CN113314317B - 一种大功率混合磁路中高频变压器 - Google Patents

一种大功率混合磁路中高频变压器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大功率混合磁路中高频变压器,其技术方案要点是,所述变压器包括初级绕组、次级绕组和磁芯，所述初级绕组绕制在磁芯上；所述次级绕组绕制在磁芯距离所述初级绕组反向一侧上；所述磁芯由各向异性与各向同性磁芯套装在一起，所述各向异性磁芯设置在各向同性的磁芯内部，其中，所述初级绕组和所述次级绕组以及所述磁芯封装在灌封盒中，所述灌封盒的四周用灌封胶密封。本变压器具有功率密度高，电感调节宽泛灵活，漏感可控，噪声低的技术效果。

Description

一种大功率混合磁路中高频变压器
技术领域
本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种大功率混合磁路中高频变压器。
背景技术
近年来，大功率、高压、高频的开关电源变换器的应用越来越广泛，如应用于氩弧焊、静电除尘、充电桩、机车牵引、交直流混合配电网、SST固态变压器等。在此类电源变换器的DC/DC电压变换电路中需要用到一种特殊的大功率中高频变压器，此变压器具有电气隔离，功率传输、电压变换等功能，是关键部件之一。
传统的大功率中高频变压器，考虑到高频时变压器的寄生参数对逆变控制部分的影响，一般设计时都是使用大电感加小漏感变压器组合。此方式将使整个产品的体积变大，工序变多，布线复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大功率混合磁路中高频变压器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大功率混合磁路中高频变压器，所述变压器包括
初级绕组、所述初级绕组绕制在磁芯上；
次级绕组、所述次级绕组绕制在磁芯距离所述初级绕组反向一侧上；
磁芯，所述磁芯由各向异性磁芯与各向同性磁芯套装在一起，所述各向异性磁芯设置在各向同性的磁芯内部；
其中，所述初级绕组和所述次级绕组以及所述磁芯封装在灌封盒中，所述灌封盒的四周用灌封胶密封。
优选的，所述各向同性磁芯还包括铁硅、铁硅铝的一种及多种组合磁芯。
优选的，所述各向异性磁芯包括硅钢片、非晶合金、纳米晶一种及多种组合片状磁芯。
优选的，所述各向同性磁芯由铁氧体材料制成。
优选的，所述各向同性磁芯是由两个半环形状对接而组成的环形铁氧体。
优选的，所述初级绕组及次级绕组材料包括铜圆线、铜扁线、铜箔、铜利兹线、铝扁线、铝圆线、铝箔、铝利兹线中的一种及多种组合。
优选的，所述初级绕组和次级绕组的出头均使用耐压耐高温硅胶管做绝缘。
优选的，所述灌封盒主要包括：铝合金灌封盒、不锈钢灌封盒、环氧板灌封盒。
优选的，所述灌封胶主要包括：环氧树脂类灌封胶、有机硅类灌封胶、聚氨酯类灌封胶。
优选的，所述磁芯形状为环形、矩形或跑道型。
本发明的技术效果和优点：
变压器在最小的体积范围内实现变压器漏感及电感集成，且漏感及电感的设计可调，并能实现特大漏感，减少大漏感杂散损耗，提高产品效率。在制作谐振类电源时，不用配备独立电感，简化生产工序及布线复杂度。减少整个产品体积，提高功率密度，降低整机成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明实施例的环形磁芯正面剖面图；
图2为本发明实施例的矩形磁芯正面剖面图；
图3为本发明实施例的跑道型磁芯正面剖面图；
图4为本发明实施例中环形磁芯外不加铁氧体磁密分布图；
图5为本发明实施例中环形磁芯外加铁氧体磁密分布图。
图中：1-各向同性磁芯；2-各向异性磁芯；3-初级绕组；4-次级绕组；5-灌封胶；6-灌封盒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明公开了一种大功率混合磁路中高频变压器，如图1所示，所述变压器包括
初级绕组3、所述初级绕组3绕制在磁芯上；
次级绕组4、所述次级绕组4绕制在磁芯距离所述初级绕组3反向一侧上；
磁芯，所述磁芯由各向异性磁芯2与各向同性磁芯1套装在一起，所述各向异性磁芯2装在各向同性磁芯1内部，所述各向同性磁芯1由铁氧体材料制成；
其中，所述初级绕组和所述次级绕组以及所述磁芯封装在灌封盒中，所述灌封盒的四周用灌封胶密封。
具体地，所述大功率混合磁路中高频变压器由初级绕组3，次级绕组4，磁芯，灌封盒6，灌封胶5组成。具体如图1所示，变压器内部为各向异性磁芯2，外部用成型各向同性磁芯1或者片状各向同性磁芯1铺贴，从而形成漏磁屏蔽层。然后在处理好的磁芯上绕制初级线圈，所述初级线圈连接在电源上，所述次级绕组4绕制在磁芯距离初级绕组3反向一侧上，次级绕组4的另一端与用电设备相连。当初级绕组3中通有交流电流时，磁芯中便产生交流磁通，使次级绕组4中感应出电压或电流。
具体地，如图2所示，变压器通过将初级绕组3及次级绕组4绕制在磁芯上，利用改变初级绕组3和次级绕组4的匝数、尺寸、位置以及磁芯材质来得到需要的电感、漏感、效率、产品尺寸。对比一般普通类的变压器，本发明对应变压器具有功率密度高，电感调节宽泛灵活，漏感可控，噪声低等一系列优点。
具体地，各向同性磁芯1主要包括：铁氧体、铁硅、铁硅铝等粉芯类磁芯，所述各向同性磁芯1是由两个半环形状对接而组成的环形铁氧体。具体地，各向同性磁芯1的材料为MnZn功率铁氧体，该材料本身铁损很低，且高磁导率有利于减小磁路长度，增加电感量；且各向同性磁芯1中磁通量的变化量减小，即使磁芯的截面积很小，也能满足使用条件。
具体地，各向异性磁芯2主要包括：硅钢片、非晶、纳米晶等片状磁芯。
具体地，初级绕组3绕组及次级绕组4主要包括：铜圆线、铜扁线、铜箔、铜利兹线、铝圆线、铝扁线、铝箔、铝利兹线。所述初级绕组3和次级绕组4的出头均使用耐压耐高温硅胶管做绝缘。
在本实施例中，具体地，在做好的磁芯外围用硅胶或者聚氨酯发泡胶带进行包封或者包裹，形成弹性缓冲层，然后再包裹高温绝缘纸，然后绕制初级及次级绕组，所述初级绕组3和次级绕组4分别绕制在磁芯的左右两边，具体为一个初级绕组3、一个次级绕组4。其中，初级绕组3和次级绕组4的连接处还设置有扇形角，所述扇形角设置为可根据需要改变角度的大小，增加扇形角，漏感变大；减小扇形角，漏感变小。所述初级绕组3和次级绕组4对称式绕制设置使得分布电容极小。绕制完成后，在初级绕组3和次级绕组4外围再包裹高温绝缘纸，然后放在灌封盒6内进行灌封。用高温绝缘纸及灌封胶5的配合来满足绝缘耐压要求。
具体地，如图3所示，所述初级绕组3和所述次级绕组4以及所述磁芯封装在灌封盒6中，所述灌封盒6使用不锈钢或者铝合金材质时，同时可以使用一体压铸或者拼焊成型。也可以使用环氧板拼制；环氧板相互之间开有卡槽，利用卡槽形成完整的灌封盒6，然后在拼接位置使用耐高温密封胶粘接密封。灌封盒6内部侧壁有凹槽，以便于灌封胶5牢固的固定在灌封盒6内。金属类的灌封盒6外侧可以加工出加强筋，增加强度的同时也增大了散热面积。
所述灌封胶5主要包括：环氧树脂类灌封胶、有机硅类灌封胶、聚氨酯类灌封胶。
所述灌封盒6主要包括：铝灌封盒、不锈钢灌封盒、环氧板灌封盒。
优选的，所述磁芯形状可以是环形、矩形、跑道型。
在本实施例中，本变压器若要实现大漏感，需要增加初级绕组3和次级绕组4之间距离，通过在初级绕组3和次级绕组4之间设置有扇形角。增加初级绕组3和次级绕组4之间距离，只需要改变扇形角的大小，增加扇形角，漏感变大；减小扇形角，漏感变小。增加初次级之间距离将导致横向漏磁激增，通过设置的铁氧体磁芯，它能最大效果的发挥磁芯的有效面积，引导横向漏磁进入各向同性磁芯1，屏蔽横向漏磁进入各向异性磁芯2内，提高了高频变压器的应用性能。
所述初级绕组3和次级绕组4采用多根导线并联绕制，其采用并列对称放置可大幅度地降低其高频运行造成的集肤效应，方便散热，从根本上解决产品运行的安全性与易用性问题。
优选地，所述各向同性磁芯1选用环形铁氧体。在本实施例中，现对各向同性磁芯1进行不加环形铁氧体和加环形铁氧体进行仿真分析。其中磁环选用外径为360mm，内径为100mm，磁导率u＝30000。绕组匝数左右两边均为12匝，均匀绕满一层，两边绕向相反。仿真分析加与不加环型铁氧体(磁导率按2000)时，开口处磁芯的漏磁密值。如图4所示，为不加环形铁氧体的磁密分布，如图5所示，为加环形铁氧体的磁密分布，由图中对比，可得出加环形铁氧体时的漏磁密比不加环形铁氧体的漏磁密明显降低。因此在磁芯中添加环形铁氧体能大幅降低漏磁损耗，可增大输出功率，降低整机的成本。
具体地，所述各向同性磁芯1是由两个半环形状对接而组成的环形铁氧体。所述环形铁氧体由两块半圆环形磁块拼合而成，所述磁块的端面平滑，两磁块相对的端面上通过粘接剂粘接并形成气隙，气隙能够有效平稳通电瞬间涌入的电流，以及使用过程中因电压波动而出现的电流波动，不会对变压器及外界电子元器件造成损坏，可有效提高变压器的使用寿命，在拼合磁环外圆处设置紧固钢带即构成组合磁环，通过紧固钢带将磁块紧固成一体，增强磁芯本体的一体性，有效降低震动和噪音。所述粘接剂选用2234C胶粘剂。本实施例所使用的半圆环形磁块由一环形磁芯沿其圆心的直线轨迹分割得到，该环形磁芯由非晶合金带材连续卷绕而成。
所述大功率混合磁路中高频变压器在于磁芯设计方法，它通过磁路混合优化，在不改变原有铁心截面的形状的情况下，在不需要添加任何设备，不增加工人劳动强度的情况下，大幅降低产品漏磁损耗。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (10)

1.一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述变压器包括
初级绕组(3)， 所述初级绕组(3)绕制在磁芯上；
次级绕组(4)， 所述次级绕组(4)绕制在磁芯距离所述初级绕组(3)反向一侧上；
磁芯，所述磁芯由各向异性磁芯(2)与各向同性磁芯(1)套装在一起，所述各向异性磁芯(2)设置在各向同性磁芯(1)内部；
其中，所述初级绕组(3)和所述次级绕组(4)以及所述磁芯封装在灌封盒(6)中，所述灌封盒(6)的四周用灌封胶(5)密封。
2.根据权利要求1所述的一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述各向同性磁芯(1)包括铁硅、铁硅铝的一种及多种的组合磁芯。
3.根据权利要求2所述的一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述各向同性磁芯(1)由铁氧体材料制成。
4.根据权利要求3所述的一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述各向同性磁芯(1)是由两个半环形状对接而组成的环形铁氧体。
5.根据权利要求1所述的一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述各向异性磁芯(2)包括硅钢片、非晶合金、纳米晶的一种及多种组合片状磁芯。
6.根据权利要求1所述的一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述初级绕组(3)及次级绕组(4)材料包括铜圆线、铜扁线、铜箔、铜利兹线、铝扁线、铝圆线、铝箔、铝利兹线中的一种及多种组合。
7.根据权利要求6所述的一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述初级绕组(3)及次级绕组(4)的出头均使用耐压耐高温硅胶管做绝缘。
8.根据权利要求1所述的一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述灌封胶(5)主要包括：环氧树脂类灌封胶、有机硅类灌封胶、聚氨酯类灌封胶。
9.根据权利要求1所述的一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述灌封盒(6)包括：铝合金灌封盒、不锈钢灌封盒、环氧板灌封盒。
10.根据权利要求1所述的一种大功率混合磁路中高频变压器，其特征在于：所述磁芯形状为环形、矩形或跑道型。
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JP2013247721A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Panasonic Corp 異方性磁石ロータとその製造方法およびそれらを用いたモータ
CN105742006B (zh) * 2016-04-19 2018-04-06 电子科技大学 适用于片上螺线管电感的闭合磁路磁芯膜及其制备方法
US10763020B2 (en) * 2017-01-30 2020-09-01 Taiyo Yuden Co., Ltd. Coil element
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