一种集成型中高频变压器制造技术

本发明专利技术公开了一种集成型中高频变压器，包括：磁芯组件、冷却单元和绝缘外壳，所述磁芯组件包括结构相同且相互独立的第一磁芯和第二磁芯，所述冷却单元包括空心导线绕制的线圈组件和内部设有流道的冷却板组件；所述线圈组件嵌套在第一磁芯和第二磁芯的空腔内，所述冷却板组件与磁芯组件的外周相贴合，所述绝缘外壳贴合于线圈组件和冷却板组件的外周。通过线圈组件和冷却板组件的配合作用，能够将磁芯组件和线圈组件产生的热量及时带走，确保各热源部分均具有可靠的散热能力。本发明专利技术具有结构紧凑、集成度高、强度高、散热性能好且安全可靠等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种集成型中高频变压器


[0001]本专利技术属于变压器
，具体涉及一种集成型中高频变压器。

技术介绍

[0002]中高频变压器由于所在系统开关频率及产品功率密度较高，会在绕组和磁芯中产生大量损耗而导致发热，影响产品可靠性。特别是在变压器体积和重量受限且电压等级较高时，需要综合考虑产品的电磁性能、重量、绝缘性能和散热问题，导致小型轻量化的中高频变压器向大容量、高电压等级发展受限。
[0003]为了提高变压器的工作性能，现有技术将变压器的线圈和散热流道分别设为独立部分，而且线圈为实心导体，冷管则仅负责散热，增加了变压器的体积和重量，并且由于实心绕组发热巨大而导致此种结构无法应用于开关频率高达10kHz的小型轻量化中高频变压器中。
[0004]现有技术还将变压器设置在一个箱体内，上下采用减震设计，箱体内部由内而外为磁芯，然后套装初次级线圈，在线圈外部设置单独的散热热管和两侧壁面，然后外部增加风机强迫风冷散热。此种变压器产品尺寸较大，内部器件繁多，在尺寸和重量受限且有振动冲击试验要求的情况下无法实现环氧浇注的绝缘效果，难以实现各功能部件间的可靠绝缘。
[0005]此外，现有技术的变压器中还同时利用线圈和磁芯将热量传导至热交换片，然后再传导至流体室，进而带走热量。此种方式需要单独设置专门的热量吸附室和热量吸附剂，极易造成散热系统带强电，存在较大的安全隐患。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、集成度高、强度高、散热性能好且安全可靠的集成型中高频变压器。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种集成型中高频变压器，包括：磁芯组件、冷却单元和绝缘外壳，所述磁芯组件包括结构相同且相互独立的第一磁芯和第二磁芯，所述冷却单元包括空心导线绕制的线圈组件和内部设有流道的冷却板组件；所述线圈组件嵌套在第一磁芯和第二磁芯的空腔内，所述冷却板组件与磁芯组件的外周相贴合；所述绝缘外壳贴合于线圈组件和冷却板组件的外周。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述第一磁芯和第二磁芯并排设置，所述第一磁芯包括结构相同且相对设置的上磁体和下磁体，所述上磁体和下磁体的连接端部均设有气隙板，上磁体和下磁体的连接处形成气隙；线圈组件嵌套在第一磁芯和第二磁芯的上磁体和下磁体围合成的空腔内。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述线圈组件包括高压线圈和低压线圈，所述低压线圈嵌套在高压线圈外侧，所述高压线圈嵌套在第一磁芯与第二磁芯相邻的两条旁磁柱的外
侧。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，高压线圈上设有高压线圈接头一、高压线圈接头二、高压线圈流道入口和高压线圈流道出口；所述低压线圈上设有低压线圈接头一、低压线圈接头二、低压线圈流道入口和低压线圈流道出口。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述冷却板组件包括冷却顶板、冷却侧板和冷却底板，所述冷却侧板的一端与冷却顶板连接，另一端位于冷却底板上方；所述冷却顶板与冷却底板通过空心结构的连接杆连接，冷却底板上设有用于固定磁芯组件的凹槽。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述冷却顶板上设有冷却介质入口、冷却介质出口和流量调节阀，所述冷却介质入口和冷却介质出口均与冷却板组件内部的流道连通。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述冷却顶板与第一磁芯和第二磁芯顶部的磁柱相贴合，所述冷却侧板与第一磁芯和第二磁芯的旁磁柱相贴合，且冷却侧板的数量与第一磁芯和第二磁芯的旁磁柱的数量相匹配；所述下磁体的底部置于冷却底板的凹槽内。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，冷却板组件、高压线圈与低压线圈之间形成并联结构的冷却单元；通过流量调节阀控制冷却板组件和高压线圈内的冷却介质流量。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述磁芯组件、线圈组件和冷却板组件组装完成后，沿磁芯组件、线圈组件和冷却板组件的外轮廓浇注绝缘材料一体成形为绝缘外壳，以实现线圈组件内部、线圈组件与磁芯组件和冷却板组件之间相互绝缘；所述绝缘外壳外部设有用于增加高压与低压间爬电距离的伞裙组件。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述磁芯组件的制备材料包括软磁铁氧体或非晶/纳米晶；所述线圈组件为螺旋式结构或层式结构，线圈组件的制备材料为铜或银或铝；所述冷却板组件由导热但不导磁的材料制备。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0019]1、本专利技术的集成型中高频变压器，磁芯组件除了承担磁通回路的作用外，又兼具结构强度和调节激磁电感的作用；通过将线圈组件采用空心导线绕制而成，使得线圈组件除承担变比和调节漏感作用外，内部空管流道还兼具冷却作用；冷却板组件贴合在磁芯组件外周面，除了承担冷却作用，又兼具保证结构强度和磁芯组件各部分可靠接地、避免产生悬浮电位的作用；绝缘外壳设于冷却板组件外周，实现变压器的可靠绝缘。变压器的各个功能组件都集成了多重功能，具有结构紧凑、集成度高、容量大等优点。而且本专利技术的产品在有限体积(300mm
×
300mm
×
400mm)和重量(90kg)条件下，工频耐压最大部分达到AC85000V，1min，漏电感≤5mA，在原边输入电压为3600V、开关频率为10kHz方波的额定工况下，平均温升≤80K，热点温升≤95K，很好地满足了耐压和温升的要求，实现了中高频输入下的稳定运行。
[0020]2、本专利技术的集成型中高频变压器，通过先将磁芯制备成所需的规则形状，再沿磁芯中部进行切割，得到结构相同且相对设置的上磁体和下磁体，且上磁体和下磁体之间存在气隙。通过在磁芯组件中部开气隙，可以有效调节气隙大小，进而调节激磁电感。进一步地，通过开设气隙才能将线圈组件嵌套入磁芯的空腔内，产生感应电压。通过在上磁体和下磁体连接处的端部设置导热性能优异的气隙板，可以将气隙处的热量迅速带走，直接降低磁芯最热处的温升，提高变压器的稳定可靠性。此外，通过相互独立且并排设置的第一磁芯和第二磁芯构成磁回路单元，有效确保了磁回路的截面积相等、磁密相同。相较于仅采用一
个磁回路的设计而言，可有效减小产品尺寸，且两磁路对称相等、相互独立，避免了磁路不对称而带来的发热不对称。
[0021]3、本专利技术的集成型中高频变压器，通过将冷却板组件的冷却板与磁芯组件的外周面相贴合，确保了磁芯组件产生的热量能够被及时带走。对于线圈组件而言，通过向自身的空心导线内通入冷媒介质，即可将线圈产生的热量及时带走。通过线圈组件与冷却板组件的配合作用，将磁芯组件和线圈组件产生的热量及时带走，确保各热源部分均有可靠的散热能力，提高了变压器的集成度和安全可靠性。
[0022]4、本专利技术的集成型中高频变压器，通过将冷却板组件、高压线圈与低压线圈三路冷却流道设计为并联结构，配合流量调节阀的作用，增加变压器整体通过的冷媒流量，同时有利于提高变压器的散热稳定性。
[0023]5、本专利技术的集成型中高频变压器，通过沿磁芯组件、线圈组件和冷却板组件的外轮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成型中高频变压器，其特征在于，包括：磁芯组件(1)、冷却单元和绝缘外壳(6)，所述磁芯组件(1)包括结构相同且相互独立的第一磁芯(11)和第二磁芯(12)，所述冷却单元包括空心导线绕制的线圈组件(2)和内部设有流道的冷却板组件(3)；所述线圈组件(2)嵌套在第一磁芯(11)和第二磁芯(12)的空腔内，所述冷却板组件(3)与磁芯组件(1)的外周相贴合；所述绝缘外壳(6)贴合于线圈组件(2)和冷却板组件(3)的外周。2.根据权利要求1所述的集成型中高频变压器，其特征在于，所述第一磁芯(11)和第二磁芯(12)并排设置，所述第一磁芯(11)包括结构相同且相对设置的上磁体(111)和下磁体(112)，所述上磁体(111)和下磁体(112)的连接处形成气隙，上磁体(111)和下磁体(112)的连接端部均设有气隙板(13)；线圈组件(2)嵌套在第一磁芯(11)和第二磁芯(12)的上磁体(111)和下磁体(112)围合成的空腔内。3.根据权利要求2所述的集成型中高频变压器，其特征在于，所述线圈组件(2)包括高压线圈(21)和低压线圈(22)，所述低压线圈(22)嵌套在高压线圈(21)外侧，所述高压线圈(21)嵌套在第一磁芯(11)与第二磁芯(12)相邻的两条旁磁柱的外侧。4.根据权利要求3所述的集成型中高频变压器，其特征在于，所述高压线圈(21)上设有高压线圈接头一(211)、高压线圈接头二(212)、高压线圈流道入口(213)和高压线圈流道出口(214)；所述低压线圈(22)上设有低压线圈接头一(221)、低压线圈接头二(222)、低压线圈流道入口(223)和低压线圈流道出口(224)。5.根据权利要求2至4中任意一项所述的集成型中高频变压器，其特征在于，所述冷却板组件(3)包括冷却顶板(31)、冷却侧板(32)和冷却底板(36)，所述冷却侧板(32)的一端与冷却顶板(31)连接，另...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立，李艳平，冯厉鹏，向坤，鲁力，黄江瑞，
申请(专利权)人：襄阳中车电机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：