CN108053979A - 一种变压器及焊机电源 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种变压器及焊机电源。其中，该变压器包括：预设形状的铁芯，包括多段心柱和多段铁轭，心柱和铁轭连接形成闭合磁路；至少一个线圈绕组单元，任一线圈绕组单元包括多个线圈层和多个散热片，多个线圈层由内到外依次缠绕在心柱上，任一散热片包括放入部分和至少一段外露部分，放入部分位于线圈层之间，外露部分位于线圈层外侧。本发明实施例的技术方案可以提高变压器的散热效率，进而提高变压器的负荷能力，延长变压器的寿命。

Description

一种变压器及焊机电源
技术领域
本发明涉及电气设备，尤其涉及一种变压器及焊机电源。
背景技术
变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。变压器已经在电力电子技术领域获得了广泛的应用。
变压器常常因为散热不够快，使变压器内部温度越来越高，进而影响电气设备的负荷能力。
发明内容
本发明实施例提供一种变压器及焊机电源，以提高变压器的散热效率，进而提高变压器的负荷能力，延长变压器的寿命。
第一方面，本发明实施例提供了一种变压器，包括：
预设形状的铁芯，包括多段心柱和多段铁轭，心柱和铁轭连接形成闭合磁路；
至少一个线圈绕组单元，任一线圈绕组单元包括多个线圈层和多个散热片，多个线圈层由内到外依次缠绕在心柱上，任一散热片包括放入部分和至少一段外露部分，放入部分位于线圈层之间，外露部分位于线圈层外侧。
进一步地，还包括多个骨架，骨架与线圈绕组单元一一对应；多个线圈层由内到外依次缠绕在心柱上具体是：多个线圈层由内到外依次缠绕在骨架上，骨架套在心柱上。
进一步地，散热片位于铁芯包围区域的外侧。
进一步地，同一散热片的放入部分位于两个相邻的线圈层之间。
进一步地，多个散热片包括第一散热片和第二散热片，第一散热片和第二散热片之间存在至少一个线圈层。
进一步地，散热片沿平行于心柱的延伸方向设置于线圈层之间。
进一步地，散热片为导热且不导磁材料，散热片为铝或铜。
进一步地，散热片的放入部分包裹有绝缘纸。
进一步地，绝缘纸包括下述至少一种：杜邦纸、青壳纸和聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合材料绝缘纸。
进一步地，散热片的外露部分的长度为大于或等于2厘米，小于或等于3厘米；散热片的厚度大于或等于0.3毫米，小于或等于1.33毫米。
进一步地，变压器为壳式变压器或芯式变压器；变压器为单相变压器或三相变压器。
第二方面，本发明实施例还提供了一种焊机电源，包括本发明任意实施例提供的变压器。
进一步地，还包括风机，风机位于靠近变压器的散热片的一侧。
本发明实施例的技术方案通过在线圈层之间设置散热片，使得散热片的放入部分将线圈层内部的热量传到至散热片的外露部分，进而将热量散发到线圈绕组单元的外面的空气中，可以间接提高线圈与空气的接触面积；线圈中散热片的放入部分传导吸收线圈中的热量，外露部分把线圈中吸收的热量通过散热片与空气接触而大面积散发出去，线圈内部产生的热量连续不断的经散热片传导出去，这样可以有效的限制线圈绕组单元内部的温度上升，线圈绕组单元内部温度降低，可减少内部损耗，提高变压器效率，还可延长工作时间，提升工作电流。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种变压器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的又一种变压器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种变压器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种变压器沿图2中DD'方向的剖面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种骨架的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种铁芯的爆炸图；
图7为本发明实施例提供的又一种铁芯的爆炸图；
图8为本发明实施例提供的又一种变压器的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种焊机电源的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明实施例提供一种变压器。图1为本发明实施例提供的一种变压器的结构示意图，如图1所示，该变压器包括：预设形状的铁芯110，包括多段心柱和多段铁轭，心柱和铁轭连接形成闭合磁路；至少一个线圈绕组单元120，任一线圈绕组单元120包括多个线圈层和多个散热片130，多个线圈层由内到外依次缠绕在心柱上，任一散热片130包括放入部分和至少一段外露部分，放入部分位于线圈层之间，外露部分位于线圈层外侧。
其中，变压器可以为壳式变压器或芯式变压器；变压器可以为单相变压器或三相变压器。铁芯110的形状可以是口字型或日字型。图1示例性的画出单相芯式变压器的情况。图2为本发明实施例提供的又一种变压器的结构示意图。图3为本发明实施例提供的又一种变压器的结构示意图。图2示例性的画出单相壳式变压器的情况。图3示例性的画出三相芯式变压器的情况。图1示例性的画出口字型的铁芯。图1示例性的画出日字型的铁芯。变压器的线圈绕组单元120可以包括原边绕组和/或副边绕组。如图1所示，变压器的原边绕组和副边绕组分别缠绕在口字型铁芯的两段心柱上。如图2所示，变压器的原边绕组和副边绕组均缠绕在日字型铁芯的心柱上，变压器的原边绕组121和副边绕组122可以是同心式缠绕(原边绕组和副边绕组同心地套装在心柱上)或交迭式缠绕(原边绕组和副边绕组沿心柱的延伸方向排列)在心柱上，图2示例性的画出变压器的原边绕组121和副边绕组122交迭式缠绕在心柱上的情况。为方便示意，图1和图2仅示例性的画出两个线圈层的情况，本发明实施例对线圈层的数量不做限定。分别在变压器的原边绕组和副边绕组中设置各自的散热片。变压器的原边绕组包括第一接线端A1和第一接线端X1，用于与电源的输出端电连接，副边绕组包括第三接线端A2和第四接线端X2，用于与负载的输入端电连接。变压器用于将电源的输出端的电压进行变换，以输出至负载。该变压器可以是工频变压器或高频变压器。
需要说明的是，任一线圈层包括多匝线圈，同一线圈层的多匝线圈沿心柱延伸的方向依次紧密绕制。线圈层由电磁线(又称绕组线)绕制而成。该电磁线包括导电线心和包裹在导电心线外围的电绝缘层。该电磁线可以是漆包线。若第一变压器包括N个线圈层，由内到外依次是第一线圈层、第二线圈层、……第N线圈层，可在第j线圈层和第j+1线圈层设置散热片130，其中，j＝1、2、……N-1，其中，N大于等于2。例如，图4为本发明实施例提供的一种变压器沿图2中DD'方向的剖面结构示意图，DD'平行于心柱延伸的方向。如图4所示，第一变压器包括四个线圈层，由内到外依次是第一线圈层、第二线圈层、第三线圈层和第四线圈层，可以在第一线圈层和第二线圈层之间设置散热片130，在第二线圈层和第三线圈层之间也设置散热片130，在第三线圈层和第四线圈层之间也设置散热片130。由于越靠近心柱的线圈层的热量越不容易散发出去，故可以在靠近心柱的1至4个线圈层夹层设置散热片，以降低变压器累积热量最多地方的温度。如图3所示，在相邻两个线圈层之间可以设置一个或多个散热片130。可选的，多个散热片包括第一散热片和第二散热片，第一散热片和第二散热片之间存在至少一个线圈层。线圈层的厚度等于电磁线的直径大小。可根据设备的需要，设置散热片130的数量。散热片130的数量越多，散热效果越好。散热片为导热且不导磁材料，散热片为铝或铜。散热片130可以包括一段外露部分或两段外露部分。若散热片130可以包括一段放入部分和两段外露部分，则放入部分位于两段外露部分之间，如图4所示。散热片130的外露部分与外界空气接触。可根据电气设备的空间，设置外露部分的长度。该散热片130的外露部分可以是直的或是弯曲的。可根据变压器可占用空间，对散热片130的外露部分进行设置，以使多个散热片130的外露部分达到最大，与外界空气接触的面积达到最大，散热面积尽量增大。各散热片130的外露部分彼此不接触，以提高散热片130的外露部分与外界空气接触的面积，进而提高散热速度。散热片130的形状可以是矩形。
由于原边绕组的线圈的电阻值和副边绕组的线圈的电阻值均不为零，当变压器工作时，流过原边绕组的第一电流，会在原边绕组的线圈电阻上产生热量，流过副边绕组的第二电流，会在副边绕组的线圈电阻上产生热量，导致原边绕组和副边绕组的线圈的温度越来越高，通过在线圈层之间设置散热片，使得散热片的放入部分将线圈层内部的热量传到至散热片的外露部分，进而将热量散发到线圈绕组单元的外面的空气中，可以间接提高线圈与空气的接触面积；线圈中散热片的放入部分传导吸收线圈中的热量，外露部分把线圈中吸收的热量通过散热片与空气接触而大面积散发出去，线圈内部产生的热量连续不断的经散热片传导出去，这样可以有效的限制线圈绕组单元内部的温度上升，线圈绕组单元内部温度降低，可减少内部损耗，提高变压器效率，还可延长工作时间，提升工作电流(在达到同样温度的情况下)。
本实施例的技术方案通过在线圈层之间设置散热片，使得散热片的放入部分将线圈层内部的热量传到至散热片的外露部分，进而将热量散发到线圈绕组单元的外面的空气中，可以间接提高线圈与空气的接触面积；线圈中散热片的放入部分传导吸收线圈中的热量，外露部分把线圈中吸收的热量通过散热片与空气接触而大面积散发出去，线圈内部产生的热量连续不断的经散热片传导出去，这样可以有效的限制线圈绕组单元内部的温度上升，线圈绕组单元内部温度降低，可减少内部损耗，提高变压器效率，还可延长工作时间，提升工作电流。
可选的，在上述实施例的基础上，如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种骨架的结构示意图，该变压器还包括多个骨架140，骨架140与线圈绕组单元120一一对应；多个线圈层由内到外依次缠绕在心柱上具体是：多个线圈层由内到外依次缠绕在骨架140上，骨架140套在心柱上(图中未示出)。
其中，如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种铁芯的爆炸图，与图1中的口字型的铁芯对应，口字型的铁芯可以是两个C型铁芯111拼接而成。日字型的铁芯可以是两个E型铁芯拼接而成，也可以是一E型铁芯112和一字型铁芯113拼接而成，如图7所示，图7为本发明实施例提供的又一种铁芯的爆炸图，与图2中的日字型的铁芯对应。以日字型的铁芯为一E型铁芯112和一字型铁芯113拼接而成为例进行说明，先将多个线圈层由内到外依次缠绕在骨架140上，再将骨架140套在位于E型铁芯的中间位置的心柱上，进而将一字型铁芯拼接到E型铁芯的开口处。骨架140为绝缘材料。骨架140可便于缠制线圈层，还可以起到绝缘的作用，将铁芯与线圈隔离，以防漏电。
可选的，在上述实施例的基础上，如图8所示，图8为本发明实施例提供的又一种变压器的结构示意图，散热片130位于铁芯110包围区域的外侧。随着电气设备的体积的减小，变压器的体积减小，变压器铁芯的包围区域，如口字型铁芯的包围区域即窗口对应区域，将逐渐减小，且充满电磁线，为避免改变铁芯的尺寸，将散热片130设置在铁芯包围区域的外侧。散热片130沿线圈层缠绕方向的长度为散热片的宽度D3，可选的，散热片的宽度D3小于或等于线圈层露在铁芯110包围区域的外侧，沿线圈缠绕方向的长度。
可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图1、图2和图3，同一散热片的放入部分位于两个相邻的线圈层之间，相比于将散热片的放入部分设置于至少三个相邻的线圈层间，可以使线圈层缠绕的更加平整，且可以方便设置多层散热片。
可选的，在上述实施例的基础上，散热片130的放入部分沿平行于心柱的延伸方向设置于线圈层之间，可以使线圈层缠绕的更加平整，且可以方便设置多层散热片。
可选的，在上述实施例的基础上，散热片130的放入部分包裹有绝缘纸，增强绝缘性能，预防短路。还可以是将散热片的放入部分的表面涂上绝缘漆，增强绝缘性能，预防短路。绝缘纸包括下述至少一种：杜邦纸、青壳纸和聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合材料(Dacron Mylar Dacron，DMD)绝缘纸。
可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图4，散热片130的外露部分的长度D2为大于或等于2厘米，小于或等于3厘米；散热片130的厚度D4大于或等于0.3毫米，小于或等于1.33毫米。散热片130的插入部分的长度D1小于或等于线圈绕组单元沿心柱延伸方向的长度。线圈层的厚度D5等于电磁线的直径大小。外露部分的长度D2是散热片130的厚度D4的40至60倍。
本发明实施例提供的变压器可提高产品的负载持续时间；提高线圈散热效率；在低成本的条件下，实现容量的提高；尽量不改变变压器和线圈外形尺寸；降低内部损耗，提高变压器输出效率；延长变压器寿命，可降低成本。
本发明实施例提供一种焊机电源。图9是本发明实施例提供的一种焊机电源的结构示意图，该焊机电源200包括本发明任意实施例提供的变压器100。
本发明实施例提供的焊机电源包括上述实施例中的变压器，因此本发明实施例提供的焊机电源也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图9，该焊机电源200还包括风机210，风机210位于靠近变压器100的散热片的一侧，风机210具有制冷作用，使风机210吹向散热片，可以提高散热速度。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种变压器，其特征在于，包括：
预设形状的铁芯，包括多段心柱和多段铁轭，所述心柱和铁轭连接形成闭合磁路；
至少一个线圈绕组单元，任一所述线圈绕组单元包括多个线圈层和多个散热片，所述多个线圈层由内到外依次缠绕在所述心柱上，任一所述散热片包括放入部分和至少一段外露部分，所述放入部分位于线圈层之间，所述外露部分位于线圈层外侧。
2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，还包括多个骨架，所述骨架与所述线圈绕组单元一一对应；所述多个线圈层由内到外依次缠绕在所述心柱上具体是：所述多个线圈层由内到外依次缠绕在所述骨架上，所述骨架套在所述心柱上。
3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述散热片位于所述铁芯包围区域的外侧。
4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，同一散热片的放入部分位于两个相邻的线圈层之间。
5.根据权利要求4所述的变压器，其特征在于，所述多个散热片包括第一散热片和第二散热片，所述第一散热片和第二散热片之间存在至少一个线圈层。
6.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述散热片沿平行于所述心柱的延伸方向设置于线圈层之间。
7.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述散热片为导热且不导磁材料，所述散热片为铝或铜。
8.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述散热片的放入部分包裹有绝缘纸。
9.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于，所述绝缘纸包括下述至少一种：杜邦纸、青壳纸和聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合材料绝缘纸。
10.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述散热片的外露部分的长度为大于或等于2厘米，小于或等于3厘米；所述散热片的厚度大于或等于0.3毫米，小于或等于1.33毫米。
11.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，变压器为壳式变压器或芯式变压器；所述变压器为单相变压器或三相变压器。
12.一种焊机电源，其特征在于，包括权利要求1-11任一所述的变压器。
13.根据权利要求12所述的焊机电源，其特征在于，还包括风机，所述风机位于靠近所述变压器的散热片的一侧。
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