高密度大功率的平板变压器及其组装方法与流程

1.本发明涉及变压器的技术领域，特别是涉及高密度大功率的平板变压器及其组装方法。


背景技术：

2.行业采用的平板变压器多是pq型磁芯，因其结构原因导致磁芯散热面积偏小功率过低，不易通过施加散热器导出热量而稳定的输出，从而导致其输出功率偏低，总输出功率一般最大不超过0.5kw；另因磁芯及线架结构因素的影响，次级匝数只能实现单匝输出，不能实现多匝数串联高电压输出，且输出端需采用引线焊接连通，无法承接大电流的输出，又因采用裸露叠层绕制方式，所以不符合安规结构特性。另一种平面印刷电路的ee型变压器因制造工艺问题，敷铜箔的厚度和宽度严重受限，不能实现大电流和大功率输出，故此两种结构的平面变压器应用场景并不宽泛，实用性不高。
3.因此迫切地需要重新设计一款新的高密度大功率的平板变压器以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了高密度大功率的平板变压器及其组装方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。
5.本发明提供了高密度大功率的平板变压器，该高密度大功率的平板变压器包括两个用于提高散热性能的铁芯、初次级绕组组件、导电输入端和导电输出端，且两个铁芯相互对称设置，初次级绕组组件设置在两个铁芯之间，导电输入端与初次级绕组组件一端连接，导电输出端与初次级绕组组件远离导电输入端的一端连接，处次级绕组组件包括三个初级绕组组件和两个次级绕组组件，三个初级绕组组件和两个次级绕组组件交替设置在两个铁芯之间，初级绕组组件包括一个第一导电铜片、三个第二导电铜片和多个第一绝缘薄膜，一个第一导电铜片和三个第二导电铜片紧贴铁芯内壁依次设置，多个第一绝缘薄膜分别设置在第一导电铜片和多个第二导电铜片之间，次级绕组组件包括两个第一导电铜片、两个第四导电铜片、一个第三导电铜片、一个第五导电铜片和多个第二绝缘薄膜，两个第一导电铜片和两个第四导电铜片分别交替设置，第五导电铜片和第三导电铜片依次设置在第四导电铜片远离第一导电铜片的一侧，多个第二绝缘薄膜分别设置在两个第一导电铜片、两个第四导电铜片、第三导电铜片和第五导电铜片之间。
6.可选地，铁芯外侧面拆卸连接有用于提高铁芯散热性能导热硅胶垫。
7.可选地，铁芯呈矩形状结构。
8.可选地，第一导电铜片呈双层结构，且第一导电铜片一端设置有第一输入端，第一导电铜片另一端设置有第一输出端。
9.可选地，第二导电铜片呈单层结构，且第二导电铜片一端设置有第二输入端，第二导电铜片另一端设置有第二输出端。
10.可选地，第三导电铜片呈双层结构，且第三导电铜片一端设置有第三输入端，第三
导电铜片另一端设置有第三输出端。
11.可选地，第四导电铜片呈双层结构，且第四导电铜片一端设置有第四输入端，第三导电铜片另一端设置有第四输出端。
12.可选地，第五导电铜片呈双层结构，且第五导电铜片一端设置有第五输入端，第五导电铜片另一端设置有第五输出端。
13.可选地，初级绕组组件内的一个第一导电铜片和三个第二导电铜片依次串联连接。
14.可选地，本发明还提供了高密度大功率的平板变压器的组装方法，包括以下步骤：s1、去毛刺处理，第一导电铜片、第二导电铜片、第三导电铜片、第四导电铜片和第五导电铜片均进行去毛刺处理动作；s2、组装初级线包绕组，第一层初级绕组组件和第三层初级绕组组件左侧并列，第三层初级绕组组件的右侧与第五层初级绕组组件的输入端焊接，形成完整的初级线包绕组；s3、组装次级线包绕组，将已串并联连接完成的单个次级绕组组件安装至第一层初级绕组组件和第三层初级绕组组件之间内，从而形成第二层次级绕组组件；将已串并联连接完成的单个次级绕组组件安装至第三层初级绕组组件与第五层初级绕组组件之间，从而形成第四层次级绕组组件；且第二层次级绕组组件与第四层次级绕组组件首尾孔洞焊接，以形成完整的次级线包绕组；s4、导电端安装，将导电输入端和导电输出端分别电性连接在初级线包绕组两侧；s5、铁芯安装，将两块铁芯分别对称设置在初级线包绕组和次级线包绕组外侧。
15.本发明的有益效果如下：
16.该高密度大功率的平板变压器包括两个用于提高散热性能的铁芯、初次级绕组组件、导电输入端和导电输出端，且两个铁芯相互对称设置，初次级绕组组件设置在两个铁芯之间，导电输入端与初次级绕组组件一端连接，导电输出端与初次级绕组组件远离导电输入端的一端连接，处次级绕组组件包括三个初级绕组组件和两个次级绕组组件，三个初级绕组组件和两个次级绕组组件交替设置在两个铁芯之间，其中，本发明采用初次级绕组组件间贴合的更紧密，导电截面更大，散热特性也更好，趋肤效应特性极佳，适合高频率、大功率电源采用，同时，最大程度降低铜损产生的温升，对磁芯的影响，通过磁芯大面积散热特性，也极大的减少了磁芯温升传导到导电片的途径，使变压器铜损和磁损达至均衡，使变压器能稳定足额的输出功率能量。
附图说明
17.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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.图1是本发明提供的高密度大功率的平板变压器的俯视结构示意图；
19.图2是本发明提供的高密度大功率的平板变压器的侧视结构示意图；
20.图3是本发明提供的高密度大功率的平板变压器的初级绕组组件的第一视角的结构示意图；
21.图4是本发明提供的高密度大功率的平板变压器的次级绕组组件的第一视角的结
构示意图；
22.图5是本发明提供的高密度大功率的平板变压器的初级绕组组件的第二视角的结构示意图；
23.图6是本发明提供的高密度大功率的平板变压器的次级绕组组件的第二视角的结构示意图；
24.图7是本发明提供的高密度大功率的平板变压器的初级绕组组件的第三视角的结构示意图。
具体实施方式
25.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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
26.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
27.请参阅图1至图7，本发明的高密度大功率的平板变压器包括两个用于提高散热性能的铁芯100、初次级绕组组件200、导电输入端500和导电输出端600；
28.两个铁芯100相互对称设置，初次级绕组组件200设置在两个铁芯100之间，导电输入端500与初次级绕组组件200一端连接，导电输出端600与初次级绕组组件200远离导电输入端500的一端连接，处次级绕组组件包括三个初级绕组组件和两个次级绕组组件，三个初级绕组组件和两个次级绕组组件交替设置在两个铁芯100之间，初级绕组组件包括一个第一导电铜片310、三个第二导电铜片320和多个第一绝缘薄膜330，一个第一导电铜片310和三个第二导电铜片320紧贴铁芯100内壁依次设置，多个第一绝缘薄膜330分别设置在第一导电铜片310和多个第二导电铜片320之间，次级绕组组件包括两个第一导电铜片310、两个第四导电铜片410、一个第三导电铜片420、一个第五导电铜片430和多个第二绝缘薄膜440，两个第一导电铜片310和两个第四导电铜片410分别交替设置，第五导电铜片430和第三导电铜片420依次设置在第四导电铜片410远离第一导电铜片310的一侧，多个第二绝缘薄膜440分别设置在两个第一导电铜片310、两个第四导电铜片410、第三导电铜片420和第五导电铜片430之间；
29.其中，本发明中的铁芯100采用ee型高等级铁氧体磁芯，中间夹压着由紫铜板组成的高紧密度结构的初次级绕组组件200，整体呈现出扁平化高密度的结构，同时，导电输入端500和导电输出端600均采用导电铜片由初次级绕组组件200直接引出，可以实现极低铜阻损耗、最大的输出电流，高能量密度、超稳定的大功率输出其能量，最高可以实现15kw的输出功率；
30.并且，初次级绕组组件200采用大电流的碰焊机熔接铜片首尾端，使之成为符合设计匝数串联的单个绕组备用；
31.具体地，初级绕组组件采用三明治夹绕方式，以减少漏感，增加初次级耦合性，提高磁电转换效率；
32.初级绕组组件总共为三个，且初级绕组组件的绕制方法为：
33.第一层初级绕组组件与第三层初级绕组组件左边绕组并联，再通过第三层串联绕组的右边与第五层初级绕组组件相连焊接，形成完整的初级线包绕组；
34.次级绕组组件分二层组装：将已串并联连接好的单个初级绕组组件，与夹在初级绕组组件内的第二层次级绕组组件与第四层次级绕组组件绕组，首尾孔洞加镀锡铜线焊锡相连，形成完整的变压器次级线包，整个线包通过串并联焊锡连接，可实现大电流、大功率、高电压输出的目的。
35.具体地，第一导电铜片310呈双层结构，且第一导电铜片310一端设置有第一输入端311，第一导电铜片310另一端设置有第一输出端312。第二导电铜片320呈单层结构，且第二导电铜片320一端设置有第二输入端321，第二导电铜片320另一端设置有第二输出端322。第三导电铜片420呈双层结构，且第三导电铜片420一端设置有第三输入端421，第三导电铜片420另一端设置有第三输出端422。第四导电铜片410呈双层结构，且第四导电铜片410一端设置有第四输入端411，第三导电铜片420另一端设置有第四输出端412。第五导电铜片430呈双层结构，且第五导电铜片430一端设置有第五输入端431，第五导电铜片430另一端设置有第五输出端432，初级绕组组件内的一个第一导电铜片310和三个第二导电铜片320依次串联连接。
36.其中，初级绕组组件的组成为第一绝缘薄膜330、第一导电铜片310、第一绝缘薄膜330、第二导电铜片320、第一绝缘薄膜330、第二导电铜片320、第一绝缘薄膜330和第二导电铜片320，且第一片第一导电铜片310与导电输入端500连接，然后，第一片导电铜片的输出端与第一片第二导电铜片320的输入端连接，第一片第二导电铜片320的输出端与第二片第二导电铜片320的输入端连接，第二片第二导电铜片320的输出端与第三片第二导电铜片320的输入端连接。
37.次级绕组组件的组成为第二绝缘薄膜440、第一导电铜片310、第二绝缘薄膜440、第四导电铜片410、第二绝缘薄膜440、第一导电铜片310、第二绝缘薄膜440、第四导电铜片410、第二绝缘薄膜440、第五导电铜片430、第二绝缘薄膜440和第三导电铜片420；
38.且两个第一导电铜片310先并联，然后，两个第四导电铜片410再并联，最后，再依次将第一导电铜片310和第四导电铜片410串联，第五导电铜片430和第三导电铜片420串联在一起，进而构成完整的次级绕组组件；
39.值得说明的是，本发明的处次级绕组组件总共由五层结构组成，第一层为初级绕组组件，第二层为次级绕组组件，第三层为初级绕组组件，第四层为次级绕组组件，第五层为初级绕组组件。
40.每片导电片均需进行去毛刺处理，在每片导电片之间垫高温第一绝缘薄膜330或第二绝缘薄膜440隔离，实际中，第一绝缘薄膜330和第二绝缘薄膜440为同一结构，多圈数的导电片需用0.05mm厚的高温绝缘胶带，包裹一层绝缘隔离处理。再将单个串并联组成好的初级绕组组件和次级绕组组件，放入不同的高温塑料保护壳套内绝缘隔离保护，五组单个初级绕组组件和次级绕组组件组装成完整线包后，除端子部分外露便于串并联焊接，其它空隙处点胶封闭，使其处次级绕组组件耐压可达5kv以上，安全性极高；
41.不同的导电片加工后形成多匝数输出，且多个导电片首尾端碰焊机熔接成整体后，形成的串并联连接，再将处次级绕组组件的铜片平直引出，形成输入、输出端与电路导线直连而输出大电流，高电压，高密度功率输出的特性；以及采用铜板做绕组，使初次级绕组耦合更紧密，电特性更好，有效保护电源功率管的安全。
42.并且，本发明可以实现变压器小型化、扁平化、稳定高密度的输出功率、可提升输出电压的应用范围、提高大电流输出的特性，以及较高的安规绝缘隔离设计。由于处次级绕组组件采用分段三明治压缩绕法，使得初次极磁场耦合比较充分，磁电转换效率大幅提升，漏磁感应量极低，叠加在mos管上的尖峰波值非常低，有效保护了电源整体的可靠性和安全性。
43.在本实施例中，铁芯100外侧面拆卸连接有用于提高铁芯100散热性能导热硅胶垫。
44.其中，导热硅胶垫能够提高铁芯100的散热能力，从而以实现变压器更高密度、更稳定的大功率的输出，并且，也可以在导热硅胶垫外侧面加压现有技术中的铝散热器进行更好的散热效果。
45.在本实施例中，铁芯100呈矩形状结构。
46.其中，磁芯略呈矩形状结构，便于导电输入端500和导电输出端600左右直接引出，实现大电流直接输出。
47.在本实施例中，本发明还提供了高密度大功率的平板变压器的组装方法，包括以下步骤：s1、去毛刺处理，第一导电铜片310、第二导电铜片320、第三导电铜片420、第四导电铜片410和第五导电铜片430均进行去毛刺处理动作；s2、组装初级线包绕组，第一层初级绕组组件和第三层初级绕组组件左侧并列，第三层初级绕组组件的右侧与第五层初级绕组组件的输入端焊接，形成完整的初级线包绕组；s3、组装次级线包绕组，将已串并联连接完成的单个次级绕组组件安装至第一层初级绕组组件和第三层初级绕组组件之间内，从而形成第二层次级绕组组件；将已串并联连接完成的单个次级绕组组件安装至第三层初级绕组组件与第五层初级绕组组件之间，从而形成第四层次级绕组组件；且第二层次级绕组组件与第四层次级绕组组件首尾孔洞焊接，以形成完整的次级线包绕组；s4、导电端安装，将导电输入端和导电输出端分别电性连接在初级线包绕组两侧；s5、铁芯100安装，将两块铁芯100分别对称设置在初级线包绕组和次级线包绕组外侧，从而形完成本发明的高密度大功率的平板变压器的组装过程。
48.该高密度大功率的平板变压器包括两个用于提高散热性能的铁芯100、初次级绕组组件200、导电输入端500和导电输出端600，且两个铁芯100相互对称设置，初次级绕组组件200设置在两个铁芯100之间，导电输入端500与初次级绕组组件200一端连接，导电输出端600与初次级绕组组件200远离导电输入端500的一端连接，处次级绕组组件包括三个初级绕组组件和两个次级绕组组件，三个初级绕组组件和两个次级绕组组件交替设置在两个铁芯100之间，其中，本发明采用初次级绕组组件200间贴合的更紧密，导电截面更大，散热特性也更好，趋肤效应特性极佳，适合高频率、大功率电源采用，同时，最大程度降低铜损产生的温升，对磁芯的影响，通过磁芯大面积散热特性，也极大的减少了磁芯温升传导到导电片的途径，使变压器铜损和磁损达至均衡，使变压器能稳定足额的输出功率能量。
49.以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本
发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。