[实用新型]水冷型多磁路高频整流变压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水冷型多磁路高频整流变压器。

背景技术

当前生产大功率输出的IGBT逆变开关整流电源的企业，都需要通过一个高频开关整流变压器进行隔离变压，其开关整流变压器的冷却方式多为风冷或水冷却方式，由于风冷结构的冷却效果较差，对于50KW量级以上的开关变压器采用强制风冷技术就显得十分困难。采用去离子水冷却散热是一个不错的选择，目前大多仅对开关变压器次级线圈进行水冷，未能对变压器磁芯和变压器一次线圈进行冷却。由于开关变压器在工作时，其磁芯和一次线圈均要发热，因此也限制了此种冷却结构的变压器仅局限于在20KW——50KW的范围内，这是目前生产制造低电压、大电流输出的10——50KW量级的大功率逆变开关整流电源厂家普遍采用的技术。

随着大功率IGBT器件的快速发展，单只IGBT功率器件已经可以做到5000A以上，电气工程师越来越希望采用IGBT逆变开关整流技术研制大功率整流电源代替其传统的晶闸管整流电源，以便提高其电源的工作效率、同时可以大幅度减小其电源整机的体积和重量，节约大量导电铜材，以实现其电源的轻量化，并大幅度降低其制造成本。但目前采用的常规开关电源变压器结构技术是几乎不能满足50KW量级以上的低电压、大电流输出的高频逆变开关整流电源对开关整流变压器的要求。其原因在于：

1、开关整流变压器的磁芯材料基本上均为铁氧体或软磁材料，由于其烧结技术和工艺水品的限制，制造大功率开关整流变压器磁芯材料的成品率较低，功率越大，单位制造成本成倍增加。且受其磁芯允许的最高温度限制（一般为160——180℃）。如果对其磁芯进行冷却散热处理，相同体积大小的磁芯材料可以做更大功率的开关变压器。

2、如果磁芯不加以冷却或冷却效果不佳，磁芯发热产生的热量会使得磁芯温度升高，将直接破坏绕制在变压器磁芯上的一次线圈的绝缘，甚至烧坏其变压器。如果磁芯能够得到很好的冷却，不仅可以大大降低开关变压器的空载损耗，相同的磁芯可以做更大功率容量的开关变压器。

3、开关变压器的发热功率P=Po+P1L+P2L，Po——变压器的空载磁芯损耗，P1L——变压器的一次线圈损耗，P2L——变压器的二次线圈损耗。大功率开关变压器的总发热功耗由磁芯、一次线圈、二次线圈三个部分组成，如果不对磁芯、一次线圈、二次线圈同时进行冷却或仅冷却低压侧的大电流绕组的温度，都不能将变压器的铁芯温度控制在允许的工作温度范围。

4、现在有多数厂家在生产水冷高频变压器时，采用铜管或铜板焊接铜管的方式绕制二次侧绕组，或采用“甲壳虫式变压器”上二次线圈加水冷却装置的方式。在运用中，铜管绕制的成形问题、铜焊接工艺复杂、水冷却装置漏水、局部点过热、制作过程中不能有效的控制变压器的漏感、一次侧绕组与二次侧绕组线圈之间的耦合程度不够、维修不便等一系列问题的出现，严重的影响整个设备的可靠运行。

5、由于上述事实的存在，无论是采用强制风冷却的开关变压器或是采用目前普遍采用的水冷却方式，均不能对其磁芯进行较好的冷却散热，致使变压器空载损耗大，效率低，更无法做到50KW量级以上的功率容量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水冷型多磁路高频整流变压器，以解决现有多磁路高频整流变压器冷却效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种水冷型多磁路高频整流变压器，包括水冷型散热器、若干一次磁路绕组、输入铜板、以及输出铜板；水冷型散热器设有一呈圆形的凹槽，凹槽的中心设有一直立的二次磁路绕组；一次磁路绕组环绕二次磁路绕组安装在凹槽内；输入铜板和输出铜板固定在一次磁路绕组的顶部；

凹槽的侧壁上设有冷却水导流系统，冷却水导流系统包括固定在凹槽的侧壁的外侧的进水管和出水管，垂直设置在侧壁内的第一垂直导水管和第二垂直导水管，以及设置在凹槽底壁上的水平导水管；第一垂直导水管的两端分别与进水管和水平导水管的一端连通，第二垂直导水管的两端分别与出水管和水平导水管的另一端连通。

水冷型散热器上还设有一绝缘板，绝缘板垂直设置在水冷型散热器和二次磁路绕组的对称中心处。

进一步地，一次磁路绕组包括一呈环形的磁芯，以及绕制在磁芯上的通铜线，铜线上覆盖有高温绝缘漆。

进一步地，凹槽内填充有绝缘导热材料。

进一步地，绝缘导热材料为石英砂。