CN209015855U - 平面变压器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种平面变压器和电子设备，其中，平面变压器包括第一磁芯、第二磁芯、至少一个绝缘线圈和至少一个铜片，第一磁芯、第二磁芯、至少一个绝缘线圈和至少一个铜片同轴设置，绝缘线圈为初级线圈，铜片为次级线圈，本实用新型平面变压器相对于传统绕线线圈，平面变压器漏感低，有效磁导率高，可达到提升电源转换效率和减少电源板体积，并且具备更强的过电流能力。

Description

平面变压器和电子设备

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，特别涉及一种平面变压器和电子设备。

背景技术

随着开关电源技术的迅速发展，高频率、高效率、高功率密度已经成为开关电源的一种发展趋势，传统的绕线式变压器，由于线圈结构单一、散热特性以及参数一致性差等问题，尤其是对于高频率和大电流的应用场合，为了兼顾高频涡流效应和载流面积所采用的并联线圈结构，一些传统的线圈结构和设计方法不再适用，已无法满足开关电源高频化和低截面的发展趋势。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种平面变压器，旨在解决传统的线圈结构无法满足开关电源高频化和低截面的发展趋势的问题，本实用新型提出平面变压器，包括第一磁芯、第二磁芯、至少一个铜片和至少一个绝缘线圈，所述第一磁芯和所述第二磁芯相对设置，所述第一磁芯、所述至少一个铜片、所述至少一个绝缘线圈和所述第二磁芯同轴设置，所述绝缘线圈为初级线圈，所述铜片为次级线圈。

可选地，所述铜片与所述绝缘线圈均为多个，多个所述铜片与多个所述绝缘线圈同轴交替设置。

可选地，多个所述绝缘线圈并联连接。

可选地，多个所述铜片并联连接。

可选地，所述绝缘线圈的数量为四个，每一个所述绝缘线圈的层数为两层，每层绝缘线圈的匝数等于4匝。

可选地，所述铜片的个数为三个。

可选地，所述铜片的长宽尺寸为分别为30mm和20mm，厚度为3mm。

可选地，所述第一磁芯和所述第二磁芯为PC95磁芯材质。

可选地，所述第一磁芯的磁芯柱和所述第二磁芯的磁芯柱上设有用于绝缘的第一绝缘胶带，所述铜片与所述绝缘线圈同轴设置后形成的外表面包覆有第二绝缘胶带。

本实用新型还提出一种电子设备，包括如上所述的平面变压器。

本实用新型技术方案通过采用第一磁芯、第二磁芯、至少一个绝缘线圈和至少一个铜片同轴设置形成了平面变压器，绝缘线圈为初级线圈，铜片为次级线圈，相对于传统绕线线圈，平面变压器漏感低，有效磁导率高，可达到提升电源转换效率和减少电源板体积，并且具备更强的过电流能力。

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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型平面变压器第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型平面变压器第二实施例的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为：包括三个并列的方案，以“A/B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案，另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种平面变压器，可用于电视机、液晶显示器、安防产品、空气净化器、电冰箱、空调等大功率器件。

如图1所示，图1为本实用新型平面变压器第一实施例的结构示意图，本实施例中，平面变压器包括第一磁芯10、第二磁芯20、至少一个铜片40和至少一个绝缘线圈30，第一磁芯10和第二磁芯20相对设置，第一磁芯10、至少一个铜片40、至少一个绝缘线圈30和第二磁芯20同轴设置，绝缘线圈30为初级线圈，铜片40为次级线圈。

第一磁芯10或第二磁芯20可以由氧化铁混合物组成的磁性金属氧化物。例如采用锰-锌铁氧体和镍-锌铁氧体材料制作而成，第一磁芯10和第二磁芯20可以为任意合适的形状，例如，“E”型磁芯或者“T”型磁芯等，初级线圈和次级线圈均依次套设在第一磁芯10的磁芯柱和第二磁芯20的磁芯柱，第一磁芯10和第二磁芯20结构相同。

绝缘线圈30可采用三层绝缘线绕制，三层绝缘线也称为重绝缘线，有三个绝缘层，中间是芯线，第一绝缘层是呈金黄色的聚胺薄膜，其厚度为几个微米，却可承受3KV的脉冲高压，第二绝缘层为高绝缘性的喷漆涂层，第三绝缘层是透明的玻璃纤维层，绝缘层的总厚度仅为20-100um，其优点是绝缘强度高，任意两层之间均可承受交流3000V的安全电压，电流密度大，绝缘线圈30可设计成单层线饼或者多层线饼，匝数可根据产品的电流和电压要求进行对应设置。

铜片40可采用对应厚度的薄铜片通过定位孔进行叠层，叠层的层数可根据实际应用场景进行选择，或者采用整块铜板通过定位孔切割而成，在铜片40表层还可熔融非金属绝缘介质以提高铜片40与绝缘线圈30之间的绝缘性能，铜片40能承载大电流，可有效降低铜损，还可作为散热器导热，同时当次级电流需要增加时，可以轻松的调节铜片40数量而不影响整体的生产难度。

绝缘线圈30和铜片40均可呈方形或者圆形设置，绝缘线圈30的引出线分别通过焊接的方式与接线端子或者插针连接并引出，铜片40沿磁芯柱设置且设有开口结构，铜片40的两端分别通过焊接的方式与接线端子或者插针连接并引出。

根据不同电流和电压需求，绝缘线圈30的个数可以一个或者多个，匝数可设计成1匝或者多匝，同理，铜片40的厚度以及个数同样可对应设计，多个绝缘线圈30和多个铜片40可分别以串并联的方式连接。

本实用新型技术方案通过采用第一磁芯10、第二磁芯20、至少一个绝缘线圈30和至少一个铜片40同轴设置形成了平面变压器，绝缘线圈30为初级线圈，铜片40为次级线圈，相对于传统绕线线圈，平面变压器漏感低，有效磁导率高，可达到提升电源转换效率和减少电源板体积，并且具备更强的过电流能力。

在一可选实施例中，为了获取不同的电压电流性能的平面变压器，绝缘线圈30和铜片40的个数可为一个或者多个，当为多个时，多个绝缘线圈30和铜片40同轴依次设置，即按照从上至下的顺序为：第一磁芯10、绝缘线圈30、铜片40、绝缘线圈30、铜片40……第二磁芯20，或者第一磁芯10、铜片40、绝缘线圈30、铜片40、绝缘线圈30……第二磁芯20。

在一可选实施例中，为了获取更大的电流性能，多个绝缘线圈30并联连接，多个铜片40并联连接，每一铜片40在磁场感应下产生相同或者不同电流后流入次级接线端子或者插针并叠加输出，可适用于更高电流要求的应用场合，并且能够兼容高频涡流效应和更大的载流面积的需求。

如图2所示，图2为本实用新型平面变压器第二实施例的结构示意图，本实施例中，单个平面变压器的输出电流规格为50A，输出电压规格为5V，为了兼顾平面变压器的尺寸以及输出电压电流规格，绝缘线圈30的数量为四个，每一个绝缘线圈30的层数为两层，每层绝缘线圈30的匝数等于4匝，铜片40的个数为三个，绝缘线圈30的绕组序号、起末端、圈数、线径以及绕线方式如表1所示。

序号	绕组	起末端	圈数	线径	绕线方式
						1	N1-1	2--1	8	三层绝缘线0.25mm	双层线饼
2	N2-1	3--4	1	铜片3mm	铜片
						3	N1-2	2-1	8	三层绝缘线0.25mm	双层线饼
4	N2-2	3--4	1	铜片3mm	铜片
						5	N1-3	2--1	8	三层绝缘线0.25mm	双层线饼
6	N2-3	3--4	1	铜片3mm	铜片
						7	N1-4	2--1	8	三层绝缘线0.25mm	双层线饼

表1

结合表1和图2可知，绝缘线圈30包括四个，并且绕线方式为双层线饼，采用线径为0.25mm的三层绝缘线，每一铜片40可采取0.5mm厚度的薄铜片406层叠层设置，或者采用单一厚度为3mm的铜片40设置，并且铜片40的长宽尺寸为30mm*20mm，相对传统EE53变压器体积减少一半以上。

在一可选实施例中，第一磁芯10和第二磁芯20为PC95磁芯材质。

本实施例中，PC95磁芯材质的磁芯的初始磁导率3300±25％(传统PC40初始磁导率2300±25％)， 在25～C～125℃的宽温范围内,功耗低于350mW/cm3，由于在宽温范围内功耗很低,因而用PC95铁氧体磁芯制成的变压器等电感器件能工作在最佳状态，其中磁芯损耗与温升效果更佳。

在一可选实施例中，为了增加磁芯和线圈之间的绝缘性能， 以及线圈与外围电路之间的绝缘性能，第一磁芯10的磁芯柱和第二磁芯20的磁芯柱上设有用于绝缘的第一绝缘胶带，铜片40与绝缘线圈30同轴设置后形成的外表面包覆有第二绝缘胶带，该漏感＜10uH(传统EE53型漏感＞30uH)，效率比传统要高，温升更好。

进一步地，平面变压器可应用与频率要求高的LLC谐振拓扑电路中，以进行能量转换以及传递。

本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括平面变压器，该平面变压器的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种平面变压器，其特征在于，包括第一磁芯、第二磁芯、至少一个铜片和至少一个绝缘线圈，所述第一磁芯和所述第二磁芯相对设置，所述第一磁芯、所述至少一个铜片、所述至少一个绝缘线圈和所述第二磁芯同轴设置，所述绝缘线圈为初级线圈，所述铜片为次级线圈。

2.如权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述铜片与所述绝缘线圈均为多个，多个所述铜片与多个所述绝缘线圈同轴交替设置。

3.如权利要求2所述的平面变压器，其特征在于，多个所述绝缘线圈并联连接。

4.如权利要求3所述的平面变压器，其特征在于，多个所述铜片并联连接。

5.如权利要求4所述的平面变压器，其特征在于，所述绝缘线圈的数量为四个，每一个所述绝缘线圈的层数为两层，每层绝缘线圈的匝数等于4匝。

6.如权利要求5所述的平面变压器，其特征在于，所述铜片的个数为三个。

7.如权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述铜片的长宽尺寸为分别为30mm和20mm，厚度为3mm。

8.如权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述第一磁芯和所述第二磁芯为PC95磁芯材质。

9.如权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述第一磁芯的磁芯柱和所述第二磁芯的磁芯柱上设有用于绝缘的第一绝缘胶带，所述铜片与所述绝缘线圈同轴设置后形成的外表面包覆有第二绝缘胶带。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的平面变压器。