CN116779300B - 一种平面变压器及其磁芯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面变压器及其磁芯，包括E型结构状的上芯体和E型结构状的下芯体，上芯体和下芯体安装时，上插板一插接限位下边柱，下插板一插接限位上边柱，上插板二插接限位下中心柱，下插板二插接限位上中心柱，以使上芯体和下芯体对齐安装方便，且牢靠，有助于减少安装时产生的偏移量；且上插板一、下插板一、上边柱和下边柱之间围成注胶液孔，注胶液孔内用于填充黏合剂，以使注胶液孔内填充黏合剂厚度均匀一致，用于减少组合磁芯的侧边端漏磁现象；此外上插板二、下插板二、上中心柱和下中心柱围成气隙散热孔，气隙散热孔便于进行散热，避免温度过高造成上中心柱和下中心柱开裂情况发生。

Description

一种平面变压器及其磁芯

技术领域

本发明涉及平面变压器结构技术领域，具体涉及一种平面变压器及其磁芯。

背景技术

平面变压器是一种具有高频，低造型，高度很小而工作频率很高等特点的变压器，平面变压器的功率可以由5W到20KW、频率自20KHz到2MHz，效率通常可达98%，广泛应用于电信、电焊机、计算机和外设、网络、医疗电子、工业控制、安全系统和电子设备。

平面变压器与传统的变压器相比最大的区别在于铁芯及线圈绕组，平面变压器采用小尺寸的E型、RM型或环型铁氧体磁芯，通常是由高频功率铁氧体材料制成，在高频下有较低的磁芯损耗；绕组采用多层印刷电路板迭绕而成，绕组或铜片迭在平面的高频铁芯上构成变压器的磁回路，这种设计有低的直流铜阻、低的漏感和分布电容，可满足谐振电路的设计要求，而且由于磁芯良好的磁屏蔽，可抑制射频干扰。

现有技术中，平面变压器的上下磁芯是通过胶液黏合固定，但是平面变压器的需求趋向集成化、小型化发展，上下磁芯的安装空间越来越小，与PCB绕组上的周边电子件之间的安全距离越来越小，要求上下磁芯居中安装，且上下对齐安装，不能偏到一边，以保证上下磁芯吸收谐振电路产生的温度热量一致，如公开号为CN102360787B的“一种平面变压器及其磁芯”，是将上磁芯盖在下磁芯上，确认位置对齐后采用胶水将上下磁芯黏合，安装时存在以下缺陷：在安装上磁芯和下磁芯时，上下挤压胶液为向上下磁芯结合面的两边侧溢流，容易发生上下磁芯黏合偏移发生，此外上下磁芯之间的窗口槽内因谐振电路工作集热，容易引起生上下磁芯黏合胶液软化，进而增加了上下磁芯安装的偏移量，从而使窗口槽内因谐振电路产生的漏感增大以及电容分布不均匀，且严重时导致上下磁芯因温度变化影响容易开裂，影响平面变压器的使用寿命。

现有技术中，平面变压器的绕组采用多层印刷电路板迭绕而成，具体是在PCB基板上印刷迭绕线路，印刷电路板上喷涂绝缘层，并露出印刷迭绕线路，可以减少迭绕的线路之间发生集肤感应，但在使用过程中存在以下缺陷：印刷迭绕线路与PCB基板表面的爬电距离较短，耐压性能差，会在PCB基板表面的绝缘层上集热量，散热性能差，容易引起PCB基板表面的绝缘涂层出现受热局部破损情况，易造成局部迭绕的线路之间发生集肤感应增加，严重时影响平面变压器的安全性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面变压器的磁芯，用于解决安装上下磁芯及使用时上下磁芯容易发生偏移的问题；本发明还提供一种平面变压器，用于解决PCB基板表面的绝缘涂层容易出现受热局部破损的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种平面变压器的磁芯，包括：

E型结构状的上芯体，所述上芯体的两侧边分布设有一体结构上边柱，中部位置分布设有一体结构的上中心柱；

上插板一，插设连接在所述上边柱开设的上伸缩槽一内，且所述上插板一的插接顶端通过若干弹簧连接所述上边柱；

上插板二，插设连接在所述上中心柱开设的上伸缩槽二内，且所述上插板二的插接顶端通过若干弹簧连接所述上中心柱；

E型结构状的下芯体，所述下芯体的两侧边分布设有一体结构下边柱，中部位置分布设有一体结构的下中心柱；

下插板一，插设连接在所述下边柱开设的下伸缩槽一内，且所述下插板一的插接底端通过若干弹簧连接所述下边柱；

下插板二，插设连接在所述上中心柱开设的下伸缩槽二内，且所述下插板二的插接底端通过若干弹簧连接所述下中心柱；

其中，所述上芯体和所述下芯体安装时，所述上插板一的底端插设连接所述下边柱开设的下插槽一内，所述下插板一的顶端插设连接所述上边柱开设的上插槽一内，且所述上插板一、所述下插板一、所述上边柱和所述下边柱之间围成注胶液孔；

所述上插板二的底端插设连接所述下中心柱开设的下插槽二内，所述下插板二的顶端插设连接所述上中心柱开设的上插槽二内，且所述上插板二、所述下插板二、所述上中心柱和所述下中心柱围成气隙散热孔。

作为本发明进一步的方案：所述上芯体和所述下芯体之间通过定位机构连接。

作为本发明进一步的方案：所述定位机构包括有上支板和下支板，所述上支板安装在所述上芯体的两侧外壁上，所述下支板安装在所述下芯体的两侧外壁上，且所述下支板上设置的丝套螺纹连接调节丝杆，所述调节丝杆的顶端与所述上支板上设置的抵套套接。

作为本发明进一步的方案：所述上插板一、所述下插板一、所述上插板二和所述下插板二的厚度一致设置，且为2—5mm。

作为本发明进一步的方案：所述上插板一、所述下插板一、所述上插板二、所述下插板二、所述上芯体和所述下芯体的材料均采用铁氧体材料制成。

一种平面变压器，包括多个PCB绕组和上述所述的磁芯，所述PCB绕组包括有PCB基板、绕组线圈和绝缘薄板，所述PCB基板上迭绕设置绕组线圈，并在所述PCB基板的表面上喷涂绝缘层，所述绝缘薄板可拆卸连接在PCB基板上，且所述绕组线圈贯穿所述绝缘薄板开设的线圈安装槽且向上凸起。

作为本发明进一步的方案：相邻迭绕的所述绕组线圈之间均布设有若干气孔，所述气孔位于所述绝缘薄板的上表面上开设，且沿所述绝缘薄板长度方向上贯穿开设有气隙孔道，所述气隙孔道与所述气孔相连通。

作为本发明进一步的方案：所述绕组线圈电镀设置在所述PCB基板上的印刷电路槽内。

作为本发明进一步的方案：位于所述上芯体和所述下芯体之间的多个PCB绕组自下至上依次贴合组装。

作为本发明进一步的方案：所述PCB绕组的中心位置处开设有与所述上中心柱和所述下中心柱插接的中心柱插孔。

本发明的有益效果：

（1）上芯体和下芯体安装时，上插板一、下插板一、上边柱和下边柱之间围成注胶液孔，注胶液孔内用于填充黏合剂，上芯体和下芯体通过上插板一和下插板一阻挡胶液向两侧溢流，可以避免上边柱和下边柱之间的黏合胶液厚度不一致，以使注胶液孔内填充黏合剂厚度均匀一致，用于减少组合磁芯的侧边端漏磁现象；

（2）在磁芯使用过程中，窗口内因谐振电路产生高温热量，通过上插板一和下插板一对上下磁体结合面的黏合胶液进行阻挡隔热，可以避免因黏合胶液乳动而引起上芯体和下芯体偏移，从而解决了安装上下磁芯及使用时上下磁芯容易发生偏移的问题，以确保窗口槽内因谐振电路产生的漏感减少以及电容分布均匀，且可以避免上下磁芯因温度变化影响容易开裂，延长平面变压器的使用寿命；

（3）在磁芯使用过程中，因谐振电路产生高温热量，上插板二、下插板二、上中心柱和下中心柱围成气隙散热孔，通过上插板二和下插板二减少磁芯中心位置漏磁，且中心位置处所围成的气隙散热孔便于进行散热，避免温度过高造成上中心柱和下中心柱开裂情况发生；

（4）上芯体和下芯体安装时，上插板一插接限位下边柱，下插板一插接限位上边柱，上插板二插接限位下中心柱，下插板二插接限位上中心柱，以使上芯体和下芯体对齐安装方便，且牢靠，有助于减少安装时产生的偏移量；

（5）通过在PCB基板上设置绝缘薄板，绝缘薄板卡扣固定绕组线圈，以确保绕组线圈的安装稳定性，且在使用过程中，可以减少迭绕的线路之间发生集肤感应，设置的绝缘薄板增长与绕组线圈之间的爬电距离，且耐压性能高，绝缘薄板上集热便于散出，避免PCB基板表面的绝缘涂层出现受热局部破损情况，有助于提升平面变压器的安全性能；

（6）通过在绝缘薄板上设置气孔和气隙孔道，以使磁芯内产生的噪音便于进入气孔和气隙孔道排出，起到降低噪音，减缓振动的作用；

（7）气孔和气隙孔道可以用于保持磁芯内的预期电感量，以确保磁芯内电流和温度不会饱和，平面变压器在使用过程中，上中心柱和下中心柱为共同磁通部分，上中心柱和下中心柱周围的气隙在较强磁场作用下产生边缘效应或从中心柱向边缘扩散，进入绕组线圈之间，进入绕组线圈之间的公共磁场容易发生涡流效应，造成损耗浪费，通过在相邻迭绕的绕组线圈之间均布设若干气孔，从而减弱所产生的边缘效应和涡流效应，降低损耗，与气孔连通的气隙孔道增强散热排出性能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明平面变压器的拆分示意图；

图2是本发明平面变压器的上芯体结构示意图；

图3是本发明平面变压器的上芯体与下芯体卡合连接示意图；

图4是本发明平面变压器的上插板一均布连接若干弹簧示意图；

图5是本发明平面变压器的PCB绕组俯视图；

图6是本发明平面变压器的PCB基板上设置绕组线圈示意图；

图7是本发明平面变压器的绝缘薄板俯视图；

图8是本发明平面变压器的绝缘薄板侧视图。

图中：10、上芯体；100、上边柱；101、上插槽一；102、上伸缩槽一；103、上插板一；104、上中心柱；105、上伸缩槽二；106、上插槽二；107、上插板二；20、下芯体；200、下边柱；201、下插槽一；202、下伸缩槽一；203、下插板一；204、下中心柱；205、下插槽二；206、下伸缩槽二；207、下插板二；30、PCB绕组；300、中心柱插孔；301、PCB基板；302、绕组线圈；303、绝缘薄板；304、气孔；305、线圈安装槽；306、气隙孔道；40、弹簧；50、上支板；60、下支板；70、丝套；80、调节丝杆；90、抵套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；在本发明的描述中，“多个”“若干”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例1

请参阅图1-4所示，本发明为一种平面变压器的磁芯，包括E型结构状的上芯体10和E型结构状的下芯体20，通过E型结构组合的磁芯具有较大的窗口面积，在使用过程中散热性能也比较好，以使E型结构组合的磁芯可以在计算机电源、液晶显示屏及大功率逆变器等领域应用。

E型结构状的上芯体10包括两侧边一体结构的上边柱100和中部位置一体结构的上中心柱104，E型结构状的下芯体20包括两侧边一体结构的下边柱200和中部位置一体结构的下中心柱204，两侧边对应设置的上边柱100和下边柱200在安装过程中需要对齐并用胶液连接，用于减少E型结构组合的磁芯漏磁现象，而上中心柱104和下中心柱204对齐设置，用于作为线圈电磁感应的中心磁体，并在中心磁体上构成变压器的磁回路。

改进E型结构状的上芯体10和下芯体20的结构，通过在上边柱100开设的上伸缩槽一102内插设连接上插板一103，且上插板一103的插接顶端通过若干弹簧40连接上边柱100，通过在上中心柱104开设的上伸缩槽二105内插设连接上插板二107，且上插板二107的插接顶端通过若干弹簧40连接上中心柱104；通过在下边柱200开设的下伸缩槽一202内插设连接下插板一203，且下插板一203的插接底端端通过若干弹簧40连接下边柱200，通过在上中心柱104开设的下伸缩槽二206内插设连接下插板二207，且下插板二207的插接底端通过若干弹簧40连接下中心柱204，可以保证上芯体10和下芯体20进行对齐安装，减少安装时产生的偏移量。

其中，上芯体10和下芯体20安装时，上插板一103的底端插设连接下边柱200开设的下插槽一201内，下插板一203的顶端插设连接上边柱100开设的上插槽一101内，且上插板一103、下插板一203、上边柱100和下边柱200之间围成注胶液孔，上芯体10和下芯体20组合安装过程中，上插板一103插接限位下边柱200，下插板一203插接限位上边柱100，上插板二107插接限位下中心柱204，下插板二207插接限位上中心柱104，以使上芯体10和下芯体20对齐安装方便，且牢靠，而上插板一103、下插板一203、上边柱100和下边柱200之间围成的注胶液孔内填充黏合剂，上芯体10和下芯体20通过上插板一103和下插板一203阻挡胶液向两侧溢流，可以避免上边柱100和下边柱200之间的黏合胶液厚度不一致，以使注胶液孔内填充黏合剂厚度均匀一致，用于减少组合磁芯的侧边端漏磁现象；在磁芯使用过程中，窗口内因谐振电路产生高温热量，通过上插板一103和下插板一203对上下磁体结合面的黏合胶液进行阻挡隔热，可以避免因黏合胶液乳动而引起上芯体10和下芯体20偏移，从而解决了安装上下磁芯及使用时上下磁芯容易发生偏移的问题，以确保窗口槽内因谐振电路产生的漏感减少以及电容分布均匀，且可以避免上下磁芯因温度变化影响容易开裂，延长平面变压器的使用寿命。

且在磁芯使用过程中，因谐振电路产生高温热量，上插板二107的底端插设连接下中心柱204开设的下插槽二205内，下插板二207的顶端插设连接上中心柱104开设的上插槽二106内，且上插板二107、下插板二207、上中心柱104和下中心柱204围成气隙散热孔，通过上插板二107和下插板二207减少磁芯中心位置漏磁，且中心位置处所围成的气隙散热孔便于进行散热，避免温度过高造成上中心柱104和下中心柱204开裂情况发生。

本实施例中，上芯体10和下芯体20之间通过定位机构连接，设置的定位机构用于在调节上芯体10和下芯体20之间的安装间隙，以适用于在平面变压器中PCB基板301上增设绝缘薄板303使用，且定位机构调节的用于加固连接上芯体10和下芯体20作用，以使上芯体10和下芯体20组合安装牢靠。

进一步的，定位机构包括有上支板50和下支板60，上支板50安装在上芯体10的两侧外壁上，下支板60安装在下芯体20的两侧外壁上，且下支板60上设置的丝套70螺纹连接调节丝杆80，调节丝杆80的顶端与上支板50上设置的抵套90套接，对上芯体10和下芯体20之间的注胶液孔间隙调节时，通过调节丝杆80沿丝套70螺纹旋转，以使调节丝杆80的顶端带动抵套90的高度位置上移或下移，满足上芯体10和下芯体20调节安装使用。

本实施例中，上插板一103、下插板一203、上插板二107和下插板二207的厚度一致设置，且为2—5mm，上插板一103、下插板一203、上插板二107、下插板二207、上芯体10和下芯体20的材料均采用铁氧体材料制成，铁氧体的初始磁导率0.2—1.5K，饱和磁通密度0.3-0.4，工作频率可达0.2M-100M，以使上芯体10和下芯体20具有较高的磁导率、低电阻率以及高饱和磁感应强度，提升磁芯的电感性能。

实施例2

请参阅图1-8所示，一种平面变压器，包括多个PCB绕组30和上述的磁芯，PCB绕组30包括有PCB基板301、绕组线圈302和绝缘薄板303，PCB基板301上迭绕设置绕组线圈302，并在PCB基板301的表面上喷涂绝缘层，绝缘薄板303可拆卸连接在PCB基板301上，且绕组线圈302贯穿绝缘薄板303开设的线圈安装槽305且向上凸起，通过在PCB基板301上设置绝缘薄板303，绝缘薄板303卡扣固定绕组线圈302，以确保绕组线圈302的安装稳定性，且在使用过程中，可以减少迭绕的线路之间发生集肤感应，设置的绝缘薄板303增长与绕组线圈302之间的爬电距离，且耐压性能高，绝缘薄板303上集热便于散出，避免PCB基板301表面的绝缘涂层出现受热局部破损情况，有助于提升平面变压器的安全性能。

本实施例中，相邻迭绕的绕组线圈302之间均布设有若干气孔304，气孔304位于绝缘薄板303的上表面上开设，且沿绝缘薄板303长度方向上贯穿开设有气隙孔道306，气隙孔道306与气孔304相连通，通过在绝缘薄板303上设置气孔304和气隙孔道306，以使磁芯内产生的噪音便于进入气孔304和气隙孔道306排出，起到降低噪音，减缓振动的作用；此外气孔304和气隙孔道306用于保持磁芯内的预期电感量，以确保磁芯内电流和温度不会饱和，平面变压器在使用过程中，上中心柱104和下中心柱204为共同磁通部分，上中心柱104和下中心柱204周围的气隙在较强磁场作用下产生边缘效应或从中心柱向边缘扩散，进入绕组线圈302之间，进入绕组线圈302之间的公共磁场容易发生涡流效应，造成损耗浪费，通过在相邻迭绕的绕组线圈302之间均布设若干气孔304，从而减弱所产生的边缘效应和涡流效应，降低损耗，与气孔304连通的气隙孔道306增强散热排出性能。

本实施例中，绕组线圈302电镀设置在PCB基板301上的印刷电路槽内，区别于现有的PCB基板301上印刷线圈电路，现有的平面变压器需要根据需求印刷相对应的线圈电路。而本发明是将绕组线圈302电镀设置在PCB基板301上的印刷电路槽内，可以更加需求进行改变迭绕绕组线圈302的匝数，如磁芯产生的磁感应强度太高，可以通过添加绕组线圈302的匝数，以降低磁感应强度，对于PCB基板301上印刷线圈电路处理十分困难。

本实施例中，位于上芯体10和下芯体20之间的多个PCB绕组30自下至上依次贴合组装，便于安装使用。

本实施例中，PCB绕组30的中心位置处开设有与上中心柱104和下中心柱204插接的中心柱插孔300，沿中心柱插孔300的轮廓可以迭绕绕组线圈302，满足PCB基板301上的高面积利用率，实现绕组线圈302的增多，进而降低绕组线圈302的直流电阻，亦降低了绕组线圈302上的损耗，从而有助于降低本发明的平面变压器损耗，进而提升本发明的平面变压器整体性能。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种平面变压器的磁芯，其特征在于，包括：

E型结构状的上芯体（10)，所述上芯体（10）的两侧边分布设有一体结构上边柱（100)，中部位置分布设有一体结构的上中心柱（104)；

上插板一（103)，插设连接在所述上边柱（100）开设的上伸缩槽一（102）内，且所述上插板一（103）的插接顶端通过弹簧（40）连接所述上边柱（100)；

上插板二（107)，插设连接在所述上中心柱（104）开设的上伸缩槽二（105）内，且所述上插板二（107）的插接顶端通过弹簧（40）连接所述上中心柱（104)；

E型结构状的下芯体（20)，所述下芯体（20）的两侧边分布设有一体结构下边柱（200)，中部位置分布设有一体结构的下中心柱（204)；

下插板一（203)，插设连接在所述下边柱（200）开设的下伸缩槽一（202）内，且所述下插板一（203）的插接底端端通过弹簧（40）连接所述下边柱（200)；

下插板二（207)，插设连接在所述上中心柱（104）开设的下伸缩槽二（206）内，且所述下插板二（207）的插接底端通过弹簧（40）连接所述下中心柱（204)；

其中，所述上芯体（10）和所述下芯体（20）安装时，所述上插板一（103）的底端插设连接所述下边柱（200）开设的下插槽一（201）内，所述下插板一（203）的顶端插设连接所述上边柱（100）开设的上插槽一（101）内，且所述上插板一（103)、所述下插板一（203)、所述上边柱（100）和所述下边柱（200）之间围成注胶液孔；

所述上插板二（107）的底端插设连接所述下中心柱（204）开设的下插槽二（205）内，所述下插板二（207）的顶端插设连接所述上中心柱（104）开设的上插槽二（106）内，且所述上插板二（107)、所述下插板二（207)、所述上中心柱（104）和所述下中心柱（204）围成气隙散热孔。

2.根据权利要求1所述的一种平面变压器的磁芯，其特征在于，所述上芯体（10）和所述下芯体（20）之间通过定位机构连接。

3.根据权利要求2所述的一种平面变压器的磁芯，其特征在于，所述定位机构包括有上支板（50）和下支板（60)，所述上支板（50）安装在所述上芯体（10）的两侧外壁上，所述下支板（60）安装在所述下芯体（20）的两侧外壁上，且所述下支板（60）上设置的丝套（70）螺纹连接调节丝杆（80)，所述调节丝杆（80）的顶端与所述上支板（50）上设置的抵套（90）套接。

4.根据权利要求1所述的一种平面变压器的磁芯，其特征在于，所述上插板一（103)、所述下插板一（203)、所述上插板二（107）和所述下插板二（207）的厚度一致设置，且为2—5mm。

5.根据权利要求1所述的一种平面变压器的磁芯，其特征在于，所述上插板一（103)、所述下插板一（203)、所述上插板二（107)、所述下插板二（207)、所述上芯体（10）和所述下芯体（20）的材料均采用铁氧体材料制成。

6.一种平面变压器，其特征在于，包括多个PCB绕组（30）和权利要求1至5任意一项中所述的磁芯，所述PCB绕组（30）包括有PCB基板（301）、绕组线圈（302）和绝缘薄板（303)，所述PCB基板（301）上迭绕设置绕组线圈（302)，并在所述PCB基板（301）的表面上喷涂绝缘层，所述绝缘薄板（303）可拆卸连接在PCB基板（301）上，且所述绕组线圈（302）贯穿所述绝缘薄板（303）开设的线圈安装槽（305）且向上凸起。

7.根据权利要求6所述的一种平面变压器，其特征在于，相邻迭绕的所述绕组线圈（302）之间均布设有气孔（304)，所述气孔（304）位于所述绝缘薄板（303）的上表面上开设，且沿所述绝缘薄板（303）长度方向上贯穿开设有气隙孔道（306)，所述气隙孔道（306）与所述气孔（304）相连通。

8.根据权利要求6所述的一种平面变压器，其特征在于，所述绕组线圈（302）电镀设置在所述PCB基板（301）上的印刷电路槽内。

9.根据权利要求6所述的一种平面变压器，其特征在于，位于上芯体（10）和下芯体（20）之间的多个PCB绕组（30）自下至上依次贴合组装。

10.根据权利要求9所述的一种平面变压器，其特征在于，所述PCB绕组（30）的中心位置处开设有与上中心柱（104）和下中心柱（204）插接的中心柱插孔（300) 。