CN102938294B - 高频电源变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频电源变压器，包括由变压器磁芯及缠绕在变压器磁芯上的线圈构成的原边，副边包括互相配合形成容纳原边的腔体的第一散热壳体及第二散热壳体，第一散热壳体与第二散热壳体上分别设有第一凹槽及第二凹槽，第二散热壳体在第二凹槽的中央还凸伸出凸部，凸部贯穿变压器磁芯以构成副边的感应端，所述第一散热壳体与第二散热壳体绝缘连接，第一散热壳体内加工有水道并设有进水口和出水口。本发明高频电源变压器，副边均匀包裹了原边的变压器磁芯及线圈，副边采用高导热高导电材料制成，以对原边直接散热，避免了变压器磁芯的局部高热，且变压器紧凑的结构设计，减少了电磁辐射，提高了磁场利用率及能量的转换效率。

Description

高频电源变压器

技术领域

本发明涉及一种电源变压器，尤其是一种利用水冷的高频电源变压器。

背景技术

电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电磁元件，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。

在开关电源中，高频电源变压器是进行电能转换的动力，是决定着开关电源性能好坏的重要部件。变压器在开关电源电路中起着磁耦合、传送电能、储存电能、抑制尖峰电压和尖峰电流的作用。还可以与电容电路构成频率振荡器，产生谐振，调整控制输出电压，实现电压的升降。因此，高频电源变压器的设计是开关电源设计的核心。

在高频电源变压器的设计中，如何保证电磁能量有效的传送、降低铁芯的发热量、提高电能转换效率是变压器性能中最为核心的要求。现有普遍的高频水冷电源用变压器都是将铜管缠绕到变压器磁芯上，铜管内通水进行冷却。但铜管与变压器接触面积小，散热效果差，加工时要将铜管与铜线共同缠绕在铁芯上，加工难度大。且该结构由于铜管缠绕的间隙会造成变压器的漏感大，影响功率输出的稳定性。如中国专利申请号为200520053895.1，专利名称为《线圈用水冷却的干式固体绝缘变压器》的专利文献公开了一种线圈用水冷却的干式固体绝缘变压器，其主要特点为线圈内、外表面置有不锈钢水套，而变压器本体之外装有片式散热器，水套和片式散热器之间有水道相连，依靠自然循环或者强迫循环实现线圈冷却。该结构虽然替代了常规干式变压器的空气冷却，但是需要在铁芯上的线圈上缠绕水套，导致铁芯上线圈缠绕的间距增大，从而导致较大的漏感及集肤效应，造成变压器的功率输出不稳定及电能转换效率不高的缺陷。

发明内容

本发明的目的是:提供一种发热量小、散热性能好、能量转换效率高及结构紧凑的高频电源变压器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高频电源变压器，包括由变压器磁芯及缠绕在变压器磁芯上的线圈构成的原边，副边包括互相配合形成容纳所述原边的腔体的第一散热壳体及第二散热壳体，所述第一散热壳体与第二散热壳体上分别设有第一凹槽及第二凹槽，所述第二散热壳体在第二凹槽的中央还凸伸出呈圆柱体的凸部，所述凸部贯穿变压器磁芯以构成副边的感应端，所述第一散热壳体与第二散热壳体绝缘连接，所述第一散热壳体内加工有水道并设有进水口和出水口。其中，所述第二散热壳体上所述第二凹槽与所述变压器磁芯的外周相配合，且所述第二凹槽的侧壁向外分布有相间的凹缝，以与缠绕在变压器磁芯上的所述线圈相配合，以对变压器原边的线圈及变压器磁芯进行均匀的包裹，防止变压器原边的局部高热。

较佳地，所述变压器磁芯为圆环形，所述变压器磁芯的内径与所述凸部的外径相配合。这样的设计，使得所述凸部的外径尽可能大，从而增大了所述凸部的横截面积，降低了导电阻值。

较佳地，所述第二散热壳体的外侧还连接有一盖体，所述盖体与所述第二散热壳体相配合形成有水道。优选地，所述第二散热壳体与所述盖体各自在两者相向的侧壁上开有内凹的槽道以配合形成水道。这样，在所述第二散热壳体侧形成有对第二散热壳体进行冷却的水道。

较佳地，所述第一散热壳体内的水道通过导水导管与所述第二散热壳体及所述盖体配合形成的水道相连通。

较佳地，所述第一散热壳体及第二散热壳体分别连接有第一输出端子及第二输出端子，所述第一输出端子通过导水水管与第一散热壳体内的水道相连通，所述第二输出端子通过导水水管与所述第二散热壳体及所述盖体配合形成的水道相连通，所述第一输出端子及第二输出端子之间通过导水水管连通。这样第一散热壳体及第二散热壳体侧皆形成了互相连通的水道，以对变压器整体进行冷却。

较佳地，所述第一散热壳体的第一凹槽内设有一电容器，所述电容器的一端与所述第一散热壳体相抵触、另一端与所述变压器磁芯相抵触，以方便第一散热壳体与第二散热壳体绝缘连接。

较佳地，所述第一散热壳体及第二散热壳体皆采用高导热高导电材料制成，优选地，第一散热壳体及第二散热壳体采用铝制材料制成，以增强散热壳体的导热率，减小其发热量。

较佳地，所述变压器磁芯上缠绕的线圈为利兹线，能较大降低原边线圈产生的热量。

本发明的有益效果是：本发明高频电源变压器，副边由包裹变压器磁芯的第一散热壳体及第二散热壳体构成，且第二散热壳体内的第二凹槽与变压器磁芯相配合，在第二凹槽中央处设有呈圆柱状的凸部，所述凸部贯穿所述变压器磁芯的中心，从而使得副边均匀包裹了原边的变压器磁芯及线圈，副边采用高导热高导电材料制成，以对原边直接散热，避免了变压器磁芯的局部高热，且变压器紧凑的结构设计，减少了电磁辐射，提高了磁场利用率及能量的转换效率；进一步，在第一散热壳体内设置有水道，第二散热壳体侧亦通过第二散热壳体与盖体的配合设置有水道，通过水道内的冷却液的循环流动以对变压器整体进行冷却，保证了高频电源变压器的散热性能，提高了产品的使用寿命。

附图说明

图1是本发明高频电源变压器的立体结构示意图；

图2是本发明高频电源变压器的分解结构示意图；

图3是图2另一角度的结构示意图；

图4是本发明高频电源变压器中第二散热壳体的结构示意图；

图5是本发明高频电源变压器中压盖的结构示意图；

图6是本发明高频电源变压器中第一散热壳体内管道的示意图；

图7是本发明高频电源变压器中第一散热壳体的俯视示意图；

图8是图7沿A-A的剖面示意图；

图9是图7沿B-B的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参照图1至图4，一种高频电源变压器，包括由变压器磁芯10及缠绕在变压器磁芯10上的线圈构成的原边，副边包括互相配合形成容纳所述原边的腔体的第一散热壳体20及第二散热壳体30，第一散热壳体20与第二散热壳体上30分别设有第一凹槽21及第二凹槽31，第二散热壳体30在第二凹槽31的中央还凸伸出呈圆柱体的凸部32，优选地，所述凸部32与第二散热壳体30一体成型。所述凸部32贯穿变压器磁芯10以构成副边的感应端，第一散热壳体20与第二散热壳体30绝缘连接，所述第一散热壳体20内加工有水道22并设有进水口22a和出水口22b。

在本实施例中，第一散热壳体20的第一凹槽21内设有电容器60，第二散热壳体30的第二凹槽31内放置有变压器磁芯10，所述凸部32的外径与变压器磁芯10的内径相配合，凸部32穿过变压器磁芯10的中心，且凸部32的顶端上开有第一定位孔32a,电容器60在相应的位置开有第二定位孔61，凸部32与电容器60通过第一定位孔32a及第二定位孔61固定连接，将变压器磁芯10固定在电容器60与第二散热壳体30的第二凹槽31之间。第一散热壳体20上设有第三定位孔25，在电容器60上相应设有第二定位孔61，第一散热壳体20与电容器60通过第三定位孔25及第二定位孔61固定连接。这样，第一散热壳体20与第二散热壳体30通过位于第一凹槽21内的电容器60实现了绝缘固定连接。优选地，变压器磁芯10为圆环形，变压器磁芯10的内径与所述凸部32的外径相配合，从而在有限空间的限制下，增大了凸部32的横截面积，降低了副边感应侧的电阻，从而减小了副边感应侧的电流损耗。

较佳地，第二散热壳体30上第二凹槽31与变压器磁芯10的外周相配合，且第二凹槽31的侧壁向外分布有相间的凹缝33，以与缠绕在变压器磁芯10上的所述线圈相配合。这样的结构，保证了副边均匀的包裹原边的变压器磁芯10及线圈，防止了变压器磁芯10的局部高热以使其使用寿命降低。

为了加强副边对原边的散热效果，第一散热壳体20及第二散热壳体30皆采用高导热高导电材料制成，优选地，第一散热壳体20及第二散热壳体30皆采用铝制材料制成。同时，变压器磁芯10优选为超微晶铁芯，与传统的铁氧体铁芯相比，具有体积小、高饱和电感、高磁导率及低损耗的优点。在变压器磁芯10上缠绕的线圈优选为利兹线，这样可减小原边线圈的发热量。缠绕在变压器磁芯10上的线圈通过与第二散热壳体30的第二凹槽31上的凹缝33配合，实现了副边对原边线圈的及变压器磁芯10的均匀包裹，从而避免了局部高热的发生。

为了进一步加强副边的散热冷却效果，参照图6至图9，在第一散热壳体20的内部设有水道22。水道22连接有进水口22a和出水口22b，冷却液经进水口22a沿箭头C所示方向进入第一散热壳体20后，在第一散热壳体20内部的水道22内流动，并在第一散热壳体20的底端进行分流，一路经沿第一散热壳体20内部的水道22横向流动，另一路经第一散热壳体20上设置的分流孔23经导水导管50流向第二散热壳体30。第二散热壳体30的外侧还连接有一盖体40，盖体40与第二散热壳体30相配合形成有水道。优选地，参照图5，第二散热壳体30与盖体40各自在两者相向的侧壁上开有内凹的槽道41以配合形成水道。位于第一散热壳体20底部的分流孔23通过导水导管50将冷却液导进位于第二散热壳体30侧的水道内。

第一散热壳体20及第二散热壳体30分别连接有第一输出端子24及第二输出端子34，第一输出端子24通过导水水管50与第一散热壳体20内的水道22相连通，位于第二散热壳体30侧的水道经导水水管50与第二输出端子34连接，再接着第一输出端子24及第二输出端子34之间通过导水水管50连通。这样由第一散热壳体20内的水道22进入的冷却液，经分流孔23进入到位于第二散热壳体30侧的水道内后，又经第二输出端子34、导水水管50及第一输出端子24返流至位于第一散热壳体20内的水道22中，如图6中的箭头D所示。冷却液最终经验箭头E所示方向从出水口22b导出以进行冷却处理。这样，副边在第一散热壳体20及第二散热壳体30两侧皆形成了完整的水道以对变压器原边产生的热量进行及时冷却，且水道设计的结构巧妙，导热率高，能及时对电源变压器进行冷却处理。

本发明高频电源变压器，副边由包裹变压器磁芯10的第一散热壳体20及第二散热壳体30构成，且第二散热壳体30内的第二凹槽31与变压器磁芯10相配合，在第二凹槽31中央处设有呈圆柱状的凸部32，所述凸部32贯穿所述变压器磁芯10的中心，从而使得副边均匀包裹了原边的变压器磁芯10及线圈，副边采用高导热高导电材料制成，以对原边直接散热，避免了变压器磁芯的局部高热，且变压器紧凑的结构设计，减少了电磁辐射，提高了磁场利用率及能量的转换效率；进一步，在第一散热壳体20内设置有水道22，第二散热壳体30侧亦通过第二散热壳体30与盖体40的配合设置有水道，通过水道内的冷却液的循环流动以对变压器整体进行冷却，保证了高频电源变压器的散热性能，提高了产品的使用寿命。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种高频电源变压器，包括由变压器磁芯及缠绕在变压器磁芯上的线圈构成的原边，其特征在于：副边包括互相配合形成容纳所述原边的腔体的第一散热壳体及第二散热壳体，所述第一散热壳体与第二散热壳体上分别设有第一凹槽及第二凹槽，所述第二散热壳体在第二凹槽的中央还凸伸出呈圆柱体的凸部，所述凸部贯穿变压器磁芯以构成副边的感应端，所述第一散热壳体与第二散热壳体绝缘连接，所述第一散热壳体内加工有水道并设有进水口和出水口；其中，所述第二散热壳体上所述第二凹槽与所述变压器磁芯的外周相配合，且所述第二凹槽的侧壁向外分布有相间的凹缝，以与缠绕在变压器磁芯上的所述线圈相配合。

2.如权利要求1所述的高频电源变压器，其特征在于：所述变压器磁芯为圆环形，所述变压器磁芯的内径与所述凸部的外径相配合。

3.如权利要求1所述的高频电源变压器，其特征在于：所述第二散热壳体的外侧还连接有一盖体，所述盖体与所述第二散热壳体相配合形成有水道。

4.如权利要求3所述的高频电源变压器，其特征在于：所述第二散热壳体与所述盖体各自在两者相向的侧壁上开有内凹的槽道以配合形成水道。

5.如权利要求3所述的高频电源变压器，其特征在于：所述第一散热壳体内的水道通过导水导管与所述第二散热壳体及所述盖体配合形成的水道相连通。

6.如权利要求5所述的高频电源变压器，其特征在于：所述第一散热壳体及第二散热壳体分别连接有第一输出端子及第二输出端子，所述第一输出端子通过导水水管与第一散热壳体内的水道相连通，所述第二输出端子通过导水水管与所述第二散热壳体及所述盖体配合形成的水道相连通，所述第一输出端子及第二输出端子之间通过导水水管连通。

7.如权利要求1所述的高频电源变压器，其特征在于：所述第一散热壳体的第一凹槽内设有一电容器，所述电容器的一端与所述第一散热壳体相抵触、另一端与所述变压器磁芯相抵触。

8.如权利要求1所述的高频电源变压器，其特征在于：所述第一散热壳体及第二散热壳体皆采用高导热高导电材料制成。

9.如权利要求1所述的高频电源变压器，其特征在于：所述变压器磁芯上缠绕的线圈为利兹线。