一种敞开式干式变压器的制作方法

本发明涉及变压器，尤其涉及一种敞开式干式变压器。

背景技术：

1、随着新能源市场不断发展，中频、高频变压器在新能源充电桩领域应用越来越多，相应的非晶纳米晶材料与变压器的市场都在急速扩大，但由于纳米晶切割后磁性能会大幅下降的特性导致该材料在中高频变压器产品的应用仍然较少，现有中高频变压器仍大多局限于应用铁氧体材料、采用浇注工艺的干式变压器。面临浇注工艺带来的散热问题，大多数采用如专利cn111292929b的设计思路，仅从浇注体外部入手，通过改进散热工艺以解决该问题，而引入或改变外部组件同样会带来可靠性问题，并且浇注材料本身散热差的特性并未从根本解决；于是专利cn106700427b等通过加入氮化硼方式提升浇注材料本身的导热性，但该材料制备难度更高成本也更高，且浇注所带来重量较重的问题依然存在；而非浇注式的设计可以从根本上避免浇注工艺带来的诸多问题，但该领域当前研究较少，仅有的一些研究大多如专利cn102945741b等，高低压绕组先绕制于完整骨架上再通过真空浸渍固定，再安装在切割的磁芯上，扣合磁芯形成完整变压器，但这种方式大幅降低了磁芯本身性能，绕组浸渍后依然存在散热问题。

2、综上所述，现有技术存在的问题是：现干式变压器使用浇注工艺可以有效地提高绝缘水平，但普通的环氧树脂浇注材料导热性差、热老化快，且工艺参差度大，浇注过程中一旦出现气泡，极易造成绝缘击穿从而导致匝间短路甚至毁坏整个变压器，现有技术多通过在外部增加额外散热手段等控温，但均没有从整体系统地思考引入外部组件所带来的额外功耗与体积增大、成本增高的负面影响。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种敞开式干式变压器，采用免浇注敞开式设计，利用空气作为绝缘材料，散热性能、绝缘恢复性更强，更加环保；采用铁基纳米晶金属作为磁芯材料，适用于中频、高频场景，且一体不切割的磁芯提升了变压器运行效率；设计粘接在绕组同侧磁柱与磁芯上磁轭、下磁轭连接部分的四个面上的多窗口绝缘垫块，，在减弱磁柱与磁轭连接部分电场强度的同时，还起到固定高压绕组、低压绕组、高压骨架、低压骨架，免除浸渍固定工艺的作用；磁芯直接接地处理，避免变压器运行过程中磁芯积累电荷，对外放电导致绝缘击穿问题；根据不同绝缘需求仅改变特定空气间隙即可快速设计变压器，高海拔环境下同样适用，避免反复开模成本与浇注、浸渍带来的工艺参差问题与散热差、热老化快的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

3、一种敞开式干式变压器，包括磁芯、低压骨架、高压骨架、低压绕组、高压绕组、绝缘垫块、接地带。

4、内侧的低压骨架与外侧的高压骨架套装在磁芯的一侧磁柱上，低压骨架与磁柱之间、高压骨架与低压骨架之间均存在特定空气间隙；高压绕组紧密绕制于高压骨架外侧，低压绕组紧密绕制于低压骨架外侧；在上述磁柱与磁芯上磁轭、下磁轭的连接部分的四个面上分别粘接一个绝缘垫块；接地带位于另一侧磁柱与上磁轭的连接部分的外侧曲面上。

5、优选地，所述磁芯为外角弧度大于内角弧度的铁基纳米晶材料圆角矩形环，其外侧喷涂绝缘漆，选用ap法设计。

6、优选地，所述低压骨架、高压骨架均为有缝圆筒形状，均采用绝缘材料制成，外径大小均由特定空气间隙决定。

7、优选地，所述低压绕组、高压绕组均采用利兹线，匝数比与具体匝数由工作电压、工作频率、磁通密度及磁柱截面积所决定。

8、所述利兹线外部缠绕聚酰亚胺胶带作为其绝缘材料。

9、优选地，所述接地带采用编织带软连接，其与磁芯连接步骤如下：s1、磁芯外侧喷涂绝缘漆前，在接地带位置粘贴胶带；s2、磁芯外侧喷涂绝缘漆；s3、将胶带撕下，露出未喷涂绝缘漆的接地带位置；s4、放置接地带后，在外侧粘贴胶带压实接地带；s5、补喷一层绝缘漆，使接地带与磁芯融合为一体。

10、优选地，所述绝缘垫块用于夹持低压骨架、高压骨架，压紧低压绕组、高压绕组并在基本不影响变压器散热性能的前提下降低磁柱与磁轭连接部分的电场强度；所述绝缘垫块由硅橡胶所制成，其设有两处用于夹持低压骨架、高压骨架的纵向开槽，并设有0~3个窗口。

11、优选地，按以下步骤组装所述干式变压器。

12、利用机械力拉伸低压骨架，使其缝隙宽度大于磁柱厚度，然后将磁柱伸入低压骨架，再撤去机械力使低压骨架自然合拢包围磁柱，最后利用绝缘胶带粘贴缝隙。

13、绕制低压绕组后，利用绝缘胶带包覆粘接低压绕组与低压骨架，使低压绕组固定于低压骨架中间位置。

14、在上述磁柱与磁芯下磁轭连接部分的四个面上分别粘接一个绝缘垫块。

15、利用机械力拉伸高压骨架，使其缝隙宽度大于低压绕组直径，然后将低压绕组伸入高压骨架，再撤去机械力使高压骨架自然合拢包围低压绕组，最后利用绝缘胶带粘贴缝隙。

16、绕制高压绕组后，利用绝缘胶带包覆粘接高压绕组与高压骨架，使高压绕组固定于高压骨架中间位置。

17、在上述磁柱与磁芯上磁轭连接部分的四个面上分别粘接一个绝缘垫块。

18、本发明的有益技术效果：1.利用空气作为绝缘材料，在满足耐压需求的前提下，具有更强的散热性能，可大幅降低外部强制冷却功率，提高变压器整机效率，绝缘恢复性更强，也更环保，可避免浇注工艺存在问题而造成内部绝缘击穿后整机报废的风险，又避免了大量绝缘材料使用而带来的污染问题；2.选用铁基纳米晶金属作为磁芯材料，适用于中频、高频场景，磁芯为一体不切割形式，基于纳米晶材料特性，其可在更高的磁通密度下工作，进一步提升变压器整机运行效率，并且磁芯直接接地处理，避免变压器运行过程中磁芯积累电荷，对外放电导致绝缘击穿问题；3.可根据不同绝缘需求仅改变特定空气间隙即可快速设计变压器，适用于不同的海拔环境，避免反复开模成本与浇注、浸渍带来的工艺参差问题与散热差、热老化快的问题。

技术特征：

1.一种敞开式干式变压器，其特征在于，包括磁芯、低压骨架、高压骨架、低压绕组、高压绕组、绝缘垫块、接地带；

2.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器，其特征在于，所述磁芯为外角弧度大于内角弧度的铁基纳米晶材料圆角矩形环，其外侧喷涂绝缘漆，选用ap法设计。

3.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器，其特征在于，所述低压骨架、高压骨架均为有缝圆筒形状，均采用绝缘材料制成，外径大小均由特定空气间隙决定。

4.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器，其特征在于，所述低压绕组、高压绕组均采用利兹线，匝数比与具体匝数由工作电压、工作频率、磁通密度及磁柱截面积所决定；

5.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器，其特征在于，所述接地带采用编织带软连接，其与磁芯连接步骤如下：s1、磁芯外侧喷涂绝缘漆前，在接地带位置粘贴胶带；s2、磁芯外侧喷涂绝缘漆；s3、将胶带撕下，露出未喷涂绝缘漆的接地带位置；s4、放置接地带后，在外侧粘贴胶带压实接地带；s5、补喷一层绝缘漆，使接地带与磁芯融合为一体。

6.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器，其特征在于，所述绝缘垫块用于夹持低压骨架、高压骨架，压紧低压绕组、高压绕组并在基本不影响变压器散热性能的前提下降低磁柱与磁轭连接部分的电场强度；所述绝缘垫块由硅橡胶所制成，其设有两处用于夹持低压骨架、高压骨架的纵向开槽，并设有0~3个窗口。

7.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器，其特征在于，按以下步骤组装所述干式变压器：

技术总结本发明涉及变压器技术领域，公开了一种敞开式干式变压器，以空气为绝缘材料，在满足耐压需求的前提下散热性能更强，大幅降低外部强制冷却功率，绝缘恢复性强，更环保，避免工艺问题导致内部绝缘击穿而引发的报废风险，避免大量绝缘材料带来的污染；磁芯材料选用铁基纳米晶，适用中高频场景，一体不切割磁芯可在高磁通密度下工作，提升运行效率，磁芯直接接地，避免积累电荷，对外放电导致绝缘击穿；根据需求，仅改变空气间隙即可快速设计变压器，适用不同海拔，避免反复开模成本与浇注、浸渍带来的工艺参差问题与散热差、热老化快的问题。技术研发人员：孙铭博,梁雪斌,艾璐,王志超,沈华刚,范建华,王建华受保护的技术使用者：青岛鼎信通讯科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1