CN109102991B - 一种低温升车载变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种低温升车载变压器；其包括散热外壳、底板、上磁芯、下磁芯、骨架、上绕组和下绕组；上磁芯通过骨架与下磁芯连接；下磁芯与底板连接；散热外壳与底板卡接；散热外壳上设有散热片；骨架包括上线槽、下线槽以及设于上线槽和下线槽之间的气隙槽；气隙槽内设有多个隔离条；上绕组绕设在上线槽；下绕组绕设在下线槽；底板上设有用于夹持上绕组的引出端以及下绕组的引出端的夹线件。本发明通过设置散热外壳，加快变压器的散热，温升降低，减少损耗，保证变压器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种低温升车载变压器。
背景技术
传统的车载变压器，在使用时，由于散热效果差，导致温升过高，进而使变压器损耗大，性能低。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供了一种低温升车载变压器，通过设置散热外壳，加快变压器的散热，温升降低，减少损耗，保证变压器的性能。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种低温升车载变压器，包括散热外壳、底板、上磁芯、下磁芯、骨架、上绕组和下绕组；所述上磁芯通过骨架与所述下磁芯连接；所述下磁芯与所述底板连接；所述散热外壳与所述底板卡接；所述散热外壳上设有散热片；所述骨架包括上线槽、下线槽以及设于所述上线槽和下线槽之间的气隙槽；所述气隙槽内设有多个隔离条；所述上绕组绕设在上线槽；所述下绕组绕设在下线槽；所述底板上设有用于夹持上绕组的引出端以及下绕组的引出端的夹线件。
本发明进一步设置为，所述夹线件包括固定块、活动块和滑轨；所述固定块与所述滑轨的一端固定连接；所述活动块与所述滑轨滑动连接；所述活动块以及所述固定块上设有用于夹持上绕组的引出端以及下绕组的引出端的卡线槽。
本发明进一步设置为，所述卡线槽的内壁设有用于加强夹紧强度的金属弹片；所述金属弹片的截面形状为波浪形。
本发明进一步设置为，所述夹线件还包括设于活动块与固定块之间的拉力弹簧；所述固定块的端面设有第一连接块，所述活动块的端面设有第二连接块；所述拉力弹簧的一端与所述第一连接块连接，所述拉力弹簧的另一端与所述第二连接块连接。
本发明进一步设置为，所述散热片的截面形状为波浪形。
本发明进一步设置为，所述底板上设有若干个卡孔，所述散热外壳的底部设有用于与所述卡孔卡接的卡块。
本发明的骨架进一步为高导热PET骨架，所述高导热PET骨架包括如下重量份的原料：
其中，所述导热纤维的制备方法包括如下步骤：
A、将聚合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中形成纺丝原液，所述纺丝原液中的聚丙烯腈质量浓度为20-40wt％，然后进行静电纺丝，得到聚丙烯腈原丝，其中，所述聚合物由聚丙烯腈和丙烯腈衣康酸铵共聚物按摩尔比为5-7:3-5的比例组成，静电纺丝的纺丝电压为25-45kV，纺丝温度为35-45℃；
B、将所述聚丙烯腈原丝浸泡于去离子水中，然后离心、冷冻干燥，即得到所述的聚丙烯腈纤维丝，冷冻干燥的温度为-60～-20℃；
C、将导热填料和聚丙烯腈纤维丝加入至去离子水中，进行超声分散2-4h，离心洗涤、干燥，即得到所述的导热纤维，其中，导热填料、聚丙烯腈纤维丝和去离子水的质量比为1:2-4:60-80。
聚合物导热系数的提高取决于在基体内形成的导热通路数目及稳定性、界面热阻等。一般而言，当导热填料用量较低时，导热填料对聚合物导热性的提高极为有限，只有导热填料用量增加到足够比例时，导热填料才相互接触形成导热填料，复合材料的导热性能才能明显提高。此外，导热填料加入到PET中，由于极性、表面化学基团等因素和PET的相容性较差，导致导热填料在PET中难以分散，因此进一步增大了导热填料在PET中形成导热通路的难度。
本发明通过将导热填料分布于聚丙烯腈纤维丝表面上，导热填料借助聚丙烯腈丝的纤维结构可以在PET中有效构建导热通路，从而提高PET材料的导热性。此外，导热填料分散于聚丙烯腈纤维丝上，也可以解决导热填料自身易团聚难分散的问题，即使不通过偶联剂改性，导热填料仍具有较好的表现。
另，本发明的导热纤维以聚丙烯腈纤维丝为基体，聚丙烯腈纤维可以协同玻璃纤维提高PET材料拉伸强度、尺寸稳定性等性能，从而有效降低玻璃纤维的用量，避免玻璃纤维外露的现象发生。
其中，所述聚丙烯腈纤维丝的长度为13.5-21.2μm，直径为115-143nm，孔隙率为64％-87％，孔径为13.4-17.8nm，孔容为8.73-11.48mL/g，所述导热填料为纳米氧化铝，纳米氧化铝的粒径为32-64nm。
其中，所述玻璃纤维的直径为10-16μm，长径比为20-24:1。玻璃纤维的直径低于8μm，玻璃纤维在混合剪切过程中容易被切断形成粉末，从而增强性大大地降低；玻璃纤维直径大于20μm，玻璃纤维在PET中分散性较差。进一步地，限定长径比为20-24:1，可以有效提高玻璃纤维在PET中的分散性，提高玻璃纤维对PET材料的增强性。
其中，所述润滑剂由硬脂酸钙和硬脂酸锌按重量比1-3:1-3的比例组成，该复配组成的润滑剂可以作为辅助热稳定剂，提高PET骨架的热稳定性。
其中，所述成核剂由聚烯烃弹性体POE、滑石粉和纳米氧化锌按重量比1:1-3:1-2的比例组成，滑石粉和纳米氧化铝可以改善PET的熔融流动性，从而促进各原料之间的混合，进一步提高PET材料的力学性能，并且复配聚烯烃弹性体POE，可以有效缩短结晶时间，提高熔融分散性。
进一步地，所述PET骨架的制备方法为:将各原料进行熔融挤出造粒，得到PET母粒，将PET母粒进行注塑成型，即得到所述的PET骨架，其中挤出造粒的温度为200-260℃。
本发明的有益效果是：通过设置散热外壳，能加快变压器内部的散热，避免温升过高影响变压器的性能；通过在骨架上预留气隙槽，同时在槽内设置隔离条，使得气隙槽整体为镂空的结构，相比传统的在磁芯中柱开气隙的方式，采用气隙槽的方式，结构更稳定，便于控制电感量和漏感，结构更加紧凑，涡流损耗降低，温升降低；也能将原边和副边合适在距离进行隔离，便于绕组的绕制；通过设置夹线件，能便于变压器的组装。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明隐藏散热外壳后的爆炸图。
图2为本发明隐藏散热外壳后的结构示意图。
图3为散热外壳与底板之间配合的结构示意图。
图4为本发明的底板的俯视图。
其中：1-底板；2-上磁芯；3-下磁芯；21-上绕组；31-下绕组；4-骨架；41-上线槽；42-下线槽；43-气隙槽；44-隔离条；5-散热外壳；51-散热片；52-卡孔；53-卡块；61-固定块；62-活动块；63-滑轨；64-卡线槽；65-金属弹片；66-拉力弹簧；67-第一连接块；68-第二连接块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
实施例1
如图1-4所示，本实施例所述的一种低温升车载变压器，包括散热外壳5、底板1、上磁芯2、下磁芯3、骨架4、上绕组21和下绕组31；所述上磁芯2通过骨架4与所述下磁芯3连接；所述下磁芯3与所述底板1连接；所述散热外壳5与所述底板1卡接；所述散热外壳5上设有散热片51；所述骨架4包括上线槽41、下线槽42以及设于所述上线槽41和下线槽42之间的气隙槽43；所述气隙槽43内设有多个隔离条44；所述上绕组21绕设在上线槽41；所述下绕组31绕设在下线槽42；
所述底板1上设有用于夹持上绕组21的引出端以及下绕组31的引出端的夹线件。
通过设置散热外壳5，加快变压器的散热，温升降低，减少损耗，保证变压器的性能。通过在骨架4上预留气隙槽43，同时在槽内设置隔离条44，使得气隙槽43整体成镂空的结构，试验可得，相比传统的在磁芯中柱开气隙的方式，采用气隙槽43的方式，整体更加紧凑，便于调节电感量和漏感，涡流损耗降低，温升降低；也能将原边和副边合适在距离进行隔离，便于绕组的绕制；调节气隙槽43内隔离条44的高度，即能准确控制气隙槽43的间距。通过设置夹线件，便于组装。
如图4所示，本实施例所述的一种低温升车载变压器，所述夹线件包括固定块61、活动块62和滑轨63；所述固定块61与所述滑轨63的一端固定连接；所述活动块62与所述滑轨63滑动连接；所述活动块62以及所述固定块61上设有用于夹持上绕组21的引出端以及下绕组31的引出端的卡线槽64。
在安装前，活动块62处于滑轨63上远离固定块61的一端，待上绕组21、下绕组31均与骨架4组装好后，将上绕组21的引出端和下绕组31的引出端分别插进卡线槽64中，然后将活动块62沿滑轨63往固定块61的方向滑动，直至活动块62与固定块61能夹紧上绕组21的引出端和下绕组31的引出端。
如图4所示，本实施例所述的一种低温升车载变压器，所述卡线槽64的内壁设有用于加强夹紧强度的金属弹片65；所述金属弹片65的截面形状为波浪形。
设置波浪形的金属弹片65能保证卡线槽64与引出端之间夹持良好。
如图4所示，本实施例所述的一种低温升车载变压器，所述夹线件还包括设于活动块62与往固定块61之间的拉力弹簧66；所述固定块61的端面设有第一连接块67，所述活动块62的端面设有第二连接块68；所述拉力弹簧66的一端与所述第一连接块67连接，所述拉力弹簧66的另一端与所述第二连接块68连接。
在将上绕组21的引出端或下绕组31的引出端卡进卡线槽64后，在拉力弹簧66的复位力的作用下，拉力弹簧66将活动块62在滑轨63上往固定块61的方向滑动，直至卡紧引出端。
如图3所示，本实施例所述的一种低温升车载变压器，所述散热片51的截面形状为波浪形。散热效果更好。
如图1-4所示，本实施例所述的一种低温升车载变压器，所述底板1上设有若干个卡孔52，所述散热外壳5的底部设有用于与所述卡孔52卡接的卡块53。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：本发明的骨架4进一步为高导热PET骨架4，所述高导热PET骨架4包括如下重量份的原料：
其中，所述导热纤维的制备方法包括如下步骤：
A、将聚合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中形成纺丝原液，所述纺丝原液中的聚丙烯腈质量浓度为30wt％，然后进行静电纺丝，得到聚丙烯腈原丝，其中，所述聚合物由聚丙烯腈和丙烯腈衣康酸铵共聚物按摩尔比为3:2的比例组成，静电纺丝的纺丝电压为35kV，纺丝温度为40℃；
B、将所述聚丙烯腈原丝浸泡于去离子水中，然后离心、冷冻干燥，即得到所述的聚丙烯腈纤维丝，冷冻干燥的温度为-40℃；
C、将导热填料和聚丙烯腈纤维丝加入至去离子水中，进行超声分散3h，离心洗涤、干燥，即得到所述的导热纤维，其中，导热填料、聚丙烯腈纤维丝和去离子水的质量比为1:3:70。
其中，所述导热填料为纳米氧化铝，纳米氧化铝的粒径为48nm。
其中，所述玻璃纤维的直径为13μm，长径比为22:1。
其中，所述润滑剂由硬脂酸钙和硬脂酸锌按重量比1:1的比例组成。
其中，所述成核剂由聚烯烃弹性体POE、滑石粉和纳米氧化锌按重量比1:2:1.5的比例组成，。
进一步地，所述PET骨架4的制备方法为:将各原料进行熔融挤出造粒，得到PET母粒，将PET母粒进行注塑成型，即得到所述的PET骨架4，其中挤出造粒的温度为200-260℃。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：本发明的骨架4进一步为高导热PET骨架4，所述高导热PET骨架4包括如下重量份的原料：
其中，所述导热纤维的制备方法包括如下步骤：
A、将聚合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中形成纺丝原液，所述纺丝原液中的聚丙烯腈质量浓度为20wt％，然后进行静电纺丝，得到聚丙烯腈原丝，其中，所述聚合物由聚丙烯腈和丙烯腈衣康酸铵共聚物按摩尔比为5:3的比例组成，静电纺丝的纺丝电压为25kV，纺丝温度为35℃；
B、将所述聚丙烯腈原丝浸泡于去离子水中，然后离心、冷冻干燥，即得到所述的聚丙烯腈纤维丝，冷冻干燥的温度为-60℃；
C、将导热填料和聚丙烯腈纤维丝加入至去离子水中，进行超声分散2h，离心洗涤、干燥，即得到所述的导热纤维，其中，导热填料、聚丙烯腈纤维丝和去离子水的质量比为1:2:60。
其中，所述导热填料为纳米氧化铝，纳米氧化铝的粒径为32nm。
其中，所述玻璃纤维的直径为10μm，长径比为24:1。
其中，所述润滑剂由硬脂酸钙和硬脂酸锌按重量比1:3的比例组成。
其中，所述成核剂由聚烯烃弹性体POE、滑石粉和纳米氧化锌按重量比1:1:1的比例组成，。
进一步地，所述PET骨架4的制备方法为:将各原料进行熔融挤出造粒，得到PET母粒，将PET母粒进行注塑成型，即得到所述的PET骨架4，其中挤出造粒的温度为200-260℃。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：本发明的骨架4进一步为高导热PET骨架4，所述高导热PET骨架4包括如下重量份的原料：
其中，所述导热纤维的制备方法包括如下步骤：
A、将聚合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中形成纺丝原液，所述纺丝原液中的聚丙烯腈质量浓度为40wt％，然后进行静电纺丝，得到聚丙烯腈原丝，其中，所述聚合物由聚丙烯腈和丙烯腈衣康酸铵共聚物按摩尔比为7:5的比例组成，静电纺丝的纺丝电压为45kV，纺丝温度为45℃；
B、将所述聚丙烯腈原丝浸泡于去离子水中，然后离心、冷冻干燥，即得到所述的聚丙烯腈纤维丝，冷冻干燥的温度为-20℃；
C、将导热填料和聚丙烯腈纤维丝加入至去离子水中，进行超声分散4h，离心洗涤、干燥，即得到所述的导热纤维，其中，导热填料、聚丙烯腈纤维丝和去离子水的质量比为1:4:80。
其中，所述导热填料为纳米氧化铝，纳米氧化铝的粒径为64nm。
其中，所述玻璃纤维的直径为16μm，长径比为24:1。
其中，所述润滑剂由硬脂酸钙和硬脂酸锌按重量比1-3:1-3的比例组成。
其中，所述成核剂由聚烯烃弹性体POE、滑石粉和纳米氧化锌按重量比1:3:2的比例组成，。
进一步地，所述PET骨架4的制备方法为:将各原料进行熔融挤出造粒，得到PET母粒，将PET母粒进行注塑成型，即得到所述的PET骨架4，其中挤出造粒的温度为200-260℃。
实施例2-4中制得的聚丙烯腈纤维丝的长度为13.5-21.2μm，直径为115-143nm，孔隙率为64％-87％，孔径为13.4-17.8nm，孔容为8.73-11.48mL/g，对实施例2-4的PET母粒进行性能测试，测试项目、测试标准和测试结果见下表：
由上表可知，本发明的PET母粒具有优良的力学性能、导热性能和绝缘性，尤其适用于作为本发明的骨架4。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
Claims (4)
1.一种低温升车载变压器，其特征在于：包括散热外壳(5)、底板(1)、上磁芯(2)、下磁芯(3)、骨架(4)、上绕组(21)和下绕组(31)；所述上磁芯(2)通过骨架(4)与所述下磁芯(3)连接；所述下磁芯(3)与所述底板(1)连接；
所述散热外壳(5)与所述底板(1)卡接；所述散热外壳(5)上设有散热片(51)；
所述骨架(4)包括上线槽(41)、下线槽(42)以及设于所述上线槽(41)和下线槽(42)之间的气隙槽(43)；所述气隙槽(43)内设有多个隔离条(44)；所述上绕组(21)绕设在上线槽(41)；所述下绕组(31)绕设在下线槽(42)；
所述底板(1)上设有用于夹持上绕组(21)的引出端以及下绕组(31)的引出端的夹线件；
所述夹线件包括固定块(61)、活动块(62)和滑轨(63)；
所述固定块(61)与所述滑轨(63)的一端固定连接；所述活动块(62)与所述滑轨(63)滑动连接；
所述活动块(62)以及所述固定块(61)上设有用于夹持上绕组(21)的引出端以及下绕组(31)的引出端的卡线槽(64)；
所述夹线件还包括设于活动块(62)与固定块(61)之间的拉力弹簧(66)；
所述固定块(61)的端面设有第一连接块(67)，所述活动块(62)的端面设有第二连接块(68)；所述拉力弹簧(66)的一端与所述第一连接块(67)连接，所述拉力弹簧(66)的另一端与所述第二连接块(68)连接；
骨架(4)进一步为高导热PET骨架，所述高导热PET骨架包括如下重量份的原料：
其中，所述导热纤维的制备方法包括如下步骤：
A、将聚合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中形成纺丝原液，所述纺丝原液中的聚丙烯腈质量浓度为20-40wt％，然后进行静电纺丝，得到聚丙烯腈原丝，其中，所述聚合物由聚丙烯腈和丙烯腈衣康酸铵共聚物按摩尔比为5-7:3-5的比例组成，静电纺丝的纺丝电压为25-45kV，纺丝温度为35-45℃；
B、将所述聚丙烯腈原丝浸泡于去离子水中，然后离心、冷冻干燥，即得到聚丙烯腈纤维丝，冷冻干燥的温度为-60～-20℃；
C、将导热填料和聚丙烯腈纤维丝加入至去离子水中，进行超声分散2-4h，离心洗涤、干燥，即得到所述的导热纤维，其中，导热填料、聚丙烯腈纤维丝和去离子水的质量比为1:2-4:60-80。
2.根据权利要求1所述的一种低温升车载变压器，其特征在于：所述卡线槽(64)的内壁设有用于加强夹紧强度的金属弹片(65)；所述金属弹片(65)的截面形状为波浪形。
3.根据权利要求1所述的一种低温升车载变压器，其特征在于：所述散热片(51)的截面形状为波浪形。
4.根据权利要求1所述的一种低温升车载变压器，其特征在于：所述底板(1)上设有若干个卡孔(52)，所述散热外壳(5)的底部设有用于与所述卡孔(52)卡接的卡块(53)。
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