变压器、驱动电路系统及电子设备

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器、驱动电路系统及电子设备。

背景技术

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。当初级线圈中通有交流电流时，铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压(或电流)。由于变压器中的绕组公用一条磁路，导致各组绕组之间的电压只能允许实现幅度的不同。

例如，在一些通过正交电信号驱动的设备中，设备的驱动电路需配备两个独立的变压器，从而向设备提供正交电信号。进一步地，若需要传递三路及以上信号，则需要三个以上的变压器。

发明内容

本发明提供一种变压器、驱动电路系统及电子设备。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

依据本发明实施例的一个方面，本发明提供一种变压器包括支架和环绕于所述支架的至少两组绕线组，每一组所述绕线组的环绕中心线均垂直于其余所述绕线组的环绕中心线。

依据本发明实施例的二个方面，本发明提供一种驱动电路系统，包括功能电路及变压器，变压器包括支架和环绕于所述支架的至少两组绕线组，每一组所述绕线组的环绕中心线均垂直于其余所述绕线组的环绕中心线，所述变压器与所述功能电路电性连接，以向所述功能电路输出一路或多路输出电信号。

依据本发明实施例的三个方面，本发明提供一种电子设备，包括设备主体和驱动电路系统，驱动电路系统包括功能电路及变压器，变压器包括支架和环绕于所述支架的至少两组绕线组，每一组所述绕线组的环绕中心线均垂直于其余所述绕线组的环绕中心线，所述变压器与所述功能电路电性连接，以向所述功能电路输出一路或多路输出电信号，所述驱动电路系统用于控制所述设备主体运行。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明中一个支架环绕两组及以上数量的绕线组，并且绕线组之间的环绕中心线两两垂直，以使得一个变压器可以同时传递频率，幅度，相位都不同的电信号。绕线组在支架上呈垂直分布，可使一个变压器能够传递相位差为90°的两路以上电信号，提高了变压器的使用灵活性及扩大了应用范围，减小传输正交信号的控制电路板的体积，实现在更小的尺寸上传递更大的功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一示例性实施例示出设置两组相互垂直的绕线组的变压器的结构示意图。

图2是本申请一示例性实施例示出的设置三组相互垂直的绕线组的变压器的结构示意图。

图3是本申请一示例性实施例示出的空心变压器的截面结构示意图。

图4是本申请一示例性实施例示出的具有磁芯件的变压器的截面结构示意图。

图5是本申请一示例性实施例示出的设有磁屏蔽罩的变压器的结构示意图。

图6是本申请一示例性实施例示出的设有磁屏蔽罩的变压器的截面结构示意图。

附图标记：支架10；骨架主体11；第一绕线部12；第二绕线部13；第三绕线部14；磁芯件15；磁屏蔽罩16；绕线组20；初级线圈21；次级线圈22；第一绕线组23；第二绕线组24；第三绕线组25。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图，对本发明的变压器、驱动电路系统及电子设备进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，变压器包括支架10和环绕于所述支架10的至少两组绕线组20，每一组所述绕线组20的环绕中心线均垂直于其余所述绕线组20的环绕中心线。

支架10可以为刚性结构件，绕线组20按相应的绕线方式环绕固定于支架10。每一组绕线组20构成近似于环形结构，且具有一个环绕中心线。例如，绕线组20在支架10上环绕形成的环形截面近似于圆环形、多边形环状结构及其它环形结构。每一绕线组20在空间位置上呈垂直结构，相应地，在通电情况下，相互垂直的两组绕线组20所产生的磁场方向相互垂直，即相互垂直的两组绕线组20之间互感系数基本上是零。相应地，电能无法通过磁耦合的方式从当前的绕线组20传递到其它与其垂直的绕线组20上。因此，环绕于支架10且相互垂直的绕线组20是完全独立的绕线组20，每一组绕线组20均可以传递相位不同的电信号。

例如，变压器设有环绕于支架10的第一绕线组23和第二绕线组24，第一绕线组23的环绕中心线垂直于第二绕线组24的环绕中心线。第一绕线组23处于通电时，第一绕线组23形成电磁场，而流动于第一绕线组23的电能无法通过磁耦合的方式传递至第二绕线组24。当第一绕线组23和第二绕线组24同时通电时，第一绕线组23和第二绕线组24产生的磁场相互独立，该变压器的磁场的磁感应强度最大值就是第一绕线组23和第二绕线组24单独作用时，激发磁感应强度更大的那组绕线组20所产生的磁感应强度。该磁场磁感应强度的最小值就是第一绕线组23和第二绕线组24单独作用时，激发磁感应强度更小的那组绕线组20所产生的磁感应强度。

如图2所示，可选地，变压器还包括环绕于支架10的第三绕线组25，第三绕线组25的环绕中心线垂直于第一绕线组23的环绕中心线，同时，第三绕线组25的环绕中心线垂直于第二绕线组24的环绕中心线。该变压器中，任意两组绕线组20均相互垂直，并能结合或独立传递电信号，使用灵活度高，同时基本不会影响其磁感应强度。

一个支架10环绕两组及以上数量的绕线组20，并且绕线组20之间的环绕中心线两两垂直，以使得一个变压器可以同时传递频率，幅度，相位都不同的电信号。绕线组20在支架10上呈垂直分布，可使一个变压器能够传递相位差为90°的两路或者三路电信号，提高了变压器的使用灵活性及扩大了应用范围，减小传输正交信号的控制电路板的体积。

变压器利用电磁感应的原理来改变输入和输出交流电压的装置，其中，环绕于支架10的绕线组20可以根据接入的电压或电流信号通过电磁感应调节输出的电压或电流信号。在通电情况下，每一组所述绕线组20均能将输入的初始电信号通过电磁感应变压后输出对应的至少一路输出电信号。

如图2和图3所示，在一实施例中，至少一组所述绕线组20包括装配于所述支架10的初级线圈21和至少一个次级线圈22，所述初级线圈21接入所述初始电信号，所述至少一个次级线圈22与所述初级线圈21电磁感应并输出对应的输出电信号。当外接电源电路向初级线圈21中输入交流电流时，支架10中便产生交流磁通，使得次级线圈22中感应出电压(或电流)。在本实施例中，初级线圈21包括用于连接外接电源电路的端头。次级线圈22可设置一个或多个，用于连接负载电路，以实现一路或多路电信号的输出，以匹配不同负载的需求。其中，根据正负极的不同，初级线圈21输入的电信号的相位与次级线圈22输出的电信号的相位相同或相差180°。绕线组20可输出一路或多路电信号，并能为多个负载提供相应相位的电能，应用灵活，调节方便。

多组绕线组20同时环绕于支架10，且每两组绕线组20均相互垂直。在每一组绕线组20中，初级线圈21输入的电信号的相位与次级线圈22输出的电信号的相位相同或相差180°。例如，在初级线圈21输入的电信号的相位与次级线圈22输出的电信号正负极相同时，两者相位相同；在初级线圈21输入的电信号的相位与次级线圈22输出的电信号正负极相反时，两者相位相差180°。在一实施例中，当其中相互垂直的两组所述绕线组20的所述初始电信号为正交信号时，两组所述绕线组20所对应的所述输出电信号为正交信号。相互垂直的两组绕线组20均环绕于同一个支架10，以保证变压器的整体尺寸小。变压器的每一组绕线组20能够根据输入电信号的相位控制输出信号的相位，使得一个变压器能同时输出不同相位的输出信号。即，一个变压器能输出具有正交信号的多路输出信号，变压器既能输出一路电信号，又能输出多路电信号，应用范围广。

例如，第一绕线组23包括一个第一初级线圈和两个第一次级线圈，其中，第一初级线圈与第一外接电源导电连接，第一次级线圈与第一初级线圈通过电磁感应形成感应电压。第二绕线组24包括一个第二初级线圈和一个第二次级线圈，其中，第二初级线圈与第二外接电源导电连接，第二次级线圈与第二初级线圈通过电磁感应形成感应电压。

相应地，变压器的工作模式包括但不限于以下模式：a、仅第一绕线组23工作。第一绕线组23的一个或两个第一次级线圈连接负载电路，以为负载电路提供电能。b、仅第二绕线组24工作。第二绕线组24的第二次级线圈连接负载电路，以为负载电路提供电能。c、第一绕线组23和第二绕线组24同时工作，一个或两个第一次级线圈和第二次级线圈分别连接同一个或不同的负载电路，以使负载电路能接收不同相位的电信号。

具有多组相互垂直的绕线组20的变压器，每组绕线组20能独立使用，也可结合使用，应用场景更加灵活，用户体验好。在一实施例中，所述初级线圈21和次级线圈22包括至少一种以下材料：漆包线、柔性电路板、印刷于PCB板的印刷线路。值得一提的是，使用印制变压器技术，以柔性电路板或者PCB代替漆包线实现两组或者三组相互垂直的绕线组20，实现变压器功能，结构小巧，使用灵活。而在对空间要求不那么精密的场合，使用漆包线能有效降低成本，且增强了变压器的通用性。

在一实施例中，当其中相互垂直的两组所述绕线组20的所述初始电信号的相位差为90度时，两组所述绕线组20所产生的电磁场的相位差为90度。当输入两组相互垂直的绕线组20的电压的相位差是90°时，每一组绕线组20所激发的磁场的相位差也是90°。相应地，在变压器的磁芯或者铁芯中形成旋转磁场呈椭圆轨迹。其中，该旋转磁场的磁感应强度最大值即为两组绕线组20单独作用时，激发磁感应强度更大的绕线组20所产生的磁感应强度。该旋转磁场磁感应强度的最小值即为两组绕线组20单独作用时，激发磁感应强度更小的绕线组20所产生的磁感应强度。两组相互垂直的绕线组20同时作用或只有一组绕线组20作用，磁芯或者铁芯上磁感应强度一致，支架10的尺寸及材料调整要求小。

每一绕线组20均能独立运行，又能同其它绕线组20结合使用。在一实施例中，所述绕线组20所传输的所述初始电信号的波形相同。如，两组绕线组20所传输的波形包括但不限于：正弦波、方波、三角波及其它波形。其中，两组绕线组20传递的波形可具有相应的相位差，以使变压器输出不同的电信号。

在另一实施例中，所述绕线组20所传输的所述初始电信号的具有差异。绕线组20相互垂直环绕于支架10且互不干扰，相应地，每一组绕线组20传递的幅度、频率、初始相位均可任意设置。两组绕线组20传输的波形也可完全不同。例如，第一绕线组23传输正弦波波形的电信号，第二绕线组24传输方波波形的电信号。

变压器可同时传输具有相位差异的波形或者不同波形的电信号，使得变压器能同时为不同的负载电路提供对应的电信号，使用灵活性好，所需安装空间小。

如图3所示，支架10部用于支撑和限定绕线组20，并在空间位置上控制绕线组20之间两两垂直设置。在一实施例中，所述支架10包括骨架主体11、设于所述骨架主体11的第一绕线部12和第二绕线部13，所述第一绕线部12的中心线垂直于所述第二绕线部13的中心线。第一组所述绕线组20环绕于所述第一绕线部12，第二组所述绕线组20环绕于所述第二绕线部13。

在骨架主体11上设置第一绕线部12和第二绕线部13，其中第一绕线部12和第二绕线部13用于限定绕线组20的绕线范围及绕线方向。可选地，第一绕线部12和第二绕线部13设为骨架主体11表面下凹形成的绕线槽，以限定绕线组20的绕线范围。例如，骨架主体11设为立方体、长方体等柱状结构，所述绕线组20环绕于所述支架10的表面。第一绕线部12和第二绕线部13自骨架主体11的表面下凹并呈环形凹槽结构，绕线组20分别环绕于第一绕线部12和第二绕线部13。可选地，第一绕线部12和第二绕线部13设为间隔凸设于骨架主体11的限位凸台，绕线组20环绕于骨架主体11的表面且限定于限位凸台所限定范围内。

第一绕线部12的中心线垂直于第二绕线部13的中心线，以使得环绕于第一绕线部12的第一绕线组23垂直于环绕于第二绕线部13的第二绕线组24，第一绕线组23和第二绕线组24的垂直方向可控。

在一实施例中，变压器设有三组绕线组20，任意两组绕线组20的环绕中心线相互垂直。所述骨架主体11还包括第三绕线部14，所述第三绕线部14的中心线垂直于所述第一绕线部12的中心线以及所述第二绕线部13的中心线，第三组所述绕线组20对应环绕于所述第三绕线部14。

第三绕线部14的中心线垂直于第一绕线部12的中心线，同时，第三绕线部14的中心线垂直于第二绕线部13的中心线。相应地，环绕于第三绕线部14的第三绕线组25垂直于第一绕线组23，同时，环绕于第三绕线部14的第三绕线组25垂直于第二绕线组24。支架10设置相互垂直的第一绕线部12、第二绕线部13和第三绕线部14以分别限定对应的绕线组20，使得绕线组20两两垂直，定位效果好。

值得一提的是，在上述实施例中，二组或三组绕线组20共用同一个支架10，相应地，支架10在不同方向的导磁率相同，即支架10由无取向性的材料制成。所述骨架主体11设为柱状结构，如骨架主体11可设为立方体、长方体等。骨架主体11也可设为其它形状，如球形、不规则体等，甚至可以省略，只要能够保证第三绕线部14的中心线垂直于第一绕线部12的中心线，同时，第三绕线部14的中心线垂直于第二绕线部13的中心线即可。

骨架主体11用于支撑和限定绕线组20的位置及安装角度，并在绕线组20处于通电情况下产生磁通，以使初级线圈21与次级线圈22之间产生磁性感应。因而，当骨架主体11为多面体时，其供一组或多组绕线组20环绕的第三绕线部14，其边线可以突出，以实现绕线组20间的相互隔离。例如图2-4可见，骨架主体11的第三绕线部14呈类柱状体，供第三绕线组25环绕，并实现第三绕线组25和第一绕线组23、第二绕线组24的隔离，也可达到便于形成绕线组的效果。可选地，所述骨架主体11由强磁性材料加工而成，例如，骨架主体11由磁粉或者铁粉与粘接剂按相应比例混合，并通过浇注、压铸、烧结及其他加工工艺加工而成，在骨架主体11的表面形成第一绕线部12、第二绕线部13和第三绕线部14。

如图3所示，在一实施例中，变压器设为高频空心变压器，其中，所述骨架主体11设为中空结构。可选地，所述骨架主体11由弱磁性材料制成。至少两组相互垂直的绕线组20缠绕于骨架主体11，骨架主体11内中空且不包含任何铁磁性材料。每组绕线组20由初级线圈21和至少一个次级线圈22构成，同一组绕线组20的初级线圈21和至少一个次级线圈22构成一个变压器；并且，两个或三个相互垂直的绕线组20环绕于同一个骨架主体11调压工作互不影响。

如图4所示，在另一实施例中，变压器设为有磁芯/铁芯的变压器。其中，骨架主体11由强磁性粉末材料加工而成，其形状加工灵活，磁通方向调节方便，同时更适应于低频大功率场合。所述支架10还包括安装于所述骨架主体11内的磁芯件15，所述磁芯件15由强磁性材料制成。骨架主体11内容纳磁芯件15，以提高变压器的磁场强度。二组或三组相互垂直的绕线组20环绕于骨架主体11，磁芯件15放置于骨架主体11内。可选地，磁芯件15呈立方体状并由磁性材料，如，磁芯件15由铁氧体材料制成。同样地，每组绕线组20由初级线圈21和至少一个次级线圈22构成，同一组绕线组20的初级线圈21和至少一个次级线圈22构成一个变压器；并且，两个或三个相互垂直的绕线组20环绕于同一个骨架主体11调压工作互不影响。此时，该变压器可以应对低频大功率的工作环境。当然地，所述变压器也可仅采用强磁性粉末材料加工而成的空心骨架主体11，而无需安装磁芯件15，以适应不同频率范围的工作需求。

如图5和图6所示，在一实施例中，所述支架10还包括盖设于所述骨架主体11至少部分表面的磁屏蔽罩16，以使绕线组20的磁路闭合，减小漏磁以及降低对外干扰。磁屏蔽罩16套设于对应的绕线组20外，以使对应的绕线组20的磁路闭合。在本实施例中，变压器设有两组或三组绕线组20，每一个磁屏蔽罩16对应套设于绕线组20，以实现每一绕线组20的磁路独立。在本实施例中，磁屏蔽罩16由取向性的导磁材料制成。在另一实施例中，变压器设有两组或三组绕线组20，一个磁屏蔽罩16套设于支架10的最外层，在磁屏蔽罩16上设有与每一组绕线组20相对应的独立磁路，以实现每一绕线组20的磁路独立。在本实施例中，磁屏蔽罩16由取向性的导磁材料和无取向性的导磁材料结合制成。

在另一实施例中，所述支架10还包括涂覆于所述绕线组20表面的磁性粉末涂层，以使绕线组20的磁路闭合，减小漏磁以及降低对外干扰。磁性粉末涂层选择性地涂覆于绕线组20表面，以降低对应绕线组20的漏感以及对外干扰，屏蔽效果好，整体体积小。

将上述实施例所公开的变压器应用于驱动电路系统，以使驱动电路系统能在连接一个变压器的情况下获得不同相位或不同波形或正交的电信号，降低驱动电路系统的结构复杂性，以及整体的安装尺寸。在一实施例中，驱动电路系统包括功能电路及如上述实施例所公开的变压器，所述变压器与所述功能电路电性连接，以向所述功能电路输出一路或多路输出电信号。变压器与功能电路相结合，并为功能电路提供相应的电信号，特别是正交信号等，极大简化了驱动电路系统的复杂性，空间利用率高。

将上述的驱动电路系统应用于电子设备，以使电子设备能根据驱动电路系统提供的电信号执行相应的功能，驱动效果好。在一实施例中，电子设备包括设备主体和如上所述的驱动电路系统，所述驱动电路系统用于控制所述设备主体运行。

电子设备应用上述的驱动电路系统，可控制变压器输出不同相位或不同波形或正交的电信号，以实现设备主体的不同功能。特别是电子设备装备有超声波电动机等需要正交信号的动力部件时，变压器能为超声波电动机等动力部件提供正交信号，以减少驱动超声波电动机所需的变压器数量，降低安装空间要求，应用灵活性好。于此同时，变压器还能为其它功能电路独立提供相应的电信号，应用场景广。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的变压器、驱动电路系统及电子设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。