一种漏感可控的磁集成平面变压器及充电机

本发明属于变压器，涉及一种漏感可控的磁集成平面变压器及充电机。

背景技术：

1、对于新能源汽车而言，其核心组件离不开为动力电池进行快速充放电的车载充电机(on board charger,obc)。车载充电机是指固定安装在新能源汽车上，专门为其动力电池进行快速、安全、便捷的充电机器。目前，新型的双向车载充电机收到越来越多的关注，这要求车载充电机不仅具备向动力电池充电的能力，还要具备由动力电池向外部电网、家用电器等移动设备供电。这也同时带来了对车载充电机的更高要求，具体包括效率高、功率密度高、重量轻、安全可靠等。

2、车载充电机包括了前级ac/dc电路与后级dc/dc电路，其中后级dc/dc部分，双向cllc变换器因其效率高、正反向增益特性一致等优点得到广泛的应用。相较于双向双有源桥变换器，双向cllc变换器可以实现全负载范围内软开关，以减小功率器件的开关损耗，提升变换器效率；而相较于双向llc变换器，双向cllc变换器因其原副边谐振腔参数一致，正反向运行增益特性一致，规避了双向llc变换器反向运行时增益最大为1的缺陷。

3、但是双向cllc变换器存在一个显著缺点，为保证双向运行特性一致，其变压器副边需额外串联谐振电感，若使用传统的绕线式变压器，这将极大制约变换器的整体效率与功率密度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种漏感可控的磁集成平面变压器及充电机，以解决现有技术中的cllc变换器中磁性元件体积大，损耗高的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种漏感可控的磁集成平面变压器，包括磁芯、磁芯、原边绕组、副边绕组、磁芯中柱和磁芯边柱；磁芯、磁芯相对设置，磁芯和磁芯之间设置依次设置有原边绕组和副边绕组；磁芯中柱设置在磁芯上，磁芯中柱周围的磁芯上分布设置有磁芯边柱。

4、进一步的，磁芯中柱包括磁芯中柱和磁芯中柱，磁芯中柱和磁芯中柱对称设置在磁芯。

5、进一步的，磁芯边柱包括磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱和磁芯边柱，磁芯中柱设置于磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱与磁芯边柱之间；磁芯中柱设置于磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱与磁芯边柱之间；磁芯边柱和磁芯边柱为共用磁芯边柱。

6、进一步的，磁芯中柱、磁芯中柱、磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱的气隙大小相同，磁芯中柱与磁芯中柱的有效截面积相同、磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱的有效截面积相同，磁芯边柱、磁芯边柱的有效截面积为磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱、磁芯边柱的两倍。

7、进一步的，原边绕组包括原边绕组lpx和原边绕组lpy，原边绕组lpx绕制在磁芯中柱上且绕制np1匝，原边绕组lpy绕制在磁芯中柱上且绕制np2匝，原边绕组lpy绕制方向与原边绕组lpx绕制方向相反

8、进一步的，副边绕组包括副边绕组lsx和副边绕组lsy，副边绕组lsx绕制在磁芯中柱上且绕制ns1匝，副边绕柱lsy绕制在磁芯中柱上且绕制ns2匝，副边绕组lsx绕制方向与原边绕组lpx绕制方向相反，副边绕组lsy绕制方向与原边绕组lpy绕制方向相反，磁芯中柱上绕制np1+ns1匝绕组，磁芯中柱上绕制np2+ns2匝绕组。

9、进一步的，原边绕组lpx由np1匝绕组组成，若每层绕制匝绕组，从第一层pcb绕组端子开始连接，每层pcb依次串联，保证绕制方向一致，连接至第np1层pcb绕组端子结束；原边绕组lpy由np2绕组组成，从第一层pcb绕组端子开始连接，第一层pcb绕组端子与原边绕组lpx的端子相连，每层pcb依次串联，保证绕制方向一致且与原边绕组lpx的绕制方向相反，连接至第np2层pcb绕组端子结束。

10、进一步的，副边绕组lsx由ns1匝绕组组成，从第np1+1层的pcb绕组端子开始连接，每层pcb依次串联，保证绕制方向一致，连接至第np1+ns1层pcb绕组端子结束。

11、进一步的，副边绕组lsy由ns2匝绕组组成，从第np2+1层的pcb绕组端子开始连接，端子与副边绕组lsx的端子相连，每层pcb依次串联，保证绕制方向一致且与副边绕组lsx的绕制方向相反，连接至第np2+ns2层pcb绕组端子结束。

12、进一步的，一种充电机，包括所述的漏感可控的磁集成平面变压器。

13、与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

14、本发明通过将一个双向cllc谐振变换器的变压器通过绕组的不平衡分布，用漏感代替双向cllc谐振变换器中的原副边串联谐振电感，将三个磁性元件集成为一个平面磁芯，减小了变换器的体积的同时提高了变换器整体的功率密度、磁芯的利用率，同时通过调整磁芯中柱与边柱的气隙大小以及原、副边绕组在两个磁芯中柱上的数量分配，做到漏感感量精确控制，以满足不同情况下变换器的增益特性。

技术特征：

1.一种漏感可控的磁集成平面变压器，其特征在于，包括磁芯(11)、磁芯(21)、原边绕组、副边绕组、磁芯中柱和磁芯边柱；磁芯(11)、磁芯(21)相对设置，磁芯(11)和磁芯(21)之间设置依次设置有原边绕组和副边绕组；磁芯中柱设置在磁芯(11)上，磁芯中柱周围的磁芯(11)上分布设置有磁芯边柱。

2.根据权利要求1所述的一种漏感可控的磁集成平面变压器，其特征在于，磁芯中柱包括磁芯中柱(31)和磁芯中柱(32)，磁芯中柱(31)和磁芯中柱(32)对称设置在磁芯(11)。

3.根据权利要求2所述的一种漏感可控的磁集成平面变压器，其特征在于，磁芯边柱包括磁芯边柱(41)、磁芯边柱(42)、磁芯边柱(43)、磁芯边柱(44)、磁芯边柱(45)和磁芯边柱(46)，磁芯中柱(31)设置于磁芯边柱(41)、磁芯边柱(42)、磁芯边柱(43)与磁芯边柱(44)之间；磁芯中柱(32)设置于磁芯边柱(43)、磁芯边柱(44)、磁芯边柱(45)与磁芯边柱(46)之间；磁芯边柱(43)和磁芯边柱(44)为共用磁芯边柱。

4.根据权利要求3所述的一种漏感可控的磁集成平面变压器，其特征在于，磁芯中柱(31)、磁芯中柱(32)、磁芯边柱(41)、磁芯边柱(42)、磁芯边柱(43)、磁芯边柱(44)、磁芯边柱(45)、磁芯边柱(46)的气隙大小相同，磁芯中柱(31)与磁芯中柱(32)的有效截面积相同、磁芯边柱(41)、磁芯边柱(42)、磁芯边柱(45)、磁芯边柱(46)的有效截面积相同，磁芯边柱(43)、磁芯边柱(44)的有效截面积为磁芯边柱(41)、磁芯边柱(42)、磁芯边柱(45)、磁芯边柱(46)的两倍。

5.根据权利要求1所述的一种漏感可控的磁集成平面变压器，其特征在于，原边绕组包括原边绕组lpx和原边绕组lpy，原边绕组lpx绕制在磁芯中柱(31)上且绕制np1匝，原边绕组lpy绕制在磁芯中柱(32)上且绕制np2匝，原边绕组lpy绕制方向与原边绕组lpx绕制方向相反。

6.根据权利要求5所述的一种漏感可控的磁集成平面变压器，其特征在于，副边绕组包括副边绕组lsx和副边绕组lsy，副边绕组lsx绕制在磁芯中柱(31)上且绕制ns1匝，副边绕柱lsy绕制在磁芯中柱(32)上且绕制ns2匝，副边绕组lsx绕制方向与原边绕组lpx绕制方向相反，副边绕组lsy绕制方向与原边绕组lpy绕制方向相反，磁芯中柱(31)上绕制np1+ns1匝绕组，磁芯中柱(32)上绕制np2+ns2匝绕组。

7.根据权利要求6所述的一种漏感可控的磁集成平面变压器，其特征在于，原边绕组lpx由np1匝绕组组成，若每层绕制(1)匝绕组，从第一层pcb绕组端子(1)开始连接，每层pcb依次串联，保证绕制方向一致，连接至第np1层pcb绕组端子(2)结束；原边绕组lpy由np2绕组组成，从第一层pcb绕组端子(4)开始连接，第一层pcb绕组端子(4)与原边绕组lpx的端子(2)相连，每层pcb依次串联，保证绕制方向一致且与原边绕组lpx的绕制方向相反，连接至第np2层pcb绕组端子(3)结束。

8.根据权利要求6所述的一种漏感可控的磁集成平面变压器，其特征在于，副边绕组lsx由ns1匝绕组组成，从第np1+1层的pcb绕组端子(5)开始连接，每层pcb依次串联，保证绕制方向一致，连接至第np1+ns1层pcb绕组端子(6)结束。

9.根据权利要求6所述的一种漏感可控的磁集成平面变压器，其特征在于，副边绕组lsy由ns2匝绕组组成，从第np2+1层的pcb绕组端子(8)开始连接，端子(8)与副边绕组lsx的端子(6)相连，每层pcb依次串联，保证绕制方向一致且与副边绕组lsx的绕制方向相反，连接至第np2+ns2层pcb绕组端子(7)结束。

10.一种充电机，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的漏感可控的磁集成平面变压器。

技术总结一种漏感可控的磁集成平面变压器及充电机，包括磁芯、磁芯、原边绕组、副边绕组、磁芯中柱和磁芯边柱；磁芯、磁芯相对设置，磁芯和磁芯之间设置依次设置有原边绕组和副边绕组；磁芯中柱设置在磁芯上，磁芯中柱周围的磁芯上分布设置有磁芯边柱。本发明通过将一个双向CLLC谐振变换器的变压器通过绕组的不平衡分布，用漏感代替双向CLLC谐振变换器中的原副边串联谐振电感，将三个磁性元件集成为一个平面磁芯，减小了变换器的体积的同时提高了变换器整体的功率密度、磁芯的利用率，同时通过调整磁芯中柱与边柱的气隙大小以及原、副边绕组在两个磁芯中柱上的数量分配，做到漏感感量精确控制，以满足不同情况下变换器的增益特性。技术研发人员：安少亮,常天豪,汪航,王力,张琦受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17