CN213935884U - 一种开关电源用变压器磁芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源用变压器磁芯，该磁芯将绕线中柱的外端面分为两部分，两个端面距离底板的距离不同，使得在磁芯的外端面上形成台阶状。该台阶状的结构，使得局部的磁芯面积减小，使得磁芯的Ae值在整个磁芯上不相等，出现了局部的Ae值变小的情况，通过局部变小的Ae值电源工作时，可实现了磁芯的局部饱和。

Description

一种开关电源用变压器磁芯

【技术领域】

本实用新型属于变压器技术领域，具体涉及一种开关电源用变压器磁芯。

【背景技术】

铁氧体磁芯是由各种氧化铁混合物烧结而成的具有磁性的金属氧化物，铁氧体电阻率比金属、合金类磁性材料大，具有较高的介电性能，高频条件下具有较高的磁导率，被广泛应用于高频开关电源中。锰锌铁氧体和镍锌铁氧体是常用的两种铁氧体材质，锰锌铁氧体具有高磁导率和高磁通密度的特点，在相对较低的频率下具有较低的损耗，被广泛应用于1MHz以下的频率，镍锌铁氧体具有较高的阻抗率，较低的磁导率，在高频条件下具有较低的损耗，可用于高于1MHz的频率。

磁芯的材质和结构决定了磁芯在开关电源中应用的整体性能，常用的E型磁芯结构简单，磁芯有效面积大，方便绕制、空间利用率高被广泛应用，但在一些新型应用及特殊应用场合中，需要变压器出现局部饱和的现象来提升开关电源的效率或功率，如自激Royer电路。此时传统的E型变压器无法满足实用场合的要求。另外在一些多工作频率、需要瞬间提供较大的功率的场合，需要利用磁饱和实现调整气息，实现绕组感量的变化，传统E型变压器也无法满足该类场合的需求。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种开关电源用变压器磁芯，以解决现有技术中，传统的E型变压器难以满足多工作频率，需要瞬间提供较大功率的场合以及其它需要局部饱和的场合。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种开关电源用变压器磁芯，包括底板，底板的两端分别连接有一个边柱，边柱的长度方向和底板的长度方向垂直；底板的中间位置连接有绕线中柱，绕线中柱的长度方向垂直于底板的长度方向；

绕线中柱的内端面和底板一体连接，绕线中柱的外端面包括第一端面和第二端面，第一端面和底板之间的距离大于第二端面和底板之间的距离；

所述第一端面和第二端面均为矩形。

本实用新型的进一步改进在于：

优选的，所述边柱的外端面和底板内端面之间的距离≥第一端面和底板内端面之间的距离。

优选的，第一端面和第二端面之间通过第三端面连接。

优选的，所述第三端面的法线方向平行于底板的长度方向。

优选的，所述第三端面的法线方向垂直于底板的长度方向。

优选的，所述底板的截面为矩形。

优选的，所述边柱的截面为矩形。

优选的，内端面的截面积为第一端面面积和第二端面面积的总和。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型公开了一种开关电源用变压器磁芯，该磁芯将绕线中柱的外端面分为两部分，两个端面距离底板的距离不同，使得在磁芯的外端面上形成台阶状。该台阶状的结构，使得局部的磁芯面积减小，使得磁芯的Ae值在整个磁芯上不相等，出现了局部的Ae值变小的情况，通过局部变小的Ae值电源工作时，可实现了磁芯的局部饱和。该结构更加的适用于部分特殊场合的应用，如在Royer 电路中应用，将反馈绕组绕制在变小的Ae部分，可有效的提升开关电源的效率，在过功率场合应用时，利用局部饱和的特性，可以调整气息，从而调整电源在实际工作过程中的感量。本实用新型弥补了现有的磁芯在新型电路中应用的不足，实现了开关电源系统在实际工作中的局部饱和，在Royer电路中实用可提升电源效率，并且可用于过功率电源场合的气息在系统调整。

进一步的，边柱的高度大于等于绕线中柱的高度，使得该结构既能够适用于Royer电路中，实现局部饱和的效果，以显著的提升电源的效率；当需要在分步气息的场合使用时，只要在原来绕线中柱上磨出一个气息，即可实现分步气息的效果，可用于瞬间过功率或需要两种功率输出的电源场合。

进一步的，通过将第三端面设置为两个方向，使得该结构有两种实现方式，能够根据使用需求进行两种结构的选择。

【附图说明】

图1是本实用新型的结构示意图；其中，(a)图为主视图；(b)图为侧视图；

图2是本实用新型的尺寸设计图；其中，(a)图为主视图；(b)图为侧视图；

图3是本实用新型在局部饱和场合使用时两个磁芯拼起来完整磁路的磁芯示意图；

图4是本实用新型在可变气息场合使用时两个磁芯拼起来完整磁路的磁芯示意图；

图5是本实用新型的实施例2中纵向结构示意图；其中，(a)图为主视图； (b)图为侧视图；

图6是本实用新型的实施例2采用高磁导率填充的达到局部饱和的结构示意图；

图7是本实用新型在绕线中柱边缘上注入高磁导率的铁氧体材料的结构示意图；

其中，1-中柱；2-底板；3-边柱；4-铁氧体材料；1-1-内端面；1-2-外端面； 1-3-第一端面；1-4-第二端面；1-5-第三端面。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种具有新型结构的E 型磁芯。参见图1和图2，本实用新型提出的一种具有新型结构的E型磁芯，其侧视图呈E型，包括由绕线中柱1、两个边柱3和底板2组成；底板2为长方体结构，绕线中柱1为一个端面设置有台阶的长方体结构，设定绕线中柱1包括两个端面，分别为内端面1-1和外端面1-2，外端面1-2上设置有一个台阶；两个边柱均为长方体结构，绕线中柱1设置在底板2中部，绕线中柱1的内端面1-1和底板2一体连接，绕线中柱1的长度方向垂直于底板2的长度方向，绕线中柱1的外端面1-2为台阶状；两个边柱3分别设置在底板1长度方向的两端，两个边柱3相对绕线中柱1镜像对称，即边柱3的长度方向垂直于底板2的长度方向。

参见图1，本实施例中台阶的走向为整个磁芯的长度方向，外端面1-2包括第一端面1-3和第二端面1-4，第一端面1-3距离底板2的长度大于第二端面1-4 距离底板2的长度，第一端面1-3平行于第二端面1-4，连接两个端面的端面为第三端面1-5，优选的，所述第三端面1-5的法线平行于底板2的长度方向。

参见图1，底板2的长度为A，绕线中柱1中第一端面1-3距离底板2的距离为G1，绕线中柱1中第二端面1-4距离底板2的距离为G2，边柱3的高度为 G3，G3≥G1＞G2；内端面1-1的宽度为E，第一端面1-3的宽度小于E；每一个边柱3与绕线中柱1之间的距离均为F，每一个边柱3的截面积为Ac，绕线中柱 1靠近底板2的截面积为Ae，即内端面1-1的截面积为Ae；绕线中柱1远离底板2处的截面积为Ae1和Ae2，即第一端面1-3的截面积为Ae1，第二端面1-4 的截面积为Ae2，Ae＝Ae1+Ae2，绕线中柱1与边柱的关系为:2Ac＝Ae>Ae1。

参见图3，当两个磁芯相对拼接时，两个绕线中柱1的第一端面1-3相对且相接触，两个第二端面1-4相对但不接触，使得整个绕线中柱1的面积在中心处减小，磁心的中心处，形成豁口结构。

实施例2

参见图5，本实施例和实施例1不同的设计为外端面1-2中台阶的走向，第三端面1-5的法线垂直于底板2的长度方向。图5为纵向阶梯型的磁芯，其达到的效果与图1相同，参见图6为该实施例中采用高磁导率填充的达到局部饱和的结构示意图。

本实用新型的工作原理为：

磁通量的流通方向为经过绕线中柱1然后到底板，在底板2上进行分离为两部分，分别流入两个边柱3，然后从边柱另一端再流入另一个磁芯的边柱3，从另一磁芯的边柱3经底板2，再流入另一磁芯的绕线中柱1，然后经两个磁芯的中柱结合处再流回来，从而形成了完整的磁通回路。参见图3，通过上述优化设计的具有新型结构的E型磁芯，结构设计合理，可将需要饱和的绕组绕制在两个绕线中柱1接起来的豁口处，实现局部饱和的效果，在Royer电路中使用， G3＝G1>G2，可以显著的提升电源的效率。参见图4，在需要分步气息的场合使用时，只要在原来绕线中柱1上磨出一个气息，即G3>G1>G2，加上绕线中柱1 原来有的台阶，可轻松实现分步气息的效果，可用于瞬间过功率或需要两种功率输出的电源场合。

图7为在磁芯远离底板的绕线中柱边缘上注入高磁导率的铁氧体材料，经二次烧结而成，在实际工作中，该部分由于磁导率较高，更容易饱和，同样也可以实现局部饱和的目的，与图1及图4相比，图7可以采用普通骨架绕制，而图1 及图4需要同样带台阶凹槽的骨架才能绕制，但是图7仅仅可用于需要局部饱和的电路结构中，无法实现分布气息的效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种开关电源用变压器磁芯，其特征在于，包括底板(2)，底板(2)的两端分别连接有一个边柱(3)，边柱(3)的长度方向和底板(2)的长度方向垂直；底板(2)的中间位置连接有绕线中柱(1)，绕线中柱(1)的长度方向垂直于底板(2)的长度方向；

绕线中柱(1)的内端面(1-1)和底板(2)一体连接，绕线中柱(1)的外端面(1-2)包括第一端面(1-3)和第二端面(1-4)，第一端面(1-3)和底板(2)之间的距离大于第二端面(1-4)和底板(2)之间的距离；

所述第一端面(1-3)和第二端面(1-4)均为矩形。

2.根据权利要求1所述的一种开关电源用变压器磁芯，其特征在于，所述边柱(3)的外端面和底板(2)内端面之间的距离≥第一端面(1-3)和底板(2)内端面之间的距离。

3.根据权利要求1所述的一种开关电源用变压器磁芯，其特征在于，第一端面(1-3)和第二端面(1-4)之间通过第三端面(1-5)连接。

4.根据权利要求3所述的一种开关电源用变压器磁芯，其特征在于，所述第三端面(1-5)的法线方向平行于底板(2)的长度方向。

5.根据权利要求3所述的一种开关电源用变压器磁芯，其特征在于，所述第三端面(1-5)的法线方向垂直于底板(2)的长度方向。

6.根据权利要求1所述的一种开关电源用变压器磁芯，其特征在于，所述底板(2)的截面为矩形。

7.根据权利要求1所述的一种开关电源用变压器磁芯，其特征在于，所述边柱(3)的截面为矩形。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的开关电源用变压器磁芯，其特征在于，内端面(1-1)的截面积为第一端面(1-3)面积和第二端面(1-4)面积的总和。

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