本发明专利技术涉及具有平面初级绕组和平面次级绕组的变压器（１２）。为了支持在工作期间的热耗散，每个绕组被集成到至少一个专用ＰＣＢ（３０，４０）中的基底上。ＰＣＢ（３０，４０）通过非铁磁的和电绝缘的材料（５０）互相分隔开。该材料（５０）比基底更好地传热。本发明专利技术同样涉及包括这样的变压器（１２）的设备。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及变压器，以及涉及包括变压器的设备，具体地涉及X射线成像设备。某些电负载对于它们的电源电压要求高电压。用于医学应用的X射线管例如典型地需要15kV到160kV的加速电压，这涉及类似乳房造影术(mammography)到计算层析术(computed tomography)的应用。用于工业应用的X射线管甚至需要高达400kV的电压。供应的功率可以从几瓦到大于100千瓦。高压可以藉助于高压变压器得到，高压变压器从可得到的低输入电压生成高的输出电压。高压变压器通常包括一个芯(core)，对于约50kHz到约400kHz的工作频率，典型地是铁芯。在芯上安排有初级和次级绕组，输入电压馈送到初级绕组的端子，而输出电压通过次级绕组的端子来提供。芯通常是具有两个腿的U形芯或具有三个腿的E形芯。绕组可被安排在芯的一个或多个腿上，此外，可被安排在连接腿的、芯的连接部分上。传统上，使用圆截面的线来实现变压器的绕组。第一线圈例如可被安排作为围绕芯的第一腿的初级绕组，而第二线圈被安排作为围绕芯的第二腿的次级绕组，或两个线圈可被安排成围绕芯的同一个腿套入。代替由线制成的绕组，例如可以使用箔或平面绕组。平面绕组包括由具有矩形截面的扁带制成的一匝或多匝(turn)。平面绕组导致减小的绕组电容和更高的结构复现性。在变压器工作期间造成的磁场引起涡流损耗。更具体地，任何类型的绕组都对垂直于导体和处在导体截面的平面中的磁场分量起反应。在基于线的绕组的情形下，排他地只有磁场的幅度、而非其方向是与损耗有关的。在平面绕组的情形下，只有垂直于矩形截面的长边的磁场分量对于损耗才是重要的，而平行于这个边的磁场分量是极不重要的。如果在一个为基于线的初级或次级绕组设计的变压器中将初级或次级绕组实现为平面绕组，则通常将有很大的垂直于平面次级绕组匝的长边的磁场分量，且这导致很大的涡流损耗。C.Quinn，K.Rinne，T.O’Donnell，M.Duffy和C.O.Mathuna的文档“A Review of Planar Magnetic Techniques and Technologies(平面磁技术和工艺一览)”，Applied Power Electronics Conferenceand Exposition，2001，APEC 2001，Sixteenth Annual IEEE 2001，Volume 2，4-8 March 2001，pp.1175-1183，涉及的是完全平面的磁结构。作为实施平面绕组的工艺，提到了印刷电路板(PCB)、柔性(flex)电路和压制的铜(stamped copper)。PCB被指示为实施平面绕组的高度可重复且可生产的手段。给出一个典型的PCB平面磁变压器，它由薄型(low profile)E芯和四层PCB组成，其中八个初级匝被夹在两个次级匝之间。这样的PCB具有热耗散差的缺点。次级绕组阻碍热量从夹在两个次级绕组的匝之间的初级绕组排出。而且，对于高压变压器，这样的PCB具有在低压初级绕组与高压次级绕组之间电绝缘差的缺点。本专利技术的目的是提供改进的变压器和包括变压器的改进的设备。这个目的是通过这样一个变压器而达到的，该变压器包括具有在基底上的平面初级绕组的至少第一PCB和具有在基底上的平面次级绕组的至少第二PCB，其中第一PCB和第二PCB通过非铁磁的和电绝缘的材料互相分隔开，该材料比基底更好地传热。这个目的还通过包括这样的变压器的设备，具体地是通过包括这样的变压器的X射线成像设备而达到。本专利技术是出于这样的构思，即用PCB工艺实现的变压器的绕组不必集成在单个PCB中。作为替代，变压器的平面初级和次级绕组可以用至少两个分开的、互相不电接触的PCB实现。PCB可以通过非铁磁的和电绝缘的任何材料互相分隔开。另外，该材料应当比PCB的基底更好地传热。为此，该材料可以或者具有超过基底的热传导率的热传导率，或者允许对流传热。本专利技术的优点在于，对于初级绕组和次级绕组使用单独的PCB，使得能够经由适当选择的分隔材料改进热耗散。本专利技术的再一个优点在于，对于初级绕组和次级绕组使用PCB，使得能够改进在它们之间的电绝缘。本专利技术的另一个优点在于，对于初级绕组和次级绕组使用PCB，使得变压器的构建更容易和灵活。由于初级绕组和次级绕组被安排在分开的PCB上，所以相同的PCB可以在不同的构象(constellation)中使用，例如带有初级绕组和次级绕组的不同组合，或是用不同的绝缘材料。而且，本专利技术保持用PCB实现的平面绕组的优点。由于使用平面绕组，变压器的构造可以是紧凑的、小的和轻的。与基于线的绕组布局相比较，还可以减小绕组电容。PCB的使用改进了电绝缘特性，因为高压绕组可以整个地封装。而且，特别地，PCB的使用使得绕组布局是可复现的。对于初级和次级绕组两者使用PCB，还允许在变压器的两边实现复合绕组结构。在本专利技术一个实施例中，在至少两个PCB之间的材料包括流体，尽管必须指出这并不是一个要求。使用这样的气体或液体材料具有的优点是通过对流传热，总的传热导可以显著地增加。流体例如可以是在PCB之间的缝隙中的六氟化硫，或者它例如可包括变压器油。为了保证变压器适合于高压应用，在初级和次级绕组之间必须保持某个绝缘距离。大的绝缘距离导致在两个PCB之间的小的电场强度，这限制了在这些PCB之间的绝缘材料上的应力。如果变压器包括一个芯，且如果该芯被接地，或如果由于某种其它原因在芯与绕组之间有电位差，那么在这个绕组与该芯之间也必须保持某个绝缘距离。然而，大的绝缘距离具有缺点，即对于该绕组的给定的期望有效截面，它们增加了变压器的总尺寸。如果例如通过接地而减小绕组的一端的电压电位，则所需要的绝缘距离可以减小，因此可以增加有效的绕组截面和减小绕组电阻。在本专利技术的一个实施例中，变压器包括具有至少一个芯腿(coreleg)的芯，PCB被安排在该腿周围。至少一个PCB的绕组包括在变压器工作期间具有较高电压电位的绕组部分和具有较小电压电位的绕组部分。在这个PCB内具有较小电压电位的绕组部分然后可被安排为比具有较高电压电位的绕组部分更靠近该至少一个芯腿。在绕组中的涡流损耗例如可以通过特定的绕组安排而被减小。如果绕组被相对一个水平线和相对一个垂直线来对称地安排，而该水平线和该垂直线经过该绕组所通过的芯窗口中心，则将有较小的垂直于绕组截面的长边的磁场分量，且作为结果，涡流损耗被减小。如果该PCB中的至少一个包括多个层，以及如果这个PCB的绕组包括分布到各层中的多个匝，则这可以通过相对一个假想线来对称地安排匝而达到，该假想线平行于周围安排有PCB的一个芯腿。变压器也可以包括用于初级绕组的一个以上的PCB，和/或用于次级绕组的一个以上的PCB。增加PCB的数目允许甚至更好的热耗散。当可得到几个PCB时，它们优选地被安排成使得具有不同电位的PCB的边(side)导致在PCB之间的空间中有尽可能小的电场强度。在本专利技术的一个实施例中，变压器包括用于初级绕组的一个以上的PCB、用于次级绕组的一个以上的PCB、和具有PCB所通过的窗口的芯。芯窗口然后可被划分成多个窗口部分，以及PCB不仅可以在芯窗口中以对称方式安排，而且也可以在每个窗口部分中以对称方式安排。由于在几本文档来自技高网...
【技术保护点】
变压器（１２），包括具有在基底上的平面初级绕组的至少一个第一印刷电路板（３０）和具有在基底上的平面次级绕组的至少一个第二印刷电路板（４０），其中所述至少一个第一印刷电路板（３０）和所述至少一个第二印刷电路板（４０）通过非铁磁的和电绝缘的材料（５０）互相分隔开，该材料（５０）比所述基底更好地传热。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-9-24 04104662.41.变压器(12)，包括具有在基底上的平面初级绕组的至少一个第一印刷电路板(30)和具有在基底上的平面次级绕组的至少一个第二印刷电路板(40)，其中所述至少一个第一印刷电路板(30)和所述至少一个第二印刷电路板(40)通过非铁磁的和电绝缘的材料(50)互相分隔开，该材料(50)比所述基底更好地传热。2.按照权利要求1的变压器(12)，其中所述材料(50)包括流体。3.按照权利要求1的变压器(12)，其中所述印刷电路板(43)中至少一个印刷电路板的绕组的一个端子(45)被接地。4.按照权利要求1的变压器(12)，还包括具有至少一个芯腿的芯(21)，所述印刷电路板(43)被安排在该芯腿周围，其中所述印刷电路板(43)中至少一个印刷电路板的绕组包括在所述变压器(12)工作期间具有较高的电压电位的绕组部分和具有较小的电压电位的绕组部分，以及其中在所述印刷电路板(43)中所述至少一个印刷电路板内、具有较小的电压电位的所述绕组部分被安排为比具有较高的电压电位的所述绕组部分更靠近所述至少一个芯腿。5.按照权利要求1的变压器(12)，还包括具有至少一个芯腿的芯(21)，所述印刷电路板(43)被安排在所述芯腿周围，其中所述印刷电路板(43)中至少一个印刷电路板包括多个层(L1，...L8)，其中所述至少一个印刷电路板(43)的绕组包括被分布到所述层(L1，...L8)的多匝，以及其中所述匝被相对一个假想线来对称地安排，而该假想线平行于周围安排有所述印刷电路板(43)的所述芯腿。6.按照权利要求1的变压器(12)，还包括具有至少两个芯腿的芯(21)，所述芯腿限制至少一个芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：C洛夫，B阿克曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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