CN218631601U - 磁集成元件和三相交错llc谐振转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种磁集成元件和三相交错LLC谐振转换器，其中，磁集成元件包括2N个磁柱、第一盖板、第二盖板以及N个绕组线圈，第一盖板与第二盖板夹设2N个磁柱，2N个磁柱的两端分别连接第一盖板与第二盖板，N为大于等于3的正整数；2N个磁柱于磁集成元件的高度方向分成两排，每排均设有沿长度方向依次排列的N个磁柱，两排磁柱在高度方向上一一对应设置，形成N对磁柱；N个绕组线圈分别绕设于N对磁柱，每个绕组线圈包括原边绕组和副边绕组；原边绕组、副边绕组均在磁集成元件的高度方向对应的一对磁柱上绕制；分别绕制在磁集成元件的高度方向上对应的一对磁柱上。本实用新型技术方案能够减少磁元件，以减小空间占用，降低成本。

Description

磁集成元件和三相交错LLC谐振转换器

技术领域

本实用新型涉及LLC谐振转换器技术领域，特别涉及一种磁集成元件和三相交错LLC谐振转换器。

背景技术

多相交错LLC谐振转换器中，具有转换效率高、电磁干扰小、开关应力小等诸多优点，因而在通信电源和服务器电源等领域被广泛应用。在三相或三相以上的多相交错LLC谐振转换器中设有LLC电路，LLC电路中的每一相电路需要设置谐振变换器、谐振电感等。

现有技术中，每一相电路均采用独立的谐振电感及独立的谐振变压器，导致磁元件较多，占用空间大，且成本较高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种磁集成元件和三相交错LLC谐振转换器，旨在减少磁元件，以减小空间占用，降低成本。

为实现上述目的，本实用新型提出的磁集成元件，应用于三相交错LLC谐振转换器，所述磁集成元件包括：2N个磁柱、第一盖板、第二盖板以及N个绕组线圈，其中，所述第一盖板的一表面与所述第二盖板的一表面相对设置，并夹设所述2N个磁柱，所述2N个磁柱的两端分别连接所述第一盖板与所述第二盖板，所述N为大于等于3的正整数；

所述2N个磁柱于所述磁集成元件的高度方向上分成两排，每排均设有沿所述磁集成元件的长度方向依次排列的N个所述磁柱，两排所述磁柱在所述磁集成元件的高度方向上一一对应设置，形成N对磁柱；

所述N个绕组线圈分别绕设于所述N对磁柱，每个所述绕组线圈包括原边绕组和副边绕组；

所述原边绕组在所述磁集成元件的高度方向上对应的所述一对磁柱上对称绕制；

所述副边绕组分别绕制在所述磁集成元件的高度方向上对应的所述一对磁柱上。

可选地，所述副边绕组绕设在所述原边绕组的外侧，或，所述原边绕组绕设在所述副边绕组的外侧。

可选地，每个所述磁柱包括M个磁柱段，所述M个磁柱段在所述磁集成元件的宽度方向上依次间隔排列，所述M个磁柱段具有M-1个第一气隙，所述M-1个第一气隙用于调节主磁通的大小，M为大于等于2的正整数。

可选地，所述M个磁柱段包括：第一磁柱段和第二磁柱段，所述第一盖板朝向所述第二盖板的表面连接2N个所述第一磁柱段的一端，所述第二盖板的朝向所述第一盖板的一表面连接2N个所述第二磁柱段的一端；

其中，所述第一磁柱段背离所述第一盖板的一端与所述第二磁柱段背离所述第二盖板的一端相对设置，所述第一磁柱段与所述第二磁柱段之间具有第一气隙，所述第一气隙用于调节互磁通的大小。

可选地，所述第一盖板包括N个第一拼接块，所述N个第一拼接块沿所述磁集成元件的长度方向依次拼接，每个所述第一拼接块的表面连接有两个所述第一磁柱段；

所述第二盖板包括N个第二拼接块，N个所述第二拼接块沿所述磁集成元件的长度方向依次拼接，每个所述第二拼接块的表面连接有两个所述第二磁柱段。

可选地，所述磁集成元件还包括解耦柱，所述解耦柱用于导通所述2N个绕组线圈间的漏磁通。

可选地，所述解耦柱设有两个，两所述解耦柱分别设于所述2N个磁柱沿所述磁集成元件的长度方向排列的两端。

可选地，所述解耦柱设有N-1个，在所述磁集成元件的长度方向上相邻的两个磁柱之间设有一个所述解耦柱。

可选地，每个所述解耦柱包括M个解耦柱段，所述M个解耦柱段在所述磁集成元件的宽度方向上依次间隔排列，所述M个解耦柱段具有M-1个第二气隙，所述M-1个第二气隙用于调节漏磁通的大小，所述M为大于等于2的正整数。

可选地，所述解耦柱的磁导率小于所述磁柱的磁导率。

可选地，所述副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组分别绕制在所述磁集成元件的高度方向上对应的所述一对磁柱上。

可选地，所述磁柱的横截面呈跑道形。

本实用新型还提出一种三相交错LLC谐振转换器，包括磁集成元件，所述磁集成元件包括：2N个磁柱、第一盖板、第二盖板以及N个绕组线圈，其中，所述第一盖板的一表面与所述第二盖板的一表面相对设置，并夹设所述2N个磁柱，所述2N个磁柱的两端分别连接所述第一盖板与所述第二盖板，所述N为大于等于3的正整数；

所述2N个磁柱于所述磁集成元件的高度方向上分成两排，每排均设有沿所述磁集成元件的长度方向依次排列的N个所述磁柱，两排所述磁柱在所述磁集成元件的高度方向上一一对应设置，形成N对磁柱；

所述N个绕组线圈分别绕设于所述N对磁柱，每个所述绕组线圈包括原边绕组和副边绕组；

所述原边绕组在所述磁集成元件的高度方向上对应的所述一对磁柱上对称绕制；

所述副边绕组分别绕制在所述磁集成元件的高度方向上对应的所述一对磁柱上。

本实用新型技术方案2N个磁柱于磁集成元件的高度方向上分成两排，每排均设有沿磁集成元件的长度方向依次排列的N个磁柱，两排磁柱在磁集成元件的高度方向上一一对应设置，形成N对磁柱，N为大于等于3的正整数。N个绕组线圈分别绕设于N对磁柱，每个绕组线圈包括原边绕组和副边绕组。通过原边绕组在磁集成元件的高度方向上对应的一对磁柱上对称绕制，副边绕组分别绕制在磁集成元件的高度方向上对应的一对磁柱上，使得每对磁柱上可以集成原边绕组和两个副边绕组，从而形成一相变压器。由于每一相变压器存在漏磁通，也即，每对磁柱的两个磁柱上各自套设的绕组线圈不能完全耦合，从而存在部分绕组线圈没有耦合，这部分绕组线圈可以作为谐振电感，从而实现变压器和谐振电感的集合，可以实现N个变压器和N个谐振电感的集合，从而有效减少磁元件数量，以减小空间占用，降低成本。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型磁集成元件一实施例的爆炸图；

图2为图1中磁集成元件高度方向上一对磁柱的漏磁通路径图；

图3为图1中磁集成元件的剖视图；

图4为图1中磁集成元件的第一相原边绕组的主磁通路径图；

图5为图1中磁集成元件的第二相原边绕组的主磁通路径图；

图6为图1中磁集成元件的第三相原边绕组的主磁通路径图；

图7为图1中磁集成元件去除绕组线圈的爆炸图；

图8为图1中磁集成元件的第一相原边绕组的漏磁通路径图；

图9为图1中磁集成元件的第二相原边绕组的漏磁通路径图；

图10为图1中磁集成元件的第三相原边绕组的漏磁通路径图；

图11为本实用新型磁集成元件另一实施例的爆炸图；

图12为图11中磁集成元件的第一个绕组线圈的漏磁通路径图；

图13为图11中磁集成元件的第二个绕组线圈的漏磁通路径图；

图14为图11中磁集成元件的第三个绕组线圈的漏磁通路径图；

图15为本实用新型磁集成元件又一实施例的爆炸图；

图16为图15中磁集成元件的第一个绕组线圈的漏磁通路径图；

图17为图15中磁集成元件的第二个绕组线圈的漏磁通路径图；

图18为图15中磁集成元件的第三个绕组线圈的漏磁通路径图；

图19为本实用新型磁集成元件再一实施例的爆炸图；

图20为本实用新型磁集成元件再一实施例的爆炸图；

图21为本实用新型磁集成元件再一实施例的爆炸图；

图22为本实用新型磁集成元件再一实施例的结构示意图；

图23为本实用新型三相交错LLC谐振转换器一实施例的部分电路图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	磁集成元件	10	磁柱
10a	第一气隙	11	磁柱段
				30	绕组线圈	31	原边绕组
33	副边绕组	40	第一盖板
				41	第一拼接块	50	第二盖板
51	第二拼接块	60	第一磁柱段
				70	第二磁柱段	80	解耦柱
81	解耦柱段	80a	第二气隙

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

针对背景技术中提及的技术问题，本实用新型提出一种磁集成元件，旨在减少磁元件，以减小空间占用，降低成本。

可以理解地，本实用新型提出的磁集成元件，可以作为多相电路中的集成变压器，也可以作为多相电路中的谐振电感与谐振变压器的集成。

下面将在具体实施例中对本实用新型提出的磁集成元件的具体结构进行说明：

如图1至图10所示，在本实用新型一实施例中，磁集成元件100可以应用于三相交错LLC谐振转换器，磁集成元件100可以包括：2N个磁柱10、第一盖板40、第二盖板50以及N个绕组线圈30，其中，第一盖板40的一表面与第二盖板50的一表面相对设置，并夹设2N个磁柱10，2N个磁柱10的两端分别连接第一盖板40与第二盖板50，N为大于等于3的正整数。

2N个磁柱10可以于磁集成元件100的高度方向上分成两排，每排均设有沿磁集成元件100的长度方向依次排列的N个磁柱10，两排磁柱10在磁集成元件100的高度方向上一一对应设置，形成N对磁柱10。N个绕组线圈30分别绕设于N对磁柱10，每个绕组线圈30可以包括原边绕组31和副边绕组33。原边绕组31在磁集成元件100的高度方向上对应的一对磁柱10上对称绕制，副边绕组33分别绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的一对磁柱10上。

本实施例中，磁柱10也可以称为磁芯，是由各种氧化铁混合物组成的一种烧结磁性金属氧化物。例如：锰-锌铁氧体、镍-锌铁氧体等。磁柱10可以大致呈圆柱状，当然可以理解的是，磁柱也可以为椭圆状、多边形等，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

第一盖板40、第二盖板50可以导磁，一般采用铁材制造，为增强导磁性，也可以采用氧化铁混合物。在磁集成元件100的高度方向上，也即，图中上下方向上，同一对磁柱10中，上磁柱10绕设的原边绕组31和下磁柱10绕设的原边绕组31相互并联连接，绕设在上磁柱10的副边绕组33和绕设在下磁柱10的副边绕组33相互串联连接。这样，可以使得每一对磁柱10集成一个整流变压器，也即，带中心抽头的变压器，能减小磁元件的体积，降低成本。

如图20所示，在多相交错LLC谐振转换器的电路中，采用全波整流具有降低输出二极管上的损耗，提升效率，并能改善输出二极管的散热问题的优点。全波整流是一种对交流整流的电路，其电源变压器需要有中心抽头，也即，谐振变压器副边需要配置两个副边绕组33交替工作。在多相交错LLC谐振转换器的电路中，只看其中一相电路上的变压器，如果原边绕组31需要一个磁柱10，两个副边绕组33需要两个磁柱10，或者，两个副边绕组33使用一个较长的磁柱10，整体上会使得磁柱10的数量较多，或所有磁柱10加起来的总长度较长，所以会导致磁集成元件体积大，成本高。

见图1至图3，本实用新型磁集成元件100，副边绕组33可以分别绕制在两个磁柱10上，并将原边绕组31的线圈分为对称的两部分，该两部分分别绕在两个磁柱10上。这样，将原边绕组31集成到绕制副边绕组33的磁柱10上，节省了原先绕制原边绕组31的磁柱10，只需要两个磁柱10，节约了磁柱10的数量，或者，减小了所有磁柱10的总长度，从而可以减小体积，降低成本。

在本实施例中，将原边绕组31对称绕制，可以使得绕组的绕制简单，原副边之间的耦合稳定。

在一些实施例中，同一相中的副边绕组33可以如图20所示，包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组和第二副边绕组分别绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的所述一对磁柱10上，例如：第一副边绕组绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的一个磁柱10上，第二副边绕组绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的另一个磁柱10上。采用该方式使得将本说明书实施例中的方案应用于多相交错LLC谐振转换器的电路中时可以有效减少磁元件的个数和减小磁元件的体积和降低磁元件的占地面积，达到降低成本的目的，并且同一相中两个副边绕组33分别绕制在一对磁柱10上可以使得漏感均衡，进而不同相之间的漏感也均衡分布。

在另一些实施例中，也可以将第一副边绕组和第二副边绕组的一部分绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的一个磁柱10上，第一副边绕组和第二副边绕组的另一部分绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的另一个磁柱10上。当然可以理解的是副边绕组33还可以采用其它可能的方式绕制在一对磁柱10上，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在一些实施例中，同一相中的副边绕组33还可以只包含一个副边绕组33，该副边绕组33可以包括两部分，两部分分别绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的所述一对磁柱10上。当然可以理解的是，在一些情况下同一相可以包含更多或者更少的副边绕组33，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈以及磁芯，初级线圈即为原边绕组31，次级线圈即为副边绕组33，磁芯即为磁柱10。主磁通是指两个绕组之间能有效耦合的磁通，例如变压器中，原边绕组31与副边绕组33之间相互有效耦合的磁通为主磁通。漏磁通是两个绕之间没有耦合的磁通，例如变压器中，原边绕组31与副边绕组33之间没有有效耦合的磁通为漏磁通。

在变压器中，可以利用漏磁通作谐振电感，可以理解地，在变压器中，若原边绕组31与副边绕组33完全耦合，这时不存在漏磁通，原边绕组31的线圈与副边绕组33的线圈完全发挥作用，但实际上，难以做到完全耦合；若原边绕组31与副边绕组33不完全耦合，这时存在漏磁通，也即，原边绕组31或副边绕组33有一部分绕组线圈30没有发挥耦合作用，可以利用这部分绕组线圈30作为谐振电感。具体地，因为变压器两个副边绕组33分别绕制在两个磁柱10上，而原边绕组31均匀的绕在这两个磁柱10上，因此，副边绕组33与原边绕组31之间存在漏感，而此漏感正好被当作谐振电感Lr1(见图23)来利用。谐振电感Lr2、谐振电感Lr3同理。

如图3所示，取N＝3，也即作为三相磁集成元件100。如图23所示，三相交错LLC谐振转换器中，三相输入的电流相位相差360°/3＝120°，因此，同一时刻，三相中有两相的电流方向相同，有一相的电流方向相反。磁集成元件100在高度方向上的一对磁柱10的绕组线圈30作为一相变压器，三相磁集成元件100则在长度方向上有三对磁柱10的绕组线圈30，也即三相变压器。

在本实施例中，输入三相电流时，当第一相原边绕组31的电流，如图4的箭头方向流动时，电流产生的主磁通，在第一对磁柱10中是垂直流进纸面的方向；在第二对磁柱10和第三对磁柱10中是垂直纸面流出的方向。

当第二相原边绕组31的电流，如图5的箭头方向流动时，电流产生的主磁通，在第二对磁柱10中是垂直流进纸面的方向；在第一对磁柱10和第三对磁柱10中是垂直纸面流出的方向。

当第三相原边绕组31的电流，如图6的箭头方向流动时，电流产生的主磁通，在第三对磁柱10中是垂直流进纸面的方向；在第一对磁柱10和第二对磁柱10中是垂直纸面流出的方向。

可以看出，相同电流的两相在磁柱10中的磁通相互抵消，不同电流的两相在磁柱10中的磁通相互加强；因为三相中任意时刻有两相电流相同，二任意两相也是周期性变化的，因此总的效果是三相中的电流在磁柱10中的磁通可以一定程度的抵消，因此，三相集成之后的磁芯尺寸可以减小。

根据上面的分析，图23所示的三相LLC谐振变换器中的谐振变压器集成在一个磁元件中时，磁通可以部分抵消，因为磁通的相互抵消，磁元件的尺寸可以相对减小，从而节省了安装空间，降低了成本；同时，因为磁通的相互抵消，可以降低磁芯的损耗，提升转换器的工作效率。

另外，如图8至图10所示，三相原边绕组31中的电流均流特性会影响到系统的效率，最坏的情况下会影响到开关器件的可靠性，因为不均流的三相电路会导致开关器件的应力不同；而本实施例所示的结构中，三相原边绕组31之间相互耦合，当一相中的电流发生变化时，另外两相中的电流会因为磁路的耦合而发生相应的变化，有利于改善三相中电流的均流。因此，三相之间的耦合可以改善输入电流的均流效果。三相的漏磁通大小可以通过磁柱10之间的距离的大小来调节，即调节三相之间的耦合强弱。

进一步地，如图2所示，在第一相的一对磁柱10中，第一相中的第一副边绕组33存在漏磁通，第一相中的第二副边绕组33存在漏磁通，这个副边的漏磁通形成的漏感等效到原边后，便可以当作谐振电感来用。第二相的一对磁柱10的副边绕组33、第三相的一对磁柱10的副边绕组33同理。

在本实施例中，通过原边绕组31在磁集成元件100的高度方向上对应的一对磁柱10上对称绕制，副边绕组33分别绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的一对磁柱10上，使得每对磁柱10上集成了原边绕组31和副边绕组33形成一相变压器。由于每一相变压器存在漏磁通，也即，每对磁柱10的两个磁柱10上各自套设的绕组线圈30不能完全耦合，从而存在部分绕组线圈30没有耦合，这部分绕组线圈30可以作为谐振电感，可以实现变压器和谐振电感的集合，可以实现N个变压器和N个谐振电感的集成，从而可以减少磁元件的数量，以减小空间占用，降低成本。

当N＝3时，可以实现三个谐振变压器和三个谐振电感的集合，相比较于在三相LLC电路中每一相电路均采用独立的谐振电感及独立的谐振变压器，需要3个独立谐振电感和3个独立谐振变压器，总共6个磁元件，采用本实用新型的一个磁集成元件100可以实现集成3个谐振电感和3个谐振变压器的功能，从而只需要一个磁元件，从而可以减少磁元件的数量，以减小空间占用，降低成本。

当N＝4时，可以实现四个谐振变压器和四个谐振电感的集合，相比较于在四相LLC电路中每一相电路均采用独立的谐振电感及独立的谐振变压器，需要4个独立谐振电感和4个独立谐振变压器，总共8个磁元件，采用本实用新型的一个磁集成元件100可以实现集成4个谐振电感和4个谐振变压器的功能，从而只需要一个磁元件，从而可以减少磁元件的数量，以减小空间占用，降低成本。

N＝5、6、7、8时，同理类推。N可以为大于等于3的正整数，例如：3、4、5、6、7、10等。对应的，磁柱10的数量可以是6个、8个、10个、12等，本说明书实施例中对磁柱10的数量不作限定，本领域技术人员可依据实际需求进行设置。

实际应用中，三相交错LLC谐振转换器的LLC谐振电路中，谐振变压器副边需要配置两个绕组交替工作。本实用新型的磁集成元件100，因为变压器副边两个绕组分别绕制在两个磁柱10上，而原边绕组31均匀的绕在两个磁柱10上，因此，副边绕组33与原边绕组31之间存在漏感，而此漏感正好被当作谐振电感来利用。故而，磁集成元件100可以作为谐振变压器和谐振电感的集成，从而进一步，减小磁元件的体积，降低成本。

如图1和图3所示，在一实施例中，副边绕组33可以绕设在原边绕组31的外侧，或，原边绕组31绕设在副边绕组33的外侧。

本实施例中，原边绕组31可以是指变压器中电性连接供电线路的绕组，副边绕组33可以是指变压器中电性连接负载线路的绕组。绕组是指环形缠绕的线圈，原边绕组31与副边绕组33之间相互绝缘。在一些情况下，原边绕组31中的电流均流特性会影响到系统的效率，最坏的情况下会影响到开关器件的可靠性，因为不均流的电路会导致开关器件的应力不同。而本实用新型磁集成元件100中，原边绕组31之间相互耦合，当一相中的电流发生变化时，另外两相中的电流会因为磁路的耦合而发生相应的变化，有利于改善中电流的均流，从而可以有效改善输入电流的均流效果。

在本实施例中，通过副边绕组33套设在原边绕组31的外侧，或者，原边绕组31套设在副边绕组33的外侧，可以使副边绕组33与原边绕组31呈内外绕制的，从而可以提高耦合效果。另外，还可以减小磁集成元件100的尺寸，从而节省了安装空间，降低了成本。

如图7所示，在本实用新型一实施例中，每个磁柱10包括M个磁柱段11，M个磁柱段11在磁集成元件100的宽度方向上依次间隔排列，M个磁柱段11具有M-1个第一气隙10a，M-1个第一气隙10a用于调节主磁通的大小，M为大于等于2的正整数。

本实施例中，一对磁柱段11间可以使用胶水粘连起来，胶水填充于间隙以形成第一气隙，或者也可以采用其他可能的固定方式将磁柱段11间隔设置，例如，采用磁导率低的材质连接，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施例中，每个磁柱10具有M-1个第一气隙10a，第一气隙10a可以调节主磁通的大小，从而能够调节耦合强度。其中，第一气隙10a可以设置在一对磁柱段11间，也可以设置在磁柱10与盖板间，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

需要说明的是，M可以为大于等于2的正整数，例如：2、3、4、5、6、7等。对应的，每个磁柱10的磁柱段11数量可以是2、3、4、5、6、7等，在此对每个磁柱10的磁柱段11数量不作限定，本领域技术人员可依据实际需求进行设置。

如图1、图7、图11以及图15所示，在本实用新型一实施例中，M个磁柱段11可以包括：第一磁柱段60和第二磁柱段70，第一盖板40朝向第二盖板50的表面连接2N个第一磁柱段60的一端，第二盖板50的朝向第一盖板40的一表面连接2N个第二磁柱段70的一端；其中，第一磁柱段60背离第一盖板40的一端与第二磁柱段70背离第二盖板50的一端相对设置，第一磁柱段60与第二磁柱段70之间具有第一气隙10a，第一气隙10a用于调节互磁通的大小。

可以理解地，通过每一第一磁柱段60背离第一盖板40的一端与一第二主体背离第二盖板50的一端相对设置，以形成一磁柱10，从而可以通过调节相对设置的第一磁柱段60和第二磁柱段70之间的距离大小，来调节主磁通的大小，即调节变压器的耦合强弱。

具体地，可以根据实际所需要的耦合强度的大小，得到所需主磁通的大小，再得到相对设置的第一磁柱段60和第二磁柱段70之间的距离大小。如此，能够依据实际需求，调节主磁通的大小，从而调节耦合强度的大小。

如图19至图21所示，在本实用新型一实施例中，第一盖板40可以包括N个第一拼接块41，N个第一拼接块41沿磁集成元件100的长度方向依次拼接，每个第一拼接块41的表面连接有两个第一磁柱段60；第二盖板50可以包括N个第二拼接块51，N个第二拼接块51沿磁集成元件100的长度方向依次拼接，每个第二拼接块51的表面连接有两个第二磁柱段70。

在本实施例中，可以通过N个第一拼接块41依次拼接，每一第一拼接块41的表面连接有沿磁集成元件100的高度方向依次排列的两个第一磁柱段60，也即沿图中上下方向依次排列的两个第一磁柱段60，N个第二拼接块51依次拼接，每一第二拼接块51的表面连接有沿磁集成元件100的高度方向依次排列的两个第二磁柱段70，也即沿图中上下方向依次排列的两个第二磁柱段70，从而可以实现第一盖板40由拼接块化拼装形成，第二盖板50由拼接块化拼装形成，使得加工制作更加简单，而且组装也更加方便，而每个第一拼接块41都一样，而每个第二拼接块51都一样，有利于大批量生产制造，这样做的好处是小的拼接块在开模制作时比大的拼接块开模制作的效率更高，成本更低。另外，可以进一步降低第一盖板40、第二盖板50制作的难度，因为大块的第一盖板40或第二盖板50在制作过程中，容易变形，特别是当第一盖板40或第二盖板50比较长时，制造容易弯曲变形，其变形量较大，而将大块第一盖板40或第二盖板50分解成小块的拼接块来制作，可以降低变形的风险，同时，减小了整体的变形的量。并且，可以让第一盖板40连接两个第一磁柱段60一体成型，形成第一构件，第二盖板50连接两个第二磁柱段70一体成型，形成第二构件，从而让第一构件标准化，第二构件标准化，有利于大批量在生产制造，并且能减小构件的数量，方便安装，提高效率。

如图20至图22所示，在本实用新型一实施例中，磁集成元件100还可以包括解耦柱80，解耦柱80用于导通2N个绕组线圈30间的漏磁通。

可以理解地，通过设置解耦柱80，可以便于调节漏磁通的大小，即调节三相之间的耦合强弱。

具体地，磁漏通与主磁通呈反比关系，磁漏通增强，则主磁通减弱，反之同理。如此，可以通过调节磁漏通的大小，改变主磁通的大小，进而可以调节三相之间的耦合强弱。解耦柱80可以调节磁漏通的大小，其方式一：采用比磁柱10的磁导率低的材料制作解耦柱80，例如：磁柱10用锰-锌铁氧体、镍-锌铁氧体等材质制造，解耦柱80用铁粉、非晶、纳米晶等一种或多种材料组合材质制造；方式二：解耦柱80可以分割成第一解耦部和第二解耦部，第一解耦部和第二解耦部之间间隔形成气隙，通过调节气隙的大小，从而调节磁导率的大小。

如图15至图18所示，在本实用新型一实施例中，解耦柱80设有两个，两解耦柱80分别设于2N个磁柱10沿磁集成元件100的长度方向排列的两端。

可以理解地，通过两解耦柱80分别设于磁集成元件100的长度方向的两端，使得每一相的磁柱10的原边绕组31的漏磁通都是经过两个解耦柱80返回每相的磁柱10中的，因此，两个解耦柱80，可以用来调节三相原边绕组31之间的耦合，同时，也可以用来调节每一相中原副边之间的漏感，以满足不同工况对三相LLC谐振转换器中谐振电感感量的需求。

如图20至图22所示，在本实用新型一实施例中，解耦柱80设有N-1个，在磁集成元件100的长度方向上相邻的两个磁柱10之间设有一个解耦柱80。

可以理解地，通过两对磁柱10之间设有一解耦柱80，可以方便的调节相邻两相之间的漏磁通大小，即方便的调节漏感的大小，以满足电路对漏感大小不同的需求。

如图12、图13、图14、图20以及图21所示，在本实用新型一实施例中，每个解耦柱80包括M个解耦柱段81，M个解耦柱段81在磁集成元件100的宽度方向上依次间隔排列，M个解耦柱段81具有M-1个第二气隙80a，M-1个第二气隙80a用于调节漏磁通的大小，M为大于等于2的正整数。

可以理解地，磁集成元件100的宽度方向，是指磁柱10的长度方向，也即，磁柱10的轴线方向。通过M解耦柱段81在磁集成元件100的宽度方向，以形成M-1第二气隙80a，从而可以调节解耦柱80的漏磁通大小，如此，能够依据实际需求，调节漏磁通的大小，也即调节漏感的大小，从而满足电路对漏感大小不同的需求。另外，可以实现解耦柱80拼接块化拼接，加工制作更加简单，而且组装也更加方便。另一个其好处是进一步降低解耦柱80制作的难度，因为大块的解耦柱80在制作过程中，容易变形，特别是当解耦柱80比较长时，制造容易弯曲变形，其变形量较大，而将大块解耦柱80分解成小块的解耦柱段81来制作，可以降低变形的风险，同时，减小了整体的变形的量。

需要说明的是，M可以为大于等于2的正整数，例如：2、3、4、5、6、7、11等。对应的，每个解耦柱80的解耦柱段81数量可以是2、3、4、5、6、7、11等，本说明书实施例中对每个解耦柱80的解耦柱段81数量不作限定，本领域技术人员可依据实际需求进行设置。

如图1、图3以及图20所示，在本实用新型一实施例中，副边绕组33包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组和第二副边绕组分别绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的一对磁柱10上。

在本实施例中，同一相中的副边绕组3333可以如图20所示，包括第一副边绕组和第二副边绕组，第一副边绕组和第二副边绕组分别绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的所述一对磁柱10上。第一副边绕组绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的一个磁柱10上，第二副边绕组绕制在磁集成元件100的高度方向上对应的另一个磁柱10上。采用该方式使得将本说明书实施例中的方案应用于多相交错LLC谐振转换器的电路中时可以有效减少磁元件的个数和减小磁元件的体积和降低磁元件的占地面积，达到降低成本的目的，并且同一相中两个副边绕组33分别绕制在一对磁柱10上可以使得漏感均衡，进而不同相之间的漏感也均衡分布。

如图12、图20以及图21所示，在本实用新型一实施例中，解耦柱80的磁导率可以小于磁柱10的磁导率。

在本实施例中，通过解耦柱80使用比磁柱10的磁导率低的磁性材料而不用设置气隙的做法，可以使生产制作更加简单，节约成本。例如：磁柱10用锰-锌铁氧体、镍-锌铁氧体等材质制造，解耦柱80用非晶、纳米晶等一种或多种材料组合材质制造。

如图1、图3以及图4所示，在本实用新型一实施例中，磁柱10的横截面可以呈跑道形。

在本实施例中，通过磁柱10的横截面呈跑道形，使得绕组线圈30也呈跑道型绕制在磁柱上，从而可以使绕组线圈30的平均匝长更短，有利于绕组线圈30的直流阻抗DCR到位降低，有助于绕组线圈30损耗的降低，有利于转换器效率的提高。并且，还可以跑道型绕组线圈30的直边较长，当绕组线圈30齐平或稍微突出导磁组件时，绕组线圈30用于散热的面积较大，当实施例中的磁集成元件100用水冷散热时，跑道型绕组线圈30有更大的面积用于与底部的水冷板散热器接触，散热的效果提升，散热效果提升后，可以使用更小的绕组线圈30截面积，以降低绕组线圈30的成本。

在本实施例中，跑道形是指中间矩形，两边为半圆拼接形成的形状。跑道形可以使磁柱10的截面呈扁平形，可以增大散热面积。当然可以理解的是，在一些实施例中磁柱10可以为其它形状，例如长方形、椭圆形等，具体的可以根据实际情况选择，本说明书实施例对此不作限定。

本实用新型还提出一种三相交错LLC谐振转换器，该三相交错LLC谐振转换器包括磁集成元件100，该磁集成元件100的具体结构参照上述实施例，由于本三相交错LLC谐振转换器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实施例的三相LLC谐振转换器的磁集成元件100，可以实现三相中的谐振变压器(Tr1、Tr2、Tr3)的集成，或者是三相中的谐振电感(Lr1、Lr2、Lr3)和谐振变压器(Tr1、Tr2、Tr3)一起的集成，从而减小磁元件的体积，降低成本，可实现变压器励磁感量与谐振电感所需感量的独立灵活调整，同时，兼顾散热需求，可用于更大功率等级。

在本实施例中，上述谐振变压器(Tr1、Tr2、Tr3)可以包括原边绕组31和副边绕组33，其中副边绕组33可以包括第一副边绕组和第二副边绕组。当然可以理解的是，每一相可以包含更多或者更少的副边绕组，具体的可以根据实际情况设置，本说明书实施例对此不作限定。

另外，三相交错LLC谐振转换器因为三相输入电流交错设置，相位差为120°，因此三相输入电流的纹波可以相互抵消，输出电流的纹波也能相互抵消，提升了转换器的效率，同时还能减小开关器件的应力，降低电磁干扰。三相交错LLC谐振转换器在工业电源，特别是在低压大功率的工业电源领域得到了广泛的应用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种磁集成元件，应用于三相交错LLC谐振转换器，其特征在于，包括：2N个磁柱、第一盖板、第二盖板以及N个绕组线圈，其中，所述第一盖板的一表面与所述第二盖板的一表面相对设置，并夹设所述2N个磁柱，所述2N个磁柱的两端分别连接所述第一盖板与所述第二盖板，所述N为大于等于3的正整数；

所述2N个磁柱于所述磁集成元件的高度方向上分成两排，每排均设有沿所述磁集成元件的长度方向依次排列的N个所述磁柱，两排所述磁柱在所述磁集成元件的高度方向上一一对应设置，形成N对磁柱；

所述N个绕组线圈分别绕设于所述N对磁柱，每个所述绕组线圈包括原边绕组和副边绕组；

所述原边绕组在所述磁集成元件的高度方向上对应的所述一对磁柱上对称绕制；

所述副边绕组分别绕制在所述磁集成元件的高度方向上对应的所述一对磁柱上。

2.如权利要求1所述的磁集成元件，其特征在于，所述副边绕组绕设在所述原边绕组的外侧，或，所述原边绕组绕设在所述副边绕组的外侧。

3.如权利要求1所述的磁集成元件，其特征在于，每个所述磁柱包括M个磁柱段，所述M个磁柱段在所述磁集成元件的宽度方向上依次间隔排列，所述M个磁柱段具有M-1个第一气隙，所述M-1个第一气隙用于调节主磁通的大小，M为大于等于2的正整数。

4.如权利要求3所述的磁集成元件，其特征在于，所述M个磁柱段包括：第一磁柱段和第二磁柱段，所述第一盖板朝向所述第二盖板的表面连接2N个所述第一磁柱段的一端，所述第二盖板的朝向所述第一盖板的一表面连接2N个所述第二磁柱段的一端；

其中，所述第一磁柱段背离所述第一盖板的一端与所述第二磁柱段背离所述第二盖板的一端相对设置，所述第一磁柱段与所述第二磁柱段之间具有第一气隙，所述第一气隙用于调节互磁通的大小。

5.如权利要求4所述的磁集成元件，其特征在于，所述第一盖板包括N个第一拼接块，所述N个第一拼接块沿所述磁集成元件的长度方向依次拼接，每个所述第一拼接块的表面连接有两个所述第一磁柱段；

所述第二盖板包括N个第二拼接块，N个所述第二拼接块沿所述磁集成元件的长度方向依次拼接，每个所述第二拼接块的表面连接有两个所述第二磁柱段。

6.如权利要求1所述的磁集成元件，其特征在于，所述磁集成元件还包括解耦柱，所述解耦柱用于导通所述2N个绕组线圈间的漏磁通。

7.如权利要求6所述的磁集成元件，其特征在于，所述解耦柱设有两个，两所述解耦柱分别设于所述2N个磁柱沿所述磁集成元件的长度方向排列的两端。

8.如权利要求6所述的磁集成元件，其特征在于，所述解耦柱设有N-1个，在所述磁集成元件的长度方向上相邻的两个磁柱之间设有一个所述解耦柱。

9.如权利要求6所述的磁集成元件，其特征在于，每个所述解耦柱包括M个解耦柱段，所述M个解耦柱段在所述磁集成元件的宽度方向上依次间隔排列，所述M个解耦柱段具有M-1个第二气隙，所述M-1个第二气隙用于调节漏磁通的大小，所述M为大于等于2的正整数。

10.如权利要求6所述的磁集成元件，其特征在于，所述解耦柱的磁导率小于所述磁柱的磁导率。

11.如权利要求1所述的磁集成元件，其特征在于，所述副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组分别绕制在所述磁集成元件的高度方向上对应的所述一对磁柱上。

12.如权利要求1所述的磁集成元件，其特征在于，所述磁柱的横截面呈跑道形。

13.一种三相交错LLC谐振转换器，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的磁集成元件。

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