于I形子芯18b上的E形子芯18a，从而在E形子芯18a和I形子芯18b之间形成第一开口16a和第二开口16b。第一初级线圈12和第一次级线圈14通过第一开口16a和第二开口16b盘绕变压器磁芯18，特别地是盘绕E形子芯18a的中心臂。变压器磁芯18配置用于绕着第一开口16a和第二开口16b引导由第一初级线圈12所生成的磁通量，第一初级线圈12引起第一次级线圈14中的感应电流。

如图2所见，第一初级线圈12通过径向电介质间隔件24e在径向方向上(即，在图2a的x方向上)与变压器磁芯18的E形子芯18a的中心臂分开，径向电介质间隔件24e布置于第一平面上；第一初级线圈12和第一次级线圈14在该第一平面上延伸，从而围绕E形子芯18a的中心臂，E形子芯18a在径向方向上在所述中心臂和第一初级线圈12之间延伸。

如在图1所示的实施例中，第一初级线圈12和第一次级线圈14通过芯间径向电介质间隔件20在径向方向上互相地分开。另外，第一次级线圈14通过第一径向电介质间隔件24d与E形子芯18a的左侧侧向臂分开，第一径向电介质间隔件24d布置于E形子芯18a的左侧侧向臂周围，E形子芯18a在径向方向上在所述侧向臂和第一次级线圈14之间延伸。同样，第一次级线圈14通过第二径向电介质间隔件24f在径向方向上与E形子芯18a的右侧侧向臂分开，第二径向电介质间隔件24f布置于第一平面上的E形子芯18a的右侧侧向臂周围并且因此在径向方向上在E形子芯18a的右侧侧向臂和第一次级线圈14之间延伸。

图3根据本发明的相关实施例示出了平面变压器10。对于先前在图1和图2所示实施例的平面变压器10中所讨论的具有相同附图标号的那些元件在此为简洁起见将不再详细地讨论。

除了第一初级线圈12和第一次级线圈14，图3所示的平面变压器10包括平面第二初级线圈32和平面第二次级线圈34，平面第二次级线圈34电感地耦合第二初级线圈32。第二初级线圈32和第二次级线圈34为互相共面的并且布置于第二平面上，该第二平面平行于第一平面(第一初级线圈12和第一次级线圈14布置于该第一平面上)并且在轴向方向上与该第一平面隔开，该轴向方向在图3中对应于方向z。第二初级线圈32布置于与之平行的第一初级线圈12下方。第二次级线圈34布置于与之平行的第一次级线圈14下方。

第二初级线圈32和第二次级线圈34通过变压器磁芯18的第一开口16a和第二开口16b盘绕变压器磁芯18，如同第一初级线圈12和第一次级线圈14。

在图3所示的实施例中，变压器磁芯18包括堆叠于第二E形子芯18b上的第一E形子芯18a，使得第一E形子芯18a的臂邻接第二E形子芯18b的臂，从而形成两个E形子芯18a和18b之间的第一开口16a和第二开口16b。

第一初级线圈12通过径向电介质间隔件24e在径向方向上与变压器磁芯18分离，特别地与第一E形子芯18a的中心臂分开，径向电介质间隔件24e布置于E形子芯18a的中心臂周围，E形子芯18a在径向方向上在变压器磁芯18和第一初级线圈12之间延伸。第一初级线圈12和第一次级线圈14通过线圈间径向电介质间隔件20在径向方向上彼此分开。第一次级线圈14通过径向电介质间隔件24d在径向方向上与第一E形子芯18a的侧向臂分开，径向电介质间隔件24d布置成围绕第一E形子芯18a的中心臂，与第一E形子芯18a的侧向臂的内部壁相邻，如图3所见。在轴向方向上，第一初级线圈12和第一次级线圈14通过轴向电介质间隔件22a与第一E形子芯18a分开，轴向电介质间隔件22a具有与上述轴向电介质间隔件22a的配置类似的配置。

同样，第二初级线圈32通过径向电介质间隔件44e在径向方向上与第二E形子芯18b的中心臂分开，径向电介质间隔件44e具有与径向电介质间隔件24b的配置类似的配置。第二初级线圈32和第二次级线圈34通过第二线圈间径向电介质间隔件20’在径向方向上互相地分开，第二线圈间电介质间隔件20’具有与线圈间径向电介质间隔件20的配置类似的配置。第二次级线圈34通过径向电介质间隔件44d在径向方向上与第二E形子芯18b分开，径向电介质间隔件44d具有与径向电介质间隔件24d的配置类似的配置。另外，第二初级线圈32和第二次级线圈34通过轴向电介质间隔件22b在轴向方向上与第二E形子芯18b分开。

此外，第二初级线圈32和第二次级线圈34通过线圈间轴向电介质间隔件40在轴向方向上与第一初级线圈12和第一次级线圈14分开，线圈间轴向电介质间隔件40在径向方向上在第一平面和第二平面之间延伸；第一初级线圈12和第一次级线圈14布置于该第一平面上，第二初级线圈32和第二次级线圈34布置于该第二平面上。线圈间轴向电介质间隔件40布置于第一E形子芯18a和第二E形子芯18b的中心臂周围，如图3所见。

图3的平面变压器10还包括第一电感器元件50，第一电感器元件50布置于变压器磁芯18上方。在所示实施例中，第一电感器元件50直接地布置于第一E形子芯18a的一背侧上，该背侧背离第一开口16a和第二开口16b。第一电感器元件50包括平面第一电感线圈52，平面第一电感线圈52与第一初级线圈12串联地电连接，如图4的电路图所示，该电路图对应于图3所示的平面变压器装置10的基本连接结构。

第一电感器元件50还包括第一电感磁芯58，第一电感磁芯58在所示实施例中包括第一E形子芯58a和I形子芯58b，第一E形子芯58a和I形子芯58b互相地叠加，从而形成了其间的第一开口56a和第二开口56b。在所示实施例中，E形电感子芯58a通过子芯间轴向电介质间隔件72在轴向方向上与I形电感子芯58b分开。

第一电感线圈52盘绕第一电感磁芯58，特别地盘绕E形电感子芯58a的中心臂，使得第一电感磁芯58配置用于绕着第一电感磁芯58的第一开口56a和第二开口56b引导由第一电感线圈52所生成的磁通量。

图3所示的电力变压器装置10还包括第二电感器元件60和第二电感磁芯68；第二电感器元件60包括与第一次级线圈14串联地电连接(如图4所示)的第二电感线圈62；第二电感磁芯68用于绕着第二电感磁芯68的对应开口66a和66b引导由第二电感线圈62所生成的磁通量。在所示实施例中，第二电感器元件16布置于第一电感器元件50上方。第二电感器元件60具有与第一电感器元件50的结构和配置类似的结构和配置，但取向不同。第一电感磁芯58的I形电感器子芯58b布置成相邻于第二电感磁芯68的I形电感子芯68b。因此，分别由第一电感线圈52所产生并由第一电感磁芯58所引导以及由第二电感线圈62所产生并由第二电感磁芯68所引导的磁通线(其在图3中示为闭合虚线)可彼此抵消。

在图3所示的实施例中，第一电感线圈52通过径向电介质间隔件86e在径向方向上与E形电感子芯58a的中心臂分开，并且第二电感线圈62通过径向电介质间隔件84e在径向方向上与E形电感子芯68a的中心臂分开。径向电介质间隔件86e、84e分别地布置于E形电感子芯58a的中心臂周围和E形电感子芯68a的中心臂周围，并且具有与径向电介质间隔件24e和44e的配置和布置类似的配置和布置。

同样，第一电感线圈52通过径向电介质间隔件86d在径向方向上与I形电感子芯58b的侧向臂分开，并且通过轴向电介质间隔件88b在轴向方向上与E形电感子芯58a分开，以及通过轴向电介质间隔件88a与子芯间轴向电介质间隔件72分开。第二电感线圈62通过径向电介质间隔件84d在径向方向上与E形电感子芯68a的侧向臂分开，并且通过轴向电介质间隔件82a在轴向方向上与E形电感子芯68a分开，以及通过轴向电介质间隔件82b在轴向方向上与子芯间轴向电介质间隔件72分开。

第一电感器元件50和第二电感器元件的径向电介质间隔件分别具有与径向电介质间隔件24e和24d的配置和布置类似的配置和布置。第二电感器元件60和第二电感器元件的径向电介质间隔件分别具有与轴向电介质间隔件22a和22b的配置和布置类似的配置和布置。

在图3所示的实施例中，轴向电介质间隔件66a在轴向方向上(即，在z方向上，如图3所见)具有0.3mm的厚度，径向电介质间隔件84d和84e在径向方向上具有1.5mm的厚度，轴向电介质间隔件82b在轴向方向上具有0.6mm的厚度。子芯间轴向电介质间隔件72在轴向方向上具有0.5mm的厚度。轴向电介质间隔件88a在轴向方向上(即，在z方向上，如图3所见)具有0.6mm的厚度，径向电介质间隔件86d和86e在径向方向上具有1.5mm的厚度，轴向电介质间隔件88b在轴向方向上具有0.3mm的厚度。

轴向电介质间隔件22a和22b在轴向方向上具有0.4mm的厚度。径向电介质间隔件24e、24d、44e和44d在径向方向上具有1.5mm的厚度。线圈间电介质间隔件20和20’在径向方向上具有2.5mm的厚度。线圈间轴向电介质间隔件40在轴向方向上具有3mm的厚度。

在图3所示的实施例中，第一初级线圈12和第一次级线圈14大约具有220μH的电感，并且第一电感器线圈52和第二电感器线圈62的每一者大约具有10μH的电感。

虽然图3中未详细地示出，但是第一初级线圈12、第一次级线圈14、第二初级线圈32和第二次级线圈34为绞合线材的线圈，该绞合线材包括多个交织涂层子线材。

图5根据本发明的相关实施例示出了平面变压器10。先前在图1至图4所示实施例的平面变压器10中所讨论的具有相同附图标号的那些元件在此为简洁起见将不再详细地讨论。

此外，图5的平面变压器10的第一电感器元件50还包括第一电感辅助线圈53，第一电感辅助线圈53与第一电感线圈52和第一初级线圈12两者串联地电连接，如图6所示。第一电感辅助线圈53盘绕第一电感磁芯58，特别地盘绕E形电感子芯58a的中心臂，使得第一电感磁芯58配置用于绕着第一电感磁芯58的第一开口56a和第二开口56b引导由第一电感辅助线圈53所生成的磁通量。

如图5所示，第一电感线圈52和第一电感辅助线圈53在径向方向上隔开了一径向距离，该径向距离在所示实施例中为2.5mm。第一电感线圈52通过具有对应于前述径向距离的厚度的线圈间径向电介质间隔件87在径向方向上与第一电感辅助线圈53分开，线圈间径向电介质间隔件87在径向方向上在第一电感线圈52和第一电感辅助线圈53之间延伸。

在图5的具体实施例中，第一电感线圈52和第一电感辅助线圈53为布置于相同平面上的呈平面且同心线圈。

此外，图5的平面变压器10的第二电感器元件60还包括第二电感辅助线圈63，第二电感辅助线圈63与第二电感线圈62和第一次级线圈14两者串联地电连接，如图6所示。第二电感辅助线圈63盘绕第二电感磁芯68，特别地盘绕E形电感子芯68a的中心臂，使得第二电感磁芯68配置用于绕着第一电感磁芯68的第一开口66a和第二开关66b引导由第二电感辅助线圈63所生成的磁通量。

如图5所示，第二电感线圈62和第二电感辅助线圈63在径向方向上隔开了一径向距离，该径向距离在所示实施例中为2.5mm。第二电感线圈62通过具有对应于前述径向距离的厚度的线圈间径向电介质间隔件85在径向方向上与第二电感辅助线圈63分开，线圈间径向电介质间隔件85在径向方向上在第二电感线圈62和第二电感辅助线圈63之间延伸。

在图5的具体实施例中，第二电感线圈62和第二电感辅助线圈63为布置于相同平面上的呈平面且同心线圈。

图7根据上文所描述的本发明的第二方面的实施例示出了平面变压器10’。图7所示的平面变压器10’具有与图1所示平面变压器10相同的部件。然而，第一初级线圈12和第一次级线圈14未布置于相同平面上。相反，第一初级线圈12布置于第一次级线圈14上方，使得第一初级线圈12和第一次级线圈14在轴向方向(其在图7所示的横截面中对应于z方向)上，即在垂直于第一初级线圈12的平面并垂直于第一次级线圈14的平面的方向上互相地隔开。

不同于图1所示的通过线圈间径向电介质间隔件20在径向方向上来分开，在图7所示的实施例中，第一初级线圈12和第一次级线圈14通过线圈间轴向电介质间隔件40在轴向方向上互相地分开，线圈间轴向电介质间隔件40在所示实施例中由聚氨酯制成并且在轴向方向上具有3mm的厚度。

在图7所示的实施例中，变压器磁芯18包括第一C形子芯18a和第二C形子芯18b，第一C形子芯18a和第二C形子芯18b叠加成彼此面向以形成位于其间的变压器磁芯18的第一开口16。第一初级线圈12、第一次级线圈14和线圈间轴向电介质间隔件40通过第一开口16盘绕或缠绕变压器磁芯。

图8示出了本发明的相关实施例，其中变压器磁芯18包括第一E形子芯18a和第二E形子芯18b。因此，第一开口16a和第二开口16b形成于第一E形子芯18a和第二E形子芯18b之间。第一初级线圈12和第一次级线圈14通过变压器磁芯18的第一开口16a和第二开口16b盘绕E形子芯18a和18b的中心臂。变压器磁芯18配置用于绕着变压器磁芯18的第一开口16a和第二开口16b引导由第一初级线圈12所生成的磁通量。

第一初级线圈12和第二初级线圈14具有与先前对于图1至图7所示的实施例所描述的第一初级线圈12和第一次级线圈14的规格相对应的规格。在所示实施例中，第一初级线圈和第一次级线圈14为绞合线材的线圈，该绞合线材包括多个交织涂层子线材。另外，电介质间隔件22a、22b、24a、24b、24c、24d和24e的规格分别地对应于上文参考图1至图7所描述的本发明的实施例的对应电介质间隔件的规格。

图9示出了本发明的第二方面的相关实施例，其中平面变压器10’还包括第一电感器元件50和第二电感器元件60，第一电感器元件50对应于对于图3所示实施例所描述的第一电感器元件，第二电感器元件60对应于对于图3所示实施例所描述的电感器元件60。在图9所示的实施例中，第一电感磁芯58的子芯58a和58b之间或第二电感磁芯68的子芯68a和68b之间不存在子芯间轴向电介质间隔件。不同于堆叠在第一电感器元件50之上并位于变压器磁芯18上方，在本实施例中的第二电感器元件60布置于变压器磁芯18下方，同时第一电感器元件50布置于变压器磁芯18上方。因此，第一电感器元件50和第二电感器元件60在轴向方向z上布置于变压器磁芯18的相对两侧。

在图9所示实施例中，第一电感器元件通过第一芯间轴向电介质间隔件70在轴向方向上与变压器磁芯18分开，并且第二电感器元件60通过第二芯间轴向电介质间隔件70与变压器磁芯18分开。芯间轴向电介质间隔件70各自在轴向方向上具有0.5mm的厚度，并且为聚丙烯。

图10通过虚线示出了在图9所示的切割平面CC’处的第一电感器元件50的顶部剖视图。如图10所见，第一电感线圈52盘绕第一电感磁芯58，特别地盘绕第一电感磁芯58的E形子芯58a的中心臂。第二电感器元件60在对应平面中具有类似的结构。

本公开还涉及下述实例：

实例

1、一种平面变压器，包括：

平面第一初级线圈；

平面第一次级线圈，所述平面第一次级线圈电感地耦合所述第一初级线圈；和

变压器磁芯，所述变压器磁芯用于至少绕着所述变压器磁芯的第一开口引导由所述第一初级线圈和/或所述第一次级线圈所生成的磁通量；

其中所述第一初级线圈和所述第一次级线圈通过所述第一开口盘绕所述变压器磁芯。

2、根据实例1所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈布置于所述第一次级线圈上方，使得所述第一初级线圈和所述第一次级线圈在垂直于所述第一初级线圈的平面并垂直于所述第一次级线圈的平面的方向上互相地隔开。

3、根据前述实例中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈和所述第一次级线圈在轴向方向上隔开。

4、根据实例3所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈和所述第一次级线圈之间的轴向距离为0.1mm至15mm，优选地1mm至10mm，更优选地2mm至4mm。

5、根据前述实例中任一项所述的平面变压器装置，还包括一个或多个线圈间轴向电介质间隔件，所述一个或多个线圈间轴向电介质间隔件在所述第一初级线圈和所述第一次级线圈之间沿轴向方向延伸，其中所述第一初级线圈和所述第一次级线圈通过所述一个或多个线圈间轴向电介质间隔件在所述轴向方向上互相地分开。

6、根据前述实例中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈和/或所述第一次级线圈通过一个或多个轴向电介质间隔件在轴向方向上与所述变压器磁芯分开。

7、根据前述实例中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈和/或所述第一次级线圈通过轴向电介质间隔件在所述轴向方向上与所述变压器磁芯分开，所述轴向电介质间隔件在所述轴向方向上具有0.1mm至3mm，优选地0.2mm至1.5mm，更优选地0.3mm至1.0mm或0.3mm至0.6mm的厚度。

8、根据前述实例中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈和/或所述第一次级线圈通过一个或多个径向电介质间隔件在径向方向上与所述变压器磁芯分开。

9、根据前述实例中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈和/或所述第一次级线圈通过径向电介质间隔件在所述径向方向上与所述变压器磁芯分开，所述径向电介质间隔件在所述径向方向上具有0.5mm至2.5mm，优选地1.0mm至2.0mm，更优选地1.25mm至1.75mm的厚度。

10、根据实例6至10中任一项所述的平面变压器装置，其中所述电介质间隔件的任一者包括或为具有介电常数的材料，所述介电常数小于10，优选地小于5，更优选地小于2.5。

11、根据前述实例中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈和/或所述第一次级线圈包括的线匝数量为1个至30个，优选地1个至10个，更优选地1个至5个。

12、根据前述实例中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈和/或所述第一次级线圈具有在10μH至10mH，优选地50μH至1mH，更优选地200μH至500μH的范围内的电感。

13、根据前述实例中任一项所述的平面变压器，其中所述变压器磁芯还配置用于至少绕着所述变压器磁芯的第二开口引导由所述第一初级线圈和/或所述第一次级线圈所生成的所述磁通量，其中所述第一次级线圈和所述第一次级线圈通过所述第一开口和所述第二开口盘绕所述变压器磁芯。

14、根据前述实例中任一项所述的平面变压器装置，还包括第一电感器元件，所述第一电感器元件包括：

平面第一电感线圈，所述平面第一电感线圈与所述第一初级线圈串联地电连接，和

第一电感磁芯，所述第一电感磁芯用于至少绕着所述第一电感磁芯的第一开口引导由所述第一电感线圈所生成的磁通量，其中所述第一电感器元件布置于所述变压器磁芯上方。

15、根据实例14所述的平面变压器装置，还包括第二电感器元件，所述第二电感器元件包括：

平面第二电感线圈，所述平面第二电感线圈与所述第一次级线圈串联地电连接，和

第二电感磁芯，所述第二电感磁芯用于至少绕着所述第二电感磁芯的第一开口引导由所述第二电感线圈所生成的磁通量，

其中所述第二电感器元件布置于所述变压器磁芯下方或所述第一电感器元件上方。

16、根据实例17或18所述的平面变压器，其中所述第一电感器元件和所述第二电感器元件通过一个或多个芯间轴向电介质间隔件互相地分开，和/或其中所述第一电感器元件和/或所述第二电感器元件通过一个或多个芯间轴向电介质间隔件与所述变压器磁芯分开。

17、根据实例17至19中任一项所述的平面变压器，其中所述第一电感磁芯和/或所述第二电感磁芯包括通过子芯间轴向电介质间隔件在所述轴向方向上所分开的两个叠加电感子芯。

18、根据前述实例中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈和所述第一次级线圈中的至少一者包括或为绞合线材。

21、一种用于为电池组充电的电池充电器，所述电池充电器包括根据前述实例中任一项所述的平面变压器。

Claims (24)

1.一种平面变压器(10)，包括：

平面第一初级线圈(12)；

平面第一次级线圈(14)，所述平面第一次级线圈(14)电感地耦合所述第一初级线圈(12)；和

变压器磁芯(18)，所述变压器磁芯(18)用于至少绕着所述变压器磁芯(18)的第一开口(16)引导由所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)所生成的磁通量；

其中所述第一初级线圈(12)和所述第一次级线圈(14)通过所述第一开口(16)盘绕所述变压器磁芯(18)；和

其中所述第一初级线圈(12)和所述第一次级线圈(14)布置于第一平面上。

2.根据权利要求1所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和所述第一次级线圈(14)为同心的。

3.根据权利要求1或2所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)由所述第一次级线圈(14)围绕。

4.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和所述第一次级线圈(14)在径向方向上隔开。

5.根据权利要求4所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和所述第一次级线圈(14)之间的径向距离为0.1mm至15mm，优选地1mm至10mm，更优选地2mm至4mm。

6.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器装置，还包括一个或多个线圈间径向电介质间隔件(20)，所述一个或多个线圈间径向电介质间隔件(20)在所述第一初级线圈(12)和所述第一次级线圈(14)之间沿径向方向延伸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)通过一个或多个轴向电介质间隔件(22a、22b)在轴向方向上与所述变压器磁芯(18)分开。

8.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)通过轴向电介质间隔件(22a、22b)在所述轴向方向上与所述变压器磁芯(18)分开，所述轴向电介质间隔件(22a、22b)在所述轴向方向上具有0.1mm至3mm，优选地0.2mm至1.5mm，更优选地0.3mm至1.0mm或0.3mm至0.6mm的厚度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)通过一个或多个径向电介质间隔件(24)在径向方向上与所述变压器磁芯(18)分开。

10.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)通过径向电介质间隔件(24a、24b、24c)在所述径向方向上与所述变压器磁芯(18)分开，所述径向电介质间隔件(24a、24b、24c)在所述径向方向上具有0.5mm至2.5mm，优选地1.0mm至2.0mm，更优选地1.25mm至1.75mm的厚度。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的平面变压器装置，其中所述电介质间隔件(20、22、24)的任一者包括或为具有介电常数的材料，所述介电常数小于10，优选地小于5，更优选地小于2.5。

12.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)包括的线匝数量为1个至30个，优选地1个至10个，更优选地1个至5个。

13.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)具有在10μH至10mH，优选地50μH至1mH，更优选地200μH至500μH的范围内的电感。

14.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，其中所述变压器磁芯(18)还配置用于至少绕着所述变压器磁芯(18)的第二开口(16b)引导由所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)所生成的所述磁通量，其中所述第一次级线圈(14)和所述第一次级线圈(14)通过所述第一开口(16a)和所述第二开口(16b)盘绕所述变压器磁芯(18)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，还包括：

平面第二初级线圈(32)；和

平面第二次级线圈(34)，所述平面第二次级线圈(34)电感地耦合所述第二初级线圈(32)；和

其中所述第二初级线圈(32)和所述第二次级线圈(34)通过所述第一开口(16a)盘绕所述变压器磁芯(18)；并且

其中所述第二初级线圈(32)和所述第二次级线圈(34)布置于第二平面上，所述第二平面平行于所述第一平面并且在所述轴向方向上与所述第一平面隔开。

16.根据权利要求15所述的平面变压器，其中所述第二初级线圈(32)和所述第二次级线圈(34)中的至少一者通过一个或多个线圈间轴向电介质间隔件(40)沿所述轴向方向与所述第一初级线圈(12)和/或所述第一次级线圈(14)分开。

17.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，还包括第一电感器元件(50)，所述第一电感器元件(50)包括：

平面第一电感线圈(52)，所述平面第一电感线圈(52)与所述第一初级线圈(12)串联地电连接，和

第一电感磁芯(58)，所述第一电感磁芯(58)用于至少绕着所述第一电感磁芯(58)的第一开口(56a)引导由所述第一电感线圈(52)所生成的磁通量，

其中所述第一电感器元件(50)布置于所述变压器磁芯(18)上方。

18.根据权利要求17所述的平面变压器装置，还包括第二电感器元件(60)，所述第二电感器元件(60)包括：

平面第二电感线圈(62)，所述平面第二电感线圈(62)与所述第一次级线圈(14)串联地电连接，和

第二电感磁芯(68)，所述第二电感磁芯(68)至少绕着所述第二电感磁芯(68)的第一开口(66a)引导由所述第二电感线圈(62)所生成的磁通量，

其中所述第二电感器元件(60)布置于所述变压器磁芯(18)下方或所述第一电感器元件(50)上方。

19.根据权利要求17或18所述的平面变压器，其中所述第一电感器元件(50)还包括：

第一电感辅助线圈(53)，所述第一电感辅助线圈(53)与所述第一电感线圈(52)和所述第一初级线圈(12)两者串联地电连接，和

其中所述第一电感磁芯(58)还配置用于绕着所述第一电感磁芯(58)的所述至少第一开口(56a)引导由所述第一辅助电感线圈(53)所生成的磁通量，

其中优选地，所述第一电感线圈(52)和所述第一电感辅助线圈(53)为布置于相同平面上的平面线圈，和

其中优选地，所述平面第一电感线圈(52)和所述平面第一电感辅助线圈(53)为同心的。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的平面变压器，其中所述第二电感器元件(60)还包括：

第二电感辅助线圈(63)，所述第二电感辅助线圈(63)与所述第二电感线圈(62)和所述第一次级线圈(14)两者串联地电连接，和

其中所述第二电感磁芯(68)还配置用于绕着所述第二电感磁芯(68)的所述至少第一开口(66a)引导由所述第二辅助电感线圈(63)所生成的磁通量，

其中优选地，所述第二电感线圈(62)和所述第二电感辅助线圈(63)为布置于相同平面上的平面线圈，和

其中优选地，所述平面第二电感线圈(62)和所述平面第二电感辅助线圈(63)为同心的。

21.根据权利要求17至20中任一项所述的平面变压器，其中所述第一电感器元件(50)和所述第二电感器元件(60)通过一个或多个芯间轴向间隔件(70)互相地分开，和/或其中所述第一电感器元件(50)和/或所述第二电感器元件(60)通过一个或多个芯间轴向间隔件(70)与所述变压器磁芯(18)分开。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的平面变压器，其中所述第一电感磁芯(58)和/或所述第二电感磁芯(68)包括由子芯间轴向间隔件(72)在所述轴向方向上所分开的两个叠加电感子芯(58a、58b；68a、68b)。

23.根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器，其中所述第一初级线圈(12)和所述第一次级线圈(14)的至少一者包括或为绞合线材。

24.一种用于为电池组充电的电池充电器，所述电池充电器包括根据前述权利要求中任一项所述的平面变压器(10)。

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