CN106816280A - 一种高频开关变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高频开关变压器,包括支架、第一连接筒、第二连接筒、环筒形磁芯和多个支撑件,支架上设有竖直布置的第一侧板和第二侧板;第一连接筒插接在第二连接筒内,环筒形磁芯套设在第一连接筒和第二连接筒之间,环筒形磁芯与第一连接筒和第二连接筒之间均留有径向间隙;第一连接筒和第二连接筒位于第一侧板和第二侧板之间且均与第一侧板垂直布置,环筒形磁芯与第一侧板和第二侧板之间均留有轴向间隙;多个支撑件设置在轴向间隙内,支撑件一端固定在环筒形磁芯一端上,支撑件另一端固定在第一侧板或第二侧板上;第一连接筒的两端以及第二连接筒的两端分别固定在环筒形磁芯两侧的支撑件上。本发明结构的变压器尺寸小于传统结构的变压器尺寸,且重量轻。

Description

一种高频开关变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术领域,具体涉及一种高频开关变压器。
背景技术
开关变压器由于体积小、重量轻被广泛应用在各种电源领域。大功率高压电源中的开关变压器工作在高压、大功率场合,除了完成功率传输基本功能外,还需要在相对狭小的空间内解决绝缘和散热等问题。目前,为了充分利用磁性材料的性能,大功率高频开关变压器所用的铁芯多为不切开铁芯,且绕线形式为穿绕。
在高频开关变压器中,铜的重量所占的比例很小,通常在几十分之一或更少,开关变压器的重量绝大部分由铁芯决定。
在铁芯截面一定的情况下,铁芯窗口面积决定了铁芯的体积和重量,从而决定了变压器整体的体积和重量。
铁芯的窗口面积大致由三部分组成:1、容铜面积;2、绝缘面积;3、工艺面积。其中容铜面积和工艺面积在初步设计时已确定,绝缘面积则与采取的绝缘结构有关,不同的绝缘结构,所需的绝缘面积有很大差异,将影响铁芯以致整个变压器的体积和重量。
变压器的绝缘主要是初、次极间的绝缘,是在极间间隙中填充绝缘介质,达到相应的抗电强度,在有高压绝缘要求的变压器中,极间绝缘的通常做法是:在两极间用支撑件形成间隙,充入流动的液态或气态绝缘介质。
体积小、重量轻是开关变压器的特点,它可使电源的体积和重量大大减小,但在高压电源中,开关变压器体积小的优点却受到绝缘能力的限制。比如,提高工作频率虽然可使铁芯截面积减小,但实现绝缘目的的绝缘空间却不能随之减小,使得变压器的整体体积即使有所减小,但不明显。
在传统绝缘结构中,极间有支撑件贯穿两极,两极间存在爬电通路,同间隙爬电通路的绝缘能力小于介质的绝缘能力,因此,在有爬电通路时,绝缘结构的实际绝缘间隙大于理论绝缘间隙。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种高频开关变压器。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种高频开关变压器,包括支架、第一连接筒、第二连接筒、环筒形磁芯和多个支撑件,所述支架上设有竖直布置的第一侧板和第二侧板;
所述第一连接筒插接在所述第二连接筒内,所述第一连接筒和第二连接筒之间形成一环筒状间隙,所述环筒形磁芯套设在所述环筒状间隙内,所述环筒形磁芯与所述第一连接筒和所述第二连接筒之间均留有径向间隙;
所述第一连接筒和第二连接筒位于所述第一侧板和第二侧板之间且均与所述第一侧板垂直布置,所述环筒形磁芯与所述第一侧板和所述第二侧板之间均留有轴向间隙;
多个支撑件设置在所述轴向间隙内,所述支撑件一端固定在所述环筒形磁芯一端的端面上,所述支撑件的另一端固定在所述第一侧板或第二侧板上;
所述第一连接筒的两端以及所述第二连接筒的两端分别固定在所述环筒形磁芯两侧的支撑件上。
本发明的有益效果是:本发明的高频开关变压器,通过在轴向间隙内设置多个支撑件,而径向间隙内无支撑件,消除了铁芯窗口内的爬电通路;使得本发明结构的变压器尺寸小于传统结构的变压器尺寸,且重量轻。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,多个所述支撑件分别为多个第一支撑件和多个第二支撑件,所述第一支撑件的一端固定在所述环筒形磁芯一端的端面上,所述第一支撑件的另一端固定在所述第一侧板上;所述第二支撑件的一端固定在所述环筒形磁芯另一端的端面上,所述第二支撑件的另一端固定在所述第二侧板上;多个第一支撑件和多个第二支撑件一一对应布置在所述环筒形磁芯的两端。
采用上述进一步方案的有益效果是:通过将第一支撑件和第二支撑件一一对应布置在环筒形磁芯的两端,使得环筒形磁芯的支撑更加稳固。
进一步,所述支撑件包括大头端和小头端,所述小头端固定在所述环筒形磁芯一端的端面上,所述大头端固定在所述第一侧板或第二侧板上。
采用上述进一步方案的有益效果是:通过设置大头端和小头端,使得支撑件不仅能够起到轴向支撑作用,还能起到径向支撑作用,有效控制了径向间隙。
进一步,所述支撑件均包括第一连接段、支撑段、第二连接段和第三连接段,所述第一连接段沿所述环筒形磁芯的轴向布置且其一端固定在所述环筒形磁芯一端的端面上,所述第一连接段的另一端垂直一体连接在所述支撑段的中部,所述第二连接段的一端和第三连接段的一端分别一体连接在所述支撑段的两端,所述第二连接段的另一端和所述第三连接段的另一端分别固定在所述第一侧板或第二侧板上。
采用上述进一步方案的有益效果是:通过设置支撑段,可对径向间隙随时进行调整。
进一步,所述第二连接段和第三连接段之间形成一导流缝隙。
采用上述进一步方案的有益效果是:通过设置导流缝隙,方便绝缘流体的通过。
进一步,所述支撑段靠近所述环筒形磁芯的一侧设有一台阶,所述台阶设置在所述支撑段靠近所述环筒形磁芯中心轴线一端的位置上,所述第一连接筒压接固定在所述台阶上。
采用上述进一步方案的有益效果是:通过在支撑段上设置台阶,方便第一连接筒的固定。
进一步,所述支架包括底座,所述第一侧板和第二侧板竖直固定在所述底座上,所述第二连接筒与所述底座之间留有空隙。
附图说明
图1为高频开关变压器理想状态的剖面结构示意图;
图2为现有技术的高频开关变压器的剖面结构示意图;
图3为现有技术的高频开关变压器安装在支架上的剖面结构示意图;
图4为本实施例的高频开关变压器的剖面结构示意图;
图5为本实施例的高频开关变压器安装在支架上的剖面结构示意图;
图6为本实施例的高频变压器的侧视结构示意图;
图7为图6的剖面结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、支架;11、底座;12、第一侧板;13、第二侧板;2、第一连接筒;3、第二连接筒;4、环筒形磁芯;41、径向间隙;42、轴向间隙;5、支撑件;51、第一连接段;52、支撑段;53、第二连接段;54、第三连接段;55、导流间隙;56、台阶;6、径向支撑件;7、轴向支撑件;8、初级绕组;9、次级绕组。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图4-图7所示,本实施例的一种高频开关变压器,包括支架1、第一连接筒2、第二连接筒3、环筒形磁芯4和多个支撑件5,所述支架1上设有竖直布置的第一侧板12和第二侧板13;图7中的支撑件未标出。
如图6和图7所示,本实施例的所述第一连接筒2插接在所述第二连接筒3内,所述第一连接筒2和第二连接筒3之间形成一环筒状间隙,所述环筒形磁芯4套设在所述环筒状间隙内,所述环筒形磁芯4与所述第一连接筒2和所述第二连接筒3之间均留有径向间隙41;
如图6和图7所示,本实施例的所述第一连接筒2和第二连接筒3位于所述第一侧板12和第二侧板13之间且均与所述第一侧板12垂直布置,所述环筒形磁芯4与所述第一侧板12和所述第二侧板13之间均留有轴向间隙42;
如图4和图5所示,本实施例的多个支撑件5设置在所述轴向间隙42内,所述支撑件5一端固定在所述环筒形磁芯4一端的端面上,所述支撑件5的另一端固定在所述第一侧板12或第二侧板13上;所述第一连接筒2的两端以及所述第二连接筒3的两端分别固定在所述环筒形磁芯4两侧的支撑件5上。
本实施例的高频开关变压器,通过在轴向间隙内设置多个支撑件,而径向间隙内无支撑件,消除了铁芯窗口内的爬电通路;使得本发明结构的变压器尺寸小于传统结构的变压器尺寸,且重量轻。
如图4和图5所示,本实施例的多个所述支撑件5分别为多个第一支撑件和多个第二支撑件,所述第一支撑件的一端固定在所述环筒形磁芯4一端的端面上,所述第一支撑件的另一端固定在所述第一侧板12上;所述第二支撑件的一端固定在所述环筒形磁芯4另一端的端面上,所述第二支撑件的另一端固定在所述第二侧板13上;多个第一支撑件和多个第二支撑件一一对应布置在所述环筒形磁芯4的两端。通过将第一支撑件和第二支撑件一一对应布置在环筒形磁芯的两端,使得环筒形磁芯的支撑更加稳固。
如图4和图5所示,本实施例的所述支撑件5包括大头端和小头端,所述小头端固定在所述环筒形磁芯4一端的端面上,所述大头端固定在所述第一侧板12或第二侧板13上。通过设置大头端和小头端,使得支撑件不仅能够起到轴向支撑作用,还能起到径向支撑作用,有效控制了径向间隙。
如图4所示,本实施例的所述支撑件5均包括第一连接段51、支撑段52、第二连接段53和第三连接段54,所述第一连接段51沿所述环筒形磁芯4的轴向布置且其一端固定在所述环筒形磁芯4一端的端面上,所述第一连接段51的另一端垂直一体连接在所述支撑段52的中部,所述第二连接段53的一端和第三连接段54的一端分别一体连接在所述支撑段52的两端,所述第二连接段53的另一端和所述第三连接段54的另一端分别固定在所述第一侧板12或第二侧板13上。通过设置支撑段,可对径向间隙随时进行调整。
如图4和图5所示,本实施例的所述第二连接段和第三连接段之间形成一导流缝隙。通过设置导流缝隙,方便绝缘流体的通过。
如图5所示,本实施例的所述支撑段52靠近所述环筒形磁芯4的一侧设有一台阶56,所述台阶56设置在所述支撑段52靠近所述环筒形磁芯4中心轴线一端的位置上,所述第一连接筒2压接固定在所述台阶56上。通过在支撑段上设置台阶,方便第一连接筒的固定。
如图5-图7所示,本实施例的所述支架1包括底座11,所述第一侧板12和第二侧板13竖直固定在所述底座11上,所述第二连接筒3与所述底座11之间留有空隙。
本实施例的高频开关变压器,环筒形磁芯4和第一连接筒2、第二连接筒3之间的轴向间隙42为D1,径向间隙41为L1;现有技术中的高频开关变压器通过设置径向支撑件6和轴向支撑件7将环筒形磁芯4支撑在第一连接筒2和第二连接筒3之间的环形间隙中,具体如图2和图3所示,现有技术的高频开关变压器的轴向间隙42为D2,径向间隙41为L2;而高频开关变压器的理想状态是不通过支撑件来支撑环筒形磁芯,这样就使得轴向间隙42和径向间隙41达到了最佳状态,具体如图1所示,理想状态下的轴向间隙42为D3,径向间隙41为L3。通过本实施例的一个支撑件来取代现有技术的轴向支撑件和径向支撑件,使得D1>D3且D1相当于D2,而L1=L3且L1<L2,这样就使得本实施例的变压器相当于现有技术的变压器的体积和重量要小。本实施例的变压器的径向间隙要小于现有技术的径向间隙,而环筒形磁芯的内外径不变,使得环筒形磁芯的体积、重量与理想结构的环筒形磁芯相同,为了使得轴向支撑整体的结构更加稳固,同时考虑到存在沿面通路,本实施例变压器整体的轴向尺寸相比理想结构的变压器有所增大,以保证有足够的抗电强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高频开关变压器,其特征在于,包括支架(1)、第一连接筒(2)、第二连接筒(3)、环筒形磁芯(4)和多个支撑件(5),所述支架(1)上设有竖直布置的第一侧板(12)和第二侧板(13);
所述第一连接筒(2)插接在所述第二连接筒(3)内,所述第一连接筒(2)和第二连接筒(3)之间形成一环筒状间隙,所述环筒形磁芯(4)套设在所述环筒状间隙内,所述环筒形磁芯(4)与所述第一连接筒(2)和所述第二连接筒(3)之间均留有径向间隙(41);
所述第一连接筒(2)和第二连接筒(3)位于所述第一侧板(12)和第二侧板(13)之间且均与所述第一侧板(12)垂直布置,所述环筒形磁芯(4)与所述第一侧板(12)和所述第二侧板(13)之间均留有轴向间隙(42);
多个支撑件(5)设置在所述轴向间隙(42)内,所述支撑件(5)一端固定在所述环筒形磁芯(4)一端的端面上,所述支撑件(5)的另一端固定在所述第一侧板(12)或第二侧板(13)上;
所述第一连接筒(2)的两端以及所述第二连接筒(3)的两端分别固定在所述环筒形磁芯(4)两侧的支撑件(5)上。
2.根据权利要求1所述一种高频开关变压器,其特征在于,多个所述支撑件(5)分别为多个第一支撑件和多个第二支撑件,所述第一支撑件的一端固定在所述环筒形磁芯(4)一端的端面上,所述第一支撑件的另一端固定在所述第一侧板(12)上;所述第二支撑件的一端固定在所述环筒形磁芯(4)另一端的端面上,所述第二支撑件的另一端固定在所述第二侧板(13)上;多个第一支撑件和多个第二支撑件一一对应布置在所述环筒形磁芯(4)的两端。
3.根据权利要求1或2所述一种高频开关变压器,其特征在于,所述支撑件(5)包括大头端和小头端,所述小头端固定在所述环筒形磁芯(4)一端的端面上,所述大头端固定在所述第一侧板(12)或第二侧板(13)上。
4.根据权利要求3所述一种高频开关变压器,其特征在于,所述支撑件(5)均包括第一连接段(51)、支撑段(52)、第二连接段(53)和第三连接段(54),所述第一连接段(51)沿所述环筒形磁芯(4)的轴向布置且其一端固定在所述环筒形磁芯(4)一端的端面上,所述第一连接段(51)的另一端垂直一体连接在所述支撑段(52)的中部,所述第二连接段(53)的一端和第三连接段(54)的一端分别一体连接在所述支撑段(52)的两端,所述第二连接段(53)的另一端和所述第三连接段(54)的另一端分别固定在所述第一侧板(12)或第二侧板(13)上。
5.根据权利要求4所述一种高频开关变压器,其特征在于,所述第二连接段(53)和第三连接段(54)之间形成一导流缝隙(55)。
6.根据权利要求4或5所述一种高频开关变压器,其特征在于,所述支撑段(52)靠近所述环筒形磁芯(4)的一侧设有一台阶(56),所述台阶(56)设置在所述支撑段(52)靠近所述环筒形磁芯(4)中心轴线一端的位置上,所述第一连接筒(2)压接固定在所述台阶(56)上。
7.根据权利要求6所述一种高频开关变压器,其特征在于,所述支架(1)包括底座(11),所述第一侧板(12)和第二侧板(13)竖直固定在所述底座(11)上,所述第二连接筒(3)与所述底座(11)之间留有空隙。
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