CN217280376U - 一种高效散热的平面变压器 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种高效散热的平面变压器，包括：平面线圈板、磁芯和散热器，所述平面线圈板内具有磁芯通孔，所述平面线圈板包括多个线圈以及绝缘板，所述绝缘板和所述线圈交错堆叠，从而通过所述绝缘板将任意相邻的两个所述线圈绝缘阻隔；所述磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和/或所述第二磁芯具有与所述磁芯通孔对应的中柱，所述第一磁芯和第二磁芯盖合于所述平面线圈板的两侧，所述中柱穿过所述第一磁芯通孔；所述第一磁芯和/或所述第二磁芯远离所述平面线圈板的一侧设有所述散热器，所述散热器用于加快所述磁芯的散热。本申请可解决现有的变压器难以适应电子产品小型化、轻薄化、集成化的需求，以及散热效果不佳等技术问题。

Description

一种高效散热的平面变压器

技术领域

本申请涉及变压器的技术领域，尤其涉及一种高效散热的平面变压器。

背景技术

近年来，电子产品技术不断发展，更轻更薄的电子产品越来越受到消费者的青睐，电子产品的核心部件之一就是开关电源系统，而变压器又是开关电源中的核心部件。但现有的变压器体积较大，难以适应电子产品小型化、轻薄化、集成化的需求；不仅如此，伴随着电子产品功能的发展，其功耗日益增加，而变压器体积减小，变压器热功率密度显著增加，极大的提高了散热的难度，如果散热效果不佳，变压器乃至整个开关电源系统的效率都会有大幅度降低。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于：提供一种高效散热的平面变压器，其能够解决现有技术中存在的上述问题。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种高效散热的平面变压器，包括：

平面线圈板，所述平面线圈板内具有磁芯通孔，所述平面线圈板包括多个线圈以及绝缘板，所述绝缘板和所述线圈交错堆叠，从而通过所述绝缘板将任意相邻的两个所述线圈绝缘阻隔；

磁芯，所述磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和/或所述第二磁芯具有与所述磁芯通孔对应的中柱，所述第一磁芯和第二磁芯盖合于所述平面线圈板的两侧，所述中柱穿过所述第一磁芯通孔；

散热器，所述第一磁芯和/或所述第二磁芯远离所述平面线圈板的一侧设有所述散热器，所述散热器用于加快所述磁芯的散热。

优选的，所述绝缘板为PCB板，所述线圈于所述绝缘板上成型。

优选的，所述线圈为覆铜板。

优选的，所述平面线圈板于所有所述线圈两端对应的位置预留有过孔，所述过孔插接有pin针，通过所述pin针实现将所述线圈的两端与外部电路连接。

优选的，所有所述绝缘板通过结合材粘结为一体。

优选的，所述散热器远离所述磁芯的一侧设有多个间隔排布的散热肋条，通过所述散热肋条增大所述散热器的散热面积以加快散热。

优选的，所述散热器粘接于所述磁芯表面。

优选的，所述散热器朝向所述磁芯的一侧形成有用于容置所述磁芯的安装槽，所述磁芯嵌入所述安装槽内与所述散热器连接。

优选的，所述散热器为金属、石墨或陶瓷件。

优选的，所述散热器与所述磁芯为一体成型结构。

优选的，所述第一磁芯和/或所述第二磁芯的两侧具有用于包裹所述平面线圈板的两侧的侧板。

本申请的有益效果为：本申请公开了一种高效散热的平面变压器，其绕组采用平板化设计的平面线圈板结构，即通过多个平面化的线圈以及绝缘板堆叠形成具有多个绕组的平面线圈板，满足了不同绕组之间的变压需求，又能够极大程度上扁平化设计平面线圈板，从而使变压器整体小型化、轻薄化、集成化；此外，本方案的磁芯表面设置有散热器用以加快散热，提升变压器的散热效果，从而确保整个变压器乃至整个开关电源系统的稳定工作。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为本申请实施例的高效散热的平面变压器的爆炸示意图；

图2为本申请实施例的平面线圈板的爆炸示意图；

图3为本申请实施例的磁芯与散热器一种实施方式的结构示意图；

图4为本申请实施例的磁芯与散热器又一种实施方式的结构示意图；

图5为本申请实施例的磁芯与散热器又一种实施方式的结构示意图；

图6为本申请实施例的磁芯与散热器又一种实施方式的结构示意图；

图7为本申请实施例的磁芯的一种实施方式的尺寸标注示意图；

图8为图7的结构的第二磁芯的尺寸标注示意图。

图中：

1、磁芯；11、第一磁芯；12、第二磁芯；13、中柱；14、侧板；2、平面线圈板；21、磁芯通孔；22、绝缘板；23、线圈；24、过孔；25、pin针；3、散热器；31、散热肋条；32、安装槽；4、胶粘材料。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为解决现有的变压器难以适应电子产品小型化、轻薄化、集成化的需求，以及散热效果不佳等技术问题，如图1所示，本实施例提供一种高效散热的平面变压器，包括平面线圈板2、磁芯1和散热器3，其中：

所述平面线圈板2内具有磁芯通孔21，所述平面线圈板2包括多个线圈23以及绝缘板22，所述绝缘板22和所述线圈23交错堆叠，从而通过所述绝缘板22将任意相邻的两个所述线圈23绝缘阻隔；即，在绝缘板22的阻隔下，每个线圈23为一个独立的绕组，在进行产品设计生产时可根据产品使用需求在不同层设置不同线径、匝数的线圈，设置线圈的层数也依据产品使用需求设计，一般的，平面线圈板2内设置为2-20层线圈结构。以图1-2为例，本实施例的线圈23设置有四层，每一层线圈23之间均有以绝缘板22隔离。当线圈匝数较多时，本技术方案可采用多块平面线圈板2组合而成，以最大限度降低生产制造成本；

所述磁芯1包括第一磁芯11和第二磁芯12，所述第一磁芯11和/或所述第二磁芯12具有与所述磁芯通孔21对应的中柱13，所述第一磁芯11和第二磁芯12盖合于所述平面线圈板2的两侧，所述中柱13穿过所述第一磁芯11通孔；在本实施例中，磁芯1的形状可为EE型、EQ型、EI型或EQI型磁芯，本领域技术人员可根据需求选择合适的磁芯形状；此外，所述中柱13的形状可为圆形、方形等任意形状。安装时，将平面线圈板2置于第一磁芯11和第二磁芯12之间，同时令中柱13穿过平面线圈板2上的磁芯通孔21，再采用固定手段固定进而完成组装；

所述第一磁芯11和/或所述第二磁芯12远离所述平面线圈板2的一侧设有所述散热器3，所述散热器3用于加快所述磁芯1的散热。

综上，本实施例的高效散热的平面变压器中，绕组采用平板化设计的平面线圈板2结构，即通过多个平面化的线圈23以及绝缘板22堆叠形成具有多个绕组的平面线圈板2，满足了不同绕组之间的变压需求，又能够极大程度上扁平化设计平面线圈板2，从而使变压器整体小型化、轻薄化、集成化；此外，本方案的磁芯1表面设置有散热器3用以加快散热，提升变压器的散热效果，从而确保整个变压器乃至整个开关电源系统的稳定工作。

此外，本实施例的平面线圈板2采用叠层结构，在同一尺寸的磁芯中，可根据产品使用所需随意调整堆叠的线圈的层数、各层线圈的匝数以及尺寸等，即本实施例的变压器可设计的参数范围大，有利于实际应用中在性能以及成本之间的权衡优化。

优选的，本实施例的所述绝缘板22为PCB板，所述线圈23于所述绝缘板22上成型。

进一步的，所述线圈23为覆铜板。

具体的，覆铜板设置于PCB板上，成型时直接在PCB板上的覆铜板进行钻孔、镀铜、贴膜、曝光、显影、蚀刻等工艺流程，按照一定图形要求蚀刻形成变压器的线圈，之后再将各个PCB板堆叠便可成型平面线圈板2。则，本实施例的平面线圈板2各层线圈23均可平面化，占用空间小，有利于变压器的小型化和轻薄化设计。

为实现将平面线圈板2内各层线圈与外部电路连接，本实施例中，所述平面线圈板2于所有所述线圈23两端对应的位置预留有过孔24，所述过孔24插接有pin针25，通过所述pin针25实现将所述线圈23的两端与外部电路连接。

即，每一线圈23具有两个端部，每一端部需要连接一根pin针25用以与外部电路连接，为方便布置，各线圈23对应的过孔24在平面线圈板2上间隔设置，且各过孔24均贯穿所有绝缘板22，从而满足各pin针的穿设所需。

进一步的，所有所述绝缘板22通过结合材粘结为一体。即，各绝缘板22粘结一体，可使整个平面线圈板2一体化，从而保证整个平面线圈板2的结构的稳定性。此外，平面线圈板2与磁芯1的贴合面之间同样采用黏胶粘接紧固，进而保证整个变压器结构的稳定性。具体的，绝缘板22的基材为绝缘的高分子材料，一般为环氧树脂或含有环氧树脂的混合物。

关于散热器3的结构，参照图3-6，本实施例中，所述散热器3远离所述磁芯1的一侧设有多个间隔排布的散热肋条31，通过所述散热肋条31增大所述散热器3的散热面积以加快散热。具体的，通过散热肋条31有效增大散热器3的散热面积以加快散热的方式，其结构简单，产品制造加工难度低，可降低制造成本。

作为其中一种实施方式，参照图3，所述散热器3粘接于所述磁芯1表面。具体的，此方式中，散热器3与磁芯1之间可通过胶粘材料4粘接或采用胶带将磁芯1和散热器3包裹固定。此方式中散热器3和磁芯1分别独立成型，散热器3与磁芯1可采用不同的材料制备，如，磁芯1可采用金属粉末烧结制成，而散热器3可采用不限于金属、石墨、陶瓷等导热材料制备而成。采用此方法，散热器3可采用成本较低的材料制备，有利于降低产品成本。

作为另一种实施方式，可先采用高温烧结的方法制成磁芯1，再通过模具对磁芯1行二次烧结以在磁芯1的一侧形成散热器3的结构，此时二次烧结可以采用成本更低的石墨、陶瓷件，同理，此方式有利于降低产品成本。

进一步的，参照图4-5，所述散热器3朝向所述磁芯1的一侧形成有用于容置所述磁芯1的安装槽32，所述磁芯1嵌入所述安装槽32内与所述散热器3连接。即，通过在散热器3上设置安装槽32，可增大磁芯1与散热器3之间的接触面积，从而加快磁芯1与散热器3之间的传热效率；此外，采用嵌入式安装的方式，还可加强散热器3与磁芯1连接的可靠性。

关于散热器3上设置的散热肋条31的结构，结合图4，散热肋条31可为翅片型；或，结合图5，散热肋条31可为波浪纹型。

作为又一种实施方式，参照图6，所述散热器3与所述磁芯1为一体成型结构。此方式的磁芯1与散热器3的成型，直接将磁芯1设计成具有肋的结构，通过高温烧结一次成型。此方式一次直接成型磁芯1以及散热器3的结构，简化了工序，加快了生产效率。

另一方面，为加强变压器的结构的稳定性，所述第一磁芯11和/或所述第二磁芯12的两侧具有用于包裹所述平面线圈板2的两侧的侧板14。即，安装后磁芯1两侧的侧板14恰好限制平面线圈板2的两侧，进一步的，参照图1，在平面线圈板2的两侧设有与侧板14对应的卡槽，侧板14恰好嵌入卡槽内，从而实现将平面线圈板2卡紧于第一磁芯11和第二磁芯12之间。

磁芯底板厚度、中柱面积均影响磁通量，为了确保磁芯1高效率运行，本实施例以一款磁芯介绍参数。参照图7-8，磁芯1的中柱13截面积为A1，侧板14截面积为A2和A3，第二磁芯12总高为D1，磁芯基板高度为D2，上下基板截面积分别为A5和A4；

其中，D1的范围为2mm-35mm，D2的范围为0.5-10mm；变压器总高根据采用的变压器方案不同，高度为4-70mm；

优选情况下，A2＝A3；S1＝A2+A3，S1一般为0.7A1至1.3A1；A4＝A5，S2＝A4+A5，S2一般为0.7S1至1.3S1；

磁芯基板长边L，短边d，长宽比L/d范围为0.8-5；

中柱直径或长度为L1，中柱与侧板14间隙分别为L2和L3，优选情况下，L2＝L3，L2的范围为1/4L1至4/5L1；

磁芯采用如图7的结构时，散热器的基板亦可以作为磁通截面，当只有单面散热时，A4≠A5；如A4＞A5，A5≮0.2A4。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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实用新型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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种高效散热的平面变压器，其特征在于，包括：

平面线圈板(2)，所述平面线圈板(2)内具有磁芯通孔，所述平面线圈板(2)包括多个线圈(23)以及绝缘板(22)，所述绝缘板(22)和所述线圈(23)交错堆叠，从而通过所述绝缘板(22)将任意相邻的两个所述线圈(23)绝缘阻隔；

磁芯(1)，所述磁芯(1)包括第一磁芯(11)和第二磁芯(12)，所述第一磁芯(11)和/或所述第二磁芯(12)具有与所述磁芯通孔对应的中柱(13)，所述第一磁芯(11)和第二磁芯(12)盖合于所述平面线圈板(2)的两侧，所述中柱(13)穿过所述第一磁芯(11)通孔；

散热器(3)，所述第一磁芯(11)和/或所述第二磁芯(12)远离所述平面线圈板(2)的一侧设有所述散热器(3)，所述散热器(3)用于加快所述磁芯(1)的散热。

2.根据权利要求1所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所述绝缘板(22)为PCB板，所述线圈(23)于所述绝缘板(22)上成型。

3.根据权利要求2所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所述线圈(23)为覆铜板。

4.根据权利要求3所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所述平面线圈板(2)于所有所述线圈(23)两端对应的位置预留有过孔(24)，所述过孔(24)插接有pin针(25)，通过所述pin针(25)实现将所述线圈(23)的两端与外部电路连接。

5.根据权利要求4所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所有所述绝缘板(22)通过结合材粘结为一体。

6.根据权利要求1所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所述散热器(3)远离所述磁芯(1)的一侧设有多个间隔排布的散热肋条(31)，通过所述散热肋条(31)增大所述散热器(3)的散热面积以加快散热。

7.根据权利要求6所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所述散热器(3)粘接于所述磁芯(1)表面。

8.根据权利要求7所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所述散热器(3)朝向所述磁芯(1)的一侧形成有用于容置所述磁芯(1)的安装槽(32)，所述磁芯(1)嵌入所述安装槽(32)内与所述散热器(3)连接。

9.根据权利要求8所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所述散热器(3)为金属、石墨或陶瓷件。

10.根据权利要求6所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所述散热器(3)与所述磁芯(1)为一体成型结构。

11.根据权利要求1所述的高效散热的平面变压器，其特征在于，所述第一磁芯(11)和/或所述第二磁芯(12)的两侧具有用于包裹所述平面线圈板(2)的两侧的侧板(14)。

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