CN214377970U - 一种高集成低耦合的磁元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高集成低耦合的磁元件，包括磁骨架、均设置在所述磁骨架内的用于安置原边线圈组的一次绕线槽和用于安置二次侧线圈组的二次绕线槽，所述一次绕线槽与所述二次绕线槽中间还设置有用于将所述一次侧线圈组和二次侧线圈组分开的隔离槽。相比现有技术，通过将一二次侧线圈分槽绕制，并设置隔离槽将所述一次侧线圈组和二次侧线圈组分开，只有隔离槽两端产生的耦合电容C1，同等情况下的一二侧耦合电容极大程度的降低，漏电流就大幅度降低，减少外置独立的谐振漏感，减少器件的同时降低成本。

Description

一种高集成低耦合的磁元件

技术领域

本实用新型涉及电力电子的磁元件制造技术领域，尤其涉及一种高集成低耦合的磁元件。

背景技术

随着医疗健康的普及，便携性要求的加强，更安全更小体积的产品将成为必然的发展趋势。低成本，高功率密度小体积，高安全系数低漏电流的开关电源产品必将替代传统的大体积低效率的线性电源以及常规的低性能的开关电源，开关元件一般均会包括磁元件，如变压器，耦合电感。

变压器做为开关电源内部最重要的能量传输单元也将顺应发展，高空间利用率，小体积，低耦合电容，高安全标准，低成本的变压器设计成为医疗电源的不二之选。

然而传统的变压器，如图1所示，原副边交互叠绕，每一层都会产生一二侧线圈的耦合电容C2，这使得传统的变压器耦合电容过大，外置独立的谐振漏感较多，而不能顺利应用至医疗行业应用环境中，因此，如何解决传统的变压器耦合电容过大，外置独立的谐振漏感较多，而不能顺利应用至医疗行业应用环境中已成为本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高集成低耦合的磁元件，用于解决现有的传统的变压器耦合电容过大的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种高集成低耦合的磁元件，包括磁骨架、均设置在磁骨架内的用于安置一次侧线圈组的一次绕线槽和用于安置二次侧线圈组的二次绕线槽，一次绕线槽与二次绕线槽中间还设置有用于将一次侧线圈组和二次侧线圈组分开的隔离槽。

优选的，磁骨架包括第一磁体和第二磁体，第一磁体和第二磁体均为一端端面封闭的U型槽结构，第一磁体和第二磁体的未封闭端对接设置，以形成四周封闭的凹槽结构，一次绕线槽、隔离槽以及二次绕线槽依次相邻，且均设置在凹槽内。

优选的，隔离槽内还设置有用于挡在一次侧线圈组与二次侧线圈组之间，并用于调节一次侧线圈组与二次侧线圈组之间漏感的绝缘遮挡板。

优选的，绝缘遮挡板宽度小于隔离槽的宽度，且能沿隔离槽横向方向移动，以调节一次侧线圈组与二次侧线圈组之间的漏感。

优选的，还包括从磁骨架第一侧壁穿设至一次绕线槽内的一次绕线轴以及从磁骨架的第二侧壁穿设至二次绕线槽内的二次绕线轴；第一侧壁与第二侧壁相对，一次绕线轴和二次绕线轴相对且由隔离槽间隔开，一次侧线圈组缠绕在一次绕线轴，二次侧线圈组缠绕在二次绕线轴。

优选的，包括多个均与一次绕线轴相对设置，且均从磁骨架的第二侧壁穿设至二次绕线槽内的二次绕线轴，多个二次绕线轴相互平行，且长度不一，分别用于缠绕多组不同圈数的二次侧线圈组。

优选的，二次绕线轴在其不同高度的轴向位置均围设有二次侧大功率铜箔。

优选的，一次侧线圈组由三层线圈绕制而成，且每层线圈均用绝缘胶布缠绕。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型中的高集成低耦合的磁元件，通过将一二次侧线圈分槽绕制，并设置隔离槽将所述一次侧线圈组和二次侧线圈组分开，只有隔离槽两端产生的耦合电容C1，同等情况下的一二侧耦合电容极大程度的降低，漏电流就大幅度降低，减少外置独立的谐振漏感，减少器件的同时降低成本。

2、在优选方案中，本技术方案一次侧适用三层绝缘线绕制一次侧线圈组，避免安规上的距离问题，二次侧适用薄铜皮、PCB绕组、铜排(即由多个二次绕线轴构成的铜排)等方式，高空间利用率的同时，低直流阻抗和良好的规避趋肤效应产生的导体利用率低，提升效率，降低热损耗。

3、在优选方案中，通过对绕组空间位置的调整，即通过调节或更换中间的挡板厚度大小，可调节漏磁达到了保证空间磁场分布均衡，降低磁元件交流电阻的目的，减小了磁元件功率传递的损耗，提高了磁元件传递功率的效率。

4、在优选方案中，通过无骨架设计，即没有固定磁芯的额外结构骨架，减少体积，节省出骨架占用的空间，进一步降低变压器的尺寸；提高了变压器利用效率，提高了磁芯空间利用率；

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是传统变压器的结构简图。

图2是本实用新型中的高集成低耦合的磁元件的结构简图；

图3是本实用新型优选实施例中的高集成低耦合的磁元件的正视图；

图4是本实用新型优选实施例中的高集成低耦合的磁元件的左剖视图；

图5是本实用新型优选实施例中的高集成低耦合的磁元件的侧视图；

图中标注：

1、磁骨架；2、一次侧线圈组；21、一次侧线圈组出线端；3、二次侧线圈组；4、绝缘遮挡板；5、二次绕线轴；51、铜箔；6、第一磁体；7、第二磁体。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一：

如图2所示，本实施中公开了一种高集成低耦合的磁元件，包括磁骨架1，均设置在所述磁骨架1内的用于安置原边线圈组的一次绕线槽和用于安置二次侧线圈组3的二次绕线槽，所述一次绕线槽与所述二次绕线槽中间还设置有用于将所述一次侧线圈组2和二次侧线圈组3分开的隔离槽。

由图1和图2对比可知，本实用新型中的磁元件只有隔离槽两端产生的耦合电容C1，且隔离槽的距离远大于常规变压器的一二侧间的距离，同等情况下的一二侧耦合电容极大程度的降低，漏电流就大幅度降低，减少外置独立的谐振漏感，减少器件的同时降低成本。

实施例二：

在本实施例中，如图3-5所示，公开一种高集成低耦合的磁元件，包括磁骨架1、均设置在磁骨架1内的用于安置一次侧线圈组2的一次绕线槽和用于安置二次侧线圈组3的二次绕线槽，一次绕线槽与二次绕线槽中间还设置有用于将一次侧线圈组2和二次侧线圈组3分开的隔离槽。

在本实施例中，隔离槽的距离远大于常规变压器的一二侧间的距离，使得C1<<C2，容抗Rc1>>Rc2,使得同等情况下的，本技术方案中的磁元件一二侧耦合电容极大程度的降低，且漏电流就大幅度降低。

其中，磁骨架1包括第二磁体7和第二磁体7，第一磁体6和第二磁体7均为一端端面封闭的U型槽结构，第一磁体6和第二磁体7对接设置，以形成四周封闭的凹槽结构，一次绕线槽、隔离槽以及二次绕线槽依次相邻，分布在凹槽内。

其中，隔离槽内还设置有用于挡在一次侧线圈组2与二次侧线圈组3之间，用于调节一次侧线圈组2与二次侧线圈组3之间漏感的绝缘遮挡板4。绝缘遮挡板4宽度小于隔离槽的宽度，且能沿隔离槽横向方向移动，以调节一次侧线圈组2与二次侧线圈组3之间漏感。在本实施例中，绝缘遮挡板4为环氧垫板。

在优选方案中，隔离槽内设置有沿横向方向安装的镂空导轨，绝缘遮挡板4为滑块，绝缘遮挡板4固定在所述镂空导轨上，能在镂空导轨上沿横向方向移动。

此外，在优选方案中，绝缘遮挡板4能沿横向方向或纵向方向伸缩来增大体积的伸缩件。

在本实施例中，纵向方向指的是线圈组的轴向方向，横向方向是指线圈组的径向方向。

此外，还包括从磁骨架1第一侧壁穿设至一次绕线槽内的一次绕线轴以及从磁骨架1的第二侧壁穿设至二次绕线槽内的二次绕线轴5；第一侧壁与第二侧壁相对，一次绕线轴和二次绕线轴5相对且由隔离槽间隔开，一次侧线圈组2缠绕在一次绕线轴，二次侧线圈组3缠绕在二次绕线轴5。包括多个均与一次绕线轴相对设置，且均从磁骨架1的第二侧壁穿设至二次绕线槽内的二次绕线轴5，多个二次绕线轴5相互平行，且长度不一，分别用于缠绕多组不同圈数的二次侧线圈组3。且二次绕线槽的底部还设置有用于固定一次侧线圈组出线端21的固定装置；在本实施例中，多个二次绕线轴5为铜排结构。多个二次绕线轴5的端子与所述固定装置分布在所述磁骨架1相对的两端。

此外，二次绕线轴5在其不同高度的轴向位置均围设有二次侧大功率铜箔51。

此外，一次侧线圈组2由三层线圈绕制而成，且每层线圈均用绝缘胶布缠绕。

本实用新型的磁元件在满足变压、耦合电感能量传递的条件下，降低寄生电容容量，从而减小寄生电容对安规、EMC以及生产一致性带来的不良影响，提高设备输出效能。该磁元件(如变压器、耦合电感)使用分槽集成漏感设计，变压器特殊的线圈布局方式将一二次侧线圈分槽绕制，可增加和调整漏感至合理值，自身的分布漏感可省去LLC用于谐振的独立电感Lr，同时使用无骨架设计，极大减小体积，降低成本。本技术方案中的磁元件，合理的选型布局，使能够满足严格的医疗IEC60601标准下，高海拔高安规距离的要求，同时将空间利用率尽可能的最大化，即二次侧使用大面积薄铜箔51，平整的薄铜皮，利于空间利用率，降低铜箔51绕线产生的直流电阻DCR，同时可合理的规避电流趋肤效应。一次侧使用三层绝缘多股线设计，安规中，将二次侧和磁芯作为一整体，利用磁芯反包，可将安规要求中的一二次侧安全距离达到10mm以上，可满足IEC60601的最严5000米海拔标准。

此外，通过对磁元件的骨架进行优化，对原副边绕组的分布方式进行优化，实现增强原副边的有益耦合度，降低原副边的有害耦合度，同时满足了高耦合度、低寄生电容的目标。

综上所述，本实用新型中的高集成低耦合的磁元件，通过将一二次侧线圈分槽绕制，并设置隔离槽将所述一次侧线圈组2和二次侧线圈组3分开，只有隔离槽两端产生的耦合电容C1，且隔离槽的距离远大于常规变压器的一二侧间的距离，故C1<<C2，容抗Rc1>>Rc2,同等情况下的一二侧耦合电容极大程度的降低，漏电流就大幅度降低，减少外置独立的谐振漏感，减少器件的同时降低成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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)

1.一种高集成低耦合的磁元件，其特征在于，包括磁骨架(1)、均设置在所述磁骨架(1)内的用于安置一次侧线圈组(2)的一次绕线槽和用于安置二次侧线圈组(3)的二次绕线槽，所述一次绕线槽与所述二次绕线槽中间还设置有用于将所述一次侧线圈组(2)和二次侧线圈组(3)分开的隔离槽。

2.根据权利要求1所述的高集成低耦合的磁元件，其特征在于，所述磁骨架(1)包括第一磁体(6)和第二磁体(7)，所述第一磁体(6)和第二磁体(7)均为一端端面封闭的U型槽结构，所述第一磁体(6)和第二磁体(7)的未封闭端对接设置，以形成四周封闭的凹槽结构，所述一次绕线槽、隔离槽以及二次绕线槽依次相邻，且均设置在所述凹槽内。

3.根据权利要求1所述的高集成低耦合的磁元件，其特征在于，所述隔离槽内还设置有用于挡在所述一次侧线圈组(2)与二次侧线圈组(3)之间，并用于调节一次侧线圈组(2)与二次侧线圈组(3)之间漏感的绝缘遮挡板(4)。

4.根据权利要求3所述的高集成低耦合的磁元件，其特征在于，所述绝缘遮挡板(4)宽度小于所述隔离槽的宽度，且能沿所述隔离槽横向方向移动，以调节所述一次侧线圈组(2)与二次侧线圈组(3)之间的漏感。

5.根据权利要求4所述的高集成低耦合的磁元件，其特征在于，还包括从所述磁骨架(1)第一侧壁穿设至一次绕线槽内的一次绕线轴以及从所述磁骨架(1)的第二侧壁穿设至二次绕线槽内的二次绕线轴(5)；所述第一侧壁与所述第二侧壁相对，所述一次绕线轴和所述二次绕线轴(5)相对且由所述隔离槽间隔开，所述一次侧线圈组(2)缠绕在所述一次绕线轴，所述二次侧线圈组(3)缠绕在所述二次绕线轴(5)。

6.根据权利要求5所述的高集成低耦合的磁元件，其特征在于，包括多个均与所述一次绕线轴相对设置，且均从所述磁骨架(1)的第二侧壁穿设至二次绕线槽内的二次绕线轴(5)，所述多个二次绕线轴(5)相互平行，且长度不一，分别用于缠绕多组不同圈数的二次侧线圈组(3)。

7.根据权利要求6所述的高集成低耦合的磁元件，其特征在于，所述二次绕线轴(5)在其不同高度的轴向位置均围设有二次侧大功率铜箔(51)。

8.根据权利要求7所述的高集成低耦合的磁元件，其特征在于，所述一次侧线圈组(2)由三层线圈绕制而成，且每层线圈均用绝缘胶布缠绕。

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