一款高壓諧振變壓器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一款高壓諧振變壓器結(jié)構(gòu)，采用圓柱形同軸分體式套筒結(jié)構(gòu)，由圓柱形內(nèi)線圈骨架和圓柱形外線圈骨架組成，內(nèi)線圈骨架套入并擱置于外線圈骨架的內(nèi)部，在外線圈骨架的下邊槽邊緣設(shè)置兩個(gè)耳凸作為固定腳，豎立式安置，在內(nèi)線圈骨架的頂部設(shè)置凸起的接線樁；內(nèi)、外線圈均繞制成單層結(jié)構(gòu)，線圈端頭分別從兩端的繞線槽引出。該結(jié)構(gòu)兼顧大電流與高絕緣能力要求，能夠靈活改變繞組匝數(shù)。
【專利說明】
一款高壓諧振變壓器結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型所涉及的一種高壓諧振變壓器屬于電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，能夠?yàn)樯先f伏 特的高電壓環(huán)境通過磁耦合傳遞能量，并提供急速變化的瞬間大電流。
【背景技術(shù)】
[0002] 變壓器是一種通過電磁感應(yīng)的作用傳遞電能、改變電壓值的器件，在電力系統(tǒng)中 和生產(chǎn)生活中得到廣泛應(yīng)用。從結(jié)構(gòu)上看，各類變壓器都有線圈和磁路兩個(gè)基本部分組成。 線圈是兩個(gè)或多個(gè)匝數(shù)不同且彼此絕緣的繞組，磁路是各線圈共用的一個(gè)公共磁場(chǎng)通道。 這樣，原邊線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)穿過副邊線圈，在副線圈上就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，電路上實(shí)現(xiàn)了完 全隔離而電能得以傳輸。
[0003] 不同的應(yīng)用環(huán)境有不同的要求，電力系統(tǒng)中主要是工頻功率變壓器，輸送正弦交 流電，用硅鋼片構(gòu)成磁路，體積較大;在高頻開關(guān)電源中，改用了錳鋅鐵氧體磁芯或坡莫合 金材料等作為磁路，體積大為縮小，往往工作于脈沖電壓環(huán)境，電壓的變化速率較高。它們 一般為環(huán)形閉合磁路，繞組的電感量較大，而電流升降速率不高。變壓器的輸出電壓決定于 磁通量的變化率，也就是決定于勵(lì)磁電流的變化率，對(duì)于高壓變壓器往往需要很高的勵(lì)磁 電流變化率。需要電流急速升降時(shí)，宜采用高頻諧振方式的變壓器，高頻諧振變壓器繞組匝 數(shù)較少，且不設(shè)置閉合磁芯，因而繞組的電感量較小，電流變化速率高。
[0004] 為了保證高耐壓的要求，很多高壓脈沖變壓器設(shè)計(jì)成樹脂灌封的一體結(jié)構(gòu)，不可 隨意拆卸調(diào)整，如早期電視機(jī)里的高壓包、臭氧發(fā)生器的高壓包、脈沖點(diǎn)火高壓發(fā)生器等。 常規(guī)的高壓升壓變壓器中，高、低壓繞組分繞于各自的繞線骨架，并置于閉合磁路的不同位 置上，如分置于U字形磁芯的對(duì)邊。其中高壓繞組一般采用分段繞制或單層繞制，分段繞制 的匝數(shù)較多，適宜小電流工作，單層繞制的匝數(shù)較少，適合電流快速升降和大電流工作。高 壓諧振變壓器就是為了獲得高電壓，一般都工作于升壓模式，輸出電壓為幾千伏到幾千千 伏，有很高的耐壓要求。為此，高壓諧振變壓器繞組之間、繞組內(nèi)匝間的絕緣結(jié)構(gòu)需要合理 設(shè)置。
[0005] 為解決大電流與高絕緣能力兼顧的問題，本實(shí)用新型提供了一款高壓諧振變壓器 結(jié)構(gòu)，采用圓柱形同軸分體式套筒結(jié)構(gòu)，可以靈活改變繞組匝數(shù)，能夠在3萬伏特以下的電 壓環(huán)境中使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型一款高壓諧振變壓器結(jié)構(gòu)能夠靈活改變繞組匝數(shù)，以磁耦合方式提升 高壓脈沖電壓幅值，從技術(shù)層面上看，具有以下特征：
[0007] 采用圓柱形同軸分體式套筒結(jié)構(gòu)，由圓柱形內(nèi)線圈骨架和圓柱形外線圈骨架組 成，內(nèi)線圈骨架套入并擱置于外線圈骨架的內(nèi)部，豎立式安置，如附圖1所示;每個(gè)線圈骨架 的兩端凸起作為繞線槽邊框，中間有一段55-60mm長(zhǎng)的繞線槽，在兩端的繞線槽邊框上均留 有穿線孔或者設(shè)有置線凹口；圓柱形內(nèi)線圈骨架內(nèi)部是直徑12mm的中空結(jié)構(gòu)，放置IOmm直 徑60-70mm長(zhǎng)度的高頻磁棒，內(nèi)線圈骨架的線槽長(zhǎng)度大于外線圈骨架的線槽長(zhǎng)度3-5mm，骨 架的上端是一個(gè)直徑40mm的圓盤，在圓盤上方兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)凸起的接線粧;外線圈骨 架的線槽邊框直徑大于繞線槽18-20mm，在下部繞線槽邊緣的徑向兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)耳凸 作為固定腳，固定腳的孔間距為52mm;內(nèi)、外線圈均繞制成單層結(jié)構(gòu)，線圈繞向互為相反，線 圈端頭分別從兩端的繞線槽引出，下端均為低電位端，上端均為高電位端。
[0008] 本實(shí)用新型所述的高壓諧振變壓器具體尺寸如附圖2所示。內(nèi)、外線圈骨架完全由 絕緣材料制作，絕緣層厚度設(shè)計(jì)為3_5mm，線槽長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于內(nèi)外線圈的間距，并且內(nèi)線圈長(zhǎng) 度大于外線圈長(zhǎng)度，此時(shí)圓柱形內(nèi)線圈骨架內(nèi)置高頻磁棒，可以加強(qiáng)與外線圈的磁耦合能 力，加強(qiáng)能量傳遞。
[0009] 本實(shí)用新型所述的高壓諧振變壓器設(shè)計(jì)成柱形豎立安裝，讓線圈的一端靠近承載 體，線圈的另一端遠(yuǎn)離承載體，可以懸在空間留出足夠的安全尺度。內(nèi)、外線圈均繞制成單 層結(jié)構(gòu)也是為了確保繞組能夠承受高電壓，電壓差最大的線圈端頭分置于圓柱體的兩端， 有足夠的安全距離，完全能夠滿足3萬伏特以下的電壓環(huán)境使用。內(nèi)、外兩組線圈繞向互為 相反，并將兩個(gè)高電位端均置于上端，有助于降低兩組線圈之間的電壓差，從而降低線圈之 間的耐壓要求。
[0010]為了適合高電壓環(huán)境使用，本實(shí)用新型所述的高壓諧振變壓器除了外線圈骨架底 部設(shè)有兩個(gè)螺絲固定孔和內(nèi)線圈骨架頂部設(shè)置擰螺絲的導(dǎo)線接線粧外，沒有其它金屬連接 部件，內(nèi)線圈骨架的上端圓盤擱置于外線圈骨架上端面之上，兩者依靠繞線軸之間的摩擦 力固定。
[0011]本實(shí)用新型所述的高壓諧振變壓器適宜于做成升壓變壓器，原邊線圈匝數(shù)較少， 置于內(nèi)線圈骨架上，副邊線圈匝數(shù)較多，置于外線圈內(nèi)架上。變壓器的升壓比由兩組線圈的 匝數(shù)比決定，可以按下式估算：
[00?3] 其中U內(nèi)是內(nèi)部線圈兩2而電壓，U外是外部線圈兩2而電壓，N內(nèi)是內(nèi)部線圈PS數(shù)，N外是外 部線圈匝數(shù)。比如內(nèi)、外線圈匝數(shù)分別為8:40,當(dāng)內(nèi)部線圈施加3kV脈沖電壓時(shí)，外部線圈兩 端可以輸出近15kV的電壓。
【附圖說明】
[0014] 附圖1是高壓諧振變壓器外形結(jié)構(gòu)視圖。
[0015] 圖中1是圓柱形內(nèi)線圈骨架，2是圓柱形外線圈骨架和外線圈，3是接線粧，4是固定 孔，5是下穿線槽口。
[0016] 附圖2是高壓諧振變壓器的尺寸圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施作進(jìn)一步說明。
[0018] 本實(shí)用新型所述的高壓諧振變壓器骨架最好采用尼龍或者工程塑料等高強(qiáng)度且 絕緣能力好的材料制作。
[0019] 以應(yīng)用于電弧發(fā)生器為例，本實(shí)用新型所述的高壓諧振變壓器制作成小電感量的 變壓器，用作提升高電壓，原邊線圈置于內(nèi)部，內(nèi)、外線圈匝數(shù)分別定為8匝和40匝。工作中 原邊線圈的瞬時(shí)電流較大，為了減少導(dǎo)線電阻的限流作用，內(nèi)線較采用雙線并繞方式，用兩 條1.0mm的漆包線并行繞制，匝間均勻地留出間距。外部線圈最好采用單條1.2mm的漆包線 密集繞制。兩組線圈繞向互為相反。若要改變升壓比，可以通過改變繞組的匝數(shù)比實(shí)現(xiàn)，但 繞組匝數(shù)不宜過多。
[0020] 直徑IOmm的磁棒用柔性云母片或者其它絕緣紙包裹一定厚度后塞入內(nèi)線圈骨架 的中間圓孔，磁棒長(zhǎng)度應(yīng)該大于繞線槽長(zhǎng)度且小于骨架長(zhǎng)度。磁棒與骨架之間有足夠的摩 擦力，使得兩者不至于相對(duì)滑動(dòng)。
[0021] 變壓器安裝時(shí)，底部線端與電路的低電位部分連接，絕緣要求比較低。頂部用作高 電位端，需要與周邊物體留出足夠的安全距離。如果沒有絕緣材料隔離，一般要留有30mm以 上的空間距離，若空間尺度不夠則必須加絕緣材料隔離。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一款高壓諧振變壓器結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征在于:采用圓柱形同軸分體式套筒結(jié)構(gòu)，由圓 柱形內(nèi)線圈骨架和圓柱形外線圈骨架組成，內(nèi)線圈骨架套入并擱置于外線圈骨架的內(nèi)部， 豎立式安置;每個(gè)線圈骨架的兩端凸起作為繞線槽邊框，中間有一段55-60mm長(zhǎng)的繞線槽， 在兩端的繞線槽邊框上均留有穿線孔或者設(shè)有置線凹口；圓柱形內(nèi)線圈骨架內(nèi)部是直徑 12mm的中空結(jié)構(gòu)，放置IOmm直徑60-70mm長(zhǎng)度的高頻磁棒，內(nèi)線圈骨架的線槽長(zhǎng)度大于外線 圈骨架的線槽長(zhǎng)度3_5mm，骨架的上端是一個(gè)直徑40mm的圓盤，在圓盤上方兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩 個(gè)凸起的接線粧;外線圈骨架的線槽邊框直徑大于繞線槽18_20mm，在下部繞線槽邊緣的徑 向兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)耳凸作為固定腳。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一款高壓諧振變壓器結(jié)構(gòu)中，內(nèi)、外線圈均繞制成單層結(jié)構(gòu)， 線圈繞向互為相反，線圈端頭分別從兩端的繞線槽引出，下端均為低電位端，上端均為高電 位端。
【文檔編號(hào)】H01F27/30GK205487692SQ201620298384
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】童佳俊, 陳庭勛, 季小剛
【申請(qǐng)人】浙江海洋學(xué)院