[发明专利]用于平面型变压器和感应器的绕组装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于平面变压器的绕组装置，尤其涉及用于高频AC变换或用于感应器的绕组装置。

背景技术

为了电力供应，通常必须将电压变换成另一种电压，且用户负载必须与供应电网电隔离。这通过具有铁芯以及初级和次级绕组的变压器来实现。这些初级和次级绕组通常由丝或线提供。对于一些特殊用途来讲，这些绕组中的至少一个由平面型绕组形成，如形成为导体带或箔或印刷电路板(PCB)。这种装置的优点在于良好的重复性和降低的电容。平面型绕组装置可从US 5,166,965、US 5,774,349、US5,991,178和WO 93/19515获知，并且在“高频平面型变压器绕组中的柔性箔技术的比较研究”(P.Zumel等人，IEEE电力电子学专家会议(PESC)，凯恩斯(澳大利亚)，2002年6月)和“利用准平面型绕组构造的改进PFC增压扼流圈”(D.Shonts，第14届IEEE应用电力电子学会议学报，美国德克萨斯州达拉斯市，(1999年)3月14至18日)进行了描述。公知的平面型绕组装置在图1中示出。

公知的平面型绕组装置中普遍所具有的缺陷由所称的“集肤效应”产生。沿着示于图2中的平面绕组路径的宽度存在不均匀的电流密度。这种不均匀随着绕组中的电流的频率的增加而组件，从而导致并不希望的额外的电力消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供用于平面型变压器或用于感应器的绕组装置，这种绕组装置展示出平面型绕组装置的优点并通过减少或避免集肤效应来克服前面所提及的缺陷，这样就可以进行较高频率的变换，且电力损失降低。本发明的另一个目的在于提供包括这种绕组装置的平面型变压器和感应器。

这些目的通过用于平面型变压器尤其是用于高频AC变换或用于感应器的绕组装置以及包括这种绕组装置的平面型变压器和感应器来实现，这种绕组装置包括至少两个传导层，每个传导层具有内孔并包括多个传导路径，这些传导路径相互电气绝缘并从该传导层的外周缘通向该传导层的内周缘，该传导层的内周缘邻近于该呈螺旋形式的内孔。

令人惊奇的是，现已发现，对于这种装置来讲，每个导体路径中的电流相同，而与往往出现在一个共用导体路径而不是出现在这些螺旋状导体路径中的集肤效应相比，每个导体路径中的集肤效应减少。电流密度的均匀性显著增加，甚至对于更高的频率来讲也是如此。这样就可以减少甚至避免可能会出现的电力损失。

避免一个传导层的该导体路径相互连接的这种内孔还可用于容纳变压器铁芯或感应器铁芯。

在本发明的有利实施例中，提供用于承载该传导层的至少一个承载板。承载装置的提供允许不能够支撑它们本身的传导层和导体路径即非常小和薄的层和路径的使用。也可使用这些承载板之外的其它承载装置。不过，这些承载板具有支撑这些传导层的整个结构的优点。这样就避免了这些绕组装置的并不希望的变形。若不需该绕组装置所围绕在周围的变压器铁芯或感应器铁芯，那么该承载板也可是连续的，并且可根本不设有孔。

根据本发明的实施例，这些导体路径具有基本上相同的形状。通过提供基本上相同的形状，就可容易地确保这些导体路径围绕基本上相同的磁通量，从而导致感生到不同的导体路径的基本上相同的电压。

在优选实施例中，这些承载板电气绝缘，且在这些承载板的每个侧面上设有传导层，其中，由这些导体路径在承载板的不同侧面上形成的在该内孔周围的螺旋的旋转方向彼此相反。该承载层的每个侧面中的一个在如该内周缘的两个导体路径的终结点连接，这两个导体路径产生一种路径，该路径在一个导体路径的起始点开始，并在另一个导体路径的起始点终结，其中，该路径以在该内孔周围的一个旋转方向旋转。

在有利实施例中，每个承载板的两个传导层具有基本上呈镜像的形状(mirrored shape)，从而确保基本上感生的电压。

还优选在这些承载板之间提供绝缘板，以将相邻的承载板的传导层相互绝缘。即便是将在每个侧面上带有传导层的相邻的承载板紧紧地排列在一起，也可通过设在这些承载板之间的绝缘板避免短路。

在本发明的另一个实施例中，绕组装置包括在该内孔周围旋转的多个绕组路径，每个绕组路径包括多个导体路径，其中，这些多个导体路径的导体路径在该外周缘的它们的起始点处和在该内周缘的它们的终结点处交替连接，且由每两个连接的导体路径所形成的在该内孔周围的螺旋旋转方向彼此相反。绕组路径包括不同传导层的多个导体路径。