CN104240920A - 变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器，包括：中空的绝缘骨架、初级绕组、次级绕组、第一磁芯和第二磁芯，初级绕组和次级绕组间隔开地缠绕在绝缘骨架的外表面上。第一磁芯和第二磁芯分别从绝缘骨架的两端插入到绝缘骨架内以形成磁回路，第一磁芯和第二磁芯的朝向彼此的表面间隔开以限定出气隙，其中次级绕组的匝数为N(圈)，气隙的大小为D(mm)，N和D的比值N/D满足如下关系式：N/D＜100:1。根据本发明实施例的变压器，可以大幅降低磁控管驱动电源运行在低功率段的硬开关，可以减少开关器件的损耗，降低温升，提高效率。

Description

变压器

技术领域

本发明涉及电流电压变压领域，尤其是涉及一种变压器。

背景技术

高频加热装置如磁控管驱动电源中用到的升压变压器，主要由骨架、绕在骨架上的初级绕组和次级绕组、以及插入骨架形成磁回路的两个U型磁芯或一个U型磁性与一个I型磁芯组成，并在两个U型或一个U型与一个I型磁芯的相对面设置有气隙。

相关技术中的升压变压器的结构设置使得磁控管驱动电源运行在大功率(例如800W功率以上)段，能够正常工作，但是一旦磁控管驱动电源运行在低功率(例如500W功率以下)段，则会出现很大的硬开关，则开关器件的损耗会大幅增加，温度会急剧升高，影响磁控管驱动电源稳定可靠地工作，降低效率。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：相关技术中的变压器在磁控管驱动电源运行在低功率段时，会出现很大的硬开关的原因是变压器的次级绕组的匝数(单位：圈)与两个磁芯的相对面之间的气隙大小(单位：mm)的比值在大约100:1或以上。当次级绕组的匝数与气隙大小的比值在100:1以下时，可以大幅降低磁控管驱动电源运行在低功率段的硬开关。

为此，本发明的一个目的在于提出一种变压器，可以大幅降低磁控管驱动电源运行在低功率段的硬开关。

根据本发明实施例的变压器，包括：中空的绝缘骨架；初级绕组和次级绕组，所述初级绕组和所述次级绕组间隔开地缠绕在所述绝缘骨架的外表面上；第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和所述第二磁芯分别从所述绝缘骨架的两端插入到所述绝缘骨架内以形成磁回路，所述第一磁芯和所述第二磁芯的朝向彼此的表面间隔开以限定出气隙，其中所述次级绕组的匝数为N(圈)，所述气隙的大小为D(mm)，所述N和所述D的比值N/D满足如下关系式：N/D＜100:1。

根据本发明实施例的变压器，可以大幅降低磁控管驱动电源运行在低功率段的硬开关，可以减少开关器件的损耗，降低温升，提高效率。

另外，根据本发明上述实施例的变压器还可以具有如下附加的技术特征：

优选地，所述比值N/D满足如下关系式：60:1≤N/D≤80:1。

在本发明的一些实施例中，所述绝缘骨架包括：主支架，所述主支架的外周壁上限定出两个间隔开的绕线槽，所述初级绕组和所述次级绕组分别缠绕在所述两个绕线槽内；侧向卡盖，所述侧向卡盖可拆卸地设在所述主支架上，所述第一磁芯和所述第二磁芯均伸入到所述主支架和侧向卡盖内以形成磁回路。

在本发明的具体实施例中，所述第一磁芯和所述第二磁芯分别形成为“U”型磁芯，所述第一磁芯的两个磁臂分别伸入到所述主支架和所述侧向卡盖内，所述第二磁芯的两个磁臂分别伸入到所述主支架和所述侧向卡盖内。

可选地，所述第一磁芯和所述第二磁芯的伸入到所述主支架内的磁臂的横截面均形成为圆形，所述第一磁芯和所述第二磁芯的伸入到所述侧向卡盖内的磁臂的横截面均形成为矩形。

根据本发明的一些实施例，所述侧向卡盖与所述主支架之间为卡扣连接。

可选地，所述侧向卡盖上设有卡舌，所述主支架上设有与所述卡舌配合的卡槽。

进一步可选地，所述卡舌为多个，所述卡槽为多个，所述多个卡槽和所述多个卡舌一一对应配合。

在本发明的一些实施例中，所述次级绕组包括多个间隔开的子绕组。

附图说明

图1为根据本发明实施例的变压器的分解示意图；

图2为传统的变压器在500W功率时的硬开关的示意图；

图3为根据本发明实施例的变压器在500W功率时的硬开关的示意图。

附图标记：

变压器100、

绝缘骨架1、主支架10、绕线槽101、卡槽102、本体103、上限位板104、下限位板105、第一中间限位板106、第二中间限位板107、分隔板108、侧向卡盖11、卡舌111、

第一磁芯4、第一磁臂40、第二磁臂41、第二磁芯5、第三磁臂50、第四磁臂51。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

发明人在实验中发现，通过调整气隙的大小和绕组的圈数可以调整变压器的抗电流饱和能力，发明人经过重复的实验发现：当变压器中的次级绕组匝数(单位：圈)与气隙大小(单位：mm)的比值设置在大约100：1或以上，在这种情况下，如图2所示，当磁控管驱动电源运行在500W功率时，则会出现很大的硬开关。

当变压器中的次级绕组匝数(单位：圈)与气隙大小(单位：mm)的比值设置在100：1以下时，在这种情况下，如图3所示，当磁控管驱动电源运行在500W功率时，可以大幅降低硬开关。由此发明人根据实验结果调整变压器的结构。

下面参考图1详细描述根据本发明实施例的变压器100。

如图1所示，根据本发明实施例的变压器100，包括：中空的绝缘骨架1、初级绕组(图未示出)、次级绕组(图未示出)、第一磁芯4和第二磁芯5，其中初级绕组和次级绕组间隔开地缠绕在绝缘骨架1的外表面上。第一磁芯4和第二磁芯5分别从绝缘骨架1的两端插入到绝缘骨架1内以形成磁回路，也就是说，第一磁芯4与初级绕组和次级绕组之间通过绝缘骨架1绝缘间隔开，第二磁芯5与初级绕组和次级绕组之间通过绝缘骨架1绝缘间隔开。

可以理解的是，第一磁芯4插入绝缘骨架1内指的是第一磁芯4插入到次级绕组内但第一磁芯4和次级绕组之间通过绝缘骨架1绝缘间隔开，第二磁芯5插入绝缘骨架1内指的是第二磁芯5插入到初级绕组内但第二磁芯5和初级绕组之间通过绝缘骨架1绝缘间隔开。

需要说明的是，第一磁芯4、第二磁芯5、初级绕组和次级绕组之间的磁场配合关系，变压器100的工作原理等均为现有技术，这里就不详细描述。

第一磁芯4和第二磁芯5的朝向彼此的表面间隔开以限定出气隙，需要进行说明的是，第一磁芯4和第二磁芯5可以分别形成为“U”型的磁芯，或者第一磁芯4形成为“U”型磁芯和“I”型磁芯中的一种、第二磁芯5形成为“U”型磁芯和“I”型磁芯中的另一种。

其中次级绕组的匝数为N(圈)，气隙的大小为D(mm)，N和D的比值N/D满足如下关系式：N/D＜100:1。

具体地，在安装变压器100时，不仅可以通过调整第一磁芯4和第二磁芯5的相对面之间的距离以调整气隙的大小来调整比值，还可以通过调整次级绕组的匝数来调整比值。

在本发明的具体示例中，在绝缘骨架1内限定出多个间隔分布的定位件(图未示出)，通过使得第一磁芯4和第二磁芯5的端面止抵在不同的定位件上来调整第一磁芯4和第二磁芯5之间的气隙的大小。

根据本发明实施例的变压器100，通过使得次级绕组的匝数与气隙的比值N/D＜100:1，从而可以大幅降低磁控管驱动电源运行在低功率段的硬开关，可以减少开关器件的损耗，降低温升，提高效率。

在本发明的优选实施例中，比值N/D满足如下关系式：60:1≤N/D≤80:1。从而可以进一步降低磁控管驱动电源运行在低功率段的硬开关。

根据本发明的一些实施例，次级绕组包括多个间隔开的子绕组，从而不仅便于调整次级绕组的匝数，还可以提高变压器100的耐压性。在图1的示例中，子绕组为两个，当然可以理解的是，子绕组的个数不限于此，子绕组的个数可以根据实际情况进行具体限定。

在本发明的一些实施例中，绝缘骨架1包括：主支架10和侧向卡盖11，其中，主支架10的外周壁上限定出两个间隔开的绕线槽101，初级绕组和次级绕组分别缠绕在两个绕线槽101内，侧向卡盖11可拆卸地设在主支架10上，第一磁芯4和第二磁芯5均伸入到主支架10和侧向卡盖11内以形成磁回路。

需要进行说明的是，当第一磁芯4和第二磁芯5分别形成为“U”型磁芯时，则第一磁芯4的两个磁臂分别伸入到主支架10和侧向卡盖11内，第二磁芯5的两个磁臂分别伸入到主支架10和侧向卡盖11内。

当第一磁铁为“U”型磁芯和“I”型磁芯中的一种，第二磁铁为“U”型磁芯和“I”型磁芯中的另一种时，则“U”型磁芯的两个磁臂分别伸入到主支架10和侧向卡盖11内，“I”型磁芯伸入到主支架10和侧向卡盖11限定出的空间内。

在图1的示例中，第一磁芯4形成为“U”型磁芯且包括第一磁臂40和第二磁臂41，第二磁芯5形成为“U”型磁芯且包括第三磁臂50和第四磁臂51，第一磁臂40伸入到主支架10内且第一磁臂40的横截面形成为圆形，第二磁臂41伸入到侧向卡盖11内且第二磁臂41的横截面形成为方形，第三磁臂50伸入到主支架10内且第三磁臂50的横截面形成为圆形，第四磁臂51伸入到侧向卡盖11内且第四磁臂51的横截面形成为方形。

简言之，在图1的示例中，第一磁芯4和第二磁芯5的伸入到主支架10内的磁臂的横截面均形成为圆形，第一磁芯4和第二磁芯5的伸入到侧向卡盖11内的磁臂的横截面均形成为矩形。当然可以理解的是，第一磁芯4的两个磁臂还可以形成为其他形状例如菱形等任意规则或不规则形状，第二磁芯5的两个磁臂还可以形成其他形状例如菱形等任意规则或不规则形状。

在将图1中所示的两个磁芯、以及初级绕组和次级绕组安装在绝缘骨架1上时，首先将初级绕组和次级绕组缠绕在两个绕线槽101内，然后将侧向卡盖11装配在主支架10上，之后将第一磁芯4的两个磁臂分别插入到主支架10和侧向卡盖11内，将第二磁芯5的两个磁臂分别插入到主支架10和侧向卡盖11内，侧向卡盖11用于将初级绕组和次级绕组与第一磁芯4和第二磁芯5隔离绝缘。

根据本发明的一些具体实施例，侧向卡盖11与主支架10之间为卡扣连接。从而便于侧向卡盖11和主支架10之间的装配。在图1所示的示例中，侧向卡盖11上设有卡舌111，主支架10上设有与卡舌111配合的卡槽102。进一步地，卡舌111为多个，卡槽102为多个，多个卡槽102和多个卡舌111一一对应配合，从而可以提高主支架10和侧向卡盖11之间的装配强度。

如图1所示，在本发明的具体示例中，主支架10包括本体103、上限位板104、下限位板105、第一中间限位板106、第二中间限位板107和分隔板108，本体103在长度方向上的两端敞开且本体103形成为中空，上限位板104外套在本体103的顶部，下限位板105外套在本体103的底部，第一中间限位板106和第二中间限位板107分别外套在本体103上且位于上限位板104和下限位板105之间，第一中间限位板106和第二中间限位板107间隔设置以限定出一个卡槽102。

第一中间限位板106和上限位板104之间限定出一个用于缠绕次级绕组的绕线槽101，第二中间限位板107和下限位板105之间限定出另一个用于缠绕初级绕组的绕线槽101。

分隔板108外套在本体103上且位于上限位板104和第一中间限位板106之间以将上述绕线槽101分隔成两个绕线空间，两个子绕组分别位于两个绕线空间内。上限位板104的远离分隔板108的表面上设有卡槽102，下限位板105内设有卡槽102。

侧向卡盖11包括三个间隔设置的卡舌111，三个卡舌111分别伸入到三个卡槽102内以将侧向卡盖11可拆卸地设在主支架10上。

可以理解的是，主支架10和侧向卡盖11可以形成为任意结构，只要次级绕组和初级绕组可以缠绕在主支架10上，且使得第一磁芯4与初级绕组和次级绕组之间通过绝缘骨架1绝缘间隔开，第二磁芯5与初级绕组和次级绕组之间通过绝缘骨架1绝缘间隔开即可。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种变压器，其特征在于，包括：

中空的绝缘骨架；

初级绕组和次级绕组，所述初级绕组和所述次级绕组间隔开地缠绕在所述绝缘骨架的外表面上；

第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和所述第二磁芯分别从所述绝缘骨架的两端插入到所述绝缘骨架内以形成磁回路，所述第一磁芯和所述第二磁芯的朝向彼此的表面间隔开以限定出气隙，其中所述次级绕组的匝数为N(圈)，所述气隙的大小为D(mm)，所述N和所述D的比值N/D满足如下关系式：N/D＜100:1。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述比值N/D满足如下关系式：60:1≤N/D≤80:1。

3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述绝缘骨架包括：

主支架，所述主支架的外周壁上限定出两个间隔开的绕线槽，所述初级绕组和所述次级绕组分别缠绕在所述两个绕线槽内；

侧向卡盖，所述侧向卡盖可拆卸地设在所述主支架上，所述第一磁芯和所述第二磁芯均伸入到所述主支架和侧向卡盖内以形成磁回路。

4.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，所述第一磁芯和所述第二磁芯分别形成为“U”型磁芯，所述第一磁芯的两个磁臂分别伸入到所述主支架和所述侧向卡盖内，所述第二磁芯的两个磁臂分别伸入到所述主支架和所述侧向卡盖内。

5.根据权利要求4所述的变压器，其特征在于，所述第一磁芯和所述第二磁芯的伸入到所述主支架内的磁臂的横截面均形成为圆形，所述第一磁芯和所述第二磁芯的伸入到所述侧向卡盖内的磁臂的横截面均形成为矩形。

6.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，所述侧向卡盖与所述主支架之间为卡扣连接。

7.根据权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述侧向卡盖上设有卡舌，所述主支架上设有与所述卡舌配合的卡槽。

8.根据权利要求7所述的变压器，其特征在于，所述卡舌为多个，所述卡槽为多个，所述多个卡槽和所述多个卡舌一一对应配合。

9.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述次级绕组包括多个间隔开的子绕组。