CN115985640A - 一种平板变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平板变压器，包括变压器本体，变压器本体包括下磁芯、上磁芯以及多组绕组组件，下磁芯包括底座，底座两端分别设置一个边板，底座上还设置有多个椭圆形磁芯中柱，每个椭圆形磁芯中柱内均开设多个散热通孔，散热通孔由椭圆形磁芯中柱顶面连通至底座底面；上磁芯可拆卸的固定盖合于边板顶部，且每个椭圆形磁芯中柱顶部均与上磁芯底部连接；每个椭圆形磁芯中柱上均套设一组绕组组件，每组绕组组件均设有多个初级绕组和多个次级绕组，初级绕组和次级绕组交替套设在对应的椭圆形磁芯中柱上；上述平板变压器集成度更高，占用空间更少，漏感小，电源损耗变小，符合变压器小体积、高功率密度的发展方向。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种平板变压器。
背景技术
目前随着电源技术的发展，小体积、高功率密度成为电源的追求目标和发展方向，变压器作为电源电压转换的核心组成部件，相对于传统方式的骨架变压器，使用现有印刷电路板制作技术，实现变压器平面绕组甚至线包总成的新工艺构造的平板变压器在提高开关电源的特性方面有较大的优势，平板变压器与传统变压器相比具有绕组间耦合性能好、效率高、漏磁小的特点。同时，平板变压器也是实现变压器薄型化、高频化的创新走向，并以其自身的诸多优点被广泛运用在各种开关电源中。
使用中，为了实现变压器更大的功率输出，主要采用以下两种方法：一是将多个小功率变压器并联成一个大功率变压器；二是将变压器体积做得更大，增设更多的绕组；以上两种方法都会使变压器体积增大，不符合变压器小体积、高功率密度的发展方向。
另外像安装在充电桩等户外设备中的变压器，雨水和灰尘都会直接影响到变压器功能，雨水进入变压器内部易造成线路短路烧坏变压器，空气中扬起的灰尘过多，则会产生静电现象，也会导致线路短路起火，存在安全隐患，这些因素都会影响变压器的使用安全性能和使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平板变压器，集成度高，能够有效减少变压器的占用空间,符合变压器小体积、高功率密度的发展方向,且防尘防雨安全性能好，尤其适用于户外设备使用，以解决背景技术中提到的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种平板变压器，包括变压器本体，所述变压器本体包括:
下磁芯，所述下磁芯包括底座，所述底座两端分别设置一个边板，所述底座上还设置有多个椭圆形磁芯中柱，每个所述椭圆形磁芯中柱内均开设多个散热通孔，所述散热通孔由所述椭圆形磁芯中柱顶面连通至所述底座底面；
上磁芯，所述上磁芯可拆卸的固定盖合于边板顶部，且每个所述椭圆形磁芯中柱顶部均与所述上磁芯底部连接；
多组绕组组件，每个所述椭圆形磁芯中柱上均套设一组所述绕组组件，每组所述绕组组件均设有多个初级绕组和多个次级绕组，所述初级绕组和所述次级绕组交替套设在对应的所述椭圆形磁芯中柱上。
作为本发明进一步的方案：所述平板变压器还包括防护罩，所述变压器本体安装于所述防护罩内，且所述防护罩内还灌注有导热硅胶，所述导热硅胶用于将所述变压器本体封装在所述防护罩内。
作为本发明进一步的方案：每个所述椭圆形磁芯中柱上的每个所述初级绕组的两端分别电性连接不同的初级引脚；
每个所述椭圆形磁芯中柱上的每个所述次级绕组的两端分别电性连接不同的次级引脚；
所述初级引脚和所述次级引脚均穿过所述防护罩侧壁延伸至所述防护罩外。
作为本发明进一步的方案：所述散热通孔包括：
中心通孔，开设于所述椭圆形磁芯中柱的中心；
多个边缘通孔，开设于所述椭圆形磁芯中柱的边缘，多个所述边缘通孔均匀分布于所述中心通孔四周。
作为本发明进一步的方案：所述中心通孔和所述边缘通孔内均嵌设有导热硅胶棒，所述导热硅胶棒顶部嵌入所述上磁芯内，所述导热硅胶棒底部嵌入所述底座内。
作为本发明进一步的方案：所述初级绕组为扁平线圈，所述扁平线圈采用膜包绝缘线或三层绝缘线绕制而成。
作为本发明进一步的方案：所述次级绕组为环形铜片，环形铜片中心处开设有椭圆孔，所述环形铜片通过所述椭圆孔套设于所述椭圆形磁芯中柱上。
作为本发明进一步的方案：每个所述边板上均设置一个定位件，所述上磁芯底部两侧分别开设一个与所述定位件适配的定位槽。
作为本发明进一步的方案：所述定位件包括一个纵向条和两个横向条，两个所述横向条分别设置于所述纵向条两端。
作为本发明进一步的方案：所述防护罩为铝制防护罩，且所述防护罩至少一个侧面设置有散热网孔。
本发明至少具有以下有益效果：
（1）通过将多个椭圆形磁芯中柱安装在同一个底座上，在上磁芯和下磁芯之间形成多个磁路，相较于多个小功率变压器并联成一个大功率变压器的方法，集成度更高，占用空间更少，且椭圆形磁芯中柱相比于现有的圆形横截面相比提高了变压器磁芯的Ae（磁芯有效横截面）值，与常规变压器相比，在输出同等功率的情况下，本方案占用的空间较少，在同等体积大小的情况下，本方案能实现更高的功率输出，符合变压器小体积、高功率密度的发展方向。
（2）原边绕组和副边绕组交替套设在椭圆形磁芯中柱上，使得原边绕组和副边绕组能够很紧密的耦合，漏感很小，电源损耗变小。
（3）通过在椭圆形磁芯中柱上开设多个散热通孔，并在每个散热通孔内嵌设一个导热硅胶棒，可以快速将磁芯和绕组工作过程中产生的热量传到上磁芯和下磁芯上，上磁芯和下磁芯的表面积大，便于散热，从而提高平板变压器的散热效果。
（4）将变压器本体通过导热硅胶封装在防护罩内，导热硅胶不仅可以将平板变压器本体稳固固定在防护罩内，还可以将平板变压器产生的热量快速散去，另外防护罩可以提高平板变压器防尘防雨性能，使平板变压器更适用于户外设备使用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明平板变压器的整体结构立体示意图；
图2是本发明平板变压器的下磁芯结构立体示意图；
图3是本发明平板变压器的上磁芯结构立体示意图；
图4是本发明图1中平板变压器结构左侧剖面示意图；
图5是本发明图1中平板变压器结构正面示意图；
图6是本发明平板变压器的导热硅胶棒结构示意图；
图7是本发明平板变压器的环形铜片结构示意图。
图中：1、变压器本体；2、下磁芯；3、底座；4、边板；5、椭圆形磁芯中柱；6、散热通孔；7、上磁芯；8、初级绕组；9、次级绕组；10、防护罩；11、导热硅胶；12、初级引脚；13、次级引脚；14、中心通孔；15、边缘通孔；16、导热硅胶棒；17、环形铜片；18、椭圆孔；19、定位件；20、定位槽；21、纵向条；22、横向条；23、散热网孔；24、绕组组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7所示，本发明提供了一种平板变压器，包括变压器本体1，变压器本体1包括下磁芯2、上磁芯7以及多组绕组组件24。
其中，下磁芯2包括底座3，底座3优选两边宽中间窄的结构形式，底座3两端分别设置一个边板4，俩边板4内侧均可以开设弧形空间，弧形空间使俩边板4结构之间可容纳更多的绕组组件24，底座3上还设置有多个椭圆形磁芯中柱5，每个椭圆形磁芯中柱5内均开设多个散热通孔6，散热通孔6由椭圆形磁芯中柱5顶面连通至底座3底面；上磁芯7可拆卸的固定盖合于边板4顶部，且每个椭圆形磁芯中柱5顶部均与上磁芯7底部连接，上磁芯7和下磁芯2优选铁氧体磁芯，以增大导磁率，提高电感品质，椭圆形磁芯中柱5顶部与上磁芯7底部的连接处优选用环氧胶粘接；每个椭圆形磁芯中柱5上均套设一组绕组组件24，每组绕组组件24均设有多个初级绕组8和多个次级绕组9，初级绕组8和次级绕组9交替套设在对应的椭圆形磁芯中柱5上，优选的，初级绕组8与次级绕组9之间设置有还绝缘膜片，提高平板变压器的耐压能力。
在本方案中，多个椭圆形磁芯中柱5集成设置在同一底座3上，每个椭圆形磁芯中柱5在上磁芯7和下磁芯2之间都形成一个磁路，相对于多个小功率变压器并联成一个大功率变压器的方法，本方案提供的平板变压器集成度更高，占用空间更少，且椭圆形磁芯中柱5相比于现有的圆形横截面相比提高了变压器磁芯的Ae（磁芯有效横截面）值，在输出同等功率的情况下，本方案占用的空间较少，在同等体积大小的情况下，本方案能实现更高的功率输出，符合变压器小体积、高功率密度的发展方向，且扁平结构的平板变压器适用范围广，可在各种小型电子设备中推广使用。
为了使平板变压器能更适用于户外设备中使用，本方案中的平板变压器还设置有防护罩10，防护罩10优选导热性能强、重量轻的铝材料制作，变压器本体1安装于防护罩10内，且防护罩10内灌注有导热硅胶11，导热硅胶11用于将变压器本体1封装在防护罩10内，导热硅胶11不仅可以将平板变压器本体1稳固固定在防护罩10内，还可以将变压器本体1使用中产生的热量传导到防护罩10上，防护罩10快速将热量散去，另外防护罩10还可以提高平板变压器防尘防雨性能，使平板变压器更适用于户外设备使用，提高平板变压器的户外使用的安全性，进一步的，可以在防护罩10至少一个侧面设置散热网孔23，散热网孔23增强防护罩10的散热效果。
进一步的，在本实施例中，每个椭圆形磁芯中柱5上的每个初级绕组8的两端分别电性连接不同的初级引脚12；每个椭圆形磁芯中柱5上的每个次级绕组9的两端分别电性连接不同的次级引脚13；初级引脚12和次级引脚13均穿过防护罩10侧壁延伸至防护罩10外，在平板变压器工作时，初级引脚12和次级引脚13起导电作用，初级引脚12用于与电源连接，次级引脚13用于与外部设备连接。
如图2所示，在本实施例中，散热通孔6具体包括中心通孔14和多个边缘通孔15，中心通孔14开设于椭圆形磁芯中柱5的中心；边缘通孔15开设于椭圆形磁芯中柱5的边缘，多个边缘通孔15均匀分布于所述中心通孔14四周，优选的，在绕组组件24套设在椭圆形磁芯中柱5上时，绕组组件24跨过边缘通孔15，绕组组件24产生的热量散发到多个边缘通孔15内，椭圆形磁芯中柱5内产生的热量通过中心通孔14散发，在中心通孔14和边缘通孔15的共同作用下，快速将磁芯和绕组组件24工作过程中产生的热量传到上磁芯7和下磁芯2上，上磁芯7和下磁芯2的表面积大，便于散热，从而提高平板变压器的散热效果，优选的，如图6所示，在中心通孔14和边缘通孔15内都嵌设一个导热硅胶棒16，导热硅胶棒16顶部嵌入上磁芯7内，导热硅胶棒16底部嵌入底座3内，导热硅胶棒16能更快速的将中心通孔14和边缘通孔15内的热量传导到上磁芯7和下磁芯2上，从而进一步提高平板变压器的散热效果。
为了使平板变压器体积更小，更扁平化，在本实施例中，将初级绕组8设置为扁平线圈，扁平线圈采用膜包绝缘线或三层绝缘线绕制而成，选用膜包绝缘线的优点在于膜包线耐电压高，屏蔽性能好；选用三层绝缘线的优点在于这种导线有三个绝缘层，中间是芯线，任意两层之间均可承受较高的安全电压，绝缘程度高；次级绕组9设置为为环形铜片17，环形铜片17导电性能好，机械强度高，导热率高，使平板变压器体积更小，更扁平化，散热效果更好，环形铜片17中心处开设有椭圆孔18，环形铜片17通过椭圆孔18套设于椭圆形磁芯中柱5上，安装方便，提高平板变压器的组装效率。
相比于常规变压器由单个磁芯、多个原边绕组和一个副边绕组组成，多个原边绕组的某些磁通量不会耦合到次级线圈，漏感较大，本实施例中的环形铜片17与扁平线圈交替套设于椭圆形磁芯中柱5上，使得初级绕组8和次级绕组9能够很紧密的耦合，漏感很小，电源损耗变小。
本实施例中，多个初级绕组8并联在一个椭圆形磁芯中柱5上形成变压器的输入端，多个次级绕组9并联在同一个椭圆形磁芯中柱5上形成变压器的输出端，一个椭圆形磁芯中柱5加一组绕组组件24相对于一个小型变压器，通过将多个小型变压器集成在一个磁芯内，与多个常规变压器并联起来相比，在实现相同功率输出的情况下，本发明的平板变压器集成度更高，占用空间也相对较小，而且在多椭圆形磁芯中柱5平板变压器中，即使有一磁路损坏，其余磁路和并联的绕组仍能正常工作，而常规变压器只要有一处损坏，整个变压器就无法工作，本发明的平板变压器相较于常规变压器，可靠性更高。
可以理解的是，为了使上磁芯7能更稳固、精准的安装到下磁芯2上，在下磁芯2的每个边板4上均设置一个定位件19，上磁芯7底部两侧分别开设一个与定位件19适配的定位槽20，优选的，定位件19包括一个纵向条21和两个横向条22，两个横向条22分别设置于纵向条21两端，在安装时，通过将纵向条21和横向条22卡合到定位槽20内，使上磁芯7精准定位安装到下磁芯2上，防止上磁芯7发生偏位，影响平板变压器的使用效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示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发明和简化描述，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、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，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连接，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发明中的具体含义。
以上对本发明的较佳实施例进行了详细说明，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种平板变压器，包括变压器本体(1)，其特征在于，所述变压器本体(1)包括:
下磁芯(2)，所述下磁芯(2)包括底座(3)，所述底座(3)两端分别设置一个边板(4)，所述底座(3)上还设置有多个椭圆形磁芯中柱(5)，每个所述椭圆形磁芯中柱(5)内均开设多个散热通孔(6)，所述散热通孔(6)由所述椭圆形磁芯中柱(5)顶面连通至所述底座(3)底面；
上磁芯(7)，所述上磁芯(7)可拆卸的固定盖合于边板(4)顶部，且每个所述椭圆形磁芯中柱(5)顶部均与所述上磁芯(7)底部连接；
多组绕组组件(24)，每个所述椭圆形磁芯中柱(5)上均套设一组所述绕组组件(24)，每组所述绕组组件(24)均设有多个初级绕组(8)和多个次级绕组(9)，所述初级绕组(8)和所述次级绕组(9)交替套设在对应的所述椭圆形磁芯中柱(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种平板变压器,其特征在于，还包括防护罩(10)，所述变压器本体(1)安装于所述防护罩(10)内，且所述防护罩(10)内还灌注有导热硅胶(11)，所述导热硅胶(11)用于将所述变压器本体(1)封装在所述防护罩(10)内。
3.根据权利要求2所述的一种平板变压器,其特征在于，每个所述椭圆形磁芯中柱(5)上的每个所述初级绕组(8)的两端分别电性连接不同的初级引脚(12)；
每个所述椭圆形磁芯中柱(5)上的每个所述次级绕组(9)的两端分别电性连接不同的次级引脚(13)；
所述初级引脚(12)和所述次级引脚(13)均穿过所述防护罩(10)侧壁延伸至所述防护罩(10)外。
4.根据权利要求1所述的一种平板变压器,其特征在于，所述散热通孔(6)包括：
中心通孔(14)，开设于所述椭圆形磁芯中柱(5)的中心；
多个边缘通孔(15)，开设于所述椭圆形磁芯中柱(5)的边缘，多个所述边缘通孔(15)均匀分布于所述中心通孔(14)四周。
5.根据权利要求4所述的一种平板变压器,其特征在于，所述中心通孔(14)和所述边缘通孔(15)内均嵌设有导热硅胶棒(16)，所述导热硅胶棒(16)顶部嵌入所述上磁芯(7)内，所述导热硅胶棒(16)底部嵌入所述底座(3)内。
6.根据权利要求1所述的一种平板变压器,其特征在于，所述初级绕组(8)为扁平线圈，所述扁平线圈采用膜包绝缘线或三层绝缘线绕制而成。
7.根据权利要求1所述的一种平板变压器,其特征在于，所述次级绕组(9)为环形铜片(17)，环形铜片(17)中心处开设有椭圆孔(18)，所述环形铜片(17)通过所述椭圆孔(18)套设于所述椭圆形磁芯中柱(5)上。
8.根据权利要求1所述的一种平板变压器,其特征在于，每个所述边板(4)上均设置一个定位件(19)，所述上磁芯(7)底部两侧分别开设一个与所述定位件(19)适配的定位槽(20)。
9.根据权利要求8所述的一种平板变压器,其特征在于，所述定位件(19)包括一个纵向条(21)和两个横向条(22)，两个所述横向条(22)分别设置于所述纵向条(21)两端。
10.根据权利要求2所述的一种平板变压器,其特征在于，所述防护罩(10)为铝制防护罩(10)，且所述防护罩(10)至少一个侧面设置有散热网孔(23)。
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