高頻開關電源變壓器的制造方法
【專利說明】
[0001](— )技術領域:高頻開關電源變壓器，一般用于生產(chǎn)多晶硅、電鍍、電解、電動汽車充電等行業(yè)的低壓大電流高頻開關電源變壓器。屬變壓器類(H01F)。
(二)
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有低壓大電流高頻整流變壓器原理及結構見圖6-圖8。見圖6，原邊線圈1環(huán)繞在環(huán)形鐵芯2上，變壓器副邊線圈3是一匝，現(xiàn)有一般是采用通過鐵芯中柱加導電座體的結構形成。副邊的形成:見圖6，采用串聯(lián)兩個線圈3.1N、3.2N中心抽頭為30點，形成兩并聯(lián)的串有整流二極管的兩支路。副邊兩電流分別為i31、i32;原邊電流為il;其波形見圖7。
[0003]國家自然科學資助基金項目(50475046)中公開了一種〈新型一體化開放式高頻功率變壓器〉，其結構為:把帶中心抽頭的變壓器與現(xiàn)有散熱器合二為一，以散熱器本身替代導線及副邊。其具體結構見圖8示意:在繞有原邊線圈1的環(huán)形鐵芯2環(huán)形內空腔形成的左、右半圓中柱5.1N、5.2N從環(huán)形鐵芯穿過作為變壓器副邊，分別與左、右散熱器4.1N、4.2N連為兩串聯(lián)副邊線圈，通過中心抽頭4.2N形成一匝副邊線圈。其優(yōu)點在于半圓柱副邊與散熱器座4N、5N采用同一材料連為一體，形成無物理斷開的整體結構，散熱器半圓柱是變壓器副邊，結構簡潔，通過散熱器導出副邊熱量?，F(xiàn)存在的問題是:1)半圓柱截面與散熱器過電截面形成突變，半圓中柱5.1N、5.2N截面電流密度趨大，該處發(fā)熱。2)兩個半圓中柱間由于結構原因，散熱差。3)同時見上述圖6、圖7，高頻開關電源中間抽頭，變壓器兩個副邊線圈電流i31、i32在正負半周間交替工作，在半周內不工作(即不通過工作電流)的線圈導體仍會感應出鄰近渦流損耗。由于趨膚效應、渦流效應，穿過鐵芯的半圓中柱發(fā)熱嚴重，特別是上端面5.1M處無法加大接觸截面積，接觸面電流密度大大超過散熱器座4N電流密度。在通過大電流時，端部螺絲緊固面長期發(fā)熱形成微小間隙，促使發(fā)熱進一步加劇，形成惡性循環(huán)，最后產(chǎn)生微火花燒蝕端面，導致接觸不良，接觸電阻增加，變壓器損耗增加。
(三)
【發(fā)明內容】
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[0004]本發(fā)明提供的高頻開關電源變壓器，其目的就是解決國家自然科學資助基金項目(50475046)中公開的現(xiàn)有一體化開放式高頻功率變壓器存在的如下問題:1)由于趨膚效應、渦流效應半圓中柱發(fā)熱嚴重。2)由結構原因兩半圓中柱散熱差。3)半圓中柱和散熱器座接觸面發(fā)熱、燒蝕端面、接觸電阻增加，變壓器損耗增加。
[0005]技術方案如下:
[0006]高頻開關電源變壓器，包括:在變壓器環(huán)形鐵芯2上環(huán)繞原邊線圈1;其特征是:
[0007]1)設由導電導熱材料制成的含有內冷水管的左護套3.1、右護套3.2，兩護套之間有絕緣層;左、右護套均為長方形，內有等徑半圓腔，分別有含半圓形左、右底面3.11、3.21的左、右底座;含左、右頂面3.12、3.22的左、右半圓柱;兩個護套組合成一個帶內圓腔的正方體;每個護套內冷水管由底座內的一個水平U形管和護套半圓柱內的兩個L形水管組成。
2)繞原邊線圈的環(huán)形鐵芯整體置于兩護套內圓腔內；且內圓腔內灌滿高導熱硅膠6，并形成各處的絕緣層。3)副邊帶中心抽頭的左、右線圈如下形成:環(huán)形鐵芯中心孔兩半圓柱空腔內分別豎放穿過中心孔的左、右兩組高頻電磁絞合線5.1、5.2，兩組電磁絞合線間有絕緣層，高頻電磁絞合線采用多股絕緣漆包線絞合而成。左線圈由順次電連接的左上銅排4.12、左護套3.1、左下銅排4.11、左高頻電磁絞合線5.1、抽頭銅排4.0組成。左上銅排4.12通過左通孔7.12用螺釘連接固定在左護套的左頂面3.12上，左下銅排4.11通過左下通孔7.11用螺釘連接固定于左護套的左底面3.11;左高頻電磁絞合線5.1下、上端分別焊接或壓接固定在左下銅排4.11和抽頭銅排4.0的各小通孔內。右線圈由順次電連接的抽頭銅排4.0、右護套
3.2、右下銅排4.21、右高頻電磁絞合線5.2、右上銅排4.22組成；抽頭銅排4.0通過右通孔7.0用螺釘連接固定在右護套右頂面3.22上；右下銅排4.21通過右下通孔7.21用螺釘連接固定于右護套的右底面3.21;右高頻電磁絞合線5.2下、上端分別焊接或壓接固定在右下、上銅排4.21、4.22各小通孔內。左上銅排4.12內端為左線圈引出端3M，右上銅排4.22外端為右線圈引出端3N，整個抽頭銅排4.0長度內均可作為兩線圈中點抽頭端30。
[0008]上述絞合的多股絕緣漆包線5.1、5.2的股數(shù)、規(guī)格可按變壓器交變頻率、副邊電流選擇。上述制作左、右護套的導電導熱材料可采用銅、鋁合金。上述全部銅排可采用最后進行了防氧化處理的單層或者多層銅板。
[0009]本發(fā)明有益效果:
[0010]1)由于電磁絞合線采用多股絕緣漆包線絞合而成，在電磁感應過程中可以有效解決現(xiàn)有變壓器副邊半園導電柱的趨膚效應、渦流效應帶來的副邊線圈的發(fā)熱、損耗。與現(xiàn)有半圓柱相比，導電截面相同時，發(fā)熱大大減小，提高了變壓器副邊的過電流能力和使用可靠性。由此也可以使變壓器的功率更大，或者在同樣功率下，變壓器體積更小。2)在護套形成的圓柱腔內，灌滿高導熱硅膠，并形成絕緣層，對護套腔體內的磁環(huán)、原邊線圈、副邊高頻電磁絞合線等產(chǎn)生的熱量進行吸收并傳遞到護套上。左右護套內的L型U型水路將熱量由內冷水帶走。使變壓器整體散熱得到良好改善，鐵芯、原邊線圈、副邊線圈熱傳導速度加快。3)電磁絞合線的兩端連接到銅排后再固定在護套上，因此副邊的電磁絞合線的規(guī)格，如線徑、絞合線數(shù)、導電材料處理可以根據(jù)變壓器不同的交變頻率進行不同的配置，更有利于提高變壓器效率。對不同頻率狀態(tài)下變壓器匹配更優(yōu)化。4)由于副邊采用左、右護套和左、右電磁絞合線，上、下銅排等結構，可方便實現(xiàn)提供多種變壓器:即變比N(原邊匝數(shù))/1的半波、全波整流變壓器和單相橋式整流變壓器，均可應用在高頻開關電源中。
(四)
【附圖說明】
[0011]圖1高頻開關電源變壓器總體結構正剖視示意圖。
[0012]圖2圖1中A向視圖，即總體俯視圖。主要示出了從上至下第一層銅排:左線圈上部銅排4.12、右線圈上部銅排4.22俯視形狀及連接結構。
[0013]圖3圖1中B-B局部剖視圖。主要示出了從上至下第二層銅排:抽頭銅排4.0俯視形狀及連接結構。
[0014]圖4圖1中C-C局部剖視圖。主要示出了從上至下第三層銅排:左線圈下部銅排4.11、右線圈下部銅排4.21俯視形狀及連接結構。
[0015]圖5左護套3.1立體圖。
[0016]圖6低壓大電流高頻整流變壓器原理圖(有中間抽頭)。
[0017]圖7為圖6中原邊線圈電流1.1、副邊兩線圈電流1.31、1.32波形圖。
[0018]圖8現(xiàn)有公開的〈新型一體化開放式高頻功率變壓器〉結構示意圖。(五)
【具體實施方式】
[0019]下面對照【附圖說明】本實施例高頻開關電源變壓器的組成。
[0020]1)見圖1，圖2，設由銅、鋁