專利名稱：一種平面變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及變壓器，特別涉及一種平面變壓器。
技術(shù)背景在電子產(chǎn)品小型化需求不斷升高的背景下，變壓器體積的減小對(duì)于電源變 換器的功率密度的提高具有重要的意義。其中，平面變壓器是一個(gè)重要的發(fā)展 方向。在小功率的應(yīng)用場(chǎng)合，例如二次電源，可以將平板型磁芯嵌在主功率板上，PCB的銅箔作為繞組，從而構(gòu)成平面變壓器。然而在功率稍大的場(chǎng)合， 例如2000W 5000W的AC/DC變換器的應(yīng)用中，上述安裝方式就不太適用了 ； 原因在于1.傳送功率增大要求選用更大體積和重量的磁芯；2.原副方電流 增大要求繞組使用截面積更大的銅導(dǎo)體，例如導(dǎo)線或厚銅皮。而且，在AC/DC 變換器中，由于AC側(cè)主要指電網(wǎng)側(cè)，因此安規(guī)距離的約束非常強(qiáng)，且易受到 發(fā)熱、電流密度、安裝方式、成本等各種因素的限制，所以在AC/DC變換器 中應(yīng)用平面變壓器難度比較大。在一項(xiàng)美國(guó)專利申請(qǐng)中(申請(qǐng)?zhí)朥S5010314)，公開(kāi)了一種應(yīng)用于一次電 源AC/DC變換器的平面變壓器，包括第一和第二絕緣骨架、第一和第二導(dǎo)電 繞組、第一和第二磁心、以及導(dǎo)電繞組與磁心之間的絕緣方式。其骨架的設(shè)計(jì) 很好地處理了原副方的電氣隔離，解決了安規(guī)問(wèn)題。其缺陷是①原副方線圈 是用銅皮構(gòu)成的，因此適用于功率更大的場(chǎng)合，但是這樣設(shè)計(jì)的原方線圈帶來(lái) 的問(wèn)題就是安規(guī)約束比較難處理；②骨架雖然巧妙但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而成本也 會(huì)相應(yīng)較高；③在設(shè)計(jì)時(shí)，這種變壓器的下方必須放置支撐機(jī)構(gòu)，或者磁芯直 接固定在主功率板上，導(dǎo)致變壓器下方的主板的空間不能利用。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種大功率平面變壓器，其骨架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安 規(guī)約束易處理。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種平面變壓器，包括第一磁芯和第二磁芯， 還包括中間設(shè)置有通孔的第一骨架、第二骨架、第一繞組和第二繞組。其中， 第一繞組和第二繞組疊放為繞組堆；所述第一骨架放置在所述繞組堆中靠頂部 的第一繞組與第一磁芯之間；所述第二骨架放置在所述繞組堆中靠底部的第一 繞組與第二磁芯之間；所述第一磁芯和第二磁芯通過(guò)上述通孔形成一條磁路， 將第一繞組和第二繞組耦合起來(lái)；所述第一繞組采用纏繞在環(huán)形絕緣板上的三 層絕緣線，所述第二繞組采用片狀銅皮線圈。作為優(yōu)選，所述第一繞組和第二繞組交替疊放。作為優(yōu)選，所述第一繞組為原邊繞組，第二繞組為副邊繞組。作為優(yōu)選，所述第一繞組為副邊繞組，第二繞組為原邊繞組。作為優(yōu)選，所述第一磁芯和第二磁芯采用E型磁芯。作為優(yōu)選，所述第一骨架中部設(shè)置有與所述第一磁芯中心的突起柱相匹配 的第一孔，所述第一孔的周邊設(shè)置有向下延伸的立邊；所述第一骨架的上表面， 與所述第一孔的長(zhǎng)度方向相垂直的兩邊設(shè)置有凸臺(tái)。作為優(yōu)選，所述第二骨架中部設(shè)置有與所述第一孔大小相同的第二 L，所 述第二孔的周邊設(shè)置有向上延伸的立邊；所述第二骨架的下表面，與所述第二 孔的長(zhǎng)度方向垂直的兩邊設(shè)置有凸臺(tái)；所述第一繞組和第二繞組套在所述第一 孔和第二孔周邊的立邊形成的柱體上。作為優(yōu)選，所述平面變壓器還包括絕緣環(huán)，設(shè)置在所述繞組堆的通孔內(nèi)側(cè) 壁與所述第一和第二磁芯的中心突起柱之間。作為優(yōu)選，所述平面變壓器還包括至少四根變壓器管腳；所述第二骨架的 兩側(cè)設(shè)置有與所述管腳相對(duì)應(yīng)的插 L; 0f述管腳上設(shè)置有卡扣結(jié)構(gòu)，所述卡扣 結(jié)構(gòu)的上部穿過(guò)所述插孔，與所述第一繞組或第二繞組電連接，所述卡扣結(jié)構(gòu) 距離所述管腳的安裝平面的高度大于所述卡扣結(jié)構(gòu)與所述第二磁芯的底部的 高度差。
本實(shí)用新型還提供了一種平面變壓器，包括第一磁芯和第二磁芯，還包括 中間設(shè)置有通孔的第二骨架、第一繞組和第二繞組。其中，所述第一繞組和第二繞組疊放為繞組堆，所述繞組堆的最頂部放置第一繞組；所述第二骨架放置 在所述繞組堆中靠底部的第一繞組與第二磁芯之間；所述第一磁芯和第二磁芯 通過(guò)上述通孔形成一條磁路，將第一繞組和第二繞組耦合起來(lái)；所述第一繞組 采用纏繞在環(huán)形絕緣板上的三層絕緣線，所述第二繞組采用片狀銅皮線圈。本實(shí)用新型的有益效果在于①采用三層絕緣線構(gòu)成原方繞組或副方繞 組，由于三層絕緣線本身的特性，它的表皮可以承受較大的絕緣強(qiáng)度，這一特 點(diǎn)使得變壓器原副方繞組的安規(guī)問(wèn)題得以大大簡(jiǎn)化，毋需再考慮原副方繞組的 電氣絕緣問(wèn)題；從而使得骨架的設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化，復(fù)雜程度大大下降；②對(duì)應(yīng)的， 采用扁狀的銅皮構(gòu)成副方繞組或原方繞組，從而在保證導(dǎo)流截面積的基礎(chǔ)上減 小電流的集膚效應(yīng)，降低導(dǎo)體的發(fā)熱程度；③通過(guò)管腳將變壓器架高，變壓器 下方還可放置或安裝其它器件，可充分利用變壓器下方的空間，充分發(fā)揮了平 面變壓器節(jié)省空間的優(yōu)勢(shì)；④通過(guò)安置絕緣環(huán)，增加磁芯到線圈的電氣間隙和 爬電距離，保證有良好的電氣絕緣；⑤原邊繞組和副邊繞組交替疊放，可以達(dá) 到最好的磁耦合效果。本實(shí)用新型平面變壓器適用于功率為500W到5000W 的AC/DC變換器。


圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中平面變壓器的立體圖；圖2是圖1所示平面變壓器的分解示意圖；圖3是圖1平面變壓器的主視圖；圖4是圖1所示平面變壓器的俯視圖；圖5是圖1所示平面變壓器的左視圖；圖6是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中第一骨架的立體圖；圖7是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中第二骨架的立體圖；圖8到圖12是圖6所示第一骨架的五面視圖，其中，圖8是第一骨架的 主視圖，圖9是仰視圖，圖10是A-A剖面圖，圖11是B-B剖面圖，圖12是
后視圖；圖13到圖17是圖7所示第二骨架的五面視圖，其中，圖13是第二骨架 的主視圖，圖14是A-A剖視圖，圖15是左視圖，圖16是B-B剖視圖，圖 17是后視圖；圖18是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中第一骨架、第二骨架和絕緣環(huán)組裝的局 部剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。如圖1到圖18所示，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中，平面變壓器包括第一磁 芯ll、第二磁芯12、第一骨架2K第二骨架22、第一繞組3、第二繞組4、 絕緣環(huán)6和變壓器管腳7。本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中，磁芯采用EI58磁芯，與現(xiàn)有技術(shù)中采用的 EE64磁芯相比，體積與重量都小些，磁芯窗口面積也較小。不過(guò)這也導(dǎo)致骨 架的安裝難度更大，因?yàn)樘幱诖判敬翱谙碌墓羌艿暮穸扰c繞組的厚度之和最大 不能大于窗口高度。第一骨架21和第二骨架22采用絕緣材料制成，其作用有兩個(gè): 一是絕緣， 二是緊固，將繞組和磁芯的位置固定緊。第一骨架21的中部設(shè)置有與第一磁 芯11中心的突起柱相匹配的第一孔，第一孔的周邊設(shè)置有向下延伸的立邊， 第一骨架21的上表面，與第一孔的長(zhǎng)度方向相垂直的兩邊設(shè)置有凸臺(tái)。當(dāng)?shù)?一磁芯11扣合到第一骨架21上后，第一骨架21上的凸臺(tái)和第一孔可保證第 一磁芯11能穩(wěn)定地固定。第二骨架22的結(jié)構(gòu)與第一骨架21的結(jié)構(gòu)類似，其 中部設(shè)置有與第一孔大小相同的第二孔，且第二孔的周邊設(shè)置有向上延伸的立 邊。第二骨架22的下表面，與第二孔的長(zhǎng)度方向垂直的兩邊設(shè)置有凸臺(tái)。凸 臺(tái)上設(shè)置有與變壓器管腳7的插頭相對(duì)應(yīng)的插孔。第二骨架22較第一骨架21 長(zhǎng)，凸臺(tái)的面積相對(duì)也較大，可保證有足夠的剛性和強(qiáng)度，在變壓器管腳7 將磁芯、繞組、第一和第二骨架22支撐起來(lái)后可保證磁芯和繞組能穩(wěn)定地固 定。 第一繞組3采用纏繞在環(huán)形絕緣板上的三層絕緣線繞制而成，繞制時(shí)線圈 排列成平板狀，線圈板的厚度為單層線的厚度。第二繞組4采用片狀銅皮線圈 (即線圈表層刷有絕緣材料或覆蓋有絕緣)，該線圈形成有一開(kāi)口的環(huán)狀(如 圖2所示)，進(jìn)線端/出線端上開(kāi)有與變壓器管腳7的插頭相對(duì)應(yīng)的插孔。本實(shí) 用新型較佳實(shí)施例中，第二繞組4采用兩片相互連接的銅皮線圈構(gòu)成，且在第 二繞組4的一端形成三個(gè)接線端(如圖2所示)。第一繞組3和第二繞組4交 替疊放為繞組堆，增加兩個(gè)繞組的耦合以減小漏感。在圖2中，4a， 4b， 4c， 4d是第二繞組4，其中4a與4c完全相同，4b與4d完全相同；在電氣上，4a 與4c并聯(lián)，4b與4d并聯(lián)；3a， 3b， 3c是第一繞組3，在電氣上，三個(gè)第一繞 組3并聯(lián)連接。本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中，第一繞組3是原邊繞組，第二繞組 4是副邊繞組。本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中還包括用不同于骨架材質(zhì)的塑膠件做成的絕緣 環(huán)6。在安規(guī)要求中，鐵氧體磁芯被視為導(dǎo)體，在實(shí)際應(yīng)用中，有可能要求磁 芯到副邊繞組的電氣絕緣，包括足夠的電氣間隙和爬電距離。在本實(shí)用新型中， 通過(guò)絕緣環(huán)6就可以實(shí)現(xiàn)增大磁芯到銅皮線圈的爬電距離的目的。圖18中虛 線所示即安裝了絕緣環(huán)6后磁芯到第二繞組4的爬電示意圖，可見(jiàn)，絕緣環(huán)6 的存在使爬電距離增大了許多。在本實(shí)用新型其它實(shí)施例中，絕緣環(huán)6還可以 采用其它絕緣材料制成。本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中，變壓器管腳7采用"中"字形，且上端的窄部 較長(zhǎng)，以保證穿過(guò)第二骨架22的插孔后可再穿過(guò)第二繞組4的插孔，然后將 第二繞組4的插孔與變壓器管腳7焊接起來(lái)，再將變壓器管腳7下端的窄部插 入安裝面板的插孔中并焊接起來(lái)，可保證整個(gè)平面變壓器的穩(wěn)定性和牢固性。 圖2中第二骨架22另一邊安裝的兩根變壓器管腳7上端的窄部只要可穿過(guò)第 二骨架22的插孔即可，然后將第一繞組3的出線端或引線接到或焊接到對(duì)應(yīng) 管腳上。變壓器第二磁芯12底面到安裝平面的高度可由下方放置的器件的高 度決定。當(dāng)然，變壓器管腳可采用多種形狀，例如，當(dāng)變壓器管腳采用"中" 字形時(shí)，其下端的窄部可相對(duì)主體彎折90度，然后將彎折的部分焊接在安裝 平面上。再例如，直接用第二繞組的銅皮沖壓成型再?gòu)澱酆笞鳛楣苣_，只要該 管腳可將繞組堆、磁芯和骨架支撐起來(lái)，離開(kāi)安裝平面一定高度即可，保證變 壓器下方還可放置其它器件。在將圖2所示的零件組裝為圖1所示的平面變壓器時(shí)，需先將E形磁芯 中的第二磁芯12平放，再將第二骨架22扣到第二磁芯12的窗口上。然后以 下面的順序組成繞組堆第一繞組3、作為第二繞組4的兩片銅皮線圈、第一 繞組3、兩片銅皮線圈、第一繞組3。將絕緣環(huán)6套在第二骨架22中心的立邊 外圍。再將第一骨架21的中心立邊插入絕緣環(huán)6內(nèi)，與第二骨架22的立邊相 接。然后將第一磁芯11扣到第一骨架21上。最后，將變壓器管腳7插入第二 骨架22上的插孔，以及第二繞組4上的插孔，并將管腳與第二繞組4上的插 孔焊接在一起。此時(shí)，第一磁芯11和第二磁芯12的中心突起物相接，第一骨 架21和第二骨架22中心的突起相接。本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，可采用其它型號(hào)的磁芯，例如PQ、 RM、 EC型磁芯等。本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，第一骨架21的第一孔的周邊和第二骨架22 的第二孔的周邊可不設(shè)置立邊，磁芯與繞組之間的絕緣可由絕緣環(huán)6來(lái)完成。 本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，可不采用絕緣環(huán)6，因?yàn)榈谝焕@組3使用的是三 層絕緣線，所以很容易就滿足了原副方加強(qiáng)絕緣的安規(guī)要求，銅皮線圈之間只 需要功能絕緣即可滿足要求，例如，銅皮線圈外只要包一層絕緣膠帶即可。本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，第一骨架21和第二骨架22可設(shè)置在繞組堆 之中，但是第二繞組4和磁芯不能挨在一起。本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，變壓器管腳7可不與第一繞組3和第二繞組 4的接線端相連，僅用于支撐起整個(gè)平面變壓器。對(duì)應(yīng)的，圖2所示較高的三 個(gè)變壓器管腳7可與較低的兩個(gè)管腳完全相同。本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，第一繞組3可以是副邊繞組，第二繞組4 是原邊繞組，該設(shè)計(jì)可應(yīng)用于一些升壓應(yīng)用的場(chǎng)合。第二繞組4可由一個(gè)或兩 個(gè)以上的銅皮線圈構(gòu)成。組裝后的平面變壓器的第二繞組4可具有兩個(gè)或三個(gè) 以上的接線端(進(jìn)/出線端)。本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，第一繞組3和第二繞組4的疊放次序可不同
于較佳實(shí)施例，例如多個(gè)第一繞組3并排疊放，置于第一磁芯ll一側(cè)，而多 個(gè)第二繞組4并排疊放，置于第二磁心12和第一繞組3之間。本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，如果將磁芯設(shè)計(jì)為副方(即磁芯在電氣上屬 于副方)，則可不需要第一骨架21和絕緣環(huán)6，此時(shí)繞組堆的最頂部必須是第 一繞組3。圖2是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中平面變壓器的分解示意圖，本技術(shù)領(lǐng)域的 人員易知，圖中省略了一些非必要的器件，如第一繞組3的引出線套管。因此， 不能以圖2所示的結(jié)構(gòu)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種平面變壓器，包括第一磁芯和第二磁芯，還包括中間設(shè)置有通孔的第一骨架、第二骨架、第一繞組和第二繞組；其特征在于第一繞組和第二繞組疊放為繞組堆；所述第一骨架放置在所述繞組堆中靠頂部的第一繞組與第一磁芯之間；所述第二骨架放置在所述繞組堆中靠底部的第一繞組與第二磁芯之間；所述第一磁芯和第二磁芯通過(guò)上述通孔形成一條磁路，將第一繞組和第二繞組耦合起來(lái)；所述第一繞組采用纏繞在環(huán)形絕緣板上的三層絕緣線，所述第二繞組采用片狀銅皮線圈。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器，其特征在于所述第一繞組和第 二繞組交替疊放。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器，其特征在于所述第一繞組為原 邊繞組，第二繞組為副邊繞組。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器，其特征在于所述第一繞組為副 邊繞組，第二繞組為原邊繞組。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器，其特征在于所述第一磁芯和第 二磁芯采用E型磁芯。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4項(xiàng)任一項(xiàng)所述的平面變壓器，其特征在于所述 第一骨架中部設(shè)置有與所述第一磁芯中心的突起柱相匹配的第一孔，所述第一 孔的周邊設(shè)置有向下延伸的立邊；所述第一骨架的上表面，與所述第一孔的長(zhǎng) 度方向相垂直的兩邊設(shè)置有凸臺(tái)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的平面變壓器，其特征在于所述第二骨架中部 設(shè)置有與所述第一孔大小相同的第二孔，所述第二孔的周邊設(shè)置有向上延伸的 立邊；所述第二骨架的下表面，與所述第二孔的長(zhǎng)度方向垂直的兩邊設(shè)置有凸 臺(tái)；所述第一繞組和第二繞組套在所述第一孔和第二孔周邊的立邊形成的柱體 上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至4項(xiàng)任一項(xiàng)所述的平面變壓器，其特征在于還包 括絕緣環(huán)，設(shè)置在所述繞組堆的通孔內(nèi)側(cè)壁與所述第一和第二磁芯的中心突起 柱之間。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7項(xiàng)任一項(xiàng)所述的平面變壓器，其特征在于 還包括至少四根變壓器管腳；所述第二骨架的兩側(cè)設(shè)置有與所述管腳相對(duì)應(yīng)的插孔； 所述管腳上設(shè)置有卡扣結(jié)構(gòu)，所述卡扣結(jié)構(gòu)的上部穿過(guò)所述插 L與所述第一繞組或第二繞組電連接，所述卡扣結(jié)構(gòu)距離所述管腳的安裝平面的高度大于所述卡扣結(jié)構(gòu)與所述第二磁芯的底部的高度差。
10、 一種平面變壓器，包括第一磁芯和第二磁芯，還包括中間設(shè)置有通孔 的第二骨架、第一繞組和第二繞組；其特征在于所述第一繞組和第二繞組疊放為繞組堆，所述繞組堆的最頂部放置第一繞組；所述第二骨架放置在所述繞組堆中靠底部的第一繞組與第二磁芯之間； 所述第一磁芯和第二磁芯通過(guò)上述通孔形成一條磁路，將第一繞組和第二 繞組耦合起來(lái)；所述第一繞組采用纏繞在環(huán)形絕緣板上的三層絕緣線，所述第二繞組采用 片狀銅皮線圈。
專利摘要本實(shí)用新型涉及變壓器，特別涉及一種平面變壓器，包括第一磁芯和第二磁芯，還包括中間設(shè)置有通孔的第一骨架、第二骨架、第一繞組和第二繞組；所述第一繞組和第二繞組交替疊放為繞組堆；所述第一骨架放置在所述繞組堆中靠頂部的第一繞組與第一磁芯之間；所述第二骨架放置在所述繞組堆中靠底部的第一繞組與第二磁芯之間；所述第一磁芯和第二磁芯通過(guò)上述通孔形成一條磁路，將第一繞組和第二繞組耦合起來(lái)；所述第一繞組采用纏繞在環(huán)形絕緣板上的三層絕緣線，所述第二繞組采用片狀銅皮線圈。本實(shí)用新型平面變壓器的原副方繞組的設(shè)計(jì)可降低導(dǎo)體的發(fā)熱程度；骨架設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；通過(guò)管腳將變壓器架高，可充分利用變壓器下方的空間；保證有良好的電氣絕緣。
文檔編號(hào)H01F27/28GK201081806SQ200720174798
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者朱建華, 煒 魏 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)有限公司