CN106252033A - 一种具有新型散热结构的大功率高频变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有新型散热结构的大功率高频变压器，包括磁芯(1)、初级骨架(2)、初级绕组(3)、次级骨架(4)和次级绕组(5)，其特征在于，所述的磁芯(1)由多层磁芯片叠加而成，每层磁芯片由两个并排的环形结构构成，这两个环形结构对称地分别套在初级绕组(3)和次级绕组(5)上，两个环形结构之间具散热的间隙，在该间隙上部和下部的初级骨架(2)的线槽槽壁上分别开有通风孔，在次级骨架(4)线槽的槽壁上同样开有通风孔，初级绕组(3)和次级绕组(5)采用真空绝缘漆整体浸渍。本发明的大功率高频变压器解决了大功率高频变压器散热问题，提高了大功率高频变压器在运行过程中的可靠性和寿命，可在同样体积的磁芯条件下输出更大的功率。

Description

一种具有新型散热结构的大功率高频变压器
技术领域
本发明属于开关电源变压器结构技术领域，具体涉及一种具有新型散热结构的大功率高频变压器。
背景技术
高频变压器是开关电源中的核心部件，实现开关电源中能量变换与传递、电气隔离。随着开关电源朝着高频化、高功率密度方向发展，高频变压器单位体积内所传递能量、损耗等也在逐步提升，这就对高频变压器散热提出了更高要求。高频变压器常用散热技术包括风冷技术和液冷技术，分别适用于不同的应用场合。液冷技术又分为油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷、强迫油循环，均是以变压器油作为散热介质与绝缘介质，在油箱外围再辅助以风冷或者水冷技术，在同等条件下相对于空气冷却技术，液冷技术可使高频变压器承受更大的损耗量。但液冷技术对系统密封性要求甚高，同时重量、体积等均比较大，因此在实际应用中在满足温升要求条件下首选时风冷技术。空气冷却技术根据流体流动的起因分为空气自然对流冷却和空气强迫对流冷却，空气自然对流冷却技术是指不使用任何外部辅助能量的情况下，实现发热器件向周围环境散热达到温度控制的目的；空气强迫对流冷却主要是借助于风扇等强迫周边空气流动，从而将变压器发出的热量带走的一种方法。由于设计简单、使用方便以及成本低等优点得到了充分的发展。
传统E型结构高频变压器主要依靠初级绕组和次级绕组之间的通风孔实现与空气的热交换，因此中心柱热量需要传递到初级绕组和磁芯其它部位实现散热，但是由于初级骨架和磁芯自身导热系数较低，同时初级绕组自身也是发热源，导致高频变压器热点温升，特别是中心柱和初级绕包温升较高，降低了高频变压器的可靠性及寿命。
发明内容
本发明提供一种具有新型散热结构的大功率高频变压器，解决了大功率高频变压器散热问题，提高了大功率高频变压器在运行过程中的可靠性和寿命，可在同样体积的磁芯条件下输出更大的功率。
本发明的具体技术方案是一种具有新型散热结构的大功率高频变压器，包括磁芯、初级骨架、初级绕组、次级骨架和次级绕组，所述的初级骨架、初级绕组、次级骨架和次级绕组的安装结构形式采用E型变压器的安装结构形式，其特征在于，所述的磁芯由多层磁芯片叠加而成，每层磁芯片由两个并排的环形结构构成，这两个环形结构对称地分别套在初级绕组和次级绕组上，两个环形结构之间具散热的间隙，在该间隙上部和下部的初级骨架的线槽槽壁上分别开有通风孔。
更进一步地，还包括不锈钢扎带，所述的环形结构由一个U型结构磁芯片和一个I型结构磁芯片构成，并用不锈钢扎带捆扎在一起，同一层磁芯片包括两个并排的环形结构，两个并排的环形结构中两个U型结构磁芯片对应于E型变压器的E片，两个并排的I型结构磁芯片对应于E型变压器的I片。
更进一步地，所述的初级骨架和次级骨架的线槽槽壁上开有多个通风孔。
更进一步地，所述的初级绕组和次级绕组采用真空绝缘漆整体浸渍。
更进一步地，所述的初级绕组和次级绕组的绕线采用外层包裹涤纶丝或聚四氟乙烯薄膜的高频束包线。
更进一步地，所述的磁芯材料可以为铁氧体磁芯、非晶磁芯、纳米晶磁芯或硅钢磁芯。
与现有技术相比，本发明的有益结果是：传统E型结构磁芯为整体结构不存在散热间隙，而本发明采用U型结构组成具有散热间隙的类E型结构，在磁芯安装及固定上相对有点麻烦，但比较目前对于大功率高频变压器散热采用热管将热量到散热器上再通过风扇强迫散热、或者采用浸在变压器油中再通过在油箱四周通水管散热等技术，有效降低了复杂程度和成本。通过E型变压器中柱采用分离式的结构设计，增加了散热通道，有效地降低了高频变压器的热点温升，提高了高频变压器的可靠性及寿命，保障了开关电源稳定、可靠运行。现有技术中并不存在相关技术启示，在本专业领域没有相应的散热结构。
附图说明
图1为本发明的具有新型散热结构的大功率高频变压器的立体结构示意图；
图2为本发明的具有新型散热结构的大功率高频变压器的磁芯和不锈钢扎带的立体结构示意图；
图3为本发明的具有新型散热结构的大功率高频变压器的初级骨架的立体结构示意图；
图4为本发明的具有新型散热结构的大功率高频变压器的次级骨架的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体技术方案作进一步地描述。
如附图1-4所示，本发明的一种大功率高频变压器，包括磁芯1、初级骨架2、初级绕组3、次级骨架4、次级绕组5和不锈钢扎带6，所述的初级骨架2、初级绕组3、次级骨架4和次级绕组5的安装结构形式采用E型变压器的安装结构形式，其特征在于，所述的磁芯1由多层磁芯片叠加而成，每层磁芯片由两个并排的环形结构构成，这两个环形结构对称地分别套在初级绕组3和次级绕组5上，两个环形结构之间具散热的间隙，在该间隙上部和下部的初级骨架2的线槽槽壁上分别开有通风孔。所述的次级骨架4的线槽槽壁上开有多个通风孔。
所述的环形结构由一个U型结构磁芯片和一个I型结构磁芯片构成，并用不锈钢扎带6捆扎在一起，同一层磁芯片包括两个并排的环形结构，两个并排的环形结构中两个U型结构磁芯片对应于E型变压器的E片，两个并排的I型结构磁芯片对应于E型变压器的I片。本发明的磁芯1结构与E型变压器的磁芯结构类似，只是本发明的磁芯1的中心柱是完全分离的结构，这个分离结构形成的间隙，可方便采用强迫风冷实现有效散热。本实施例的磁芯1包括两层磁芯片，分两排环形结构之间间隔20mm作为通风孔。根据开关电源功率、磁芯材料、尺寸每一套磁芯可以有不同的组数。
所述的初级绕组3和次级绕组5的绕线采用外层包裹涤纶丝或聚四氟乙烯薄膜的高频束包线。保证束包线的整体性同时具有一定的绝缘性。初级绕组3缠绕在初级骨架2上，次级骨架4套在缠绕了初级绕组3的初级骨架2上，次级绕组5缠绕在次级骨架4上。初级骨架2和次级骨架4采用环氧板绝缘材料。
所述的磁芯1材料可以为铁氧体磁芯、非晶磁芯、纳米晶磁芯或硅钢磁芯。
仿真结果表明，该结构布局在磁芯损耗90W、初级绕组132W、次级绕组220W、风扇风量为132CFM时，磁芯损耗最高温升为40.3℃、初级绕组最高温升为47.6℃、次级绕组最高温升为44.3℃。

Claims (6)

1.一种具有新型散热结构的大功率高频变压器，包括磁芯(1)、初级骨架(2)、初级绕组(3)、次级骨架(4)和次级绕组(5)，所述的初级骨架(2)、初级绕组(3)、次级骨架(4)和次级绕组(5)的安装结构形式采用E型变压器的安装结构形式，其特征在于，所述的磁芯(1)由多层磁芯片叠加而成，每层磁芯片由两个并排的环形结构构成，这两个环形结构对称地分别套在初级绕组(3)和次级绕组(5)上，两个环形结构之间具散热的间隙，在该间隙上部和下部的初级骨架(2)的线槽槽壁上分别开有通风孔。
2.如权利要求1所述的一种具有新型散热结构的大功率高频变压器，其特征在于，还包括不锈钢扎带(6)，所述的环形结构由一个U型结构磁芯片和一个I型结构磁芯片构成，并用不锈钢扎带(6)捆扎在一起，同一层磁芯片包括两个并排的环形结构，两个并排的环形结构中两个U型结构磁芯片对应于E型变压器的E片，两个并排的I型结构磁芯片对应于E型变压器的I片。
3.如权利要求2所述的一种具有新型散热结构的大功率高频变压器，其特征在于，所述的初级骨架(2)和次级骨架(4)的线槽槽壁上开有多个通风孔。
4.如权利要求3所述的一种一种具有新型散热结构的大功率高频变压器，其特征在于，所述的初级绕组(3)和次级绕组(5)采用真空绝缘漆整体浸渍。
5.如权利要求4所述的一种一种具有新型散热结构的大功率高频变压器，其特征在于，所述的初级绕组(3)和次级绕组(5)的绕线采用外层包裹涤纶丝或聚四氟乙烯薄膜的高频束包线。
6.如权利要求5所述的一种具有新型散热结构的大功率高频变压器，其特征在于，所述的磁芯(1)材料可以为铁氧体磁芯、非晶磁芯、纳米晶磁芯或硅钢磁芯。
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