摘要：平面变压器这一技术近年来在我国的发展比较突出，我将选取此技术，从其主要专利技术分析方面介绍平面变压器技术。
关键词：变压器；磁芯；绕组
1 平面变压器概述
传统变压器通常是将铜线圈绕制在磁芯上装配而成，其体积一般较大，并且绕组匝数多，相关寄生参数较难控制，在生产过程中也较难保证产品的一致化程度。而平面变压器的出现则极大改善了这一问题，其与传统变压器的最大区别就于它的结构，典型结构如图1-1所示。
平面变压器是一种扁平结构的变压器，磁芯多采用 E 型、RM 型平板磁芯，高度得到极大降低的同时增大了散热面积。考虑到变压器较高的应用频率，磁芯材料方面选择具有高磁导率、高饱和磁感应强度以及低损耗特性的 MnZn 铁氧体材料；绕组方面通常采用铜箔或印制电路板（PCB）堆叠构成[1]。
2 专利申请现状分析
平面变压器具有体积小、功耗低、高频性能和散热性能好等优势，使其在开关电源中逐渐获得广泛的使用。平面变压器在开关电源利用上的优势，使其得到广泛关注。对于平面变压器的专利申请，申请人主要集中在平面变压器磁芯结构和绕组形状两个方面。
2.1 平面变压器磁芯结构
磁芯作为平面变压器的核心部件，其性能的好坏直接决定平面变压器的优劣。平面变压器磁芯的磁芯形状多种多样，申请人积极寻找和开发适用于小型化的磁芯形状。
JPH08293417A（SUMITOMO SPEC METALS）公开了一种适用于平面变压器的E型磁芯，如图2-1所示。E型磁芯制作工艺简单，适用于小型化要求的平面变压器场合，是目前常用的平面变压器磁芯形状。此篇专利申请也成为日后多篇专利申请的引证文件，被引证次数多达62次。
JPH11186055A（松下电器有限公司）公开了一种适用于平面变压器的软磁性磁芯结构，如图2-2所示。该磁芯具有三个芯柱，上磁轭和下磁轭，三个磁柱不处于同一平面上，三个磁柱组成三角形结构，在每个磁柱上分别具有绕组，绕组分别是由印制在印刷电路板上的印刷图形组成，该磁芯结构能够减小平面变压器的体积，并减小漏感。
CN201503752U（成都金之川电子有限公司）公开了一种小型平面变压器磁芯，如图2-3所示。包括凹槽形主体和与之配合的盖板，主体的中心为圆柱形绕线柱，主体的外形为矩形，主体的两侧设有卡槽，盖板的对应位置设有盖板卡槽。矩形磁芯开口较大，引线之间干扰小，电阻小，损耗小，引线方便。主体和盖板连接牢固，避免了开裂现象，可延长变压器的使用寿命。
CN105869855A（浙江求缺科技有限公司）公开了一种双柱磁芯结构的平面变压器，如图2-4所示。通过将铁氧体磁芯设计为“πI”结构，“πI”结构的铁氧体平板变压器磁芯包括上磁芯和下磁芯上磁芯包括一个平板和两根磁柱，两根磁柱设置在平板上，两根磁柱的截面相等，形状相同，平行排列；下磁芯为一个与上磁芯平板形状和大小相同的平板；上磁芯和下磁芯之间黏接，在上磁芯和下磁芯之组合的完整磁路间跟据需要可设置磁路气隙垫层或不留气隙。该磁芯结构既降低了磁芯的整体厚度又保证了整个磁路磁通密度的均衡。
另外，在一些专利文件中也披露了在平面变压器中可以没有磁芯，例如EP0935263A2（香港城市大学）公开了一种无铁芯印刷电路板型变压器，如图2-5所示。包括初级线圈和次级线圈，分别蚀刻在印刷电路板相对的两面上，在它们中间没有铁芯。由于不需要使用铁氧体铁芯，制造过程可以简化并可以做为自动化生产的一部分，该变压器有宽阔的可用频率，体积也得到了进一步减小。
2.2 平面变压器绕组形状
绕组作为平面变压器的另一核心部件，其性能的好坏也会直接决定平面变压器的优劣。申请人也在积极寻找和开发适用于小型化的绕组排列方式，以减少漏感。
EP0516456A2（HWANG P）公开了一种平面变压器用印刷电路绕组，如图2-6所示，包含有一线圈组及一铁心，线圈组由线圈基片胶叠而成，而线圈基片为形成有线圈状电路的印刷电路板，各线圈基片的圈状电路顺次连通；线圈组设有用以外接导线的引出端子，并且介绍了该变压器的制造方法，利用印刷电路线圈代替传统的漆包线，制作简单，适于工业化生产。
CN201594463U（李战功）公开了一种叠层片式平板变压器，如图3-7所示。包括铁芯，其中，铁芯上套设有原边绕组，原边绕组由至少两个片状线圈串联组成；在每个原边绕组的两个片状线圈之间设置有一个由片状线圈组成的副边绕组，原边绕组与副边绕组之间、及原边绕组之间均设置有绝缘层。该结构的变压器能减小漏电感，消除常规变压器存在的磁芯局部过热，使趋肤效应、邻近效应得以改善，具有很高的功率密度和效率，并且电磁干扰低，制备材料廉价易得。
CN102243918A（深圳市鸿泰达实业有限公司）公开了一种平面变压器，如图2-8所示。包括有磁芯、初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组的其中一个绕组为扁平绝缘线绕制，另一个绕组为PCB板印刷线路绕组，且初级绕组与次级绕组交叉放置。该平面变压器使初级绕组与次级绕组均可承载较大的电流，从而在保证其体积依然非常小巧紧凑的前提下，大大提高了变压器的效率和功率，节省了成本。
EP3062318A1（台达电子工业股份有限公司）公开了一种PCB平面变压器，如图2-9所示，包括：初级侧线圈层，其中形成有初级侧线圈，并且构成所述初级侧线圈的线束具有第一水平宽度；次级侧线圈层，其中形成有次级侧线圈，并且构成次级侧线圈的线束具有第二水平宽度；以及屏蔽层，位于初级侧线圈层与次级侧线圈层之间，屏蔽层中形成有导体，并且屏蔽层中的导体具有第三水平宽度，其中，初级侧线圈的线束的第一水平宽度和次级侧线圈的线束的第二水平宽度中的至少一个小于屏蔽层中的导体的第三水平宽度。该PCB平面变压器，即使在压合误差最大的情况下，也能够减小成品PCB平面变压器的次级侧与屏蔽层之间相重合的面积以及初级侧和屏蔽层之间相重合的面积分别和设计重合面积之间的偏差或能够保证成品PCB平面变压器的次级侧与屏蔽层之间相重合的面积以及初级侧和屏蔽层之间相重合的面积分别和设计重合面积相等，从而减小了压合误差所引起的初、次级侧之间的分布电容的误差。
3 总结
通过此次技术综述的撰写，结合平面变压器的发展历史，对平面变压器相关专利进行分析，分析了国内外的发展情况，理清了平面变压器的发展脉络，对平面变压器的相关技术有了一个全面的了解。
这次技术综述的撰写，为后续相关平面变压器专利的审查打下了一个基础，有助于更好地理解技术方案，把握发明构思，并且根据特点，合理选择数据库，扩展关键词，有效提高审查质量。
参考文献：
[1] 王俊陶，小型高效高可靠性开关电源设计研究[D]：[硕士学位论文].四川：电子科技大学，2016：10-13。
[2] 祝 锦，平面变压器绕组高频损耗的研究[D]：[硕士学位论文].南京：南京航空航天大学，2008：1-7。
[2] 耿笑炎，高功率密度平面变压器[D]：[硕士学位论文].四川：电子科技大学，2005：1-4。
论文作者:苏宝珍
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
标签：变压器论文; 绕组论文; 平面论文; 磁芯论文; 侧线论文; 次级论文; 线圈论文; 《电力设备》2018年第14期论文;