基於鋁型材散熱器的高頻水冷變壓器的製作方法
2023-07-20 07:40:31 1
專利名稱：基於鋁型材散熱器的高頻水冷變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高頻水冷變壓器，特別涉及一種磁芯採用超微晶軟磁材料，基於鋁型材散熱器的高頻水冷變壓器。
背景技術：
隨著電力電子技術的發展，開關電源以其高效率、高功率因數、小體積等優點，在工業等各個領域中得到廣泛應用。在高頻開關電源的設計中，高頻變壓器的設計極為關鍵，其性能的好壞將直接影響高頻開關電源的整體性能，其重要性不言而喻。為了充分發揮開關電源效率高、整機功率密度高的優勢，就必須要降低高頻變壓器的損耗、提高開關頻率並減小高頻變壓器的體積，這就對高頻變壓器在磁芯材料的選擇和散熱的設計等提出了新的挑戰；此外，隨著高頻變壓器副邊電壓的降低、電流的增大，對散熱效果的要求越來越苛刻，傳統的採用強迫風冷的散熱方式已不能滿足實際需求。
發明內容
本發明的目的在於:採用超微晶軟磁材料作為高頻變壓器的磁芯，對變壓器的磁芯和副邊繞組的中心抽頭採用鋁型材水冷散熱方式，從而降低高頻變壓器的溫升，在減小高頻變壓器體積的同時提高高頻變壓器的性能。為了達到上述目的，本發明的技術方案如下:
低壓大電流水冷鋁殼變壓器由超微晶軟磁材料磁芯、高壓繞組、低壓繞組、匯流板、絕緣護套、鋁型材散熱器等組成，其特徵在於:
1、採用環形超微晶軟磁材料作為變壓器的磁芯，低壓繞組為兼做變壓器護套的U型銅套，變壓器的兩個次級低壓繞組引出端以及次級中心抽頭引出端位於變壓器的同一側，三個變壓器的次級低壓繞組引出端分別焊接在三塊匯流板上；其中最靠近磁芯的匯流板為次級低壓繞組的中心抽頭，該匯流板通過螺釘緊固方式直接與鋁型材散熱器連接；另外兩塊匯流板通過玻璃絲板支撐固定，同時實現三塊匯流板之間的彼此隔離。2、鋁型材散熱器外形為方形，內部掏去一個環形孔，該孔的直徑大小以能放下繞完初級和次級繞組後的變壓器磁芯為準；為增強變壓器的散熱效果，散熱器內部有兩進兩出兩條水道，分別分布在方形鋁型材散熱器的四角及底部。3、將變壓器的中心抽頭匯流板通過螺釘緊固方式固定在鋁型材散熱器上，通過這種方式首先可以直接對變壓器的次級繞組進行散熱，變壓器的次級電流大發熱較厲害，此方式能大大提高變壓器的散熱效果；其次，通過這種方式，可以將變壓器磁芯固定在散熱器上，減少變壓器安裝時的應力，防止變壓器的損壞。4、為增強變壓器的散熱效果，在將變壓器磁芯固定在鋁型材散熱器上之後，對變壓器磁芯和鋁型材散熱器之間的縫隙採用高導熱性、高電氣絕緣性能的電子灌封膠進行灌封處理，這樣可大大降低變壓器的溫升，提高變壓器的可靠性。
5、鋁殼變壓器外側的兩塊匯流板既是變壓器副邊繞組的引出端，也是變壓器的輸出連接排，該連接排可以直接壓接在輸出全波整流二極體上；為了減輕副邊繞組引出銅棒的受力負擔，增強變壓器輸出連接排的強度，在匯流板與鋁型材散熱器的端面之間通過一塊玻璃絲板支撐固定。變壓器的磁芯採用超微晶軟磁材料，形狀為環形；變壓器次級由兼做變壓器的護套的凹型銅套組成，在對次級做完絕緣處理之後，將初級高壓繞組直接繞在變壓器的次級銅套上，這樣可以有效增強變壓器初級和次級的耦合程度；變壓器的副邊繞組引出端及中心抽頭引出端通過若干根銅棒焊接在磁芯一側的三塊匯流板上，匯流板之間均有一定空隙；最靠近磁芯一側的匯流板為變壓器次級的中心抽頭，為提高變壓器的散熱效果並降低變壓器磁芯所承受的應力，將變壓器副邊繞組的中心抽頭匯流排引通過螺釘緊固方式固定在鋁型材散熱器上，並對變壓器磁芯與散熱器的縫隙處採用高導熱、高絕緣性能的電子灌封膠進行灌封處理。由於採用上述技術，本發明與已有技術相比具有以下優點:
1、超微晶軟磁材料磁芯不僅磁導率高、矯頑力低、鐵損耗小，且飽和磁感應強度高、穩定性好，所以用此磁芯設計的高頻變壓器具有損耗小、效率高、體積小的優點。2、變壓器採用鋁型材水冷方式直接對發熱源磁芯散熱；鋁型材散熱器密度小，質量輕，導熱、導電性能好，耐腐蝕性強，同時內部有兩進兩出兩條水道，分別分布在方形鋁型材散熱器的四角及底部，可以降低變壓器的溫升，減輕變壓器的重量，提高變壓器性能。3、變壓器的中心抽頭匯流板通過螺釘緊固方式固定在鋁型材散熱器上，可以直接對變壓器的次級繞組進行散熱，有效降低變壓器次級繞組的溫升，大大提高變壓器的散熱效果。4、變壓器次級繞組匯流板兼做變壓器的輸出連接排，使變壓器的結構更加緊湊，體積更小，重量更輕；同時匯流板之間通過玻璃絲板支撐，減少變壓器安裝時的應力，防止變壓器的損壞；輸出連接排可直接壓接在副邊整流二極體上，使得變壓器與副邊整流二極體的連接更加方便、可靠。5、變壓的結構簡單緊湊，組裝方便，批量生產非常方便。
圖1為變壓器的結構圖 圖2為變壓器的主視圖
圖3為變壓器的俯視圖 圖4為鋁型材散熱器的結構圖 圖5為鋁型材散熱器的主視圖 圖6為鋁型材散熱器的右視圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明:
本發明低壓大電流高頻水冷鋁型材變壓器由超微晶軟磁材料磁芯、高壓繞組、低壓繞組、匯流板、絕緣護套、鋁型材散熱器等組成，其結構如圖1所示。圖2為其正視圖，圖3為其俯視圖。如圖2、3所示，變壓器的超微晶磁芯(2)立放，磁芯的一側連接著三塊匯流板，距離磁芯最近的匯流板(7)為變壓器副邊繞組的中心抽頭引出端，該匯流板通過螺釘緊固方式固定在鋁型材散熱器上，並與磁芯之間有一定的空隙；另兩塊匯流板(4、5)為變壓器副邊繞組的引出端，兩塊匯流板之間有一定的空隙，各通過一塊玻璃絲板(3、6)支撐固定。變壓器磁芯(2)通過電子灌封膠固定於鋁型材散熱器內(1)，鋁型材散熱器的結構如圖4所示。鋁型材散熱器內部有兩進兩出兩條水道，分別分布在方形鋁型材散熱器的四角(如圖6所示)及底部(如圖5所示)，達到直接對磁芯散熱的效果。鋁型材散熱器的水嘴接頭(8)間通過鋁殼內部的水道互相連接；為增大散熱面積，變壓器副邊繞組的中心抽頭引出端(7)也固定於鋁殼散熱器(I)的端面。採用這種鋁型材水冷散熱方式，可以大大提高變壓器的散熱效果，增大散熱面積，降低變壓器的溫升，減小變壓器的體積，提高變壓器的性能。變壓的副邊繞組及次級中心抽頭通過若干根銅棒(2)引出並焊接至匯流板，這些銅棒的兩端分別與磁芯兩側的變壓器副邊引出端匯流板和副邊中心抽頭引出端匯流板相連，分別焊接在三塊匯流板上。在變壓器磁芯的絕緣護套外繞制高壓繞組，直接引出繞組的引出端，高壓繞線在低壓繞組各銅棒(2)間均勻分布，高壓繞組與低壓繞組耦合緊密，大大減小了漏磁，降低了變壓器的損耗。遠離磁芯一側的兩塊匯流板(4、5)兼做變壓器的輸出連接排，使變壓器的結構更加緊湊，體積更小，重量更輕；同時輸出連接排可直接壓接在副邊整流二極體上，使得變壓器與副邊整流二極體的連接更加方便、可靠。這種變壓器的結構簡單，組裝方便，便於批量生產。
權利要求
1.低壓大電流水冷鋁殼變壓器由超微晶軟磁材料磁芯、高壓繞組、低壓繞組、匯流板、絕緣護套、鋁型材散熱器等組成，其特徵在於: 採用環形超微晶軟磁材料作為變壓器的磁芯，低壓繞組為兼做變壓器護套的U型銅套，三個次級繞組引出至變壓器一側；採用鋁型材散熱器直接對變壓器進行散熱，鋁型材散熱器採用水冷方式；將變壓器的中心抽頭通過螺釘緊固方式固定在鋁型材散熱器上，實現對次級繞組的直接散熱；對變壓器磁芯和鋁型材散熱器之間的縫隙採用高導熱性、高電氣絕緣性能的電子灌封膠進行灌封處理。
2.根據權利要求1所述的變壓器其特徵在於:變壓器的磁芯採用環形超微晶軟磁材料；變壓器的初級高壓繞組直接繞在磁芯的絕緣護套外；變壓器的次級繞組由凹形銅套焊接而成，次級繞組引出端通過若干根銅棒焊接在變壓器磁芯一側有一定間距的三塊匯流板上；鋁型材散熱器外形為方形或圓形，內部掏去一個環形孔，該孔的直徑大小以能放下繞完初級和次級繞組後的變壓器磁芯尺寸為準；散熱器的四角及底部均勻分布水道。
3.根據權利I所述變壓器其特徵在於:鋁型材變壓器外側的匯流板既是變壓器副邊繞組的引出端，也是變壓器的輸出連接排，該連接排可以壓接在輸出次級整流二極體上，匯流板的材料為銅或鋁等高導電性能的金屬材料。
4.根據權利I所述變壓器的特徵在於:變壓器的次級中心抽頭匯流板通過螺釘緊固或焊接方式直接固定在鋁型材散熱器上；並對磁芯與鋁型材散熱器之間的空隙採用高導熱、高絕緣性能的電子灌封膠灌封。
5.根據權利I所述變壓器的特徵在於:水冷散熱器所用的材料為鋁或銅等具有高導熱性能的金屬材料。
全文摘要
本發明公開了一種基於鋁型材散熱器的高頻水冷變壓器，變壓器的磁芯採用超微晶軟磁材料，形狀為環形；變壓器次級由兼做變壓器的護套的凹型銅套組成，在對次級做完絕緣處理之後，將初級高壓繞組直接繞在變壓器的次級銅套上，這樣可以有效增強變壓器初級和次級的耦合程度；變壓器的副邊繞組引出端及中心抽頭引出端通過若干根銅棒焊接在磁芯一側的三塊匯流板上，匯流板之間均有一定空隙；最靠近磁芯一側的匯流板為變壓器次級的中心抽頭，為提高變壓器的散熱效果並降低變壓器磁芯所承受的應力，將變壓器副邊繞組的中心抽頭匯流排引通過螺釘緊固方式固定在鋁型材散熱器上，並對變壓器磁芯與散熱器的縫隙處採用高導熱、高絕緣性能的電子灌封膠進行灌封處理。
文檔編號H01F27/16GK103165265SQ20111041062
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者陳美鈺, 李志君, 張超, 李金芝, 段宣祥, 馬洪飛, 董寧, 高瑞松, 孫楠, 屈毅 申請人:北京京儀椿樹整流器有限責任公司