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CN108962561B - 一种高频变压器 - Google Patents

一种高频变压器 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种高频变压器，该高频变压器包括：铁芯、原边绕组和副边绕组，铁芯为一体式的三角形等边结构，原边绕组和副边绕组均匀绕设于铁芯的三条边上，且原边绕组三相磁路对称，避免了高频变压器原边的基波分量传递到副边而造成的损耗，且由于只采用了一个变压器，使得高频变压器的损耗小、接线简单且体积小。

Description

一种高频变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种高频变压器。
背景技术
高频变压器是交直流混合配电网实现AC/AC、DC/DC功率变换的核心设备，起着高低压系统间的电气隔离、电压变换、功率传输等关键性作用。
当三相高频变压器的输入端磁路不对称时，原边的基波分量无法抵消，会传递到副边，进而增大高频变压器的损耗。
现有的高频变压器一般为单相结构，铁芯主要采用矩形或C型铁芯拼接而成，无法在单铁芯上实现三相变压器。如果要实现三相结构，需采用三个单相变压器实现三相输入，三相铁芯相互独立，能够实现三相高频变压器原边三相磁路对称，然而由于需要用到三个单相变压器，导致三相高频变压器接线复杂，损耗大，体积大。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例提出了一种高频变压器，用以解决现有的三相高频变压器采用的变压器损耗大、铁芯数量多、接线复杂以及体积大的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面，提供一种高频变压器，该高频变压器包括：铁芯、原边绕组和副边绕组；所述铁芯为一体式的三角形等边结构；所述原边绕组和副边绕组均匀绕设于所述铁芯的三条边上，且原边绕组三相磁路对称。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述副边绕组与所述原边绕组同心绕设于所述铁芯上，所述原边绕组设置于所述副边绕组的外侧。
结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述铁芯的三个角均为圆弧形结构。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第三实施方式中，绕设于所述铁芯的三条边上的所述原边绕组分别用于三相输入；绕设于所述铁芯的三条边上的所述副边绕组为串联或并联结构，用于单相输出。
结合第一方面、第一方面第一实施方式、第一方面第二实施方式或第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述铁芯包括：至少一个第二铁芯。
结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，当所述铁芯包括两个以上所述第二铁芯时，各所述第二铁芯之间叠装。
结合第一方面第一实施方式、第一方面第二实施方式或第一方面第三实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述原边绕组和副边绕组的材料为铜箔或利兹线。
本发明技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：
本发明实施例提供了一种高频变压器，该高频变压器包括：铁芯、原边绕组和副边绕组，铁芯为一体式的三角形等边结构，原边绕组和副边绕组均匀绕设于铁芯的三条边上，且原边绕组三相磁路对称，避免了高频变压器原边的基波分量传递到副边而造成的损耗，且由于只采用了一个变压器，使得高频变压器的损耗小、接线简单且体积小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明实施例中高频变压器的一个具体示例的结构示意图；
图2为本发明实施例中高频变压器的另一个具体示例的结构示意图；
图3为本发明实施例中高频变压器的一个具体示例的侧视图；
图4A为本发明实施例中三相变单相高频变压器副边串联输出的一个具体示例的结构示意图；
图4B为本发明实施例中三相变单相高频变压器副边并联输出的一个具体示例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供了一种高频变压器，如图1所示，该高频变压器包括：铁芯7、原边绕组1、原边绕组3、原边绕组5、副边绕组2、副边绕组4和副边绕组6；铁芯7为一体式的三角形等边结构；原边绕组1、原边绕组3、原边绕组5、副边绕组2、副边绕组4和副边绕组6均匀绕设于铁芯7的三条边上，且原边绕组1、原边绕组3、原边绕组5三相磁路对称。
本发明实施例提供的高频变压器只采用了一个变压器即实现了原边三相输入磁路对称，三相共用一个心柱，波动功率可在高频变压器原边三相之间流动，原边三相完全耦合，基波分量完全抵消，避免了传到副边引起高频变压器的损耗，接线简单，且体积小。
同时，本发明实施例提供的高频变压器的铁芯采用一体式结构，避免了采用拼接铁芯产生的气隙，降低了高频变压器的漏感及铁芯损耗，降低了高频变压器的热点温度，提高了高频变压器的运行效率和使用寿命。
如图1所示，上述副边绕组2、副边绕组4、副边绕组6分别与上述原边绕组1、原边绕组3、原边绕组5同心绕设于铁芯7上，原边绕组1、原边绕组3、原边绕组5分别设置于副边绕组2、副边绕组4、副边绕组6的外侧。原边绕组1、原边绕组3、原边绕组5分别和副边绕组2、副边绕组4、副边绕组6同心绕设，增大了原副边绕组之间的耦合系数，有效降低了高频变压器原副边之间的漏抗。由于u＝Ldi/dt，将本发明实施例提供的高频变压器接入变流器，因为原副边之间的漏抗L降低，因此能够降低接入回路中高频下过高的电压尖峰脉冲。
如图1和图2所示，上述铁芯7的三个角均为圆弧形结构，一方面避免了60度角需要用到的拼装，另一方面防止铁芯发生脆裂；此外，铁芯三边的直线长度L、铁芯内部三角形圆角半径R2、铁芯外部三角形圆角半径R1需根据原副边绕组的宽度以及原边三个绕组之间的绝缘要求等综合确定。
作为铁芯制作时的参考数据，如图2所示，φ1为铁芯外部三角结构所在圆8的直径，φ2为铁芯内部三角结构所在圆9的直径。
如图3所示，上述铁芯7包括：至少一个第二铁芯，当铁芯包括两个以上第二铁芯时，每个第二铁芯的带材宽度为h，各第二铁芯之间叠装，避免了铁芯拼装产生的气隙，能够减少高频变压器铁芯的漏磁通，降低铁芯损耗。铁芯的总高度H的确定需综合考虑磁密、铁芯损耗、变压器温升等因素。
可选地，在本发明的一些实施例中，上述铁芯7可以是由铁芯卷绕机将铁芯带材卷制而成，并经过退火处理，铁芯带材可根据工作频率的不同选择不同的材料，例如可以是铁氧体、非晶合金、超薄硅钢或纳米晶等磁性材料。
可选地，在本发明的一些实施例中，如图4A和图4B所示，绕设于铁芯7的三条边上的原边绕组1、原边绕组3、原边绕组5可分别用于三相输入，每相输入包括两个端子(原边绕组1对应的两个端子为A和X，原边绕组3对应的两个端子为B和Y，原边绕组5对应的两个端子为C和Z)；如图4A和图4B所示，绕设于铁芯7的三条边上的副边绕组2(a1-x1)、副边绕组4(a2-x2)、副边绕组6(a3-x3)可以是串联或并联结构，引出两个端子(串联时引出的两个端子分别为a和z，并联时引出的两个端子分别为a和x)，实现单相输出。对于高频方波，三相相位一致，感应到低压侧同相位的单相方波，实现三相到单相的变换。采用本发明实施例提供的高频变压器，在实现三相变单相的过程中，简化了接线，同时减少了所需高频变压器的数量。
在一较佳实施例中，为减少高频工况下的集肤效应，将铜箔作为上述原边绕组和副边绕组的材料，采用铜箔作为绕设绕组的材料，降低了绕组绕制的难度。
可选地，在本发明的其他实施例中，上述原边绕组和副边绕组也可以是利兹线。
可选地，在本发明的一些实施例中，可以是采用绝缘纸、绝缘油或环氧树脂实现原副边之间的电气隔离。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种高频变压器，其特征在于，包括：铁芯、原边绕组和副边绕组；
所述铁芯为一体式的三角形等边结构，所述一体式的三角形等边结构避免了采用拼接铁芯产生的气隙；
所述原边绕组和副边绕组均匀绕设于所述铁芯的三条边上，且原边绕组三相磁路对称，绕设于所述铁芯的三条边上的所述原边绕组分别用于三相输入；绕设于所述铁芯的三条边上的所述副边绕组为串联或并联结构，用于单相输出，所述副边绕组与所述原边绕组同心绕设于所述铁芯上，所述原边绕组设置于所述副边绕组的外侧。
2.根据权利要求1所述的高频变压器，其特征在于，所述铁芯的三个角均为圆弧形结构。
3.根据权利要求1-2任一项所述的高频变压器，其特征在于，所述铁芯包括：至少一个第二铁芯。
4.根据权利要求3所述的高频变压器，其特征在于，当所述铁芯包括两个以上所述第二铁芯时，各所述第二铁芯之间叠装。
5.根据权利要求1-2任一项所述的高频变压器，其特征在于，所述原边绕组和副边绕组的材料为铜箔或利兹线。
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