一种干式高频变压器及加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种干式高频变压器，包括绕组单元和磁芯，绕组单元从内至外为第一绝缘层、副边绕组、内灌封层、内半导电层、第二绝缘层、外半导电层、外灌封层、原边绕组和第三绝缘层；所述第一绝缘层的内侧和外侧分别设有第一肋片和第一间隔条；所述第三绝缘层的内侧和外侧分别为第二间隔条和第二肋片。同时本发明专利技术也公开了一种干式高频变压器的加工工艺。本发明专利技术采用导热绝缘材料作为高频变压器绕组骨架和绝缘层，有助于提高变压器功率密度，且变压器表面设有散热肋片，增加对流换热面积，有效降低了大功率高频变压器热流密度。低了大功率高频变压器热流密度。低了大功率高频变压器热流密度。

【技术实现步骤摘要】
一种干式高频变压器及加工工艺


[0001]本专利技术涉及高频变压器，尤其涉及一种干式高频变压器及加工工艺。

技术介绍

[0002]工频配电变压器是目前交流配电网的核心设备之一，主要作用为实现电气隔离、电压转换和功率传输，然而体积大、重量重、无调控和故障隔离能力是其固有劣势。随着电力电子技术的发展，基于功率半导体器件的电力电子变压器(固态变压器)逐渐开始得到较多的关注和研究。相对于传统的工频交流
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交流变压器，电力电子变压器中使用高频交流耦合实现电气隔离、电压转换和功率传输，高频变压器是其核心部件之一。得益于较高的工作频率，在相同功率等级下，高频变压器的体积和重量远小于工频变压器，极大的节约了材料。除了应用于电力电子变压器，高频变压器越来越多的应用于轨道交通、数据中心、船舶等供电系统中。
[0003]相对于工频变压器，随着高频变压器体积的减小，变压器表面散热能力下降、电气距离减小，限制了高频变压器进一步向高功率、高隔离电压方向发展。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种增大散热面积和绝缘水平的干式高频变压器及加工工艺。
[0005]技术方案：本专利技术的干式高频变压器，包括绕组单元和磁芯，所述绕组单元为环形中空结构，从内至外包括第一绝缘层、副边绕组、内灌封层、内半导电层、第二绝缘层、外半导电层、外灌封层、原边绕组、第三绝缘层；所述第一绝缘层的内侧和外侧分别设有第一肋片和第一间隔条；所述第三绝缘层的内侧和外侧分别设有第二间隔条和第二肋片。r/>[0006]进一步，所述第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层由导热绝缘材料制成，均为环形中空结构。
[0007]进一步，所述第一肋片、第一间隔条和第一绝缘层为一体成型结构，所述第二肋片、第二间隔条和第三绝缘层为一体成型结构。
[0008]进一步，所述副边绕组和原边绕组的材料采用多股漆包绞线或利兹线，或铜箔。
[0009]进一步，第一绝缘层和第二绝缘层之间的内灌封层为填充灌封材料；第二绝缘层和第三绝缘层之间的外灌封层为填充灌封材料。
[0010]进一步，在所述副边绕组外围设有内半导电层，所述内半导电层与副边绕组等电位连接；在所述第二绝缘层外围设有外半导电层，所述外半导电层与原边绕组等电位连接。
[0011]进一步，在绕组单元端部位置，所述内半导电层向内折弯，所述外半导电层向外折弯，所述内半导电层和外半导电层形成渐扩喇叭口形状。
[0012]进一步，所述绕组单元为一个或多个组合。
[0013]本专利技术干式高频变压器的加工工艺，包括步骤以下：
[0014](s1)在所述第一绝缘层外侧绕制副边绕组；
[0015](s2)在所述副边绕组外侧缠绕半导电纸并喷涂半导电漆，形成内半导电层；
[0016](s3)将所述第二绝缘层套在内半导电层外侧；
[0017](s4)在所述第二绝缘层外侧缠绕半导电纸或喷涂半导电漆，形成外半导电层；
[0018](s5)在所述外半导电层上绕制原边绕组；
[0019](s6)将所述第三绝缘层套在原边绕组外侧；
[0020](s7)在第一绝缘层和第二绝缘层之间填充灌封材料，经过真空固化工艺处理后，形成内灌封层；在第二绝缘层和第三绝缘层之间填充灌封材料，经过真空固化工艺处理后，形成外灌封层；制成绕组单元；
[0021](s8)将磁芯套入由步骤S1至S7制成的绕组单元内。
[0022]本专利技术与现有技术相比，其显著效果如下：1、采用导热绝缘材料作为高频变压器绕组骨架和绝缘层，有助于提高变压器功率密度；2、变压器表面设有散热肋片，增加对流换热面积，降低大功率高频变压器热流密度；同时增大了高低压部件之间的爬电距离，有助有提高变压器绝缘能力；3、预制绝缘结构件中设有导流间隔条，在真空灌封工艺步骤中有助于灌封材料浸润绕组线圈及气泡排出；4、原边和副边绕组之间的主绝缘层为预制绝缘结构，绝缘层连续光滑且厚度均匀，另外采用半导电层改善电场分布，可有效提高变压器耐压并降低局部放电水平；5、采用预制结构件，降低绕组绕制阶段的不确定因素的影响，有助于提高产品一致性及合格率；6、采用模块化设计的绕组单元，适用于单相壳式变压器、单相芯式变压器、三相变压器，有助于降低生产制造成本。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的高频变压器绕组单元的结构示意图；
[0024]图2为图1中绕组单元的俯视截面图；
[0025]图3为图1中绕组单元的正视截面图；
[0026]图4为本专利技术的单相壳式变压器示意图；
[0027]图5为本专利技术的单相芯式变压器示意图；
[0028]图6为本专利技术的三相三柱式变压器示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。
[0030]如图1所示为绕组单元的结构示意图，图4为单相壳式变压器，图5为单相芯式变压器，图6为三相三柱式变压器。绕组单元14为中空环形结构，中部空间用于放置磁芯。绕组单元14从内至外分别为第一绝缘层1、内灌封层12、第二绝缘层4、外灌封层13、第三绝缘层7。内灌封层12中包含副边绕组2和内半导电层3，外灌封层13中包含外半导电层5和原边绕组6，如图2所示。
[0031]第一绝缘层1、第二绝缘层4、第三绝缘层7为预制绝缘结构件，由导热绝缘材料制成。在专利技术中，第一绝缘层1、第二绝缘层4、第三绝缘层7的原材料采用聚苯硫醚作为基础聚合物的导热绝缘材料，经注塑工艺加工得到所需结构形状。也可采用导热陶瓷加工制作绝第一绝缘层1、第二绝缘层4、第三绝缘层7。
[0032]图2中第一绝缘层1内侧为第一肋片8，在绕组单元14中插入磁芯15后，磁芯15与第
一绝缘层1之间形成通风风道，第一肋片8有助有增大绕组单元14的散热面积，避免变压器中心热量聚集。第一绝缘层1外侧为第一间隔条10，在灌封过程中，第一间隔条10之间形成灌封材料的导流槽，有助于灌封材料浸润副边绕组2和内半导电层3以及空气泡的排出。第一肋片8、第一间隔条10和第一绝缘层1为一体成型结构，避免了额外的接触热阻，也降低了绕组绕制的工艺难度。
[0033]图2中第三绝缘层7外侧为第二肋片9，第二肋片9大大增加了变压器的表面积，有助于降低变压器绕组温升。第三绝缘层7内侧为间隔条11，在灌封过程中，第二间隔条11之间形成灌封材料的导流槽，有助于灌封材料浸润原边绕组6和外半导电层5以及空气泡的排出。第二肋片9、第二间隔条11和第三绝缘层7为一体成型结构，避免了额外的接触热阻，也降低了绕组绕制的工艺难度。
[0034]图3为图1所示绕组单元14的正视截面图，在本专利技术中原边绕组6采用圆形多股漆包绞线，副边绕组2采用方形多股漆包绞线(或利兹线)，也可采用铜箔。内半导电层3包裹在副边绕组2外侧，内半导电层3和副边绕组2被灌封材料浸润固化后被包裹在内灌封层12内部，内半导电层3通过导线与副边绕组2等电位连接。外半导电层5位于原边本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干式高频变压器，包括绕组单元(14)和磁芯(15)，其特征在于，所述绕组单元(14)为环形中空结构，从内至外包括第一绝缘层(1)、副边绕组(2)、内灌封层(12)、内半导电层(3)、第二绝缘层(4)、外半导电层(5)、外灌封层(13)、原边绕组(6)、第三绝缘层(7)；所述第一绝缘层(1)的内侧和外侧分别设有第一肋片(8)和第一间隔条(10)；所述第三绝缘层(7)的内侧和外侧分别设有第二间隔条(11)和第二肋片(9)。2.根据权利要求1所述的干式高频变压器，其特征在于：所述第一绝缘层(1)、第二绝缘层(4)和第三绝缘层(7)由导热绝缘材料制成，均为环形中空结构。3.根据权利要求1所述的干式高频变压器，其特征在于：所述第一肋片(8)、第一间隔条(10)和第一绝缘层(1)为一体成型结构，所述第二肋片(9)、第二间隔条(11)和第三绝缘层(7)为一体成型结构。4.根据权利要求1所述的干式高频变压器，其特征在于：所述副边绕组(2)和原边绕组(6)的材料采用多股漆包绞线或利兹线，或铜箔。5.根据权利要求1所述的干式高频变压器，其特征在于：第一绝缘层(1)和第二绝缘层(4)之间的内灌封层(12)为灌封材料；第二绝缘层(4)和第三绝缘层(7)之间的外灌封层(13)为灌封材料。6.根据权利要求1所述的干式高频变压器，其特征在于：所述内半导电层(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆仁松，汪涛，虞晓阳，张茂强，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：