[发明专利]高频电力变压器和构成方法

说明书

技术领域

本发明涉及高频电力变压器和构成高频电力变压器的方法。特别地，本发明涉及这样的高频电力变压器以及形成所述变压器的方法：其中，第一绕组被布置为经过第二绕组的至少两个绕组孔(winding aperture)。

背景技术

当构成高频电力变压器时，需要考虑多种可能的问题，以便使变压器尽可能有效和高效地运行。

第一个问题是“集肤效应”所引起的，其是AC(交流)现象。当AC流经导线或电缆等导体时，内部涡流在导体中产生。这些涡流使得电流密度在导体表面处比在导体中心处大。这是由于导体的有效电阻向着导体中心随着电流频率增大。

参照图1A，示出了沿着导体101的圆周的截面。假设AC信号经过导体101。由于AC信号，电流密度103被指示为在导体101边缘附近最强。参照图1B，同样的导体101被示为沿着其长度的截面，以便指示沿着导体表面的同样的电流密度103。

第二个问题由于电流集聚或“邻近效应”而导致。这发生在沿着导体的边缘处，其中，磁场强度(磁通)集中。这在变压器中特别重大，其中，第一隔离导体具有经过其的AC信号，从而产生磁场。第一导体的磁场在邻近的导体中感应出涡流，其改变电流通过邻近导体的分布。也就是说，电流集聚将沿着邻近第一导体的第二导体的表面发生。这有效地增大了邻近导体的AC电阻，并因此增大了发热和损耗。

参照图2，隔离导体201被示为紧邻邻近的导体203。交流205被示为经过隔离导体201。此电流205产生磁场207，其又产生将在邻近导体203中产生的涡流。涡流使得电流集聚209问题与在邻近导体203的表面附近流动的电流相关联。也就是说，集聚问题是由于绕组邻近区域的电流集中引起的。

一种已知的移除这些效应的方法是使用Litz导线，其由彼此个体绝缘并扭在一起的多个较小直径的导线构成。这在某种程度上有助于减小集肤效应以及邻近效应。然而，Litz导线昂贵。

本发明的目的在于克服或至少缓和某些或全部上面提到的问题，或至少向公众提供有用的选择。

发明内容

根据一实施形态，本发明提供了一种高频电力变压器，其包含第一绕组、第二绕组和芯，其中：芯被布置为围绕第二绕组的至少一部分，第二绕组包含通过第二绕组的至少两个绕组孔，第一绕组被布置为经过所述至少两个绕组孔。

根据另一实施形态，本发明提供了一种构成包含第一绕组、第二绕组和芯的高频电力变压器的方法，该方法包含以下步骤：将芯布置为围绕第二绕组的至少一部分，将第一绕组布置为经过第二绕组的至少两个绕组孔。

根据本发明的特定实施例，降低了与电流集聚以及集肤效应相关联的问题。

附图说明

现在将参照附图仅仅以举例的方式介绍本发明的实施例，在附图中：

图1A示出了导体截面部分上的集肤效应；

图1B示出了导体上的集肤效应；

图2示出了邻近导体上的电流集聚效应；

图3示出了根据本发明一实施例的高频电力变压器的绕组；

图4示出了根据本发明一实施例的高频电力变压器的前视图；

图5A示出了根据本发明另一实施例的高频电力变压器的绕组的透视图；

图5B示出了根据本发明另一实施例的高频电力变压器的透视图；

图6示出了根据本发明另一实施例的高频电力变压器的绕组的截面图；

图7A示出了根据本发明另一实施例的高频电力变压器的绕组；

图7B示出了在进一步的制造步骤之后的图7A的绕组。

具体实施方式

现在介绍高频电力变压器的第一实施例。高频变压器可如同例如在开关式电源或转换器中使用的那样使用。

图3示出了根据此实施例的高频电力变压器的绕组。

在此实施例中，绕组301由挤压铜块形成。然而，将会明了，绕组也可由用于构成变压器绕组的一种或多于一种的其他合适的导电材料形成，例如铝。

绕组301可由固体铜块形成，其中，使用例如铣削等任何已知的合适技术，将部分铜从块中移除。在此实施例中，绕组被形成为实质上为C或U形部分，其包含大致互相平行的两个侧腿部分(side leg portion)303以及连接侧腿部分303的顶部305。在此实施例中，绕组301为一个单片铜片。也就是说，绕组的侧部和顶部被形成为一个一体化元件。

透过各个侧部303形成多个孔或洞307，使其从各个侧部的最接近顶部305的末端延伸到侧部的相反的远端。也就是说，洞(绕组孔)的矩阵(matrix)从侧部303的顶到底透过。使用例如钻孔等任何合适的已知制造技术来形成洞。