本申請(qǐng)涉及一種平面變壓器。

背景技術(shù)：

隨著電子信息技術(shù)不斷發(fā)展，變壓器又是作為電子設(shè)備中關(guān)鍵點(diǎn)元器件之一，從平面變壓器問(wèn)世至今，在短短的10年多時(shí)間已經(jīng)在通信、筆記本計(jì)算機(jī)、汽車電子、數(shù)字化電視等方面得到廣泛應(yīng)用。越來(lái)越高的要求使得平面變壓器將成為變壓器行業(yè)的發(fā)展主流和趨勢(shì)。

平面變壓器是電子變壓器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展而來(lái)的一種平面結(jié)構(gòu)變壓器。從外觀上看，與傳統(tǒng)的變壓器相比最大的區(qū)別在于鐵芯及線圈繞組。平面變壓器繞組是利用PCB制板工藝將銅箔蝕刻在PCB板上螺旋疊加而成，與高頻磁芯構(gòu)成變壓器的磁回路。平面變壓器具有體積小、厚度小、符合電源模塊化發(fā)展趨勢(shì)。其由少量部件和最少的繞組構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這種模塊化在自動(dòng)化裝配中特別適用。同時(shí)，還具有工作頻率高、功率密度大、漏電感低、散熱性佳、絕緣強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使其具有很快的開(kāi)關(guān)時(shí)間，很低的交叉損耗，繞組與繞組之間的良好耦合致使電磁輻射干擾小。相反，傳統(tǒng)的繞線式變壓器因制造工藝復(fù)雜、體積/重量大、窗口利用率低、一致性差等缺點(diǎn)在小型電源模塊中越來(lái)越不符合發(fā)展主流。

但是，現(xiàn)有的平面變壓器中采用的鐵芯大多數(shù)為高頻功率鐵氧體磁芯，如E型、RM型、環(huán)型等。這類磁芯在應(yīng)用時(shí)容易磁飽和，使變壓器效率大大降低。磁芯氣隙太過(guò)集中，也會(huì)引起繞組損耗。同時(shí)，平面變壓器繞組輸出端以插針引腳為主，所有PCB板的焊孔都是焊孔，在裝配時(shí)不宜焊接、檢查等，造成維修難度增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N效率高且易于組裝的平面變壓器。

一種實(shí)施例中提供一種平面變壓器，包括磁芯和線圈繞組，磁芯包括頂板、底板、中柱和兩個(gè)邊柱，中柱和兩個(gè)邊柱位于頂板和底板之間，線圈繞組磁芯安裝在一起，頂板和底板由一個(gè)整磁塊構(gòu)成，或者由多個(gè)單元磁塊平鋪拼接而成，中柱和邊柱由多個(gè)單元磁塊層疊而成；單元磁塊為扁平的條形塊，相鄰平鋪拼接的兩個(gè)單元磁塊的兩端具有預(yù)設(shè)的間隙。

進(jìn)一步地，單元磁塊的兩端呈圓弧形狀。

進(jìn)一步地，邊柱由半塊單元磁塊層疊而成，半塊單元磁塊的長(zhǎng)度不變，寬度減半，并且半塊單元磁塊的剖面面向中柱設(shè)置。

進(jìn)一步地，單元磁塊通過(guò)點(diǎn)膠固定在一起。

進(jìn)一步地，線圈繞組包括多個(gè)原邊PCB板繞組、多個(gè)副邊PCB板繞組、一個(gè)輔助PCB板繞組和一個(gè)絕緣板，多個(gè)原邊PCB板繞組和多個(gè)副邊PCB板繞組交替層疊固定在一起，輔助PCB板繞組和絕緣板層疊固定在兩端的最外層，并且多個(gè)原邊PCB板繞組串聯(lián)在一起，多個(gè)副邊PCB板繞組并聯(lián)在一起。

進(jìn)一步地，原邊PCB板繞組和輔助PCB板繞組均包括兩個(gè)PCB板、兩組導(dǎo)線和一個(gè)連接桿，PCB板中間具有與單元磁塊形狀一致的通孔，PCB板兩側(cè)面具有半圓形凹槽，半圓形凹槽為繞組輸出端，兩組導(dǎo)線分別燒制在兩個(gè)PCB板上，導(dǎo)線圍繞PCB中間的通孔繞制，PCB板的中間設(shè)有連接通孔，連接桿穿過(guò)連接通孔將兩組導(dǎo)線串聯(lián)在一起，串聯(lián)在一起的兩組導(dǎo)線的兩端分別與兩個(gè)PCB板的兩個(gè)繞組輸出端連接。

進(jìn)一步地，副邊PCB板繞組包括一個(gè)PCB板和一組導(dǎo)線，PCB板中間具有與單元磁塊形狀一致的通孔，PCB板兩側(cè)面具有半圓形凹槽，半圓形凹槽為繞組輸出端，導(dǎo)線燒制在一個(gè)PCB板上，導(dǎo)線的兩端分別與相鄰的兩個(gè)繞組輸出端連接。

進(jìn)一步地，原邊PCB板繞組和副邊PCB繞組的PCB板大小一致，并且繞組輸出端對(duì)應(yīng)一致；輔助PCB板繞組的PCB板的一端與原邊PCB板繞組和副邊PCB繞組的PCB板對(duì)齊，并且繞組輸出端對(duì)應(yīng)一致，另一端比原邊PCB板繞組和副邊PCB繞組的PCB板長(zhǎng)，并且具有與原邊PCB板繞組和副邊PCB繞組的繞組輸出端對(duì)應(yīng)的通孔；原邊PCB板繞組和輔助PCB板繞組的導(dǎo)線連接的繞組輸出端位于同一側(cè)，副邊PCB繞組的導(dǎo)線連接的繞組輸出端位于另一側(cè)。

進(jìn)一步地，原邊PCB板繞組具有4個(gè)，副邊PCB板繞組具有5個(gè)，4個(gè)原邊PCB板繞組插設(shè)在5個(gè)副邊PCB板繞組之間，輔助PCB板繞組層疊在副邊PCB板繞組上；原邊PCB板繞組的導(dǎo)線繞制了7圈，副邊PCB板繞組的導(dǎo)線繞制了1圈，輔助PCB板繞組的導(dǎo)線繞制了3圈。

進(jìn)一步地，原邊PCB板繞組和副邊PCB繞組的PCB板的兩端具有6個(gè)繞組輸出端，輔助PCB板繞組一側(cè)面具有6個(gè)繞組輸出端，另一側(cè)面具有2個(gè)繞組輸出端。

依據(jù)上述實(shí)施例的平面變壓器，由于頂板和底板由多個(gè)單元磁塊平鋪拼接而成，中柱和邊柱由多個(gè)單元磁塊層疊而成，即整個(gè)磁芯通過(guò)多個(gè)單元磁塊堆 積而成，這種方式可以使得每個(gè)單體磁芯之間的氣隙分布均勻，延遲磁飽和，變壓器在高頻下仍能保持較高效率，且單元磁塊為扁平的條形塊，便于磁芯的生產(chǎn)，有利于小型化和平面化，堆積的生成方式更利于自動(dòng)化生成；并且相鄰平鋪拼接的兩個(gè)單元磁塊的兩端具有預(yù)設(shè)的間隙，單元磁塊之間的磁阻增加，能夠?qū)⑦吘壌帕€往磁芯中心靠攏，從而減少擴(kuò)散磁通。

附圖說(shuō)明

圖1為一種實(shí)施例中平面變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一種實(shí)施例中磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為一種實(shí)施例中線圈繞組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為一種實(shí)施例中線圈繞組的爆炸分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為一種實(shí)施例中線圈繞組的平鋪分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為一種實(shí)施例中平面變頻器的原理圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)施例提供了一種平面變壓器，本平面變壓器是一種體積小、便于生產(chǎn)、磁通效果好的變壓器。

如圖1所示，本平面變壓器主要包括磁芯1和線圈繞組2。磁芯1和線圈繞組2安裝在一起。

如圖2所示，磁芯1包括頂板11、底板12、中柱13和邊柱14，邊柱14具有兩個(gè)位于頂板11和底板12之間的兩端，中柱13位于頂板11和底板12之間的中間。磁芯1由單元磁塊堆積而成，單元磁塊之間通過(guò)點(diǎn)膠固定在一起。單元磁塊為扁平的條形看塊，并且單元磁塊的兩端呈圓弧形狀，即單元磁塊兩端倒圓角，單元磁塊呈跑道型結(jié)構(gòu)，在其他實(shí)施例中，單元磁塊的兩端可設(shè)置為其他結(jié)構(gòu)，只要相鄰平鋪的兩個(gè)單元磁塊的兩端具有預(yù)算的間隙即可，如單元磁塊的兩端倒直角。

具體的，頂板11、底板12分別由5個(gè)單元磁塊平鋪拼接而成，中柱13由4個(gè)單元磁塊層疊而成，邊柱14由4個(gè)半塊單元磁塊層疊而成，半塊單元磁塊與整個(gè)單元磁塊相比長(zhǎng)度不變，寬度減半，即半塊單元磁塊沿著長(zhǎng)方向的中心線切除一半而成，兩個(gè)邊柱14的半塊單元磁塊的剖面面向中柱13設(shè)置，頂板11和底板12之間形成兩個(gè)方形的孔，繞組線圈2為一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，繞組線圈2圍繞中柱13安裝在這兩個(gè)方形的孔內(nèi)。在其他實(shí)施中，頂板11、底板12由一 個(gè)整磁塊構(gòu)成，或者由兩個(gè)更大的單元磁塊構(gòu)成，更大的單元磁塊的兩端也呈圓弧形狀。

如圖3和圖4所示，線圈繞組2包括4個(gè)原邊PCB板繞組21、5個(gè)副邊PCB板繞組22和1個(gè)輔助PCB板繞組23和1個(gè)絕緣層24。如圖3所示，原邊PCB板繞組21和副邊PCB板繞組22交錯(cuò)層疊在一起，并且4個(gè)原邊PCB板繞組21夾在5個(gè)副邊PCB板繞組22之間，1個(gè)輔助PCB板繞組23和絕緣層24層疊在最外層，輔助PCB板繞組23與副邊PCB板繞組22固定連接，絕緣層24蓋在副邊PCB板繞組22上，蓋住副邊PCB板繞組22上的線圈，絕緣層24為PCB板。

原邊PCB板繞組21包括兩個(gè)PCB板、兩組導(dǎo)線和一個(gè)連接桿，PCB板中間具有與單元磁塊形狀一致的通孔(跑道型孔)，PCB板兩端面具有6個(gè)半圓形凹槽，半圓形凹槽為繞組輸出端。兩組導(dǎo)線分別燒制在兩個(gè)PCB板上，導(dǎo)線圍繞PCB中間的通孔繞制，PCB板的中間設(shè)有連接通孔，連接桿穿過(guò)連接通孔將兩組導(dǎo)線串聯(lián)在一起，串聯(lián)在一起的兩組導(dǎo)線的兩端分別與兩個(gè)PCB板的兩個(gè)繞組輸出端連接。

副邊PCB板繞組22包括一個(gè)PCB板和一組導(dǎo)線，PCB板中間具有與單元磁塊形狀一致的通孔(跑道型孔)，PCB板兩側(cè)面具有6個(gè)半圓形凹槽，半圓形凹槽為繞組輸出端，導(dǎo)線燒制在一個(gè)PCB板上，導(dǎo)線的兩端分別與相鄰的兩個(gè)繞組輸出端連接。

輔助PCB板繞組23和原邊PCB板繞組21的結(jié)構(gòu)大致一樣，也具有三個(gè)PCB板、兩組導(dǎo)線和一個(gè)連接桿，PCB板、導(dǎo)線和連接桿的連接方式一樣，不同之處在于，導(dǎo)線的繞制圈數(shù)、連接桿的位置及PCB板結(jié)構(gòu)。

原邊PCB板繞組21和副邊PCB繞組22的PCB板大小及結(jié)構(gòu)一致，并且繞組輸出端對(duì)應(yīng)一致；輔助PCB板繞組23的PCB板的一端與所述原邊PCB板繞組21和副邊PCB繞組22的PCB板對(duì)齊，并且繞組輸出端對(duì)應(yīng)一致具有6個(gè)繞組輸出端，另一端比原邊PCB板繞組21和副邊PCB繞組22的PCB板長(zhǎng)，并且具有與原邊PCB板繞組21和副邊PCB繞組22的2個(gè)繞組輸出端對(duì)應(yīng)的圓通孔，及在該側(cè)面具有2個(gè)半圓形凹槽，為輔助PCB板繞組23的2個(gè)繞組輸出端；原邊PCB板繞組21和輔助PCB板繞組23的導(dǎo)線連接的繞組輸出端位于同一側(cè)，所述副邊PCB繞組的導(dǎo)線連接的繞組輸出端位于另一側(cè)。絕緣層24與原邊PCB板繞組21和副邊PCB繞組22的PCB板的結(jié)構(gòu)一致，兩端具有6個(gè)繞組輸出端。

線圈繞組2由多層PCB板層疊而成，線圈燒制在PCB多層板上，首先可以 實(shí)現(xiàn)繞組高密度集中，從而減少繞組的縱向高度，每一塊PCB板厚度最小可達(dá)到0.4mm。此外，由于PCB多層板的特殊工藝，每一個(gè)導(dǎo)線層上下都有絕緣層，線圈繞組絕緣性能好。在此基礎(chǔ)之上再將PCB的焊腳進(jìn)行優(yōu)化，將原有的通孔焊盤改為半圓形凹槽的半孔焊盤，在組裝和焊接的過(guò)程中顯而增加效率。

如圖5和圖6所示，原邊PCB板繞組21的導(dǎo)線繞制了7圈(T)，每個(gè)PCB板上各3.5圈(T)，4個(gè)原邊PCB板繞組21串聯(lián)共28圈(T)導(dǎo)線。副邊PCB板繞組22的導(dǎo)線繞制了1圈(T)，5個(gè)副邊PCB板繞組22并聯(lián)共5圈(T)導(dǎo)線。輔助PCB板繞組23的導(dǎo)線繞制了6圈(T)，每個(gè)PCB板上各3圈(T)。故原邊：副邊：輔助為28:5:6，根據(jù)變壓器的工作電流而選擇銅厚，本實(shí)施例所舉例的變壓器工作電流3.5A，因此銅厚選擇1oz，主要為了保證變壓器在工作時(shí)不會(huì)過(guò)熱，最后測(cè)得電感量800uH。

本平面變壓器的組裝步驟為：先組裝磁芯1的底板12和兩個(gè)邊柱14和中柱13，放入PCB板線圈繞組2，再組裝上部頂板11點(diǎn)膠固定。最后再通過(guò)纏膠帶、焊接引腳、剪腳、檢測(cè)。為了保證PCB線圈繞組套在中柱上不會(huì)晃動(dòng)，可在中柱13位置進(jìn)行點(diǎn)膠固定。

本實(shí)施例提供的一種平面變壓器，由于頂板11和底板12由多個(gè)單元磁塊平鋪拼接而成，中柱13和邊柱14由多個(gè)單元磁塊層疊而成，即整個(gè)磁芯通過(guò)多個(gè)單元磁塊堆積而成，這種方式可以使得每個(gè)單體磁芯之間的氣隙分布均勻，延遲磁飽和，變壓器在高頻下仍能保持較高效率，且單元磁塊為扁平的條形塊，便于磁芯1的生產(chǎn)，有利于小型化和平面化，堆積的生成方式更利于自動(dòng)化生成；并且相鄰平鋪拼接的兩個(gè)單元磁塊的兩端具有預(yù)設(shè)的間隙，單元磁塊之間的磁阻增加，能夠?qū)⑦吘壌帕€往磁芯中心靠攏，從而減少擴(kuò)散磁通。并且線圈繞組2由多層PCB板層疊而成，絕緣性能好。

以上應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演、變形或替換。