[发明专利]带有低损耗磁芯结构的高频变压器

说明书

本发明提供了一种带有低损耗磁芯结构的高频变压器，包括变压箱、侧封盖和若干个变压单元，变压箱的内部分隔为若干个安装腔，每个安装腔的内壁上均衬设有散热片；变压单元包括磁芯和线圈绕组，磁芯包括上轭铁、下轭铁、中间柱以及外边柱，线圈绕组绕设至于中间柱的外周；中间柱包括若干个单磁块以及绝缘垫。本发明提供的带有低损耗磁芯结构的高频变压器，采用中间柱和多个外边柱结合的形式，利用多个磁块和绝缘垫间隔设置以形成位于相邻两个磁块之间的气隙，便于降低单个气隙的厚度，进而降低气隙衍射效应，最终实现降低线圈绕组损耗的效果，实现了降低高频变压器整体温度的效果，保证了高频变压器的稳定运行。

技术领域

本发明属于变压器设备技术领域，更具体地说，是涉及一种带有低损耗磁芯结构的高频变压器。

背景技术

高频变压器是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。在电力电子变压器中，高频变压器实现了两侧换流装置的电压变换、功率传输和电气隔离，成为两侧电力电子装置能量交流的枢纽。随着电力电子器件电压、容量及开关频率提升，对高频变压器磁心材料的性能也提出了更高的要求，以使磁心材料具有更高的饱和磁通密度、更低的功率损耗。

在其应用中，为了达到储能、防止磁芯饱和以及在大电流工作状态下实现电感较小波动，通常需要在传统的铁氧体磁芯磁路上开设气隙以满足产品的性能要求。

但是，气隙处的磁通容易出现散漏，漏磁通切割邻近绕组，在绕组中产生高频涡流损耗，这一附加的涡流损耗，极大的增加了变压器的功率损耗、加大了变压器的运行温升，同时也降低了变压器的效率。

在此基础上，随着开关频率的提高，气隙附近的附加高频涡流损耗增加显著，增加了变压器生产工艺的复杂性。在高频变压器的运行过程中，过高的铁心损耗往往会使变压器局部过热，不仅影响到变压器运行的效率及稳定性，还降低了相关设备的运行质量。另外，对高频变压器磁心材料的性能也提出了更高的要求，磁心材料应具有更高的饱和磁通密度以及更低的功率损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有低损耗磁芯结构的高频变压器，能够有效提高变压器的饱和磁通密度，提高变压器的散热效率，降低其功率消耗，便于延长高频变压器的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种带有低损耗磁芯结构的高频变压器，包括设有侧开口的变压箱、可拆卸连接于变压箱上以封堵侧开口的侧封盖和若干个分别设置于变压箱内的变压单元，变压箱的内部分隔为若干个安装腔，每个安装腔的内壁上均衬设有散热片；

变压单元包括磁芯和线圈绕组，磁芯包括上轭铁、设置于上轭铁下方的下轭铁、设置于上轭铁和下轭铁之间的中间柱以及设置于上轭铁和下轭铁外周的若干个外边柱，线圈绕组绕设至于中间柱的外周；

其中，中间柱包括若干个间隔设置的单磁块以及设置于相邻两个磁块之间以分离相邻两个单磁块并形成气隙的绝缘垫。

在一种可能的实现方式中，线圈绕组包括绕设于中间柱外周的初级线圈和次级线圈，初级线圈和次级线圈在中间柱的轴向上间隔设置；

中间柱的外周套设有用于绕设初级线圈的第一绝缘盘和用于绕设次级线圈的第二绝缘盘，第一绝缘盘和第二绝缘盘在中间柱的轴向上间隔设置，第一绝缘盘和第二绝缘盘的外周壁上设有内凹设置以限位次级线圈或初级线圈轴向位置的限位腔。

一些实施例中，限位腔内设有若干个与限位腔的腔底壁相连的散热板，散热板的板面垂直于中间柱的轴向设置，且散热板在第一绝缘盘或第二绝缘盘的轴向上间隔设置，散热板的外缘设有用于与初级线圈或次级线圈接触并换热的增厚部，增厚部的顶面和底面逐渐向相背离一侧弧形倾斜形成弧形面。

一些实施例中，在初级线圈绕设于第一绝缘盘上后，初级线圈向外凸出于第一绝缘盘的外周壁设置，位于最外圈的初级线圈向外凸出于外边柱的内周壁设置；