[发明专利]一种无空气隙的变压器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及变压器，尤其是无空气隙的变压器及其制造方法。

背景技术

在很多功率型磁性元器件中，例如反激变压器，为了防止磁性材料饱和，即随着所加的电流的增加，磁场强度会随之增加，没有气隙的磁性器件的磁感应强度会增加很快，达到磁性材料的饱和磁感应强度值，在这个过程中，器件的磁导率下降的很快，即电感值下降很快，丧失了变压器的功能，同时会引起其它元器件的功能丧失或者损坏。

防止变压器饱和的方法可以通过增大气隙或弱磁性材料的间隙。在其它因素均相同的情况下，气隙或者通过弱磁性材料的间隙对电感值和饱和特性影响很大，气隙或者间隙大时，电感值小，饱和特性好；气隙或者间隙小时，电感值增大，饱和特性变差。

一种常见的方法是通过加工磁芯的中柱来获得气隙，如EE磁芯。这种方法的磁芯需要二次加工，容易损伤磁芯，同时难以保证较高的尺寸要求。气隙较大和较小时，加工磁芯的中柱来获得气隙的方法存在很多问题。对于大尺寸的气隙，易造成漏磁大，从而使产品在高频下的损耗大；对于小尺寸的气隙，例如几十个微米，此种方法不易实现。另一种常见的方法是通过在磁芯的接触面垫胶带、陶瓷板等弱磁性材料形成间隙。胶带和瓷板等材料都需要二次加工，增加了胶带和瓷板的制作工序，并且组装的工序也比较麻烦，花费较多的人力、物力。当胶带等有机材料在漏磁区域高温状态下工作，材料的性质（包括材料的厚度）随温度变化而变化，对电性有较大的影响；长期工作会随着时间的增加而明显老化、变形，有的甚至脱落。同加工磁芯中柱来获得气隙方法一样，在磁芯的接触面垫胶带、陶瓷板的方法难以生产较大和较小间隙的变压器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种无空气隙的变压器及其制造方法，使得变压器的电感值稳定，损耗小，可靠性高，易于批量生产。

本发明的技术问题通过以下技术手段予以解决：

一种无空气隙的变压器的制造方法，所述变压器包括磁芯和线圈，所述磁芯至少包括两个磁芯单体，每个磁芯单体至少包括一个与其他磁芯单体接触的接触面，所述制造方法包括以下步骤：

S1：将磁性材料流延形成至少一个磁芯单体的磁体胚体；

S2：在至少一个所述磁体胚体的一个表面，流延至少一层弱磁性氧化物层以形成间隙层胚体；

S3：烧结步骤S2的产品得到磁体和间隙层一体化的磁芯单体，该磁芯单体以所述间隙层作为接触面；

S4：将所述磁芯单体与带有线圈的骨架相固定，或者将线圈直接绕制在一个磁芯单体上后与其他磁芯单体相固定。

优选地：

所述步骤S2包括以下步骤：在至少一个所述磁体胚体的一个表面，交替流延弱磁性氧化物层与磁性材料层以形成所述间隙层胚体。

所述弱磁性氧化物层的材料按质量比包括：Fe₂O₃ 30-70%、ZnO10-30%和CuO1-10%，烧结后的相对磁导率值范围为1~5。

每层所述弱磁性氧化物层的厚度介于6μm至200μm间。

一种无空气隙的变压器，包括磁芯，所述磁芯至少包括两个磁芯单体，每个磁芯单体至少包括一个与其他磁芯单体接触的接触面，其特征在于：

至少一个所述的磁芯单体上包括通过流延、共烧结形成的作为接触面的间隙层，所述间隙层包括弱磁性氧化物层；所述磁芯单体与其它磁芯单体，可能有其它绝缘材料（例如：骨架）通过夹具、胶带或胶水固定形成所述变压器。

优选地：

所述间隙层包括交替叠置的弱磁性氧化物层与磁性材料层。

所述弱磁性材料按质量比包括：Fe₂O₃ 30-70%、ZnO10-30%和CuO1-10%，烧结后的相对磁导率值范围为1~5。

每层所述弱磁性氧化物层的厚度介于6μm至200μm间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在磁芯的接触面上流延、烧结制作弱磁材料层，可以实现磁芯间的各种尺寸的间隙，容易制作出不同电感值的变压器产品，尤其是传统方法不能实现的间隙小的变压器，此方法可以容易实现200μm以下，尤其是100μm以下，最小6μm的间隙。