[发明专利]一种高绝缘高导热特性的高频变压器骨架

说明书

本发明涉及大功率高频磁性元件设计领域，特别涉及一种高绝缘高导热特性的高频变压器骨架，包括变压器原边线圈绕组和原边骨架、变压器副边线圈绕组和副边骨架以及变压器磁芯；所述骨架包括带有螺旋凹槽的圆柱套筒、散热底盘与磁芯支架；所述原边骨架圆柱套筒内侧直径略大于副边骨架套筒外径与导线直径之和，副边骨架套筒内侧直径略大于磁芯中柱直径；所述将原边骨架套筒套在副边骨架套筒外侧，将磁芯的中柱置于副边骨架套筒内。本发明将有高导热特性、高绝缘特性以及高机械强度的氮化铝陶瓷材料制成绝缘骨架，提高变压器的热稳定性和绝缘能力，在高频变压器方向氮化铝绝缘骨架最终将取代目前的普通塑胶绝缘骨架。

技术领域

本发明涉及大功率开关电源磁性元件设计领域，特别涉及一种高绝缘高导热特性的高频变压器骨架。

背景技术

近年来，随着新型开关器件(如SiC MOSFET等)在电力电子装置中的广泛应用，电力电子装置的频率和功率密度越来越高，电子电子装置的高频化可以降低其体积和重量，提高功率密度，而高频变压器是其中的关键部件，高频变压器的应用可以节省绕组材料和制造成本，提高系统效率和电能质量，同时高频变压器的应用使变换器体积和重量更小，更加节能。

高频变压器的损耗包括磁芯损耗和绕组损耗。磁芯损耗是指磁性材料中由交变或脉动磁场而引起的功率损耗，以热的形式存在，通常将磁芯直接贴合散热器进行散热；而绕组损耗是指高频下线圈绕组的集肤效应以及线圈绕组间的临近效应引起的功率损耗，同样是以热的形式存在，且频率越高，损耗越大。同等功率条件下，变压器的高频化使其体积大幅减小，提高了功率密度，但其损耗并未有所减小，甚至有一定的提高。因此，高频变压器的热稳定性成为了制约电力电子高频化发展的关键，目前市面上线圈骨架材料一般常用塑胶(电胶木)，或塑料(尼龙)，这些材料仅能保证线圈骨架与线圈或铜皮之间的电气绝缘，无法保证本体传导热量，这就致使线圈绕组产生的热量无法导出，不断积累，温度升高，损坏磁性元件进而使系统崩溃；并且当变压器的电压等级较高时，绕制在传统骨架上的原边线圈绕组与副边线圈绕组之间的爬电距离较短，常因为绝缘耐压不够造成击穿，进而损坏电力电子装置。因此，就迫切需要一种高绝缘高导热特性的高频变压器骨架，来提高变压器的散热能力和绝缘能力，增强电力电子装置的热稳定性和装置可靠性。为解决这一难题，本发明提出了一种高绝缘高导热特性的高频变压器骨架。

发明内容

为了解决上述背景技术的难题，本发明提出了一种高绝缘高导热特性的高频变压器骨架，采用新型的导热氮化铝陶瓷材料，氮化铝陶瓷材料具有很高的导热系数，导热性能接近铝合金；耐热冲击好，能耐2200℃的极热；绝缘性能高于普通绝缘塑胶和塑料；热膨胀系数与介电常数均较低；其材质机械强度高，在严酷的条件下仍能照常工作，非常适合作绝缘导热材料。因此，氮化铝陶瓷材料可以制作成高频变压器的绝缘骨架，将变压器线圈绕组产生的热量通过骨架传导到外部散热器，帮助变压器散热降温。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高绝缘高导热特性的高频变压器骨架，其特征在于，包括原边骨架、以及与原边骨架配合的副边骨架；所述原边骨架和副边骨架结构相同，包括外壁设有螺旋凹槽的圆柱套筒、散热底座以及磁芯支架，圆柱套筒固定在磁芯支架上，散热底座包括两个对称固定在磁芯支架上的异形体；副边骨架套筒内侧直径大于磁芯中柱直径；原边骨架套筒套内径大于副边骨架套筒外径，原边骨架套筒套在副边骨架套筒上，磁芯的中柱置于副边骨架套筒内。

在上述的一种高绝缘高导热特性的高频变压器骨架，副边骨架的套筒底部有一圆环凹槽，圆环凹槽的内外径与原边骨架套筒的内外径一致。

在上述的一种高绝缘高导热特性的高频变压器骨架，所述原边骨架套筒底部插入副边骨架的套筒底部的圆环凹槽内，并且与原边骨架套筒底部与圆环凹槽具有间隙，间隙由高导热绝缘胶填充，增强散热的同时提高绝缘能力。