CN209691539U - 变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种变压器，包括第一铁芯、第二铁芯和线圈，且所述第一铁芯和所述第二铁芯对接形成内部具有中柱的磁芯，所述线圈绕设在所述中柱上，且所述线圈产生的磁场经所述磁芯形成闭合磁路；所述线圈外周面与平行于所述中柱的中心轴的磁芯内侧面之间设置有用于将所述磁芯和所述线圈产生的热量传递至外部散热装置的热传导块，所述热传导块包括分别与所述线圈的外周面、所述磁芯的内侧面以及与外部散热装置进行热交换的至少三个侧面。本实用新型实施例通过固定在磁芯的热传导块与绕制在磁芯中柱上的线圈进行热交换，从而可将热量传导到外部的散热装置，可极大提高变压器的散热效率，有利于提高变压器的功率密度。

Description

变压器

技术领域

本实用新型实施例涉及电能变换领域，更具体地说，涉及一种变压器。

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。目前，高频变压器在电力电子领域已经有了广泛的应用，例如可在高频开关电源中用作高频开关电源变压器，也可在高频逆变电源和高频逆变焊机中用作高频逆变电源变压器。

由于器件特性的飞速发展，高频开关电源的功率密度一直在不断地提高，其中，高频变压器的小型化成为了提高高频开关电源功率密度最重要的手段。

高频变压器的小型化带来的问题主要在于散热和转换效率。如图1所示，为了实现更高的功率密度，目前的高频变压器的磁芯具有两条平行的芯柱12，两个线圈11分别绕制在两条芯柱12上。为了追求较好的散热效果，上述线圈11往往采用长方型绕制方式，以更好的贴合机壳进行散热。

然而，上述高频变压器会造成较大的铜损，不利于实现较高的功率转换效率。此外，由于采用较多的铜线材，也会使得高频变压器的成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例针对上述变压器因需获得较好的散热效果而采用长方形方式绕制的线圈，并导致铜损较大、整体成本较高的问题，提供一种新的变压器。

本实用新型实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种变压器，包括第一铁芯、第二铁芯和线圈，且所述第一铁芯和所述第二铁芯对接形成内部具有中柱的磁芯，所述线圈绕设在所述中柱上，且所述线圈产生的磁场经所述磁芯形成闭合磁路；

所述线圈外周面与平行于所述中柱的中心轴的磁芯内侧面之间设置有用于将所述磁芯和所述线圈产生的热量传递至外部散热装置的热传导块，所述热传导块包括至少三个侧面，第一侧面用于与所述线圈的外周面进行热交换，第二侧面用于与所述磁芯的内侧面进行热交换，第三侧面用于与外部散热装置进行热交换。

优选地，所述热传导块的第一侧面的形状与所述线圈的外周的形状匹配，所述热传导块的第二侧面与所述磁芯的内侧面的形状相匹配，所述热传导块的第三侧面的形状与外部散热装置的安装面的形状匹配。

优选地，所述中柱为圆柱形，所述线圈在所述中柱上绕制成圆环形，且所述热传导块的第一侧面为与所述线圈的外周匹配的弧形面。

优选地，所述磁芯外周的横截面为“回”字形，所述线圈外周面与平行于所述中柱的中心轴的两个相对的磁芯内侧面之间均设置有热传导块，且所述热传导块的第二侧面为矩形平面。

优选地，所述热传导块的第三侧面为平面，且所述热传导块的第三侧面突出于所述磁芯远离线圈出线口的端部或与所述磁芯远离线圈出线口的端部持平。

优选地，所述热传导块的第一侧面与所述线圈外周面之间具有第一间隙，所述第一间隙内填充有导热物质。

优选地，所述热传导块的两个端部与垂直于所述中柱的中心轴的两个磁芯内侧面之间具有第二间隙，所述第二间隙内填充有导热物质。

优选地，所述线圈内周面与所述中柱的外周之间具有隔热填充层。

优选地，所述热传导块由陶瓷或氧化铝构成。

优选地，所述第一铁芯和所述第二铁芯为两个对称结构，所述第一铁芯和所述第二铁芯上均设有绕线柱，所述第一铁芯和所述第二铁芯对接后两个绕线柱对扣形成所述中柱；

所述第一铁芯的底面上与平行于所述中柱的中心轴的磁芯侧面垂直的两个侧边的中央均开设有凹槽；

所述第二铁芯的底面上与平行于所述中柱的中心轴的磁芯侧面垂直的两个侧边的中央均开设有凹槽。

本实用新型实施例的变压器具有以下有益效果：通过固定在磁芯的热传导块与绕制在磁芯中柱上的线圈进行热交换，从而可将热量传导到外部的散热装置，可极大提高变压器的散热效率，有利于提高变压器的功率密度。

并且，本实用新型还通过采用圆柱形的中柱，从而线圈绕制成圆环形，大大减小了铜损，提高了功率转换效率，从而减少了铜线材的用量。

附图说明

图1是现有变压器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的变压器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的变压器中第一铁芯的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的变压器的剖面示意图；

图5是本实用新型实施例提供的变压器中热传导块的截面图；

图6是本实用新型实施例提供的变压器中线圈的结构示意图；

图7是本实用新型另一实施例提供的变压器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2-6所示，是本实用新型实施例提供的变压器的结构示意图，该变压器可以为高频变压器，并用于高频开关电源、高频逆变电源或高频逆变焊机等设备中。本实施例的变压器包括磁芯21、线圈22以及热传导块23。

上述磁芯21可由具有较高的磁导率和磁感应强度的材料(例如铁、钴、镍元素及其合金，稀土元素及其合金等)加工而成。上述磁芯21具体由第一铁芯211和第二铁芯212对接形成，且该磁芯21的内部具有中柱213。线圈22绕设在中柱213上，且线圈22产生的磁场经磁芯21形成闭合磁路。

热传导块23设置于线圈22外周面与平行于中柱213的中心轴的磁芯21的内侧面之间，并用于将磁芯21和线圈22产生的热量传递至外部散热装置。该热传导块23包括至少三个侧面，即第一侧面231、第二侧面232以及第三侧面233，且该热传导块23以第一侧面231朝向线圈22(第一侧面231与线圈22的外周面之间可具有较小的间隙，例如小于5mm，从而可通过两者之间的灌胶吸收线圈22的热量，实现热交换；当然，在实际应用中，第一侧面231也可贴于线圈22的外侧表面，并直接吸收线圈22的热量)、第二侧面232贴于磁芯21的内侧面、第三侧面233朝向变压器外侧的方式固定在磁芯上，这样，第一侧面231即可与线圈22进行热交换，第二侧面232则可与磁芯21进行热交换，第三侧面233则可与外部散热装置(例如水冷散热器或风冷散热器等)进行热交换，从而可将线圈22通电时产生的热量通过外部散热装置快速散去。

上述变压器通过固定在磁芯21的热传导块23分别与绕制在磁芯21中柱213上的线圈22以及磁芯21本身进行热交换，从而可将热量传导到外部的散热装置，可极大提高变压器的散热效率，使得变压器可在较小的体积下实现非常好的散热，有利于提高变压器的功率密度。

在本实用新型的一个实施例中，由第一铁芯211和第二铁芯212拼合而成的磁芯21的外周的横截面为“回”字形，热传导块23设置于线圈22外周面与平行于中柱213中心轴的两个相对的磁芯内侧面之间，且热传导块23的第二侧面232为矩形平面，以方便热传导块23的安装固定。

具体地，上述第一铁芯211和第二铁芯212可分别采用片状导磁材料叠合而成，或者由相应的材料直接加工而成。并且，上述第一铁芯211和第二铁芯212为两个对称结构，第一铁芯211和第二铁芯212上均设有绕线柱2131，且第一铁芯211和第二铁芯212对接后两个绕线柱2131对扣形成中柱213。

在上述变压器中，热传导块23可采用具有较高导热系数的材料制成，例如陶瓷或氧化铝等，从而可进一步提高整个变压器的散热效率。

为提高热传导块23与线圈22之间的热交换效率，上述第一侧面231的形状可与线圈22的外周的形状匹配，这不仅可使热传导块23与线圈22的换热面积最大，而且利于减小第一侧面231与线圈22的外周之间的间距。热传导块23的第二侧面232的形状则可与磁芯21的内侧面的形状相匹配，以提高热传导块23与磁芯21的热交换效率。同样地，为提高热传导块23与外部散热装置之间的热交换效率，热传导块23的第三侧面233的形状与外部散热装置的安装面的形状匹配，例如当外部散热装置的安装面为平面时，第二侧面232也为平面。

为减小线圈22通电时的铜损，上述中柱213可为圆柱形，相应地，线圈22在中柱213上绕制成圆环形(如图6所示)，且热传导块23的第一侧面231为与线圈22的外周匹配的弧形面。

为方便外部散热装置的安装固定，上述热传导块23的第三侧面233为平面(即热传导块23整体呈棱柱形，并与中柱213平行)，且第三侧面233突出于磁芯21远离线圈22出线口的端部或与磁芯22远离线圈出线口的端部持平。

为减少传导到磁芯21的中柱213的热量，上述线圈22内周面与中柱213的外周之间具有隔热填充层24，该隔热填充层24具体可由隔热材料构成。

此外，当热传导块23的第一侧面与线圈22外周面之间具有第一间隙时，可在上述第一间隙内填充导热物质，从而最大限度提高热传导块23与线圈22之间的热交换效率。同样地，当热传导块23的两个端部与垂直于中柱213中心轴的两个磁芯内侧面之间具有第二间隙时，可在上述第二间隙内填充导热物质，从而最大限度提高热传导块23与磁芯21之间的热交换效率。

如图7示，在本实用新型另一实施例提供的变压器中，第一铁芯211底面上与平行于中柱213中心轴的磁芯侧面垂直的两个侧边的中央均开设有凹槽214；同样地，第二铁芯212底面上与平行于中柱213中心轴的磁芯侧面垂直的两个侧边的中央也均开设有凹槽214。当外部散热装置采用风冷结构(即外部散热装置包括风扇)时，上述凹槽有利于空气流通，提高散热效率。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变压器，其特征在于，包括第一铁芯、第二铁芯和线圈，且所述第一铁芯和所述第二铁芯对接形成内部具有中柱的磁芯，所述线圈绕设在所述中柱上，且所述线圈产生的磁场经所述磁芯形成闭合磁路；

所述线圈外周面与平行于所述中柱的中心轴的磁芯内侧面之间设置有用于将所述磁芯和所述线圈产生的热量传递至外部散热装置的热传导块，所述热传导块包括至少三个侧面，第一侧面用于与所述线圈的外周面进行热交换，第二侧面用于与所述磁芯的内侧面进行热交换，第三侧面用于与外部散热装置进行热交换。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述热传导块的第一侧面的形状与所述线圈的外周的形状匹配，所述热传导块的第二侧面与所述磁芯的内侧面的形状相匹配，所述热传导块的第三侧面的形状与外部散热装置的安装面的形状匹配。

3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述中柱为圆柱形，所述线圈在所述中柱上绕制成圆环形，且所述热传导块的第一侧面为与所述线圈的外周匹配的弧形面。

4.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述磁芯外周的横截面为“回”字形，所述线圈外周面与平行于所述中柱的中心轴的两个相对的磁芯内侧面之间均设置有热传导块，且所述热传导块的第二侧面为矩形平面。

5.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述热传导块的第三侧面为平面，且所述热传导块的第三侧面突出于所述磁芯远离线圈出线口的端部或与所述磁芯远离线圈出线口的端部持平。

6.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述热传导块的第一侧面与所述线圈外周面之间具有第一间隙，所述第一间隙内填充有导热物质。

7.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述热传导块的两个端部与垂直于所述中柱的中心轴的两个磁芯内侧面之间具有第二间隙，所述第二间隙内填充有导热物质。

8.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述线圈内周面与所述中柱的外周之间具有隔热填充层。

9.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述热传导块由陶瓷或氧化铝构成。

10.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第一铁芯和所述第二铁芯为两个对称结构，所述第一铁芯和所述第二铁芯上均设有绕线柱，所述第一铁芯和所述第二铁芯对接后两个绕线柱对扣形成所述中柱；

所述第一铁芯的底面上与平行于所述中柱的中心轴的磁芯侧面垂直的两个侧边的中央均开设有凹槽；

所述第二铁芯的底面上与平行于所述中柱的中心轴的磁芯侧面垂直的两个侧边的中央均开设有凹槽。