一种分布式气隙结构、方法及高频变压器技术

本发明专利技术提供一种分布式气隙结构、方法及高频变压器，其中，所述气隙结构包括用于提升变压器漏感的附加铁芯，所述附加铁芯上设有x个气隙分布区域，每个所述气隙分布区域均分布有m个气隙，每个所述气隙的宽度以及长度均相等。本发明专利技术减小损耗和缓解变压器局部发热。本发明专利技术减小损耗和缓解变压器局部发热。本发明专利技术减小损耗和缓解变压器局部发热。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式气隙结构、方法及高频变压器


[0001]本专利技术属于变压器
，特别涉及一种分布式气隙结构、方法及高频变压器。

技术介绍

[0002]在双向主动全桥变换器（dual active bridge,DAB）的原边全桥和副边全桥的中间布置有高频变压器和附加电感，附加电感的作用是瞬时功率的缓冲，且附加电感是实现控制功率的传输的必要部件，然而附加电感会带来额外的损耗，降低系统的传输效率，并且附加电感占据较大体积，导致DAB系统所占的空间体积较大，功率密度降低，为此，通常会采用在高频变压器中设计附加铁芯的方案来集成漏感，此时相当于将附加铁芯的励磁电感作为变压器漏感的一部分，但由于附加铁芯整体的磁导率极大，造成附加铁芯上产生的电感值极大，同时附加铁芯上的磁导率变化较大，从而难以完成对准确电感数值的设计控制，由此可知，如何在高频变压器中设计通过附加铁芯的方案来集成漏感，避免附加铁芯上产生的电感值过大，降低附加铁芯上的磁导率变化就变得尤为重要。
[0003]因此，需要设计一种分布式气隙结构、方法及高频变压器，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出了一种分布式气隙结构，其中，所述气隙结构包括用于提升变压器漏感的附加铁芯，所述附加铁芯上设有x个气隙分布区域，每个所述气隙分布区域均分布有m个气隙，每个所述气隙的宽度以及长度均相等。
[0005]进一步地，单个所述气隙与所述变压器的绕组之间的距离大于3～5个气隙长度。
[0006]进一步地，单个所述气隙的长度通过如下公式确定：其中，l1表示气隙的长度，n表示单个所述气隙与所述变压器的绕组之间的距离，l
iso
表示单个所述气隙与所述变压器的绕组之间的距离。
[0007]进一步地，所述附加铁芯包括两个铁芯柱和两个铁轭，其中，两个所述铁芯柱连接在两个铁轭之间；两个所述铁芯柱相互平行，两个所述铁轭相互平行。
[0008]进一步地，当x=2时，2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁芯柱上。
[0009]进一步地，当x=2时，2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁轭上。
[0010]进一步地，当x=4时，其中2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁芯柱上，另外2个所述气隙分布区域分别设在两个铁轭上。
[0011]进一步地，单个所述铁轭上气隙的数量小于单个铁芯柱上气隙的数量。
[0012]进一步地，所述铁芯柱与铁轭之间的连接面为斜面或平面。
[0013]一方面，本专利技术提供一种分布式气隙结构的气隙分布方法，其中，所述气隙结构包括用于提升变压器漏感的附加铁芯；所述方法包括：在所述附加铁芯上设置x个气隙分布区域；在每个所述气隙分布区域均分布m个气隙，其中，每个所述气隙的宽度以及长度均相等。
[0014]另一方面，本专利技术还提供一种高频变压器，其中，所述变压器包括原边绕组、副边绕组、附加铁芯，所述附加铁芯采用如上述的附加铁芯；所述附加铁芯设于原边绕组和副边绕组之间，其中，所述附加铁芯与原边绕组耦合，与副边绕组不耦合。
[0015]进一步地，所述变压器还包括主铁芯，所述副边绕组绕制在主铁芯的外周围。
[0016]进一步地，所述附加铁芯设于主铁芯的一侧，且所述原边绕组绕制在附加铁芯和副边绕组的外周围。
[0017]本专利技术的一种分布式气隙结构、方法及高频变压器，采用分布式气隙，使得气隙不再分布在附加铁芯的一个区域，这样能够极大的减小气隙扩散磁通的数量及气隙扩散磁通的扩散范围，极大地减小损耗和缓解变压器局部发热。
[0018]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1示出了根据本专利技术实施例的一种高频变压器拓扑图。
[0021]图2示出了根据本专利技术实施例51mm气隙下的磁通仿真图。
[0022]图3示出了根据本专利技术实施例的x=2时，2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁芯柱上，且铁芯柱与铁轭之间为斜角连接的方式连接的附加铁芯结构示意图。
[0023]图4示出了根据本专利技术实施例的x=2时，2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁芯柱上，且铁芯柱与铁轭之间为直角连接的方式连接的附加铁芯结构示意图。
[0024]图5示出了根据本专利技术实施例的x=2时，2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁轭上，且铁芯柱与铁轭之间为斜角连接的方式连接的附加铁芯结构示意图。
[0025]图6示出了根据本专利技术实施例的x=2时，2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁轭上，且铁芯柱与铁轭之间为直角连接的方式连接的附加铁芯结构示意图。
[0026]图7示出了根据本专利技术实施例的x=4时，其中2个所述气隙分布区域分别设在附加
铁芯的两个铁芯柱上，另外2个所述气隙分布区域分别设在两个铁轭上，且铁芯柱与铁轭之间为斜角连接的方式连接的附加铁芯结构示意图。
[0027]图8示出了根据本专利技术实施例的x=4时，其中2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁芯柱上，另外2个所述气隙分布区域分别设在两个铁轭上，且铁芯柱与铁轭之间为直角连接的方式连接的附加铁芯结构示意图。
[0028]图9示出了根据本专利技术实施例的附加铁芯采用了图3的分布式气隙方案后的附加铁芯结构示意图。
[0029]图10示出了根据本专利技术一种分布式气隙结构的气隙分布方法的流程图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]另外，在专利技术中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。
[0032]以下对本专利技术进行详细地说明：在DAB的拓扑中，为了有效控制功率的传输，往往会增加一个额外的附加电感，附加电感一方面会带来额外的损耗，降低系统的传输效率，另一方面附加电感的增加需要重新进行空间布局，考虑到绝缘等问题会导致整个DAB所占的空间体积增大，减小了系统的功率密度。
[0033]为解决这个问题，在现在的变压器设计中可将附加电感集成为变压器的漏感。通过对变压器的漏磁进行精密控制，使得变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式气隙结构，其中，所述气隙结构包括用于提升变压器漏感的附加铁芯，所述附加铁芯上设有x个气隙分布区域，每个所述气隙分布区域均分布有m个气隙，每个所述气隙的宽度以及长度均相等。2.根据权利要求1所述的一种分布式气隙结构，其中，单个所述气隙与所述变压器的绕组之间的距离大于3～5个气隙长度。3.根据权利要求2所述的一种分布式气隙结构，其中，单个所述气隙的长度通过如下公式确定：其中，l1表示气隙的长度，n表示单个所述气隙与所述变压器的绕组之间的距离，l
iso
表示单个所述气隙与所述变压器的绕组之间的距离。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种分布式气隙结构，其中，所述附加铁芯包括两个铁芯柱和两个铁轭，其中，两个所述铁芯柱连接在两个铁轭之间；两个所述铁芯柱相互平行，两个所述铁轭相互平行。5.根据权利要求4所述的一种分布式气隙结构，其中，当x=2时，2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁芯柱上。6.根据权利要求4所述的一种分布式气隙结构，其中，当x=2时，2个所述气隙分布区域分别设在附加铁芯的两个铁轭上。7.根据权利要求4所述的一种分布式气隙结构，其中，当x=4时，其中2个所述气隙分...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彪，胡家亮，崔彬，屈鲁，余占清，曾嵘，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：