本发明涉及一种变压器，尤其是涉及一种新型低损耗变压器。
背景技术：
在高频变压器应用中，为了达到储能、防止磁芯饱和、及在大电流工作状态下获得较小的电感波动，需要在传统的铁氧体磁芯磁路上进行开气隙设计以满足产品的性能要求，但是存在以下缺点：气隙处会产生大量的扩散磁通，扩散磁通切割线圈绕组中产生高频涡流损耗，降低了变压器的效率。同时因为气隙扩散磁通的影响，会恶化变压器emi性能。随着开关频率的提高，气隙附近的附加高频涡流损耗增加显著、emi性能也会更加恶化。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是提供一种新型低损耗变压器，降低变压器的能量损耗，提高转化效率。
本发明正是针对以上传统铁氧体技术上的不足，提供了一种新型无气隙的变压器
本发明的技术解决方案是：
一种新型低损耗变压器，其中，包括磁芯主体、线圈、绕线骨架及导电金属端子，所述磁芯主体中包括磁芯柱和边柱，所述磁芯柱和边柱经由两端的连接端部连接形成横截面为日字型的磁导通结构，所述线圈绕制在所述磁芯柱上，所述磁芯柱穿过所述线圈的中心通道，所述线圈的端头末端分别电连接有导电金属端子；所述边柱包覆在所述绕线骨架的外侧，所述线圈与磁芯主体组成无空气间隙的闭合磁路变压器结构。
如上所述的新型低损耗变压器，其中，所述磁芯主体为从所述磁芯柱中部截断的两部分组合结构，所述磁芯柱和边柱的截断面紧密接触。
如上所述的新型低损耗变压器，其中，所述磁芯主体由一种或多种合金磁粉与绝缘介质进行绝缘包覆后通过模具压制，再通过高温烘烤固化制成。
如上所述的新型低损耗变压器，其中，所述合金磁粉的粒径大小为1～100μm之间。
如上所述的新型低损耗变压器，其中，所述合金磁粉采用含85％的铁，8.2％的硅，6.8％的镍的合金粉末组成铁硅镍磁粉，与绝缘介质进行绝缘包覆后通过模具压制，通过500℃以上的烘烤固化制成。
如上所述的新型低损耗变压器，其中，所述合金磁粉粒径为16μm，密度为6.8g/cm3，所述磁芯主体的有效磁导率为54±8％；在55a直流偏置情况下，电感量变化小于20％。
如上所述的新型低损耗变压器，其中，所述磁芯主体为无气隙结构，磁导率为10～250之间，制作磁芯主体时，改变所述合金磁粉的配比和粒径大小，获得不同磁导率的具有无气隙闭合回路的磁芯主体。
如上所述的新型低损耗变压器，其中，所述线圈绕制在绕线骨架上，所述绕线骨架安装在所述磁芯主体内，套在所述磁芯柱上，所述绕线骨架采用绝缘材料制成，用于支撑线圈绕组和绝缘。
如上所述的新型低损耗变压器，其中，所述导电金属端子材质为紫铜c1100，其外层电镀镍和锡。
如上所述的新型低损耗变压器，其中，所述线圈包括两个或多个绕组，分别绕制在所述绕线骨架上，所述线圈采用直径为0.05mm*650股的litz膜包线组成。
由以上说明得知，本发明确实具有如下的优点：
本发明提出的一种新型低损耗变压器，该变压器包括两个或多个磁芯、线圈、绕线骨架、导电金属端子，所述线圈绕制在所述绕线骨架上，磁芯由一种或多种高饱和低损耗合金磁粉与绝缘介质进行绝缘包覆后通过模具压制，再通过高温烘烤固化而成。该磁芯初始磁导率为10～250之间，可通过改变磁粉粒径大小比例进行调整磁导率大小(无需开气隙调节)，从而实现无气隙的闭合磁路。消除了高频应用中传统铁氧体磁芯结构(需开气隙)气隙扩散磁通造成的涡流损耗增加及emi性能变差的问题。本发明的无气息的变压器具有高可靠性，高功率密度，高转换效率，高饱和磁通密度，优良的耐大电流性能及emi性能优点。可完全替代传统变压器铁氧体气隙磁芯结构。
附图说明
图1是本发明一种实施例的变压器的立体示意图；
图2是本发明一种实施例的变压器的底视示意图；
图3a是本发明一种实施例的变压器的磁芯主体示意图一；
图3b是本发明一种实施例的变压器的磁芯主体示意图二；
图4是传统铁氧体磁芯结构气隙扩散磁通造成涡流损耗仿真图；
图5是本发明提出的一种实施例的变压器无气隙扩散磁通仿真图；
图6是传统铁氧体磁芯结构损耗增加温升仿真图；
图7是本发明提出的一种低损耗变压器温升仿真图；
图8是传统铁氧体磁芯结结构气隙扩散磁通造成emi性能恶化测试图；
图9是本发明提出的一种低损耗变压器emi测试图。
主要元件标号说明：
本发明：
1：磁芯主体11：磁芯柱12：边柱
2：线圈3：绕线骨架4：导电金属端子
5：边柱接合面6：磁芯柱接合面
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明的一种新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，请参阅图1至图3所示，所述新型低损耗变压器包括磁芯主体1、线圈2、绕线骨架3及导电金属端子4，所述磁芯主体1中包括磁芯柱11和边柱12，所述磁芯柱11和边柱12经由两端的连接端部连接形成横截面为日字型的磁导通结构，当然，这里只是以一个磁芯柱11为例，也可以是两个磁芯柱11，形成目字型的磁导通结构，也可以是更多的磁芯柱11。所述线圈2绕制在所述磁芯柱11上，所述磁芯柱11穿过所述线圈2的中心通道，在具有更多的磁芯柱11时，这可以以更多的绕线形式绕制线圈，或者可以直接绕制多个独立的线圈2等。所述线圈2的端头末端分别电连接有导电金属端子4；所述边柱12包覆在所述绕线骨架3的外侧，所述线圈2与磁芯主体1组成无空气间隙的闭合磁路变压器结构。如图所示，本发明的新型低损耗变压器，其具有的是全导通的磁芯柱11以及边柱12的结构，尤其是采用了连续不断开，不设有气隙的磁芯柱结构，使得本发明的磁芯主体1具有连续导通的闭合磁路，避免了现有变压器的磁芯主体1中采用气隙结构调整变压器磁导率时，出现的变压器在高频应用中传统铁氧体磁芯结构的气隙扩散磁通造成的涡流损耗增加以及抗电磁兼干扰性能变差的问题。本发明具有低损耗、高转换效率的优点，而且减少能量的耗散降低了变压器散热压力，具有更优良的温度特性。
如上所述的本发明的新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，所述磁芯主体1为从所述磁芯柱11中部截断的两部分组合结构，所述磁芯柱11和边柱12的截断面紧密接触。如图3所示，所述磁芯主体1是由两部分组成，通过两部分的分体式组合，可以使得磁芯主体1的加工更加方便，也便于线圈2的绕制套入，同时，两部分的边柱12和磁芯柱11之间的接触面为光滑紧密接触的平面，在组合完成后，接触面两侧的磁芯柱11和边柱12能够形成良好的连续导磁通道。
如上所述的本发明的新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，所述磁芯主体1由一种或多种合金磁粉与绝缘介质进行绝缘包覆后通过模具压制，再通过高温烘烤固化制成。本发明的磁芯主体1不采用传统的铁氧体磁芯结构，通过采用一种或多种高饱和低损耗的合金磁粉与绝缘介质进行绝缘包覆后烘烤压制而成的磁芯结构，能够通过改变材料的配比和粒径大小进行磁导率大小的调整，无需开气隙调节，满足磁导率和抗大电流磁饱和能力，从而实现变压器无气隙的闭合回路。
如上所述的本发明的新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，所述合金磁粉的粒径大小为1～100μm之间。在制作磁芯主体1的时候，能够通过改变粒径大小进行磁导率大小的调整，无需开气隙调节，满足磁导率和抗大电流磁饱和能力，从而实现变压器无气隙的闭合回路。
如上所述的本发明的新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，所述合金磁粉采用含85％的铁，8.2％的硅，6.8％的镍的合金粉末组成铁硅镍磁粉，与绝缘介质进行绝缘包覆后通过模具压制，通过500℃以上的烘烤固化制成。在制作磁芯主体1的时候，能够通过改变粒径大小进行磁导率大小的调整，无需开气隙调节，满足磁导率和抗大电流磁饱和能力，从而实现变压器无气隙的闭合回路。
如上所述的本发明的新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，所述合金磁粉粒径为16μm，密度为6.8g/cm3，所述磁芯主体1的有效磁导率为54±8％；在55a直流偏置情况下，电感量变化小于20％。达到了变压器的优秀的有效磁导率的要求，并且在高电流的情况下，电感量变化较小，保证了变压器运行的稳定，减少了能量的损耗。
如上所述的本发明的新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，所述磁芯主体1为无气隙结构，磁导率为10～250之间，制作磁芯主体1时，改变所述合金磁粉的配比和粒径大小，获得不同磁导率的具有无气隙闭合回路的磁芯主体1。在制作磁芯主体1的时候，能够通过改变粒径大小进行磁导率大小的调整，无需开气隙调节，满足磁导率和抗大电流磁饱和能力，从而实现变压器无气隙的闭合回路。
如上所述的本发明的新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，所述线圈2绕制在绕线骨架3上，所述绕线骨架3安装在所述磁芯主体1内，套在所述磁芯柱11上，所述绕线骨架3采用绝缘材料制成，用于支撑线圈绕组和绝缘。如图所示，所述线圈2可以绕制在绕线骨架3上后再套装于是磁芯主体1内，使得线圈绕组和磁芯主体1之间的绝缘更佳，也使得组装更为便利。当然，如上所述的本发明的新型低损耗变压器中，当所述线圈2的绕线本身与磁芯主体1之间的绝缘性能很好的时候，可以不增加绕线骨架3。
如上所述的本发明的新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，所述导电金属端子4材质为紫铜c1100，其外层电镀镍和锡。所述导电端子安装在绕线骨架3突出磁芯主体1的部分，用于与变压器外部连接。
如上所述的本发明的新型低损耗变压器，其较佳的实施例中，所述线圈2包括两个或多个绕组，分别绕制在所述绕线骨架3上，所述线圈2采用直径为0.05mm*650股的litz膜包线组成。提高了线圈的绝缘性能。
以下对本发明其中一种实施方式作详细说明，采用其中一种pq结构高频变压器举例说明，本发明专利包含但不限于此种结构。
结合图1、图2及图3，本发明的该实施例采用一种全新低损耗变压器，该组件包括两个部分的磁芯主体、线圈2、绕线骨架3及四个导电金属端子4组成；磁芯主体为pq结构，包含两个边柱接合面5和一个磁芯柱接合面6，线圈2绕制在绕线骨架3上，磁芯柱11穿过绕线骨架3的中心孔，两个部分的磁芯主体的三个接合面相互紧密接合，形成一个无气隙额闭合磁路；其中，磁芯材质采用85.5％的铁，8.2％的硅，6.8％的镍合金粉末所组成铁硅镍磁粉与绝缘介质进行绝缘包覆后通过模具压制，再通过500℃以上高温烘烤固化而成。其中，磁粉粒径大小d50＝16um，密度为：6.8g/cm3。其中，磁芯主体的有效磁导率为54±8％；在55a直流偏置情况下电感量变化小于20％。其中，端子材质为紫铜c1100,外层电镀镍和锡，且固定在绕线骨架3底部两侧。
另外，线圈有两个线圈绕制在绕线骨架3上，线圈采用直径0.05mm*650股的litz膜包线组成，有4个出线接头并分别通过焊接在4个导电金属端子4上引出。
通过对本实施例与传统铁氧体气隙结构分别进行磁路仿真及温度仿真进行对比，对应得到图4至图5磁路仿真，图6和图7温度仿真结果，图8和图9中emi测试结果，从仿真对比中，可以明确地看出，本发明可有效消除高频应用中传统铁氧体磁芯结构(需开气隙)气隙扩散磁通造成的涡流损耗增加及emi性能变差的问题。具有低损耗，高转换效率及更优良的温度特性。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
1.一种新型低损耗变压器，其特征在于，包括磁芯主体、线圈、绕线骨架及导电金属端子，所述磁芯主体中包括磁芯柱和边柱，所述磁芯柱和边柱经由两端的连接端部连接形成横截面为日字型的磁导通结构，所述线圈绕制在所述磁芯柱上，所述磁芯柱穿过所述线圈的中心通道，所述线圈的端头末端分别电连接有导电金属端子；所述边柱包覆在所述绕线骨架的外侧，所述线圈与磁芯主体组成无空气间隙的闭合磁路变压器结构。
2.如权利要求1所述的新型低损耗变压器，其特征在于，所述磁芯主体为从所述磁芯柱中部截断的两部分组合结构，所述磁芯柱和边柱的截断面紧密接触。
3.如权利要求1或2所述的新型低损耗变压器，其特征在于，所述磁芯主体由一种或多种合金磁粉与绝缘介质进行绝缘包覆后通过模具压制，再通过高温烘烤固化制成。
4.如权利要求3所述的新型低损耗变压器，其特征在于，所述合金磁粉的粒径大小为1～100μm之间。
5.如权利要求4所述的新型低损耗变压器，其特征在于，所述合金磁粉采用含85％的铁，8.2％的硅，6.8％的镍的合金粉末组成铁硅镍磁粉，与绝缘介质进行绝缘包覆后通过模具压制，通过500℃以上的烘烤固化制成。
6.如权利要求5所述的新型低损耗变压器，其特征在于，所述合金磁粉粒径为16μm，密度为6.8g/cm3，所述磁芯主体的有效磁导率为54±8％；在55a直流偏置情况下，电感量变化小于20％。
7.如权利要求3所述的新型低损耗变压器，其特征在于，所述磁芯主体为无气隙结构，磁导率为10～250之间，制作磁芯主体时，改变所述合金磁粉的配比和粒径大小，获得不同磁导率的具有无气隙闭合回路的磁芯主体。
8.如权利要求6或7所述的新型低损耗变压器，其特征在于，所述线圈绕制在绕线骨架上，所述绕线骨架安装在所述磁芯主体内，套在所述磁芯柱上，所述绕线骨架采用绝缘材料制成，用于支撑线圈绕组和绝缘。
9.如权利要求8所述的新型低损耗变压器，其特征在于，所述导电金属端子材质为紫铜c1100，其外层电镀镍和锡。
10.如权利要求9所述的新型低损耗变压器，其特征在于，所述线圈包括两个或多个绕组，分别绕制在所述绕线骨架上，所述线圈采用直径为0.05mm*650股的litz膜包线组成。
技术总结