一种集成式平面变压器与互感器装置的制作方法

1.本发明涉及磁性器件技术领域，尤其涉及一种集成式平面变压器与互感器装置。


背景技术：

2.变压器是一种用来升高或降低交流电压的电子元件。在一个闭合磁芯上缠绕有初级线圈和次级线圈；当初级线圈通过交流电流时，磁芯中产生磁通量，该磁通量使得次级线圈产生感应电流。互感器能将高电压变成低电压或者将大电流变成小电流，用于量测或保护系统；其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压或标准小电流，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。
3.有资料显示，变压器、互感器作为基本电子元件的应用极为广泛，但是作为车载电源上不可或缺的组成部件，由于变压器、互感器自身外形及体积的限制，导致车载电源体积难以有效减小，不利于新能源汽车的优化。
4.中国专利文献cn207009263u公开了一种“集成电流互感器的平面变压器”。采用了包括两相互盖合的变压器磁芯，两对设置的电流互感器磁芯，印制电路板以及设置于两变压器磁芯之间的变压器初级绕组；所述印制电路板包括印制有变压器次级绕组的变压器绕组部以及印制有电流互感器绕组的电流互感器绕组部，所述的变压器初级绕组与所述印制电路板绝缘设置。上述技术方案对体积的优化效果一般，难以对实现车载电源体积小型化、轻量化产生有效帮助。


技术实现要素：

5.本发明主要解决原有的技术方案变压器和互感器独立设置导致车载电源占地大的技术问题，提供一种集成式平面变压器与互感器装置，采用集成电路板代替传统漆包线绕线结构，可以极大的减小变压器的体积和重量，使功率密度呈倍数增加，并且集成电路板的电路耦合效果好，可以提升变压器的功率转换效率，在此前提下，将电流互感器也集成到变压器上，使两个器件合并成一个，体积减小，可以进一步提高车载电源的功率密度，使车载电源更加小型化、轻量化。
6.本设计结构简单，安装拆卸也极其方便。
7.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括平面变压器和电流互感器，所述平面变压器包括集成电路板和软磁铁氧体磁芯，所述集成电路板包括被软磁铁氧体磁芯包围的耦合区和外露的引脚区，所述引脚区的引脚贯穿电流互感器与pcb板相连。采用集成电路板代替传统漆包线绕线结构，可以极大的减小变压器的体积和重量，使功率密度呈倍数增加，并且集成电路板的电路耦合效果好，可以提升变压器的功率转换效率。集成之后，平面变压器的原边引脚与电流互感器的绕组进行磁路耦合，产生采样电流，达到电气功能的实现。将电流互感器中间设计成中空状，穿过平面变压器的原边引脚，使之两个器件集合成一个整体，同时焊接在pcb主板上进行固定。
8.作为优选，所述的集成电路板的引脚区包括在引脚区顶端从左到右依次排布的第
一原边引脚、第二原边引脚、第一副边引脚和第二副边引脚，所述第一原边引脚、第二原边引脚、第一副边引脚和第二副边引脚顶端位于同一水平线，所述第一副边引脚和第二副边引脚结构相同，第二副边引脚设于引脚区顶端最右端。第一原边引脚、第二原边引脚、第一副边引脚和第二副边引脚顶端位于同一水平线便于焊接在pcb主板上进行固定。
9.作为优选，所述的集成电路板的耦合区中心位置设置有椭圆形集成电路板通孔，椭圆形集成电路板通孔周围设有集成电路。椭圆形集成电路板通孔便于将集成电路板固定，保持集成电路板的电路耦合过程的稳定。
10.作为优选，所述的软磁铁氧体磁芯内部设有对应集成电路板的耦合区的凹槽，所述凹槽中心位置设有对应椭圆形集成电路板通孔的软磁铁氧体磁芯固定柱，所述软磁铁氧体磁芯底部设有用于集成电路板外接的让位孔。采用集成电路板代替传统漆包线绕线结构，可以极大的减小变压器的体积和重量，使功率密度呈倍数增加，并且集成电路板的电路耦合效果好，可以提升变压器的功率转换效率。
11.作为优选，所述的电流互感器包括电流互感器绕组、设置在电流互感器绕组上方的电流互感器线路板和对称设置在电流互感器线路板两侧的电流互感器引脚，所述电流互感器线路板中心设有电流互感器通孔。电流互感器引脚用于焊接到pcb板，电流互感器绕组与平面变压器的原边引脚进行磁路耦合，产生采样电流，达到电气功能的实现。
12.作为优选，所述的第一原边引脚设于引脚区顶端最左端，第一原边引脚右侧设有缺口，缺口宽度大于电流互感器通孔到电流互感器侧边的距离。第一原边引脚右侧的缺口对电流互感器的集成进行让位，减小集成后的体积。
13.作为优选，所述的第一原边引脚上端两侧设有卡口，卡口上方的第一原边引脚宽度小于电流互感器通孔直径，卡口下方的第一原边引脚宽度大于电流互感器通孔直径。卡口的设计用于实现第一原边引脚与电流互感器的卡接，从而使平面变压器的原边引脚与电流互感器的绕组进行磁路耦合，产生采样电流，达到电气功能的实现。
14.本发明的有益效果是：采用集成电路板代替传统漆包线绕线结构，可以极大的减小变压器的体积和重量，使功率密度呈倍数增加，并且集成电路板的电路耦合效果好，可以提升变压器的功率转换效率，在此前提下，将电流互感器也集成到变压器上，使两个器件合并成一个，体积减小，可以进一步提高车载电源的功率密度，使车载电源更加小型化、轻量化。
附图说明
15.图1是本发明的一种立体结构示意图。
16.图2是本发明的一种立体结构安装示意图。
17.图3是本发明的一种变压器侧视图。
18.图4是本发明的一种变压器俯视图。
19.图5是本发明的一种互感器侧视图。
20.图6是本发明的一种互感器俯视图。
21.图7是本发明的一种集成电路板侧视图。
22.图8是本发明的一种软磁铁氧体磁芯侧视图。
23.图中1平面变压器，1.1集成电路板，1.2软磁铁氧体磁芯，1.3第一原边引脚，1.4第
二原边引脚，1.5第一副边引脚，1.6第二副边引脚，1.7集成电路板通孔，1.8软磁铁氧体磁芯固定柱，1.9让位孔，1.10卡口，2电流互感器，2.1电流互感器引脚，2.2电流互感器绕组，2.3电流互感器线路板，2.4电流互感器通孔，3pcb板。
具体实施方式
24.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
25.实施例：本实施例的一种集成式平面变压器与互感器装置，如图1、图2、图3、图4所示，包括平面变压器1和电流互感器2，所述平面变压器1包括集成电路板1.1和软磁铁氧体磁芯1.2，所述集成电路板1.1包括被软磁铁氧体磁芯1.2包围的耦合区和外露的引脚区，所述引脚区的引脚贯穿电流互感器2与pcb板3相连。采用集成电路板代替传统漆包线绕线结构，可以极大的减小变压器的体积和重量，使功率密度呈倍数增加，并且集成电路板的电路耦合效果好，可以提升变压器的功率转换效率。集成之后，平面变压器的原边引脚与电流互感器的绕组进行磁路耦合，产生采样电流，达到电气功能的实现。将电流互感器中间设计成中空状，穿过平面变压器的原边引脚，使之两个器件集合成一个整体，同时焊接在pcb主板上进行固定。
26.如图7所示，集成电路板1.1的引脚区包括在引脚区顶端从左到右依次排布的第一原边引脚1.3、第二原边引脚1.4、第一副边引脚1.5和第二副边引脚1.6，所述第一原边引脚1.3、第二原边引脚1.4、第一副边引脚1.5和第二副边引脚1.6顶端位于同一水平线，便于焊接在pcb主板上进行固定。所述第一副边引脚1.5和第二副边引脚1.6结构相同，第二副边引脚1.6设于引脚区顶端最右端。集成电路板1.1的耦合区中心位置设置有椭圆形集成电路板通孔1.7，椭圆形集成电路板通孔1.7周围设有集成电路。椭圆形集成电路板通孔便于将集成电路板固定，保持集成电路板的电路耦合过程的稳定。
27.第一原边引脚1.3设于引脚区顶端最左端，第一原边引脚1.3右侧设有缺口，缺口宽度大于电流互感器通孔2.4到电流互感器2侧边的距离。第一原边引脚1.3上端两侧设有卡口1.10，卡口1.10上方的第一原边引脚1.3宽度小于电流互感器通孔2.4直径，卡口1.10下方的第一原边引脚1.3宽度大于电流互感器通孔2.4直径。第一原边引脚右侧的缺口对电流互感器的集成进行让位，减小集成后的体积。卡口的设计用于实现第一原边引脚与电流互感器的卡接，从而使平面变压器的原边引脚与电流互感器的绕组进行磁路耦合，产生采样电流，达到电气功能的实现。
28.如图8所示，软磁铁氧体磁芯1.2内部设有对应集成电路板1.1的耦合区的凹槽，所述凹槽中心位置设有对应椭圆形集成电路板通孔1.7的软磁铁氧体磁芯固定柱1.8，所述软磁铁氧体磁芯1.2底部设有用于集成电路板1.1外接的让位孔1.9。采用集成电路板代替传统漆包线绕线结构，可以极大的减小变压器的体积和重量，使功率密度呈倍数增加，并且集成电路板的电路耦合效果好，可以提升变压器的功率转换效率。
29.如图5、图6所示，电流互感器2包括电流互感器绕组2.2、设置在电流互感器绕组2.2上方的电流互感器线路板2.3和对称设置在电流互感器线路板2.3两侧的电流互感器引脚2.1，所述电流互感器线路板2.3中心设有电流互感器通孔2.4。电流互感器引脚用于焊接到pcb板，电流互感器绕组与平面变压器的原边引脚进行磁路耦合，产生采样电流，达到电气功能的实现。
30.工作时，首先采用集成电路板代替传统漆包线绕线结构，可以极大的减小变压器的体积和重量，使功率密度呈倍数增加，并且集成电路板的电路耦合效果好，可以提升变压器的功率转换效率。集成之后，平面变压器的原边引脚与电流互感器的绕组进行磁路耦合，产生采样电流，达到电气功能的实现。在此前提下，将电流互感器也集成到变压器上，使两个器件合并成一个，体积减小，可以进一步提高车载电源的功率密度，使车载电源更加小型化、轻量化。
31.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
32.尽管本文较多地使用了平面变压器和电流互感器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

技术特征：
1.一种集成式平面变压器与互感器装置，其特征在于，包括平面变压器(1)和电流互感器(2)，所述平面变压器(1)包括集成电路板(1.1)和软磁铁氧体磁芯(1.2)，所述集成电路板(1.1)包括被软磁铁氧体磁芯(1.2)包围的耦合区和外露的引脚区，所述引脚区的引脚贯穿电流互感器(2)与pcb板(3)相连。2.根据权利要求1所述的一种集成式平面变压器与互感器装置，其特征在于，所述集成电路板(1.1)的引脚区包括在引脚区顶端从左到右依次排布的第一原边引脚(1.3)、第二原边引脚(1.4)、第一副边引脚(1.5)和第二副边引脚(1.6)，所述第一原边引脚(1.3)、第二原边引脚(1.4)、第一副边引脚(1.5)和第二副边引脚(1.6)顶端位于同一水平线，所述第一副边引脚(1.5)和第二副边引脚(1.6)结构相同，第二副边引脚(1.6)设于引脚区顶端最右端。3.根据权利要求1所述的一种集成式平面变压器与互感器装置，其特征在于，所述集成电路板(1.1)的耦合区中心位置设置有椭圆形集成电路板通孔(1.7)，椭圆形集成电路板通孔(1.7)周围设有集成电路。4.根据权利要求3所述的一种集成式平面变压器与互感器装置，其特征在于，所述软磁铁氧体磁芯(1.2)内部设有对应集成电路板(1.1)的耦合区的凹槽，所述凹槽中心位置设有对应椭圆形集成电路板通孔(1.7)的软磁铁氧体磁芯固定柱(1.8)，所述软磁铁氧体磁芯(1.2)底部设有用于集成电路板(1.1)外接的让位孔(1.9)。5.根据权利要求1所述的一种集成式平面变压器与互感器装置，其特征在于，所述电流互感器(2)包括电流互感器绕组(2.2)、设置在电流互感器绕组(2.2)上方的电流互感器线路板(2.3)和对称设置在电流互感器线路板(2.3)两侧的电流互感器引脚(2.1)，所述电流互感器线路板(2.3)中心设有电流互感器通孔(2.4)。6.根据权利要求5所述的一种集成式平面变压器与互感器装置，其特征在于，所述第一原边引脚(1.3)设于引脚区顶端最左端，第一原边引脚(1.3)右侧设有缺口，缺口宽度大于电流互感器通孔(2.4)到电流互感器(2)侧边的距离。7.根据权利要求5所述的一种集成式平面变压器与互感器装置，其特征在于，所述第一原边引脚(1.3)上端两侧设有卡口(1.10)，卡口(1.10)上方的第一原边引脚(1.3)宽度小于电流互感器通孔(2.4)直径，卡口(1.10)下方的第一原边引脚(1.3)宽度大于电流互感器通孔(2.4)直径。

技术总结
本发明公开了一种集成式平面变压器与互感器装置，包括平面变压器和电流互感器，所述平面变压器包括集成电路板和软磁铁氧体磁芯，所述集成电路板包括被软磁铁氧体磁芯包围的耦合区和外露的引脚区，所述引脚区的引脚贯穿电流互感器与PCB板相连。上述技术方案采用集成电路板代替传统漆包线绕线结构，可以极大的减小变压器的体积和重量，使功率密度呈倍数增加，并且集成电路板的电路耦合效果好，可以提升变压器的功率转换效率，在此前提下，将电流互感器也集成到变压器上，使两个器件合并成一个，体积减小，可以进一步提高车载电源的功率密度，使车载电源更加小型化、轻量化。轻量化。轻量化。


技术研发人员：丁毅 徐晨汀 贺强 平定钢
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：2021.11.01
技术公布日：2022/5/25