CN220627552U - 一种变压器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变压器，涉及变压器技术领域。变压器包括：外壳、本体、第一杆状传热元件和第二杆状传热元件。本体设置于外壳的内部，且包括磁芯和绕设于磁芯的线包，多根第一杆状传热元件沿线包的周向设置，每根第一杆状传热元件分别贴合于线包的周向和外壳的内壁之间，用于将线包周向的热量传递至外壳。第二杆状传热元件穿设于线包设置，并与外壳的内壁连接，用于将线包内部的热量传递至外壳。本申请提供的变压器，不仅能够将线包周向的热量导出，还能将线包内部的热量导出至外壳，热传导路径更加直接，能够满足高频大功率变压器的散热需求。

Description

一种变压器

技术领域

本申请涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器。

背景技术

现有的变压器，通常采用铝板拼接形成外壳，然后将磁芯和线包一并放入外壳的内部，并在线包与外壳的内壁之间填充灌封胶，来进行电气绝缘和提高线包的导热性能。

然而，采用灌封胶的方式热传导效果有限，只能够将线包表面的热量传导至外壳，无法进入线包的内部间隙，导致线包大部分热量无法传导至外壳，无法满足高频大功率变压器的散热需求。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种变压器，旨在解决现有技术中采用灌封胶的方式热传导效果有限，无法满足高频大功率变压器的散热需求的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：

本申请的实施例提供了一种变压器，包括：

外壳；

本体，设置于所述外壳的内部，所述本体包括磁芯和绕设于所述磁芯的线包；

多根第一杆状传热元件，沿所述线包的周向设置，每根所述第一杆状传热元件分别贴合于所述线包的周向和所述外壳的内壁之间，用于将所述线包周向的热量传递至所述外壳；

第二杆状传热元件，穿设于所述线包设置，并与所述外壳的内壁连接，用于将所述线包内部的热量传递至所述外壳。

在其中一个实施例中，所述第二杆状传热元件设置有多根，多根所述第二杆状传热元件分别穿设于所述线包。

在其中一个实施例中，所述外壳包括壳体和底板，所述壳体具有开口，所述底板与所述壳体连接，用于封闭所述开口，所述本体设置于所述壳体内，所述磁芯与所述底板连接，所述底板背离所述磁芯的一侧与液冷板连接，所述第一杆状传热元件贴合于所述壳体的内壁和所述线包的周向之间，多根所述第二杆状传热元件至少部分与所述底板连接。

在其中一个实施例中，所述壳体的内壁设置有包覆部，所述包覆部限定出适配所述线包外形的弧形容纳空间，至少部分所述线包收容于所述弧形容纳空间，所述第一杆状传热元件贴合于所述线包的周向和所述弧形容纳空间的壁面之间。

在其中一个实施例中，所述壳体具有前盖和后盖，所述前盖与所述后盖相对设置，并分别与所述底板连接，多根所述第二杆状传热元件中的其中一部分所述第二杆状传热元件与所述底板连接，多根所述第二杆状传热元件中的另一部分所述第二杆状传热元件与所述后盖连接。

在其中一个实施例中，一部分所述第二杆状传热元件与所述底板面接触，另一部分所述第二杆状传热元件与所述后盖面接触。

在其中一个实施例中，一部分所述第二杆状传热元件包括第一传热段、第二传热段和第三传热段，所述第二传热段连接于所述第一传热段和所述第三传热段之间，所述第一传热段穿设于所述线包，所述第三传热段与所述底板连接。

在其中一个实施例中，另一部分所述第二杆状传热元件包括第一传热段和第二传热段，所述第一传热段穿设于所述线包，所述第二传热段分别与所述第一传热段和所述后盖连接。

在其中一个实施例中，所述本体与所述外壳的内壁之间填充有灌封胶。

在其中一个实施例中，所述第一杆状传热元件和/或所述第二杆状传热元件为热管。

本申请的有益效果是：

相比于现有技术中采用灌封胶进行热传导的方式，本申请提供的变压器，采用杆状传热元件实现线包和外壳之间的热传导，第一杆状传热元件能够将线包周向的热量传递至外壳，第二杆状传热元件穿设于线包设置，能够将线包内部的热量传导至外壳上。如此，由于上述的变压器，不仅能够将线包周向的热量导出，还能将线包内部的热量导出至外壳，热传导路径更加直接，因此能够满足高频大功率变压器的散热需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请一些实施例中变压器的一视角结构示意图；

图2示出了本申请一些实施例中变压器的另一视角结构示意图；

图3示出了图2中变压器在A-A处的剖面结构示意图；

图4示出了本申请一些实施例中壳体和底板的分解结构示意图；

图5示出了本申请一些实施例中变压器的结构***图；

图6示出了图5中B部分的结构示意图；

图7示出了本申请一些实施例中本体与底板的装配结构示意图；

图8示出了本申请一些实施例中变压器的时间-温度变化曲线图。

主要元件符号说明：

100-变压器；110-本体；111-磁芯；112-线包；120-外壳；121-壳体；1211-开口；1212-前盖；1213-后盖；1214-包覆部；1215-弧形容纳空间；1216-铜排；122-底板；130-第一杆状传热元件；140-第二杆状传热元件；141-第一传热段；142-第二传热段；143-第三传热段。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本申请的实施例提供了一种变压器100(Transformer)，涉及变压器技术领域，是一种利用电磁感应原理来改变交流电压的装置。

结合图2、图3和图7所示，变压器100主要包括：外壳120、本体110、第一杆状传热元件130和第二杆状传热元件140。

其中，外壳120的材质可选择铝、铜等导热性能较好的金属材质，本体110设置于外壳120的内部，本体110包括磁芯111和绕设于磁芯111的线包112，即磁芯111和线包112均设置于外壳120的内部。第一杆状传热元件130设置有多根，且多根第一杆状传热元件130沿线包112的周向设置，每根第一杆状传热元件130分别贴合于线包112的周向和外壳120的内壁之间，用于将线包112周向的热量传递至外壳120。第二杆状传热元件140穿设于线包112设置，即穿设在线包112的内部间隙中，并且第二杆状传热元件140还与外壳120的内壁连接，用于将线包112内部的热量传递至外壳120。

示例性地，第一杆状传热元件130分别与线包112的周向和外壳120的内壁线接触。当然，第一杆状传热元件130也可以分别与线包112的周向和外壳120的内壁形成面接触，以增加热传导面积，提升热传导效率。

此外，多根第一杆状传热元件130可以沿线包112的周向间隔设置，即相邻的两根第一杆状传热元件130之间具有间隙。当然，多根第一杆状传热元件130也可沿线包112的周向紧密排列，即多根第一杆状传热元件130无间隙排列。

现有的变压器，通常采用铝板拼接形成外壳，然后将磁芯和线包一并放入外壳的内部，并在线包与外壳的内壁之间填充灌封胶，来进行电气绝缘和提高线包的导热性能。

然而，采用灌封胶的方式热传导效果有限，只能够将线包表面的热量导出至外壳，无法进入线包的内部间隙，导致线包内部存在空气层，从而导致线包的大部分热量无法传导至外壳，进而无法满足高频大功率变压器的散热需求。

可以理解的是，本实施例提供的变压器100，采用杆状传热元件实现线包112和外壳120之间的热传导，第一杆状传热元件130能够将线包112周向的热量传递至外壳120，第二杆状传热元件140穿设于线包112设置，能够将线包112内部的热量传导至外壳120上。如此，由于上述的变压器100，不仅能够将线包112周向的热量导出，还能将线包112内部的热量导出至外壳120，热传导路径更加直接，因此能够满足高频大功率变压器100的散热需求。

如图3所示，在一个实施例中，第二杆状传热元件140设置有多根，多根第二杆状传热元件140分别穿设于线包112，即多根第二杆状传热元件140分别穿设在线包112的内部间隙中，从而增加了线包112的热传导路径，提高了线包112的散热效率。

如图4所示，进一步地，外壳120包括壳体121和底板122，壳体121具有开口1211，底板122与壳体121连接，用于封闭开口1211，本体110设置于壳体121内，磁芯111与底板122连接，底板122背离磁芯111的一侧与液冷板连接，第一杆状传热元件130贴合于壳体121的内壁和线包112的周向之间，多根第二杆状传热元件140中有至少部分第二杆状传热元件140与底板122连接，即多根第二杆状传热元件140可以全部与底板122连接，也可以仅有一部分第二杆状传热元件140与底板122连接。

可以理解的是，由于第一杆状传热元件130贴合于壳体121的内壁和线包112的周向之间，且壳体121与底板122连接，因此线包112周向的热量可通过第一杆状传热元件130传递至壳体121，进而通过底板122传递至液冷板中。同时，第二杆状传热元件140与底板122连接，能够将线包112内部的热量直接传递至底板122上，从而通过底板122传递至液冷板内，这样缩短了热传导路径，从而增加了变压器100的散热效率。

结合图4和图5所示，更进一步地，壳体121的内壁设置有包覆部1214，包覆部1214限定出适配线包112外形的弧形容纳空间1215，至少部分线包112收容于弧形容纳空间1215，第一杆状传热元件130贴合于线包112的周向和弧形容纳空间1215的壁面之间。

可以理解的是，通过设置弧形容纳空间1215来收容线包112，能够间接增大线包112与壳体121的接触面积，从而提高热传导效率，提升变压器100的散热效果。与此同时，弧形容纳空间1215的壁面还起到支撑第一杆状传热元件130的作用。

结合图5和图7所示，在一个具体的实施例中，壳体121具有前盖1212和后盖1213，前盖1212与后盖1213相对设置，并分别与底板122连接，多根第二杆状传热元件140中的其中一部分第二杆状传热元件140与底板122连接，多根第二杆状传热元件140中的另一部分第二杆状传热元件140与后盖1213连接。

本实施例中，前盖1212背离本体110的一侧与铜排1216连接，以便于变压器100通过铜排1216与其他电气元件连接。

可以理解的是，由于外壳120的内部空间有限，将其中一部分第二杆状传热元件140与底板122连接，另一部分第二杆状传热元件140与后盖1213连接，这样能够节省空间，以布置更多的第二杆状传热元件140，从而增加热传导的效率。通过上述设计，线包112内部的热量，一部分直接传导至底板122，进而通过液冷板将热量导出，线包112的另一部分热量传导至后盖1213，后盖1213将收集的大部分热量通过底板122和液冷板导出，另一部分热量直接向外部环境导出。

进一步地，一部分第二杆状传热元件140与底板122面接触，另一部分第二杆状传热元件140与后盖1213面接触，相比于线接触方式，面接触的热传导效率更高，更有利于线包112内部热量的导出。

如图7所示，更进一步地，一部分第二杆状传热元件140包括第一传热段141、第二传热段142和第三传热段143，第二传热段142连接于第一传热段141和第三传热段143之间，第一传热段141穿设于线包112，第三传热段143与底板122连接。

可以理解的是，第一传热段141、第二传热段142和第三传热段143的设置便于形成线包112内部与底板122之间的热传导路径，以保证线包112的热量能够传导至底板122。通过上述设计线包112内部的热量能够依次通过第一传热段141、第二传热段142和第三传热段143传导至底板122，底板122将收集的热量通过液冷板导出。

结合图5和图6所示，再进一步地，另一部分第二杆状传热元件140包括第一传热段141和第二传热段142，第一传热段141穿设于线包112，第二传热段142分别与第一传热段141和后盖1213连接。

可以理解的是，通过第一传热段141和第二传热段142的设置，便于形成线包112内部与后盖1213的热传导路径。如此，线包112内部的热量可依次通过第一传热段141和第二传热段142传导至后盖1213，从而通过后盖1213向外部环境散出，亦或是通过后盖1213和底板122向液冷板散出。

在一个实施例中，本体110与外壳120的内壁之间填充有灌封胶，及线包112与外壳120的内壁之间，以及磁芯111与外壳120的内壁之间，均填充有上述灌封胶。

需要指出的是，灌封是将液态聚氨脂复合物用机械或手工方式灌入变压器100内，在常温或加热条件下固化成为性能优异的热固性高分子绝缘材料，这个过程中所用的液态聚氨脂复合物就是灌封胶。

可以理解的是，通过在本体110与外壳120的内壁之间填充灌封胶，能够增加线包112与外壳120之间的热传导路径，即线包112的一部分热量通过第一杆状传热元件130和第二杆状传热元件140传导至外壳120，另一部分热量则通过灌封胶传导至外壳120。如此，通过热传导路径的增加，能够进一步增强变压器100的散热性能，同时实现变压器100内部的电气绝缘。

另外，当外壳120具有前盖1212和后盖1213时，灌封胶可填充于前盖1212与本体110之间，以及填充于后盖1213与本体110之间。

在一个实施例中，第一杆状传热元件130或第二杆状传热元件140为热管，亦或是第一杆状传热元件130和第二杆状传热元件140均为热管。

需要指出的是，热管充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属。因此，本实施例中，通过将热管布置于线包112的周向，以及穿设于线包112的内部间隙，能够有效地将线包112大部分的热量传导至外壳120，极大地增强了变压器100的散热性能。

在另一个实施例中，第一杆状传热元件130和/或第二杆状传热元件140还可以为铝条、铜条等实心元件，同样能够将线包112的热量传导至外壳120。

综上所述，本申请的实施例提供了一种变压器100，包括：外壳120，设置于外壳120内并具有磁芯111和线包112的本体110，填充于本体110和外壳120的内壁之间的灌封胶，沿线包112的周向间隔设置的多根热管，以及穿设于线包112设置的多根热管。其中，外壳120的内壁上还设置有包覆部1214，包覆部1214限定出用于收容部分线包112的弧形容纳空间1215，多根热管的设置能够将线包112周向和内部的热量有效传导至外壳120上，从而有利于变压器100的散热。

通过对比测试，得到图8所示的温度-时间变化曲线，其中，a1为未添加热管时的变压器100初级芯部的温度随时间的变化曲线，a2为添加热管后初级芯部的温度随时间的变化曲线，b1曲线为未添加热管时外壳120表面的温度随时间的变化曲线，b2为添加热管后外壳120表面的温度随时间的变化曲线。

经过测试可知，相比于采用灌封胶的方式，本实施例在使用灌封胶的基础上，增加了热管的使用，具体地，测试时的初始温度为34℃，在测试过程中发现，未添加热管时，变压器100的外壳120温度上升缓慢，温度达到约45℃时停止上升，而此时变压器100初级芯部的温度已经达到125℃左右，该温度超过保护温度，无法继续进行测试。而添加热管后，变压器100的外壳120温度当上升至60℃左右便基本趋于平衡，此时变压器100初级芯部的温度在80℃左右趋于平衡，并能够进行下一步的测试。根据上述测试结果可知，变压器100初级芯部的温度明显被传导至外壳120，最后通过液冷板对外壳120进行散热，便能够满足变压器100在高频、大功率工况下的散热需求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种变压器，其特征在于，包括：

外壳；

本体，设置于所述外壳的内部，所述本体包括磁芯和绕设于所述磁芯的线包；

多根第一杆状传热元件，沿所述线包的周向设置，每根所述第一杆状传热元件分别贴合于所述线包的周向和所述外壳的内壁之间，用于将所述线包周向的热量传递至所述外壳；

第二杆状传热元件，穿设于所述线包设置，并与所述外壳的内壁连接，用于将所述线包内部的热量传递至所述外壳。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第二杆状传热元件设置有多根，多根所述第二杆状传热元件分别穿设于所述线包。

3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述外壳包括壳体和底板，所述壳体具有开口，所述底板与所述壳体连接，用于封闭所述开口，所述本体设置于所述壳体内，所述磁芯与所述底板连接，所述底板背离所述磁芯的一侧与液冷板连接，所述第一杆状传热元件贴合于所述壳体的内壁和所述线包的周向之间，多根所述第二杆状传热元件至少部分与所述底板连接。

4.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，所述壳体的内壁设置有包覆部，所述包覆部限定出适配所述线包外形的弧形容纳空间，至少部分所述线包收容于所述弧形容纳空间，所述第一杆状传热元件贴合于所述线包的周向和所述弧形容纳空间的壁面之间。

5.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，所述壳体具有前盖和后盖，所述前盖与所述后盖相对设置，并分别与所述底板连接，多根所述第二杆状传热元件中的其中一部分所述第二杆状传热元件与所述底板连接，多根所述第二杆状传热元件中的另一部分所述第二杆状传热元件与所述后盖连接。

6.根据权利要求5所述的变压器，其特征在于，一部分所述第二杆状传热元件与所述底板面接触，另一部分所述第二杆状传热元件与所述后盖面接触。

7.根据权利要求5所述的变压器，其特征在于，一部分所述第二杆状传热元件包括第一传热段、第二传热段和第三传热段，所述第二传热段连接于所述第一传热段和所述第三传热段之间，所述第一传热段穿设于所述线包，所述第三传热段与所述底板连接。

8.根据权利要求5所述的变压器，其特征在于，另一部分所述第二杆状传热元件包括第一传热段和第二传热段，所述第一传热段穿设于所述线包，所述第二传热段分别与所述第一传热段和所述后盖连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的变压器，其特征在于，所述本体与所述外壳的内壁之间填充有灌封胶。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的变压器，其特征在于，所述第一杆状传热元件和/或所述第二杆状传热元件为热管。