CN212542127U - 一种水冷变压器及变压设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水冷变压器及变压设备。所述水冷变压器包括散热组件、变压组件和导热胶。本实用新型技术方案通过在散热组件上开设一个用于放置变压组件的置物槽，待变压组件放置在置物槽内后，往置物槽内灌入导热胶，利用导热胶将变压组件产生的热量传递至散热组件上，利用导热胶将散热组件固定在置物槽内，提高变压组件安装的稳定性。由于直接将变压组件通过导热胶固定在散热组件的置物槽内，通过置物槽进行散热，降低热阻，提高散热效果，且有效减小整机的体积。

Description

一种水冷变压器及变压设备

技术领域

本实用新型涉及变压器设备技术领域，特别涉及一种水冷变压器及变压设备。

背景技术

随着半导体材料和工艺性能提升，电力电子器件不断朝着高频化大电流方向发展，随之带来功率密度提升、体积减小、成本降低等诸多优势。其中，高频大电流变压器的应用越来越广泛，但是，高频大电流变压器体积尺寸较大，则需要更大的散热辅助设备，且高频大电流变压器与散热辅助设备的装配则更加复杂，不利于提高散热效果。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种水冷变压器及变压设备，旨在解决现有高频大电流变压器与散热辅助设备的装配复杂，不利于提高散热效果的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种水冷变压器，所述水冷变压器包括：

散热组件，所述散热组件上设置有置物槽；

变压组件，所述变压组件设置于所述置物槽内；

导热胶，所述导热胶设置于所述置物槽内，所述导热胶用于将所述变压组件的热量传递至所述散热组件上以及用于将所述变压组件固定于所述置物槽内。

优选的，所述散热组件包括：

水冷板，所述水冷板上设置有进水口和出水口，所述水冷板内部设置有水冷通道，所述水冷通道的两端分别与所述进水口、所述出水口连通；

水冷板，所述水冷板上设置有进水口和出水口，所述水冷板内部设置有水冷通道，所述水冷通道的两端分别与所述进水口、所述出水口连通；

若干散热板，若干所述散热板围设形成所述置物槽，若干所述散热板均设置于所述水冷板上。

优选地，所述水冷通道呈蛇形结构。

优选地，每个所述散热板的内部均设置有管路，所述管路与所述水冷通道连通。

优选地，所述散热板远离所述变压组件的一端设置有散热齿。

优选地，所述变压组件包括：

磁芯，所述磁芯设置于所述置物槽内；

原边绕组，所述原边绕组设置于所述磁芯上；

副边绕组，所述副边绕组设置于所述磁芯上。

优选地，所述原边绕组和所述副边绕组交替绕制于所述磁芯上。

优选地，所述原边绕组包括若干原导线，若干所述原导线缠绕于所述磁芯上，若干所述原导线的输入端相互并联，若干所述原导线的输出端相互并联；

所述副边绕组包括若干副导线，若干所述副导线缠绕于所述磁芯上，若干所述副导线的输入端相互并联，若干所述副导线的输出端相互并联。

优选地，所述变压组件还包括：

导热件，所述导热件的一侧贴设于所述原边绕组和所述副边绕组上，所述导热件的另一侧设置于所述置物槽的槽底或者槽壁上。

本实用新型还提出一种变压设备，包括上述任一项所述水冷变压器，所述变压设备还包括：

箱体，所述水冷变压器设置于所述箱体内。

本实用新型技术方案通过在散热组件上开设一个用于放置变压组件的置物槽，待变压组件放置在置物槽内后，往置物槽内灌入导热胶，利用导热胶将变压组件产生的热量传递至散热组件上，利用导热胶将散热组件固定在置物槽内，提高变压组件安装的稳定性。由于直接将变压组件通过导热胶固定在散热组件的置物槽内，通过置物槽本身进行散热，例如，利用置物槽的槽壁以及槽底进行散热，且散热组件由铝质等具有高散热性的材料制作而成，进而无需增加水冷板的厚度，降低热阻，提高散热效果，且有减小低整机的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型水冷变压器一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型水冷变压器一实施例的内部结构示意图；

图3为本实用新型水冷变压器一实施例水冷板的内部结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	水冷变压器	10	散热组件
11	水冷板	12	散热板
				20	变压组件	21	磁芯
A	置物槽	B	进水口
				C	出水口	D	水冷通道

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出了一种水冷变压器100。

如图1至图2所示，所述水冷变压器100包括：散热组件10，所述散热组件10上设置有置物槽A；变压组件20，所述变压组件20设置于所述置物槽A内；导热胶(图中未示出)，所述导热胶设置于所述置物槽A内，所述导热胶用于将所述变压组件20的热量传递至所述散热组件10上以及用于将所述变压组件20固定于所述置物槽A内。

随着半导体材料和工艺性能提升，电力电子器件不断朝着高频化大电流方向发展，随之带来功率密度提升、体积减小、成本降低等诸多优势。与之配合使用的变压器在高频大电流应用场合，如频率高于20kHz，电流大于100A时，因绕组在高频下集肤效应、临近效应带来交流损耗过大，造成绕组温度过高，成为电力电子变换器中功率密度提升的主要瓶颈。因此，需要采用风冷或水冷以及混合冷却方式进行散热。

其中，风冷散热主要在于风道设计，具体的，绕组与绕组之间、绕组与磁芯21之间均需留出相应间隙，以便于为散热留出相应风道，这种散热方式，使得变压器的体积显著增大。

而本实用新型水冷变压器100采用水冷散热，具体为：将变压器的绕组和磁芯21放置在铝壳内，并进行灌胶处理，然后将变压器固定在水冷板11上，水冷板11与铝壳接触面通过涂覆硅脂，或加导热垫，然后进行贴合紧固。变压器绕组和磁芯产生的热量依次通过灌封状态的导热胶、铝壳、硅脂(导热垫)传导至水冷板11，而水冷板11通过水循环进行散热。但是，如果高频大电流变压器体积尺寸较大，其与水冷板11贴合的铝壳以及水冷板11的平整度需要极高(一般需要小于0.05mm)，同时也要较大厚度的水冷板11，同时，由于大体积的高频大电流变压器重量较大，容易将水冷板11的表面压至凹陷状态，不利于传导热量，因此，需要添加多个固定点位，才能保证贴合时，接触面不因变形而影响贴合效果。而平整度较高意味着工艺要求所需的高成本上升，其次，添加较多固定点位，尤其是在变压器底部中间位置加固定点位，容易影响变压器内部磁芯21和绕组的放置位置，再者，水冷板11厚度增加意味着热阻增加，水冷散热效果减弱。

鉴于此，本实用新型水冷变压器100，通过在散热组件10上开设一个用于放置变压组件20的置物槽A，待变压组件20放置在置物槽A内后，往置物槽A内灌入导热胶，利用导热胶将变压组件20产生的热量传递至散热组件10上，同时，可以利用导热胶将散热组件10固定在置物槽A内，提高变压组件20安装的稳定性。由于直接将变压组件20通过导热胶固定在散热组件10的置物槽A内，将变压组件20和散热组件10固定成一个整体，利用置物槽A本身进行散热，例如，利用置物槽A的槽壁以及槽底进行散热，且散热组件10由铝质等具有高散热性的材料制作而成，进而无需增加水冷板11的厚度，降低热阻，高散热效果，并且有效减小整机的体积。

可以理解的是，变压组件20主要包括变压器的内部部件，变压组件20具有变压器的电学功能，或者是，变压组件20为变压器，在此不做具体限定。

可以理解的是，可以另外增设水管，将水管盘绕在整个散热组件10的外表面，进一步提高散热组件10的整体散热效果。

如图3所示，具体的，所述散热组件10包括：水冷板11，所述水冷板11上设置有进水口B和出水口C，所述水冷板11内部设置有水冷通道D，所述水冷通道D的两端分别与所述进水口B、所述出水口C连通；若干散热板12，若干所述散热板12围设形成所述置物槽A，若干所述散热板12均设置于所述水冷板11上。本实施例中，水冷板11作为基座，并在水冷板11内部设置至少一条水冷通道D，水冷通道D的两个通道口分别与出水口C和进水口B连通。散热时，直接通过进水口B往水冷通道D内注入冷却液或者冷水，实现对水冷板11的换热效果。其次，若干个散热板12与水冷板11均可采用具有高散热性的材料制作而成，例如铝板等。若干散热板12围设形成置物槽A，可以进一步提高整体的散热效果。

可以理解的是，水冷通道D可以设置成蛇形结构，以增大散热面积。

可以理解的是，可以在每个散热板12内开设管路(图中未示出)，用于注入冷却液或者冷水，增加散热板12的散热效果。

具体的，所述散热板12远离所述变压组件20的一端设置有散热齿(图中未示出)。作为一个可选实施例，在每个散热板12远离变压组件20的一端设置散热齿，利用散热齿增大散热板12的散热面积。

具体的，所述变压组件20包括：磁芯21，所述磁芯21设置于所述置物槽A内；原边绕组(图中未标注)，所述原边绕组设置于所述磁芯21上；副边绕组(图中未标注)，所述副边绕组设置于所述磁芯21上。本实施例中，变压组件20包括磁芯21、原边绕组和副边绕组，其中，将磁芯21整体放置在置物槽A的中部，使磁芯21的底部与水冷板11的表面直接贴合，提高散热效果。

具体的，所述原边绕组和所述副边绕组交替绕制于所述磁芯21上。本实施例中，原边绕组、副边绕组与磁芯21均放置在置物槽A内，将导热胶灌入置物槽A内凝固，以将原边绕组、副边绕组与磁芯21产生的热量通过导热胶传导至水冷板11的上表面，然后由水冷通道D内的冷却水或者冷水进行换热，实现散热效果。其中导热胶可以为导热硅胶、环氧树脂等。

当原边绕组与副边绕组的匝比相近时，原边绕组和副边绕组都通过高频大电流，原边绕组与副边绕组均可采用铜箔、铜编织带、利兹线等。为降低原边绕组与副边绕组的交流损耗，可将原边绕组与副边绕组进行优化，使得原边绕组与副边绕组间的磁场强度得到降低，从而降低交流损耗。例如，原边绕组与副边绕组同时绕制于磁芯21上，或者，原边绕组与副边绕组交替绕制。

具体的，原边绕组与副边绕组的交替绕制方案中，所述原边绕组包括若干根原导线，若干根所述原导线缠绕于所述磁芯21上，所述副边绕组包括若干根副导线，若干根所述副导线缠绕于所述磁芯21上，若干根原导线与若干根副导线按顺序交替绕制，若干根所述原导线的输入端相互并联，若干根所述原导线的输出端相互并联；若干根所述副导线的输入端相互并联，若干根所述副导线的输出端相互并联，以将高频大电流分担至多根原导线和副导线上，降低在高频下原边绕组与副边绕组间的磁场强度，从而降低集肤效应、临近效应带来影响，以降低整体损耗。

具体的，所述变压组件20还包括：导热件(图中未示出)，所述导热件的一侧贴设于所述原边绕组和所述副边绕组上，所述导热件的另一侧设置于所述置物槽A的槽底或者槽壁上。作为一个可选实施例，可在置物槽A内增设至少一个导热件，导热件可以是条形结构，导热件的一端贴设在原边绕组和副边绕组上，另一端则贴设在水冷板11上，以将原边绕组和副边绕组产生的热量传导至水冷板11上，进一步提高原边绕组和副边绕组的散热效果。

本实用新型还提出一种变压设备(图中未示出)，包括上述所述水冷变压器100，所述变压设备还包括：箱体(图中未示出)，所述水冷变压器100设置于所述箱体内；该水冷变压器100的具体结构参照上述实施例，由于本变压设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

具体的，所述变压设备还包括：风扇(图中未示出)，所述风扇嵌设于所述箱体上，所述风扇用于给所述水冷变压器100散热。本实施例中，为了进一步给变压器进行散热，可在箱体上，例如箱体的顶部嵌设风扇，通过风扇对散热组件10和变压组件20进行风冷散热。

具体的，整流组件(图中未示出)，所述整流组件与所述变压组件20电连接，所述整流组件设置于所述散热组件10上。本实施例中，变压器在使用过程中，一般需要搭配连接整流器，以将变压组件的高频交流变为直流，并对外输出或作为下一级转换的输入。而整流器在使用过程中同样需要进行散热，因此，可以将整流器固定在散热组件10上，通过散热组件10对整流器进行散热，而无需增加新的散热辅助设备，节约安装成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水冷变压器，其特征在于，所述水冷变压器包括：

散热组件，所述散热组件上设置有置物槽；

变压组件，所述变压组件设置于所述置物槽内；

导热胶，所述导热胶设置于所述置物槽内，所述导热胶用于将所述变压组件的热量传递至所述散热组件上以及用于将所述变压组件固定于所述置物槽内。

2.如权利要求1所述的水冷变压器，其特征在于，所述散热组件包括：

水冷板，所述水冷板上设置有进水口和出水口，所述水冷板内部设置有水冷通道，所述水冷通道的两端分别与所述进水口、所述出水口连通；

若干散热板，若干所述散热板围设形成所述置物槽，若干所述散热板均设置于所述水冷板上。

3.如权利要求2所述的水冷变压器，其特征在于，所述水冷通道呈蛇形结构。

4.如权利要求2所述的水冷变压器，其特征在于，每个所述散热板的内部均设置有管路，所述管路与所述水冷通道连通。

5.如权利要求2所述的水冷变压器，其特征在于，所述散热板远离所述变压组件的一端设置有散热齿。

6.如权利要求1所述的水冷变压器，其特征在于，所述变压组件包括：

磁芯，所述磁芯设置于所述置物槽内；

原边绕组，所述原边绕组设置于所述磁芯上；

副边绕组，所述副边绕组设置于所述磁芯上。

7.如权利要求6所述的水冷变压器，其特征在于，所述原边绕组和所述副边绕组交替绕制于所述磁芯上。

8.如权利要求6所述的水冷变压器，其特征在于，所述原边绕组包括若干原导线，若干所述原导线缠绕于所述磁芯上，若干所述原导线的输入端相互并联，若干所述原导线的输出端相互并联；

所述副边绕组包括若干副导线，若干所述副导线缠绕于所述磁芯上，若干所述副导线的输入端相互并联，若干所述副导线的输出端相互并联。

9.如权利要求6至8中任一项所述的水冷变压器，其特征在于，所述变压组件还包括：

导热件，所述导热件的一侧贴设于所述原边绕组和所述副边绕组上，所述导热件的另一侧设置于所述置物槽的槽底或者槽壁上。

10.一种变压设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述水冷变压器，所述变压设备还包括：

箱体，所述水冷变压器设置于所述箱体内。

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