CN213752297U

CN213752297U - 平面变压器

Info

Publication number: CN213752297U
Application number: CN202023139913.1U
Authority: CN
Inventors: 陈志鹏
Original assignee: Guangzhou Shiyuan Electronics Thecnology Co Ltd; Guangzhou Shikun Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Shiyuan Electronics Thecnology Co Ltd; Guangzhou Shikun Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2030-12-22

Abstract

本实用新型提供一种平面变压器。本实用新型提供的平面变压器，包括磁芯和PCB绕组，PCB绕组包括原边绕组和副边绕组；磁芯包括磁芯轴柱和侧柱，侧柱和磁芯轴柱并列设置，且侧柱与磁芯轴柱之间具有用于容置PCB绕组的间隔；原边绕组绕设在磁芯轴柱上；副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组绕设在磁芯轴柱上，第二副边绕组绕设在侧柱上。本实用新型的平面变压器具有较低的生产成本。

Description

平面变压器

技术领域

本实用新型涉及电气工程领域，尤其涉及一种平面变压器。

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。其中，印刷电路板的成本与平面变压器的成本密切相关，而印刷电路板的层数取决于绕组的匝数。

现有的平面变压器一般包括两个相互对扣的磁芯和PCB绕组，PCB绕组包括原边绕组和副边绕组；磁芯包括磁芯轴柱和侧柱，侧柱和磁芯轴柱并列设置，且侧柱与磁芯轴柱之间具有用于容置PCB绕组的间隔；原边绕组和副边绕组均绕设在磁芯轴柱上，而副边绕组通常存在两路输出，在具体实施时，通常是通过计算两路输出的最大公约数以确定一匝绕组的最大电压。

这样，会导致副边绕组的匝数较多，则会使得PCB板的层数增多，提升了PCB板的生产成本，进一步提升了平面变压器的生产成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种平面变压器，减小了平面变压器的生产成本。

本实用新型提供一种平面变压器，包括磁芯和PCB绕组，PCB绕组包括原边绕组和副边绕组；磁芯包括磁芯轴柱和侧柱，侧柱和磁芯轴柱并列设置，且侧柱与磁芯轴柱之间具有用于容置PCB绕组的间隔；原边绕组绕设在磁芯轴柱上；副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组绕设在磁芯轴柱上，第二副边绕组绕设在侧柱上。

本实施例提供的平面变压器，其中，副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组绕设在磁芯轴柱上，第二副边绕组绕设在侧柱上，通过将第二副边绕组绕设在侧柱上,能够减小第二副边绕组的绕线匝数，从而可以减小PCB板的层数，使得PCB绕组的生产成本较小，进而使得本实施例提供的平面变压器的成本较小；此外，通过将第二副边绕组绕设在侧柱上，使得第二副边绕组的绕设不受限制，有利于改善本实施例提供的平面变压器的温升。

可选的，在本实用新型提供的平面变压器中，磁芯包括多个侧柱，且多个侧柱间隔均匀分布。

可选的，在本实用新型提供的平面变压器中，侧柱为两个，两个侧柱分别设置在磁芯轴柱的相对两侧。

可选的，在本实用新型提供的平面变压器中，每个侧柱的磁通量为磁芯轴柱磁通量的1/N，其中N为正整数。

可选的，在本实用新型提供的平面变压器中，第一副边绕组的匝数和第二副边绕组的匝数比

其中，第一副边绕组的电压为V₁，第二副边绕组的电压为V₂，N为侧柱的个数，V₁、V₂、N均为正整数。

可选的，在本实用新型提供的平面变压器中，第二副边绕组绕设在其中一个侧柱上。

可选的，在本实用新型提供的平面变压器中，副边绕组还包括第三副边绕组，第二副边绕组和第三副边绕组分别绕设在两个侧柱上。

可选的，在本实用新型提供的平面变压器中，PCB绕组包括PCB板和设置在PCB板上的线圈，PCB板具有与磁芯相配合的安装孔，磁芯穿设于安装孔中。

可选的，在本实用新型提供的平面变压器中，第二副边绕组所对应的线圈绕成矩形或圆形。

可选的，在本实用新型提供的平面变压器中，磁芯为两个，两个磁芯相对设置且共同拼接。

本实用新型提供的平面变压器，包括磁芯和PCB绕组，PCB绕组包括原边绕组和副边绕组；磁芯包括磁芯轴柱和侧柱，侧柱和磁芯轴柱并列设置，且侧柱与磁芯轴柱之间具有用于容置PCB绕组的间隔；原边绕组绕设在磁芯轴柱上；副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组绕设在磁芯轴柱上，第二副边绕组绕设在侧柱上。本实用新型提供的平面变压器中的副边绕组的匝数较少，从而使得PCB绕组的生产成本较小，进而使得平面变压器的生产成本较小。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的平面变压器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的平面变压器的一种立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的平面变压器中的磁芯的一种立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的平面变压器中的磁芯的一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的平面变压器的另一种立体结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的平面变压器中的磁芯的另一种立体结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的平面变压器中的磁芯的另一种结构示意图。

附图标记说明：

1、10-磁芯；

11、101-磁芯轴柱；

12、102-侧柱；

2、20-PCB绕组。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

其次，需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或构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实用新型的限制。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个构件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

变压器是用来变换交流电压、电流而传输交流电能的一种静止的电器设备。它是根据电磁感应的原理实现电能传递的。变压器的作用是多方面的，不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。

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，与传统的变压器采用铜导线作为绕组线圈相比，由于平面变压器的绕组线圈采用的是双层印刷电路板或预制成平面的铜板构成，同时也由于平面磁芯的开发获得了成功，从而平面化的变压器设计得以实现。在功率密度得到大大提高的同时，体积却大大的缩小，只相当于常规变压器的20％，所以平面变压器的厚度远低于传统的变压器，只相当于其20％至40％的高度。由于平面变压器的各种明显优势，采用平面变压器代替传统骨架式变压器是当前开关电源的发展趋势之一。

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。其中，印刷电路板的成本与平面变压器的成本密切相关，而印刷电路板的层数取决于绕组的匝数。

图1为现有的平面变压器的结构示意图。

如图1所示，现有的平面变压器一般包括两个相互对扣的磁芯10和印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)绕组20，PCB绕组20包括原边绕组和副边绕组；磁芯10包括磁芯轴柱101和侧柱102，侧柱102和磁芯轴柱101并列设置，且侧柱102与磁芯轴柱101之间具有用于容置PCB绕组20的间隔；原边绕组和副边绕组均绕设在磁芯轴柱101上，而副边绕组通常存在两路输出。

由此，本实用新型实施例提供一种平面变压器，能够减小PCB板的层数，降低PCB板的生产成本，进一步降低平面变压器的生产成本。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行具体说明。

图2为本实用新型实施例提供的平面变压器的一种立体结构示意图。图3为本实用新型实施例提供的平面变压器中的磁芯的一种立体结构示意图。图4为本实用新型实施例提供的平面变压器中的磁芯的一种结构示意图。图5为本实用新型实施例提供的平面变压器的另一种立体结构示意图。图6为本实用新型实施例提供的平面变压器中的磁芯的另一种立体结构示意图。图7为本实用新型实施例提供的平面变压器中的磁芯的另一种结构示意图。

如图2至图7所示，本实用新型实施例提供一种平面变压器，包括磁芯1和PCB绕组2，PCB绕组2包括原边绕组和副边绕组；磁芯1包括磁芯轴柱11和侧柱12，侧柱12和磁芯轴柱11并列设置，且侧柱12与磁芯轴柱11之间具有用于容置PCB绕组2的间隔；原边绕组绕设在磁芯轴柱11上；其中，副边绕组可以包括不同输出的绕组，具体的，副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组绕设在磁芯轴柱11上，第二副边绕组绕设在侧柱12上。

在本实施例中，第一副边绕组与原边绕组在磁芯轴柱11的周向上交错分布或间隔分布。

本实施例提供的平面变压器，其中，副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组绕设在磁芯轴柱11上，第二副边绕组绕设在侧柱12上，通过将第二副边绕组绕设在侧柱12上,能够降低本实施例提供的平面变压器的整体高度，并且可以减小PCB板的层数，使得PCB绕组2的生产成本较小，进而使得本实施例提供的平面变压器的成本较小；此外，通过将第二副边绕组绕设在侧柱12上，使得第二副边绕组的绕设不受限制，使得平面变压器在工作的时候，第二副边绕组所产生的的热量能够有效散发，从而有利于改善本实施例提供的平面变压器的温升。

需要说明的是，本实施例提供的平面变压器可以应用于各类电子设备，例如，该电子设备为电源设备或电机驱动设备等等。

具体的，上述的磁芯1可以是由氧化铁混合物组成的磁性金属氧化物。例如是由锰-锌铁氧体和镍-锌铁氧体材料制作而成，其中，锰-锌铁氧体具有高磁导率和高磁通密度的特点，且具有较低损耗的特性；镍-锌铁氧体具有极高的阻抗率、不到几百的低磁导率等特性。

进一步地，上述的磁芯1可以为任意合适的形状，在此，对磁芯1的形状不作具体限制。

需要说明的是，PCB绕组2可以采用以下方法制作而成：提供预制图形的金属模板与非金属绝缘介质，将金属模板放置于专用模具内，并将非金属绝缘介质分别敷设于金属模板的上下两面，熔融非金属绝缘介质，以使非金属绝缘介质包覆金属模板并形成产品基板。根据产品需求，层叠对应数目的产品基板，裁剪层叠后对应数目的产品基板，以形成PCB绕组。其中，各个产品基板之间的层叠方式包括：在层叠后的产品基板对应位置加工固定孔并使固定孔金属化，以形成金属化孔，金属化孔的孔径、形状及数量依电路板的工作电流确定。将相关产品基板通过工艺定位孔进行叠层，进一步的加工，生产者可以根据设计需要以形成最终PCB绕组。

进一步地，具有预制图形的金属模板包括若干铜箔区域，由于铜箔区域所连接的分立元件不同，位于铜箔区域的铜箔线路宽度会有所不同。该金属模板包括铜箔模板、铝箔模板及其它材质模板等等，其中，该铜箔模板可以为紫铜模板。

需要说明的是，为了实现PCB绕组能够通过大电流，生产者可以根据产品需求，选择对应厚度的金属模板以制作电路板，选择对应厚度的金属模板以制作电路板，以金属模板为铜箔模板为例，生产者可以选择厚度为30oz至200oz或者大于200oz的铜箔模板，此厚度范围的铜箔模板能够实现大电流地通过。

需要说明的是，1oz意思是重量为1oz的铜均匀平铺在1平方英尺的面积上所达到的厚度，其中，“oz”为重量单位“盎司”。

进一步地，在本实施例中，生产者可以根据产品需求选择N层金属模板与N+1的非金属绝缘介质进行敷设与熔融，例如，当生产者需要3层金属模板时，其可以选择4层非金属绝缘介质分别敷设这3层金属模板中任一金属模板，其中，相邻金属模板的相邻面共用同一非金属绝缘介质。

在一些实施例中，磁芯1包括多个侧柱12，且多个侧柱12间隔均匀分布。

作为一种可选的实施方式，侧柱12为两个，两个侧柱12分别设置在磁芯轴柱11的相对两侧。

这样，能够对绕设在磁芯轴柱11上的原边绕组和副边绕组进行防护，确保本实施例提供的平面变压器的正常工作。

为了便于将第一副边绕组绕设在磁芯轴柱11上以及将第二副边绕组绕设在侧柱12上，在本实施例中，每个侧柱12的磁通量为磁芯轴柱11磁通量的1/N，其中N为正整数。

这样，能够保证第二副边绕组的匝数为第一副边绕组匝数的整数倍，便于进行绕设。

在本实施例的具体的实施方式中，每个侧柱12的磁通量为磁芯轴柱11磁通量的1/2。

在现有的平面变压器中，在对副边绕组进行绕设时，通常是通过计算两路输出的最大公约数以确定一匝绕组的最大电压，从而确定两路输出的副边绕组的绕线匝数，而在本实施例提供的平面变压器中，第一副边绕组的匝数和第二副边绕组的匝数比

如图2至图4所示，作为一种可选的实施方式，第二副边绕组绕设在其中一个侧柱12上。

以下进行举例说明：

示例一：当第一副边绕组的电压值为12V，第二副边绕组的电压值为18V，侧柱12的个数为两个，且第二副边绕组绕设在其中一个侧柱12上时，此时，根据上述公式可以计算出第一副边绕组和第二副边绕组的匝数比为

可以得出第一副边绕组和第二副边绕组的最小匝数分别为1匝和3匝。相比于将第一副边绕组和第二副边绕组均绕设在磁芯轴柱11上(取12V和18V的最大公约数6V为一匝的电压值，此时,12V需要绕设2匝，18V需要绕设3匝，总匝数为5匝)，显然，在本实施例提供的平面变压器中，副边绕组在磁芯1轴向上的高度较小。

示例二：当第一副边绕组的电压值为16V，第二副边绕组的电压值为20V，侧柱12的个数为两个，且第二副边绕组绕设在其中一个侧柱12上时，此时，根据上述公式可以计算出第一副边绕组和第二副边绕组的匝数比为

可以得出第一副边绕组和第二副边绕组的最小匝数分别为2匝和5匝。相比于将第一副边绕组和第二副边绕组均绕设在磁芯轴柱11上(取16V和20V的最大公约数4V为一匝的电压值，此时，16V需要绕设4匝，20V需要绕设5匝，总匝数为9匝)，显然，在本实施例提供的平面变压器中，副边绕组在磁芯1轴向上的高度较小。

如图4至图7所示，副边绕组还包括第三副边绕组，第二副边绕组和第三副边绕组分别绕设在两个侧柱12上。

以下进行举例说明：

示例一：当第一副边绕组的电压值为6V，且第二副边绕组和第三副边绕组的电压值均为9V时，由于侧柱的个数为两个，根据上述公式可以计算出第一副边绕组和第二副边绕组的匝数比为

第一副边绕组和第三副边绕组的匝数比为

可以得出第一副边绕组、第二副边绕组和第三副边绕组的最小匝数分别为1匝、3匝和3匝。而如果将第一副边绕组、第二副边绕组和第三副边绕组均绕设在磁芯轴柱11上时，则对应6V需要绕设2匝，9V需要绕设3匝，总匝数为8匝，由此可见，副边绕组的总匝数显然大于将第二副边绕组和第三副边绕组绕设在侧柱12上时对应的匝数。

示例二：当第一副边绕组的电压值为12V，第二副边绕组的电压值为18V，第三副边绕组的电压值为24V时，由于侧柱的个数为两个，根据上述公式可以计算出第一副边绕组和第二副边绕组的匝数比为

第一副边绕组和第三副边绕组的匝数比为

可以得出第一副边绕组、第二副边绕组和第三副边绕组的最小匝数分别为1匝、3匝和4匝。而如果将第一副边绕组、第二副边绕组和第三副边绕组均绕设在磁芯轴柱11上时，则对应12V需要绕设2匝，18V需要绕设3匝，24V需要绕设4匝，总匝数为9匝，由此可见，副边绕组的总匝数显然大于将第二副边绕组和第三副边绕组绕设在侧柱12上时对应的匝数。

作为另一种可选的实施方式，副边绕组还包括第三副边绕组，第一副边绕组和第二副边绕组均绕设在磁芯轴柱11上，第三副边绕组绕设在其中一个侧柱12上。

以下进行举例说明：

当第一副边绕组的电压值为12V，第二副边绕组的电压值为24V，第三副边绕组的电压值为18V时，由于侧柱的个数为两个，根据上述公式可以计算出第一副边绕组和第二副边绕组的匝数比为

第一副边绕组和第三副边绕组的匝数比为

可以得出第一副边绕组、第二副边绕组和第三副边绕组的最小匝数分别为1匝、4匝和3匝。而如果将第一副边绕组、第二副边绕组和第三副边绕组均绕设在磁芯轴柱11上时，则对应12V需要绕设2匝，18V需要绕设3匝，24V需要绕设4匝，总匝数为9匝，由此可见，副边绕组的总匝数显然大于将第三副边绕组绕设在侧柱12上时对应的匝数。

具体的，PCB绕组2包括PCB板和设置在PCB板上的线圈，PCB板具有与磁芯1相配合的安装孔，磁芯1穿设于安装孔中。其中，线圈与PCB板固定连接。

在本实施例中，第二副边绕组所对应的线圈绕成矩形或圆形。当第二副边绕组所对应的线圈绕成矩形时，线圈与侧柱12的外缘贴合；当第二副边绕组所对应的线圈绕成圆形时，线圈套设在侧柱12的外侧。

在一些具体的实施方式中，本实施例提供的平面变压器包括两个相对设置的磁芯1，且两个磁芯1共同拼接。其中，如图3和图6所示，磁芯1为E型磁芯。

本实用新型实施例提供的平面变压器，包括磁芯和PCB绕组，PCB绕组包括原边绕组和副边绕组；磁芯包括磁芯轴柱和侧柱，侧柱和磁芯轴柱并列设置，且侧柱与磁芯轴柱之间具有用于容置PCB绕组的间隔；原边绕组绕设在磁芯轴柱上；副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组绕设在磁芯轴柱上，第二副边绕组绕设在侧柱上。本实施例提供的平面变压器中的副边绕组的匝数较少，从而使得PCB绕组的生产成本较小，进而使得平面变压器的生产成本较小。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种平面变压器，其特征在于，包括磁芯和PCB绕组，所述PCB绕组包括原边绕组和副边绕组；

所述磁芯包括磁芯轴柱和侧柱，所述侧柱和所述磁芯轴柱并列设置，且侧柱与所述磁芯轴柱之间具有用于容置所述PCB绕组的间隔；

所述原边绕组绕设在所述磁芯轴柱上；

所述副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组绕设在所述磁芯轴柱上，所述第二副边绕组绕设在所述侧柱上。

2.根据权利要求1所述的平面变压器，其特征在于，所述磁芯包括多个所述侧柱，且多个所述侧柱间隔均匀分布。

3.根据权利要求2所述的平面变压器，其特征在于，所述侧柱为两个，两个所述侧柱分别设置在所述磁芯轴柱的相对两侧。

4.根据权利要求2或3所述的平面变压器，其特征在于，每个所述侧柱的磁通量为所述磁芯轴柱磁通量的1/N，其中N为正整数。

5.根据权利要求4所述的平面变压器，其特征在于，所述第一副边绕组的匝数和所述第二副边绕组的匝数比

其中，所述第一副边绕组的电压为V₁，所述第二副边绕组的电压为V₂，N为所述侧柱的个数，所述V₁、V₂、N均为正整数。

6.根据权利要求5所述的平面变压器，其特征在于，所述第二副边绕组绕设在其中一个所述侧柱上。

7.根据权利要求5所述的平面变压器，其特征在于，所述副边绕组还包括第三副边绕组，所述第二副边绕组和所述第三副边绕组分别绕设在两个所述侧柱上。

8.根据权利要求6或7所述的平面变压器，其特征在于，所述PCB绕组包括PCB板和设置在所述PCB板上的线圈，所述PCB板具有与所述磁芯相配合的安装孔，所述磁芯穿设于所述安装孔中。

9.根据权利要求8所述的平面变压器，其特征在于，所述第二副边绕组所对应的线圈绕成矩形或圆形。

10.根据权利要求6或7所述的平面变压器，其特征在于，所述磁芯为两个，两个所述磁芯相对设置且共同拼接。