一种骨架、绕线组合单元和变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，具体的涉及一种骨架、绕线组合单元和变压器。

背景技术

随着AC/DC开关电源功率密度的不断提升，变压器作为隔离器件以及功率传输器件，通常需要将400V及以上的母线电压转换到12V及以下的电压，该低压侧的电流可高达数百安培，因此对变压器绕组的耐低压大电流的能力提出了更高要求。

现有技术中，传统的绕线式变压器对电流的承受范围有限，在大电流的场合下，需要用更多匝数的铜线去承担电流，每根铜线的外层绝缘皮都会占用有限的绕线空间从而降低空间利用率，而铜线匝数的增加是有限的，且匝数的增加会带来生产绕制的困难，因此在低压大电流的使用场合有一定局限性；此外，对于不同的输出功率/输出电压要求，绕线式变压器的磁芯尺寸通常不同，从而导致需要增加不同尺寸结构的变压器骨架的模具设计费用。而平面变压器虽然可以通过多层PCB重叠并联的方式解决耐低压大电流的问题，但PCB的层数增加会带来成本的增加，且在一些环境温度使用要求比较高的场合，存在散热差的问题。

因此，亟需设计一种新型骨架、绕线组合单元和变压器去克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种能自由组配的骨架及具有其的绕线组合单元和变压器，提高变压器骨架的公用性和变压器的易生产性，以满足不同输出电压要求下的不同变压器绕组匝数和耐大电流需求。

为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：本发明提供了一种骨架，其特征在于，所述骨架呈圆环状且无端子，包括：顶部，所述顶部的内壁上设有卡接槽；底部，所述底部的下端设有卡接件，所述卡接件与所述卡接槽的结构相匹配；若干个所述骨架通过所述卡接槽和所述卡接件实现组装。

在一实施例中，所述卡接槽内设置有凹部，所述卡接件的外壁上设置有凸部，两个所述骨架组装时，所述凸部卡接在所述凹部内。

在一实施例中，所述卡接件和卡接槽分别为两个，且位置一一对应，以便于组装；两个所述卡接件对称设置，使得所述底部的下端形成两个对称设置的开口，通过所述开口所述骨架嵌套在下磁芯的壁部上。

在一实施例中，所述顶部的外壁上设有第一卡扣，所述底部的外壁上设有第二卡扣。

在一实施例中，所述骨架还包括中部，所述骨架中部的外壁上设置有一支承部，所述支承部与所述第一卡扣之间和所述支承部与所述第二卡扣之间分别用于放置第一铜片绕组和第二铜片绕组。

在一实施例中，所述支承部包括延伸至所述顶部和底部的限位部分，所述限位部分的位置与所述卡接件的中心位置对齐。

在一实施例中，所述限位部分具有一斜面。

本发明还提供了一种绕线组合单元，其特征在于，包括：所述骨架；第一铜片绕组和第二铜片绕组，为低压侧绕组，通过所述第一卡扣、第二卡扣和支承部固定安装在所述骨架上，所述第一铜片绕组和第二铜片绕组之间形成绕线空间；铜线绕组，为高压侧绕组，设置在所述绕线空间内。

本发明还提供了一种变压器，其特征在于，包括：组合磁芯，包括上磁芯和下磁芯，所述上磁芯和下磁芯上分别设置有一个中柱；所述绕线组合单元，所述绕线组合单元套设在所述上磁芯的中柱和下磁芯的中柱上；每两个所述绕线组合单元之间设置有铜线绕组。

本发明还提供了另一种变压器，其特征在于，包括：组合磁芯，包括上磁芯和下磁芯，所述上磁芯和下磁芯上分别设置有多个中柱，多个所述上磁芯的中柱和多个所述下磁芯的中柱分别呈单排或多排设置；多个所述绕线组合单元，多个所述绕线组合单元均匀套设在所述上磁芯的中柱和下磁芯的中柱上；上下两个所述绕线组合单元之间设置有铜线绕组。

本发明提供的所述骨架通过所述卡接槽和卡接件的设计，可以实现无端子骨架的可扩展组装，提高骨架的公用性和灵活组装性，实现不同的绕组匝数组合和输出电压要求；通过所述第一卡扣和第二卡扣的设计，能实现所述第一铜片绕组和第二铜片绕组的固定安装，进而实现所述第一铜片绕组、铜线绕组和第二铜片绕组的三明治绕组结构，采用所述第一铜片绕组和第二铜片绕组作为低压大电流侧绕组，解决大电流耐受和绕线生产困难的问题，采用所述铜线绕组作为高压小电流侧绕组，解决成本和散热问题。同时，所述组合磁芯采用多个中柱的设计，使得所述变压器的集成度更高，模块化形态更强，且可以有效地抵消部分磁损耗。因此，本发明具有推广和应用的价值。

附图说明

图1显示为本发明一种骨架的立体结构示意图。

图2显示为本发明一种绕线组合单元的立体结构示意图。

图3显示为本发明中两个所述骨架的组装示意图。

图4显示为本发明中两个所述绕线组合单元的组装示意图。

图5A显示为本发明一种变压器的第一实施例的立体结构示意图。

图5B显示为本发明一种变压器的第一实施例的爆炸图。

图6A显示为本发明一种变压器的第二实施例的立体结构示意图。

图6B显示为本发明一种变压器的第二实施例的爆炸图。

图7A显示为本发明一种变压器的第三实施例的立体结构示意图。

图7B显示为本发明一种变压器的第三实施例的爆炸图。

具体实施方式

请参阅图1至图7。以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“顶部”、“底部”、“中部”、“上端”、“下端”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供了一种骨架10，所述骨架10为呈圆环状的无端子骨架，包括顶部11和底部12，所述顶部11的内壁上设有卡接槽111，所述底部12的下端设有卡接件121，所述卡接槽111与所述卡接件121的结构相互匹配，若干个所述骨架10可以通过所述卡接槽111和所述卡接件121实现组装。具体地，所述卡接槽111内设置有凹部1111，所述卡接件121的外壁上设置有凸部1211，两个所述骨架10组装时，所述凸部1211卡接在所述凹部1111内，形成稳定牢固的连接。请结合图3，一个所述骨架10的所述卡接件121与另一个所述骨架10的所述卡接槽111卡接，使得两个所述骨架10完成组装。此外，图1中示出的所述卡接槽111和卡接件121的结构并不是必需的，所述卡接槽111和卡接件121还可以是配套设计的其他能实现紧密连接的结构，例如螺纹连接结构。

如图1所示，所述顶部11的外壁上设有第一卡扣112，所述底部12的外壁上设有第二卡扣122，所述骨架10中部的外壁上设置有一支承部13，所述第一卡扣112与所述支承部13之间以及所述第二卡扣122与所述支承部13之间分别用于放置第一铜片绕组31和第二铜片绕组32(见图2)，所述第一卡扣112和第二卡扣122可以是任何能用于固定所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32的结构，例如所述第一卡扣112为向下进行卡扣的结构，所述第二卡扣122为向上进行卡扣的结构。所述第一卡扣112和第二卡扣122的数量可以是任何能稳定固定所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32的数量，例如分别为两个、三个等。所述第一卡扣112和第二卡扣122的设计，有效解决了传统设计中需要在铜片绕组上开设凹槽才能实现其固定的问题，保证了铜片绕组的形状均匀完整和易生产性。

进一步地，如图1所示，所述支承部13包括延伸至所述顶部11和底部12的限位部分131，所述限位部分131的位置与所述卡接件121的中心位置对齐，所述限位部分131用于限制所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32的安装位置。请结合图2，所述第一铜片绕组31的伸出部311和所述第二铜片绕组32的伸出部321限位在所述限位部分131处。

请结合图1和图4，所述底部12的下端设有两个所述卡接件121，两个所述卡接件121对称设置，使得所述底部12的下端形成两个对称设置的开口123，通过所述开口123所述骨架10能嵌套在下磁芯212的壁部2122(见图5)上。相应地，所述顶部11的内壁上设有两个所述卡接槽111，且两个所述卡接槽111与两个所述卡接件121的位置一一对应，以便于组装。

请参照图2，图2示出了本发明提供的一种绕线组合单元100，所述绕线组合单元100包括所述骨架10、第一铜片绕组31、第二铜片绕组32和铜线绕组33。所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32为低压侧绕组，可为一匝或多匝铜片。所述铜线绕组33为高压侧绕组，采用绝缘线进行多匝数绕线，以实现变压器一次侧与二次侧的绝缘。所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32通过所述第一卡扣112、第二卡扣122和支承部13固定安装在所述骨架10上，且所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32之间形成绕线空间，所述铜线绕组33设置在所述绕线空间内。

进一步地，请结合图3和图4，所述限位部分131具有一斜面，所述斜面的设计使得两个所述骨架10的组装处能方便绕设所述铜线绕组33。如图4所示，示出了两个所述绕线组合单元100叠加组装的情况，一个所述绕线组合单元100的所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32之间、一个所述绕线组合单元100的所述第二铜片绕组32和另一个所述绕线组合单元100的所述第一铜片绕组31之间、另一个所述绕线组合单元100的所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32之间均形成绕线空间，分别用于绕设所述铜线绕组33。以此类推，可以实现更多个所述绕线组合单元100的叠加组装，形成更复杂的三明治绕组结构及绕组的串并联关系，以满足不同变压器输出电压的要求。

请参照图5，图5A和图5B示出了本发明提供的一种变压器201的第一实施例。如图5A所示，所述变压器200包括组合磁芯210和至少一个所述绕线组合单元100，所述绕线组合单元100套设在所述组合磁芯21上。如图5B所示，所述组合磁芯210包括上磁芯211和下磁芯212，所述上磁芯211和下磁芯212分别包括一个中柱2111和2121。两个所述绕线组合单元100通过位于下方的所述绕线组合单元100的所述骨架10固定安装在所述下磁芯212的壁部2122上，且两个所述绕线组合单元100套设在所述中柱2111和2121上。两个所述绕线组合单元100之间设置有一所述铜线绕组33。进一步地，位于最外侧的所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32的外侧同样可以设置所述铜线绕组33。虽然图5中示出了所述绕线组合单元100数量为2的情况，但这并不是必须的，所述绕线组合单元100还可以是1个、3个、4个等实际情况需要的其他数量。

请参照图6，图6A和图6B示出了本发明提供的一种变压器202的第二实施例。所述变压器202包括组合磁芯220和多个所述绕线组合单元100，所述组合磁芯220包括所述上磁芯221和所述下磁芯222，所述上磁芯221和所述下磁芯222分别包括多个中柱2211和2221，多个所述中柱2211和2221呈单排设置，多个所述绕线组合单元100均匀套设在所述上磁芯221的中柱2211和下磁芯222的中柱2221之间。上下两个所述绕线组合单元100之间设置有所述铜线绕组33。进一步地，位于最外侧的所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32的外侧同样可以设置所述铜线绕组33。虽然图6中示出的所述中柱2211和2221的数量分别为2个，但这并不是必须的，所述中柱2211和2221的数量还可以分别为3个、4个等实际情况需要的其他数量。多个所述中柱2211和2221的设计能有效提高所述变压器202的耐大电流能力和功率分配能力，且有利于磁芯磁通抵消，从而进一步提高磁利用效率。

请参照图7，图7A和图7B示出了本发明提供的一种变压器203的第三实施例。所述变压器203包括组合磁芯230和多个所述绕线组合单元100，所述组合磁芯230包括上磁芯231和下磁芯232，所述上磁芯231和所述下磁芯232分别包括多个中柱2311和2321，多个所述中柱2311和2321呈双排设置，多个所述绕线组合单元100套设在所述上磁芯231和下磁芯232之间。多个所述中柱2311和2321还可以呈三排等其他多排设置，进一步有效提高所述变压器203的耐大电流能力和功率分配能力，且有利于磁芯磁通抵消，从而进一步提高磁利用效率。

综上，本发明通过所述骨架10的所述卡接槽111和卡接件121的设计，可以实现无端子骨架的可扩展组装，提高骨架的公用性和灵活组装性，实现不同的绕组匝数组合和输出电压要求；通过所述骨架10的所述第一卡扣112和第二卡扣122的设计，能实现所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32的固定安装，进而实现所述第一铜片绕组31、铜线绕组33和第二铜片绕组32的三明治绕组结构，采用所述第一铜片绕组31和第二铜片绕组32作为低压大电流侧绕组，解决大电流耐受和绕线生产困难的问题，采用所述铜线绕组33作为高压小电流侧绕组，解决成本和散热问题。同时，所述组合磁芯220和230采用多个中柱的设计，使得所述变压器202和203的集成度更高，模块化形态更强，且可以有效地抵消部分磁损耗。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。