CN219873087U - 变压器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种变压器，涉及变压设备技术领域。该变压器包括：电路板、至少一个磁芯、第一绕组以及第二绕组；其中，电路板具有第一容纳腔和第二容纳腔；第一绕组与置于所述电路板内，且所述第一绕组沿所述第一容纳腔外侧环绕；第二绕组置于所述电路板内，且所述第二绕组沿所述第二容纳腔外侧环绕；磁芯处于第一容纳腔内和第二容纳腔内；其中，磁芯的数量与变压器的感量相关，电路板的数量与变压器的性能相关。本申请所提供的变压器可以适用于不同的电路要求，从而在电路要求改变时能够极大地减少对变压器结构的改变。

Description

变压器

技术领域

本申请涉及变压设备技术领域，尤其涉及一种变压器。

背景技术

变压器(Transformer)通常由导电绕组(包括初级绕组和次级绕组)和磁芯组成，是电源电路中必不可或缺的元件之一。它能够利用电磁感应原理实现电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等功能。

变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器，等等。

实用新型内容

本申请提供了一种变压器，能够在电路要求改变时极大地减少对变压器结构的改变。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

第一个方面，提供一种变压器，包括：包括电路板、至少一个磁芯、第一绕组以及第二绕组；其中，上述电路板具有第一容纳腔和第二容纳腔；上述第一绕组置于上述电路板内，且上述第一绕组沿上述第一容纳腔外侧环绕；上述第二绕组置于上述电路板内，且上述第二绕组沿上述第二容纳腔外侧环绕；上述磁芯处于上述第一容纳腔内和上述第二容纳腔内，且上述磁芯配置为环状结构；上述磁芯的数量与上述变压器的感量相关，上述电路板的数量与上述变压器的性能相关。

上述方案中，提供了具有第一容纳腔和第二容纳腔的电路板，其中，第一容纳腔和第二容纳腔的外侧分别连接有第一绕组和第二绕组。第一容纳腔和第二容纳腔内可以放置至少一个磁芯。改变电路板的数量时，可以改变变压器的感量和性能。上述电路板、磁芯、第一绕组以及第二绕组组成了变压器的基本结构，并使得变压器具有通用性。

在本申请一个实施例中，上述磁芯包括第一部分、第二部分、第三部分和第四部分；其中，上述第一部分处于上述第一容纳腔内；上述第二部分处于上述第二容纳腔内；上述第三部分连接上述第一部分的第一端和上述第二部分的第一端；上述第四部分连接上述第一部分的第二端和上述第二部分的第二端。

上述方案中，将磁芯的第一部分安装于第一容纳腔内，将第二部分安装于第二容纳腔内，可以使得第一绕组和第二绕组均环绕于磁芯。

在本申请一个实施例中，上述变压器的感量与上述磁芯的数量成正比。

上述方案中，在需要增加变压器的感量时，可以相应地增加磁芯的数量来达到目的。

在本申请一个实施例中，上述变压器的功率与上述电路板的数量成正比；其中，多个上述电路板之间的连接方式为并联连接。

在本申请一个实施例中，当上述多个电路板之间的连接方式为并联连接时，多个上述第一绕组之间的连接方式为并联连接，多个上述第二绕组之间的连接方式为并联连接。

上述方案中，在需要增加变压器的功率时，可以相应地增加电路板的数量，并将多个电路板进行并联连接来达到目的。在两个电路板之间的连接关系为并联连接时，它们中的第一绕组之间的连接方式为并联连接，第二绕组之间的连接方式为并联连接。

在本申请一个实施例中，上述变压器的电压比等于绕组匝比；其中，上述变压器的电压比为输入电压与输出电压之间的比值，上述绕组匝比为上述第一绕组的匝数与上述第二绕组的匝数之间的比值。

在本申请一个实施例中，上述绕组匝比与上述电路板的数量相关；其中，多个上述电路板之间的连接方式为串联连接。

在本申请一个实施例中，当上述多个电路板之间的连接方式为串联连接时，多个上述第一绕组之间的连接方式为串联连接，多个上述第二绕组之间的连接方式为串联连接。

上述方案中，在需要改变变压器的电压比时(通常是改变变压器的输出电压)，可以选择将多个电路板进行串联连接来达到目的。当其中的两个电路板之间的连接关系为串联连接时，它们中的第一绕组之间的连接方式为串联连接，第二绕组之间的连接方式为串联连接。

在本申请一个实施例中，上述绕组匝比与上述电路板的数量相关；其中，多个上述电路板之间的连接方式为串联连接和并联连接。

在本申请一个实施例中，当上述多个电路板之间的连接方式为串联连接和并联连接时，多个上述第一绕组之间的连接方式为串联连接和/或并联连接，多个上述第二绕组之间的连接方式为串联连接和/或并联连接。

上述方案中，在需要改变变压器的电压比时(通常是改变变压器的输出电压)，可以选择将多个电路板进行串联连接和并联连接来达到目的。也就是说，对于其中的两个电路板，它们中的第一绕组、第二绕组之间可以存在以下四种连接方式：(1)第一绕组之间的连接方式为串联连接，第二绕组之间的连接方式为串联连接；(2)第一绕组之间的连接方式为串联连接，第二绕组之间的连接方式为并联连接；(3)第一绕组之间的连接方式为并联连接，第二绕组之间的连接方式为串联连接；(4)第一绕组之间的连接方式为并联连接，第二绕组之间的连接方式为并联连接。

在本申请一个实施例中，上述电路板为印刷电路板。

本申请的实施例提供了一种变压器，具备以下技术效果：

通常，在电路要求改变时，对变压器的要求也会改变，例如，变压器的绕组匝比、变压器的功率、变压器的性能、变压器的感量、变压器的输出电压，等等。如此一来，对变压器的结构也需要做出相应的改变。而本申请所提供的变压器具有较高的通用性，可以适用于不同的电路要求(如关于变压器感量、温升的要求)，从而在电路要求改变时，能够极大地减少对变压器结构的改变。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一例平面变压器的结构图；

图2是本申请实施例提供的一例变压器的结构图；

图3是本申请实施例提供的一例电路板的结构图；

图4是本申请实施例提供的一例磁芯与电路板的结构图；

图5是本申请实施例提供的一例安装多个磁芯的结构图；

图6是本申请实施例提供的一例多个电路板连接的结构图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步的详细描述。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

相关技术中，参考图1所示的平面变压器的结构图。如图1所示，平面变压器通常由主板(电路板)、磁芯上盖、磁芯下盖、绕组、以及PIN针端子组成。在变压器的电源相数、功率、用途、工作频率、额定电压等等条件确定时，平面变压器的结构也随之确定，即上述主板(电路板)、磁芯上盖、磁芯下盖、绕组、以及PIN针端子之间的连接方式、各部件的类型、尺寸等等在确定后均不能改变。

与图1中的平面变压器相同，市面上的变压器通常为此类的定制化元件。而当电路要求改变时，对变压器的要求也会改变，例如，变压器的绕组匝比、变压器的功率、变压器的性能、变压器的感量、变压器的输出电压，等等，由此，需要对变压器的结构做出大量的改变，其中的主板结构也需要做出改变(例如，改变主板中的针脚、孔位，等等)，从而市面上的变压器的类型非常繁多。若在每一次的电路要求变化时都需要选择不同的变压器，或是对变压器的结构进行大量改变，便会极大地增加工作量，对实际应用造成不便。

本申请提出了一种变压器，能够解决相关技术中的定制化变压器无法实现通用性，在电路要求改变时，对变压器的结构改动量大的问题。

图2是本申请提供的一例变压器的结构图。

在示例性的实施例中，如图2所示，变压器20包括电路板21、第一绕组22、第二绕组23、第一容纳腔24、第二容纳腔25、以及磁芯26。

其中，电路板21可以为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)(或称，印制电路板、印刷线路板)。使用印刷电路板作为变压器20的主板，可以省去绕组骨架，增大散热面积，并减小在高频工作时由集肤效应(Skin Effect)和邻近效应所引起的涡流损耗。并且，使用印刷电路板还能够增大变压器的电流密度和功率，使电流密度可以高达20A/mm，功率可以高达20kW。另外，印刷电路板的制作工艺简单，可以减少变压器的制作成本。

其中，磁芯26可以配置为环状结构。磁芯26是由各种氧化铁混合物组成的一种烧结磁性金属氧化物，是为了增加变压器20中电磁体的磁感应强度，在绕组(第一绕组22和第二绕组23)的磁路中设置的导磁物质体。选取环状结构的磁芯可以更好地适应上述电路板21的结构。

在示例性的实施例中，参考图3所示的电路板的结构图。如图3所示，在电路板21中设计有两个镂空区域，分别记为：第一容纳腔24，第二容纳腔25。第一容纳腔24和第二容纳腔25用于放置磁芯26。

示例性的，在电路板21上，第一绕组22绕于第一容纳腔24的外侧，第二绕组23绕于第二容纳腔25的外侧。

示例性的，第一绕组22可以与第二绕组23具有相同的匝数，也可以具有不同的匝数。其中，一匝即表示绕组绕容纳腔一圈。将第一绕组22的匝数与第二绕组23的匝数之间的比值记为：绕组匝比。例如，第一绕组22的匝数为10，第二绕组23的匝数为1，则变压器20的绕组匝比为10：1。

在示例性的实施例中，参考图4所示的磁芯与电路板的结构图。如图4所示，为方便描述，将磁芯26分为四个部分，并将这四个部分分别记为：第一部分261、第二部分262、第三部分263以及第四部分264。其中，第一部分261和第二部分262分别表示磁芯26的两个支脚，第三部分263表示磁芯26的横梁/底部，第四部分表示磁芯26的底部/横梁。

示例性的，如图3所示，将磁芯26的第一部分261安装于第一容纳腔24内，将第二部分262安装于第二容纳腔25内，从而使得第一绕组22和第二绕组23均环绕磁芯26。并且，第三部分263连接第一部分261的第一端和第二部分262的第一端，第四部分264连接第一部分261的第二端和第二部分262的第二端，使得磁芯形成环状结构。

需要说明的是，图中所示的磁芯26的具体形状仅为示例，即其满足环状结构的基本形式即可，也就是说，第一部分261、第二部分262、第三部分263以及第四部分264的形状除了图中所示的长方体或正方体之外，还可以是圆柱体、三棱柱等等，每个部分的弯曲程度也可以根据实际情况进行配置，本实施例中对上述部分的形状不做限定。

如图2(或图4)所示，本申请所提供的设计方式所得到的变压器20即可形成变压器的基本结构。实际应用中，当电路要求改变时，对变压器的需要也会改变，例如，所需的变压器的绕组匝比、变压器的功率、变压器的性能、变压器的感量、变压器的输出电压，等等。本申请所提供的变压器20在上述情况下，无需对变压器的具体结构做出很大的改动，只需要调整电路板21的数量、绕组匝比的大小或磁芯26的数量即可，具体实现方式请参考下述实施例。

在示例性的实施例中，请参考公式(1)所示的反激变压器公式。

在公式(1)中，B_m表示变压器的饱和磁感应强度，L_m表示变压器的感量，I_pk表示变压器的峰值电流，A_e表示磁芯的横截面积(本实施例中，磁芯的横截面积为第一部分261和第二部分262的横截面积)，N_p表示初级绕组的匝数(本实施例中，初级绕组的匝数可以为第一绕组22的匝数)。

示例性的，参考图5所示的安装多个磁芯的结构图。根据上述公式(1)，当峰值电流I_pk和第一绕组22的匝数N_p不变，而对感量L_m的需求发生变化时，则需要改变磁芯的横截面积A_e的值。因此，在上述情况下，只需要调整磁芯26的数量来改变磁芯的横截面积A_e即可。

例如，若需要增大变压器20的感量L_m，则可以在变压器20中增加多个磁芯，如图5所示的磁芯26、磁芯26'以及磁芯26”。所安装的磁芯数量可以根据所需要增大的感量而定，本实施例中不做限定。

在上述方案中，根据不同的电路要求可以选择不同的磁芯数量来与电路板21匹配。在改变磁芯的数量时，变压器20中的绕组匝比、磁芯的设计(例如，磁芯的类型、材质、型号、尺寸，等等)、变压器20的外型尺寸等均无需做出改变。由此，电路板21、第一绕组22、第二绕组23以及磁芯26的设计均可以作为标准设计，从而使得变压器20达到通用性的效果。

在示例性的实施例中，参考图6所示的多个电路板连接的结构图。若需要保持绕组匝比不变，并增大变压器20的功率时，第一绕组22和第二绕组23中的电流也要随之增大，变压器20便需要更大的线宽来承担较高的载流。

示例性的，由此，可以选择将多个电路板21进行并联连接(例如，将图5中的电路板21、电路板21'以及电路板21”进行并联连接)，从而使得并联后的总绕组匝比不变，且变压器20可以承载更大的功率。

其中，在多个电路板21之间的连接方式为并联连接时，每个第一绕组22之间的连接方式为并联连接，每个第二绕组23之间的连接方式也为并联连接。

示例性的，可以将多个具有相同绕组匝比的电路板21进行并联，例如，假设电路板21的绕组匝比为10：1，则可以选取与其具有相同绕组匝比的电路板21'和电路板21”，它们并联之后的总绕组匝比仍为10：1。

需要说明的是，图6所示的电路板的并联数量仅为示例，所需要并联的电路板的数量根据实际情况进行调整即可，本实施例中不做限定。

在示例性的实施例中，继续参考图6。应理解，在变压器中，变压器的电压比等于绕组匝比，即：变压器20的输入电压与输出电压之间的比值，等于第一绕组22与第二绕组23之间的比值。因此，当需要改变变压器20的输出电压时(上述温升、感量、功率均不变)，直接改变其绕组匝比即可。

示例性的，当需要改变绕组匝比时，可以选择将多个电路板21进行串联连接，也可以选择将多个电路板21进行串联连接和并联连接。

其中，在多个电路板21之间的连接方式为串联连接时，每个第一绕组22之间的连接方式为串联连接，每个第二绕组23之间的连接方式也为串联连接。

其中，在多个电路板21之间的连接方式为串联连接和并联连接时，每个第一绕组22之间的连接方式为串联连接或是并联连接，每个第二绕组23之间的连接方式为串联连接或是并联连接。即对于两个连接的电路板21，可以是将两个第一绕组22进行串联，并将两个第二绕组23进行串联；或，将两个第一绕组22进行串联，并将两个第二绕组23进行并联；或，将两个第一绕组22进行并联，并将两个第二绕组23进行串联；或，将两个第一绕组22进行并联，并将两个第二绕组23进行并联。

例如，如图6所示，假设电路板21的绕组匝比为10：1，若需要增大绕组匝比至40：4，则可以选取绕组匝比为10：2的电路板21'与电路板21进行串联，并选取绕组匝比为20：1的电路板21”与电路板21'进行串联。从而，第一绕组22的总匝数为10+10+20＝40，第二绕组23的总匝数为1+2+1＝4，即串联后的总绕组匝比为40：4。

例如，如图6所示，假设电路板21的绕组匝比为10：1，若需要增大绕组匝比至40：1，则可以选取绕组匝比为10：1的电路板21'，将其第一绕组22与电路板21的第一绕组22进行串联，并将其第二绕组23与电路板21的第二绕组23进行并联；并选取绕组匝比为20：1的电路板21”，将其第一绕组22与电路板21'的第一绕组22进行串联，并将其第二绕组23与电路板21'的第二绕组23进行并联。从而，串联后的第一绕组22的总匝数为10+10+20＝40，并联后的第二绕组23的总匝数仍为1，即总绕组匝比为40：1。

在示例性的实施例中，当需要改变变压器20的性能时(例如，改变变压器20的温升，等等)，也可以适应性地对电路板的数量进行调整。例如，在需要降低变压器20的温升时，通常可以增加电路板的数量，从而提高变压器20的性能。但变压器的性能和电路板的数量之间的关系较为复杂，不是简单的正比关系，因此，当改变变压器20的性能时，可以根据具体情况对电路板的数量进行调整，本实施例中不做限定。

需要说明的是，上述绕组匝比的选取以及连接方式仅为示例，本实施例中不做限定。

本申请所提供的变压器可以适用于不同的电路要求，从而在电路要求改变时，只需要改变电路板的数量、磁芯数量、或者绕组匝比即可，而各部件的类型、材质、型号、尺寸等等均无需做出改动，从而解决了相关技术中变压器的定制化型号繁多，无法实现通用性的问题。

在本申请中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或顺序；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、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。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种变压器，其特征在于，包括电路板、至少一个磁芯、第一绕组以及第二绕组；其中，

所述电路板具有第一容纳腔和第二容纳腔；

所述第一绕组置于所述电路板内，且所述第一绕组沿所述第一容纳腔外侧环绕；

所述第二绕组置于所述电路板内，且所述第二绕组沿所述第二容纳腔外侧环绕；

所述磁芯处于所述第一容纳腔内和所述第二容纳腔内，且所述磁芯配置为环状结构；

所述磁芯的数量与所述变压器的感量相关，所述电路板的数量与所述变压器的性能相关。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述磁芯包括第一部分、第二部分、第三部分和第四部分；其中，

所述第一部分处于所述第一容纳腔内；

所述第二部分处于所述第二容纳腔内；

所述第三部分，连接所述第一部分的第一端和所述第二部分的第一端；

所述第四部分，连接所述第一部分的第二端和所述第二部分的第二端。

3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述变压器的感量与所述磁芯的数量成正比。

4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述变压器的功率与所述电路板的数量成正比；

其中，多个所述电路板之间的连接方式为并联连接。

5.根据权利要求4所述的变压器，其特征在于，当所述多个电路板之间的连接方式为并联连接时，多个所述第一绕组之间的连接方式为并联连接，多个所述第二绕组之间的连接方式为并联连接。

6.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述变压器的电压比等于绕组匝比；

其中，所述变压器的电压比为输入电压与输出电压之间的比值，所述绕组匝比为所述第一绕组的匝数与所述第二绕组的匝数之间的比值。

7.根据权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述绕组匝比与所述电路板的数量相关；

其中，多个所述电路板之间的连接方式为串联连接。

8.根据权利要求7所述的变压器，其特征在于，当所述多个电路板之间的连接方式为串联连接时，多个所述第一绕组之间的连接方式为串联连接，多个所述第二绕组之间的连接方式为串联连接。

9.根据权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述绕组匝比与所述电路板的数量相关；

其中，多个所述电路板之间的连接方式为串联连接和并联连接。

10.根据权利要求9所述的变压器，其特征在于，当所述多个电路板之间的连接方式为串联连接和并联连接时，多个所述第一绕组之间的连接方式为串联连接和/或并联连接，多个所述第二绕组之间的连接方式为串联连接和/或并联连接。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的变压器，其特征在于，

所述电路板为印刷电路板。