[發明專利]一種干式高頻變壓器

在審

• 申請號: 202110253841.3
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113077964A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 解鵬程;劉彬;汪濤;于海波;文繼鋒;虞曉陽;熊杰;張茂強;駱仁松;任晨曦;劉建;周建華;陳舒
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H01F27/08
• 分類號: H01F27/08;H01F27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種干式高頻變壓器，包括絕緣外殼、磁芯、繞組和絕緣膠；所述磁芯和繞組置于絕緣外殼內部，并以絕緣膠灌封的方式構成固體器件；所述絕緣外殼外部周圍設計翅片或鰭片結構。采用本發明的技術方案，在同樣體積情況下，使高頻變壓器的熱損耗更有效傳遞到外部環境，降低磁芯及繞組的內部溫升，提高可靠性并延長變壓器的使用壽命。

技術領域

本發明屬于電力電子變壓器領域，具體涉及一種干式高頻變壓器。

背景技術

在新能源直流并網系統、電力機車牽引系統和電力電子變壓器等電力變換領域，大功率高頻變壓器都是其中的關鍵部件，對變換器的整機效率和功率密度影響很大。隨著開關器件性能的提高，新型開關器件和新型磁芯材料等在電力電子裝置中的成功應用，電力電子裝置頻率和功率密度越來越高。

提高變壓器工作頻率可以減小其體積和重量，節省繞組材料和制造成本，使其能應用到體積、空間和重量等受限的應用場合。為了提高變換器的功率密度和效率，在變壓器設計初期需要選擇合適的磁芯材料，優化設計變壓器繞組結構，降低變壓器損耗。

綜上所述，一方面高功率密度設備要求高頻變壓器設備進一步縮小體積、提高能量傳輸效率，一方面高頻化的設計方案使得高頻變的磁芯損耗、繞組損耗增大，這些都對高頻變壓器的散熱設計提出更高的要求。國內外相關企業對此進行了研究。公開號為CN110853891A的專利申請提到一種常規環氧澆注是高頻變壓器的改進措施：即在環氧澆注的高頻變壓器本體內預埋第一導熱管，再通過外置的熱交換器完成熱交換。通過適當的設計，該方法能提高熱傳遞的效率，降低內部溫升；帶來的問題是引入熱交換器，整體變壓器的體積有所增加；公開號為CN207977207U的專利未解決大容量高頻變壓器的散熱問題，采用帶波紋散熱的金屬外殼，內充絕緣油的方案，解決溫升問題的同時帶來其他問題：體積較大、含油、外殼為非絕緣式，周邊帶電器件布置不緊湊等。尤其不適用在有更高功率密度的應用場景，例如電力電子變壓器(PET)等。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種干式高頻變壓器，在散熱性能、高頻變壓器體積、絕緣性能之間取得更好的平衡。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種干式高頻變壓器，包括：絕緣外殼、磁芯、繞組和絕緣膠；所述磁芯和繞組置于絕緣外殼內部，并以絕緣膠灌封的方式構成固體器件。所述絕緣外殼外部四周設置翅片或鰭片結構，顯著增大與外界流體的接觸面積，增強了對流散熱。

優選的方案中，所述絕緣外殼由高導熱系數的絕緣材料制成，其導熱系數不低于5W/mK。

優選的方案中，所述絕緣外殼材料采用陶瓷材料或導熱型復合材料。

優選的方案中，所述絕緣外殼的內表面設計筋或肋結構，顯著增加變壓器內部的磁芯、繞組等發熱器件和外殼之間的熱量傳導效率。

優選的方案中，所述絕緣外殼外表面的翅片或鰭片結構、內表面的筋或肋結構與絕緣外殼本體根據制造工藝的需要構成一體結構或分體結構。

優選的方案中，所述絕緣膠具有良好的導熱能力，其導熱系數不低于2W/mK。

優選的方案中，所述絕緣膠采用硅橡膠或環氧樹脂。

優選的方案中，所述繞組采用利茲線繞制。。

優選的方案中，所述繞組截面為矩形或圓形。

優選的方案中，所述磁芯為E型結構或者C型結構。