CN101800123A - 一种电阻焊高频变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电阻焊高频变压器，包括磁芯，初级线包，次级线包，初级线包与次级线包分层交替放置；次级线包夹在初级线包之间，次级线包的内侧和外侧都有初级线包；次级线包由通水的紫铜管组成，每个次级线包绕一至两匝；次级线包的紫铜管与整流二极管构成全波整流电路。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，便于次级和初级热量的导出，有利于高频变压器输出较大的电流，输出较高的功率，具有较高的暂载率。

Description

一种电阻焊高频变压器
[技术领域]
本发明涉及一种电阻焊高频变压器，适用于高频逆变开关电源及电阻焊接电源领域。
[背景技术]
目前高频开关电源技术，在工业、农业、国防各个领域得到了广泛的应用，尤其是电阻焊领域，使得电阻焊机的体积大为减小，节省了大量的铜材。但由于电子器件、高频变压器的材料、制作工艺的局限，使得高频变压器的分布参数(电容、电感、漏感和损耗)加大，使得高频变压器在低电压下难以输出较大的电流，尤其是暂载率更低，不能满足生产的实际需求。主要体现在以下四个方面：
第一、由于电容、电感的分布参数过大，磁路过长，漏感过大，对IGBT的应力要求过高。
第二、由于单个变压器的参数、性能的离散性、难易实现多只变压器的并联使用；
第三、多个电源并联，采用均流技术、响应速度慢、成本高、电路复杂难以实现满足点焊机的焊接要求；再加上体积过大。
第四、变压器损耗过大，高频变压器的散热困难，暂载率低。
[发明内容]
本发明的发明目是针对减少变压器的漏感和参数的离散性问题，增大单一变压器的功率，减少变压器的并联个数，减小变压器整体体积；另外，通过减少变压器的损耗，提高变压器的暂载率。为了达到上述目的，通过将一个大功率的高频变压器，化整为零，由若干个子变压器和变压器单元来完成，在提高暂载率的同时又降低了变压器的体积。
本发明提供如下技术方案：一种电阻焊高频变压器，包括初级线包、次级线包、磁芯、变压器外壳、整流器、变压器的正(负)极输出端子、冷却水管、整流二极管和用于固定整流二极管的散热器；其中，所述负(正)极输出端子也即变压器的中心抽头，所述高频变压器包括一至十个子变压器，所述子变压器设有一个完整的磁芯(磁路)，且具有相对的独立性，所述子变压器包括至少一个变压器单元，所述变压器单元包括至少一组初、次级线包单元。
所述一组初、次级线包单元中的初级线包单元包括至少两个B线包和一个A线包，其连接方式是两个B线包并联(同名端相连)再与一个A线包串联(异名端相连)。
所述一组初、次级线包单元中的次级线包单元由两个首尾相连的次级线包组成，所述两个次级线包异名端相联，中心抽头为整流器的负极输出端子，所述两个次级线包的其它两个引线端子分别与相应的整流二极管阳(阴)极连接。
所述初级线包单元的三个线包与所述次级线包单元的两个次级线包交替放置，这五个线包的位置关系为，初级B线包位于两个次级线包的外侧，初级A线包位于两个次级线包的中间，所述一组初、次级线包单元按照上述次序均匀的放置在同一磁芯的圆型磁柱上。
所述变压器的整流器包括两组二极管，所述两组二极管中的至少两个二极管与一组初、次级线包中的两个首尾相连的次级线包组成全波整流电路，所述次级线包的中心端子用多股电磁线汇接到变压器的负(正)极输出端口上，次级线包的另外两个端口分别与整流二极管的阳(阴)极相连，所述整流二极管的阴(阳)极与通水的散热板相连，且所述整流二极管固定在散热板上并作为变压器的正(负)极输出端口。所述次级线包是用一至四层3至10毫米的紫铜管绕制一至两匝且与相应的整流二极管之间通过铜管连接，这样既解决了通电问题又解决了通水散热的问题。
所述次级线包与整流二极管相连的铜管中设有用于散热的循环水，所述二极管散热器中也设有用于散热的循环水，由于初级线包紧靠着次级线包，这样通过次级线包的通水铜管带走所述初级线包的热量。
所述初级线包单元的B线包是由N(N≥1、50＞n＞10均为自然数)根直径为0.3-1.0毫米的电磁线(或类似于园电磁线截面积的扁电磁线)绕n匝组成；A线包由2N根0.3-1.0毫米的电磁线(或类似于园电磁线截面积的扁电磁线)绕制n匝组成，两个B线包并联(同名端相联)再与A线包串联(异名端相联)组成一个初级线包单元。
所述次级线包采用直径为3---10毫米，壁厚为0.5-2毫米的紫铜管绕制而成。这样便于绕制、减小体积、减小漏感提高暂载率；
所述用于给次级线包降温的铜管的循环水管道与所述整流二极管散热板的循环水管相连通，便于散热提高变压器的暂载率。
所述磁芯选用PM型和UF型磁芯，这样容易增加变压器的窗口面积。所述变压器的设计参数，即初次变比为(30-80)∶1；绝缘材料是厚为0.05--0.1mm聚脂薄膜。输出电流在3000---20000A之间，输出功率在10-200KW之间，暂载率在10---50％之间。
本发明的有益效果在于：
第一、由于次级线包采用直径为3---10毫米，壁厚为0.5-2毫米的紫铜管绕制而成。降低了漏感，减小了对IGBT应力的要求；
第二、利用铜管通水散热，缩小了变压器的体积，提高了变压器的功率和暂载率；
第三、与普通的高频大功率变压器不同，它体积小、重量轻、效率高。
第四、同一个变压器有若干个子变压器，每个子变压器有若干个变压器单元，每个变压器单元有若干个初、次线包且在一付磁芯上，每个变压器单元都具有相对独立的输出能力，同时总体上又组成一完整的变压器；
第五、次级线包的引线与整流二极管的联接方式直接采用铜管连接，这样既解决了通电问题又解决了通水散热的问题。且整流二极管均匀的分布在次级的每个线包上，从而达到整流二极管均流的目的。
第六、初、次级线包的散热降耗的方式不同，初级线包紧靠着次级线包，而次级线包设有通水管，这样可以通过次级线包的通水管道把初级线包的热带走。
[附图说明]
图1为本发明的变压器整体结构示意图；
图2为本发明的一个子变压器单元的一组初、次级线包单元结构示意图；
图3为本发明的一组初级线包单元的结构示意图；
图4为本发明的磁芯的结构示意图
图5为本发明的变压器的工作原理图。
[具体实施方式]
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。
本发明的工作原理如图5所示，所述电阻焊高频变压器由两个子变压器组成，所述子变压器如H单元所示，每个子变压器由两个变压器单元组成，所述变压器单元如J单元所示，每个变压器单元由三个初级线包(如图2中的1、2、3)和两个次级线包(如图2中的4、5)组成。
如图1、2、4所示，其中，1是变压器的初级线包单元的B线包；2是变压器的初级线包单元的A线包；3是变压器的初级线包单元的B线包；4是次级线包；5是次级线包；6是磁芯；7是变压器外壳；8是子变压器的中心抽头；9是变压器及整流器的负极输出端子(即变压器的中心抽头)；10是变压器及整流器的正极输出端子；11是冷却水接头、12是冷却水接头；13是整流二极管散热器；14是整流二极管。
该实施例变压器单元的结构如图3所示：将一组初级线包即一个B线包单元，一个A线包单元和一个B线包单元(1、变压器的初级线包单元的B线包；2、变压器的初级线包单元的A线包；3、变压器的初级线包单元的B线包)，与两个首尾相连的次级线单元包交错放置，如图2所示，其中排列顺序是：1是初级B线包，4是次级线包，2是初级A线包，5是次级线包，3是初级B线包，8是两个首尾相连次级线包的中心抽头；19和20是次级分别引向整流二极管的接线端口，具有通水导电的功能。
如上所述的这样两个变压器单元的初级线包同名端相连，次级线包的中心抽头相连，次级线包的另外两个端口分别接到相应的整流二极管上，并将整流二极管固定到散热器上。然后把这两个变压器单元安放到同一个磁芯上组成一个子变压器。
将如上所述的这样的两个子变压器的初级并联，即把每个子变压器初级线包的同名端相连，次级线包中心抽头通过多股电磁线汇接到变压器的负极输出端口。另次级线包的两组整流二极管引线端口分别接到相应的整流二极管的阳极，再由整流二极管的阴极即散热板接到变压器的正极输出端口。
所述变压器单元初级B线包是由N(N≥1、50＞n＞10均为自然数)根电磁线绕n匝组成；A线包由2N根电磁线绕制n匝组成，两个B线包与A线包首尾相联组成一个初级线包单元。
所述次级线包与二极管相连的铜管中设有用于散热的循环水，所述整流二极管散热器中也设有用于散热的循环水，由于初级线包紧靠着次级线包，这样通过次级线包的通水铜管带走。所述初级线包的热量，达到初级线包散热的目的。
所述用于给次级线包降温的铜管的循环水管道与所述整流二极管散热板的循环水管相连通，便于散热提高变压器的暂载率。
所述磁芯选用PM或UF型磁芯，这样容易增加变压器线包的窗口面积。
所述变压器的设计参数，即初次变比为(30-80)∶1；初级线包采用直径为0.3-1.0mm的多股电磁线织而成或采用相应截面积的扁电磁线。次级线包采用壁厚度为0.5-2.0mm直径为4.0-10.0mm的电解铜铜管一至四层绕一至二匝。绝缘材料是厚为0.05--0.1mm聚脂薄膜。输出电流在3000---20000A之间，输出功率在10-200KW之间，暂载率在10---50％之间。
虽然本发明的优选实例被以作为例证的目的进行披露，但本领域的技术人员可以理解各种修改、添加和替换是可能的，只要其不脱离所附权利要求中详述的本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种电阻焊高频变压器，包括初级线包、次级线包、磁芯、变压器外壳、整流器、变压器的正(负)极输出端子、冷却水管、整流二极管和用于固定整流二极管的散热器；其中，所述负(正)极输出端子也即变压器的中心抽头，其特征在于：所述高频变压器包括一至十个子变压器，所述子变压器设有一个完整的磁芯(磁路)，且具有相对的独立性，所述子变压器包括至少一个变压器单元，所述变压器单元包括至少一组初、次级线包单元。
2.根据权利要求1所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述一组初、次级线包单元中的初级线包单元包括至少两个B线包和一个A线包，其连接方式是两个B线包并联(同名端相连)再与一个A线包串联(异名端相连)。
3.根据权利要求1所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述一组初、次级线包单元中的次级线包单元由两个首尾相连的次级线包组成，所述两个次级线包异名端相联，中心抽头为整流器的负极输出端子，所述两个次级线包的其它两个引线端子分别与相应的整流二极管阳(阴)极连接。
4.根据权利要求2或3所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述初级线包单元的三个线包与所述次级线包单元的两个次级线包交替放置，这五个线包的位置关系为，初级B线包位于两个次级线包的外侧，初级A线包位于两个次级线包的中间，所述一组初、次级线包单元按照上述次序均匀的放置在同一磁芯的圆型磁柱上。
5.根据权利要求4所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述变压器的整流器包括两组二极管，所述两组二极管中的至少两个二极管与一组初、次级线包中的两个首尾相连的次级线包组成全波整流电路，所述次级线包的中心端子用多股电磁线汇接到变压器的负(正)极输出端口上，次级线包的另外两个端口分别与两个整流二极管的阳(阴)极相连，所述整流二极管的阴(阳)极与通水的散热板相连，且所述整流二极管固定在散热板上并作为变压器的正(负)极输出端口。
6.根据权利要求5所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述次级线包与相应的整流二极管之间通过通水的紫铜管连接。
7.根据权利要求6所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述次级线包与整流二极管相连的紫铜管中设有用于散热的循环水，所述整流二极管散热器中也设有用于散热的循环水。
8.根据权利要求2所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述初级线包的B线包是由N(N≥1、50＞n＞10均为自然数)根直径为0.3-1.0毫米的电磁线(或类似于园电磁线截面积的扁电磁线)绕n匝组成；A线包由2N根0.3-1.0毫米的电磁线(或类似于园电磁线截面积的扁电磁线)绕制n匝组成，两个B线包并联(同名端相联)再与A线包串联(异名端相联)组成一个初级线包单元；
9.根据权利要求8所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述初级线包采用多股电磁线编织或扁铜电磁线绕制而成。
10.根据权利要求3所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述次级线包采用直径为3---10毫米，壁厚为0.5-2毫米的紫铜管一至四层绕制一至两匝而成。
11.根据权利要求7所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述用于给次级线包降温的铜管的循环水管道与所述整流二极管散热板的循环水管相连通。
12.根据权利要求1所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述磁芯选用PM型或UF型磁芯；
13.根据权利要求1所述的电阻焊高频变压器，其特征在于：所述变压器的设计参数，即初次变比为(30-80)：1；绝缘材料是厚为0.05--0.1mm聚脂薄膜；输出电流在3000---20000A之间，输出功率在10-200KW之间，暂载率在10---50％之间。
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