CN117854881A - 一种高效率片式隔离变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的本发明公开了一种片式高效率片式隔离变压器结构，包括可复用段、输入段、输出段、连接段，可复用段包括初级绕组、次级绕组、低磁导率瓷片层。初级绕组和次级绕组印刷在高磁导率材料上。输入段包括输入外侧竖直连接孔、输入水平连接线，其中输入水平连接线印刷在高磁导率材料上，同时其上覆盖有一层低磁导率材料。输出段包括输出外侧竖直连接孔、输出水平连接线，其中输出水平连接线印刷在高磁导率材料上，同时其上覆盖有一层低磁导率材料。连接段包括初级绕组连接线、初级绕组连接线通孔、次级绕组连接线、次级绕组连接线通孔，可以提升线圈之间的耦合系数，降低漏感。

Description

一种高效率片式隔离变压器

技术领域

本发明涉及片式变压器技术领域，尤指一种高效率片式隔离变压器。

背景技术

片式隔离变压器是目前EMI滤波器中经常会使用到的一种元件，用于输入输出隔离、共模噪声抑制等应用场景。目前常规绕线结构片式隔离变压器存在一个问题就是产品厚度受磁芯厚度影响而无法进一步减薄，同时由于产品需二次绕线组装，给片式隔离变压器的一体式集成应用带来一定的难度。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，提供一种高效率片式隔离变压器，提升线圈之间的耦合系数，降低漏感。

解决上述技术问题要按照本发明提供的一种高效率片式隔离变压器，包含可复用段、输入段、输出段、连接段；

可复用段包括具备复用特征的初级绕组、具备复用特征的次级绕组、具备复用特征和中间开窗且印刷在高磁导率瓷片上的低磁导率瓷片层，初级绕组和次级绕组印刷在高磁导率材料上，低磁导率瓷片层总体近似于一个环形并覆盖住平面上的初级绕组和次级绕组；

初级绕组包括下层初级绕组、下层初级绕组连接孔、上层初级绕组、上层初级绕组连接孔，下层初级绕组采用由外向内螺旋的电流方向走线，上层初级绕组采用由内向外螺旋的电流方向走线；

次级绕组包括下层次级绕组、下层次级绕组连接孔、上层次级绕组、上层次级绕组连接孔，下层次级绕组采用由外向内螺旋的电流方向走线，上层次级绕组采用由内向外螺旋的电流方向走线；

低磁导率瓷片层包括下层低磁导率瓷片层、上层低磁导率瓷片层，下层低磁导率瓷片层中间开窗，能够覆盖住分布在下层的初级绕组、次级绕组并给下层初级绕组连接孔、下层次级绕组连接孔预留出连接通路，上层低磁导率瓷片层中间开窗，能够覆盖住分布在上层的初级绕组、次级绕组并给上层初级绕组连接孔、上层次级绕组连接孔预留出连接通路；

输入段包括输入外侧初级绕组竖直连接孔、输入外侧次级绕组竖直连接孔、输入初级绕组水平连接线、输入次级绕组水平连接线、输入内侧初级绕组竖直连接孔、输入内侧次级绕组竖直连接孔；输入初级绕组水平连接线和输入次级绕组水平连接线印刷在高磁导率瓷片上，同时其上面覆盖一层低磁导率材料，其图形与可复用段的上层低磁导率瓷片层相同；

输出段包括输出外侧初级绕组竖直连接孔、输出外侧次级绕组竖直连接孔、输出初级绕组水平连接线、输出次级绕组水平连接线；输入初级绕组水平连接线、输入次级绕组水平连接线、内侧外侧次级连接线印刷在高磁导率瓷片上，同时其上面覆盖一层低磁导率材料，其图形与可复用段的上层低磁导率瓷片层相同；

连接段包括初级绕组连接线、初级绕组连接线通孔、次级绕组连接线、次级绕组连接线通孔，初级绕组连接线和次级绕组连接线印刷在高磁导率瓷片上，同时其上面覆盖一层低磁导率材料，其图形与可复用段的上层低磁导率瓷片层相同。

优选地，包含不少于1个的可复用段、1个输入段、1个输出段、1个连接段。当变压器需要更多的可复用段时，则将直接将可复用段向上复制即可。

优选地，低磁导率瓷片层的图形中间开窗，如此设计能够提升初级绕组与次级绕组之间的耦合系数，降低线圈漏感，而且根据绕组的特点，只使用两层低磁导率介质层便可以覆盖所有绕组，减少了印刷网板用量，简化了制造工艺，提升了制造效率。

本发明的有益效果为：本发明提供一种高效率片式隔离变压器，基于低温共烧铁氧体技术制造，通过在铁氧体陶瓷内部集成低磁导率瓷片层和金属图形，达到设计目的。具有低轮廓、产品厚度薄、一体式制造、便于集成应用、耦合效率高、漏感低、可扩展性强、内部结构具备复用特征、制造方便、用途广泛的优点，不仅可用于输入输出之间的隔离，还可以用作共模电感。

附图说明

图1例示了本发明的整体结构示意图。

图2例示了可重复段的整体结构示意图。

图3例示了输入段的整体结构示意图。

图4例示了输出段的整体结构示意图。

图5例示了连接段的整体结构示意图。

图6例示了可重复段中低磁导率介质的结构示意图。

图7例示了可重复段中初级绕组的结构示意图。

图8例示了可重复段中次级绕组的结构示意图。

图9例示了可复用段中上下层金属图形的平面示意图。

附图标号说明：1-可复用段、2-输入段、3-输出段、4-连接段、11-初级绕组、12-次级绕组、13-低磁导率瓷片层、111-下层初级绕组、112-下层初级绕组连接孔、113-上层初级绕组、114-上层初级绕组连接孔、115-下层初级绕组的连接点、121-下层次级绕组、122-下层次级绕组连接孔、123-上层次级绕组、124-上层次级绕组连接孔、125-下层初级绕组的连接点、131-下层低磁导率瓷片层、132-上层低磁导率瓷片层、21-输入外侧初级绕组竖直连接孔、22-输入外侧次级绕组竖直连接孔、23-输入初级绕组水平连接线、24-输入次级绕组水平连接线、25-输入内侧初级绕组竖直连接孔、26-输入内侧次级绕组竖直连接孔、31-输出外侧初级绕组竖直连接孔、32-输出外侧次级绕组竖直连接孔、33-输出初级绕组水平连接线、34-输出次级绕组水平连接线、43-初级绕组连接线、41-初级绕组连接线通孔、44-次级绕组连接线、42-次级绕组连接线通孔。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员的在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

参考图1-9。

本发明提供一种高效率片式隔离变压器结构，包括可复用段1、输入段2、输出段3、连接段4。从材料搭配上看，包括了高磁导率材料本体，集成在高磁导率材料本体内部的低磁导率材料、金属材料。

可复用段1包括具备复用特征的初级绕组11、具备复用特征的次级绕组12、具备复用特征的低磁导率瓷片层13。初级绕组11和次级绕组12印刷在高磁导率材料上。低磁导率瓷片层13总体近似于一个环形，中间开窗，覆盖住平面上的初级绕组11和次级绕组12，能够提升初级绕组11和次级绕组12之间的耦合效率。

初级绕组11包括下层初级绕组111、下层初级绕组连接孔112、上层初级绕组113、上层初级绕组连接孔114。电流从输入段2或者是低一级可复用段1，自本级的下层初级绕组连接点115进入下层初级绕组111之后，通过下层初级绕组连接孔112，通到上层初级绕组113，通过上层初级绕组连接孔114，输出到高一级的可复用段1重复此过程，或者是进入输出段3。由于特别设计的下层初级绕组111由外向内螺旋和上层初级绕组113由内向外螺旋搭配使用，不仅实现了电流在上下层初级绕组中保持了相同的方向，而且还使得图形在结构上具备可复用特征，能够简化制造工作。

次级绕组12包括下层次级绕组121、下层次级绕组连接孔122、上层次级绕组123、上层次级绕组连接孔124。电流从输入段2或者是低一级可复用段1，自本级的下层次级绕组连接点125进入下层次级绕组121之后，通过下层次级绕组连接孔122，通到上层次级绕组123，通过上层次级绕组连接孔124，输出到高一级的可复用段1重复此过程，或者是进入输出段3。由于特别设计的下层次级绕组121由外向内螺旋和上层次级绕组123由内向外螺旋搭配使用，不仅实现了电流在上下层初级绕组中保持了相同的方向，而且还使得图形在结构上具备可复用特征，能够简化制造工作。

低磁导率瓷片层13包括下层低磁导率瓷片层131、上层低磁导率瓷片层132。下层低磁导率瓷片层131需要能够覆盖住分布在下层的初级绕组11、次级绕组12，给下层初级绕组连接孔112、下层次级绕组连接孔122预留出连接通路，图形中间开窗。上层低磁导率瓷片层132需要能够覆盖住分布在上层的初级绕组11、次级绕组12，给上层初级绕组连接孔114、上层次级绕组连接孔124预留出连接通路，图形中间开窗。如此设置的优点在于提升初级绕组11和次级绕组12之间的耦合系数，降低漏感。

输入段2包括输入外侧初级绕组竖直连接孔21、输入外侧次级绕组竖直连接孔22、输入初级绕组水平连接线23、输入次级绕组水平连接线24、输入内侧初级绕组竖直连接孔25、输入内侧次级绕组竖直连接孔26。输入初级绕组水平连接线23和输入次级绕组水平连接线24印刷在高磁导率瓷片上，同时其上会覆盖一层低磁导率材料，其图形与可复用段的上层低磁导率瓷片层132相同。

输入段2中的输入外侧初级绕组竖直连接孔21、输入初级绕组水平连接线23、输入内侧初级绕组竖直连接孔25组成初级绕组11的输入段，以便于电流从下层初级绕组的连接点115进入初级绕组11；输入外侧次级绕组竖直连接孔22、输入次级绕组水平连接线24、输入内侧次级绕组竖直连接孔26组成次级绕组12的输入段，以便于电流从下层内侧初级绕组连接点125进入次级绕组12；覆盖在输入初级绕组水平连接线23和输入次级绕组水平连接线24上的低磁导率材料层，能够增强初级绕组和次级绕组之间的耦合，降低漏感。之所以采用了与可复用段的上层低磁导率瓷片层132相同的图形，是因为这样能够减少网板的使用量，降低制造成本，简化制造过程。

输出段3包括输出外侧初级绕组竖直连接孔31、输出外侧次级绕组竖直连接孔32、输出初级绕组水平连接线33、输出次级绕组水平连接线34。输入初级绕组水平连接线33、输入次级绕组水平连接线34印刷在高磁导率瓷片上，同时其上会覆盖一层低磁导率材料，其图形与可复用段的上层低磁导率瓷片层132相同。

输出段3中的输出外侧初级绕组竖直连接孔31、输出初级绕组水平连接线33组成初级绕组11的输出段，以便于电流从初级绕组连接线通孔41输出到初级绕组11之外；输出外侧次级绕组竖直连接孔32、输出次级绕组水平连接线34组成次级绕组12的输出段，以便于电流从次级绕组连接线通孔42输出到次级绕组12之外；

连接段4实际上是将可复用段1的下半部分单独提取出来，作为专门的一个结构来使用，包括初级绕组连接线43、初级绕组连接线通孔41、次级绕组连接线44、次级绕组连接线通孔42。初级绕组连接线43和次级绕组连接线44印刷在高磁导率瓷片上，同时其上会覆盖一层低磁导率材料，其图形与可复用段的下层低磁导率瓷片层131相同。

连接段4中的初级绕组连接线43、初级绕组连接线通孔41搭配使用，将原本靠近片式隔离变压器边缘的上层初级绕组输出孔114变换到靠近产品中心；次级绕组连接线44、次级绕组连接线通孔42搭配使用，将原本将原本靠近片式隔离变压器边缘的上层次级绕组输出孔124变换到靠近产品中心。这种设计能够使连接通孔分布相对分散，避免应力聚集，一定程度上提升产品的抗过载能力。同时初级绕组连接线43和次级绕组连接线44搭配下层低磁导率瓷片层131和高磁导率陶瓷本体使用，能够起到延续初级绕组与次级绕组长度的作用，继续加强绕组之间的耦合。

图9将图7和图8所显示的三维结构画在了二维平面上，其中A是可复用段1上层的金属图形示意图，B是可复用段1下层的金属图形示意图，从图上可以清楚涂黑颜色的初级绕组11和保持框线状态的次级绕组12。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高效率片式隔离变压器，其特征在于，包含可复用段(1)、输入段(2)、输出段(3)、连接段(4)；

所述可复用段(1)包括具备复用特征的初级绕组(11)、具备复用特征的次级绕组(12)、具备复用特征和中间开窗且印刷在高磁导率瓷片上的低磁导率瓷片层(13)，所述初级绕组(11)和所述次级绕组(12)印刷在高磁导率材料上，所述低磁导率瓷片层(13)总体近似于一个环形并覆盖住平面上的所述初级绕组(11)和所述次级绕组(12)；

所述初级绕组(11)包括下层初级绕组(111)、下层初级绕组连接孔(112)、上层初级绕组(113)、上层初级绕组连接孔(114)，所述下层初级绕组(111)采用由外向内螺旋的电流方向走线，所述上层初级绕组(113)采用由内向外螺旋的电流方向走线；

所述次级绕组(12)包括下层次级绕组(121)、下层次级绕组连接孔(122)、上层次级绕组(123)、上层次级绕组连接孔(124)，所述下层次级绕组(121)采用由外向内螺旋的电流方向走线，所述上层次级绕组(123)采用由内向外螺旋的电流方向走线；

所述低磁导率瓷片层(13)包括下层低磁导率瓷片层(131)、上层低磁导率瓷片层(132)，所述下层低磁导率瓷片层(131)中间开窗，能够覆盖住分布在下层的所述初级绕组(11)、次级绕组(12)并给所述下层初级绕组连接孔(112)、下层次级绕组连接孔(122)预留出连接通路，所述上层低磁导率瓷片层(132)中间开窗，能够覆盖住分布在上层的所述初级绕组(11)、次级绕组(12)并给所述上层初级绕组连接孔(114)、上层次级绕组连接孔(124)预留出连接通路；

所述输入段(2)包括输入外侧初级绕组竖直连接孔(21)、输入外侧次级绕组竖直连接孔(22)、输入初级绕组水平连接线(23)、输入次级绕组水平连接线(24)、输入内侧初级绕组竖直连接孔(25)、输入内侧次级绕组竖直连接孔(26)；所述输入初级绕组水平连接线(23)和所述输入次级绕组水平连接线(24)印刷在高磁导率瓷片上，同时其上面覆盖一层低磁导率材料，其图形与所述可复用段的所述上层低磁导率瓷片层(132)相同；

所述输出段(3)包括输出外侧初级绕组竖直连接孔(31)、输出外侧次级绕组竖直连接孔(32)、输出初级绕组水平连接线(33)、输出次级绕组水平连接线(34)；所述输入初级绕组水平连接线(33)、输入次级绕组水平连接线(34)、内侧外侧次级连接线(35)印刷在高磁导率瓷片上，同时其上面覆盖一层低磁导率材料，其图形与所述可复用段的所述上层低磁导率瓷片层(132)相同；

所述连接段(4)包括初级绕组连接线(43)、初级绕组连接线通孔(41)、次级绕组连接线(44)、次级绕组连接线通孔(42)，所述初级绕组连接线(43)和所述次级绕组连接线(44)印刷在高磁导率瓷片上，同时其上面覆盖一层低磁导率材料，其图形与所述可复用段的所述上层低磁导率瓷片层(131)相同。

2.根据权利要求1所述的一种高效率片式隔离变压器，其特征在于，包含不少于1个的所述可复用段(1)、1个所述输入段(2)、1个所述输出段(3)、1个所述连接段(4)。

3.根据权利要求1所述的一种高效率片式隔离变压器，其特征在于，所述低磁导率瓷片层(13)的图形中间开窗。