CN201478056U - 新型高频大功率变压器铁心 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及常用于电力电子设备中的变压器铁心，尤其是新型高频大功率变压器铁心。包括铁轭(1)和至少一个铁心柱(4)，其特点是，所述铁心柱(4)的横截面为圆形，或者铁心柱(4)的横截面中间为长方形，该长方形两个相对的边外部均为半圆形。本实用新型使用特殊形状的软磁铁氧体块拼接成要求尺寸和截面的变压器铁心，依靠软磁铁氧体的高频低损耗特点和多副软磁铁氧体拼接成的“圆”形或“近似椭圆”形铁心柱，来大幅度减少因铁心柱的形状引起的高频损耗，以及因线圈的结构、耦合效果和大漏感引起的高频损耗和附加损耗等。
Description
技术领域
本实用新型涉及常用于电力电子设备中的变压器铁心，尤其是新型高频大功率变压器铁心。
背景技术
在电力电子设备中，对大功率高频变压器的使用越来越多，需要使用大功率的变压器来实现电路设计者的目的，比如高频全波整流电路或桥式整流电路的使用。
目前普遍使用的高频大功率变压器的铁心，均使用大面积的特殊加工的铁氧体或传统标准的多个成型铁氧体拼接而成，这种方式存在如下技术缺陷：
1、在电力电子设备中，比如高频全波整流电路或桥式整流电路的广泛使用，它们所需要的都是损耗低、线圈漏感小的变压器产品。现代传统的高频铁心均是成型的铁氧体磁心、铁基非晶铁心或铁基钠米晶铁心。目前国内的几家生产企业生产的铁心均是标准模具生产的成型的小尺寸的标准铁心，选型的局限性大，需多付铁心拼接，且铁心截面的形状均是方型或长方型，绕制的线圈匝长较长。
2、受导线趋肤效应的影响，高频变压器选取导线均是线径较薄的铜带、多股绞线或薄铜条，在方型的铁心截面上绕制，隅合的效果就比较差，因为线圈的相对匝长长，隅合效果差，就造成线圈的漏感大、损耗大等缺陷，变压器的温升较高、效率降低。
3、使用铁氧体制造大功率变压器的铁心也有一定的难度，受铁氧体制造工艺的限制，在成形铁氧体生产厂家的样本上几乎没有单个合适尺寸的铁心可选择。大尺寸的软磁铁氧体价格很高，也难以承受。
实用新型内容
本实用新型涉及所需线圈匝长相对较短、线圈与铁心的隅合效果好、漏感小、损耗低，并且加工工艺简单、节约成本的新型高频大功率变压器铁心。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种新型高频大功率变压器铁心，包括铁轭和至少一个铁心柱，其特别之处在于，所述铁心柱的横截面为圆形，或者铁心柱的横截面中间为长方形，该长方形两个相对的边外部均为半圆形。
其中铁心柱由至少两个横截面为半圆形的软磁铁氧体块拼接而成，或者由两个横截面为半圆形的软磁铁氧体块中间夹至少一个横截面为长方形的软磁铁氧体块拼接而成。
进一步的，其中铁心柱为3个，包括1个铁心中柱和2个铁心旁柱。
进一步的，其中铁心柱为2个。
本实用新型使用特殊形状的软磁铁氧体块拼接成要求尺寸和截面的变压器铁心，依靠软磁铁氧体的高频低损耗特点和多副软磁铁氧体拼接成的“圆”形或“近似椭圆”形铁心柱，来大幅度减少因铁心柱的形状引起的高频损耗，以及因线圈的结构、隅合效果和大漏感引起的高频损耗和附加损耗等。
附图说明
附图1为本实用新型中铁心的结构示意图；
附图2为本实用新型中铁心的结构示意图；
附图3为本实用新型中半个铁心的结构示意图；
附图4为本实用新型中半个铁心的结构示意图；
附图5为本实用新型中半个铁心的结构示意图；
附图6为本实用新型中半个铁心的结构示意图；
附图7为本实用新型背景技术中铁心的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来对本实用新型作进一步详细的说明：
如图1所示，中间“近似椭圆”形形状的铁心柱通常称为铁心中柱2，两边的铁心柱称为铁心旁柱3。
如图2所示，两根“近似椭圆”形形状的铁心柱通常直接称为铁心柱4。
本实用新型使用特殊形状的铁心中柱2和铁心旁柱3软磁铁氧体块拼接成要求尺寸和截面的变压器铁心。依靠软磁铁氧体的高频低损耗特点和多副铁心拼接成的“圆”形或“近似椭圆”形形状的铁心柱4来大幅度减少因铁心的形状引起的高频损耗、因线圈的结构、隅合效果和大漏感引起的高频损耗和附加损耗。
综合考虑磁导率、线圈的漏感、损耗、线圈与铁心的隅合效果、成本等问题，利用本实用新型可以设计出损耗低、漏感小、隅合效果好、成本合理的高频变压器。
本实用新型是通过下述技术方案实现的：
如图1、2所示，本实用新型均采用特殊形状半圆形铁心中柱2或铁心旁柱3形状的软磁铁氧体材料，制作“E”型或“U”型的半个铁心拼接而成铁心柱4截面为“圆”形或“近似椭圆”形的变压器铁心。
如图2、3、4、5所示，按照高频变压器铁心的选取规则，铁心柱4根据计算要求的铁心截面制作成可拼接的各种不同尺寸的铁心截面，供设计不同容量的变压器时选用。
铁心柱4拼接的最外两侧使用的铁氧体磁心用特殊加工成的半圆形软磁铁氧体块，收紧和叠装方式和传统的铁氧体磁心相同。叠摞后，铁心中柱2形状即为“圆”形或“近似椭圆”形。
通过本实用新型制作的高频变压器铁心，变压器的隅合效果好、漏感低、损耗小，具有高频特性好、实用效果好、低损耗、成本合理等优点。
对比如图7所示传统高频变压器铁心柱4形状，铁心柱4均采用长方形形状，线圈围绕着长方形状的铁氧体磁心进行绕制，导线的截面如果比较大时，就会在线圈与铁心间产生较大的空隙，从而增加线圈的匝长，使线圈与铁心间的隅合效果不好，增大线圈的漏电感，增加铁心和线圈的损耗。
由于在高频大功率条件下工作，铁心在高频条件下的损耗无法用现有的公司进行精确的计算，且在高频条件下铁心的损耗要成倍的放大。所以，在电力电子设备中，高频大功率的整流电路的广泛使用，如何降低线圈和铁心的损耗、降低线圈的漏电感，如何使线圈与铁心隅合的效果更好，如何降低损耗已成为变压器使用性能的一个重要的技术指标。
本实用新型的高频变压器铁心的结构采用“E”形或“U”形铁心的中柱或旁柱作为变压器的心柱，心柱的形状采用特殊模具加工的半圆形，利用特殊加工的二付半圆形磁心为基础，中间可拼接铁氧体选型样本上的标准铁氧体磁心，从而拼接成中柱形状为“圆”形或“近似椭圆”形的铁心心柱。心柱的截面大小可根据高频变压器产品的容量和频率要求进行选择，变压器的其它尺寸均与样本上的标准尺寸相同。
实施例1
输出为全波整流电路的大功率高频变压器
高频变压器技术参数：
容量36kVA，额定输入电压：DC500V，额定输出电流3000A，工作频率20kHz，输入为桥式变换，输出全波整流，是一个较大功率的高频整流变压器。
现有技术使用多副的标准铁氧体磁心拼接成截面为81.2cm2的铁心结构，用铜带和多股漆包绞线夹绕。线圈温升90K，初级漏感30μH，不能满足设计要求。
本实用新型的高频变压器铁心，用二副特殊订做的软磁铁氧体材料加工而成的中柱形状为半圆形的铁氧体磁心，与标准铁氧体磁心拼接成近似椭圆形，截面为80cm2铁心结构，用相同截面的铜带和多股漆包绞线夹绕。线圈温升70K，初级漏感14μH，铁心的温升明显降低，满足设计要求。
实施例2
输出为全波整流电路的高频变压器
高频变压器技术参数：
容量6kVA，额定输入电压：500V，额定输出电流500A，工作频率20kHz，输入桥式变换，输出桥式整流，是一个较小功率的高频整流变压器。
现有技术使用二副的标准铁氧体磁心拼接成截面为16.2cm2的铁心，用铜带和多股漆包绞线夹绕。线圈温升80K，初级漏感15μH，不能满足设计要求。
本实用新型的高频变压器铁心，用二副特殊订做的软磁铁氧体材料加工而成的中柱形状为半圆形的铁氧体磁心，拼接成近似圆形的截面为16cm2的铁心，用相同截面的铜带和多股漆包绞线夹绕。线圈温升才50K，初级漏感8μH，铁心的温升明显降低，满足设计要求。
一种新型高频大功率变压器铁心，包括铁轭1和至少一个铁心柱4，其特征在于：所述铁心柱4的横截面为圆形，或者铁心柱4的横截面中间为长方形，该长方形两个相对的边外部均为半圆形。
Claims (4)
1.一种新型高频大功率变压器铁心，包括铁轭(1)和至少一个铁心柱(4)，其特征在于：所述铁心柱(4)的横截面为圆形，或者铁心柱(4)的横截面中间为长方形，该长方形两个相对的边外部均为半圆形。
2.如权利要求1所述的新型高频大功率变压器铁心，其特征在于：其中铁心柱(4)由至少两个横截面为半圆形的软磁铁氧体块拼接而成，或者由两个横截面为半圆形的软磁铁氧体块中间夹至少一个横截面为长方形的软磁铁氧体块拼接而成。
3.如权利要求1或2所述的新型高频大功率变压器铁心，其特征在于：其中铁心柱(4)为3个，包括1个铁心中柱(2)和2个铁心旁柱(3)。
4.如权利要求1或2所述的新型高频大功率变压器铁心，其特征在于：其中铁心柱(4)为2个。
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| CN2009201438520U CN201478056U (zh) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | 新型高频大功率变压器铁心 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104021920A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-09-03 | 华为技术有限公司 | 耦合电感和功率变换器 |
| CN105529171A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-04-27 | 南通米兰特电气有限公司 | 一种控制变压器的漏磁屏蔽方法 |
| CN106920648A (zh) * | 2015-12-28 | 2017-07-04 | 杨玉岗 | 一种多相耦合电感器 |
| CN112908635A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-04 | 中变集团上海变压器有限公司 | 一种带椭圆形线圈的干式变压器 |
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2009
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Assignee: Ningxia Yinli Electric Appliances Manufacturing Co., Ltd. Assignor: Jiao Haibo Contract record no.: 2010640000002 Denomination of utility model: Novel transformer magnetic core of high frequency and high power Granted publication date: 20100519 License type: Exclusive License Record date: 20100422 |
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