一种高频变压器及其制造方法与流程

本发明涉及变压器领域，具体涉及一种高频变压器及其制造方法。

背景技术：

变压器是一种利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置。变压器的主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离和稳压等。变压器由铁芯和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，线圈包括初级线圈和次级线圈，其中，初级线圈为接电源的绕组，其余的绕组叫次级线圈。它可以变换交流电压、电流和阻抗，最简单的铁芯变压器由一个软磁材料做成的铁芯及套设在铁芯上的两个匝数不等的线圈构成。其中，铁芯的作用是加强两个线圈间的磁耦合。

变压器的种类多种多样，常见的有油浸式变压器和干式变压器。两者的最大区别在于“油式”和“干式”，即两者的冷却介质不同，前者主要是以变压器油作为冷却及绝缘介质，后者是以空气或者其他气体作为冷却介质。其中，干式变压器是将铁芯和绕组用环氧树脂浇注包封起来，具有结构简单、体积小、机械强度高等优点。

现有技术的此类干式变压器，如授权公告号为cn205723120u的中国实用新型专利公开的一种单相大功率特殊绝缘结构的高压高频变压器，该变压器包括外壳和设置在外壳内的铁芯、绕制在铁芯芯柱上的低压内线圈、绕制在低压内线圈外围的高压外线圈以及连接在高压外线圈的出线端上的引线，引线穿出外壳，在低压内线圈与铁芯芯柱之间、低压内线圈与高压外线圈之间、铁芯与外壳之间均设置环氧树脂绝缘层，即绝缘树脂层包裹住铁芯、初级线圈和次级线圈；这就使得铁芯、初级线圈和次级线圈散热性能较差，导致变压器温升较快，变压器性能及使用寿命受到限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高频变压器，以解决现有的高频变压器温升比较高，影响变压器的性能和使用寿命的问题；本发明的目的还在于提供一种高频变压器的制造方法，以解决现有的制造方法造成高频变压器温升比较高，影响变压器的性能和使用寿命的问题。

为实现上述目的，本发明的高频变压器的技术方案是：

高频变压器包括磁芯，磁芯包括用于缠绕线圈的磁柱和位于磁柱上下两端的上轭和下轭，磁柱上缠绕有线圈，线圈的外部浇注固化有线圈绝缘体，上轭和下轭上包覆有绝缘层，线圈绝缘体与上轭和/或下轭之间具有散热间隙。

其有益效果在于：本发明的高频变压器中的磁芯的上轭和/或下轭与浇注固化在线圈外部的线圈绝缘体之间具有散热间隙，并且上轭和下轭上包覆有绝缘层，相比于现有技术中的高频变压器中的绝缘层完全包裹住磁芯、初级线圈和次级线圈，本发明在同样保证高频变压器整体绝缘的情况下，显著增强了磁芯和线圈的散热性能，从而降低了高频变压器的温升。

进一步的，所述磁芯由至少两个纳米晶带叠加而成，绝缘层在线圈绝缘体浇注至线圈之前浇注固化在磁芯上。磁芯使用至少两个纳米晶带叠加支撑可以将磁芯的截面积做的很大，有助于生产大功率高频变压器。

进一步的，所述磁芯的截面为矩形，磁柱有两个，各磁柱上均缠绕有所述线圈，各磁柱上线圈均包括初级线圈和次级线圈，初级线圈和次级线圈之间设置有绝缘材料。增强了初级线圈与次级线圈之间的绝缘性能。

进一步的，所述线圈使用利兹线。使用利兹线使每根导线的电流均匀。

本发明的高频变压器的制造方法的技术方案是：

高频变压器的制造方法包括在磁芯的磁柱上缠绕线圈的步骤，在向磁柱上缠绕线圈之前，先在磁芯的上轭和下轭上包覆绝缘层，线圈缠绕在磁柱上以后，在线圈的外部浇注线圈绝缘体，浇注后的线圈绝缘体与上轭和/或下轭之间具有散热间隙。

其有益效果在于：使用本发明的高频变压器中的磁芯的上轭和/或下轭与浇注固化在线圈外部的线圈绝缘体之间具有散热间隙，可增加磁芯和线圈与空气的对流散热；并且上轭和下轭上包覆有绝缘层，相比于现有技术中的高频变压器中的绝缘层完全包裹住磁芯、初级线圈和次级线圈，本发明在同样保证高频变压器整体绝缘的情况下，增加了磁芯和线圈与空气的对流散热，显著增强了磁芯和线圈的散热性能，从而降低了高频变压器的温升。

进一步的，所述磁芯由至少两个纳米晶带叠加而成，绝缘层在线圈绝缘体浇注至线圈之前浇注固化在磁芯上。磁芯使用至少两个纳米晶带叠加支撑可以将磁芯的截面积做的很大，有助于生产大功率高频变压器。

进一步的，所述磁芯的截面为矩形，磁柱有两个，各磁柱上均缠绕有所述线圈，各磁柱上线圈均包括初级线圈和次级线圈，初级线圈和次级线圈之间设置有绝缘材料。增强了初级线圈与次级线圈之间的绝缘性能。

进一步的，所述线圈使用利兹线。使用利兹线使每根导线的电流均匀。

附图说明

图1为本发明的高频变压器中的磁芯的主视图；

图2为本发明的高频变压器中的磁芯的左视图；

图3为本发明的高频变压器的磁芯和绝缘体的结构示意图；

图4为图3中的磁芯和绝缘体的俯视图；

图5为图3中的磁芯和绝缘体的左视图；

图中：1-磁芯；11-上轭；12-下轭；13-磁柱；14-第一纳米晶带；15-第二纳米晶带；2-绝缘体；3-初级线圈；4-次级线圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的高频变压器的具体实施例一，如图3所示，包括磁芯1以及缠绕在磁芯1上的初级线圈3和次级线圈4。其中，磁芯1包括磁柱13和位于磁柱13上下两端的上轭11和下轭12。如图1所示，磁芯1的截面为矩形，即上轭11下轭12之间的磁柱13有两个，两个磁柱13上分别设置有初级线圈3和次级线圈4，次级线圈4贴附磁柱13布置，初级线圈3位于次级线圈4的外侧，并且次级线圈4与初级线圈3之间设置有绝缘材料，绝缘材料具体可以是绝缘纸。如图2、图4、图5所示，次级线圈4和初级线圈3的外侧设置有浇注固化的绝缘体2，绝缘体2的厚度大于上轭11和下轭12上的绝缘层的厚度，本实施例中的绝缘体2为环氧树脂，环氧树脂绝缘体2与上轭11和下轭12之间均具有一定间隙以增强磁芯1、初级线圈3和次级线圈4的散热性能，从而使得磁芯1与环氧树脂绝缘体2呈十字形结构。

本实施例中的磁芯1使用纳米晶带制成，受制于纳米晶带材料技术滞后，单个纳米晶带难以做得很大。如图2所示，为了尽可能的增大本发明的高频变压器的功率，本实施例中的磁芯1由两个规格相同的纳米晶带（即第一纳米晶带14、第二纳米晶带15）叠加粘接制成，当然，其他实施例中的磁芯1可以是由三个、四个、五个等纳米晶带叠加粘接制成，各个纳米晶带的规格也可不同。第一纳米晶带14和第二纳米晶带的截面均为矩形结构，以形成上轭11、下轭12和位于上、下轭之间的磁柱13。两个粘接好的纳米晶带外部还浇注有一层较薄的环氧树脂绝缘层，一来可以保证磁芯1的整体结构固定，二来可以对磁芯1形成防护作用，三来不影响磁芯1的散热。

为了减少高频状态下集肤效应带来的损耗以及减少涡流损耗，初级线圈3和次级线圈4均采用利兹线。

本发明的高频变压器的具体实施例二，与高频变压器的实施例一的区别之处在于，本实施例中的磁芯是由单独的一个纳米晶带构成，其他与实施例一相同，不再赘述。

本发明的高频变压器的具体实施例三，与高频变压器的实施例一的区别之处在于，本实施例中的磁芯的截面为圆环形，圆环形磁芯可以分成四段，上下对应的两段构成上轭和下轭，左右对应的两段构成磁柱。其他实施例中，磁芯的截面还可以是日字形等形状。其他与实施例一相同，不再赘述。

本发明的高频变压器的具体实施例四，与高频变压器的实施例一的区别之处在于，本实施例中的初级线圈和次级线圈使用紫铜带，其他与实施例一相同，不再赘述。

本发明的高频变压器的具体实施例五，与高频变压器的实施例一的区别之处在于，本实施例中的环氧树脂绝缘体仅与上轭之间具有一定间隙，其他实施例中，环氧树脂绝缘体也可仅与下轭之间具有散热间隙。其他与实施例一相同，不再赘述。

本发明的高频变压器的制造方法的实施例，包括以下步骤：先将两个规格相同的截面为矩形的纳米晶带叠加粘接制成磁芯，并在磁芯外部整体浇注一层绝缘层，以达到上轭和下轭包覆绝缘层的目的；然后将使用利兹线的初级线圈和次级线圈缠绕在磁芯的磁柱上并在初级磁芯和次级磁芯之间设置绝缘层；最后在初级线圈和次级线圈外部浇注环氧树脂绝缘体，并使环氧树脂绝缘体与上轭和下轭之间具有一定间隙。

其他实施例中，磁芯也可以是由单个纳米晶带或多个纳米晶带粘接制成；初级线圈和次级线圈也可以采用紫铜带；磁芯的截面也可以是圆环形或日字形等其他形状；环氧树脂绝缘层也可以仅与上轭或下轭之间具有散热间隙。