变压器及其设计方法与流程

1.本发明涉及电源领域，特别涉及一种变压器及其设计方法。


背景技术：

2.隔离电源变换器能实现电力变换及隔离的功能，在诸多应用场合广泛应用，如新能源汽车中，可用于将高压电池的能量变换为低压电池的能量中，或用于将交流电变换为为高压电池充电的直流电的车载充电机中。
3.散热是隔离电源变换器考虑的一个重点，尤其是在大功率隔离电源变换器中，主要考虑热设计能否通过。其中变压器是隔离电源变换器中一个主要的发热源，因此变压器的散热成为隔离电源变换器关注的重点。
4.另外体积也是隔离电源变换器考虑的一个重点，通常变压器为隔离电源变换器中体积最大的器件，因此如何减小变压器的体积成为隔离电源变换器关注的另一个重点。
5.因此，如何设计一款体积小且散热效果好的变压器，成为隔离电源变换器设计的重点。


技术实现要素：

6.针对上述提到的现有变压器体积大的问题。本技术提出了一种变压器，包括：第一磁芯，包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，其中所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据所述第一磁芯的磁密计算获得，所述第一磁芯的磁密根据所述第一磁芯的散热参数确定，其中所述第一磁芯上绕设有变压器的原边绕组或副边绕组；第二磁芯，包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，所述第二磁芯的至少一个第二磁芯部与所述第一磁芯的至少一个第二磁芯部分别抵接，其中所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据所述第二磁芯的磁密计算获得，所述第二磁芯的磁密根据所述第二磁芯的散热参数确定，其中所述第二磁芯上对应绕设有变压器的副边绕组或原边绕组。
7.可选地，当所述第一磁芯上绕设的为所述变压器的原边绕组，所述第二磁芯上绕设的为所述变压器的副边绕组时，根据公式计算所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中vp(t)为施加在所述变压器的原边绕组的电压，np为原边绕组匝数，bp为所述第一磁芯的磁密，aep为所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；根据公式计算所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中，vs(t)为施加在所述变压器的副边绕组的电压，ns为副边绕组匝数，bs为所述第二磁芯的磁密，aes为所述第二磁芯的所述至少
一个第二磁芯部中的一者的横截面积。
8.可选地，当所述第一磁芯上绕设的为所述变压器的副边绕组，所述第二磁芯上绕设的为所述变压器的原边绕组时，根据公式计算所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中vp(t)为施加在所述变压器的原边绕组的电压，np为原边绕组匝数，bp为所述第二磁芯的磁密，aep为所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；根据公式计算所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中，vs(t)为施加在所述变压器的副边绕组的电压，ns为副边绕组匝数，bs为所述第一磁芯的磁密，aes为所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。
9.可选地，所述第一磁芯和所述第二磁芯中一者的磁密小于另一者的磁密。
10.可选地，所述变压器还包括一一体成型的磁片，所述一体成型的磁片设置在所述原边绕组与所述副边绕组之间。
11.可选地，所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，所述缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于所述第一磁芯上的所述原边绕组或所述副边绕组接触；所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，所述缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于所述第二磁芯上的所述副边绕组或原边绕组接触。
12.可选地，所述第一磁芯至少包括第一子磁芯和第二子磁芯，所述第一子磁芯与所述第二子磁芯之间设置有导热材料；所述第二磁芯至少包括第三子磁芯和第四子磁芯，所述第三子磁芯与所述第四子磁芯之间设置有导热材料。
13.可选地，在相互抵接的至少一组所述第一磁芯的第二磁芯部与所述第二磁芯的第二磁芯部之间点胶，并且在相互抵接的至少一组所述第一磁芯的第二磁芯部与所述第二磁芯的第二磁芯部之间不点胶。
14.可选地，还包括散热壳体，所述散热壳体罩设于所述变压器的周围，所述散热壳体内灌有散热胶。
15.本技术还提出了一种变压器的设计方法，包括：提供一原边绕组磁芯，用于绕设变压器的原边绕组，包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，确定所述原边绕组磁芯的散热参数，根据所述原边绕组磁芯的散热参数确定所述原边绕组磁芯的磁密，根据所述原边绕组磁芯的磁密计算所述原边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；提供一副边绕组磁芯，用于绕设变压器的副边绕组，包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，所述副边绕组磁芯的至少一个第二磁芯部与所述原边绕组磁芯的至少一个第二磁芯部分别抵接，确定所述副边绕组磁芯的散热参数，根据所述副边绕组磁芯的散热参数确定所述副边绕组磁芯的磁密，根据所述副边绕组磁芯的磁密计算所述副边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。
16.可选地，根据公式计算所述原边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中vp(t)为施加在绕设于所述原边绕组磁芯上的原边绕组的电压，np为原边绕组匝数，bp为所述原边绕组磁芯的磁密，aep为所述原边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；根据公式计算所述副边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中，vs(t)为施加在绕设于所述副边绕组磁芯上的副边绕组的电压，ns为副边绕组匝数，bs为所述副边绕组磁芯的磁密，aes为所述副边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。
17.可选地，用于计算横截面积的所述第一磁芯的第二磁芯部与用于计算横截面积的所述第二磁芯的第二磁芯部互相抵接。
18.可选地，还包括提供一一体成型的磁片，所述一体成型的磁片设置在绕设于所述原边绕组磁芯上的所述至少一个第二磁芯部中的一者上的原边绕组与绕设于所述副边绕组磁芯上的所述至少一个第二磁芯部中的一者上的副边绕组之间。
19.可选地，所述原边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，所述缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于所述原边绕组磁芯上的原边绕组接触；所述副边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，所述缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于所述副边绕组磁芯上的副边绕组接触。
20.可选地，所述原边绕组磁芯至少包括第一子原边绕组磁芯和第二子原边绕组磁芯，所述第一子原边绕组磁芯与所述第二子原边绕组磁芯之间设置有导热材料；所述副边绕组磁芯至少包括第三子副边绕组磁芯和第四子副边绕组磁芯，所述第三子副边绕组磁芯与所述第四子副边绕组磁芯之间设置有导热材料。
21.可选地，还包括点胶工艺，所述点胶工艺在相互抵接的至少一组所述原边绕组磁芯的第二磁芯部与所述副边绕组磁芯的第二磁芯部之间点胶，并且保留相互抵接的至少一组所述第一磁芯的第二磁芯部与所述第二磁芯的第二磁芯部之间不点胶。
22.本技术可实现下列有益效果中的至少一者：
23.通过将变压器的第一磁芯和第二磁芯的第二磁芯部的横截面积分开设计，使得第一磁芯和第二磁芯的利用率均提高，而使得在确保变压器温升合理的前提下，确保变压器的体积最优化。
24.上文相当广泛地概述了本技术的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下对本技术的详细描述。下文将描述本技术的额外特征和优点，它们形成本技术的权利要求的主题。本领域技术人员应明白，可容易地利用公开的概念和特定实施例作为修改或设计用于实现本技术的相同目的的其它结构或过程的基础。本领域技术人员还应意识到，此类等效构造没有偏离随附权利要求中所阐述的本技术的精神和范围。
附图说明
25.为了更全面地了解本技术及其优点，现在结合附图参考以下描述，图中：
26.图1示出了典型的隔离dc/dc变换器示意图；
27.图2示出了图1中隔离dc/dc变换器的变压器的等效电路示意图；
28.图3示出了本技术一实施例的变压器示意图；
29.图4示出了本技术一实施例的电源变换装置示意图；
30.图5示出了本技术另一实施例的变压器示意图；
31.图6示出了现有技术的电源变换装置示意图；
32.图7示出了图3中的变压器的爆炸示意图；
33.图8示出了本技术一实施例的应用于图4中的电源变换装置中的变压器的示意图；
34.图9示出了本技术另一实施例的电源变换装置示意图。
35.符号说明：vp(t)、施加在变压器的原边绕组的电压；np、原边绕组匝数；bp、第一磁芯的磁密；aep、第一磁芯的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；vs(t)、施加在变压器的副边绕组的电压；ns、副边绕组匝数；bs、第二磁芯的磁密；aes、第二磁芯的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。
36.除非另外指示，否则不同图中的对应数字和符号一般指对应部分。绘制附图是为了清楚地说明各种实施例的相关方面，它们不一定按比例绘制。
具体实施方式
37.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
38.请参阅图1所示的典型的隔离dc/dc变换器示意图，其包括原边开关单元110、变压器130和副边开关单元120，原边开关单元110和副边开关单元120均包括至少一开关管，变压器130包括原边绕组r1和副边绕组r2，原边绕组r1的两端分别连接原边开关单元110的两端，副边绕组r2的两端分别连接副边开关单元120的两端。
39.并请结合图2所示的图1中隔离dc/dc变换器的变压器的等效电路示意图，如图2所示，vp(t)为施加在原边绕组r1上的原边绕组电压，vs(t)为施加在副边绕组r2上的副边绕组电压vs(t)，lkp为等效原边漏感，lks为等效副边漏感，lm为激磁电感，
40.原边开关单元110用于将第一电压v1变换为施加在原边绕组r1上的原边绕组电压vp(t)，或将施加在原边绕组r1上的原边绕组电压vp(t)变换为第一电压v1。副边开关单元120将施加在副边绕组r2上的副边绕组电压vs(t)变换为第二电压v2，或将第二电压v2变换为施加在副边绕组r2上的副边绕组电压vs(t)。变压器130用于以原副边绕组匝数np:ns，将变压器130的原边绕组电压vp(t)变换为变压器130的副边绕组电压vs(t)，或将变压器130的副边绕组电压vs(t)变换为变压器130的原边绕组电压vp(t)，并实现电气隔离，其中np为原边绕组匝数，ns为副边绕组匝数。这种变换器可用于车载充电机中。
41.随着半导体技术的发展，开关管的体积一般较小，散热效果好，因此在图1所示的隔离dc/dc变换器中，变压器130成为体积最大并且发热量最大的器件。因此如何减小变压器130的体积，并且保证热设计满足需求，成为目前的一个难题。
42.基于上述提到的问题，本技术一实施例中，提供一种变压器，包括：第一磁芯，包括
第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，其中所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据所述第一磁芯的磁密计算获得，所述第一磁芯的磁密根据所述第一磁芯的散热参数确定，其中所述第一磁芯上绕设有变压器的原边绕组或副边绕组；
43.第二磁芯，包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，所述第二磁芯的至少一个第二磁芯部与所述第一磁芯的至少一个第二磁芯部分别抵接，其中所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据所述第二磁芯的磁密计算获得，所述第二磁芯的磁密根据所述第二磁芯的散热参数确定，其中所述第二磁芯上对应绕设有变压器的副边绕组或原边绕组。
44.具体的，请参阅图3所示的本技术一实施例的变压器结构示意图。如图3所示，变压器400包括第一磁芯410和第二磁芯420，如图3所示，第一磁芯410与第二磁芯420均为e型磁性，当然也可为其它形状的磁芯，如均为u型磁芯，本技术对磁芯的集体形状并不做限定。
45.如图3所示，第一磁芯410与第二磁芯420均包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部。第一磁芯410包括第一磁芯部411和与第一磁芯部411成一角度设置的至少一个第二磁芯部。以e型磁性为例，第二磁芯部包括两个边柱412和413以及一个中柱414，第二磁芯部与第一磁芯部411成一角度设置，如图3所示，成九十度设置。
46.同样的，第二磁芯420也包括第一磁芯部421和与第一磁芯部421成一角度设置的至少一个第二磁芯部。以e型磁性为例，第二磁芯部包括两个边柱422和423以及一个中柱424，第二磁芯部与第一磁芯部421成一角度设置，如图3所示，成九十度设置。
47.请再参阅图3所示，第二磁芯420的至少一个第二磁芯部与第一磁芯410的至少一个第二磁芯部分别抵接，如图3所示，第二磁芯部412与第二磁芯部422抵接，第二磁芯部413与第二磁芯部423抵接，第二磁芯部414与第二磁芯部424抵接。
48.其中，第一磁芯410的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据第一磁芯410的磁密bp计算获得，其中第一磁芯410的磁密bp根据第一磁芯410的散热参数确定；第二磁芯420的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据第二磁芯420的磁密bs计算获得，其中第二磁芯420的磁密bs根据第二磁芯420的散热参数确定。
49.也即变压器400的第一磁芯410和第二磁芯420的第二磁芯部的横截面积分开设计，使得第一磁芯410和第二磁芯420的利用率均提高，而使得变压器400的体积最优化。
50.在现有技术中，变压器400的第一磁芯410和第二磁芯420采用相同设计，也即形状相同，磁芯的第二磁芯部的横截面相同，为满足热设计的需求，只能选择较大的第二磁芯部横截面，而可能导致其中一个磁芯的利用率低，而导致变压器体积大。如第一磁芯410中柱的横截面积为1平方厘米可满足变压器性能需求，第二磁芯420中柱的横截面积为1.5平方厘米可满足变压器性能需求，则实际应用中需选择中柱的横截面积为1.5平方厘米，则导致第一磁芯410的利用率低。
51.本技术第一磁芯410和第二磁芯420分开设计，因此可优化第一磁芯410和第二磁芯420的利用率。经发明人研究发现，磁芯实际需要的横截面积与磁芯的磁密有关，而磁密与磁性的散热状况有关。而当变压器用于实际产品时，变压器的原边绕组磁芯和变压器副边绕组磁芯的散热状况往往不同，如一半较好，一半价差。
52.请参阅图4所示的本技术一实施例的电源变换装置示意图，如图4所示，图3所示的变压器400设置在pcb板300上，pcb板300包括第一面310，其中第一面310上可设置电子器件，如电子器件311，与第一面310相对的第二面上也可设置电子器件，如电子器件312，电子器件311和电子器件312用于与变压器400一起完成电力变换的功能。当然也可仅在第一面310上设置电子器件，或仅在第二面310上设置电子器件，本技术对此不做限定。
53.并且如图4所示，第一磁芯410的第一磁芯部411设置在pcb板300的第一面310上，使得第一磁芯410的至少一个第二磁芯部(412至414)向远离pcb板300的第一面310的方向伸出。如图3所示，这里的远离指第一磁芯410的至少一个第二磁芯部(412至414)与pcb板300的第一面310成一定角度向外延申，如第二磁芯部(412至414)与pcb板300的第一面310成九十度。由于第二磁芯420的至少一个第二磁芯部与第一磁芯410的至少一个第二磁芯部分别抵接，则使得第二磁芯420亦远离pcb板300的第一面310。
54.如图4所示，第一磁芯410由于靠近pcb板300，通常其散热状况较差，而第二磁芯420远离pcb板300，通常其散热状况较好。通过变压器原副边绕组磁芯在实际变换器中的散热情况，确定各自的磁密，然后根据各自的磁密计算获得各自第二磁芯部中的一者的横截面积，可使磁芯的横截面积得到最优化设计，因而使绕线的窗口宽度得到最优化设计，当绕组的匝数确定的情况下，可使第二磁芯部的长度得到最优化设计，而使变压器的体积得到最优化设计。
55.根据实际确定的磁密计算的第一磁芯410的第二磁芯部的横截面积与第二磁芯420的第二磁芯部的横截面积可能相同，如图3所示，中柱424的横截面积aes等于中柱414的横截面积aep。则第一磁性410的绕线窗口宽度等于第二磁芯420的绕线窗口宽度。
56.在一实施例中，根据实际确定的磁密计算的第一磁芯410的第二磁芯部的横截面积与第二磁芯420的第二磁芯部的横截面积不相同，如图5所示的本技术另一实施例的变压器示意图，中柱424的横截面积aes小于中柱414的横截面积aep。则第二磁芯420的绕线窗口宽度大于第一磁性410的绕线窗口宽度，使得第二磁芯420的绕线窗口内每一层的绕线匝数增多，则在匝数固定的情况下，可减少绕组的层数，因此可缩小第二磁芯420的高度，如图5所示，第二磁芯420的高度h2小于第一磁芯410的高度h1，因此相对于均采用如图4中的第一磁芯410的现有技术，可在满足变压器性能和热设计的基础上减小变压器的体积。
57.经发明人研究发现，磁芯的散热状况差的，其磁密要适当取小。对于图4所示的电源变换装置，由于第一磁芯410由于靠近pcb板300，通常其散热状况较差，第二磁芯420远离pcb板300，通常其散热状况较好，则可取第一磁芯410的磁密小于第二磁芯420的磁密。在实际应用中，根据实际产品情况，可将第一磁芯410和第二磁芯420中一者的磁密小于另一者的磁密。
58.这里提到的散热参数根据磁芯的散热状况确定，如磁芯的热传导路径等。
59.相对于将第一磁芯410和第二磁芯420均与pcb板300平行设置的现有技术，如图6所示的现有技术的电源变换装置示意图。本技术提供的图4所示的电源变换装置，第一磁芯410的第一磁芯部411对变压器绕组漏磁起到屏蔽作用，而可减小变压器绕组漏磁对pcb板300上的电子器件和线路的干扰，而可提高电源变换装置的性能。
60.上述以第一磁芯410靠近pcb板300，第二磁芯420远离pcb板300，导致第一磁芯410和第二磁芯420的散热参数不同为例。在实际应用中，变压器的第一磁芯410和第二磁芯420
还可能因为其它原因导致两者的散热参数不同，本技术对导致两者散热参数不同的原因不做限定。
61.在一具体实施例中，当第一磁芯410上绕设的为变压器的原边绕组r1，第二磁芯420上绕设的为变压器的副边绕组r2时，根据公式计算第一磁芯410的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中vp(t)为施加在变压器的原边绕组r1(或450)的电压，np为原边绕组r1(或450)匝数，bp为第一磁芯410的磁密，aep为第一磁芯410的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，如图3所示，aep为中柱413的横截面积。并根据公式计算第二磁芯420的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中，vs(t)为施加在变压器的副边绕组r1(或440)的电压，ns为副边绕组r1(或440)匝数，bs为第二磁芯420的磁密，aes为第二磁芯420的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，如图3所示，aes为中柱423的横截面积。
62.当第一磁芯410上绕设的为变压器的副边绕组r2，第二磁芯420上绕设的为变压器的原边绕组r1时，根据公式计算第二磁芯420的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中vp(t)为施加在变压器的原边绕组r1的电压，np为原边绕组r1匝数，bp为第二磁芯420的磁密，aep为第二磁芯420的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。并根据公式计算第一磁芯410的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中，vs(t)为施加在变压器的副边绕组r2的电压，ns为副边绕组r2匝数，bs为第一磁芯410的磁密，aes为第一磁芯410的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。
63.如上所述，第二磁芯部中的一者的横截面积与磁芯的磁密、施加在绕设在该磁芯上的绕组的电压、绕组的匝数有关。因此实际应用中，计算出的两磁芯的第二磁芯部中的一者的横截面积可能相同，也可能不同。
64.如上以计算中柱的横截面积为例，当然可以计算第二磁芯部中任一者的横截面积，只要用于计算横截面积的第一磁芯的第二磁芯部与用于计算横截面积的第二磁芯的第二磁芯部相互抵接即可。对于e型磁芯，通常中柱的横截面积为两个边柱的横截面积之和，两边柱的横截面积相同，因此计算任何一组互相抵接的第二磁芯部的横截面积均可。
65.在一实施例中，图1所示的隔离dc/dc变换器为谐振隔离dc/dc变换器，以提高隔离dc/dc变换器性能。随着技术的发展，则希望变压器130为集成漏感的llc变压器，而需要将变压器的漏感做大，现有技术中通常是将原副边绕组之间的物理距离拉大来实现，在变压器长宽高尺寸受限制的情况下，就比较困难。
66.请参阅图7，图7所示的为图3中的变压器的爆炸示意图。变压器400还包括一体成型的磁片430，一体成型的磁片430设置在原边绕组与副边绕组之间。如图7所示一体成型的
磁片430设置在绕设于第一磁芯410的至少一个第二磁芯部中的一者上的第一绕组450(原边绕组或副边绕组)与绕设于第二磁芯440的至少一个第二磁芯部中的一者上的第二绕组440(副边绕组或原边绕组)之间。
67.第一磁芯410与一体成型的磁片430形成一个半闭合的磁回路，且第二磁芯440与一体成型的磁片430形成一个半闭合的磁回路，相比没有增加一体成型的磁片430时第一磁芯410与第二磁芯440形成的磁路长度减小了一半，因此第一绕组450和第二绕组440的电感增大，从而增大第一绕组450和第二绕组440的漏电感，并且通过调整一体成型的磁片430可调整漏感，调整后的漏电感可作为谐振电感，因此无需额外单独设置谐振电感绕组，还可减小原副边绕组之间的物理距离，从而减小了变压器400的整体尺寸。
68.采用一体成型的磁片430，可以整体组装磁片，因此组装更简单，且避免了组装间漏磁通切割机壳产生额外损耗。
69.请再参阅图7，第一绕组450和第二绕组440为环形，则一体成型的磁片430的也为环形，也即一体成型的磁片430随第一绕组450和第二绕组440的形状改变而改变。
70.请参阅图8所示的本技术一实施例的应用于图4中的电源变换装置中的变压器的示意图，第一磁芯410的至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口415，第二磁芯420的至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口425。通常缺口设置在边柱上，缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于磁芯上的绕组接触，而可对绕组充分散热。
71.另外由于设置于第二磁芯部上的缺口可对绕组散热，则磁芯边柱间形成的开口可以做的小一些。如图8所示，第一磁芯410的第一边柱412与第二边柱413之间形成的开口470可以较普通的e型磁芯小，同样的第二磁芯420的第一边柱422与第二边柱423之间形成的开口460可以较普通的e型磁芯小。灌胶后，散热胶可填充开口460和开口470，则绕组可通过开口460和开口470处的散热胶散热。由于开口460、开口470、缺口415和缺口425都可以散热，因此可以将开口460、开口470、缺口415和缺口425都开的小一些，如此可减小每个开口处绕组露出来的面积，而可减小漏磁通，由漏磁在机壳上产生的涡流损耗就比较小，而提高电源变换装置的效率。同时还可保证整体露出来的面积和普通的磁芯差不多，而不影响绕组的散热效果，满足热设计的需求。
72.在一具体实施例中，可以通过将边柱内侧(靠近绕组的一侧)向绕组所在方向延申的距离加大，而减小开口。当然也可通过其它方式实现，本技术对此不做限定。
73.请再参阅图7，在一具体实施例中，第一磁芯410至少包括第一子磁芯4101和第二子磁芯4102，第一子磁芯4101与第二子磁芯4102之间设置导热材料480。第二磁芯420至少包括第三子磁芯4201和第四子磁芯4202，第三子磁芯4201与第四子磁芯4202之间设置导热材料(图中未示出)。将磁芯分成至少两半，中间增加导热材料可在不影响磁路的情况下增加散热，而减少损耗。
74.如图7所示，导热材料480为l形，则一部分位于第一子磁芯4101与第二子磁芯4102之间，一部分沿第一磁芯410的第一磁芯部延伸。位于第三子磁芯4201与第四子磁芯4202之间的导热材料亦如此，在此不再赘述。导热材料的一部分位于磁芯内，另一部分延申出磁芯之外，可将磁芯内部的热带出，而增加散热效果，满足热设计的需求。
75.图7中以将磁芯分成两半为例，实际应用中可根据需要分成任意多个，且分割的方式也可根据需要设定，本技术对此不做限定。导热材料的个数也可根据需要设定，如图6中
为两个，也可为一个，或大于两个。
76.在一实施例中，所述导热材料480为金属片或陶瓷片，如铜片。
77.对于图3中所示的变压器400，现有技术中通常在将第一磁芯410和第二磁芯420组装后，在边柱413与边柱423之间、边柱4112与边柱422之间以及中柱414与中柱424之间均点胶，以将第一磁芯410与第二磁芯420组装在一起。当所有第二磁芯部之间均点胶，由于热胀冷缩第二磁芯部之间受力可能会不均，而导致磁芯破裂。
78.本技术一实施例中，在相互抵接的至少一组第一磁芯410的第二磁芯部与第二磁芯420的第二磁芯部之间点胶，并且在相互抵接的至少一组第一磁芯410的第二磁芯部与第二磁芯420的第二磁芯部之间不点胶。如在边柱413与边柱423以及边柱4112与边柱422之间点胶，中柱414与中柱424之间不点胶，或中柱414与中柱424之间点胶，边柱413与边柱423之间以及边柱4112与边柱422之间不点胶，而减小热胀冷缩时的应力不均的问题，减小磁芯破裂的可能性。
79.如图7所示，变压器还包括骨架490，第一绕组450和第二绕组440先绕设于骨架490上，然后组装于第一磁芯410和第二磁芯420的中柱上。当然也可不包括骨架。
80.请参阅图9所示的本技术另一实施例的电源变换装置示意图。电源变换装置还包括散热壳体500，散热壳体500罩设于变压器400的周围，散热壳体500内灌有散热胶(图中未示出)，并使第一磁芯410的第一磁芯部411设置在pcb板300的第一面310上。在组装时，首先在相互抵接的一组第一磁芯410的第二磁芯部与第二磁芯420的第二磁芯部之间点胶，以将第一磁芯410和第二磁芯420固定，然后置于散热壳体500内，再进行灌胶工艺，如此可使得散热胶填充散热壳体500内的空隙，如上述的开口460、开口470、缺口415和缺口425，而提高变压器的散热效率。并且从图9可以看出，通常第一磁芯410的散热环境差，而第二磁芯420的散热环境好，因此通过本技术上述提供的第一磁芯410和第二磁芯420分开设计的方案，两者的磁密可选择不同值，而使得变压器磁芯的设计最优化。
81.上述的第一磁芯410的第一磁芯部411设置在pcb板300的第一面310上，第一磁芯部411可与pcb板300的第一面310直接接触，也可不接触。
82.在本技术一实施例中，还提供一种变压器的设计方法，可参阅图3所示的变压器结构示意图。该方法包括：
83.提供一原边绕组磁芯410，用于绕设变压器的原边绕组450，包括第一磁芯部411和与所述第一磁芯部411成一角度设置的至少一个第二磁芯部412、413和414，确定原边绕组磁芯410的散热参数，根据原边绕组磁芯410的散热参数确定原边绕组磁芯410的磁密，根据原边绕组磁芯410的磁密计算原边绕组磁芯410的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；
84.提供一副边绕组磁芯420，用于绕设变压器的副边绕组440，包括第一磁芯部421和与第一磁芯部421成一角度设置的至少一个第二磁芯部422、423和424，副边绕组磁芯420的至少一个第二磁芯部与原边绕组磁芯410的至少一个第二磁芯部分别抵接，确定副边绕组磁芯420的散热参数，根据副边绕组磁芯420的散热参数确定副边绕组磁芯420的磁密，根据副边绕组磁芯420的磁密计算副边绕组磁芯420的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。
85.如计算中柱414的横截面积aep和中柱424的横截面积aes。与上述分析相同的，也
可计算相互抵接的边柱的横截面积。
86.在一具体实施例中，根据公式计算原边绕组磁芯410的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中vp(t)为施加在绕设于原边绕组磁芯410上的原边绕组450的电压，np为原边绕组450的匝数，bp为原边绕组磁芯410的磁密，aep为原边绕组磁芯410的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，如中柱414的横街面积。根据公式计算副边绕组磁芯420的至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中，vs(t)为施加在绕设于副边绕组磁芯420上的副边绕组440的电压，ns为副边绕组440的匝数，bs为副边绕组磁芯420的磁密，aes为副边绕组磁芯420的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，如中柱424的横街面积。
87.在一实施例中，还包括提供一一体成型的磁片430，也可结合图7，一体成型的磁片430设置在绕设于原边绕组磁芯上的原边绕组450与绕设于副边绕组磁芯420上的副边绕组440之间。
88.与上述相同的，一体成型的磁片430可在减小变压器400的整体尺寸的基础上提供谐振变压器所需的漏感。
89.在一实施例中，原边绕组磁芯410的至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于原边绕组磁芯410上的原边绕组450接触；副边绕组磁芯420的至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于副边绕组磁芯420上的副边绕组440接触，可参阅图8。如上所述，缺口通常设置在边柱上以露出绕组。
90.在此基础上，与上述相同的，可将磁芯边柱间形成的开口做的小一些，开口和缺口都开的小一些，可减小每个开口处绕组露出来的面积，而可减小漏磁通，由漏磁在机壳上产生的涡流损耗就比较小，而提高电源变换装置的效率。同时还可保证整体露出来的面积和普通的磁芯差不多，而不影响绕组的散热效果，满足热设计的需求。
91.在一具体实施例中，可参阅图7，原边绕组磁芯410至少包括第一子原边绕组磁芯4101和第二子原边绕组磁芯4102，第一子原边绕组磁芯4101与第二子原边绕组磁芯4102之间设置金属片480；副边绕组磁芯420至少包括第三子副边绕组磁芯4201和第四子副边绕组磁芯4202，第三子副边绕组磁芯4201与第四子副边绕组磁芯4202之间设置金属片。与上述相同的，可在不影响磁路的情况下增加散热，而减少损耗。
92.在一具体实施例中，还包括点胶工艺，所述点胶工艺在相互抵接的一组所述原边绕组磁芯的第二磁芯部与所述副边绕组磁芯的第二磁芯部之间点胶，如在两个磁芯的中柱之间点胶。与上述相同的，减小热胀冷缩时应力不均的问题，减小磁芯破裂的可能性。
93.尽管详细描述了本技术的实施例及其优点，但是应了解，在不偏离由随附权利要求定义的本技术的精神和范围的情况下，可在本文中进行各种改变、替换和更改。
94.此外，本技术的范围不局限于本说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、方式、方法和步骤的特定实施例。本领域技术人员将从本技术的公开内容容易地明白，根据本
申请，可利用与本文中描述的对应实施例执行大体上相同的功能或实现大体上相同的结果的目前现有或以后要开发的过程、机器、制造、物质组成、方式、方法或步骤。因此，希望随附权利要求在它们的范围内包含此类过程、机器、制造、物质组成、方式、方法或步骤。

技术特征：
1.一种变压器，其特征在于，包括：第一磁芯，包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，其中所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据所述第一磁芯的磁密计算获得，所述第一磁芯的磁密根据所述第一磁芯的散热参数确定，其中所述第一磁芯上绕设有变压器的原边绕组或副边绕组；第二磁芯，包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，所述第二磁芯的至少一个第二磁芯部与所述第一磁芯的至少一个第二磁芯部分别抵接，其中所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据所述第二磁芯的磁密计算获得，所述第二磁芯的磁密根据所述第二磁芯的散热参数确定，其中所述第二磁芯上对应绕设有变压器的副边绕组或原边绕组。2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，当所述第一磁芯上绕设的为所述变压器的原边绕组，所述第二磁芯上绕设的为所述变压器的副边绕组时，根据公式计算所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中vp(t)为施加在所述变压器的原边绕组的电压，np为原边绕组匝数，bp为所述第一磁芯的磁密，aep为所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；根据公式计算所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中，vs(t)为施加在所述变压器的副边绕组的电压，ns为副边绕组匝数，bs为所述第二磁芯的磁密，aes为所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，当所述第一磁芯上绕设的为所述变压器的副边绕组，所述第二磁芯上绕设的为所述变压器的原边绕组时，根据公式计算所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中vp(t)为施加在所述变压器的原边绕组的电压，np为原边绕组匝数，bp为所述第二磁芯的磁密，aep为所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；根据公式计算所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中，vs(t)为施加在所述变压器的副边绕组的电压，ns为副边绕组匝数，bs为所述第一磁芯的磁密，aes为所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。4.根据权利要求2或3所述的变压器，其特征在于，所述第一磁芯和所述第二磁芯中一
者的磁密小于另一者的磁密。5.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述变压器还包括一一体成型的磁片，所述一体成型的磁片设置在所述原边绕组与所述副边绕组之间。6.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，所述缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于所述第一磁芯上的所述原边绕组或所述副边绕组接触；所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，所述缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于所述第二磁芯上的所述副边绕组或原边绕组接触。7.根据权利要求1或6所述的变压器，其特征在于，所述第一磁芯至少包括第一子磁芯和第二子磁芯，所述第一子磁芯与所述第二子磁芯之间设置有导热材料；所述第二磁芯至少包括第三子磁芯和第四子磁芯，所述第三子磁芯与所述第四子磁芯之间设置有导热材料。8.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，在相互抵接的至少一组所述第一磁芯的第二磁芯部与所述第二磁芯的第二磁芯部之间点胶，并且在相互抵接的至少一组所述第一磁芯的第二磁芯部与所述第二磁芯的第二磁芯部之间不点胶。9.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，还包括散热壳体，所述散热壳体罩设于所述变压器的周围，所述散热壳体内灌有散热胶。10.一种变压器的设计方法，其特征在于，包括：提供一原边绕组磁芯，用于绕设变压器的原边绕组，包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，确定所述原边绕组磁芯的散热参数，根据所述原边绕组磁芯的散热参数确定所述原边绕组磁芯的磁密，根据所述原边绕组磁芯的磁密计算所述原边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；提供一副边绕组磁芯，用于绕设变压器的副边绕组，包括第一磁芯部和与所述第一磁芯部成一角度设置的至少一个第二磁芯部，所述副边绕组磁芯的至少一个第二磁芯部与所述原边绕组磁芯的至少一个第二磁芯部分别抵接，确定所述副边绕组磁芯的散热参数，根据所述副边绕组磁芯的散热参数确定所述副边绕组磁芯的磁密，根据所述副边绕组磁芯的磁密计算所述副边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。11.根据权利要求10所述的变压器的设计方法，其特征在于，根据公式计算所述原边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中vp(t)为施加在绕设于所述原边绕组磁芯上的原边绕组的电压，np为原边绕组匝数，bp为所述原边绕组磁芯的磁密，aep为所述原边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积；根据公式计算所述副边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积，其中，vs(t)为施加在绕设于所述副边绕组磁芯上的副边绕组的电压，ns为副边绕组匝数，bs为所述副边绕组磁芯的磁密，aes为所述副边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积。
12.根据权利要求10所述的变压器的设计方法，其特征在于，用于计算横截面积的所述第一磁芯的第二磁芯部与用于计算横截面积的所述第二磁芯的第二磁芯部互相抵接。13.根据权利要求10所述的变压器的设计方法，其特征在于，还包括提供一一体成型的磁片，所述一体成型的磁片设置在绕设于所述原边绕组磁芯上的所述至少一个第二磁芯部中的一者上的原边绕组与绕设于所述副边绕组磁芯上的所述至少一个第二磁芯部中的一者上的副边绕组之间。14.根据权利要求10所述的变压器的设计方法，其特征在于，所述原边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，所述缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于所述原边绕组磁芯上的原边绕组接触；所述副边绕组磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的至少一者上设有一缺口，所述缺口用于填充散热胶，以使散热胶与绕设于所述副边绕组磁芯上的副边绕组接触。15.根据权利要求10或14所述的变压器的设计方法，其特征在于，所述原边绕组磁芯至少包括第一子原边绕组磁芯和第二子原边绕组磁芯，所述第一子原边绕组磁芯与所述第二子原边绕组磁芯之间设置有导热材料；所述副边绕组磁芯至少包括第三子副边绕组磁芯和第四子副边绕组磁芯，所述第三子副边绕组磁芯与所述第四子副边绕组磁芯之间设置有导热材料。16.根据权利要求10所述的变压器的设计方法，其特征在于，还包括点胶工艺，所述点胶工艺在相互抵接的至少一组所述原边绕组磁芯的第二磁芯部与所述副边绕组磁芯的第二磁芯部之间点胶，并且保留相互抵接的至少一组所述第一磁芯的第二磁芯部与所述第二磁芯的第二磁芯部之间不点胶。

技术总结
提出一种变压器及其设计方法，涉及电源领域。变压器的所述第一磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据所述第一磁芯的磁密计算获得，其中所述第一磁芯的磁密根据所述第一磁芯的散热参数确定；变压器的所述第二磁芯的所述至少一个第二磁芯部中的一者的横截面积根据所述第二磁芯的磁密计算获得，其中所述第二磁芯的磁密根据所述第二磁芯的散热参数确定。而可在满足变压器性能的基础上减小变压器的体积，并满足热设计的需求。并满足热设计的需求。并满足热设计的需求。


技术研发人员：薛鹏飞 郝世强
受保护的技术使用者：浙江富特科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/8/13