CN105428045A - 高频水冷变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高频水冷变压器，涉及变压器技术领域，以解决现有的高频水冷变压器单台输出功率输出电流有限，不能满足对高频整流电源输出大电流大功率电能要求的问题。本发明所述的高频水冷变压器，包括第一铜排、第二铜排、多个整流装置和多个变压器单体；每个变压器单体包括铁芯、初级线圈和次级线圈；初级线圈绕和次级线圈均绕制在铁芯上；多个变压器单体之间的多个初级线圈串联；多个变压器单体之间的多个次级线圈并联，且并联的多个次级线圈与第二铜排连接；多个整流装置与多个变压器单体的多个次级线圈一一对应连接并均匀分布。本发明主要应用于高频整流电源中。

Description

高频水冷变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其是涉及一种高频水冷变压器。
背景技术
电能是国民经济和人民生活的命脉，随着工业发展和人民生活水平的日益提高，全球用电量每年持续增长。同时，随着非线性负载所占比例不断的增加，导致电能质量问题越来越严重。
现有技术中，高频水冷变压器均设计成单台输出，有单独的水冷线圈和水冷板，输出整流装置均要独立设计和安装，且与变压器距离相对远，结构复杂。
然而，本申请发明人发现，由于现有技术中的高频水冷变压器单台输出功率和输出电流有限，并且需要单独的水冷线圈或水冷管，输出整流装置要独立设计和安装，因此不能满足对高频整流电源输出大电流和大功率电能的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高频水冷变压器，以解决现有技术中的高频水冷变压器单台输出功率和输出电流有限，不能满足对高频整流电源输出大电流和大功率电能要求的问题。
本发明提供一种高频水冷变压器，包括：第一铜排、第二铜排、多个整流装置和多个变压器单体；每个所述变压器单体包括：铁芯、初级线圈和次级线圈；所述初级线圈和所述次级线圈均绕制在所述铁芯上；多个所述变压器单体之间的多个所述初级线圈串联；多个所述变压器单体之间的多个所述次级线圈并联，且并联的多个所述次级线圈与所述第二铜排连接；多个所述整流装置与多个所述变压器单体的多个所述次级线圈一一对应连接并均匀分布。
其中，所述变压器单体的所述初级线圈和所述次级线圈均采用连续绕制的方式紧密绕制于所述铁芯上。
具体地，所述次级线圈单独绕制，所述初级线圈围绕所述次级线圈依次紧密夹绕。
实际应用时，所述变压器单体的所述初级线圈的导线采用利兹线，所述变压器单体的所述次级线圈的导线采用紫铜管；所述初级线圈的匝间用导线上包绕的半叠二层亚胺薄膜绝缘隔离，所述次级线圈的匝间用绝缘纸带包绕隔离。
其中，所述次级线圈两端均连接有冷却水水嘴，所述冷却水水嘴连接有水冷管，所述水冷管分别设于多个所述变压器单体的上下两端。
具体地，所述水冷管焊接于所述第一铜排和所述第二铜排上，所述水冷管与所述整流装置匹配对应固定。
进一步地，所述第一铜排与所述第二铜排分别连接有引线，所述引线靠近所述水冷管固定。
优选地，所述次级线圈与所述第二铜排的连接方式、所述第一铜排与所述引线的连接方式、所述第二铜排与所述引线的连接方式为螺栓连接或焊接中的任意一种。
更进一步地，每个所述整流装置与每个对应的所述次级线圈的距离均一致。
实际应用时，所述第一铜排与所述第二铜排上分别设有绝缘垫。
相对于现有技术，本发明所述的高频水冷变压器具有以下优势：
本发明提供的高频水冷变压器中，包括：第一铜排、第二铜排、多个整流装置和多个变压器单体；每个变压器单体包括：铁芯、初级线圈和次级线圈；初级线圈和次级线圈均绕制在铁芯上；多个变压器单体之间的多个初级线圈串联；多个变压器单体之间的多个次级线圈并联，且并联的多个次级线圈与第二铜排连接；多个整流装置与多个变压器单体的多个次级线圈一一对应连接并均匀分布。由此分析可知，本发明提供的高频水冷变压器，由于多个变压器单体并联输出，因此能够实现大电流、大功率输出；并且，整流装置与变压器单体的次级线圈一一对应连接且均匀分布，具有均流的效果，从而使整流输出的效果有所提高，进而能够满足对高频整流电源输出大电流和大功率电能的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的高频水冷变压器的主视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的高频水冷变压器的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的多个变压器单体中线圈的绕制结构示意图。
附图标记：
1-第一铜排；2-第二铜排；3-整流装置；
4-变压器单体；41-铁芯；42-初级线圈；
43-次级线圈；5-冷却水水嘴；6-水冷管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的高频水冷变压器的主视结构示意图；图2为本发明实施例提供的高频水冷变压器的俯视结构示意图。
如图1和图2所示，本发明实施例提供一种高频水冷变压器，包括：第一铜排1、第二铜排2、多个整流装置3和多个变压器单体4；其中，每个变压器单体4包括：铁芯41、初级线圈42和次级线圈43；初级线圈42和次级线圈43均绕制在铁芯41上；多个变压器单体4之间的多个初级线圈42串联；多个变压器单体4之间的多个次级线圈43并联，且并联的多个次级线圈43与第二铜排2连接；多个整流装置3与多个变压器单体4的多个次级线圈43一一对应连接并均匀分布。
相对于现有技术，本发明实施例所述的高频水冷变压器具有以下优势：
本发明实施例提供的高频水冷变压器中，如图1和图2所示，包括：第一铜排1、第二铜排2、多个整流装置3和多个变压器单体4；每个变压器单体4包括：铁芯41、初级线圈42和次级线圈43；初级线圈42和次级线圈43均绕制在铁芯41上；多个变压器单体4之间的多个初级线圈42串联；多个变压器单体4之间的多个次级线圈43并联，且并联的多个次级线圈43与第二铜排2连接；多个整流装置3与多个变压器单体4的多个次级线圈43一一对应连接并均匀分布。由此分析可知，本发明实施例提供的高频水冷变压器，由于多个变压器单体4并联输出，因此能够实现大电流、大功率输出；并且，整流装置3与变压器单体4的次级线圈43一一对应连接且均匀分布，具有均流的效果，从而使整流输出的效果有所提高，进而能够满足对高频整流电源输出大电流和大功率电能的要求。
图3为本发明实施例提供的多个变压器单体中线圈的绕制结构示意图。
其中，为了提高本发明实施例提供的高频水冷变压器中变压器单体4的线圈间的耦合性，如图3所示，每个变压器单体4的初级线圈42和次级线圈43均采用连续绕制的方式紧密绕制于铁芯41上。采用连续紧密绕制的方式，保证了线圈间无间隙，耦合性好，实现了变压器较小漏感的性能。
需要补充说明的是，每个变压器单体4的铁芯41可以采用“E”形或罐形结构的铁氧体材料。优选地，铁芯41可以采用罐形铁氧体磁芯。
具体地，为了实现每个变压器单体4的初级线圈42和次级线圈43之间较好的一致性、耦合性，如图3所示，次级线圈43单独绕制，初级线圈42围绕次级线圈43依次紧密夹绕。具体实施时，首先将次级线圈43单独绕制并进行绝缘处理，然后将每个初级线圈42先绕一层，再分别套进次级线圈43，将初级线圈42继续围绕次级线圈43依次连续夹绕完成。这样的绕制方式不仅可以保证线圈绕制地均匀性、耦合性好，而且同时实现了变压器的较小漏感性能。
优选地，为了使初级线圈42和次级线圈43具有良好的导电性和导热性，如图3所示，初级线圈42的导线可以采用利兹线，次级线圈43的导线可以采用紫铜管，其中紫铜管能导电，紫铜管管路中可以通水，水电一体，既可以实现紫铜管的导电性能又能够具有水冷却效果；同时，为了实现较好的绝缘效果，初级线圈42的匝间用导线上包绕的半叠二层亚胺薄膜绝缘隔离，次级线圈43的匝间用绝缘纸带包绕隔离，线圈层间、线圈间均用导线上包绕好的亚胺薄膜和绝缘纸带隔离，从而实现了较佳的绝缘效果。
需要补充说明的是，利兹线截面积按电流大小由单根截面积为3-9mm2多根利兹线并联组成；紫铜管厚度可以为1.5mm或2mm，内径可以为8mm-40mm不等，变压器线圈可以为圆形或矩形结构；半叠二层是通过使后一层绝缘薄膜压住前一层绝缘薄膜总宽度的1/2实现的。实际制造时，变压器的初级线圈42的导线可以采用截面积为36mm2的亚胺薄膜包利兹线，次级线圈43的导线可以采用截面积为59mm2、内径11mm或内径14mm的T2紫铜管。
实际应用时，为了加强对变压器线圈(初级线圈42、次级线圈43)和铁芯41的冷却效果，提高工作效率，如图2和图3所示，次级线圈43两端均连接有冷却水水嘴5，该冷却水水嘴5可以连接有水冷管6，水冷管6分别设于多个变压器单体4的上下两端，形成回路。因此，通过设置靠近变压器固定的上下水冷管6，可以实现对变压器铁芯41和线圈(初级线圈42、次级线圈43)较佳地冷却效果，使高频水冷变压器实现较小的升温。
需要补充说明的是，水冷管6可以按照冷却效果，采用内径31mm或内径35mm的水冷管压成宽42mm、厚12mm，这样可以便于水冷管6的固定。
进一步地，为了提高工作效率，加强对每个变压器单体4的冷却效果，如图2所示，水冷管6可以焊接于第一铜排1和第二铜排2上，从而第一铜排1和第二铜排2可以分别兼作第一水冷板及第二水冷板，故水冷管6在排列好的多个变压器单体4上下安装后，可以对变压器单体4的铁芯41和线圈(初级线圈42、次级线圈43)达到较好的水冷效果。由于高频水冷变压器上的整流装置是一个较大的发热源，对它的冷却尤为重要，整流装置与变压器本体的距离也决定了它的输出漏感和均流效果，为了对整流装置3有较佳的冷却效果，同时保证高频水冷变压器的均流输出，如图2所示，水冷管6可以与整流装置3匹配对应固定，多个整流装置3之间并联设置，分别固定在高频水冷变压器的第二铜排2上，多个整流装置3与每一个变压器单体4的次级线圈43一一对应相连并均匀布置，从而水冷管6可以保证对相应的整流装置3有较佳的冷却效果，由于每个整流装置3与每个变压器单体4相对距离尽可能最近且一致，从而可以实现多个变压器单体4并联后较佳的均流输出的效果。
需要补充说明的是，在满足工艺要求的前提下，整流装置3与变压器本体4的距离越小越好，例如，可以是25mm。
具体地，由于高频水冷变压器需要接收电能并输出较大电流，同时要保证变压器主体较小的升温效果，如图1和图2所示，第一铜排1与第二铜排2分别连接有引线(图中未示出)，相应引线靠近水冷管6固定，从而使第一铜排1和第二铜排2可以分别兼作副母线排和正母线排，同时由于第一铜排1和第二铜排2兼作第一水冷板和第二水冷板的作用，这样，既保证了大功率大电流的输出，又达到了水冷效果。
优选地，为了实现连接的稳定性，次级线圈43与第二铜排2的连接方式、第一铜排1与引线的连接方式、第二铜排2与引线的连接方式均可以为螺栓连接或焊接中的任意一种。实际应用时，次级线圈43与第二铜排2的连接方式还可以采用双头螺柱或标准的配套件进行连接。
进一步地，为了实现高频水冷变压器的输出电流均匀，漏感小，如图2所示，每个整流装置3与每个对应的次级线圈43的距离均一致，可以使整流装置3均匀布置，且水冷管6可以与整流装置3匹配对应固定，保证其与变压器单体4相对距离最近、距离一致、有较佳的水冷效果，从而实现了本发明实施例提供的高频水冷变压器的输出整流效果较佳，漏感较小，升温较小，且达到了多个变压器单体4并联输出均流的效果。
更进一步地，为了实现较好的绝缘效果，所述第一铜排1与所述第二铜排2上可以分别设有绝缘垫(图中未标出)，同时该绝缘垫还可以兼有减震垫的作用，对高频水冷变压器具有较好的保护作用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高频水冷变压器，其特征在于，包括：第一铜排、第二铜排、多个整流装置和多个变压器单体；
每个所述变压器单体包括：铁芯、初级线圈和次级线圈；所述初级线圈和所述次级线圈均绕制在所述铁芯上；
多个所述变压器单体之间的多个所述初级线圈串联；多个所述变压器单体之间的多个所述次级线圈并联，且并联的多个所述次级线圈与所述第二铜排连接；多个所述整流装置与多个所述变压器单体的多个所述次级线圈一一对应连接并均匀分布。
2.根据权利要求1所述的高频水冷变压器，其特征在于，所述变压器单体的所述初级线圈和所述次级线圈均采用连续绕制的方式紧密绕制于所述铁芯上。
3.根据权利要求2所述的高频水冷变压器，其特征在于，所述次级线圈单独绕制，所述初级线圈围绕所述次级线圈依次紧密夹绕。
4.根据权利要求3所述的高频水冷变压器，其特征在于，所述变压器单体的所述初级线圈的导线采用利兹线，所述变压器单体的所述次级线圈的导线采用紫铜管；所述初级线圈的匝间用导线上包绕的半叠二层亚胺薄膜绝缘隔离，所述次级线圈的匝间用绝缘纸带包绕隔离。
5.根据权利要求1所述的高频水冷变压器，其特征在于，所述次级线圈两端均连接有冷却水水嘴，所述冷却水水嘴连接有水冷管，所述水冷管分别设于多个所述变压器单体的上下两端。
6.根据权利要求5所述的高频水冷变压器，其特征在于，所述水冷管焊接于所述第一铜排和所述第二铜排上，所述水冷管与所述整流装置匹配对应固定。
7.根据权利要求5所述高频水冷变压器，其特征在于，所述第一铜排与所述第二铜排分别连接有引线，所述引线靠近所述水冷管固定。
8.根据权利要求7所述的高频水冷变压器，其特征在于，所述次级线圈与所述第二铜排的连接方式、所述第一铜排与所述引线的连接方式、所述第二铜排与所述引线的连接方式为螺栓连接或焊接中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的高频水冷变压器，其特征在于，每个所述整流装置与每个对应的所述次级线圈的距离均一致。
10.根据权利要求1所述的高频水冷变压器，其特征在于，所述第一铜排与所述第二铜排上分别设有绝缘垫。
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