高頻變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型設(shè)及變壓器領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種高頻變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子與電力技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高頻開關(guān)電源的功率要求越來越高。而變壓器作 為開關(guān)電源的核屯、部件，起著絕緣隔離、磁能轉(zhuǎn)換和電壓變換的作用，變壓器的性能優(yōu)劣， 不僅影響到自身的發(fā)熱和效率，而且影響整個(gè)開關(guān)電源的性能和可靠性。
[0003] 現(xiàn)有的高頻變壓器繞組一般采用多股絞合導(dǎo)線繞制而成，不僅會(huì)消耗大量的金屬 材料，而且散熱效果也不佳，容易引起鐵忍局部過熱甚至損壞。同時(shí)，由于交流電流流過繞 組導(dǎo)線造成的集膚效應(yīng)，使得導(dǎo)線橫截面上的電流分布不均勻，中間電流密度小，邊緣部分 大，從而使繞組導(dǎo)線的有效導(dǎo)電面積減小、電阻增大，不利于高頻變壓器的大容量設(shè)計(jì)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí) 用新型的一個(gè)目的在于提出一種具有較高散熱能力的高頻變壓器。
[0005] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的高頻變壓器，包括磁忍、初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，所述初級(jí) 繞組和次級(jí)繞組均采用空屯、金屬管繞制而成，所述金屬管內(nèi)通有冷卻介質(zhì)，所述金屬管的 外徑和內(nèi)徑之差小于穿透深度的兩倍。
[0006] 本實(shí)用新型通過采用通有冷卻介質(zhì)的空屯、金屬管取代現(xiàn)有的多股絞合導(dǎo)線來繞 制高頻變壓器的初次級(jí)繞組，不僅減少金屬材料的消耗，而且大大提高繞組的散熱能力，避 免集膚效應(yīng)，有利于高頻變壓器的大容量設(shè)計(jì)。
[0007] 在一些實(shí)施例中，所述金屬管的內(nèi)徑為8mm，所述金屬管的外徑和內(nèi)徑之差為1mm， 也就是說所述金屬管的管壁厚度為1mm，從而有效地通過金屬管來減小集膚效應(yīng)的影響。 [000引在一些實(shí)施例中，所述金屬管為銅管或侶管。
[0009] 在一些實(shí)施例中，所述冷卻介質(zhì)為水。
[0010] 在一些實(shí)施例中，所述磁忍為鐵氧體鐵忍。
[0011] 在一些實(shí)施例中，所述磁忍為Mn-化功率鐵氧體鐵忍。
[0012] 在一些實(shí)施例中，所述磁忍包括多付磁忍，所述多付磁忍并排設(shè)置，所述多付磁忍 之間通過絕緣介質(zhì)隔離。多付磁忍的設(shè)置可W減小變壓器的體積，提高磁忍利用率。在實(shí)際 運(yùn)用中根據(jù)具體需求確定選用磁忍的數(shù)量。
[0013] 在一些實(shí)施例中，所述初級(jí)繞組繞制在所述磁忍上，所述次級(jí)繞組繞制在所述初 級(jí)繞組的外側(cè)，所述初級(jí)繞組和所述次級(jí)繞組之間設(shè)置有絕緣層。通過初次級(jí)繞組內(nèi)外嵌 繞的方式，可W減小變壓器的漏抗，從而減輕占空比丟失。
【附圖說明】
[0014] 本實(shí)用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將 變得明顯和容易理解，其中：
[0015] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的高頻變壓器的主視圖。
[0016] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的高頻變壓器的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型 的限制。
[0018] 現(xiàn)有的高頻變壓器繞組一般采用多股絞合導(dǎo)線繞制而成，不僅會(huì)消耗大量的金屬 材料，而且散熱效果也不佳，容易引起鐵忍局部過熱甚至損壞。同時(shí)由于交流電流流過繞組 導(dǎo)線造成的集膚效應(yīng)，不利于高頻變壓器的大容器設(shè)計(jì)。如何解決高頻變壓器的散熱問題， 是制約變壓器性能的關(guān)鍵因素。發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，將初次級(jí)繞組進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改 進(jìn)，使之在發(fā)揮變壓作用的同時(shí)，高效率自行散熱，從而解決高頻感應(yīng)引起的附加發(fā)熱問 題。
[0019] 本實(shí)用新型提供一種高頻變壓器。圖1所示為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的高頻變壓 器的主視圖。如圖1所示，高頻變壓器包括磁忍1、初級(jí)繞組2和次級(jí)繞組3。初級(jí)繞組2和次級(jí) 繞組3均采用空屯、金屬管繞制而成，金屬管內(nèi)通有冷卻介質(zhì)。其中，次級(jí)繞組3與公共電極8 和9連接。
[0020] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，用于繞制初級(jí)繞組2和次級(jí)繞組3的空屯、金屬管的外徑和 內(nèi)徑之差小于穿透深度的兩倍，從而有效地利用金屬管，減小集膚效應(yīng)的影響。
[0021] 所謂集膚效應(yīng)是指導(dǎo)線中流過交流電流時(shí)，導(dǎo)線橫截面上的電流分布不均勻，中 間電流密度小，邊緣部分大，從而使導(dǎo)線的有效導(dǎo)電面積減小、電阻增大。導(dǎo)線的有效面積 減小一般采用穿透深度A表示，所謂穿透深度是指電流密度下降到導(dǎo)線表面電流密度的 0.368(即1/e)時(shí)的徑向深度，可表示為：
[002引式中O為角頻率，W =2時(shí)s;y為導(dǎo)線的磁導(dǎo)率；丫為導(dǎo)線的電導(dǎo)率；穿透深度A的 單位為米(m)。
[0024] 繞組的截面積取決于繞組中流過的最大有效電流值，在本實(shí)施例中，考慮到集膚 效應(yīng)的影響，在內(nèi)徑為8mm的情況下，管壁厚度（即金屬管的外徑和內(nèi)徑之差）可W設(shè)計(jì)為 lmm〇
[0025] 高頻變壓器工作頻率范圍為2000監(jiān)-150KHZ。金屬管可W為銅管、侶管或其它適合 的金屬管。管中通有水(如去離子水)或其它冷卻劑作為冷卻介質(zhì)。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí) 施例的高頻變壓器的俯視圖。在本實(shí)施例中，如圖2所示，冷卻介質(zhì)從初級(jí)繞組2的冷卻介質(zhì) 端口 4和5流入及流出，W及從次級(jí)繞組3的冷卻介質(zhì)端口 6和7流入及流出。具體地，冷卻介 質(zhì)可W通過外部水冷交換器的水管導(dǎo)入繞組金屬管后成為封閉水路進(jìn)行交換。從而使得初 級(jí)繞組2和次級(jí)繞組3產(chǎn)生自冷卻的效果，大大提高變壓器的散熱能力。
[0026] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，磁忍可W為鐵氧體鐵忍。鐵氧體軟磁材料是復(fù)合氧化物 的燒結(jié)體，具有電阻率高，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，適合高頻下使用。具體地，磁忍可W采用E型鐵氧 體，例如Mn-化功率鐵氧體作為磁忍材料。由于軟磁鐵氧體本身的電阻率高(P= 106 Q/cm-108Q/cm),故對(duì)磁忍與繞組之間的絕緣要求較之一般的冷社鋼片低，可W采用軟的絕緣材 料作為隔離。
[0027] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，磁忍包括多付磁忍。多付磁忍并排設(shè)置，如圖1所示，相鄰 磁忍之間通過絕緣介質(zhì)隔離。多付磁忍的設(shè)置可W減小變壓器的體積，提高磁忍利用率。在 實(shí)際運(yùn)用中根據(jù)具體需求確定選用磁忍的數(shù)量。
[0028] 變壓器的漏抗直接影響占空比丟失的大小，其中，漏抗越大，占空比丟失就越嚴(yán) 重。占空比是指電源在一個(gè)通電與斷電周期中其通電時(shí)間所占的比例。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡 可能的減小變壓器的漏抗。本實(shí)施例采用初次級(jí)繞組內(nèi)外嵌繞方式，即先把初級(jí)繞組的應(yīng) 數(shù)繞好并置于內(nèi)側(cè)，再把次級(jí)繞組繞完后套在其外側(cè)。所有繞組均緊密繞制，初級(jí)繞組和次 級(jí)繞組之間設(shè)置有絕緣層，例如，采用Imm厚的絕緣硅膠板。通過初次級(jí)繞組內(nèi)外嵌繞的方 式，可W減小變壓器的漏抗，從而減輕占空比丟失。
[0029] 本實(shí)用新型通過采用通有冷卻介質(zhì)的空屯、金屬管取代現(xiàn)有的多股絞合導(dǎo)線來繞 制高頻變壓器的初次級(jí)繞組，不僅減少金屬材料的消耗，而且大大提高繞組的散熱能力，避 免集膚效應(yīng)，有利于高頻變壓器的大容量設(shè)計(jì)。
[0030] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表 述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可W 在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中W合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可W將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例W及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn) 行結(jié)合和組合。
[0031] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可W理解的是，上述實(shí)施例是 示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍 內(nèi)可W對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高頻變壓器，包括磁芯、初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，其特征在于，所述初級(jí)繞組和次 級(jí)繞組均采用空心金屬管繞制而成，所述金屬管內(nèi)通有冷卻介質(zhì)，所述金屬管的外徑和內(nèi) 徑之差小于穿透深度的兩倍。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻變壓器，其特征在于，所述金屬管的內(nèi)徑為8mm，所述 金屬管的外徑和內(nèi)徑之差為1mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高頻變壓器，其特征在于，所述金屬管為銅管或鋁管。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻變壓器，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)為水。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻變壓器，其特征在于，所述磁芯為鐵氧體鐵芯。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻變壓器，其特征在于，所述磁芯為Mn-Zn功率鐵氧體鐵 芯。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻變壓器，其特征在于，所述磁芯包括多付磁芯，所述多 付磁芯并排設(shè)置，所述多付磁芯之間通過絕緣介質(zhì)隔離。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻變壓器，其特征在于，所述初級(jí)繞組繞制在所述磁芯 上，所述次級(jí)繞組繞制在所述初級(jí)繞組的外側(cè)，所述初級(jí)繞組和所述次級(jí)繞組之間設(shè)置有 絕緣層。
【專利摘要】本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種高頻變壓器，包括磁芯、初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，初級(jí)繞組和次級(jí)繞組均采用空心金屬管繞制而成，金屬管內(nèi)通有冷卻介質(zhì),金屬管的外徑和內(nèi)徑之差小于穿透深度的兩倍。通過采用通有冷卻介質(zhì)的空心金屬管取代現(xiàn)有的多股絞合導(dǎo)線來繞制高頻變壓器的初次級(jí)繞組，不僅減少金屬材料的消耗，而且大大提高繞組的散熱能力，避免集膚效應(yīng)，有利于高頻變壓器的大容量設(shè)計(jì)。
【IPC分類】H01B7/42, H01F19/04, H01F27/28, H01F27/30, H01F27/24, H01F1/34
【公開號(hào)】CN205211521
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520805053
【發(fā)明人】李臣, 王成, 何鵬, 胡寶穎, 王國風(fēng)
【申請(qǐng)人】保定四方三伊電氣有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日