改進(jìn)的變壓器制造技術(shù)

一種變壓器組件。在某些實(shí)施方式中，該變壓器組件包括變壓器，該變壓器包括：磁芯；初級(jí)繞組，纏繞在磁芯周?chē)?，初?jí)繞組包括單匝或兩匝第一導(dǎo)電材料；以及次級(jí)繞組，纏繞在磁芯周?chē)?，次?jí)繞組包括多匝第二導(dǎo)電材料；并且磁芯的直徑的大小被設(shè)置，使得變壓器通過(guò)與繞組損耗相當(dāng)?shù)拇判緭p耗獲得第一電感。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】改進(jìn)的變壓器專(zhuān)利技術(shù)背景專(zhuān)利
本公開(kāi)的實(shí)施方式一般涉及變壓器,更具體地涉及薄型(low profile)、高頻、高效的變壓器。相關(guān)技術(shù)的描述變壓器被用于各種設(shè)備中以實(shí)現(xiàn)各種功能，諸如改變電壓電平(例如，將電源電壓轉(zhuǎn)換為用于向電子器件供電的低電壓)、電路隔離、測(cè)量電功率系統(tǒng)中的電壓或電流、以及若干其它功能。通常，變壓器將使初級(jí)繞組夾在兩個(gè)次級(jí)繞組之間以減小漏電感。為了為繞組提供足夠的空間，與變壓器磁芯的截面積相比，變壓器的繞組區(qū)域通常很大，這導(dǎo)致大的形狀因數(shù)以及高的磁損耗。此外，大量繞組導(dǎo)致高的銅損耗?！ねǔ?，磁供應(yīng)商試圖通過(guò)允許在磁芯材料的磁損耗與繞組的銅損耗之間具有良好折衷的設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化這種形狀因數(shù)以使效率最大化。然而，在高頻(例如，數(shù)百千赫)下，使用整個(gè)磁芯窗口的設(shè)計(jì)將具有非常大的鄰近效應(yīng)損耗。此外，對(duì)于采用電流和/或電壓感應(yīng)變壓器的設(shè)備或電路，必須分配設(shè)備內(nèi)或電路板上的空間來(lái)支撐感應(yīng)變壓器，從而增加需要被組裝的部件的數(shù)量以及必須被制造的連接的數(shù)量。因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種改進(jìn)的變壓器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施方式一般涉及一種變壓器組件。在一個(gè)實(shí)施方式中，該變壓器組件包括變壓器，該變壓器包括磁芯；纏繞在磁芯周?chē)某跫?jí)繞組，初級(jí)繞組包括一匝或兩匝第一導(dǎo)電材料；以及纏繞在磁芯周?chē)拇渭?jí)繞組，次級(jí)繞組包括多匝第二導(dǎo)電材料；并且磁芯的直徑的大小被設(shè)置，使得變壓器通過(guò)與繞組損耗相當(dāng)?shù)拇判緭p耗獲得第一電感。附圖說(shuō)明為了能詳細(xì)地理解本專(zhuān)利技術(shù)上述特征的方式，可以參照實(shí)施方式對(duì)上面簡(jiǎn)單概括的本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行更具體的描述，其中一些實(shí)施方式在附圖中示出。但是，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅示出了本專(zhuān)利技術(shù)的典型實(shí)施方式，因此不應(yīng)視為對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的限制，因?yàn)楸緦?zhuān)利技術(shù)可以允許其它同樣有效的實(shí)施方式。圖I是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的變壓器組件的分解的立體圖；圖2是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的組裝的變壓器組件的截面圖；圖3是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的集成的變壓器組件的分解的立體圖；圖4是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的沿圖3的線(xiàn)4-4截取的組裝的集成的變壓器組件的截面圖；圖5是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的組裝的集成的變壓器組件的立體圖6是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)可選實(shí)施方式的組裝的集成的變壓器組件的立體圖；圖7是使用本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式將太陽(yáng)能生成的直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率的系統(tǒng)的框圖；以及圖8是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的用于創(chuàng)建變壓器的方法的流程圖。具體實(shí)施例方式圖I是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的變壓器組件100的分解的立體圖。變壓器組件100包括第一極片102、繞線(xiàn)筒式繞組組件104、以及第二極片106。第一極片102被描繪為已經(jīng)被部分切除以示出第一極片102的結(jié)構(gòu)。第一極片102由磁材料(諸如鐵素體)構(gòu)成并限定環(huán)形通道108，環(huán)形通道108的大小被設(shè)置為接納繞線(xiàn)筒式繞組組件104 ;即第一極片102是其內(nèi)形成有環(huán)形通道108的磁冰球。通道108限定柱110 (第一極)。通道108由柱110的外表面和環(huán)形緣136的內(nèi)表面限定。柱110和緣·136在第一極片102的下側(cè)分別以大體平坦的柱配合面112和大體平坦的緣配合面138終止。雖然被描繪為圓柱形，但第一極片102可以為包括前述特征的任何形狀。繞線(xiàn)筒式繞組組件104包括環(huán)形繞線(xiàn)筒114、初級(jí)繞組118和次級(jí)繞組122。繞線(xiàn)筒114由剛性絕緣材料(諸如電介質(zhì)塑料等)形成，并限定繞線(xiàn)筒開(kāi)口 116，繞線(xiàn)筒開(kāi)口 116位于繞線(xiàn)筒114中央并延伸穿過(guò)繞線(xiàn)筒114的長(zhǎng)度。繞線(xiàn)筒114包括圍繞繞線(xiàn)筒114的頂部和底部周界的凸緣132，凸緣132徑向地遠(yuǎn)離繞線(xiàn)筒開(kāi)口 116延伸。繞線(xiàn)筒114的長(zhǎng)度被設(shè)置為使初級(jí)繞組118和次級(jí)繞組122保持在限定于凸緣132之間的通道108中的繞組區(qū)域內(nèi)。初級(jí)繞組118和次級(jí)繞組122均由纏繞在繞線(xiàn)筒114周?chē)膶?dǎo)電材料形成。在某些實(shí)施方式中，初級(jí)繞組118由單匝導(dǎo)電箔(諸如，絕緣的層壓箔)構(gòu)成，次級(jí)繞組122由多匝導(dǎo)電線(xiàn)(諸如，7匝絕緣銅線(xiàn))構(gòu)成。在其它實(shí)施方式中，初級(jí)繞組118由2匝導(dǎo)電箔(例如，以交叉設(shè)計(jì)被采用)構(gòu)成，并且次級(jí)繞組122由14匝絕緣銅線(xiàn)構(gòu)成。初級(jí)繞組118終止于2個(gè)初級(jí)繞組弓I線(xiàn)120，次級(jí)繞組122終止于2個(gè)次級(jí)繞組弓I線(xiàn)124。在某些實(shí)施方式中，次級(jí)繞組122可封裝在繞線(xiàn)筒結(jié)構(gòu)內(nèi)，例如，繞線(xiàn)筒144可由塑料形成，在該塑料內(nèi)封裝有次級(jí)繞組122，并且從該塑料延伸出次級(jí)繞組引線(xiàn)124。類(lèi)同于第一極片102，第二極片106由磁材料(諸如鐵素體)構(gòu)成并限定環(huán)形通道128，環(huán)形通道128的大小被設(shè)置為接納繞線(xiàn)筒式繞組組件104 ;即第二極片106是其內(nèi)形成有環(huán)形通道128的磁冰球。通道128限定柱126 (第二極)。通道128由柱126的外表面和環(huán)形緣140的內(nèi)表面限定。緣140終止于大體平坦的緣配合面142，緣配合面142與緣配合面138配合使得繞線(xiàn)筒式繞組組件104被緣136和140包圍；此外，第二極片106限定具有合適大小和形狀的缺口 150，初級(jí)繞組引線(xiàn)120和次級(jí)繞組引線(xiàn)124可延伸通過(guò)缺口150。柱126終止于大體平坦的柱配合面130，柱配合面130通過(guò)繞線(xiàn)筒開(kāi)口 116與柱配合面112配合以形成變壓器組件100的磁芯(即，如下面參照?qǐng)D2描述的磁芯202)。在某些實(shí)施方式中，柱配合面112和130可齊平地配合并通過(guò)粘合劑諸如環(huán)氧樹(shù)脂、黏結(jié)劑、硅酮膠等粘附在一起。在其它實(shí)施方式中，柱配合面112和130分別從緣配合面138和142所在的平面凹陷。在這種實(shí)施方式中，非導(dǎo)電泡沫(或類(lèi)似材料)可保持在柱配合面130和112之間以維持柱110和126之間的空間(B卩，變壓器磁芯內(nèi)的氣隙)。例如，在變壓器組件100的組裝期間，泡沫可作為流體被應(yīng)用在柱配合130和112之間并隨后固化為硬材料以維持氣隙。在某些可選實(shí)施方式中，可以在不在柱配合面130和112之間使用任何材料的情況下形成氣隙(即，配合面130和112是隔開(kāi)的)。雖然被描繪為圓柱形，但第二極片106可以為包括前述特征的任何形狀。如現(xiàn)有技術(shù)中已知，變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈電感與磁芯面積成正比。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，柱110和126的寬度(即，變壓器磁芯的寬度)被設(shè)置，使得當(dāng)變壓器組件100包括單匝初級(jí)繞組118或可選地包括2匝初級(jí)繞組118時(shí)可有效獲得期望的電感。變壓器磁芯寬度被選擇，使得通過(guò)與繞組損耗相當(dāng)?shù)拇判緭p耗獲得期望的電感；例如，變壓器磁芯可具有近似20毫米(mm)的直徑。與磁 芯截面相比，這種配置產(chǎn)生較小的繞組區(qū)域，例如繞組窗口面積可以是20平方毫米(mm2)并且磁芯截面面積為300mm2。在某些實(shí)施方式中，對(duì)于I匝的初級(jí)繞組118、7匝的次級(jí)繞組122、以及6平方厘米(cm2)的磁芯截面面積，獲得3. 6微亨的電感。較大的磁芯寬度和較小的繞組數(shù)量產(chǎn)生呈現(xiàn)薄型以及低的磁損耗和銅損耗(例如，低的漏電感以及低的鄰近效應(yīng)損耗導(dǎo)致繞組的損耗得到改善，尤其在諸如幾百千赫的更高頻率下)的變壓器組件100。在一個(gè)實(shí)施方式中，在輪廓小于15_的情況下，變壓器組件100能夠以99%的效率處理225瓦(W) (B卩，2. 25W的損耗)。第一極片102可通過(guò)U形夾160固定至第二極片106本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬丁·馮納格，唐納德·理查德·奇曼克，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：恩菲斯能源公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：