CN105261468A - 平板高压变压器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板高压变压器，包括磁芯和绕组，绕组包括至少两个初级绕组和多个次级绕组，初级绕组由电磁线或铜带绕制，次级绕组均由电磁线绕制，初级绕组和次级绕组以相对于磁芯中心由内向外的方式依次环形设置，相邻的初级绕组和次级绕组之间、相邻的次级绕组之间均设置有组间绝缘。本发明在满足平板高压变压器各种性能要求的同时，缩短开发周期，降低制作成本，且较环保。本发明还公开了一种平板高压变压器制作方法，包括：包绕底层绝缘；绕制初级绕组，包绕组间绝缘；绕制次级绕组，包绕组间绝缘；N次重复上步骤；绕制初级绕组，包绕外层绝缘；装配绕组、磁芯和外壳；注入灌封料。本发明工序简单、过程控制较易，制作效率高。

Description

平板高压变压器及其制作方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体的涉及一种平板高压变压器及其制作方法。

背景技术

随着我国国防事业的飞速发展，对武器装备的小型化在航空航天的电子对抗战争及通信领域列为重点要求。

该领域中的雷达行波管电源是整个系统重要部件，而高压变压器又是整个电源系统中提供行波管能源的核心器件，要求变压器同时满足效率高、体积小、超薄、耦合好、分布电容小、漏感小、绝缘强度高、耐高低温、低气压等技术条件。平板高压变压器基本能够满足上述条件，目前大多平板高压变压器都采取铁芯和交叉叠放的多层印制板线路组合而成，但由于印制线路板设计、开发、调试周期较长，使得此类平板高压变压器的制作成本较高；又印制线路板有化学腐蚀工艺，不利环保；而且印制线路板构成的平板高压变压器，在运行中由于其特殊结构抗震性能差，为了增强抗震性能往往需要灌胶处理。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明提供一种平板高压变压器及其制作方法，在满足平板高压变压器各种性能要求的同时，缩短开发周期，降低制作成本，解决了现有技术中用印制线路板制作时，其设计、开发、调试周期较长，制作成本较高的技术问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种平板高压变压器，包括磁芯和绕组，所述绕组包括至少两个初级绕组和多个次级绕组，所述初级绕组由电磁线或铜带绕制而成，所述次级绕组均由电磁线绕制而成，电磁线可以是丝包线、漆包线、三层绝缘线等。所述初级绕组和次级绕组以相对于磁芯中心由内向外的方式依次环形设置，相邻的初级绕组和次级绕组之间、相邻的次级绕组之间均设置有组间绝缘。

上述平板高压变压器中，其初级绕组由电磁线或铜带绕制而成，所述次级绕组均由电磁线绕制而成，与开发、调试印刷线路板相比，绕制电磁线无疑很大程度的节约时间，而且电磁线或铜带是以磁芯中心为基准由内向外依次绕制的，绕组的制作过程容易控制，而且绕制效率较高。所述组间绝缘设置于相邻的初级绕组和次级绕组之间或相邻的次级绕组之间，也就是在制作过程中，每一初级绕组或次级绕组绕制结束后，便在初级绕组或次级绕组外侧包绕组间绝缘，有利于保障组间绝缘的包绕效果，从而减少平板高压变压器被击穿的安全隐患。当然也可以在初级绕组或次级绕组绕制过程中，进行组间绝缘的包绕，以提高制作效率。电磁线没有印制线路板所有的化学腐蚀工艺，故而与包含印制线路板的平板高压变压器相比，本发明还具有较好的环保效果。

进一步的，所述绕组包括两个初级绕组，相对于磁芯中心，所述绕组的内侧和外侧均为初级绕组，多个次级绕组均位于两个初级绕组之间。将两个初级绕组间隔设置，有利于减小初次级漏感。

进一步的，所述磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和第二磁芯均为“E”型磁芯，所述第一磁芯中心处设置有第一磁芯中柱，第一磁芯的相对两边设置有第一侧板，所述第二磁芯中心处设置有第二磁芯中柱，第二磁芯相对两边设置有第二侧板，所述第一磁芯和第二磁芯组合成“日”字形，所述第一磁芯中柱和第二磁芯中柱位于绕组内侧，所述第一侧板和第二侧板位于绕组外侧，所述绕组内侧设置有底层绝缘，所述绕组外侧设置有外层绝缘。

当然可以将所述第一磁芯选用“E”型磁芯，所述第二磁芯选用“I”型磁芯，所述第一磁芯和第二磁芯组合成“日”字形，所述第一磁芯中心处设置有第一磁芯中柱，第一磁芯相对的两边设置有第一侧板，所述第一磁芯中柱位于绕组内侧，所述第一侧板位于绕组外侧，所述绕组内侧设置有底层绝缘，所述绕组外侧设置有外层绝缘。第一磁芯选用“E”型磁芯，第二磁芯选用“I”型磁芯，便于本发明制造过程中第一磁芯和第二磁芯的装配。

进一步的，所述绕组包括三个次级绕组，平板高压变压器的截面上从内向外依次包括：第一磁芯中柱或第二磁芯中柱、底层绝缘、初级绕组、组间绝缘、次级绕组、组间绝缘、次级绕组、组间绝缘、次级绕组、组间绝缘、初级绕组、外层绝缘、第一侧板或第二侧板。按该方案将两个初级绕组和三个次级绕组绕制于“E”型磁芯内，形成一个三输出平板高压变压器的核心组成部分，其不仅便于制作和装配，且具有较好的绕组间绝缘性能和抗压能力。

进一步的，所述底层绝缘为绝缘骨架或聚亚胺复合膜，所述组间绝缘和外层绝缘为聚亚胺复合膜。聚亚胺复合膜较优异的热性能、介电性能、绝缘性能作底层绝缘或组间绝缘，有利于平板高压变压器设计的微型化，而且聚亚胺复合膜利于粘接，从而便于本发明的制作。

进一步的，还包括外壳，所述绕组和磁芯位于外壳内，绕组和磁芯与外壳内壁之间的间隙中填充有灌封料。外壳可选用散热良好的铝材加工而成，外壳对磁芯和绕组有较好的机械保护作用，灌封料使磁芯和绕组可靠固定于外壳内，并使本发明具有较强的抗震性能。

进一步，所述灌封料为环氧树脂或导热硅橡胶，环氧树脂或导热硅橡胶在保障磁芯和绕组可靠固定的同时，可使磁芯和绕组上的热量快递传递至外界，增强本发明的绝缘耐压性能。

进一步的，所述初级绕组设置有初级绕组引出线，所述次级绕组设置有次级绕组引出线，所述初级绕组引出线和次级绕组引出线外套有高压套管，所述外壳上设置有供初级绕组引出线和次线绕组引出线穿过的孔。套于初级绕组引出线和次级绕组引出线的高压套管不仅使绕组与外壳之间较好的绝缘，而且对绕组有一定的机械保护作用。

进一步的，所述高压套管为硅橡胶套管或铁氟龙套管等绝缘套管，使用耐高温、耐腐蚀、绝缘性能高且使用寿命长的绝缘套管作为高压套管，使绕组得到很好的保护，延长本发明的使用寿命。

一种平板高压变压器制作方法，包括以下步骤：

步骤1：环绕磁芯中心包绕底层绝缘；

步骤2：沿底层绝缘外侧绕制初级绕组，并在初级绕组外侧包绕组间绝缘；

步骤3：沿组间绝缘外侧绕制次级绕组，并在次级绕组外侧包绕组间绝缘；

步骤4：N次重复步骤3，N为大于1的正整数；

步骤5：沿组间绝缘外侧绕制初级绕组，并在初级绕组外侧包绕外层绝缘；

步骤6：装配磁芯，并将磁芯与绕组置于外壳内，初级绕组引出线和次级绕组引出线外套装高压套管；

步骤7：向外壳内注入灌封料。

上述平板变压器制造方法中，其初级绕组由电磁线或铜带绕制而成，次级绕组均由电磁线绕制而成，且电磁线或铜带是以磁芯中心为基准由内向外依次绕制的，绕组的制作过程容易控制，而且绕制效率较高。每个初级绕组或次级绕组结束后包绕组间绝缘，有利于检测组间绝缘的绝缘性能。与印制线路板绕制的平板高压变压器相比，本发明不但制作工序简单、过程控制较容易，而且制作效率高，很大程度的节省时间成本。此外，本发明制作的平板高压变压器，无化学腐蚀工艺，环保性能好。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

（1）本发明通过电磁线绕制成绕组，设计周期短，制作效率高，节省时间成本；

（2）本发明的绕组采用以相对于磁芯中心由内向外的方式依次设置，便于绕组制作的过程控制，有利于保障本发明的质量；

（3）本发明不存在印制线路板的化学腐蚀工艺，环保性好；

（4）本发明在外壳和灌封料作用下，具有较强的抗震性能；

（5）本发明结构简单，便于装配，可直接安装使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为印制线路板制成的平板高压变压器结构示意图；

图2为本发明一种实施方式的结构示意图；

图3为图2的A向视图；

图4为本发明一种实施方式的装配示意图；

图5为本发明一种实施方式的立体示意图；

图6为选用EI磁芯绕制本发明的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-磁芯，2-绕组，3-外壳，4-灌封料，5-高压套管，11-第一磁芯，12-第二磁芯，111-第一磁芯中柱，112-第一侧板，121-第二磁芯中柱，122-第二侧板，21-初级绕组，22-次级绕组，23-组间绝缘，24-底层绝缘，25-外层绝缘，201-初级绕组引出线，202-次线绕组引出线，211-初线绕组XⅠ，212-初级绕组XⅡ，221-次级绕组A，222-次级绕组B，223-次级绕组C，231-组间绝缘a，232-组间绝缘b，233-组间绝缘c，234-组间绝缘d。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图5所示，一种平板高压变压器，包括磁芯1和绕组2，绕组2包括至少两个初级绕组21和多个次级绕组22，初级绕组21和次级绕组22的数目可根据设计需要而定。初级绕组21由电磁线绕制而成，或需要较大的初级电流时，初级绕组21可选择铜带或其它材料绕制，次级绕组22均由电磁线绕制而成，电磁线可以是丝包线、漆包线、三层绝缘线等。前述背景技术已介绍，在现有的平板高压变压器中，多层印刷线路板02是以初级绕组和次级绕组交叉叠放而成，本实施例中，初级绕组21和次级绕组22以相对于磁芯1中心由内向外的方式依次环形设置，在相邻的初级绕组21和次级绕组22之间、相邻的次级绕组21之间均设置有组间绝缘23。

与开发、调试印刷线路板02相比，本实施例中绕制电磁线方式，无疑能够很大程度的节约时间，而且电磁线或铜带是以磁芯1的中心为基准由内向外依次绕制的，绕组2的制作过程容易控制，绕制效率较高。组间绝缘23设置于相邻的初级绕组21和次级绕组22之间或相邻的次级绕组22之间，也就是在制作过程中，每一初级绕组21或次级绕组22绕制结束后，便在初级绕组21或次级绕组22外侧包绕组间绝缘23，有利于保障组间绝缘23的包绕效果，从而减少平板高压变压器被击穿的安全隐患。当然也可以在初级绕组21或次级绕组22绕制过程中，进行组间绝缘23的包绕，以提高制作效率。此外，电磁线不存在印制线路板所有的化学腐蚀工艺，故而与包含印制线路板的平板高压变压器相比，本发明还具有较好的环保效果。

实施例2：

如图2至图5所示，本实施例是对实施例1的进一步优化，是一个三输出平板高压变压器。在本实施例中，绕组2包括两个初级绕组21和三个次级绕组22，绕组2的内侧和外侧均为初级绕组21，两个初级绕组21并联，三个次级绕组22均位于两个初级绕组21之间，且相邻的初级绕组21和次级绕组22之间、相邻的次级绕组22之间均设置有组间绝缘23。磁芯1包括第一磁芯11和第二磁芯12，第一磁芯11和第二磁芯12均为“E”型磁芯，第一磁芯11中心处设置有第一磁芯中柱111，第一磁芯11的相对两边设置有第一侧板112，第二磁芯12中心处设置有第二磁芯中柱121，第二磁芯12相对两边设置有第二侧板122，第一磁芯11和第二磁芯12组合成“日”字形，第一磁芯中柱111和第二磁芯中柱121位于绕组2内侧，第一侧板112和第二侧板122位于绕组2外侧，绕组2内侧设置有底层绝缘24，绕组2外侧设置有外层绝缘25。本实施例中，在平板高压变压器的截面上从内向外依次包括：第一磁芯中柱111或第二磁芯中柱121、底层绝缘24、初级绕组21、组间绝缘23、次级绕组22、组间绝缘23、次级绕组22、组间绝缘23、次级绕组22、组间绝缘23、初级绕组21、外层绝缘25、第一侧板112或第二侧板122。将两个初级绕组21间隔设置，有利于减小初次级漏感，本实施例便于制作和装配，一般一至两天便可装置完工，制作周期很短，很大程度节省人力成本。

本实施例中，底层绝缘24选用绝缘骨架或聚亚胺复合膜，组间绝缘23和外层绝缘25为聚亚胺复合膜。聚亚胺复合膜较优异的热性能、介电性能、绝缘性能作绝缘层，有利于平板高压变压器设计的微型化，而且聚亚胺复合膜利于粘接，从而便于本发明的制作。

实施例3：

如图4至图6所示，本实施例与实施例2的区别之处在于，第一磁芯11选用“E”型磁芯，第二磁芯12选用“I”型磁芯，第一磁芯11和第二磁芯12组合成“日”字形，绕组2位于第一磁芯11的“E”形绕线空间内。本实施例中，在平板高压变压器的截面上从内向外依次包括：第一磁芯中柱111、底层绝缘24、初级绕组21、组间绝缘23、次级绕组22、组间绝缘23、次级绕组22、组间绝缘23、次级绕组22、组间绝缘23、初级绕组21、外层绝缘25、第一侧板112。相对于实施例2，本实施例中第二磁芯12选用“I”型磁芯，便于第一磁芯11和第二磁芯12的装配。

实施例4：

如图2至图6所示，在上述实施例基础上，本实施例作了进一步完善。为保护本发明，本实施例中，用铝材加工成本发明所述的平板高压变压器的外壳3，绕组2和磁芯1位于外壳3内，绕组2和磁芯1与外壳3内壁之间的间隙中填充有灌封料4，以使本发明有较强的抗震性能。灌封料4可选用环氧树脂或导热硅橡胶。铝制的外壳3对磁芯1和绕组2有较好的机械保护作用，环氧树脂或导热硅橡胶不但使磁芯1和绕组2可靠固定于外壳3内，还使磁芯1和绕组2上的热量快递传递至外界，增强本发明的绝缘耐压性能。

如图4和图5所示，初级绕组21和次级绕组22上均设置有引出线，初级绕组引出线201和次级绕组引出线202外均套设有高压套管5，高压套管5可选用硅橡胶套管或铁氟龙套管等绝缘套管。外壳3相对的两侧面上设置有两个供初级绕组引线201穿过的孔和六个供次级绕组引线202穿过的孔（图中未示出），套有高压套管5的初级绕组引出线201和次级绕组引出线202分别从这两组孔引至外壳3外部。高压套管5使绕组2与外壳3之间有较好的绝缘性能，高压套管5还对绕组2有一定的机械保护作用。此外在外壳3的四个角部各设置有一个安装孔31，便于本发明安装应用。

本实施例的具体制作方法，包括以下步骤：

为更清楚的表述制作过程，下述制作步骤中，初级绕组21包括初级绕组XⅠ211和初级绕组XⅡ212，次级绕组22包括次级绕组A221、次级绕组B222、次级绕组C223，组间绝缘23包括组间绝缘a231、组间绝缘b232、组间绝缘c233、组间绝缘d234。

步骤1：根据“E”型磁芯的第一磁芯中柱111或第二磁芯中柱121尺寸，设置绝缘骨架或聚亚胺复合膜形成底层绝缘24；

步骤2：沿底层绝缘24外侧绕制丝包线作为初级绕组XⅠ211，根所设计需要，也可用铜带作为初级绕组XⅠ211，并在初级绕组XⅠ211外侧包绕聚亚胺复合膜形成绝间绝缘a231；

步骤3：沿步骤2中的绝间绝缘a231外侧绕制电磁线作为次级绕组A221，电磁线可选用丝包线、漆包线、三层绝缘线等，并在次级绕组A221外侧包绕聚亚胺复合膜形成组间绝缘b232；

步骤4：重复上述步骤3两遍，依次形成次级绕组B222、组间绝缘c233、次级绕组C223、组间绝缘d234；

步骤5：沿步骤4中的组间绝缘d234外侧绕制丝包线或铜带作为初级绕组XⅡ212，并在初级绕组XⅡ212外侧包绕聚亚胺复合膜形成外层绝缘25；

步骤6：装配第一磁芯11和第二磁芯12，并将磁芯1与绕组2置于外壳3内，初级绕组引出线202和次级绕组引出线202外套装高压套管5，高压套管5可以是硅橡胶套管或铁氟龙套管等绝缘套管；

步骤7：向外壳3内注入灌封料5，灌封料5可选用环氧树脂或导热硅橡胶；

步骤8：包装成品。

上述制造本发明的方法中，组间绝缘23采用聚亚胺复合膜有利粘接相邻初级绕组21和次级绕组22、或相邻的次级绕组22；电磁线又进一步增强组间的绝缘性能；高压套管5有利提高绕组2与外壳3的绝缘性能以及机械保护性能；导热良好的环氧树脂或硅橡胶，能有效把变压器内部的磁芯1与绕组2的热量快速传递出来。利用上述方法制造平板高压变压器，其制作工序简单、过程控制较容易，而且制作效率高，很大程度的节省时间成本，制作完成后可直接安装使用。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平板高压变压器，包括磁芯（1）和绕组（2），所述绕组（2）包括至少两个初级绕组（21）和多个次级绕组（22），其特征在于：所述初级绕组（21）由电磁线或铜带绕制而成，所述次级绕组22均由电磁线绕制而成，所述初级绕组（21）和次级绕组（22）以相对于磁芯中心由内向外的方式依次环形设置，相邻的初级绕组（21）和次级绕组（22）之间、相邻的次级绕组（22）之间均设置有组间绝缘（23）。

2.根据权利要求1所述的平板高压变压器，其特征在于：所述绕组（2）包括两个初级绕组（21），相对于磁芯（1）中心，所述绕组（2）的内侧和外侧均为初级绕组（21），多个次级绕组（22）均位于两个初级绕组（21）之间。

3.根据权利要求2所述的平板高压变压器，其特征在于：所述磁芯（1）包括第一磁芯（11）和第二磁芯（12），所述第一磁芯（11）和第二磁芯（12）均为“E”型磁芯，所述第一磁芯（11）中心处设置有第一磁芯中柱（111），第一磁芯（11）相对的两边设置有第一侧板（112），所述第二磁芯（12）中心处设置有第二磁芯中柱（121），第二磁芯（12）相对的两边设置有第二侧板（122），所述第一磁芯（11）和第二磁芯（12）组合成“日”字形，所述第一磁芯中柱（111）和第二磁芯中柱（121）位于绕组（2）内侧，所述第一侧板（112）和第二侧板（122）位于绕组（2）外侧，所述绕组（2）内侧设置有底层绝缘（24），所述绕组（2）外侧设置有外层绝缘（25）。

4.根据权利要求3所述的平板高压变压器，其特征在于：所述绕组（2）包括三个次级绕组（22），平板高压变压器的截面上从内向外依次包括：第一磁芯中柱（111）或第二磁芯中柱（121）、底层绝缘（24）、初级绕组（21）、组间绝缘（23）、次级绕组（22）、组间绝缘（23）、次级绕组（22）、组间绝缘（23）、次级绕组（22）、组间绝缘（23）、初级绕组（21）、外层绝缘（24）、第一侧板（112）或第二侧板（122）。

5.根据权利要求4所述的平板高压变压器，其特征在于：所述底层绝缘（24）为绝缘骨架或聚亚胺复合膜，所述组间绝缘（23）和外层绝缘（25）为聚亚胺复合膜。

6.据权利要求1至权利要求5任一项所述的平板高压变压器，其特征在于：还包括外壳（3），所述绕组（2）和磁芯（1）位于外壳（3）内，绕组（2）和磁芯（1）与外壳（3）内壁之间的间隙中填充有灌封料（4）。

7.根据权利要求6所述的平板高压变压器，其特征在于：所述灌封料（4）为环氧树脂或导热硅橡胶。

8.根据权利要求6所述的平板高压变压器，其特征在于：所述初级绕组（21）设置有初级绕组引出线（201），所述次级绕组（22）设置有次级绕组引出线（202），所述初级绕组引出线（201）和次级绕组引出线（202）外套有高压套管（5），所述外壳（3）上设置有供初级绕组引出线（201）和次线绕组引出线（202）穿过的孔。

9.根据权利要求8所述的平板高压变压器，其特征在于：所述高压套管（5）为硅橡胶套管或铁氟龙套管。

10.一种平板高压变压器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：环绕磁芯（1）中心包绕底层绝缘（24）；

步骤2：沿底层绝缘（24）外侧绕制初级绕组（21），并在初级绕组（21）外侧包绕组间绝缘（23）；

步骤3：沿组间绝缘（23）外侧绕制次级绕组（22），并在次级绕组（22）外侧包绕组间绝缘（23）；

步骤4：N次重复步骤3，N为大于1的正整数；

步骤5：沿组间绝缘（23）外侧绕制初级绕组（21），并在初级绕组（21）外侧包绕外层绝缘（25）；

步骤6：装配磁芯（1），并将磁芯（1）与绕组（2）置于外壳（3）内，初级绕组引出线（201）和次级绕组引出线（202）外套装高压套管（5）；

步骤7：向外壳内注入灌封料（4）。