CN219066578U - 磁元件及电力电子变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磁元件及电力电子变压器，该磁元件包括：第一罐型磁芯、第二罐型磁芯、至少一个磁片、第一绕组以及第二绕组；所述第一绕组设置在所述第一罐型磁芯内，所述第二绕组设置在所述第二罐型磁芯内；所述磁片设置在所述第一绕组和所述第二绕组之间；所述第一罐型磁芯和第二罐型磁芯之间存在气隙。在本实用新型中的磁片设置在第一绕组和第二绕组之间的漏磁通路径中，通过调节磁片的厚度和宽度便可对第一绕组和第二绕组的漏感感量的大小进行调节，并且通过气隙的设置对励磁感量进行调节，从而实现对励磁感量和漏感感量的灵活调节。

Description

磁元件及电力电子变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，尤其涉及一种磁元件及电力电子变压器。

背景技术

现有技术中的高频变压器的磁芯由多副“UU”型磁芯并联组成，参照图1和图2，每一副磁芯之间留有一定的间隙，用于风冷散热；高压绕组与低压绕组上下排列在一起，其中高压绕组采用环氧树脂固体灌注的方式来实现高压绕组与低压绕组之间的高压绝缘要求；其高压绕组与低压绕组之间的漏感只能通过原副边绕组的间距，原副边绕组的匝数，或磁芯截面积来调整；这些调整方法不够灵活；很难将这一设计用于对漏感大小有要求的不同的拓扑结构；同时风冷散热在大功率时，不利于功率密度的提高，而此现有技术难以利用水冷散热来提高功率密度。参照图3，现有技术的另一高频高压变压器的高压绕组与低压绕组是内外排列的，一起用环氧树脂固体灌注在一起，这种现有技术可以降低绕组的交流损耗，但是，排在外侧的绕组的长度长，成本高，且内外排列的绕组不易散热，内外排列的绕组之间的漏感小，此现有技术的结构，漏感的调整方式只能通过绕组的匝数与磁芯的截面积来调整，因此此现有技术的漏感不能灵活调整，无法满足不同拓扑结构，不同频率与不同功率等级对漏感的不同需求；同时，图3所示结构也存在难以实现水冷散热的需要。

高电压等级高频变压器的设计通常采取全灌注的方式，提升变压器内部铁芯、初级绕组和次级绕组之间的绝缘强度，对于功率等级比较高的高频变压器来说，全灌注的方式往往导致散热不足；现有的大多数的变压器绝缘设计采取整体灌注或者采取变压器油的方式进行；但是全灌注设计结构对绝缘材料的耐热性能要求较高，常用于传统的工频变压器的绝缘设计。高频变压器的损耗密度大，全灌注的结构导致变压器的热量集中在内部，无法散出，有可能破坏绝缘，造成难以估量的损失。采用变压器油进行绝缘设计，一方面能够提供绝缘，另一方面可以增强散热，但在电力电子变压器中其结构的设计复杂，并且变压器油不便于管理因此并不适用。

现有技术的各种DC-DC转换器拓扑对高频变压器的励磁感量与漏感的要求都不相同；而作为高频变压器最小单元的功率模块因不同的应用场景，可以采用不同的DC-DC转换器拓扑结构，以优化效率，因此高频变压器的励磁感量与漏感感量灵活调整非常重要的。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种磁元件及电力电子变压器，旨在解决现有技术中无法灵活的对磁元件的励磁感量与漏感感量进行调整的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种磁元件，包括：第一罐型磁芯、第二罐型磁芯、至少一个磁片、第一绕组以及第二绕组；

所述第一绕组设置在所述第一罐型磁芯内，所述第二绕组设置在所述第二罐型磁芯内；

所述磁片设置在所述第一绕组和所述第二绕组之间；

所述第一罐型磁芯和第二罐型磁芯之间存在气隙。

可选地，所述第一罐型磁芯包括第一罐体和设置于所述第一罐体内的第一磁柱，所述第二罐型磁芯包括第二罐体和设置于所述第二罐体内的第二磁柱，所述第一绕组绕制在所述第一磁柱上，所述第二绕组绕制在所述第二磁柱上；

在所述第一磁柱和所述第二磁柱之间存在气隙，或在所述第一罐体和所述第二罐体之间存在气隙。

可选地，所述第一罐型磁芯和所述第二罐型磁芯均由至少两个拼块磁芯结构拼接组成。

可选地，所述第一罐体的侧壁上设有第一引出孔，所述第二罐体的侧壁上设有第二引出孔；

其中，所述第一引出孔与所述第二引出孔引出绕组出线的方向相反。

可选地，所述磁元件还包括：第一绝缘结构和第二绝缘结构；

其中，所述第一绝缘结构包覆所述第一绕组；

所述第二绝缘结构包覆所述第二绕组。

可选地，所述第一绝缘结构包括：第一绕组绝缘结构和第一出线绝缘结构；

所述第一绕组绝缘结构设置在所述第一罐型磁芯内包覆所述第一绕组；

所述第一出线绝缘结构设置在所述第一引出孔处，并延伸至所述第一绕组绝缘结构内；

相应的，所述第二绝缘结构包括：第二绕组绝缘结构和第二出线绝缘结构；

所述第二绕组绝缘结构设置在所述第二罐型磁芯内包覆所述第二绕组；

所述第二出线绝缘结构设置在所述第二引出孔处，并延伸至所述第二绕组绝缘结构内。

可选地，所述第一磁柱和第二磁柱内设有散热通孔。

可选地，所述第一罐型磁芯和所述第二罐型磁芯均为圆罐型磁芯，所述磁片为环形磁片；

或，所述第一罐型磁芯和所述第二罐型磁芯均为跑道罐型磁芯，所述磁片为跑道形磁片。

可选地，所述磁元件包括第一磁片和第二磁片；所述第一绕组包括：第一部分绕组和第二部分绕组；

其中，所述第一部分绕组处于所述第一罐型磁芯内，所述第二部分绕组处于所述第二罐型磁芯内，所述第二绕组设置在所述第一部分绕组和所述第二部分绕组之间；

所述第一磁片设置在所述第一部分绕组与所述第二绕组之间，所述第二磁片设置在所述第二绕组与所述第二部分绕组之间。

此外为实现上述目的，本实用新型还提供了一种电力电子变压器，所述电力电子变压器包括所述的磁元件，其中所述第一绕组为所述电力电子变压器的高压绕组，所述第二绕组为所述电力电子变压器的低压绕组。

本实用新型提供了一种磁元件及电力电子变压器，该磁元件包括：第一罐型磁芯、第二罐型磁芯、至少一个磁片、第一绕组以及第二绕组；所述第一绕组设置在所述第一罐型磁芯内，所述第二绕组设置在所述第二罐型磁芯内；所述磁片设置在所述第一绕组和所述第二绕组之间；所述第一罐型磁芯和第二罐型磁芯之间存在气隙。在本实用新型中的磁片设置在第一绕组和第二绕组之间的漏磁通路径中，通过调节磁片的厚度和宽度便可对第一绕组和第二绕组的漏感感量的大小进行调节，并且通过气隙的设置对励磁感量进行调节，从而实现对励磁感量和漏感感量的灵活调节。

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为现有技术中高频变压器的第一种结构的示意图；

图2为现有技术中高频变压器的第一种结构的侧视图；

图3为现有技术中高频变压器的第二种结构的示意图；

图4为本实用新型磁元件第一实施例中的磁元件爆炸图；

图5为共直流母线的多端口电能路由器的示意图；

图6为共高频交流母线的多端口电能路由器的示意图；

图7为双向有源桥式转换器的第一种结构示意图；

图8为多电容与电感组成的双向谐振转换器的第一种结构示意图；

图9为多电容与电感组成的双向谐振转换器的第二种结构示意图；

图10为双向有源桥式转换器的第二种结构示意图；

图11为本实用新型磁元件第一实施例中的磁元件第一种截面剖视图示意图；

图12为本实用新型磁元件第一实施例中的磁元件第二种截面剖视图示意图；

图13为本实用新型磁元件第二实施例中的磁元件第一种截面剖视图示意图；

图14为本实用新型磁元件第二实施例中的磁元件的第一种爆炸图；

图15为本实用新型磁元件第二实施例中的磁元件第二种截面剖视图示意图；

图16为本实用新型磁元件第二实施例中的磁元件的结构示意图；

图17为本实用新型磁元件第二实施例中的磁元件的第二种爆炸图；

图18为本实用新型磁元件第三实施例中的磁元件的第一种爆炸图；

图19为本实用新型磁元件第三实施例中的磁元件第一种截面剖视图示意图；

图20为本实用新型磁元件第三实施例中的磁元件第二种截面剖视图示意图；

图21为本实用新型磁元件第二实施例中绕组产生的磁场强度变化；

图22为本实用新型磁元件第三实施例中绕组产生的磁场强度变化；

图23为本实用新型磁元件第三实施例中的磁元件第三种截面剖视图示意图；

图24为本实用新型磁元件第三实施例中的磁元件的第二种爆炸图；

图25为本实用新型磁元件第三实施例中的磁元件的结构示意图；

图26为本实用新型磁元件第三实施例中的磁元件的第三种爆炸图；

图27为本实用新型磁元件第三实施例中的磁元件的第四种爆炸图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				111	第一罐型磁芯	112	第二罐型磁芯
113	环形磁芯	121	第一绕组
				122	第二绕组	131	第一引出孔
132	第二引出孔	141、142	励磁感量
				161	第一绝缘结构	151、152	漏感感量
162	第二绝缘结构	171、172	绕组出线
				110	散热通孔	181	散热结构
1131	第一磁片	1111～1114	第一罐型磁芯的基础结构
				1132	第二磁片	1121～1124	第二罐型磁芯的基础结构
C1～C4	第一至第四电容	L1～L3	第一至第三电感
				T1	变压器

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

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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。

参照图4，图4为本实用新型第一实施例提出磁元件的结构示意图。基于图4，提出本实用新型磁元件的第一实施例。

在本实施例中，所述磁元件包括：第一罐型磁芯111、第二罐型磁芯112、至少一个磁片113、第一绕组121以及第二绕组122；

其中，所述第一绕组121设置在所述第一罐型磁芯111内，所述第二绕组122设置在所述第二罐型磁芯112内；

所述磁片113设置在所述第一绕组121和所述第二绕组121之间；

所述第一罐型磁芯111和第二罐型磁芯112之间存在气隙。

应理解的是，参照图5和图6，其中图5是共直流母线的多端口电能路由器的示意图，图6是共高频交流母线的多端口电能路由器的示意图，上述电能路由器均包括MVAC端口、MVDC端口、LVAC端口以及LVDC端口。常用的多端口电力电子变压器，无论是共直流母线，还是共高频母线的拓扑结构，每个端口都可以认为由电力电子变压器以及相关的功率单元组成，因此，每个端口的多个串联或并联的功率模块中都包含高频高压变压器或高频电感；每个串联或并联的功率模块中的隔离DC-DC转换器，参照图7至图10，隔离DC-DC转换器包括，其中第一电容C1、第二电容C2、变压器T1、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第三电容C3以及第四电容C4。图7和图10为双向有源桥式转换器的两种不同结构，图8和图9为多电容与电感组成的双向谐振转换器；各种DC-DC转换器拓扑对磁元件的励磁感量与漏感的要求都不相同；而作为电力电子变压器最小单元的功率模块因不同的应用场景，可以采用不同的DC-DC拓扑结构，以优化效率，因此高频高压变压器的励磁感量与漏感感量灵活调整非常重要。在漏感感量调节过程中，通常伴随着励磁感量的调节过程，因此在本方案中不仅可以对漏磁感量进行调节，还可以对励磁感量进行调节。

需要说明的是，变压器的结构包括磁芯与绕组，在本方案中磁芯包括：第一罐型磁芯111、第二罐型磁芯112、至少一个磁片113。其中第一罐型磁芯111与第二罐型磁芯112之间上下契合，可以将第一绕组121以及第二绕组122设置在磁芯内。当然第一绕组121可以直接设置在第一罐型磁芯111内的磁柱上，而第二绕组122可以直接设置在第二罐型磁芯112的磁柱上。其中，磁片113设置在第一绕组121与第二绕组122之间。

参照图11，应理解的是，图中的叉表示绕组中的电流方向垂直纸面向内流进，图中的点表示绕组中的电流垂直纸面向外流动；按照图11和图12中绕组的电流方向，第一绕组121中的电流产生的励磁感量141，第二绕组122中的电流产生的励磁感量142，通过在第一磁芯111与第二磁芯112之间设置气隙的方式，便可以调整励磁感量的大小。

参照图12，由图12可知，第一绕组121中的电流产生的漏感感量为151，第二绕组122中的电流产生的漏感感量为152；第一绕组的漏感感量151和第二绕组的漏感感量152均经过磁芯113；磁芯113为圆环状，且有一定的厚度Hg和宽度Lg，可以通过调整磁芯的厚度Hg或宽度Lg的尺寸，从而调节第一绕组和第二绕组的漏感感量。

在具体实施中，在需要对励磁感量进行调节时，可以根据需要调节励磁感量的具体值，适当的调节第一绕组121与第二绕组122之间气隙的大小；而需要对漏感感量进行调节时，可以根据需要调节的漏感感量对磁片113的厚度Hg或宽度Lg中的任一项进行调节，当然，还可以同时调节磁片113的厚度Hg或宽度Lg，调节后的漏感感量满足需求即可。

在本实施例中提供了一种磁元件，该磁元件包括：第一罐型磁芯111、第二罐型磁芯112、至少一个磁片113、第一绕组121以及第二绕组122；所述第一绕组121设置在所述第一罐型磁芯内111，所述第二绕组122设置在所述第二罐型磁芯112内；所述磁片113设置在所述第一绕组和所述第二绕组之间；所述第一罐型111磁芯和第二罐型磁芯112之间存在气隙。在本实施例中的磁片113设置在第一绕组121和第二绕组122之间的漏磁通路径中，通过调节磁片113的厚度和宽度便可对第一绕组和第二绕组的漏感感量的大小进行调节，并且通过气隙的设置对励磁感量进行调节，从而实现对励磁感量和漏感感量的灵活调节。

基于上述磁元件的第一实施例，提出本实用新型磁元件的第二实施例。

在本实施例中，所述第一罐型磁芯111包括第一罐体和设置于所述第一罐体内的第一磁柱，所述第二罐型磁芯112包括第二罐体和设置于所述第二罐体内的第二磁柱，所述第一绕组121绕制在所述第一磁柱上，所述第二绕组绕制122在所述第二磁柱上；

所述气隙设置在第一磁柱和第二磁柱之间，或所述气隙设置第一罐体和第二罐体之间。

应理解的是，绕组一般通过缠绕的方式设置固定于磁芯上。在本实施例中，第一罐型磁芯111和第二罐型磁芯112均包括罐体和磁柱。其中，绕组可以通过缠绕的方式固定于磁柱上，罐体可以将绕组与外部器件进行隔离，避免出现电磁干扰。

在考虑到励磁感量调节时，可以直接在第一磁柱和第二磁柱之间设置一定的气隙。当然该气隙也可以设置在第一罐体和第二罐体之间，但是考虑到第一罐体与第二罐体之间存在气隙时，绕组与外部器件之间可能存在相互干扰，因此，在本实施例中可以优先将气隙设置在第一磁柱和第二磁柱之间。

参照图13，所述第一罐型磁芯111的侧壁上设有第一引出孔131，所述第二罐型磁芯112的侧壁上设有第二引出孔132；

其中，所述第一引出孔131与所述第二引出孔132引出绕组出线的方向相反。

应理解的是，在绕组设置在罐型磁芯内部时，需要在罐型磁芯侧壁上设置绕组出线的引出孔，该引出孔可以将绕组出线引出，从而使绕组与外部器件连接。第一磁芯罐型111设置有第一引出孔131，用于第一绕组的绕组出线171；第二罐型磁芯111设置有第二引出孔132，用于第二绕组的绕组出线172。

需要说明的是，第一绕组121的绕组出线171与第二绕组122的绕组出线172的出现方向相反，即第一引出孔131与第二引出孔132相对设置，便于实现出线端的安规距离的处理。当然，在满足最小安规距离的条件下，第一绕组的绕组出线171与第二绕组的绕组出线172也可以从同一方向引出。

此外，绕组被磁芯包覆在内部，绕组中的高频电流在散热器以及变压器周围的金属上产生的涡流损耗大大减小，可以提升变压器的工作效率；还可以将绕组中的高频电流对其他电路以及其他模块的干扰降到最低，有利多个功率模块串并联使用时的可靠性的提高。在电力电子变压器中，高频电磁环境复杂，磁元件有利于提升电力电子变压器的系统可靠性。

参照图13，在本实施例中，所述磁元件还包括：第一绝缘结构161和第二绝缘结构162；

其中，所述第一绝缘结构161包覆所述第一绕组121；

所述第二绝缘结构162包覆所述第二绕组122。

其中，所述第一绝缘结构161包括：第一绕组绝缘结构和第一出线绝缘结构；

所述第一绕组绝缘结构设置在所述第一罐型磁芯111内包覆所述第一绕组121；

所述第一出线绝缘结构设置在所述第一引出孔131处，并延伸至所述第一绕组绝缘结构内；

相应的，所述第二绝缘结构162包括：第二绕组绝缘结构和第二出线绝缘结构；

所述第二绕组绝缘结构设置在所述第二罐型磁芯112内包覆所述第二绕组122；

所述第二出线绝缘结构设置在所述第二引出孔132处，并延伸至所述第二绕组绝缘结构内。

应理解的是，第一绝缘结构161和第二绝缘结构162是用于将第一绕组121和第二绕组122与外界进行隔离的结构。该第一绝缘结构161和第二绝缘结构162通常由环氧树脂或击穿场强相近的其他绝缘材料组成。

在本实施例中，第一绕组121的绕组出线171与第二绕组的绕组出线172设置可以在同一方向；第一绕组121的绕组出线171与第一绕组121的主体一起被第一绝缘结构161包覆，以满足第一绕组121的接线部位与低电位之间的爬电距离要求以及空气放电最小间距的要求。

其中，绕组绝缘结构是用于对处于罐型磁芯内的绕组进行包覆的绝缘结构，而出现绝缘结构是用于对出线孔出的绕组出线进行绝缘的结构。绕组出线的绝缘用其他绝缘材料如套管等代替，但绕组出线绝缘结构需要延伸至绕组绝缘结构内部一定深度；第二绕组的绕组出线172与第二绕组122的主体一起被绝缘材料162包覆，以满足第二绕组的接线部位与高电位之间的爬电距离要求以及空气放电最小间距的要求。

此外，参照图13，在本实施例中，为了进一步增加散热，在所述磁元件的第一罐型磁芯111和第二罐型磁芯112上还可以设置散热结构181；

其中，所述散热结构181覆盖所述第一罐型磁芯111以及所述第二罐型磁芯112的外表面。

应理解的是，在变压器的设计及应用过程中，通常是绕组包裹设置在磁芯上，然后在绕组外部设置一层保护结构。在变压器使用过程中，变压器的温度会对变压器的功率造成影响，在温度过高的情况下，必须降低变压器的功率，从而降低热量的产生，避免发生危险。磁元件的结构中，高压绕组、低压绕组，磁芯等不同电位的组成部分都暴露在变压器的外表面，比较适合于风冷散热；如需采用水冷散热，进一步提升功率密度的话，难度大大增加，因为不同电位等级的部分在水冷散热时需要做特别的处理，如将冷却用的水做去离子化处理或者使用两套水冷系统，这大大增加了散热的成本。散热结构181是用于将磁元件内部产生的热量快速散去的结构。该散热结构181可以是包含液冷管的液冷散热器，也可以只是金属散热器，可以根据磁元件具体产生的热量而定，该散热结构181设置在磁元件上，并不属于磁元件的结构。

在本实施例中，由于磁芯结构中的罐型磁芯大部分结构均暴露在外侧，磁芯包覆绕组，绕组的出线部位只占据磁芯表面较小的面积，因此属于同一电位的磁芯的绝大部分面积都可以用来散热。此外，由于绕组处于罐型磁芯内部，因此在散热过程中，既可以用风冷散热，也可以使用水冷散热，无需考虑磁芯与绕组之间的不同电位等级。此外，散热结构181与磁芯之间，磁芯与绕组的绝缘结构之间可以设置导热性能好的导热膏等材料填补缝隙，进一步增强散热效果；当然还可以将绕组与磁芯整体灌封在一起，加强散热效果。

参照图14和图15，在本实施例中，所述第一罐型磁芯111和第二罐型磁芯112的磁柱内设有散热通孔110。

应理解的是，罐型磁芯的表面积越大则可用于散热的面积越大并且可以将散热通孔110作为另一个散热通道，对应的散热效果也就越好。由于磁柱是用于设置绕组的结构，在磁柱内部设置散热通孔110不仅不会对绕组的设置造成影响，还会增加罐型磁芯的表面积从而进步一的提升磁元件的散热效果。参照图15，在设置散热结构181时，还可以用该散热结构181覆盖散热通孔110的内侧表面，使磁元件的散热效果进一步提升。

参照图16和图17，在本实施例中，所述第一罐型磁芯111和所述第二罐型磁芯112均由至少两个基础磁芯结构拼接组成。

应理解的是，在罐型磁芯制作过程中，直接制作完整的罐型磁芯对工艺要求较高，并且结构制作十分繁琐，而将罐型磁芯分为多个基础结构时，可以先制作出多个基础结构，然后利用多个基础结构进行拼接得到完整的罐型磁芯结构，从而降低罐型磁芯制作的复杂程度。基础结构由罐型磁芯的结构进行划分后获得。基础结构划分的基础结构越多对应需要拼接的基础结构也就越多，而划分后的基础结构的制作也就更简单。在功率等级较高时，磁芯的体积较大，一体成型难度增加，因此可以通过将磁芯分解成对称的磁芯基础结构拼接而成；对称的磁芯基础结构可以共用一个模具制作，但制作的难度大大降低；而且拼接的罐型磁芯，其效果与一体成型的罐型磁芯效果一致。

在图16和图17中，第一罐型磁芯111由基础结构1111和基础结构1112组成，而第二罐型磁芯112可以由基础结构1121以及基础结构1122组成。当然也可以设置更多数目的基础结构，例如四个、六个、八个基础结构等，分别用于组成第一罐型磁芯111和第二罐型磁芯112。

此外，在本实施例中，所述第一罐型磁芯111和所述第二罐型磁112芯均为为圆罐型磁芯，所述磁片113为环形磁片；或，所述第一罐型磁芯111和所述第二罐型磁芯112均为跑道罐型磁芯，所述磁片113为跑道形磁片。

应理解的是，在磁元件制作过程中，不仅可以将磁元件的形状设置为圆柱形结构，还可以设置为其他类似的结构。例如跑道圆形的主题结构。

需要说明的是，罐型磁芯的磁柱与罐型磁芯的外部结构相同均为跑道圆形结构。而磁片113也需要设置为与罐型磁芯结构相同的跑道圆环形磁芯，避免环形磁芯113与绕组结构不匹配。

在本实施例中，可以磁芯的磁柱与磁芯的外廓都是跑道圆形设置，因此绕组的形状也是跑道圆形；在跑道圆的长方形的结构中，相比于圆形结构的磁芯，该长方形的结构的磁芯在模块中所占空间减小，从而提升磁芯与绕组的空间利用率。

基于上述磁元件的第一实施例，提出本实用新型磁元件的第三实施例。

参照图18，在本实施例中，所述磁元件包括第一磁片1131和第二磁片1132，所述第一绕组121包括：第一部分绕组1211和第二部分绕组1212；

其中，所述第一部分绕组1211处于所述第一罐型磁芯111内，所述第二部分绕组1212处于所述第二罐型磁芯112内，所述第二绕组122设置在所述第一部分绕组1211和所述第二部分绕组1212之间；

所述第一磁片1131设置在所述第一部分绕组1211与所述第二绕组122之间，所述第二磁片1132设置在所述第二绕组122与所述第二部分绕组1212之间。

应理解的是，绕组在工作过程中，绕组会在附近产生一定的磁场，产生的磁场越大对应的交流损耗也就越大，因此，在需要降低交流损耗的情况下，可以通过改变绕组产生的磁场强度，降低交流损耗。

参照图21和图22可知，本实施例中的绕组处的磁场强度是实施例一中绕组处的磁场强度的一半，而绕组的交流损耗与磁场强度正相关，磁场强度小，绕组的交流损耗小；因此本实施例中的绕组的交流损耗可以降低。

需要说明的是，第一绕组121由第一部分绕组1211和第二部分绕组1212组成并联或串联而成。参照图19和图20，图中的叉表示绕组中的电流方向垂直纸面向内流进，图中的点表示绕组中的电流垂直纸面向外流动；绕组的电流方向，第一绕组121中的电流产生的励磁感量141，第二绕组122中的电流产生的励磁感量142，通过在第一磁芯111与第二磁芯112之间设置气隙的方式，便可以调整励磁感量的大小。对于漏感感量的调节，第一绕组121中的电流产生的漏感感量为151，第二绕组122中的电流产生的漏感感量为152；第一绕组的漏感感量151和第二绕组的漏感感量152均经过第一磁片1131和第二磁片1132；第一磁片1131和第二磁片1132具有一定的厚度Hg和宽度Lg，可以通过调整第一磁片1131和第二磁片1132的厚度Hg或宽度Lg的尺寸，从而使来调节第一绕组121和第二绕组122的漏感感量。

此外，参照图23，在本实施例中，所述磁元件上同样也可以设置散热结构181；

其中，所述散热结构181覆盖所述第一罐型磁芯111以及所述第二罐型磁芯112的外表面。

在本实施例中，所述第一罐型磁芯111和第二罐型磁芯112的磁柱内设有散热通孔110。

应理解的是，在变压器的设计及应用过程中，通常是绕组包裹设置在磁芯上，然后在绕组外部设置一层保护结构。在变压器使用过程中，变压器的温度会对变压器的功率造成影响，在温度过高的情况下，必须降低变压器的功率，从而降低热量的产生，避免发生危险。磁元件的结构中，高压绕组、低压绕组，磁芯等不同电位的组成部分都暴露在变压器的外表面，比较适合于风冷散热；如需采用水冷散热，进一步提升功率密度的话，难度大大增加，因为不同电位等级的部分在水冷散热时需要做特别的处理，如将冷却用的水做去离子化处理或者使用两套水冷系统，这大大增加了散热的成本。散热结构181是用于将磁元件内部产生的热量快速散去的结构。该散热结构181可以是包含液冷管的液冷散热器，也可以只是金属散热器，可以根据磁元件具体产生的热量而定。

在本实施例中，由于磁芯结构中的罐型磁芯大部分结构均暴露在外侧，磁芯包覆绕组，绕组的出线部位只占据磁芯表面较小的面积，因此属于同一电位的磁芯的绝大部分面积都可以用来散热。此外，由于绕组处于罐型磁芯内部，因此在散热过程中，既可以用风冷散热，也可以使用水冷散热，无需考虑磁芯与绕组之间的不同电位等级。此外，散热结构181与磁芯之间，磁芯与绕组的绝缘结构之间可以设置导热性能好的导热膏等材料填补缝隙，进一步增强散热效果；当然还可以将绕组与磁芯整体灌封在一起，加强散热效果。

应理解的是，罐型磁芯的表面积越大则可用于散热的面积越大并且可以将散热通孔110作为另一个散热通道，对应的散热效果也就越好。由于磁柱是用于设置绕组的结构，在磁柱内部设置散热通孔110不仅不会对绕组的设置造成影响，还会增加罐型磁芯的表面积从而进步一的提升磁元件的散热效果。在设置散热结构181时，还可以用该散热结构181覆盖散热通孔110的内侧表面，使磁元件的散热效果进一步提升。

参照图24，在本实施例中，所述第一罐型磁芯111和所述第二罐型磁芯112同样均由至少两个基础磁芯结构拼接组成，组成所述第一罐型磁芯111和所述第二罐型磁芯112的基础磁芯结构的数目相同。

应理解的是，在罐型磁芯制作过程中，直接制作完整的罐型磁芯对工艺要求较高，并且结构制作十分繁琐，而将罐型磁芯分为多个基础结构时，可以先制作出多个基础结构，然后利用多个基础结构进行拼接得到完整的罐型磁芯结构，从而降低罐型磁芯制作的复杂程度。基础结构由罐型磁芯的结构进行划分后获得。基础结构划分的基础结构越多对应需要拼接的基础结构也就越多，而划分后的基础结构的制作也就更简单。在功率等级较高时，磁芯的体积较大，一体成型难度增加，因此可以通过将磁芯分解成对称的磁芯基础结构拼接而成；对称的磁芯基础结构可以共用一个模具制作，但制作的难度大大降低；而且拼接的罐型磁芯，其效果与一体成型的罐型磁芯效果一致。

在图24中，第一罐型磁芯111由基础结构1111、基础结构1112、基础结构1113以及基础结构1114组成，而第二罐型磁芯112可以由基础结构1121、基础结构1122、基础结构1123以及基础结构1124组成。当然也可以设置更多数目的基础结构，例如两个、六个、八个基础结构等，分别用于组成第一罐型磁芯111和第二罐型磁芯112。

此外，参照图25和图26，在本实施例中，所述第一罐型磁芯111和所述第二罐型磁112芯均为为圆罐型磁芯，所述磁片113为环形磁片；或，所述第一罐型磁芯111和所述第二罐型磁芯112均为跑道罐型磁芯，所述磁片113为跑道形磁片。

应理解的是，在磁元件制作过程中，不仅可以将磁元件的形状设置为圆柱形结构，还可以设置为其他类似的结构。例如跑道圆形的主题结构。

需要说明的是，罐型磁芯的磁柱与罐型磁芯的外部结构相同均为跑道圆形结构。而磁片113也需要设置为与罐型磁芯结构相同的跑道圆环形磁芯，避免环形磁芯113与绕组结构不匹配。

在本实施例中，可以磁芯的磁柱与磁芯的外廓都是跑道圆形设置，因此绕组的形状也是跑道圆形；在跑道圆的长方形的结构中，相比于圆形结构的磁芯，该长方形的结构的磁芯在模块中所占空间减小，从而提升磁芯与绕组的空间利用率。

参照图27，在本实施例中，形状为跑道圆罐型磁芯的所述第一罐型磁芯111和所述第二罐型磁芯112同样均由至少两个基础磁芯结构拼接组成，组成所述第一罐型磁芯111和所述第二罐型磁芯112的基础磁芯结构的数目相同。可参照上述说明，此处不做赘述。

此外为实现上述目的，本实用新型该提供了一种电力电子变压器，所述电力电子变压器包括所述的磁元件，其中所述第一绕组为所述电力电子变压器的高压绕组，所述第二绕组为所述电力电子变压器的低压绕组。上述磁元件的所有结构在电力电子变压器内均适用。

以上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，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

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人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。

Claims (10)

1.一种磁元件，其特征在于，包括：第一罐型磁芯、第二罐型磁芯、至少一个磁片、第一绕组以及第二绕组；

所述第一绕组设置在所述第一罐型磁芯内，所述第二绕组设置在所述第二罐型磁芯内；

所述磁片设置在所述第一绕组和所述第二绕组之间；

所述第一罐型磁芯和第二罐型磁芯之间存在气隙。

2.如权利要求1所述的磁元件，其特征在于，所述第一罐型磁芯包括第一罐体和设置于所述第一罐体内的第一磁柱，所述第二罐型磁芯包括第二罐体和设置于所述第二罐体内的第二磁柱，所述第一绕组绕制在所述第一磁柱上，所述第二绕组绕制在所述第二磁柱上；

在所述第一磁柱和所述第二磁柱之间存在气隙，或在所述第一罐体和所述第二罐体之间存在气隙。

3.如权利要求1所述的磁元件，其特征在于，所述第一罐型磁芯和所述第二罐型磁芯均由至少两个拼块磁芯结构拼接组成。

4.如权利要求2所述的磁元件，其特征在于，所述第一罐体的侧壁上设有第一引出孔，所述第二罐体的侧壁上设有第二引出孔；

其中，所述第一引出孔与所述第二引出孔引出绕组出线的方向相反。

5.如权利要求4所述的磁元件，其特征在于，所述磁元件还包括：第一绝缘结构和第二绝缘结构；

其中，所述第一绝缘结构包覆所述第一绕组；

所述第二绝缘结构包覆所述第二绕组。

6.如权利要求5所述的磁元件，其特征在于，所述第一绝缘结构包括：第一绕组绝缘结构和第一出线绝缘结构；

所述第一绕组绝缘结构设置在所述第一罐型磁芯内包覆所述第一绕组；

所述第一出线绝缘结构设置在所述第一引出孔处，并延伸至所述第一绕组绝缘结构内；

相应的，所述第二绝缘结构包括：第二绕组绝缘结构和第二出线绝缘结构；

所述第二绕组绝缘结构设置在所述第二罐型磁芯内包覆所述第二绕组；

所述第二出线绝缘结构设置在所述第二引出孔处，并延伸至所述第二绕组绝缘结构内。

7.如权利要求2所述的磁元件，其特征在于，所述第一磁柱和第二磁柱内设有散热通孔。

8.如权利要求1所述的磁元件，其特征在于，所述第一罐型磁芯和所述第二罐型磁芯均为圆罐型磁芯，所述磁片为环形磁片；

或，所述第一罐型磁芯和所述第二罐型磁芯均为跑道罐型磁芯，所述磁片为跑道形磁片。

9.如权利要求1-8任一项所述的磁元件，其特征在于，所述磁元件包括第一磁片和第二磁片；所述第一绕组包括：第一部分绕组和第二部分绕组；

其中，所述第一部分绕组处于所述第一罐型磁芯内，所述第二部分绕组处于所述第二罐型磁芯内，所述第二绕组设置在所述第一部分绕组和所述第二部分绕组之间；

所述第一磁片设置在所述第一部分绕组与所述第二绕组之间，所述第二磁片设置在所述第二绕组与所述第二部分绕组之间。

10.一种电力电子变压器，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的磁元件，其中所述第一绕组为所述电力电子变压器的高压绕组，所述第二绕组为所述电力电子变压器的低压绕组。

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