CN217214402U

CN217214402U - 一种谐振变压器

Info

Publication number: CN217214402U
Application number: CN202220921151.0U
Authority: CN
Inventors: 钟春林; 李龙; 汶兵录; 朱俊高; 周孝亮; 陈学文; 叶界明; 范勇
Original assignee: Shenzhen Lifud Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Lifud Technology Co ltd
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2032-04-20

Abstract

本申请提供一种谐振变压器，涉及高频变压器技术领域，包括骨架以及设置于骨架的第一主磁芯和第二主磁芯，第一主磁芯和第二主磁芯相互对接以形成主磁路和位于主磁路两侧且与主磁路连通的边磁路，在主磁路外周沿主磁路的延伸方向依次套设有一次绕组、环形磁芯和二次绕组，环形磁芯用于引导边磁路中的部分磁通经环形磁芯回到主磁路。通过环形磁芯能够在一次绕组和二次绕组之间建立磁分路，利用磁分路能够分流磁通，减少进入二次绕组的磁通量，从而增大了谐振变压器一次线圈的漏感。在做谐振式电源时，不用额外设置独立的电感，可降低电源材料成本及生产成本。

Description

一种谐振变压器

技术领域

本申请涉及高频变压器技术领域，具体而言，涉及一种谐振变压器。

背景技术

高频开关电源电路中，特别是谐振拓扑电路中的LLC谐振网络，包括变压器的励磁电感L_m、漏感L_k和谐振电容C_r。常用的设计方法一是使用1个传统的变压器加1个独立的谐振电感，这样占用较大的PCB板空间，电源成本高；二是在一个双槽的骨架上分别绕制初级线圈和次级线圈，通过调整线圈圈数和一次二次间的距离大小来调节漏感，会造成变压器体积加大、漏磁大、效率低，而且在一定条件限制下,其漏感能够增加的范围十分有限。

实用新型内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种谐振变压器，将电感和变压器进行集成以降低器件的占用空间，同时，有效增大变压器一次绕组的漏感的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

本申请实施例的一方面，提供一种谐振变压器，包括骨架以及设置于骨架的第一主磁芯和第二主磁芯，第一主磁芯和第二主磁芯相互对接以形成主磁路和位于主磁路两侧且与主磁路连通的边磁路，在主磁路外周沿主磁路的延伸方向依次套设有一次绕组、环形磁芯和二次绕组，环形磁芯用于引导边磁路中的部分磁通经环形磁芯回到主磁路。

可选的，第一主磁芯包括第一本体以及设置于第一本体同侧的第一中柱、第一边柱和第二边柱；第二主磁芯包括第二本体以及设置于第二本体同侧的第二中柱、第三边柱和第四边柱；第一中柱和第二中柱端部对接以形成主磁路、第一边柱和第三边柱端部对接以形成位于主磁路一侧的边磁路以及第二边柱和第四边柱端部对接以形成位于主磁路另一侧的边磁路；一次绕组套设于第一中柱的外周，二次绕组套设于第二中柱的外周，环形磁芯套设于第一中柱和/或第二中柱，的外周且位于一次绕组和二次绕组之间。

可选的，骨架包括连接板、一端部相对的第一套筒和第二套筒，第一套筒和第二套筒相对的两端部通过连接板连接以在第一套筒和第二套筒之间形成容纳腔，环形磁芯容置于容纳腔，一次绕组套设于第一套筒外周，二次绕组套设于第二套筒外周；在第一套筒的相对两端和第二套筒的相对两端均开设有开口，第一中柱于第一套筒背离第二套筒一端的开口插接于第一套筒，第二中柱于第二套筒背离第一套筒一端的开口插接于第二套筒，且第一中柱和第二中柱于环形磁芯内圈处端部对接；第一边柱和第三边柱于第一套筒和第二套筒的外部端部对接，第二边柱和第四边柱于第一套筒和第二套筒的外部端部对接。

可选的，在第一套筒的外周设置有环绕第一套筒中轴线的第一环形槽，在第二套筒的外周设置有环绕第二套筒中轴线的第二环形槽，一次绕组设置于第一环形槽，二次绕组设置于第二环形槽。

可选的，在第一环形槽的侧壁和/或第二环形槽的侧壁设置有走线槽。

可选的，环形磁芯的内圈与第一中柱和/或第二中柱之间具有第一间隙，环形磁芯的外圈与第一边柱和/或第三边柱之间具有第二间隙，环形磁芯的外圈还与第二边柱和/或第四边柱之间具有第三间隙。

可选的，在第二套筒背离第一套筒的端部还设置有多个分别与一次绕组和二次绕组连接的引线端子。

可选的，在与一次绕组连接的引线端子和与二次绕组连接的引线端子之间还设置有凸起。

可选的，骨架为绝缘骨架。

可选的，第一主磁芯和第二主磁芯为PM型磁芯、PQ型磁芯和RM型磁芯中的一种。

本申请的有益效果包括：

本申请提供了一种谐振变压器，包括骨架以及设置于骨架的第一主磁芯和第二主磁芯，第一主磁芯和第二主磁芯相互对接以形成主磁路和位于主磁路两侧且与主磁路连通的边磁路，在主磁路外周沿主磁路的延伸方向依次套设有一次绕组、环形磁芯和二次绕组，环形磁芯用于引导边磁路中的部分磁通经环形磁芯回到主磁路。通过环形磁芯能够在一次绕组和二次绕组之间建立磁分路，利用磁分路能够分流磁通，减少进入二次绕组的磁通量，从而增大了谐振变压器一次线圈的漏感。在做谐振式电源时，不用额外设置独立的电感，可降低电源材料成本及生产成本。此外，可以通过调节环形磁芯与主磁路磁芯间的气隙大小实现漏磁分量的大小调节，进而实现漏感值的调节，同理，也可以通过调节环形磁芯与边磁路磁芯间的气隙大小实现漏磁分量的大小调节，进而也实现漏感值的调节。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种谐振变压器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种谐振变压器的爆炸图；

图3为本申请实施例提供的一种骨架的结构示意图之一；

图4为本申请实施例提供的一种骨架的结构示意图之二；

图5为本申请实施例提供的一种第一主磁芯、第二主磁芯和环形磁芯的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种第一主磁芯和第二主磁芯均为PM型磁芯的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种第一主磁芯和第二主磁芯均为PQ型磁芯的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种第一主磁芯和第二主磁芯均为RM型磁芯的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种谐振变压器的剖面示意图；

图10为本申请实施例提供的一种谐振变压器的磁路工作原理图。

图标：100-骨架；101-引线端子；102-走线槽；105-凸起；110-第一套筒；111-第一环形槽；120-第二套筒；121-第二环形槽；130-连接板；131-容纳腔；210-第一主磁芯；211-第一本体；212-第一中柱；213-第一边柱；214-第二边柱；220-第二主磁芯；221-第二本体；222-第二中柱；223-第三边柱；224-第四边柱；230-环形磁芯；231-第一间隙；232-第二间隙；233-第三间隙。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本申请的保护范围内。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，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申请中的具体含义。

本申请实施例的一方面，提供一种谐振变压器，如图5所示，包括骨架100以及设置于骨架100的第一主磁芯210和第二主磁芯220，第一主磁芯210和第二主磁芯220相互对接，从而形成三条磁路，即中间的主磁路和位于主磁路两侧且与主磁路连通的边磁路，同时，在主磁路的外周沿主磁路的延伸方向依次套设有一次绕组(图中未示出)、环形磁芯230和二次绕组(图中未示出)。

请参阅图10，示出了剖面视角，其中，一次绕组、环形磁芯230和二次绕组沿高度方向依次套设于主磁路外周，由环形磁芯230建立了边磁路至主磁路的磁分路，由此，根据电磁感应原理，在一次绕组接入交变电流时，会对应产生磁通

磁通

将分为两部分磁通

和

其中磁通

流向主磁路一侧的边磁路，磁通

流向主磁路另一侧的边磁路。对于

来讲：由于环形磁芯230建立的磁分路，因此，磁通

又分为两部分磁通

和

磁通

则经环形磁芯230建立的磁分路回到主磁路，磁通

则经过二次绕组再回到主磁路；同理，对于磁通

来讲：由于环形磁芯230建立的磁分路，因此，磁通

又分为两部分磁通

和

磁通

则经环形磁芯230建立的磁分路回到主磁路，磁通

则经过二次绕组再回到主磁路。由此，经过磁分路回到主磁路的磁通

经过二次绕组再回到主磁路的磁通

也即磁通

综上，通过环形磁芯230能够在一次绕组和二次绕组之间建立磁分路，利用磁分路能够分流磁通

减少进入二次绕组的磁通量

从而增大了谐振变压器一次线圈的漏感。在做谐振式电源时，不用额外设置独立的电感，可降低电源材料成本及生产成本。此外，可以通过调节环形磁芯230与主磁路磁芯间的气隙大小实现漏磁分量的大小调节，进而实现漏感值的调节，同理，也可以通过调节环形磁芯230与边磁路磁芯间的气隙大小实现漏磁分量的大小调节，进而也实现漏感值的调节。

可选的，请参照图5，第一主磁芯210包括第一本体211以及设置于第一本体211同侧的第一中柱212、第一边柱213和第二边柱214，同理，第二主磁芯220包括第二本体221以及设置于第二本体221同侧的第二中柱222、第三边柱223和第四边柱224。在第一主磁芯210和第二主磁芯220经对接时，可以使得第一中柱212和第二中柱222端部对接以形成主磁路、第一边柱213和第三边柱223端部对接以形成位于主磁路一侧的边磁路以及第二边柱214和第四边柱224端部对接以形成位于主磁路另一侧的边磁路。

请继续参阅图5，一次绕组则套设于第一中柱212的外周，二次绕组则套设于第二中柱222的外周，环形磁芯230位于一次绕组和二次绕组之间的位置，根据第一中柱212和第二中柱222的端部对接位置，环形磁芯230可以套设于第一中柱212和/或第二中柱222的外周，例如在第一中柱212较长、第二中柱222较短时，环形磁芯230可以套设于第一中柱212外周；在第一中柱212较短、第二中柱222较长时，环形磁芯230可以套设于第二中柱222的外周；在第一中柱212和第二中柱222一样长时，环形磁芯230可以套设于第一中柱212和第二中柱222的对接处，即部分套设于第一中柱212，部分套设于第二中柱222。

在一些实施方式中，请参阅图5，第一主磁芯210和第二主磁芯220均为PM型磁芯。在一些实施方式中，请参阅图6，第一主磁芯210和第二主磁芯220均为PQ型磁芯。在一些实施方式中，请参阅图7和图8，第一主磁芯210和第二主磁芯220均为RM型磁芯。

当第一主磁芯210和第二主磁芯220均为PM型磁芯、PQ型磁芯和RM型磁芯中的一种时，能够充分发挥PM型磁芯、PQ型磁芯和RM型磁芯屏蔽效果好的特点，相比于EFD(EPC)等E型磁芯变压器向外泄露的磁通大大减小。

可选的，请参阅图1、图2和图3所示，骨架100包括连接板130、第一套筒110和第二套筒120，其中，第一套筒110的相对两端均开设开口，第二套筒120的相对两端均开设开口，并且第一套筒110和第二套筒120的一端部间隔一定间距相对设置，第一套筒110和第二套筒120相对的两端部通过连接板130连接从而形成一个整体的骨架100结构，用以承载绕组和磁芯。

由于第一套筒110和第二套筒120的相对端部之间间隔一定间距，因此，在第一套筒110和第二套筒120相对的两端部之间可以形成容纳腔131，容纳腔131可以与环形磁芯230的形状相适配，从而使得环形磁铁既可以容置于容纳腔131，同时也能够通过容纳腔131进行限位。应当理解的是，由于容纳腔131需要容纳环形磁芯230，因此，容纳腔131的开口应当满足环形磁芯230的径向最大尺寸，以此，如图2所示，在装配时，可以将环形磁芯230由左向右插接于容纳腔131内(也即第一套筒110和第二套筒120之间)，位于容纳腔131内的环形磁芯230的内圈应当与第一套筒110和第二套筒120同轴，以此，便于实现第一中柱212和第二中柱222穿过环形磁芯230形成端部对接的结构。

此外，用于连接第一套筒110和第二套筒120的连接板130可以是多个，例如图2至图4中示出了连接板130为两个的实施例。

请继续参阅图1至图4，第一中柱212于第一套筒110的顶部开口插接于第一套筒110的内腔，第二中柱222于第二套筒120底部开口插接于第二套筒120的内腔，并且第一中柱212穿出第一套筒110，第二中柱222也穿出第二套筒120，然后在环形磁芯230内圈处端部对接(使得环形磁芯230套设于主磁路的外周)，随着第一中柱212和第二中柱222端部对接完成，第一边柱213和第三边柱223则在第一套筒110和第二套筒120的外部进行端部对接，第二边柱214和第四边柱224于第一套筒110和第二套筒120的外部也进行端部对接，由此，对接后的第一中柱212和第二中柱222形成主磁路，对接后的第一边柱213和第三边柱223形成一条边磁路，对接后的第二边柱214和第四边柱224形成另一条边磁路。

一次绕组(图中未示出)套设于第一套筒110外周以使得一次绕组套设于第一中柱212外周，二次绕组套设于第二套筒120外周以使得二次绕组套设于第二中柱222外周，并且一次绕组和二次绕组沿主磁路延伸方向(中柱的延伸方向)依次间隔排布，环形磁芯230位于一次绕组和二次绕组之间的位置。

可选的，请继续参阅图1至图4，在第一套筒110的外周设置有环绕第一套筒110中轴线的第一环形槽111，在第二套筒120的外周设置有环绕第二套筒120中轴线的第二环形槽121，如此，一次绕组便可以绕设于第一环形槽111内，二次绕组便可以绕设于第二环形槽121内。

可选的，请继续参阅图1至图4，在第一环形槽111的侧壁和/或第二环形槽121的侧壁设置有走线槽102，以此，便于一次绕组和二次绕组走线，同时，也能够通过走线槽102对线束进行约束，从而提高产品的一体性。

可选的，请参阅图1至图4，在第二套筒120背离第一套筒110的端部还设置有多个引线端子101，其中多个引线端子101可以分为两组，一组与一次绕组连接，如此，便于外部对一次绕组施加电流，同理，另一组和二次绕组连接。

可选的，请参阅图9和图10，环形磁芯230的内圈与第一中柱212和/或第二中柱222之间具有第一间隙231，换言之，环形磁芯230和主磁路之间存在第一间隙231。同理，环形磁芯230的外圈与第一边柱213和/或第三边柱223(一边磁路)之间具有第二间隙232，环形磁芯230的外圈还与第二边柱214和/或第四边柱224(另一边磁路)之间具有第三间隙233。由此，一方面，可以根据需求，灵活调节环形磁芯230的外径和/或内径尺寸大小，来调节漏磁分量的大小，进而调节漏感的大小；另一方面，鉴于优化了骨架100容置环形磁芯230的设置，使得环形磁芯230的内径最小可以与第一套筒110和第二套筒120的内径相同，最大可以与第一套筒110和第二套筒120相对端部的外径相同，可以做到环形磁芯230与主磁路、边磁路的间隙很小，漏感值可以做的很高(可以提高漏感值3-6倍)，同时发挥了PM(PQ/RM)型主磁芯屏蔽效果好的特点，相比EFD(EPC)等E型磁芯变压器向外泄漏磁通大大减小。

可选的，如图4所示，在与一次绕组连接的引线端子101和与二次绕组连接的引线端子101之间还设置有凸起105，使得绕组引线经走线槽102且绕于凸起105后再接引线端子101，可以增加爬锡距离及引线绝缘安规距离。

可选的，骨架100还可以为绝缘骨架100，以此能够有效提高谐振变压器的性能。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种谐振变压器，其特征在于，包括骨架以及设置于所述骨架的第一主磁芯和第二主磁芯，所述第一主磁芯和所述第二主磁芯相互对接以形成主磁路和位于所述主磁路两侧且与所述主磁路连通的边磁路，在所述主磁路外周沿主磁路的延伸方向依次套设有一次绕组、环形磁芯和二次绕组，所述环形磁芯用于引导所述边磁路中的部分磁通经所述环形磁芯回到所述主磁路。

2.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述第一主磁芯包括第一本体以及设置于所述第一本体同侧的第一中柱、第一边柱和第二边柱；

所述第二主磁芯包括第二本体以及设置于所述第二本体同侧的第二中柱、第三边柱和第四边柱；

所述第一中柱和所述第二中柱端部对接以形成所述主磁路、所述第一边柱和所述第三边柱端部对接以形成位于所述主磁路一侧的边磁路以及所述第二边柱和所述第四边柱端部对接以形成位于所述主磁路另一侧的边磁路；

所述一次绕组套设于所述第一中柱的外周，所述二次绕组套设于所述第二中柱的外周，所述环形磁芯套设于所述第一中柱和/或所述第二中柱，的外周且位于所述一次绕组和所述二次绕组之间。

3.如权利要求2所述的谐振变压器，其特征在于，所述骨架包括连接板、一端部相对的第一套筒和第二套筒，所述第一套筒和所述第二套筒相对的两端部通过所述连接板连接以在所述第一套筒和所述第二套筒之间形成容纳腔，所述环形磁芯容置于所述容纳腔，所述一次绕组套设于所述第一套筒外周，所述二次绕组套设于所述第二套筒外周；

在所述第一套筒的相对两端和所述第二套筒的相对两端均开设有开口，所述第一中柱于所述第一套筒背离所述第二套筒一端的开口插接于所述第一套筒，所述第二中柱于所述第二套筒背离所述第一套筒一端的开口插接于所述第二套筒，且所述第一中柱和所述第二中柱于所述环形磁芯内圈处端部对接；

所述第一边柱和所述第三边柱于所述第一套筒和所述第二套筒的外部端部对接，所述第二边柱和所述第四边柱于所述第一套筒和所述第二套筒的外部端部对接。

4.如权利要求3所述的谐振变压器，其特征在于，在所述第一套筒的外周设置有环绕所述第一套筒中轴线的第一环形槽，在所述第二套筒的外周设置有环绕所述第二套筒中轴线的第二环形槽，所述一次绕组设置于所述第一环形槽，所述二次绕组设置于所述第二环形槽。

5.如权利要求4所述的谐振变压器，其特征在于，在所述第一环形槽的侧壁和/或所述第二环形槽的侧壁设置有走线槽。

6.如权利要求2所述的谐振变压器，其特征在于，所述环形磁芯的内圈与所述第一中柱和/或所述第二中柱之间具有第一间隙，所述环形磁芯的外圈与所述第一边柱和/或所述第三边柱之间具有第二间隙，所述环形磁芯的外圈还与所述第二边柱和/或所述第四边柱之间具有第三间隙。

7.如权利要求3所述的谐振变压器，其特征在于，在所述第二套筒背离所述第一套筒的端部还设置有多个分别与所述一次绕组和所述二次绕组连接的引线端子。

8.如权利要求7所述的谐振变压器，其特征在于，在与所述一次绕组连接的所述引线端子和与所述二次绕组连接的所述引线端子之间还设置有凸起。

9.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述骨架为绝缘骨架。

10.如权利要求1所述的谐振变压器，其特征在于，所述第一主磁芯和所述第二主磁芯为PM型磁芯、PQ型磁芯和RM型磁芯中的一种。