專利名稱：一種平面變壓器及其磁芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子變壓器，尤其涉及的是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的平面變壓器及其磁芯。
背景技術(shù)：
變壓器是電源中的一個(gè)關(guān)鍵元件。傳統(tǒng)的變壓器通常由鐵氧體磁芯及銅線圈構(gòu)成，體積龐大而且容易產(chǎn)生電磁干擾。平面變壓器可有效地解決體積及高頻問(wèn)題。平面變壓器的特點(diǎn)是高頻，低造型，高度很小而工作頻率很高。而現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外平面變壓器設(shè)計(jì)與生產(chǎn)廠家，都是在用矩形磁芯做平面變壓器，這種結(jié)構(gòu)是必然會(huì)影響到平面變壓器的技術(shù)性能1、這種磁芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其線圈至少有一半是曝露在磁芯的外面的，就造成它的EMI 指標(biāo)惡化，使它的耦合度降低，效率下降。本來(lái)的優(yōu)點(diǎn)成了缺點(diǎn)。2、這種磁芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 使得線圈的長(zhǎng)度增加，造成本來(lái)就比較嚴(yán)重的分布電容更為增加，效率又再降低，很難實(shí)現(xiàn)電路的軟開關(guān)技術(shù)的優(yōu)化。3、這種磁芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，造成線圈中間開孔也必須是矩形。這就使得不管是PCB板還是銅箔板，都會(huì)帶來(lái)應(yīng)力集中點(diǎn)，可能造成磁體與板材開裂而帶來(lái)可靠性問(wèn)題。4.這種磁芯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，造成變壓器的抗飽和能力差，不能形成自由氣隙調(diào)節(jié)。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種平面變壓器及其磁芯，旨在解決現(xiàn)有的平面變壓器耦合度降低、分布電容大、抗飽和能力差，不能形成自由氣隙調(diào)節(jié)問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種平面變壓器的磁芯，其中，包括上磁芯和下磁芯，所述上磁芯包括一個(gè)四邊形平板和設(shè)在所述四邊形平板的四邊上的四個(gè)同厚度、同材質(zhì)的三角形平板，通過(guò)拼接形成一個(gè)方形或矩形的上磁芯；下磁芯為一個(gè)形狀與上磁芯形狀一致的整體結(jié)構(gòu)，在所述下磁芯上有一環(huán)形槽；環(huán)形槽中央有一個(gè)凸起的圓形柱，在圓形柱的側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)凹槽卡位，所述上磁芯和下磁芯扣合在一起形成一個(gè)完整的磁芯。所述的平面變壓器的磁芯，其中，所述的四個(gè)三角形兩兩之間互相不觸碰，留有間隙。所述的平面變壓器的磁芯，其中，所述下磁芯的四邊對(duì)稱設(shè)置有四個(gè)缺口，用于適配卡入環(huán)形槽內(nèi)的PCB板；同時(shí)定位磁芯的位置。所述的平面變壓器的磁芯，其中，所述四邊形平板為方形或菱形。所述的平面變壓器的磁芯，其中，所述上磁芯還包括一母板，所述四邊形平板和三角形平板粘貼在母板上拼接成方形或矩形結(jié)構(gòu)，所述四邊形平板和三角形平板之間留有間隙。所述的平面變壓器的磁芯，其中，所述下磁芯通過(guò)模具澆鑄而成或通過(guò)數(shù)控加工形成。 所述的平面變壓器的磁芯，其中，所述磁芯采用鐵氧體材料制成。
一種平面變壓器，其中，包括線圈和上述的磁芯，所述的線圈設(shè)置在主電路的PCB 板上，通過(guò)在主電路的PCB板上覆銅線圈形成，所述線圈為中間設(shè)有通孔，磁芯的下磁芯上的圓柱形凸塊卡入所述通孔中，上磁芯蓋在線圈上，用膠水將上磁芯和下磁芯粘合形成一個(gè)變壓器。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過(guò)將平面變壓器的磁芯用多幾何體結(jié)構(gòu)組合而成， 磁芯的四個(gè)角為三角形拼接，在中央形成一個(gè)正方形或菱形結(jié)構(gòu)，四個(gè)獨(dú)立三角形磁體與一個(gè)菱形磁體組合拼接形成的四個(gè)結(jié)合面氣隙有效地提高了平面變壓器的抗飽和能力， 并解決了應(yīng)力問(wèn)題造成板材與磁體開裂問(wèn)題，，提高變換電路與平面變壓器的工作頻率到 40KHZ-4. 5MHZ，效率高達(dá)98%_99. 5% ；極小的體積，相當(dāng)傳統(tǒng)平面變壓器的20%，漏感小于 0. 1%。平面化的小體積結(jié)構(gòu)，適合于自動(dòng)化表面貼裝(SMD)，大大提高了生產(chǎn)效率。平面變壓器技術(shù)能大幅度減小變壓器的生產(chǎn)成本和銷售價(jià)格。很內(nèi)置三個(gè)電感繞組與原副繞組結(jié)構(gòu)SL1-PL2-SL3-S-PL4-S疊層組合設(shè)計(jì)要求互聯(lián)而成的變壓器繞組及三個(gè)電感繞組并在同一個(gè)磁體上所形成磁集成(P為初級(jí)繞組，S為次級(jí)繞組，Li，L2，共模抑制濾波電感繞組， L3，L4能量補(bǔ)償電感實(shí)現(xiàn)軟開技術(shù))設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電路的軟開關(guān)技術(shù)，電路同時(shí)在ZVS與ZCS模式下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的工作效果，實(shí)現(xiàn)了高功率密度，高電流密度(30A/mm2)，同時(shí)減輕電路中其它部件承受的應(yīng)力，故變換器電路中其它部件可采用低功率器件，由于散熱條件好，從而可用這種結(jié)構(gòu)能夠利用分布電容具有極佳的屏蔽效果，使變壓器的濾波和EMI效果更好， 該結(jié)構(gòu)還能降低渦流損耗，有效地散熱和導(dǎo)磁。


圖1是本發(fā)明提高的磁芯的結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)參考圖。圖2是本發(fā)明提高的磁芯的下磁芯的示意圖。圖3是本發(fā)明提高的磁芯的上磁芯的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見圖1，本發(fā)明提供的平面變壓器包括上磁芯1、下磁芯5和線圈3，所述上磁芯 1包括一個(gè)鐵氧體材料制成的四邊形平板11，圍繞所述四邊形平板11的四邊設(shè)有四個(gè)厚度材質(zhì)相同的三角形平板12和一個(gè)母板。四邊形平板11和三角形平板12通過(guò)拼接粘貼在母板上形成一個(gè)方形或矩形的上磁芯1。四個(gè)三角形12兩兩相接觸的地方留有間隙13，三角形之間互相不觸碰，且三角形平板12與四邊形平板11之間也有間隙，如圖3所示。參見圖1和2，本發(fā)明提供的變壓器的下磁芯5為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，形狀與上磁芯形狀一致，為方形或矩形。所述下磁芯5可通過(guò)模具澆鑄而成或通過(guò)數(shù)控加工形成。其結(jié)構(gòu)特征為下磁芯5上有一環(huán)形槽52 ；環(huán)形槽52中央有一個(gè)凸起的圓形柱4，在圓形柱4的側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)凹槽卡位51。下磁芯5的四邊對(duì)稱設(shè)置有四個(gè)缺口 53。其形成的結(jié)構(gòu)類似于公路上十字路口的環(huán)島設(shè)計(jì)。四邊對(duì)稱的四個(gè)缺口 53的作用是為了定位磁芯的位置。所述變壓器的線圈3設(shè)置在PCB板2上，在PCB板2上覆銅線圈形成，所述線圈3 為中間設(shè)有通孔6的環(huán)形。這種不同于現(xiàn)有的平面變壓器，現(xiàn)有的平面變壓器雖然是將線圈印刷在PCB板上，但是印刷線圈的PCB板和主電路的PCB板還是分離的；現(xiàn)有的是將平面變壓器制作好之后，在焊接安裝到主電路的PCB板上的變壓器安裝位上。而本發(fā)明是將變壓器的線圈直接印刷在主電路的PCB板上，然后再將本發(fā)明提供的特殊結(jié)構(gòu)的磁芯裝在線圈上形成一個(gè)變壓器。本發(fā)明提供的平面變壓器的裝配過(guò)程為首先將下磁芯5插入PCB板中，在插入的過(guò)程中應(yīng)注意方向性和位置，使凹槽卡位51卡在PCB板上的卡條上，從而使下磁芯位置固定不能移動(dòng)，然后將上磁芯1蓋在下磁芯5上，確認(rèn)位置對(duì)齊后采用膠水將上下磁芯粘合。本實(shí)施例中，上磁芯1中間部分的四邊形為正方形，四邊的三角形為四個(gè)等腰直角三角形，當(dāng)然并不限于該實(shí)施例中所描述的這一種結(jié)構(gòu)。例如，中間的四邊形還可以是菱形，四邊的三角形的形狀大小相同。本發(fā)明通過(guò)將平面變壓器的磁芯用多幾何體結(jié)構(gòu)組合而成，磁芯的四個(gè)角為三角形拼接，在中央形成一個(gè)正方形或菱形結(jié)構(gòu)，從而提高了窗口有效面積。這種結(jié)構(gòu)能夠利用分布電容，使變壓器的濾波和EMI效果更好；且這種結(jié)構(gòu)的變壓器的不但縮短了磁路，還使磁路分布更加均勻；該結(jié)構(gòu)還能降低渦流損耗，有效地散熱和導(dǎo)磁性能。本發(fā)明提供的磁芯結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有(1)主磁體矩形結(jié)構(gòu)形成優(yōu)良的EMI屏蔽效果，有效解決變壓器電磁兼容問(wèn)題；( 將變換電路與平面變壓器的工作頻率提高到 40KHZ-4. 5MHZ ；極小的體積，相當(dāng)傳統(tǒng)平面變壓器的20%，漏感小于0. 1% ； (3)橢圓形及兩側(cè)兩凹口狀磁體窗口設(shè)計(jì)，解決繞組的極好的平面化，原副邊繞組及內(nèi)置集成的三個(gè)電感線圈交疊結(jié)構(gòu)，及匝間換位結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了原邊繞組與副邊繞組的緊密耦合，極大地降低了漏感與繞組渦流損耗；(4)平面變壓器技術(shù)能大幅度減小變壓器的生產(chǎn)成本和銷售價(jià)格； (5)內(nèi)置三個(gè)電感繞組與原副繞組結(jié)構(gòu)SL1-PL2-SL3-S-PL4-S疊層組合設(shè)計(jì)要求互聯(lián)而成的變壓器繞組及三個(gè)電感繞組并在同一個(gè)磁體上所形成磁集成。P為初級(jí)繞組，S為次級(jí)繞組，(Li，L2，共模抑制濾波電感繞組，L3，L4能量補(bǔ)償電感)磁集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電路的軟開關(guān)技術(shù)，是電路同時(shí)在ZVS與ZCS模式下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的工作效果，因它能減輕電路中其它部件承受的應(yīng)力，故變換器電路中其它部件可采用低功率器件，由于散熱條件好，從而可用小的散熱器；(6)拼接組合的平面設(shè)計(jì)，形成平面變壓器具有較大的散熱面積，且使磁件熱點(diǎn)到磁件表面的熱阻降低，從而能改善熱耗散，解決應(yīng)力集中造成板材與磁芯開裂問(wèn)題，能實(shí)現(xiàn)高磁通密度，并能采用緊封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)高功率密度；(7)適合于自動(dòng)化表面貼裝(SMD)，可較好地實(shí)現(xiàn)低壓大電流輸出；(8)采用方體橢圓罐狀平面磁芯設(shè)計(jì)，由于窗口形狀變?yōu)闄E圓扁長(zhǎng)形，降低了磁回路和電回路的利用率。熱通道距離短，溫升低，提高了整體的工作壽命問(wèn)題。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種平面變壓器的磁芯，其特征在于，包括上磁芯和下磁芯，所述上磁芯包括一個(gè)四邊形平板和設(shè)在所述四邊形平板的四邊上的四個(gè)同厚度、同材質(zhì)的三角形平板，通過(guò)拼接形成一個(gè)方形或矩形的上磁芯；下磁芯為一個(gè)形狀與上磁芯形狀一致的整體結(jié)構(gòu)，在所述下磁芯上有一環(huán)形槽；環(huán)形槽中央有一個(gè)凸起的圓形柱，在圓形柱的側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)凹槽卡位，所述上磁芯和下磁芯扣合在一起形成一個(gè)完整的磁芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器的磁芯，其特征在于，所述上磁芯還包括一母板， 所述四邊形平板和三角形平板粘貼在母板上拼接成方形或矩形結(jié)構(gòu)，所述四邊形平板和三角形平板之間留有間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器的磁芯，其特征在于，所述的四個(gè)三角形兩兩之間互相不觸碰，留有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器的磁芯，其特征在于，所述下磁芯的四邊對(duì)稱設(shè)置有四個(gè)缺口，用于適配卡入環(huán)形槽內(nèi)的PCB板；同時(shí)定位磁芯的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器的磁芯，其特征在于，所述四邊形平板為方形或菱形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器的磁芯，其特征在于，所述下磁芯通過(guò)模具澆鑄而成或通過(guò)數(shù)控加工形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面變壓器的磁芯，其特征在于，所述磁芯采用鐵氧體材料制成。
8.一種平面變壓器，其特征在于，包括線圈和權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)中所述的磁芯， 所述的線圈設(shè)置在主電路的PCB板上，通過(guò)在主電路的PCB板上覆銅線圈形成，所述線圈為中間設(shè)有通孔，磁芯的下磁芯上的圓柱形凸塊卡入所述通孔中，上磁芯蓋在線圈上，用膠水將上磁芯和下磁芯粘合形成一個(gè)變壓器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平面變壓器及其磁芯，包括上磁芯和下磁芯，所述上磁芯包括一個(gè)四邊形平板和設(shè)在所述四邊形平板的四邊上的四個(gè)同厚度、同材質(zhì)的三角形平板，通過(guò)拼接形成一個(gè)方形或矩形的上磁芯；下磁芯為一個(gè)形狀與上磁芯形狀一致的整體結(jié)構(gòu)，在所述下磁芯上有一環(huán)形槽；環(huán)形槽中央有一個(gè)凸起的圓形柱，在圓形柱的側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)凹槽卡位，所述上磁芯和下磁芯扣合在一起形成一個(gè)完整的磁芯。采用本發(fā)明可利用分布電容，使變壓器的濾波和EMI效果更好；且這種結(jié)構(gòu)的變壓器的不但縮短了磁路，還使磁路分布更加均勻；該結(jié)構(gòu)還能降低渦流損耗，有效地散熱和導(dǎo)磁性能。
文檔編號(hào)H01F30/06GK102360787SQ20111029876
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者劉建飛, 孔徐生, 張立品, 李戰(zhàn)功, 汪兆華, 竇曉月, 謝春華, 鞠萬(wàn)金 申請(qǐng)人:深圳市京泉華電子有限公司