CN210837416U - 一种新型平面变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于变压器技术领域，公开了一种新型平面变压器，设置有铁氧体磁芯，两个所述铁氧体磁芯通过环氧树脂粘结，所述铁氧体磁芯的两侧焊接有铜板，所述铜板的表面连接有PCB板。变压器模型在ansoft maxwel4中空载情况下的瞬态场中的磁力线分布、磁感应强度、磁通强度以及变压器的涡流损耗这些物理量的进行描述与分析；在原次级绕组侧采用对称的交叉结构。由于高频邻近效应，绕组导体中间各层的厚度不具有高频损耗；平面变压器的制造过程中，采用双面绕组技术。为了便于分析计算，通常两块PCB之间的绝缘厚度等于PCB厚度，因此单层和双面板的问题可以简单化的，还可以简化变压器铁芯选择的计算公式。

Description

一种新型平面变压器

技术领域

本实用新型属于变压器技术领域，尤其涉及一种新型平面变压器。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

平面变压器的磁性元件的高功率密度的功率转换模块，目前已经在电力电子中得到了广泛的使用和发展，以提高转换器的功率密度。主要目的就是为了减少磁性元件的重量还有尺寸。从传统的电磁理论来讲，对于比较特殊的线圈面积和铁心的截面需要进行优化。考虑到平面变压器的热设计原理，磁性元件的表面积最大化，从而导致了热阻磁性构件的表面积减小，所以就会导致了平面变压器的功率密度也跟随着增加。毫无疑问，平面化的磁性元器件具有相当大的优势。

依据平面变压器的可靠性和热设计的设计分析、研发表明，铁氧体作为铁芯的平面变压器将在未来的功率转换模块中起到非常重要的作用，尤其是在较大的功率块中。

传统的变压器的初级线圈产生的磁通量是不会完全通过次级线圈的，将会造成漏磁，因此不能满足严格的电磁耦合要求。普通常规变压器的电容随着漏感的增加而增大，趋肤效应严重，接近效应和过热芯部。平面变压器的电容效应分析是比较重要的，并且当密集耦合的线圈被印制在PCB印刷电路板上时，电容效应可以很明显的展现。此外，绝缘材料的选择对电容值有很大的影响。绝缘材料的介电常数越高，高频变压器的电容越大。电容效应容易引起电磁干扰。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)传统的变压器产生的磁通量是不会完全通过次级线圈的，将会造成漏磁；

(2)平面变压器的密集耦合的线圈被印制在PCB印刷电路板上时，绝缘材料的选择对电容值有很大的影响，电容效应容易引起电磁干扰。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种新型平面变压器。

本实用新型是这样实现的，该新型平面变压器设置有铁氧体磁芯，两个所述铁氧体磁芯通过环氧树脂粘结，所述铁氧体磁芯的两侧焊接有铜板，所述铜板的表面连接有PCB板。

本实用新型具有的优点及积极效果为：

该新型平面变压器中，变压器模型在ansoft maxwel4中空载情况下的瞬态场中的磁力线分布、磁感应强度、磁通强度以及变压器的涡流损耗这些物理量的进行描述与分析；在原次级绕组侧采用对称的交叉结构。由于高频邻近效应，绕组导体中间各层的厚度不具有高频损耗；平面变压器的制造过程中，采用双面绕组技术。为了便于分析计算，通常两块PCB之间的绝缘厚度等于PCB厚度，因此单层和双面板的问题可以简单化的，还可以简化变压器铁芯选择的计算公式。设置相关参数，了解制造平面变压器时选取的磁芯、铁芯的材料选择，还有绕组的排列方式，构建一个二维的瞬态场的平面变压器的模型，能够提高变压器的工作效率。

平面变压器要比传统变压器相的铁芯和磁芯的尺寸还有体积要少很多很多，特别是高度降低。其特点是对电力设备有很强的吸引力，在空间上有严格的限制，在电力电子技术的领域里面，我们在选择电力电子设备元器件，首要选择的磁性元件就是这方面的，主要因为平面变压器的优点就是有很高的高功率密度、工作效率高、漏感很低，散热性能好、花费的成本也低。

所以，平面变压器铁芯数量决定着它的输出电压，因此导致平面变压器的输出的电流能够比较平行地扩展以至于满足我们的设计需求。因此，平面变压器的特性是明显的：平面线圈的绕组排列方式紧密的耦合是的漏电感觉得到了降低，平面变压器的特殊构造大大地降低了它们的高度，这极大地限制了它的大规模使用。

由于高功率平面变压器的次级绕组构造只能有一匝的网状形次级绕组组成，不是那种传统变压器的漆包线，是由一块铜质材料附着在许多同样尺寸的铁氧体材料的铁磁芯表面上。

然而，在一些电子设备的应用当中，这些缺陷很快也可转化成为优势。由此之外，平面变压器的磁芯结构增加了面积，是的它的散热功能大大增加，有利于变压器的散热。综上所述，平面变压器的优点主要是拥有很低的漏感还有高频变压器绕组间的间隙如果越大，它的漏感越大，运行时造成的能量损失也会越大。在平面变压器的设计当中，扁平导体形状的“绕组”在印刷电路板上是呈现出直立铜泊位。平面几何图形时候的集肤效应会在开关频率很高的时候而大大的降低，集肤效应(涡流损耗)。铜导体的导电性能会比传统的变压器高。因此我们可以利用这一个特点，在高频变压器给出平面变压器几何图形的轮廓，然后就可以利用两个绕组之间的数值的差量，来求得在不一样间隙情况下的漏感值以及交流阻抗的值。

在平面变压器的设计当中，平面线圈的绕组排列方式紧密的耦合使得漏电感觉得到了降低，平面变压器的特殊构造大大地降低了它们的高度；在高频变压器给出平面变压器几何图形的轮廓，然后就可以利用两个绕组之间的数值的差量，来求得在不一样间隙情况下的漏感值以及交流阻抗的值。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的新型平面变压器的结构示意图；

图中：1、铁氧体磁芯；2、铜板；3、PCB板。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合图1对本实用新型的结构作详细的描述。

该新型平面变压器设置有铁氧体磁芯，两个所述铁氧体磁芯通过环氧树脂粘结，所述铁氧体磁芯的两侧焊接有铜板，所述铜板的表面连接有PCB板。

该新型平面变压器跟普通的变压器的主要的区别是它们的铁芯和线圈绕组还有绕组的布置方不一样。该新型平面变压器由小E、RM或环铁氧体铁心制成，一般采用频率比较高的铁氧体制成，造成的铁损很高。线圈绕组可以由多层印制板构造成，附着在高频功率平面变压器的磁芯表面，构成变压器的磁路。铜的电阻、漏感、电容小，满足谐振电路的原理。此外，由于磁芯良好的磁屏蔽，抑制RF的干扰。高功率平面变压器可降低漏感和匝间电容，散热性能好降低普通变压器铁芯局部热量，是的趋肤效应和邻近效应提升。它具有很高的功率。密度高、工作效率高、抗电磁的干扰的能力强、成本低。扁平变压器由方形铁氧体磁芯、铜板和PCB板组成。两个铁氧体磁芯用环氧树脂粘结，如下1所示。

该新型平面变压器电流密度大，工作效率较高，一般可达到98％～99％；漏感很低，大概是初级电感的0.2％拥有极其良好的导热性能，它的热通道的距离是比较短，并且平面变压器的温升效应显的比较低。辐射系数比较低，拥有性能比较好的的磁芯屏蔽功能，可以把辐射降到非常非非常的低。体积小，拥有良好的磁芯达到减少平面变压器的体积。绕组的排列布置方式相对固定，易于加工，参数较为稳定。平面变压器具有广泛的工作频率范围，工作频率可以在50KHZ到2MH。工作温度范围宽。工作温度为-40℃～130℃。绝缘性好，平面变压器由于导电的电路是和绝缘片一起构成的，相互紧密的重叠，使它们的初级绕组和次级绕组间的绝缘指标可达到4kV的绝缘隔离。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种新型平面变压器，其特征在于，该新型平面变压器设置有铁氧体磁芯，两个所述铁氧体磁芯通过环氧树脂粘结，所述铁氧体磁芯的两侧焊接有铜板，所述铜板的表面连接有PCB板。

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