平面变压器专利申请分析

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平面变压器[实用新型专利]

专利名称：平面变压器
专利类型：实用新型专利
发明人：李宁川,亿一德,邓志江申请号：CN201820687853.0申请日：20180509
公开号：CN208368321U
公开日：
20190111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供了一种平面变压器，涉及变压器技术领域，以解决现有技术中存在的两磁芯不能紧密贴合、两磁芯之间易错位、及两磁芯与绕组间相对位置不固定的技术问题。

该平面变压器，包括相互叠合设置的第一磁芯和第二磁芯，以及设置在第一磁芯和第二磁芯之间的绕组，还包括一固定装置，所述固定装置包括：一基体，所述基体贴合于所述第一磁芯的外表面；至少一弹片，所述弹片从所述基体伸出并向所述第二磁芯的方向延伸直至与所述第二磁芯卡接；至少一支撑臂，所述支撑臂从所述基体伸出并向所述绕组的方向延伸至抵压于所述绕组。

本实用新型使两磁芯紧密贴合，不易错位，与绕组相对位置固定。

申请人：杭州富特科技股份有限公司
地址：310000 浙江省杭州市西湖区西园九路6号7幢一层-五层
国籍：CN
代理机构：北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：毕翔宇
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平面变压器专利申请分析

平面变压器专利申请分析摘要：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。

平面变压器技术专利分析

平面变压器技术专利分析作者：王红芬来源：《科学与财富》2016年第19期摘要：从专利的角度研究了平面变压器技术的发展趋势和竞争格局，分别对国外和中国的申请人分布情况进行统计分析，希望对相关领域研究人员或企业科技管理相关人员有所帮助。

关键词：平面变压器、发展趋势、专利分布通常的电源电路都要使用变压器等磁性元件，而在电源电路的小型化是当前电子产品发展的趋势，减小变压器体积的方法就是提高工作频率。

而常规变压器体积和效率难以同时提高，而平面变压器的绕组成扁平状，其厚度甚至小于导体的趋肤深度，因此有效避免的电流的趋肤效应，效率和工作频率都得到了提高。

因此，平面变压器是今后的研究趋势。

1.平面变压器技术专利发展历程平面变压器已经经过了二十几年的发展，由图1可以发现，其技术发展大致分为两个阶段（本文所有的专利数据库统计截止至2013年）。

1.1起步期：1976-1990年1976年3月10日，申请人为BELL TELEPHONE LAB INC发明人SEIDEL H首先公开了一种单层电路板上的隔离电路，该电路包含对应数据信号的微波震荡电路，耦合微波信号的平面变压器。

20世纪70年代，外国各企业开始对平面变压器进行研究。

这一时期，仅有零星的关于平面变压器的专利申请。

1990年以前，全球关于平面变压器的申请仅为十几件，且申请人均为国外的大公司，例如通电电气，IBM，贝尔实验室，斯伦贝谢技术公司，亚德诺半导体等。

然而，在上述申请中，大部分仅涉及利用平面变压器中的平面绕组耦合隔离功能，例如来贝尔实验室申请的专利US4024452A，采用平面绕组耦合震荡电路中产生的微波，重点不在平面变压器本身的改进上面；或者涉及平面变压器中平面绕组的改进，平面绕组的改进也只是将常规的漆包线螺旋的平面的绕制在变压器铁芯上面，用以来处理大电流与高的击穿电压，这种类型的平面变压器属于早期的绕线式平面变压器。

可见，这一时期的专利主要关注于利用平面变压器平面绕组初级阶段改进，处于小规模研究阶段。

平面变压器[发明专利]

专利名称：平面变压器
专利类型：发明专利
发明人：罗纳德·K·福里克,马蒂纽斯·C·史密特,赫尔曼·艾利森申请号：CN99811122.8
申请日：19990809
公开号：CN1319238A
公开日：
20011024
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种平面变压器,它包括一具有一中央铁心柱和间隔相邻铁心柱的E型铁心,一初级绕组,第一和第二次级磁道。

初级绕组设置在磁芯的中央铁心柱延伸过的初级绕组层上;第一次级磁道设置在第一次级绕组层上,该第一次级磁道包括每段限定次级绕组的数个相互串联的分段,该次级绕组包括一分匝线圈,其结构设置成能提供变压器一预定的低输出电压;第二次级磁道设置在第二次级绕组层上,该第二次级磁道相对于第一次级磁道以镜象的方式设置。

次级磁道可设置一有效地经受铁心相邻铁心柱的漏感的端区而能减小次级铁心柱上的感应电压。

申请人：核子生态能量有限公司
地址：英属泽西岛
国籍：JE
代理机构：中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人：王以平
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平面变压器专利申请分析
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。