一种具有导热结构的高频变压器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及变压器领域，本发明专利技术公开了一种具有导热结构的高频变压器，包括：磁芯(11、12)，所述磁芯(11、12)具有磁芯芯柱；绕组骨架(21、22)，所述绕组骨架(21、22)套在所述磁芯芯柱上；绕组(31、32)，所述绕组(31、32)缠绕在所述绕组骨架(21、22)上；以及导热结构，所述导热结构与所述绕组骨架(21、22)的多层相接合。本发明专利技术还对应公开了一种具有导热结构的高频变压器的制造方法。本发明专利技术能够显著减小变压器内部热路热阻，提升内部导热能力，降低变压器因绕组损耗与磁芯损耗而产生的内部温升，减小变压器内部温度峰化。

【技术实现步骤摘要】
一种具有导热结构的高频变压器及其制造方法
本专利技术涉及变压器领域，更具体地，涉及一种具有内部导热结构的变压器及其制造方法。
技术介绍
高频变压器是作为开关电源主要的组成部分，是实现能量转换和传输的主要器件，目前正向更小的尺寸，更高的功率和效率，更好的稳定性和可靠性方向发展。典型的高频变压器结构由磁芯组，绕组支撑骨架与原副边绕组构成。原副边绕组多匝分层绕制于骨架上，骨架嵌套于磁芯芯柱上，成为同轴结构。变压器的发热来源于其内部的绕组损耗与磁芯损耗，由于变压器骨架等结构材料导热性能不佳，变压器内部绕组间形成密闭空间导致空气对流不畅，使变压器表面到芯部温度梯度较大，造成变压器运行时内部温度过高。常规变压器采用改善外部换热方式或填充导热胶等方法提升其散热性能，然而这些方式对改善变压器稳态热流分布，减小变压器内部热阻作用有限，灵活性较低。变压器运行时内部温度过高制约了其功率密度的提升，直接影响到变压器的可靠性，安全性与使用寿命。因此，发展一种通过改变变压器内部热路结构，进而提升变压器内部导热性能，改善热流分布的设计方案是十分有益的。
技术实现思路
针对现有变压器设计结构中存在的以上缺陷和改进需求，本专利技术提供一种具有导热结构的高频变压器，通过一种灵活便捷的方式，旨在改善现有结构中因变压器内部导热性能较差造成的变压器内部温度过高，提升变压器的传热性能，减小结构温升并进一步提升变压器的功率密度。为实现上述目的，按本专利技术提供了一种具有导热结构的高频变压器，包括：磁芯，所述磁芯具有磁芯芯柱；绕组骨架，所述绕组骨架套在所述磁芯芯柱上；绕组，所述绕组缠绕在所述绕组骨架上；以及导热结构，所述导热结构与所述绕组骨架的多层相接合。优选地，所述导热结构包括连通导热结构，所述连通导热结构贯穿所述绕组骨架。优选地，所述导热结构位于所述绕组的匝间，所述绕组骨架和所述磁芯芯柱之间，或者所述绕组与所述绕组骨架之间。优选地，所述连通导热结构为导热片，所述导热片在所述位置时，分别与两侧的所述绕组相接触，分别与所述绕组骨架和所述磁芯芯柱相接触，分别与所述绕组和所述绕组骨架相接触。所述导热片为矩形或阶梯状薄片结构。优选地，所述导热结构还包括：端部导热结构，所述端部导热结构位于与所述连通导热结构的两端，所述端部导热结构的一侧与所述连通导热结构相接触，另一侧与所述磁芯相接触或暴露于空气中。优选地，所述导热结构包括：连通导热结构，所述连通导热结构与所述绕组骨架的多层相接合；以及端部导热结构，所述端部导热结构位于与所述连通导热结构的两端，所述端部导热结构的一侧与所述连通导热结构相接触，另一侧与所述磁芯相接触或暴露于空气中。优选地，所述绕组骨架包括原边绕组骨架和副边绕组骨架，所述绕组包括原边绕组和副边绕组，自磁芯芯柱由内向外每相邻的一组原副边绕组组成一组绕组对，所述端部导热结构位于所述两组绕组对之间。优选地，所述导热结构位于高频变压器的磁芯窗口的漏磁场强度弱的区域。本专利技术还提出一种具有导热结构的高频变压器的制造方法，包括：S1，提供磁芯，所述磁芯具有磁芯芯柱；S2，提供绕组骨架，将所述绕组骨架套在所述磁芯芯柱上；S3，提供绕组，将所述绕组缠绕在所述绕组骨架上；以及S4，提供导热结构，将所述导热结构设置在高频变压器的磁芯窗口中漏磁场强度弱的区域，所述导热结构与所述绕组骨架的多层相接合。通过本专利技术的技术方案，一方面可以显著减小变压器内部热路热阻，提升内部导热能力，降低变压器因绕组损耗与磁芯损耗而产生的内部温升，减小变压器内部温度峰化。另一方面，本专利技术可改善变压器内部热流传导路径，实验变压器表面热流的定向引导，与表面换热设计相配合，提升变压器热性能。同时，合理的布置导热片在绕组的层间位置与尺寸，可显著降低导热片引入的附加损耗，减少对变压器磁路的影响，同时基本不影响变压器励磁电感、漏电感等电路参数。总体而言，通过在变压器内部嵌入导热结构的方式可以减小变压器结构热阻，从而提升变压器的内部导热性能和外部换热效率，本专利技术具有显著降低变压器内部温升，同时基本维持变压器原有电磁参数与损耗水平的特点。本专利技术尤其适用于功率密度较高，内部多空隙等导热性能较差的变压器结构。本专利技术结构简单，加工调试方便，易于装配，成本较低，灵活性较高。在设计成本，体积重量，装配方式，导热效率方面都具有相当优势，有利于推广应用。附图说明图1是根据本专利技术的实施例一的高频变压器构造的示意分解图；图2是根据本专利技术的实施例一的正面半剖视图；图3是根据本专利技术的实施例一的用于高频变压器的原副边绕组骨架及导热片分解图；图4是根据本专利技术的实施例二的正面半剖视图；图5是根据本专利技术的实施例二的用于高频变压器的原副边绕组骨架及导热片分解图；图6是根据本专利技术的实施例三的正面半剖视图；图7是本专利技术的方法的一个实施例的流程图；图8是本专利技术的方法的另一个实施例的流程图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：11-第一磁芯，12-第二磁芯，21-原边绕组骨架，22-副边绕组骨架，31-原边绕组，32-副边绕组，41、51、52、61、62-导热片，53、54、63、64-端部导热片。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例一请参阅图1、图2及图3，本实施例为一种具有导热结构的高频变压器的优选结构方案，所述高频变压器设计额定功率7.5kW，结构包括：第一磁芯11，第二磁芯12，原边绕组骨架21，副边绕组骨架22，原边绕组31，副边绕组32。原边绕组骨架21中部开孔并贯通，用于收容第一磁芯11的磁芯芯柱。原边绕组骨架21外侧表面绕制有原边绕组31。副边绕组骨架22中部开孔并贯通，用于收容所述原边绕组骨架21及其磁芯芯柱。副边绕组骨架22外侧表面绕制有副边绕组32。即多组绕组骨架套装在磁芯芯柱上。所述骨架21、22为多层结构，具有绕线导向与支撑作用，骨架层数由原副边绕组的线圈绕制方式与绕制总匝数决定。原、副边绕组31、32可以采用金属导线贴骨架依次螺旋绕制，原边绕组31沿原边线圈骨架21绕制，副边绕组32沿副边线圈骨架22绕制。本实施例中，所述原边绕组31与副边绕组32均为16匝串联结构，采用圆形截面利兹线绕制(以减小高频损耗)，骨架每层并列绕制两匝，因此本实施例中所述绕组骨架21与22均为8层结构。原边绕组31贴着原边绕组骨架21内壁沿各层自上而下或自下而上依次螺旋绕制，副边绕组32贴着副边绕组骨架22依同样方法绕制。绕组的线圈在骨架每层中可并排多匝绕制，所述磁芯、骨架、线圈具有同轴结构。装配后，原边绕组骨架21及其绕制于其上的原边绕组31套在所述第一磁芯11的磁芯芯柱上，副边绕组骨架22及其绕制于其上的副边绕组32套在第二磁芯12的磁芯芯柱上。装配完毕后，第一磁芯11与第二磁芯12的磁芯芯柱相对合。原边绕组骨架21骨架中部开孔的内侧表面开槽，槽型上下两端处较窄，中部较宽，用于装配导热结构(在下面详述)。当然，所述槽型可以配合导热结构的形状而改变。前述的导热结构位于高频变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有导热结构的高频变压器，其特征在于，包括：磁芯(11、12)，所述磁芯(11、12)具有磁芯芯柱；绕组骨架(21、22)，所述绕组骨架(21、22)套在所述磁芯芯柱上；绕组(31、32)，所述绕组(31、32)缠绕在所述绕组骨架(21、22)上；以及导热结构，所述导热结构与所述绕组骨架(21、22)的多层相接合。

【技术特征摘要】
2017.03.23 CN 20171017612681.一种具有导热结构的高频变压器，其特征在于，包括：磁芯(11、12)，所述磁芯(11、12)具有磁芯芯柱；绕组骨架(21、22)，所述绕组骨架(21、22)套在所述磁芯芯柱上；绕组(31、32)，所述绕组(31、32)缠绕在所述绕组骨架(21、22)上；以及导热结构，所述导热结构与所述绕组骨架(21、22)的多层相接合。2.根据权利要求1所述的具有导热结构的高频变压器，其特征在于，所述导热结构包括连通导热结构，所述连通导热结构贯穿所述绕组骨架(21、22)。3.根据权利要求2所述的具有导热结构的高频变压器，其特征在于，所述连通导热结构位于如下位置中的一个或多个：所述绕组(31、32)的匝之间，所述绕组骨架(21)和所述磁芯芯柱之间，或者所述绕组(31、32)与所述绕组骨架(21、22)之间。4.根据权利要求3所述的具有导热结构的高频变压器，其特征在于，所述连通导热结构为导热片(41、51、52、61、62)，所述导热片(41、51、52、61、62)在所述位置时，分别与两侧的所述绕组(31、32)相接触，分别与所述绕组骨架(21)和所述磁芯芯柱相接触，分别与所述绕组(31、32)和所述绕组骨架(21、22)相接触。5.根据权利要求4所述的具有导热结构的高频变压器，其特征在于，所述导热片(41、51、52、61、62)为矩形或阶梯状薄片结构。6.根据权利要求2所述的具有导热结构的高频变压器，其特征在于，所述导热结构还包括：端部导热结构，所述端部导热结构位于与所述连通导热结构的两端，所述端部导热结构的一侧与所述连通导热结构相接触，另一侧与所述磁芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶波，张正卿，周松，高俊，聂中，
申请(专利权)人：高俊，聂中，饶波，
类型：发明
国别省市：湖北,42