本发明涉及变压器生产,具体涉及一种超薄变压器及其制备工艺。
背景技术:
1、随着快速充电器的技术应用趋于成熟,轻薄、小巧的体积要求应运而生。常规的快充要求功率18w以上,则需要体积较大的变压器,因而快速充电器体积明显大于普通便携式充电器,使得快充的应用和推广受到极大限制。
2、快充所使用的变压器结构目前绝大多数为常规绕制工艺,为了控制高度需要将产品可绕线区域一再压缩,使变压器的制程工艺较困难,无法实现自动化生产,造成制程工序增加,制程工艺难管控,品质一致性差,ems性能不稳定,有一定的不良率无法克服;同时不断压缩的绕线区域造成变压器的设计困难,变压器匝比设计只能选用高电压低电流的模式,限制较大。有极少数厂商引入平面变压器技术,但因制程工艺复杂,次级绝缘线饼采用飞线方式,初次级绝缘距离采用多种线架组装结构,无法自动化,占用大量人力,造成成本居高不下,无法全面推行。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种超薄变压器及其制备工艺,采用夹层式骨架结构,实现超薄平面变压器的自动化生产;同时还能根据变压器的性能需求对绕组进行自定义生产和验证,有效保证变压器电性的一致性以及品质的稳定性。
2、本发明是通过以下技术方案实现的:
3、第一方面,本发明公开了一种超薄变压器,其包括骨架、初级绕组、磁芯以及次级绕组,所述骨架包括顶层、底层以及夹层,所述次级绕组直接紧密缠绕在骨架的顶层与底层,所述初级绕组插接于夹层内,所述磁芯套设于骨架的外侧,次级绕组和初级绕组均位于磁芯的内部;所述初级绕组为多层pcb板结构,所述次级绕组为多层绝缘线饼结构。
4、结合第一方面,进一步的,所述初级绕组插入次级绕组的内部。
5、结合第一方面,进一步的,所述顶层的一侧设置有第一pin脚,所述第一pin脚和初级绕组通过导电胶相连接;所述底层远离第一pin脚的一侧设置有第二pin脚,所述第二pin脚和初级绕组通过导电胶相连接。
6、结合第一方面,进一步的,所述磁芯和第一pin脚、第二pin脚之间分别缠绕有次级绝缘线。
7、结合第一方面,进一步的,所述初级绕组和磁芯通过导电胶相连接。
8、结合第一方面,进一步的,所述初级绕组中的每层pcb板均为扁平铜导体。
9、第二方面,本发明还公开了一种超薄变压器的制备工艺,其包括以下步骤:
10、s100. 选择次级绕组的材料,根据骨架的厚度对性能的要求,搭建变压器厚度控制器的仿真模型,调整控制器的参数和策略,观察并评估仿真模型的响应和性能;
11、s200. 根据仿真模型的仿真结果,选择或设计与初级绕组或次级绕组相适应的电路原理图;
12、s300. 根据电路原理图的模拟结果,确定次级绕组的正负极材料以及结构,生产出对应的初级绕组或次级绕组;
13、s400. 按照:将次级绕组缠绕在骨架的顶层及底层、将初级绕组插入骨架的夹层,磁芯套设在骨架外侧,将pin脚弯折并使pin脚与初级绕组以及次级绕组电连接,将初级绕组、次级绕组、磁芯以及pin脚与骨架点胶的顺序,将变压器进行组装;
14、s500. 对组装后的变压器进行电学性能验证;
15、s600. 评估电学性能验证的结果,对变压器的性能进行评分。
16、结合第二方面,进一步的,在步骤s100中,变压器的仿真模型的搭建方法为:
17、设定仿真模型的响应函数,该响应函数的公式为:
18、
19、其中,为骨架厚度,为初级绕组电流密度,为初级绕组的电压,为初级绕组的匝数,为次级绕组电流密度,为次级绕组的电压,为次级绕组的匝数;
20、将初级绕组或次级绕组的电路的等效阻抗表现为:
21、
22、其中,为绕组电阻,为等效电感,为等效电容,为绕组的角频率。
23、结合第二方面,进一步的,在步骤s500中,变压器的电学性能验证公式为:
24、
25、其中,为变压器的输出电压,为变压器的输入电压,为初级绕组的匝数,为次级绕组的匝数。
26、结合第二方面,进一步的,在步骤s600中,变压器性能评分的计算公式为:
27、
28、其中,是变压器第项参数的权重,是变压器第项参数的性能指标,是指标数量。
29、本发明的有益效果:
30、1、本发明的超薄变压器,其采用夹层式骨架,有效降低变压器的整体厚度,同时采用多层电路板代替初级绕组结构,初级各绕组内嵌于多层电路板内,可实现自动化生产,使得变压器的组成部分模块化,产品性能一致性,可靠性更高。
31、2、 本发明的超薄变压器的制备工艺,基于构成变压器的次级绕组材料,结合骨架的厚度对性能进行分析,选择或设计相应的变压器厚度控制器的仿真系统,根据仿真结果设计相适应的电路原理图;确定次级绕组的正负极材料以及结构后,即可基于该控制器进行变压器成品的成品组装到性能验证、评分的快速流程,在提升超薄变压器的设计与验证效率的同时,有效保证变压器电性的一致性以及品质的稳定性。
1.一种超薄变压器,其特征在于,包括骨架、初级绕组、磁芯以及次级绕组,所述骨架包括顶层、底层以及夹层,所述次级绕组直接紧密缠绕在骨架的顶层与底层,所述初级绕组插接于夹层内,所述磁芯套设于骨架的外侧,次级绕组和初级绕组均位于磁芯的内部;
2.根据权利要求1所述的一种超薄变压器,其特征在于,所述初级绕组插入次级绕组的内部。
3.根据权利要求1所述的一种超薄变压器,其特征在于:所述顶层的一侧设置有第一pin脚,所述第一pin脚和初级绕组通过导电胶相连接;
4.根据权利要求3所述的一种超薄变压器,其特征在于:所述磁芯和第一pin脚、第二pin脚之间分别缠绕有次级绝缘线。
5.根据权利要求1所述的一种超薄变压器,其特征在于:所述初级绕组和磁芯通过导电胶相连接。
6.根据权利要求1所述的一种超薄变压器,其特征在于:所述初级绕组中的每层pcb板均为扁平铜导体。
7.一种超薄变压器的制备工艺,其特征在于,包括以下步骤:
8.根据权利要求7所述的一种超薄变压器的制备工艺,其特征在于,在步骤s100中,变压器的仿真模型的搭建方法为:
9.根据权利要求7所述的一种超薄变压器的制备工艺,其特征在于,在步骤s500中,变压器的电学性能验证公式为:
10.根据权利要求7所述的一种超薄变压器的制备工艺,其特征在于,在步骤s600中,变压器性能评分的计算公式为: