CN208570287U - 磁集成变压器及电源、虚拟货币挖矿机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种磁集成变压器及电源、虚拟货币挖矿机。其中，磁集成变压器包括磁芯结构和绕组，绕组包括电感绕组和变压器绕组，磁芯结构包括第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯；其中，电感绕组绕制于第一磁芯，且第二磁芯和第一磁芯相对设置，以形成电感闭合磁路；变压器绕组绕制于第三磁芯，且第二磁芯和第三磁芯相对设置，以形成变压器闭合磁路。本实用新型实施例中的磁集成变压器、电源和虚拟货币挖矿机，减小了电源中磁性器件的尺寸和重量，降低了磁元件的成本，并且使得电源的整体高度有所降低，节省了电源外壳的成本，且方便运输和搬运；并且，由于磁集成变压器的高度降低，使得电源内部的风道顺畅，提升了电源的散热效果。

Description

磁集成变压器及电源、虚拟货币挖矿机

技术领域

本实用新型涉及电源技术，尤其涉及一种磁集成变压器及电源、虚拟货币挖矿机。

背景技术

目前的虚拟货币挖矿机对于矿机电源的要求非常高，不但要求有超大的功率，还要有超高的转换效率，因为矿机的功率很高，会产生高昂的电费，而电源的转换效率越高，就越省电。因此，电源的优化设计在矿机的设计中至关重要。

现有的矿机电源中，变压器是其中最高的零件。由于变压器的高度较高，不但影响电源内部的器件散热，导致电源效率降低，而且会使得整个电源的整体体积较大，不仅增加了设计成本，并且在矿机的运输和搬运时都不方便。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

本实用新型实施例公开一种磁集成变压器及电源、虚拟货币挖矿机，以解决现有的矿机电源中由于变压器高度较高，而导致的电源体积较大，运输不便，且不易散热的问题。

为了达到上述目的，本实用新型实施例提供一种磁集成变压器，包括磁芯结构和绕组，所述绕组包括电感绕组和变压器绕组，所述磁芯结构包括第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯；其中，所述电感绕组绕制于所述第一磁芯，且所述第二磁芯和所述第一磁芯相对设置，以形成电感闭合磁路；所述变压器绕组绕制于所述第三磁芯，且所述第二磁芯和所述第三磁芯相对设置，以形成变压器闭合磁路。

在一种实施方式中，所述第一磁芯和第三磁芯为E型磁芯，所述第二磁芯为I型磁芯。

在一种实施方式中，所述第一磁芯与所述第三磁芯结构相同；所述第三磁芯包括底座、两个侧边柱和中心柱，所述中心柱和所述两个侧边柱分别设置在所述底座上，且所述中心柱位于所述两个侧边柱之间。

在一种实施方式中，所述变压器绕组包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组和所述次级绕组交替绕制在所述第三磁芯的中心柱上。

在一种实施方式中，所述初级绕组采用线形结构绕制在所述中心柱上，所述次级绕组采用片形结构绕制在所述中心柱上。

在一种实施方式中，磁集成变压器还包括第一连接铜条，用于连接所述电感绕组和变压器的初级绕组。

在一种实施方式中，磁集成变压器还包括第二连接铜条，用于连接多条并连的变压器的次级绕组。

在一种实施方式中，磁集成变压器还包括：第一隔离板和第二隔离板，所述第一隔离板设置于所述初级绕组、次级绕组与所述中心柱之间；所述第二隔离板设置在所述初级绕组与所述次级绕组之间。

为了达到上述目的，本实用新型实施例还提供一种电源，包括如前述实施例所述的磁集成变压器。

为了达到上述目的，本实用新型实施例还提供一种虚拟货币挖矿机，包括如前述实施例所述的电源。

本实用新型实施例所公开的磁集成变压器及电源、虚拟货币挖矿机的有益效果如下：本实用新型实施例中的磁集成变压器，将电感和变压器绕制在一副磁芯上，从结构上集中在一起，减小了电源中磁性器件的尺寸和重量，降低了磁元件的成本，并且使得电源的整体高度有所降低，节省了电源外壳的成本，且方便运输和搬运；并且，由于磁集成变压器的高度降低，使得电源内部的风道顺畅，提升了电源的散热效果。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中的电感磁路和变压器磁路的一种形式的示意图；

图2为本实用新型实施例中的电感磁路和变压器磁路的另一种形式的示意图；

图3为本实用新型实施例的磁集成变压器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的磁集成变压器的拆分示意图；

图5为本实用新型实施例的第三磁芯的结构示意图。

附图标号：

1---磁芯结构

11—第一磁芯；12—第二磁芯；13—第三磁芯；131—底座；132—侧边柱；133—中心柱；

2—绕组

21—电感绕组；22—变压器绕组；221—变压器的初级绕组；222—变压器的次级绕组；

3—第一连接铜条；

4—第二连接铜条。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

磁集成技术是将变换器中的两个或多个分立器件(Discrete Magnetics，DM)，如电感、变压器等，绕制在一副磁芯上，从结构上集中在一起，能够减小磁性器件的体积、重量，有时还能减小电流纹波、降低磁件损耗、改善电源动态性能，对提高电源的性能及功率密度有重要意义。现有技术中的电源结构，主要是利用分立器件设计电路结构，例如由一个变压器加一个电感通过外部线路串联，集成度低，磁性器件相比磁集成技术的数量更多、体积更大、重量更重。

本实用新型实施例提供一种磁集成变压器，其原理是利用磁场在磁路中可以相互抵消的特性，构建磁场可以相互耦合的通路实现。

本实用新型实施例所揭示的磁集成变压器中，磁件上半部分是集成的电感，磁性方向固定不变，下半部分是集成的变压器，磁性方向来回变换。

如图1所示，当变压器磁性向上时，变压器和电感的磁场在中间共用的磁路上相互抵消，磁场强度抵消后可以避免磁芯的饱和，增加磁件的带载能力，不会对变压器和电感的正常工作造成影响。

如图2所示，当变压器磁性向下时，变压器和电感的磁场在两边的磁路上相互抵消减小，没能抵消的磁场继续按原有的磁路流动，经过磁场抵消过程，磁场强度下降，共用磁路通过的磁场降低，提高磁件的带载能力，不会造成磁芯的饱和，不会对变压器和电感的正常工作造成影响。

本实用新型实施例基于上述电磁原理，创新了一种磁集成变压器。图3为本实用新型实施例的磁集成变压器的结构示意图。图4为图3所示实施例的磁集成变压器的拆分结构图。如图3和图4所示，其包括：磁芯结构1和绕组2，其中，所述绕组2包括电感绕组21和变压器绕组22，所述磁芯结构1包括第一磁芯11、第二磁芯12和第三磁芯13。

其中，所述电感绕组21绕制于所述第一磁芯11，且所述第二磁芯12和所述第一磁芯11相对设置，以形成电感闭合磁路；所述变压器绕组22绕制于所述第三磁芯13，且所述第二磁芯12和所述第三磁芯13相对设置，以形成变压器闭合磁路。

现有技术中，电感和变压器为两个独立的器件，并且电感有其独立的电感闭合磁路，变压器有其独立的变压器闭合磁路。举例来说，如果电感和变压器的磁芯都为EI磁芯，则各自都需要一个E型磁芯和一个I型磁芯来组成闭合磁路。本申请中，只需要两个E型磁芯和一个I型磁芯就能完成原来的工作，减少了一个I型磁芯，即减小了磁性元件的数量和变压器的体积。

在本实用新型的一种实施方式中，第一磁芯11与第二磁芯12相对设置，形成封闭式框架和中心柱。其中，第一磁芯11和第二磁芯12的结构可以相同，也可以不同，第一磁芯11和第二磁芯12均采用铁氧体材质制成。同样，第三磁芯13与第二磁芯12相对设置，形成封闭式框架和中心柱。其中，第三磁芯13和第二磁芯12的结构可以相同，也可以不同，第三磁芯11和第二磁芯12均采用铁氧体材质制成。具体实现时，所述第一磁芯11和第三磁芯13可以选择为E型磁芯，所述第二磁芯12可以选择为I型磁芯。但是，本申请不限于此，也可以采用诸如PQ型磁芯结构。在一具体实施例中，如图5所示，所述第一磁芯11与所述第三磁芯13的结构相同。所述第三磁芯13包括底座131、两个侧边柱132和中心柱133，所述中心柱133和所述两个侧边柱132分别设置在所述底座131上，且所述中心柱133位于所述两个侧边柱132之间。本实施例中采用EI型磁芯，具有较好的磁屏蔽效果，可以减少变压器的漏磁和分布电容对其他电路元器件的影响，能够增强变压器的抗饱和能力和整个电路的稳定性，而采用铁氧体材质制成的磁芯能够增强变压器的耦合性且有利于散热。

在一种实施方式中，所述变压器绕组22包括初级绕组221和次级绕组222，所述初级绕组221和所述次级绕组222交替绕制在所述第三磁芯13的中心柱133上。具体地，变压器绕组22在中心柱133上的绕制采用：初级绕组221-次级绕组222-初级绕组221-次级绕组222依此类推，这种交替缠绕的方法，可以使变压器的初级绕组221和次级绕组222之间的漏感明显减小。因此，基于本实用新型实施例提供的磁集成变压器，通过初级绕组221和次级绕组222交替绕制在第三磁芯13的中心柱133上，可以减小初级绕组221和次级绕组222之间的漏感，有效的减小了变压器的损耗，进而提高电源的工作效率。

在一种实施方式中，所述初级绕组221采用线形结构绕制在所述中心柱133上，所述次级绕组222采用片形结构绕制在所述中心柱133上。同时，由于变压器的初级绕组221和次级绕组222之间的漏感较小，与变压器的次级绕组222连接的开关器件不易被过压击穿或造成电磁干扰，使电源工作更可靠，并进一步地提高了电源的工作效率。

在电流流过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，越接近导体表面电流密度越大，造成趋肤效应，对于频率越高，电流越大的导体，趋肤效也越明显，趋肤效应会导致导体的有效电阻增大，对于变压器，趋肤效应会导致变压器绕组的有效电阻增大、引起变压器温度的大幅度升高，从而造成变压器的损耗。

当本申请实施例的变压器为降压变压器时，初级绕组221的电压较高，电流较小，次级绕组222的电压较低，电流较大，如果变压器为高频变压器，次级绕组222的趋肤效应将非常明显。为了减小次级绕组222的趋肤效应，本实施例的初级绕组221采用线形结构绕制，次级绕组222采用片形结构绕制，这样在大电流流过次级绕组222时，可以尽量保证电流均匀，从而能够避免在频率升高后，由于趋肤效应而导致的次级绕组222有效电阻的增大，从而引起变压器温度的大幅度升高，使次级绕组222能够适用于较高的工作频率，减小变压器的损耗，提高变压器的工作效率。其中，初级绕组221可以采用利兹线或者多股三层绝缘线，次级绕组222可以采用紫铜片。

需要说明的是，当本申请实施例的变压器为升压变压器时，初级绕组221可以采用片形结构绕制，次级绕组222可以采用线形结构绕制，其原理与降压变压器相同，详细的描述可参考上面的相关描述，故在此不再赘述。

由于变压器工作过程中的电流较大，如果在初级绕组221和次级绕组222与中心柱133之间不采取任何防护措施，可能会引起变压器烧毁等安全事故，降低变压器的可靠性。为了提高变压器的安全性和可靠性，并使其符合安全规则的要求，例如耐压性的要求，本申请实施例在初级绕组221和次级绕组222与中心柱133之间设置了第一隔离板。具体地，第一隔离板采用绝缘材料制成，为了减小变压器的体积，本实施例的第一隔离板也可以采用绝缘胶带。在具体实施时，是在缠绕变压器绕组22之前，先使用第一隔离板将中心柱133包裹住，以避免变压器绕组22与中心柱133直接接触，从而保证变压器的安全性和可靠性，使其符合安全规则的要求。

同样，如果在初级绕组221与次级绕组222之间不采取任何防护措施，也可能会引起变压器烧毁等安全事故，降低变压器的可靠性。因此，为了进一步提高变压器的安全性和可靠性，并使其符合安全规则的要求，本实施例在初级绕组221与次级绕组222之间设置了第二隔离板。具体地，第二隔离板采用绝缘材料制成，同样，为了减小变压器的体积，第二隔离板也可以采用绝缘胶带。

在一种实施方式中，如图3和图4所示，磁集成变压器还包括第一连接铜条3，用于连接所述电感绕组和变压器的初级绕组。

在一种实施方式中，如图3和图4所示，磁集成变压器还包括第二连接铜条4，用于连接多条并连的变压器的次级绕组。

在一种实施方式中，初级绕组221为串联的两个初级绕组，次级绕组222为多个并联的次边绕组，次级绕组222采用PCB制作工艺，印制在PCB板上的线圈所形成绕组线板，代替了传统的漆包线绕组，将平面变压器的高度做到最低，提高了功率密度和散热性能。本申请中，次级绕组222采用PCB制作工艺，尽量减小输出绕组的厚度，而调节初级绕组线包与次边PCB的距离来调节变压器所需要的漏感，从而调节LLC谐振电感，这样就达到了谐振电感和变压器磁集成的目的。由于输出电流较大，通过变压器的初级串联、次级并联的方式，提高了电源的效率。

本申请实施例中，还公开一种电源，其包括如前述实施例所述的磁集成变压器。本申请一实施例的电源中，其包括：外壳，设置在外壳一侧连通外部的电源接口和风扇，设置在外壳内部的高压电子元件、磁集成变压器和同步整流散热片。其中，磁集成变压器为本申请前述实施例所述的磁集成变压器。由于本申请中的磁集成变压器相比于现有技术省掉一个磁芯，故可以降低变压器的高度，进而降低整个电源的整体高度，不但节省了电源外壳的成本，方便运输和搬运；并且，由于磁集成变压器的高度降低，使得电源内部的风道顺畅，提升了电源的散热效果。

本申请实施例中，还公开一种虚拟货币挖矿机，其包括如前实施例所述的电源。目前的虚拟货币挖矿机对于矿机电源的要求非常高，不但要求有超大的功率，还要有超高的转换效率，因为矿机的功率很高，会产生高昂的电费，而电源的转换效率越高，就越省电。因此，电源的优化设计在矿机的设计中至关重要。本申请公开的虚拟货币挖矿机所采用的电源由于包含本申请实施例所公开的磁集成变压器，故整个电源的效率有所提升，进而可以提升整个虚拟货币挖矿机的工作效率。

本实用新型实施例所公开的磁集成变压器及电源、虚拟货币挖矿机的有益效果如下：本实用新型实施例中的磁集成变压器，将电感和变压器绕制在一副磁芯上，从结构上集中在一起，减小了电源中磁性器件的尺寸和重量，降低了磁元件的成本，并且使得电源的整体高度有所降低，节省了电源外壳的成本，且方便运输和搬运；并且，由于磁集成变压器的高度降低，使得电源内部的风道顺畅，提升了电源的散热效果。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种磁集成变压器，包括磁芯结构和绕组，其特征在于，所述绕组包括电感绕组和变压器绕组，所述磁芯结构包括第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯；其中，

所述电感绕组绕制于所述第一磁芯，且所述第二磁芯和所述第一磁芯相对设置，以形成电感闭合磁路；

所述变压器绕组绕制于所述第三磁芯，且所述第二磁芯和所述第三磁芯相对设置，以形成变压器闭合磁路。

2.根据权利要求1所述的磁集成变压器，其特征在于，所述第一磁芯和第三磁芯为E型磁芯，所述第二磁芯为I型磁芯。

3.根据权利要求1所述的磁集成变压器，其特征在于，所述第一磁芯与所述第三磁芯结构相同；且，

所述第三磁芯包括底座、两个侧边柱和中心柱，所述中心柱和所述两个侧边柱分别设置在所述底座上，且所述中心柱位于所述两个侧边柱之间。

4.根据权利要求3所述的磁集成变压器，其特征在于，所述变压器绕组包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组和所述次级绕组交替绕制在所述第三磁芯的中心柱上。

5.根据权利要求4所述的磁集成变压器，其特征在于，所述初级绕组采用线形结构绕制在所述中心柱上，所述次级绕组采用片形结构绕制在所述中心柱上。

6.根据权利要求4所述的磁集成变压器，其特征在于，还包括第一连接铜条，用于连接所述电感绕组和变压器的初级绕组。

7.根据权利要求4所述的磁集成变压器，其特征在于，还包括第二连接铜条，用于连接多条并连的变压器的次级绕组。

8.根据权利要求4所述的磁集成变压器，其特征在于，还包括：第一隔离板和第二隔离板，所述第一隔离板设置于所述初级绕组、次级绕组与所述中心柱之间；所述第二隔离板设置在所述初级绕组与所述次级绕组之间。

9.一种电源，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的磁集成变压器。

10.一种虚拟货币挖矿机，其特征在于，包括如权利要求9所述的电源。