内置冷板的高频变压器
阅读说明：本技术 内置冷板的高频变压器 (High-frequency transformer with built-in cold plate ) 是由 解鹏程 于海波 刘彬 汪涛 熊杰 张茂强 虞晓阳 骆仁松 黄樟坚 于 2021-06-28 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种内置冷板的高频变压器,其特征在于,包括磁芯、初级绕组、次级绕组、冷板和绝缘外壳；其中,所述磁芯、所述初级绕组、所述次级绕组和所述冷板位于所述绝缘外壳内侧。本申请的高频变压器在散热性能、体积、绝缘性能之间取得更好的平衡。(The application provides a high-frequency transformer with a built-in cold plate, which is characterized by comprising a magnetic core, a primary winding, a secondary winding, a cold plate and an insulating shell; wherein the magnetic core, the primary winding, the secondary winding, and the cold plate are located inside the insulating housing. The high-frequency transformer obtains better balance between heat dispersion, volume, insulating properties.)
技术领域
本申请涉及电力电子变压器领域，具体而言，涉及一种内置冷板的高频变压器。
背景技术
在新能源直流并网系统、电力机车牵引系统和电力电子变压器等电力变换领域，大功率高频变压器都是其中的关键部件，对变换器的整机效率和功率密度影响很大。随着开关器件性能的提高，新型开关器件和新型磁芯材料等在电力电子装置中的成功应用，电力电子装置频率和功率密度越来越高。
提高变压器工作频率可以减小其体积和重量，节省绕组材料和制造成本，使其能应用到体积、空间和重量等受限的应用场合。为了提高变换器的功率密度和效率，在变压器设计初期需要选择合适的磁芯材料，优化设计变压器绕组结构，降低变压器损耗。
综上所述，一方面高功率密度设备要求高频变压器设备进一步缩小体积、提高能量传输效率，一方面高频化的设计方案使得高频变的磁芯损耗、绕组损耗增大，这些都对高频变压器的散热设计提出更高的要求。国内外相关企业对此进行了研究。
公开号为CN110853891A的专利申请提到一种常规环氧浇注是高频变压器的改进措施：即在环氧浇注的高频变压器本体内预埋第一导热管，再通过外置的热交换器完成热交换。通过适当的设计，该方法能提高热传递的效率，降低内部温升；带来的问题是引入热交换器，整体变压器的体积有所增加。公开号为CN207977207U的专利未解决大容量高频变压器的散热问题，采用带波纹散热的金属外壳，内充绝缘油的方案，解决温升问题的同时带来其他问题：体积较大、含油、外壳为非绝缘式，周边带电器件布置不紧凑等。尤其不适用在有更高功率密度的应用场景，例如电力电子变压器(PET)等。
因此，需要一种在散热性能、体积和绝缘性能之间取得更好的平衡的高频变压器。
在所述
背景技术
部分，公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。
发明内容
本申请旨在提供一种内置冷板的高频变压器，在散热性能、体积、绝缘性能之间取得更好的平衡。
为了达成上述目的，本申请提出一种内置冷板的高频变压器，包括磁芯、初级绕组、次级绕组、冷板和绝缘外壳；
其中，所述磁芯、所述初级绕组、所述次级绕组和所述冷板位于所述绝缘外壳内侧。
根据一些实施例，所述高频变压器还包括绝缘胶，所述磁芯、所述初级绕组、所述次级绕组和所述冷板通过所述绝缘胶灌封构成固体器件
根据一些实施例，所述冷板靠近所述磁芯或与所述磁芯直接接触。
根据一些实施例，所述冷板为内部中空板，并有进口和出口两个端口，所述进口和所述出口分别通过管路连接至外部冷却端。
根据一些实施例，所述冷板的内部填充有导热介质，所述导热介质分别通过所述进口和所述出口的所述管路与所述外部冷却端的同类导热介质进行循环。
根据一些实施例，所述循环通过流动和/或液气相变的形式进行。
根据一些实施例，所述绝缘胶的材料是硅橡胶和/或环氧树脂。
根据一些实施例，所述初级绕组和所述次级绕组的横截面为矩形或圆形。
根据一些实施例，所述磁芯为C型结构或E型结构。
根据本申请的一些实施例，通过冷板内部导热介质循环带走高频变压器内部的热量而显著地降低了高频变压器磁芯、绕组等温度敏感器件的温升，提高使用寿命及安全性；在同样功耗的情况下，可有利地降低高频变压器的体积，缩减成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
图1示出根据本申请示例实施例的高频变压器结构示意图。
图2示出根据本申请一些实施例的高频变压器在绝缘胶灌封成型后的结构示意图。
图3示出根据本申请另一实施例的高频变压器去除绝缘外壳和绝缘胶之后的结构示意图。
图4是图3的俯视图。
图5示出根据本申请一些实施例的冷板的剖切示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“初级”、“次级”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本申请提出一种内置冷板的高频变压器，在散热性能、体积、绝缘性能之间取得更好的平衡。
根据本申请的技术构思，磁芯、绕组均为高频变压器的发热较大的组成部分，本申请的冷板靠近或直接接触磁芯或次级绕组，磁芯、次级绕组和初级绕组产生的热量通过热传导的热量传递形式传递到冷板的腔壳；冷板内部的导热介质，则通过流动或液气相变或两者兼具的形式带走冷板腔壳的热量；冷板内部的导热介质通过冷板的进口和出口的管路与外部冷却端的导热介质存在连通并形成循环；高频变压器工作时，磁芯和绕组不断产生热量，而冷板内部的导热介质则通过循环不断带走热量；本申请通过冷板内部导热介质循环带走高频变压器内部的热量而显著地降低了高频变压器磁芯、绕组等温度敏感器件的温升，提高使用寿命及安全性；在同样功耗的情况下，可有利地降低高频变压器的体积，缩减成本。
下面将参照附图，对根据本申请实施例的高频变压器进行详细说明。
图1示出根据本申请示例实施例的高频变压器结构示意图。
参见图1，示例实施例的高频变压器包括磁芯101、初级绕组103、次级绕组105、冷板107和绝缘外壳109。
如图1所示，磁芯101、初级绕组103、次级绕组105和冷板107位于绝缘外壳109内侧。
根据示例实施例，冷板107靠近磁芯101或与磁芯101直接接触。
图2示出根据本申请一些实施例的高频变压器在绝缘胶灌封成型后的结构示意图。
参见图2，一些实施例的高频变压器包括绝缘胶111、磁芯、初级绕组、次级绕组、冷板和绝缘外壳109。
根据一些实施例，磁芯、初级绕组、次级绕组和冷板通过绝缘胶111灌封构成固体器件，放置于绝缘外壳109内部。
根据一些实施例，绝缘胶111的材料是硅橡胶和/或环氧树脂。
图3示出根据本申请另一实施例的高频变压器去除绝缘外壳和绝缘胶之后的结构示意图。图4是图3的俯视图。
参见图3和图4，另一实施例的高频变压器包括磁芯101、初级绕组103、次级绕组105、冷板107和绝缘外壳109。
如图3所示，冷板107为内部中空板，并有进口1071和出口1073两个端口，进口1071和出口1073分别通过管路连接至外部冷却端(图中未示出)。
根据另一实施例，冷板107的内部填充有导热介质，导热介质1075分别通过进口1071和出口1073的管路与外部冷却端的同类导热介质进行循环。
根据另一实施例，初级绕组103和次级绕组105的横截面为矩形或圆形。
根据另一实施例，磁芯101为C型结构或E型结构。
根据另一实施例，进口1071和出口1073的管路与外部冷却端的同类导热介质进行循环通过流动和/或液气相变的形式进行。
图5示出根据本申请一些实施例的冷板的剖切示意图。
参见图5，一些实施例的冷板具有进口1071和出口1073两个端口，分别通过管路连接至外部冷却端。
以上对本申请实施例进行了详细描述和解释。应清楚地理解，本申请描述了如何形成和使用特定示例，但本申请不限于这些示例的任何细节。相反，基于本申请公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。
通过对示例实施例的描述，本领域技术人员易于理解，根据本申请实施例的技术方案至少具有以下优点中的一个或多个。
根据本申请的示例实施例，磁芯、绕组均为高频变压器的发热较大的组成部分，本申请的冷板靠近或直接接触磁芯或次级绕组，磁芯、次级绕组和初级绕组产生的热量通过热传导的热量传递形式传递到冷板的腔壳
根据本申请的一些实施例，冷板内部的导热介质通过流动或液气相变或两者兼具的形式带走冷板腔壳的热量；冷板内部的导热介质通过冷板的进口和出口的管路与外部冷却端的导热介质存在连通并形成循环；高频变压器工作时，磁芯和绕组不断产生热量，而冷板内部的导热介质则通过循环不断带走热量；
根据本申请的一些实施例，通过冷板内部导热介质循环带走高频变压器内部的热量而显著地降低了高频变压器磁芯、绕组等温度敏感器件的温升，提高使用寿命及安全性；在同样功耗的情况下，可有利地降低高频变压器的体积，缩减成本。
以上具体地示出和描述了本申请的示例性实施例。应可理解的是，本申请不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本申请意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
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