本發(fā)明屬于開關(guān)電源變壓器結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有新型散熱結(jié)構(gòu)的大功率高頻變壓器。

背景技術(shù)：

高頻變壓器是開關(guān)電源中的核心部件，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源中能量變換與傳遞、電氣隔離。隨著開關(guān)電源朝著高頻化、高功率密度方向發(fā)展，高頻變壓器單位體積內(nèi)所傳遞能量、損耗等也在逐步提升，這就對高頻變壓器散熱提出了更高要求。高頻變壓器常用散熱技術(shù)包括風(fēng)冷技術(shù)和液冷技術(shù)，分別適用于不同的應(yīng)用場合。液冷技術(shù)又分為油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)，均是以變壓器油作為散熱介質(zhì)與絕緣介質(zhì)，在油箱外圍再輔助以風(fēng)冷或者水冷技術(shù)，在同等條件下相對于空氣冷卻技術(shù)，液冷技術(shù)可使高頻變壓器承受更大的損耗量。但液冷技術(shù)對系統(tǒng)密封性要求甚高，同時(shí)重量、體積等均比較大，因此在實(shí)際應(yīng)用中在滿足溫升要求條件下首選時(shí)風(fēng)冷技術(shù)?？諝饫鋮s技術(shù)根據(jù)流體流動(dòng)的起因分為空氣自然對流冷卻和空氣強(qiáng)迫對流冷卻，空氣自然對流冷卻技術(shù)是指不使用任何外部輔助能量的情況下，實(shí)現(xiàn)發(fā)熱器件向周圍環(huán)境散熱達(dá)到溫度控制的目的；空氣強(qiáng)迫對流冷卻主要是借助于風(fēng)扇等強(qiáng)迫周邊空氣流動(dòng)，從而將變壓器發(fā)出的熱量帶走的一種方法。由于設(shè)計(jì)簡單、使用方便以及成本低等優(yōu)點(diǎn)得到了充分的發(fā)展。

傳統(tǒng)E型結(jié)構(gòu)高頻變壓器主要依靠初級繞組和次級繞組之間的通風(fēng)孔實(shí)現(xiàn)與空氣的熱交換，因此中心柱熱量需要傳遞到初級繞組和磁芯其它部位實(shí)現(xiàn)散熱，但是由于初級骨架和磁芯自身導(dǎo)熱系數(shù)較低，同時(shí)初級繞組自身也是發(fā)熱源，導(dǎo)致高頻變壓器熱點(diǎn)溫升，特別是中心柱和初級繞包溫升較高，降低了高頻變壓器的可靠性及壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種具有新型散熱結(jié)構(gòu)的大功率高頻變壓器，解決了大功率高頻變壓器散熱問題，提高了大功率高頻變壓器在運(yùn)行過程中的可靠性和壽命，可在同樣體積的磁芯條件下輸出更大的功率。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案是一種具有新型散熱結(jié)構(gòu)的大功率高頻變壓器，包括磁芯、初級骨架、初級繞組、次級骨架和次級繞組，所述的初級骨架、初級繞組、次級骨架和次級繞組的安裝結(jié)構(gòu)形式采用E型變壓器的安裝結(jié)構(gòu)形式，其特征在于，所述的磁芯由多層磁芯片疊加而成，每層磁芯片由兩個(gè)并排的環(huán)形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這兩個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)對稱地分別套在初級繞組和次級繞組上，兩個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)之間具散熱的間隙，在該間隙上部和下部的初級骨架的線槽槽壁上分別開有通風(fēng)孔。

更進(jìn)一步地，還包括不銹鋼扎帶，所述的環(huán)形結(jié)構(gòu)由一個(gè)U型結(jié)構(gòu)磁芯片和一個(gè)I型結(jié)構(gòu)磁芯片構(gòu)成，并用不銹鋼扎帶捆扎在一起，同一層磁芯片包括兩個(gè)并排的環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)并排的環(huán)形結(jié)構(gòu)中兩個(gè)U型結(jié)構(gòu)磁芯片對應(yīng)于E型變壓器的E片，兩個(gè)并排的I型結(jié)構(gòu)磁芯片對應(yīng)于E型變壓器的I片。

更進(jìn)一步地，所述的初級骨架和次級骨架的線槽槽壁上開有多個(gè)通風(fēng)孔。

更進(jìn)一步地，所述的初級繞組和次級繞組采用真空絕緣漆整體浸漬。

更進(jìn)一步地，所述的初級繞組和次級繞組的繞線采用外層包裹滌綸絲或聚四氟乙烯薄膜的高頻束包線。

更進(jìn)一步地，所述的磁芯材料可以為鐵氧體磁芯、非晶磁芯、納米晶磁芯或硅鋼磁芯。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益結(jié)果是：傳統(tǒng)E型結(jié)構(gòu)磁芯為整體結(jié)構(gòu)不存在散熱間隙，而本發(fā)明采用U型結(jié)構(gòu)組成具有散熱間隙的類E型結(jié)構(gòu)，在磁芯安裝及固定上相對有點(diǎn)麻煩，但比較目前對于大功率高頻變壓器散熱采用熱管將熱量到散熱器上再通過風(fēng)扇強(qiáng)迫散熱、或者采用浸在變壓器油中再通過在油箱四周通水管散熱等技術(shù)，有效降低了復(fù)雜程度和成本。通過E型變壓器中柱采用分離式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加了散熱通道，有效地降低了高頻變壓器的熱點(diǎn)溫升，提高了高頻變壓器的可靠性及壽命，保障了開關(guān)電源穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。現(xiàn)有技術(shù)中并不存在相關(guān)技術(shù)啟示，在本專業(yè)領(lǐng)域沒有相應(yīng)的散熱結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的具有新型散熱結(jié)構(gòu)的大功率高頻變壓器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的具有新型散熱結(jié)構(gòu)的大功率高頻變壓器的磁芯和不銹鋼扎帶的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的具有新型散熱結(jié)構(gòu)的大功率高頻變壓器的初級骨架的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的具有新型散熱結(jié)構(gòu)的大功率高頻變壓器的次級骨架的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體技術(shù)方案作進(jìn)一步地描述。

如附圖1-4所示，本發(fā)明的一種大功率高頻變壓器，包括磁芯1、初級骨架2、初級繞組3、次級骨架4、次級繞組5和不銹鋼扎帶6，所述的初級骨架2、初級繞組3、次級骨架4和次級繞組5的安裝結(jié)構(gòu)形式采用E型變壓器的安裝結(jié)構(gòu)形式，其特征在于，所述的磁芯1由多層磁芯片疊加而成，每層磁芯片由兩個(gè)并排的環(huán)形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這兩個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)對稱地分別套在初級繞組3和次級繞組5上，兩個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)之間具散熱的間隙，在該間隙上部和下部的初級骨架2的線槽槽壁上分別開有通風(fēng)孔。所述的次級骨架4的線槽槽壁上開有多個(gè)通風(fēng)孔。

所述的環(huán)形結(jié)構(gòu)由一個(gè)U型結(jié)構(gòu)磁芯片和一個(gè)I型結(jié)構(gòu)磁芯片構(gòu)成，并用不銹鋼扎帶6捆扎在一起，同一層磁芯片包括兩個(gè)并排的環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)并排的環(huán)形結(jié)構(gòu)中兩個(gè)U型結(jié)構(gòu)磁芯片對應(yīng)于E型變壓器的E片，兩個(gè)并排的I型結(jié)構(gòu)磁芯片對應(yīng)于E型變壓器的I片。本發(fā)明的磁芯1結(jié)構(gòu)與E型變壓器的磁芯結(jié)構(gòu)類似，只是本發(fā)明的磁芯1的中心柱是完全分離的結(jié)構(gòu)，這個(gè)分離結(jié)構(gòu)形成的間隙，可方便采用強(qiáng)迫風(fēng)冷實(shí)現(xiàn)有效散熱。本實(shí)施例的磁芯1包括兩層磁芯片，分兩排環(huán)形結(jié)構(gòu)之間間隔20mm作為通風(fēng)孔。根據(jù)開關(guān)電源功率、磁芯材料、尺寸每一套磁芯可以有不同的組數(shù)。

所述的初級繞組3和次級繞組5的繞線采用外層包裹滌綸絲或聚四氟乙烯薄膜的高頻束包線。保證束包線的整體性同時(shí)具有一定的絕緣性。初級繞組3纏繞在初級骨架2上，次級骨架4套在纏繞了初級繞組3的初級骨架2上，次級繞組5纏繞在次級骨架4上。初級骨架2和次級骨架4采用環(huán)氧板絕緣材料。

所述的磁芯1材料可以為鐵氧體磁芯、非晶磁芯、納米晶磁芯或硅鋼磁芯。

仿真結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)布局在磁芯損耗90W、初級繞組132W、次級繞組220W、風(fēng)扇風(fēng)量為132CFM時(shí)，磁芯損耗最高溫升為40.3℃、初級繞組最高溫升為47.6℃、次級繞組最高溫升為44.3℃。