CN101430963A

CN101430963A - 点焊机高频变压器

Info

Publication number: CN101430963A
Application number: CNA2008101424797A
Authority: CN
Inventors: 韩玉琦; 陈志伟; 戴建明; 任再祥; 龙立新; 韩东
Original assignee: SHENZHEN HONGBAI TECHNOLOGY INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN HONGBAI TECHNOLOGY INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: CN101430963B

Abstract

本发明公开了一种点焊机高频变压器，包括磁芯，初级线圈，次级线圈，初级线圈与次级线圈分层交替绕制，层与层之间有绝缘层；初级线圈层夹在次级线圈层之间，初级线圈层的内层和外层都有次级线圈层；次级线圈用薄铜带分层绕制，每层一匝。本发明的结构便于变压器的绕制、能够减小体积、减小重量、减小漏感、降低铜路损耗，便于次级热量的导出，有利于高频变压器输出较大的电流，输出较高的功率。

Description

点焊机高频变压器

[技术领域]

本发明涉及变压器，尤其涉及点焊机使用的高频变压器。

[背景技术]

传统的电阻焊电源主要是交流、直流工频点焊机，是通过调整可控硅导通角的大小来完成焊接电流的控制，技术上比较成熟，但体积庞大。因为是单相输入，能耗高、效率低且动态性能差，控制精不高。

到了八九年代出现了中频逆变电阻焊，供电由原来的单相提升为三相，变压器的工作频率由50HZ提升到1000HZ左右。中频电阻焊机的体积大为减少，效率也有所提升。直流中频电阻焊的焊接效率比交流点焊机有明显的提高，节能在60％—70％以上。

高频逆变点焊机具有动态响应好、控制精度高的特点，它采用高频开关电源技术，已广泛的应用电阻焊领域。但由于电子器件、高频变压器的材料、制作工艺的局限，使得高频变压器电容、电感的分布参数大、损耗大、尤其是漏感大，在低电时压输出电流受到限制，无法提高变压器的输出功率。虽然软开关电源的出现使的变压器的制作工艺要求有所降低，但对IGBT的应力要求仍然过高，但在低电压下输出功率仍有局限性。同时，变压器损耗过大，高频变压器散热困难，随着输出功率的增加，变压器的温升很高，很难提高输出功率。目前点焊机高频变压器，体积大，功率低，仅有10KW以下的输出功率，不能满足点焊机对的点焊机高频变压器大电流、高功率的要求。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种体积较小，重量较轻，输出电流较大，输出功率较高的点焊机高频变压器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种点焊机高频变压器，包括磁芯，初级线圈，次级线圈，初级线圈与次级线圈分层交替绕制，层与层之间有绝缘层；初级线圈层夹在次级线圈层之间，初级线圈层的内层和外层都有次级线圈层；次级线圈用薄铜带分层绕制，每层一匝。

以上所述的点焊机高频变压器，所述的内层和外层的次级线圈层都是偶数层，内层的次级线圈层相互串联，相邻层的电流方向相反；外层的次级线圈层也相互串联，相邻层的电流方向也相反。

以上所述的点焊机高频变压器，所述的初级线圈层为多层，多层初级线圈层相互串联。

以上所述的点焊机高频变压器，所述的初级线圈层是2层。每层初级线圈层有2层内层次级线圈层和2层外层次级线圈层，共有8层次级线圈层；次级线圈相邻层的串接点都连接变压器输出端的中心抽头，次级线圈各层的同名端并接，并连接变压器输出端。

以上所述的点焊机高频变压器，所述的磁芯最好是E型磁芯，磁芯缝隙为0.2-0.8毫米，磁芯的材质是MN-EN铁氧体材料。初次变比最好为40-80：1。初级线圈最好用直径0.3-0.6毫米的绝缘铜线绞合使用，次级线圈最好用厚度0.3-0.6毫米的电解铜带。绝缘材料的厚度最好是0.05至0.1毫米。

以上所述的点焊机高频变压器，次级线圈的引脚最好与次级线圈的薄铜带一体，从各次级线圈层中引出后弯折到与变压器轴线垂直的平面上。

本发明初级线圈与次级线圈分层交替绕制，初级线圈层夹在次级线圈层之间，初级线圈层的内层和外层都有次级线圈层，次级线圈用薄铜带分层绕制，每层一匝，这样便于变压器的绕制、能够减小体积、减小漏感、降低铜路损耗，便于次级热量的导出，有利于高频变压器输出较大的电流，输出较高的功率。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明高频变压器实施例变压器绕制结构图。

图2是本发明高频变压器实施例变压器引线连接图

图3是本发明高频变压器实施例变压器原理图。

图4是本发明高频变压器实施例变压器外形图。

[具体实施方式]

本发明的指导思想是：降低变压器的漏感，这样能够减小对IGBT应力的要求和提高输出功率；合理的选择材料，严格制作工艺，确保变压器参数的一致，如变压器的电感、漏感、气隙等参数差异不大于(0.5—2％)，做到多只变压器的有效并联，从而达到增加输出工率的目的。有效的处理好变压器的引腿散热问题，提高变压器的暂载率。本发明的具体做法是：

①根据输出功率的大小选择合适的磁芯，通常选用EE型磁芯易于减小漏感；

②初级分段与次级交替绕制，相邻两层之间电流的流向相反，易于减小漏感；严格变压器制作工艺，保证了变压器参数的一致性，能将多只变压器有效的并联，增大了点焊机变压器的输出功率；

③初级采用多股绝缘铜线，次级采用薄铜带，这样便于绕制、减小体积、减小漏感、降低铜路损耗提高暂载率；

④采用较薄的绝缘材料来满足于2500-4000V的耐压要求，依此来减小漏感、缩小体积的目的；

⑤把次级引脚与水冷的散热板和整流二极管相连，由于次级每层薄铜带仅有一匝，导线很短可以通过铜带与散热板之间进行热交换，降低变压器的热损耗，提高输出功率和暂载率的目的。

本发明高频变压器实施例的结构原理、以及外形如图1至图4所示。

磁芯的外型是E型磁芯，材质是H30的MN-EN铁氧体材料，饱和磁通密度BM为390mT；剩磁Br为120mT；初始磁导率为2500。

变压器的设计参数，即初次变比为(40-80)：1；初级用直径0.3—0.6mm的绝缘铜线绞合使用，次级用厚度0.3—0.6mm的电解铜铜带。绝缘材料是厚为0.05—0.1mm聚脂薄膜、磁芯缝隙为0.2-0.8mm。输出功率在10-40KW之间，使用时，变压器组合单元数可以在1-4之间。

如图1所示：20是E型磁芯、42是绝缘纸、21是第一层次级铜带、32是绝缘纸、22是第二层次级铜带、33是绝缘纸、23第一层是初级多股铜线、34是绝缘纸、24是第三层次级铜带、35是绝缘纸、25是第四层次级铜带；36是绝缘纸、26是第五层次级铜带、37是绝缘纸、27是第二层次级铜带、38是绝缘纸、28是第二层初级多股铜线、39是绝缘纸、28是第三层次级铜带、40是绝缘纸、29是第八层次级铜带、41是绝缘纸。

其中，第一、二层为次级，第三层初级，第四、五、六、七层为次级，第八层为初级；第九、十层为次级。

制作工艺如下：初级分段与次级交替绕制，相邻两层之间电流的流向相反；次级是一匝分层绕制。初级夹在次级中间线制，初次级导线分布均匀。初级分两段绕制，先绕两层次级中间用绝缘纸隔开，再绕一半初级(将剩余的一半初不要剪断放到那里待下次绕初级时再用)，然后再绕四层次级一层初级和两层次级。初级两层夹在八层次级之间。

变压器采用中心抽头的接线方式，具体的绕制接线方式见图2、图3：

1、5、9、13相连为次级头C；4、8、12、16相连为次级尾E；2、3、6、7、10、11、14、15相联为次级中心头D；18、19相连为初级中心头，初级头为A，尾为B；

次级中，2与3相连；6与7相连；10与11相连；14与15相连。而后将四组次级中心抽头接在一起为最终为全波整流的中心头D。这种连接方式，次级相邻层的电流方向相反。

同名端始端为1、5、9、13、17(A、C)；同名端末端为4、8、12、16、20.(B、E)；中心抽头D由2、6、10、14、18(与E和B是同名端)和3、7、11、15、19(与C和A是同名端)组成。

引线方式和外观见图4，次级线圈的引脚与次级线圈的薄铜带是一体结构，从各次级线圈层中引出后弯折到与变压器轴线垂直的平面上便于同水冷散热板和整流二极管相固定。

变压器引脚的固定方式：将次级的八个中心抽头的引脚D分别固定在水冷散热板上；将八个输出引脚C和E固定在整流二极管上。这样能够把变压器次级导线上产生的热量通过二极管和水冷散热铝板把热量带走，依此提高输出功率和暂载率。

本发明实施例的高频变压器具有以下优点：

①降低了漏感，减小了对IGBT应力的要求；

②保证了变压器参数的一致性，能将多只变压器有效的并联，增大了点焊机变压器的输出功率；

③利用引脚散热，缩小了变压器的体积，提高了变压器的暂载率；

④与普通的高频大功率变压器相比，它体积小、重量轻、效率高。铜材消耗仅是普通高频变压器的70％左右、重量仅是工频变压器的60％左右、体积仅普通高频变压器的50％左右、节能60％左右。单只变压器的功率可以做到了25KW，电流达4000A。

Claims

1.一种点焊机高频变压器，包括磁芯，初级线圈，次级线圈，其特征在于，初级线圈与次级线圈分层交替绕制，层与层之间有绝缘层；初级线圈层夹在次级线圈层之间，初级线圈层的内层和外层都有次级线圈层；次级线圈用薄铜带分层绕制，每层一匝。

2.根据权利要求1所述的点焊机高频变压器，其特征在于，所述的内层和外层的次级线圈层都是偶数层，内层的次级线圈层相互串联，相邻层的电流方向相反；外层的次级线圈层也相互串联，相邻层的电流方向也相反。

3.根据权利要求2所述的点焊机高频变压器，其特征在于，所述的初级线圈层为多层，多层初级线圈层相互串联。

4.根据权利要求3所述的点焊机高频变压器，其特征在于，所述的初级线圈层是2层。

5.根据权利要求4所述的点焊机高频变压器，其特征在于，每层初级线圈层有2层内层次级线圈层和2层外层次级线圈层，共有8层次级线圈层；次级线圈相邻层的串接点都连接变压器输出端的中心抽头，次级线圈各层的同名端并接，并连接变压器输出端。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的点焊机高频变压器，其特征在于，所述的磁芯是E型磁芯，磁芯缝隙为0.2-0.8毫米，磁芯的材质是M_N-E_N铁氧体材料。

7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的点焊机高频变压器，其特征在于，初次变比为40-80:1。

8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的点焊机高频变压器，其特征在于，初级线圈用直径0.3-0.6毫米的绝缘铜线绞合使用，次级线圈用厚度0.3-0.6毫米的电解铜带。

9.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的点焊机高频变压器，其特征在于，绝缘材料的厚度为0.05至0.1毫米。

10.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的点焊机高频变压器，其特征在于，次级线圈的引脚与次级线圈的薄铜带一体，从各次级线圈层中引出后弯折到与变压器轴线垂直的平面上。