CN216749552U - 一种高效节能大功率小体积的无骨架变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效节能大功率小体积的无骨架变压器；由磁芯组件、多股漆包线绕组、铜片绕组、陶瓷基片和PCB板所组成；磁芯组件由上、下对称的两磁芯块对插合拢而成，每块磁芯块均由圆柱形中心柱，左右弧形侧柱及左右扇形底部所构成；铜片绕组呈“C”字形圆弧状的铜薄片，上、下两铜薄片之间夹一层陶瓷基片同心叠合；多股漆包线绕组的两个相互串联饼状线圈之间，上、下通过陶瓷基片再同心夹叠铜片绕组。本实用新型具有损耗低、散热效果好、耐压强度高、电流分布均匀安全可靠的效果，并且可以降低制造成本。

Description

一种高效节能大功率小体积的无骨架变压器

技术领域

本实用新型涉及电子变压器技术，具体涉及一种高效节能大功率小体积的无骨架变压器。

背景技术

现有技术的高频变压器是由线圈、骨架、磁芯组成，变压器线圈部分按初级线圈、次级线圈及反馈绕组顺序绕制组成，其中初级绕组和反馈绕组在同一边，绕组之间用胶带进行隔间绝缘；骨架将占用一定的空间，导致变压器的体积会变大，并且难以降低制造成本。2017年03月15日，中国实用新型授权公告号CN206022065U，公开了一种无骨架的高频变压器，包括磁芯组件和绕组线圈，磁芯组件上设有呈横向设置的磁芯轴，绕组线圈沿磁芯轴的轴向方向层绕在其上，磁芯组件底部固定有绝缘板，绕组线圈引出的若干引线穿出绝缘板并在绝缘板上形成接线端。该技术方案虽然在高频变压器内部取消骨架的结构，其可把骨架的空间利用起来，单位体积高频变压器的功率更高，而且有利于节约制造成本。但是，这样做出来的变压器存在磁芯与绕组间，以及每层绕组线圈之间还要绕有绝缘纸进行绝缘，制作起来难度大，绕组与磁芯间在大功率满载散热效果不理想，耐压强度不高，并且存在一定的安全隐患。

实用新型内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提出一种高效节能大功率小体积的无骨架变压器，具有损耗低、散热效果好、耐压强度高、电流分布均匀安全可靠的效果，并且可以降低制造成本。

为解决上述问题，本实用新型采取以下技术方案进行：

一种高效节能大功率小体积的无骨架变压器，由磁芯组件、多股漆包线绕组、铜片绕组、陶瓷基片和PCB板所组成；

所述磁芯组件分上、下对称的两磁芯块对插合拢而成，每块磁芯块均由圆柱形中心柱，左弧形侧柱，右弧形侧柱，及分别将左弧形侧柱底部、圆柱形中心柱底部、右弧形侧柱底部两两之间一体相连的左扇形底部和右扇形底部所构成；左弧形侧柱与右弧形侧柱左右对称，左扇形底部与右扇形底部左右对称；

上述多股漆包线绕组和铜片绕组安装在磁芯组件合拢的圆柱形中心柱上；磁芯组件合拢的圆柱形中心柱气隙之间用软胶填满；磁芯组件、多股漆包线绕组和铜片绕组之间用环氧树脂相连在一起；

所述多股漆包线绕组是采用带有铁氟龙自粘层包裹的多股漆包线，通过缠绕使线与线之间叠成两个相互串联的饼状线圈，两个饼状线圈的引出端组成为绕组输入端；

所述铜片绕组是用两片或者两片以上呈“C”字形圆弧状，厚度为0.5-1.5mm的铜薄片组合而成；铜薄片圆弧形部分的内径与磁芯组件的圆柱形中心柱外径大小相匹配，铜薄片圆弧的端部设计成不对称的中央引脚和边引脚；中央引脚是其中一端部依照铜薄片圆弧径向所引出的脚，边引脚是另一端部所引出的脚，边引脚平行偏离中央引脚；所述铜片绕组各铜薄片的中央引脚、边引脚一起连接PCB板，通过PCB板的覆铜线路，将铜薄片之间并联或者串联成为绕组输出端；

所述陶瓷基片是由圆环形部分和矩形部分组合为呈“Ω”字形状，厚度为0.1-0.5mm的陶瓷薄片，陶瓷基片的圆环形部分内径与磁芯组件的圆柱形中心柱外径大小相匹配，外径等于铜片绕组铜薄片圆弧形部分的外径；陶瓷基片的矩形部分外接散热端；

所述的铜薄片组合是，上、下两铜薄片之间夹一层陶瓷基片同心叠合；且上、下两铜薄片正反面相对，使一层铜薄片的边引脚在中央引脚的左边，另一层铜薄片的边引脚在中央引脚的右边，如此交替相叠；

所述多股漆包线绕组的两个相互串联饼状线圈之间，上、下同心夹叠所述铜片绕组；其中铜片绕组最上层的铜薄片与多股漆包线绕组的饼状线圈之间夹有一层陶瓷基片，同样，铜片绕组最下层的铜薄片与多股漆包线绕组的饼状线圈之间也夹有一层陶瓷基片。

与现有技术比较，本实用新型的磁芯块是锰-镍-锌铁氧体的磁芯体材料，具有高频、高饱、电阻率高和磁通密度和低磁损耗的优良性能，在80℃及120℃以上温升及损耗与25℃无明显变化，特别适合做大功率、体积小的无骨架变压器；其形状与结构使变压器温升稳定，体积小，便于无骨架作业的组装作业。本实用新型变压器输入端采用高强度的带有铁氟龙自粘层包裹的多股漆包线，工作电流大。本实用新型变压器输出端用呈“C”字形圆弧状铜片作为绕组，层叠部分用高温绝缘材料的陶瓷基片隔离，变压器绕组之间、铜薄片与铜薄片之间，输入与输出之间所垫的陶瓷基片可以方便次级绕组铜薄片所产生的热量传导到陶瓷基片，散热性能大大的提升。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型的局部剖视示意图。

图2为图1的电气原理图。

图3为本实用新型的磁芯组件示意图。

图4为本实用新型的陶瓷基片示意图。

图5为本实用新型的铜片绕组示意图。

图6为本实用新型的多股漆包线绕组的两个饼状线圈相互串联结构示意图。

图7为本实用新型PCB板结构示意图。

附图标记是：1磁芯组件；2多股漆包线绕组；3铜片绕组；4陶瓷基片；5 PCB板；6磁芯块；7圆柱形中心柱；8左弧形侧柱；9右弧形侧柱；10左扇形底部；11右扇形底部；12铁氟龙自粘层；13饼状线圈；14绕组输入端；15铜薄片圆弧形部分；16中央引脚；17边引脚；18陶瓷基片圆环形部分；19陶瓷基片矩形部分。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1-图7，一种高效节能大功率小体积的无骨架变压器，由磁芯组件1、多股漆包线绕组2、铜片绕组3、陶瓷基片4和PCB板5所组成；

所述磁芯组件1分上、下对称的两磁芯块6对插合拢而成，每块磁芯块6均由圆柱形中心柱7，左弧形侧柱8，右弧形侧柱9，及分别将左弧形侧柱8底部、圆柱形中心柱7底部、右弧形侧柱9底部两两之间一体相连的左扇形底部10和右扇形底部11所构成；左弧形侧柱8与右弧形侧柱9左右对称，左扇形底部10与右扇形底部11左右对称；

上述多股漆包线绕组2和铜片绕组3安装在磁芯组件1合拢的圆柱形中心柱7上；磁芯组件1合拢在圆柱形中心柱7上形成的气隙之间用软胶填满；磁芯组件1、多股漆包线绕组2和铜片绕组3之间用环氧树脂相连在一起；

所述多股漆包线绕组2是采用带有铁氟龙自粘层12包裹的多股漆包线，通过缠绕使线与线之间叠成两个相互串联的饼状线圈13，两个饼状线圈13的引出端组成为绕组输入端14；

所述铜片绕组3是用两片或者两片以上呈“C”字形圆弧状，厚度为0.5-1.5mm的铜薄片组合而成；铜薄片圆弧形部分15的内径与磁芯组件1的圆柱形中心柱7外径大小相匹配，铜薄片圆弧的端部设计成不对称的中央引脚16和边引脚17；中央引脚16是其中一端部依照铜薄片圆弧的径向所引出的脚，边引脚17是另一端部所引出的脚，边引脚17平行偏离中央引脚16；所述铜片绕组3各铜薄片的中央引脚16、边引脚17一起连接PCB板5，通过PCB板5的覆铜线路，将铜薄片之间并联或者串联成为绕组输出端；

所述陶瓷基片4是由圆环形部分18和矩形部分19组合为呈“Ω”字形状，厚度为0.1-0.5mm的陶瓷薄片，陶瓷基片4的圆环形部分18内径与磁芯组件1的圆柱形中心柱7外径大小相匹配，外径等于铜片绕组3铜薄片圆弧形部分15的外径；陶瓷基片4的矩形部分19外接散热端；

所述的铜薄片组合是，上、下两铜薄片之间夹一层陶瓷基片4同心叠合；且上、下两铜薄片正反面相对，使一层铜薄片的边引脚17在中央引脚16的左边，另一层铜薄片的边引脚17在中央引脚16的右边，如此交替相叠；

所述多股漆包线绕组2的两个相互串联饼状线圈13之间，上、下同心夹叠所述铜片绕组3；其中铜片绕组3最上层的铜薄片与多股漆包线绕组2的饼状线圈13之间夹有一层陶瓷基片4，同样，铜片绕组3最下层的铜薄片与多股漆包线绕组2的饼状线圈13之间也夹有一层陶瓷基片4。

所述磁芯组件1的磁芯块6是由三价铁离子作为主要阳离子和其它氧化物的混合物组成的一种烧结成型的软磁铁氧体。

进一步地，所述磁芯块6的左弧形侧柱8截面积，磁芯块6的右弧形侧柱9截面积均要大于圆柱形中心柱7截面积的0.8倍。

本实用新型的有益效果在于：

①本实用新型的磁芯块6是锰-镍-锌铁氧体的磁芯体材料，电阻率高，具有高频、高饱和磁通密度和低磁损耗的优良性能，在80℃及120℃以上温升及损耗与25℃无明显变化，特别适合做大功率、体积小的无骨架变压器；其形状与结构使变压器温升稳定，体积小，便于无骨架作业的组装作业；磁芯块6的左弧形侧柱8截面积，磁芯块6的右弧形侧柱9截面积均大于圆柱形中心柱7截面积的0.8倍；由磁芯块6圆柱形中心柱7，左、右弧形侧柱9及左、右扇形底部11所组成磁通回路，增大了磁路的有效截面积，减少了漏磁和漏感。通过与现有技术相同高频状态下对比，发现本实用新型损耗比常规变压器小，能承受的功率大，成型方便，利于批量生产；

②本实用新型变压器输入端14采用高强度的带有铁氟龙自粘层12包裹的多股漆包线，比采用单股漆包线工作在高频状态，工作电流通过导体时的趋肤效应大大减少；使工作电流大，电流产生的磁场比较均匀，利用率大大增加。但是多股漆包线的抗高压效果极较差，绕制因难；因此本实用新型在绕制工艺时用带粘性的铁氟龙把线包裹一起，达到制作方便抗高压能力强，便于批量生产的效果；

③本实用新型变压器输出端用呈“C”字形圆弧状铜片作为绕组，层叠部分用高温绝缘材料的陶瓷基片4隔离，“C”字形圆弧状铜片并联用电阻率低的材料相连，散热效果好，损耗低；本实用新型的绕组结构无论是大电流，低电压满载输出时均有保障；

④本实用新型变压器绕组之间、铜薄片与铜薄片之间，输入与输出之间所垫的陶瓷基片4可以方便次级绕组铜薄片所产生的热量传导到陶瓷基片4；而陶瓷基片4的矩形部分19可以有效地方便连接风冷铝合金翅片；

⑤本实用新型变压器在磁芯组件1上直接组装多股漆包线绕组2与铜片绕组3，其中磁芯组件1合拢的圆柱形中心柱7气隙之间用软胶填满；磁芯组件1、多股漆包线绕组2和铜片绕组3之间用环氧树脂相连在一起，大大减少了产品之间因高频或电源板中振动回路带来的振动噪音。绕组与磁芯之间有空隙，绕组间也有空隙散热性能大大的提升。

Claims (2)

1.一种高效节能大功率小体积的无骨架变压器，由磁芯组件（1）、多股漆包线绕组（2）、铜片绕组（3）、陶瓷基片（4）和PCB板（5）所组成；其特征在于：

所述磁芯组件（1）分上、下对称的两磁芯块（6）对插合拢而成，每块磁芯块（6）均由圆柱形中心柱（7），左弧形侧柱（8），右弧形侧柱（9），及分别将左弧形侧柱（8）底部、圆柱形中心柱（7）底部、右弧形侧柱（9）底部两两之间一体相连的左扇形底部（10）和右扇形底部（11）所构成；左弧形侧柱（8）与右弧形侧柱（9）左右对称，左扇形底部（10）与右扇形底部（11）左右对称；上述多股漆包线绕组（2）和铜片绕组（3）安装在磁芯组件（1）合拢的圆柱形中心柱（7）上；磁芯组件（1）合拢在圆柱形中心柱（7）上形成的气隙之间用软胶填满；磁芯组件（1）、多股漆包线绕组（2）和铜片绕组（3）之间用环氧树脂相连在一起；

所述多股漆包线绕组（2）是采用带有铁氟龙自粘层（12）包裹的多股漆包线，通过缠绕使线与线之间叠成两个相互串联的饼状线圈（13），两个饼状线圈（13）的引出端组成为绕组输入端（14）；

所述铜片绕组（3）是用两片或者两片以上呈“C”字形圆弧状，厚度为0.5-1.5mm的铜薄片组合而成；铜薄片圆弧形部分（15）的内径与磁芯组件（1）的圆柱形中心柱（7）外径大小相匹配，铜薄片圆弧的端部设计成不对称的中央引脚（16）和边引脚（17）；中央引脚（16）是其中一端部依照铜薄片圆弧的径向所引出的脚，边引脚（17）是另一端部所引出的脚，边引脚（17）平行偏离中央引脚（16）；所述铜片绕组（3）各铜薄片的中央引脚（16）、边引脚（17）一起连接PCB板（5），通过PCB板（5）的覆铜线路，将铜薄片之间并联或者串联成为绕组输出端；

所述陶瓷基片（4）是由圆环形部分（18）和矩形部分（19）组合为呈“Ω”字形状，厚度为0.1-0.5mm的陶瓷薄片，陶瓷基片（4）的圆环形部分（18）内径与磁芯组件（1）的圆柱形中心柱（7）外径大小相匹配，外径等于铜片绕组（3）铜薄片圆弧形部分（15）的外径；陶瓷基片（4）的矩形部分（19）外接散热端；

所述的铜薄片组合是，上、下两铜薄片之间夹一层陶瓷基片（4）同心叠合；且上、下两铜薄片正反面相对，使一层铜薄片的边引脚（17）在中央引脚（16）的左边，另一层铜薄片的边引脚（17）在中央引脚（16）的右边，如此交替相叠；

所述多股漆包线绕组（2）的两个相互串联饼状线圈（13）之间，上、下同心夹叠所述铜片绕组（3）；其中铜片绕组（3）最上层的铜薄片与多股漆包线绕组（2）的饼状线圈（13）之间夹有一层陶瓷基片（4），同样，铜片绕组（3）最下层的铜薄片与多股漆包线绕组（2）的饼状线圈（13）之间也夹有一层陶瓷基片（4）。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能大功率小体积的无骨架变压器，其特征在于：所述磁芯块（6）的左弧形侧柱（8）截面积，磁芯块（6）的右弧形侧柱（9）截面积均要大于圆柱形中心柱（7）截面积的0.8倍。

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