变压器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种变压器，该变压器包括磁芯和套在磁芯上的至少两个绕组，每一个绕组包括至少一个铜片，铜片绕磁芯横截面的外周设置，铜片包括第一端面和位于第一端面背侧的第二端面，其中，铜片包括第一端部和与第一端部位于同一侧的第二端部，第一端部在第一端面上设有第一电连接部，第二端部在第二端面上设有第二电连接部，铜片除第一电连接部和第二电连接部之外的表面覆设有绝缘层。该变压器具有良好的电磁耦合性能，其结构简单有利于该平面变压器规模化和模块化的生产。
【专利说明】变压器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及变压器领域，尤其涉及一种平面变压器。
【背景技术】
[0002] 变压器就是一种利用电磁互感应，实现变换电压，电流和阻抗的器件。变压器是由 磁芯和绕组组成，绕组分为初级绕组和次级绕组。
[0003] 而平面变压器与传统的变压器相比最大的区别在于磁芯和绕组的不同。平面变压 器采用小尺寸的E型、RM型或环型铁氧体磁芯，通常是由高频功率铁氧体材料制成，在高频 下有较低的磁芯损耗，绕组采用多层印刷电路板迭绕而成，并在印刷电路板上覆有铜箔，通 过在该铜箔在平面的高频铁芯上构成变压器的磁回路。而且由于磁芯良好的磁屏蔽，可抑 制射频干扰。
[0004] 然而，在PCB电路板上对铜箔进行加工较为困难，并且PCB电路板上铜箔能承受的 工作电流较小，无法应用在大功率变压器中。同时，当多层PCB电路板安装在磁芯中时，由 于PCB电路板厚度较厚，使得相邻PCB电路板上铜箔之间距离较大，导致容易产生漏感，且 功率密度小。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供一种具有良好的电磁耦合性能和结构简单的平面变压 器。
[0006] 为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种变压器，该变压器包括磁芯和 套在磁芯上的至少两个绕组，每一个绕组包括至少一个铜片，铜片绕磁芯横截面的外周设 置，铜片包括第一端面和位于第一端面背侧的第二端面，其中，铜片包括第一端部和与第一 端部位于同一侧的第二端部，第一端部在第一端面上设有第一电连接部，第二端部在第二 端面上设有第二电连接部，铜片除第一电连接部和第二电连接部之外的表面覆设有绝缘 层。
[0007] 由上述方案可见，绕组由扁平状的铜片组成，并在铜片除电连接部之外的表面覆 设有用于绝缘的绝缘层，当初级绕组和次级绕组的铜片安装到磁芯中时，由于铜片可根据 不同的导电电流或不同的趋肤深度需求制作成不同厚度或形状尺寸，有利于减少趋肤效应 的影响，利用整个铜片进行电流的导通，使得铜片能够适应不同大小的电流，从而提高该变 压器的功率，同时通过初级绕组的铜片与次级绕组的铜片紧密贴合，从而在减少漏感的同 时提高变压器的电磁耦合性能。
[0008] 更进一步的方案是，一个绕组包括两个以上的铜片，一个铜片的第一电连接部与 同一个绕组的相邻一个铜片的第二电连接部电接连。
[0009] 由上可见，通过在不同端面设置的电连接部进行电连接有利于方便装配连接，并 通过形状尺寸相同的铜片翻转使用便可实现多匝铜片的绕制，使得生产一种或几种规格的 铜片便可完成绕组的绕制，器件标准化的设计有利于规模化和模块化的生产，提高生产效 率，降低成本。
[0010] 更进一步的方案是，电连接的方式为焊接。
[0011] 由上可见，焊接连接有利于减少导体电阻，提高导电性能。
[0012] 更进一步的方案是，一个绕组的一个铜片的第一电连接部设置在相邻一个绕组的 一个铜片的第一电连接部的背对侧上。
[0013] 由上可见，通过背对放置初级绕组和次级绕组这种变压器的插入技术，增加绕组 间的耦合以减小漏感，同时使得电流平均分布，减小变压器损耗。
[0014] 更进一步的方案是，一个铜片的厚度大于或等于相邻一个铜片的厚度。
[0015] 由上可见，铜片的厚度可根据实际导通的电流大小设置，从而提高变压器的适用 性，铜片的厚度亦可根据实际所需最大开关频率时的趋肤深度进行选取，有利于减少趋肤 效应的影响。
[0016] 更进一步的方案是，多个铜片通过紧压后黏合为一体。
[0017] 由上可见，由于铜片外表面覆设的绝缘层多为树脂、塑料、硅橡胶或PVC等硬度较 小的材料，该绝缘层通过紧压后将黏合为一体，从而提高变压器的电磁耦合性能，减少漏感 的发生，同时也有利于提高该变压器的功率密度。
[0018] 更进一步的方案是，变压器还包括第一散热器，第一散热器包括与磁芯邻接的壳 体。
[0019] 更进一步的方案是，第一散热器还包括多个安装在壳体上的散热鳍片，多个散热 鳍片呈平行分布或呈放射状分布。
[0020] 由上可见，由于变压器中的废热主要由磁芯产生，所以在磁芯邻接有风冷散热器， 利用该风冷散热器将废热带走，并利用呈放射状分布的散热鳍片或平行状的散热鳍片进行 散热，有利于提高散热面积，有利于变压器的均匀散热。
[0021] 更进一步的方案是，变压器还包括第二散热器，第二散热器包括壳体，壳体围成容 纳有冷却剂的容纳腔，壳体开设有进水口和出水口，壳体的外壁与磁芯邻接。
[0022] 更进一步的方案是，壳体夹在磁芯的两侧，进水口和出水口分别设置在磁芯的两 侧。
[0023] 由上可见，由于变压器中的废热主要由磁芯产生，所以在磁芯邻接有水冷散热器， 利用该水冷散热器中容纳的冷却剂将废热带走，并通过水冷散热器的壳体外壁夹在磁芯两 侧上，再利用进水口和出水口将冷却剂进行循环散热，有利于提高散热性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是本实用新型变压器第一实施例的分解图。
[0025] 图2是本实用新型变压器第一实施例中第一铜片的结构图。
[0026] 图3是本实用新型变压器第一实施例中第二铜片的结构图。
[0027] 图4是本实用新型变压器第一实施例中第三铜片的结构图。
[0028] 图5是本实用新型变压器第一实施例中多个铜片的电连接部相互连接时的剖视 图。
[0029] 图6是本实用新型变压器第二实施例中第四铜片的结构图。
[0030] 图7是本实用新型变压器第二实施例的分解图。
[0031] 图8是本实用新型变压器第二实施例的左视图。
[0032] 图9是本实用新型变压器第二实施例的俯视图。
[0033] 图10是本实用新型变压器第三实施例的结构图。
[0034] 图11是本实用新型变压器第四实施例的结构图。
[0035] 图12是本实用新型变压器第五实施例中绕组的结构图。
[0036] 以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
【具体实施方式】
[0037] 变压器第一实施例：
[0038] 参照图1，图1是变压器1的分解图，变压器1包括磁芯11、磁芯12、绕组2和绕组 3。磁芯11和磁芯12均为铁氧体磁芯，磁芯11开设有通槽111和通槽112,并在通槽111 和通槽112之间形成有凸台113,磁芯12具有与磁芯11相同尺寸的结构，磁芯12开设有 通槽121和通槽122,并在通槽121和通槽122之间形成有凸台123。绕组2包括铜片21、 22、23、24和铜片25,绕组3包括铜片31、32、33、34和铜片35,其中，铜片21、铜片25、铜片 31和铜片35均为具有相同尺寸结构的铜片，铜片22、铜片24、铜片32和铜片34均为具有 相同尺寸结构的铜片，铜片23和铜片33为具有相同尺寸结构的铜片，上述铜片在安装到变 压器1中时采用了不同的安装方式。
[0039] 参照图2和图5,由于铜片21、铜片25、铜片31和铜片35均为具有相同尺寸结构 的铜片，所以以铜片21为例进行说明。铜片21包括铜芯211，铜芯211沿着凸台113或凸 台123的横截面外周延伸设置，铜片21包括第一端面和位于第一端面背侧的第二端面，铜 片21还包括第一端部和第二端部，第一端部和第二端部位于同一侧，铜片21的第一端部在 第一端面上设置有电连接部212,铜片21的第二端部在第二端面上设置有电连接部213,并 在铜片21除电连接部212和电连接部213之外的表面覆设有绝缘层214。
[0040] 参照图3和图5,由于铜片22、铜片24、铜片32和铜片34均为具有相同尺寸结构 的铜片，所以以铜片22为例进行说明。铜片22包括铜芯221，铜芯221沿着凸台113或凸 台123的横截面外周延伸设置，铜片22包括第一端面和位于第一端面背侧的第二端面，铜 片22还包括第一端部和第二端部，第一端部和第二端部位于同一侧，铜片22的第一端部在 第一端面上设置有电连接部222,铜片22的第二端部在第二端面上设置有电连接部223,并 在铜片22除电连接部222和电连接部223之外的表面覆设有绝缘层224。
[0041] 参照图4和图5,由于铜片23和铜片33为具有相同尺寸结构的铜片，所以以铜片 23为例进行说明。铜片23包括铜芯231，铜芯231沿着凸台113或凸台123的横截面外周 延伸设置，铜片23包括第一端面和位于第一端面背侧的第二端面，铜片23还包括第一端部 和第二端部，第一端部和第二端部位于同一侧，铜片23的第一端部在第一端面上设置有电 连接部232,铜片23的第二端部在第二端面上设置有电连接部233,并在铜片23除电连接 部232和电连接部233之外的表面覆设有绝缘层224。
[0042] 参照图5,图5是铜片21、铜片22和铜片23的电连接部相互连接时的原理图，当 铜片21、铜片22和铜片23套装在磁芯11中，铜片21安装在铜片22的上方，铜片22安装 在铜片23的上方，且电连接部213位于电连接部222的上方，电连接部223位于电连接部 232的上方，对铜片采用铆压后再进行焊接等方式便可完成电连接部213与电连接部222之 间的电连接，并完成电连接部223与电连接部232之间的电连接，从而完成铜片21、铜片22 和铜片23相互之间的电连接。外部电流可从电连接部212流入，经过铜芯211的传导，继 而从电连接部213向电连接部222流出，再通过铜芯221的传导，再从电连接部223向电连 接部232流出，再通过铜芯231的传导，最后从电连接部233输出到翻转设置的铜片24,再 运用同样的连接原理将电路导向铜片25,可见，通过在铜片相对于的位置上设置电连接部 便可使绕组2在磁芯外周形成回路，并产生磁通量。
[0043] 同理，绕组3中的铜片31、32、33、34和铜片35可安装绕组2的连接方式进行连接， 从而绕组2和绕组3之间形成初级绕组和次级绕组，并将通过绕组2和绕组3的铜片进行 紧压，由于绝缘层多为树脂、塑料、硅橡胶或PVC等的材料，进行紧压后再利用导热硅胶灌 封将绕组黏合为一体，通过导热硅胶灌封有利于提高绝缘性能和提高散热性能。
[0044] 变压器1工作时，绕组2与交流电源电连接，绕组3与负载电连接，其中，铜片21 的电连接部212和铜片25的第二电连接部分别与交流电源的正极和负极连接，铜片31的 电连接部312和铜片35的第二电连接部分别于负载的的正极和负极连接。当交变电流通 过绕组2时，电流从电连接部212输入，经过铜芯211传递后从电连接部213输出到位于铜 片21的下方的电连接部222,然后在通过铜芯221的传递后，再从电连接部223输出到位于 铜片22下方的铜片23,以此类推，从而使得套装在磁芯11和磁芯12的绕组2产生环形交 变电流，继而产生交流磁通。而绕组3的铜片连接及工作原理与绕组2的相同，使得套装磁 芯11和磁芯12的次级绕组3感应出电压或电流，从而实现电压、电流和阻抗的变换。
[0045] 变压器第二实施例：
[0046] 参照图6,在变压器第一实施例的基础上，变压器5还可以增加两个铜片4,铜片4 包括铜芯41，铜芯41沿着凸台113或凸台123的横截面外周延伸设置，铜片4包括第一端 面和位于第一端面背侧的第二端面，铜片4还包括第一端部和第二端部，第一端部和第二 端部位于同一侧，铜片22的第一端部在第一端面上设置有电连接部42,铜片4的第二端部 在第二端面上设置有电连接部43,并在铜片4除电连接部42和电连接部223之外的表面覆 设有绝缘层。
[0047] 参照图7,变压器5还可以增加铜片26、27、28、29、30、36、37、38、39和铜片40,铜 片4用于连接在铜片25和铜片26之间，由于铜片25与铜片26具有相同结构并相互翻转 地设置，所以铜片25输出的电流通过铜片4传导到铜片26中，继而铜片26按照上述原理 连接其他铜片，使得电流进入下一个循环。
[0048] 铜片4还可用于连接在铜片35和铜片36之间，由于铜片35与铜片36具有相同 结构并相互翻转地设置，所以铜片35输出的电流通过铜片4传导到铜片26中，继而铜片26 按照上述原理连接其他铜片，使得电流进入下一个循环。
[0049] 参照图8和图9,图8为变压器5省略铜片4后的左视图，图9为变压器5的俯视 图。铜片21至30和铜片4组成初级绕组51，铜片31至40和铜片4组成次级绕组52,初 级绕组51夹在次级绕组52的两侧，通过交替放置初级绕组和次级绕组这种变压器的插入 技术，增加绕组间的耦合以减小漏感，同时使得电流平均分布，减小变压器损耗。当然，还可 以将初级绕组和次级绕组的铜片背对地交替叠放，利用该插入技术也有效地增加绕组间的 耦合。同时将变压器的多个铜片通过紧压后成为一体，使得铜片之间的距离减少，有利于提 高电磁耦合效率，也提高功率密度。优选地，初级绕组51的铜片厚度大于或等于次级绕组 52的铜片厚度，或初级绕组51的铜片厚度小于或等于次级绕组52的铜片厚度。优选地，除 了采用铜片4进行电连接外，可以采用导线进行电连接。
[0050] 变压器第三实施例：
[0051] 参照图10,在变压器第二实施例的基础上，变压器5(图中省略了铜片）还可以增 加风冷散热器6,风冷散热器6包括与变压器5的磁芯邻接的壳体，优选地，风冷散热器6的 壳体还可以通过硅胶或导热垫与变压器5连接，风冷散热器6的外壁包围在变压器5的磁 芯的周围，以增大导热面积和提高导热效率。更进一步的方案是，风冷散热器6由多个散热 鳍片61组成，多个所述散热鳍片呈平行分布，优选地，风冷散热器6还可以在其中部安装有 散热风扇，多个所述散热鳍片61以散热风扇为中心呈放射状分布。
[0052] 变压器第四实施例：
[0053] 参照图10,在变压器第二实施例的基础上，多个变压器5(图中省略了铜片）还可 以安装在水冷散热器7中进行散热，水冷散热器7包括壳体，壳体围成容纳有冷却剂的容纳 腔71和容纳腔72,容纳腔71和容纳腔72的外壁夹在变压器5的磁芯两侧，在容纳腔71和 容纳腔72的下方分别开设有进水口 73和出水口 74,水冷散热器7还包括用于连接容纳腔 71和容纳腔72的连接管75。
[0054] 变压器第五实施例：
[0055] 参照图12,本实用新型变压器的绕组除了如第一实施例或第二实施例所述的绕组 夕卜，还可以如图11所示的绕组，铜片81包括两个电连接部811和812,铜片82包括两个电 连接部821和822,其中，连接部812和822分别呈与铜片本体弯曲90度设置，并且在绕组 中间设置有两个磁芯，电连接部812和电连接部822电连接并设置在两个磁芯之间，电连接 部812和电连接部822可伸出到磁芯外，以便于对其进行焊接连接。
[0056] 由上述方案可见，绕组由扁平状的铜片组成，并在铜片除电连接部之外的表面覆 设有用于绝缘的绝缘层，当初级绕组和次级绕组的铜片安装到磁芯中时，由于铜片可根据 不同的导电电流或不同的趋肤深度需求制作成不同厚度或形状尺寸，有利于减少趋肤效应 的影响，利用整个铜片进行电流的导通，使得铜片能够适应不同大小的电流，从而提高该变 压器的功率，同时通过初级绕组的铜片与次级绕组的铜片紧密贴合，从而在减少漏感的同 时提高变压器的电磁耦合性能。再者，通过生产铜片21、22、23和铜片4这四种规格的铜 片，通过不同的装配方法，便可以组装出多匝绕组，器件标准化的设计有利于该平面变压器 规模化和模块化的生产，提高生产效率，降低成本。
[〇〇57] 最后需要强调的是，本实用新型并不限于上述的实施方式，铜片21、22、23和铜片 4只是本实用新型一个较优的实施例，铜片之间的组合方式可以根据实际需求来改变电连 接部的设置位置，这些都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围。
【权利要求】
1. 变压器，包括磁芯和套在所述磁芯上的至少两个绕组； 每一个所述绕组包括至少一个铜片，所述铜片绕所述磁芯横截面的外周设置，所述铜 片包括第一端面和位于所述第一端面背侧的第二端面； 其特征在于： 所述铜片包括第一端部和与所述第一端部位于同一侧的第二端部，所述第一端部在所 述第一端面上设有第一电连接部，所述第二端部在所述第二端面上设有第二电连接部，所 述铜片除所述第一电连接部和所述第二电连接部之外的表面覆设有绝缘层。
2. 根据权利要求1所述的变压器，其特征在于： 一个所述绕组包括两个以上的所述铜片，一个所述铜片的所述第一电连接部与同一个 绕组的相邻一个所述铜片的所述第二电连接部电接连。
3. 根据权利要求2所述的变压器，其特征在于： 所述电连接的方式为焊接。
4. 根据权利要求2所述的变压器，其特征在于： 一个所述绕组的一个所述铜片的所述第一电连接部设置在相邻一个所述绕组的一个 所述铜片的所述第一电连接部的背对侧上。
5. 根据权利要求4所述的变压器，其特征在于： 一个所述绕组的一个所述铜片的厚度大于或等于相邻一个所述绕组的一个所述铜片 的厚度。
6. 根据权利要求4所述的变压器，其特征在于： 多个所述铜片通过紧压后黏合为一体。
7. 根据权利要求1至6任一项所述的变压器，其特征在于： 所述变压器还包括第一散热器，所述第一散热器包括与所述磁芯邻接的壳体。
8. 根据权利要求7所述的变压器，其特征在于： 所述第一散热器还包括多个安装在所述壳体上的散热鳍片，多个所述散热鳍片呈平行 分布或呈放射状分布。
9. 根据权利要求1至6任一项所述的变压器，其特征在于： 所述变压器还包括第二散热器，所述第二散热器包括壳体，所述壳体围成容纳有冷却 剂的容纳腔，所述壳体开设有进水口和出水口，所述壳体的外壁与所述磁芯邻接。
10. 根据权利要求9所述的变压器，其特征在于： 所述壳体夹在所述磁芯的两侧，所述进水口和所述出水口分别设置在所述磁芯的两 侧。
【文档编号】H01F27/29GK203850116SQ201420159257
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】李友兰 申请人:李友兰