一種單相大功率磁集成高頻變壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種單相大功率磁集成高頻變壓器，包括鐵芯和初、次級線圈，其特征在于，所述初、次級線圈的繞線方式為內(nèi)初、中次和外初并在所述次級線圈的輸出端上套上至少一環(huán)形磁芯。本發(fā)明與目前高頻變壓器現(xiàn)有技術(shù)(分開繞制、單股導(dǎo)線、普通繞法)相比有下列優(yōu)點：1)損耗降低30％以上；2)可靠性提高10％以上；3)體積縮小20％以上。
【專利說明】
一種單相大功率磁集成高頻變壓器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及高頻變壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于大功率電力電子設(shè)備(逆 變電路)單相大功率磁集成高頻變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在常規(guī)的大功率高頻電力電子設(shè)備(逆變電路）中一般有兩個磁性元件，一個是承 擔(dān)電壓轉(zhuǎn)換功能的變壓器，一個承擔(dān)濾波功能的電抗器，電氣原理如圖1所示，圖中G為直流 母線電壓，功率開關(guān)管Q1-Q4組成全橋逆變器(亦可為半橋或其他逆變拓?fù)洌?，高頻變壓器T 的一次側(cè)同逆變橋直接相聯(lián)構(gòu)成逆變回路，二次側(cè)同濾波電路(L C)及負(fù)載構(gòu)成回路，因為 變壓器磁耦合的原理，達(dá)到了逆變電路和負(fù)載之間的功率傳遞和電氣隔離?？筛鶕?jù)變壓器 一次側(cè)、二次側(cè)的匝比得到滿足負(fù)載需要的電參數(shù)，即具有電參數(shù)變換的功能。由于是兩個 分立元件，需要分別做相應(yīng)的圖紙及規(guī)格書。在整機(jī)裝配中需要對這兩個元件做分別的安 裝及連接及說明，調(diào)試也需要對兩個元件是參數(shù)做分別監(jiān)控。這樣就增加了整機(jī)的復(fù)雜性， 降低了整機(jī)裝配效率和可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是通過針對常規(guī)的大功率高頻電力電子設(shè)備(逆變電路)所存在的 上述技術(shù)問題而提供一種單相大功率磁集成高頻變壓器，該單相大功率磁集成高頻變壓器 利用變壓器漏感并在變壓器輸出端增加環(huán)形磁芯以代替輸出電抗器，從而保證電路輸出電 感量、減少接線、降低損耗、減少安裝空間以提高功率密度及系統(tǒng)的可靠性。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種單相大功率磁集成高頻變壓器，包括鐵芯和初、次級線圈，其特征在于，所述 初、次級線圈的繞線方式為內(nèi)初、中次和外初并在所述次級線圈的輸出端上套上至少一環(huán) 形磁芯。
[0006] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述初、次級線圈采用多股漆包線或多股利茲線 絞合繞制而成或采用銅箱繞制而成。
[0007] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述環(huán)形磁芯由非晶材料或納米晶材料制成。
[0008] 由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有的高頻變壓器相比，具有如下改進(jìn)之 處：
[0009] 1)變壓器初次級導(dǎo)線采用多股漆包線絞合(利茲線)或采用銅箱，因為導(dǎo)線在高頻 下會產(chǎn)生趨膚效應(yīng)(電流沿導(dǎo)體表面流動），如用普通單根或幾根漆包線則損耗會增加3-10 倍，帶滿載后溫升會超出標(biāo)準(zhǔn)值。
[0010] 2)變壓器繞線方式由普通層式（內(nèi)初外次)改成三明治層式（內(nèi)初中次外初），這樣 可以降低漏感以減少變壓器損耗30%以上。
[0011] 3)取消電抗器線圈，利用變壓器本身就存在的漏感，再加上在變壓器輸出端套上 環(huán)形磁芯以滿足系統(tǒng)對感量的要求，磁芯由非晶或納米晶組成，在高頻下具有高導(dǎo)磁低損 耗的性能。
[0012]通過實際測試，本發(fā)明與目前高頻變壓器現(xiàn)有技術(shù)(分開繞制、單股導(dǎo)線、普通繞 法)相比有下列優(yōu)點：
[0013] 1)損耗降低30%以上；
[0014] 2)可靠性提高10%以上；
[0015] 3)體積縮小20%以上。
【附圖說明】
[0016] 圖1為大功率高頻電力電子設(shè)備(逆變電路)的電氣原理示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明的電氣原理示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的線圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖4為現(xiàn)有高頻變壓器和電抗器的線圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖5為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0021] 圖6為圖5的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖所示的實例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：
[0023] 參見圖2,圖中給出的是一種單相大功率特殊線圈結(jié)構(gòu)的高頻變壓器電氣原理圖， 初、次級線圈各排列兩層。
[0024] 參見圖3,圖中所示的一種單相大功率磁集成高頻變壓器，包括鐵芯1、初級線圈2 和4、次級線圈3和5、絕緣紙6(包括鐵芯絕緣、初級絕緣、次級絕緣）、電抗器鐵芯7、電抗器線 圈8,變壓器線圈在改進(jìn)前初、次級是分開繞制，初次間平均距離為兩層線圈再加絕緣層的 厚度(參見圖4)，改進(jìn)后的平均距離為單層線圈加絕緣層的厚度，縮短了 50%。電抗器在改 進(jìn)前獨立于變壓器(參見圖4)，改進(jìn)后和變壓器合為一體，使用多個小環(huán)形磁芯套在變壓器 輸出線上。
[0025] 參見圖5和圖6,鐵芯1在最內(nèi)側(cè)，用絕緣紙6包裹后繞初級線圈2,接下來包絕緣紙6 后繞次級線圈3,然后又包絕緣紙6再繞初級線圈4,繼續(xù)包絕緣紙6再繞次級線圈5,最后整 體再包絕緣紙6。初級線圈2和4、次級線圈3和5為多股漆包線絞合繞制(利茲線)或銅箱，變 壓器鐵芯材質(zhì)為非晶或鐵氧體，電抗器的小環(huán)形磁芯7為非晶或納米晶，絕緣層為杜邦? Nomex?.或 Nom.ex? 復(fù)合紙。
【主權(quán)項】
1. 一種單相大功率磁集成高頻變壓器，包括鐵芯和初、次級線圈，其特征在于，所述初、 次級線圈的繞線方式為內(nèi)初、中次和外初并在所述次級線圈的輸出端上套上至少一環(huán)形磁 芯。2. 如權(quán)利要求1所述的一種單相大功率磁集成高頻變壓器，其特征在于，所述初、次級 線圈采用多股漆包線或多股利茲線絞合繞制而成或采用銅箱繞制而成。3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種單相大功率磁集成高頻變壓器，其特征在于，所述環(huán)形 磁芯由非晶材料或納米晶材料制成。
【文檔編號】H01F27/30GK105914014SQ201610293875
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】李賓, 胡維生, 張恒全, 葉豪, 葉一豪
【申請人】上海兆啟新能源科技有限公司