CN106409490A - 一种低损耗高效率自藕变压器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低损耗高效率自藕变压器及其制造方法,该低损耗高效率自藕变压器包括骨架、绕组、磁芯、屏蔽罩、封装材料,本发明采用了带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线,方形氮化铝基陶瓷骨架,特定的热硫化型硅橡胶绝缘材料,绝缘区域的平均体积电阻率不低于5×109Ω•cm;通过选用方形氮化铝基陶瓷骨架、标准硅钢片磁芯、环氧树脂、带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线、热硫化型硅橡胶、获得了优良的自藕变压器性能;本发明的自藕变压器损耗小、转换效率高、电磁屏蔽性好、绝缘性好、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及电子元件领域,尤其涉及一种低损耗高效率自藕变压器及其制造方法。
背景技术
自耦的耦是电磁耦合的意思,普通的变压器是通过原副边线圈电磁耦合来传递能量,原副边没有直接电的联系,自耦变压器原副边有直接电的联系,它的低压线圈就是高压线圈的一部分。
在国内已申请的相关专利中,没有关于低损耗高效率自藕变压器的现有技术。
发明内容
本发明旨在提供损耗小、转换效率高、电磁屏蔽性好、绝缘性好、使用寿命长的低损耗高效率自藕变压器及其制造方法。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种低损耗高效率自藕变压器的制造方法,包括以下步骤:
1)各部件的选用和准备
①骨架选用与日字形磁芯匹配的氮化铝基陶瓷骨架,该氮化铝基陶瓷选用标准为:体积电阻率≥2×1013Ω·cm、介电强度≥750kV/cm、热导率≥25W/m·K、抗弯强度≥400Mpa、杨氏模数≥320Gpa、断裂韧性≥25Mpa;
②磁芯选用标准日字形硅钢片磁芯;
③屏蔽罩采用铝合金制成,采用全封闭结构;
④封装材料采用环氧树脂;
⑤绕组采用带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;
⑥强化绝缘材料选用热硫化型硅橡胶;
2)带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线的制备
①通过标准方法将氨气、丙烷和丙烯腈合成为聚丙烯腈树脂;
②将步骤①获得的聚丙烯腈树脂溶入聚氧化乙烯与纯净水的混合剂中,该混合剂内聚氧化乙烯与纯净水的体积比为2.5-3∶7,获得纺丝原液;
③将步骤②获得的纺丝原液通过孔径0.05mm-0.08mm的喷孔加压喷入凝固浴中,压力范围为1.5bar-2bar,喷头与凝固浴液面距离为10mm-15mm,获得聚丙烯腈原丝;
④将步骤③获得的聚丙烯腈原丝按标准方法进行预氧化,获得预氧化纤维;
⑤将步骤④获得的预氧化纤维进行炭化处理,所述炭化处理分为前炭化处理和后炭化处理,前炭化处理温度750℃-800℃,处理时间5min-10min,后炭化处理温度1500℃-1600℃,处理时间5min-8min,即获得待用碳纤维;
⑥将步骤⑤获得的待用碳纤维以16支为一股按标准方法编织成待处理碳纤维线;
⑦将步骤⑥获得的待处理碳纤维线按标准方法浸润足量1140环氧聚酯,干结后获得所需带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;
3)低损耗高效率自藕变压器的加工与装配
①将磁芯放置于氮化铝基陶瓷骨架中,采用环氧树脂固定;
②将带绝缘漆的碳纤维线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架上,在初级绕组和次级绕组结合处及其它短路点涂封热硫化型硅橡胶,获得绝缘加强芯子部件;
③将步骤②获得的绝缘加强芯子部件采用环氧树脂封装;
④采用铝合金屏蔽罩将整个低损耗高效率自藕变压器封装,采用全封闭式封装,即获得待处理低损耗高效率自藕变压器;
4)低损耗高效率自藕变压器的稳定化处理
①将3)中步骤③获得的待处理低损耗高效率自藕变压器放置于冷冻箱中,温度不高于-70℃,保温20min-30min,获得冷处理低损耗高效率自藕变压器;
②步骤①完成后,将步骤①获得的冷处理低损耗高效率自藕变压器置于室温下,至其温度回复至室温,然后放入烘箱中,以不高于2℃/min的升温速率升至100℃-105℃,保温25min-30min,获得热循环低损耗高效率自藕变压器;
③将步骤②获得的热循环低损耗高效率自藕变压器置于室温下,至其温度回复至室温;
④反复进行①~③工序两次,即获得所需低损耗高效率自藕变压器。
上述一种低损耗高效率自藕变压器的制造方法制造的低损耗高效率自藕变压器,包括骨架、绕组、磁芯、屏蔽罩、封装材料;采用了氮化铝陶瓷骨架,绕组采用了带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;在绕组间结合点封涂热硫化型硅橡胶绝缘材料;屏蔽罩1采用了铝合金制作,全封闭结构封装。
该自藕变压器绝缘区域的平均体积电阻率不低于5×109Ω·cm,屏蔽级别不低于A级。
与现有技术相比较,本发明具有以下优点:常规技术中,由于成本考虑,自藕变压器采用最低级的材料制备,如绝缘漆为普通绝缘漆、绕组采用工业铜材、屏蔽罩采用铁制材料、骨架采用一般塑料等,因此就其本身体积重量而言,其铜损、铁损还是较大,寿命较短;本发明在常规技术的基础上,选用了热硫化型硅橡胶,其体积电阻率不低于2×1015Ω·cm、介电强度不低于200kV/cm、长时工作温度范围-55~180℃,可以很好地加强限制自藕变压器容量性能的绝缘性能,使工作区域不易因电流短路被损坏,从根本上增加了自藕变压器的使用寿命和绝缘性能;选用了特制的碳纤维线制成绕组,其电阻率远低于铜材,且在封装条件下更不易老化、发热或电离而损耗,因此自损耗低,由于碳纤维线的电学性能本身不受磁场和温度影响,也使本发明的自藕变压器使用性能更稳定、持久;由于采用了铝制屏蔽罩,屏蔽效果和散热效果远强于铁制材料,因此本发明的自藕变压器屏蔽性很好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图中:屏蔽罩1、陶瓷骨架2、磁芯3、绕组4、强化绝缘材料5。
具体实施方式
实施例1:
一种低损耗高效率自藕变压器,包括骨架、绕组4、磁芯3、屏蔽罩1、封装材料;采用了氮化铝陶瓷骨架2,绕组4采用了带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;在绕组4间结合点封涂热硫化型硅橡胶绝缘材料;屏蔽罩11采用了铝合金制作,全封闭结构封装。
该低损耗高效率自藕变压器的制造方法,包括以下步骤:
1)各部件的选用和准备
①骨架选用与日字形磁芯3匹配的氮化铝基陶瓷骨架2,该氮化铝基陶瓷选用标准为:体积电阻率≥2×1013Ω·cm、介电强度≥750kV/cm、热导率≥25W/m·K、抗弯强度≥400Mpa、杨氏模数≥320Gpa、断裂韧性≥25Mpa;
②磁芯3选用标准日字形硅钢片磁芯3;
③屏蔽罩1采用铝合金制成,采用全封闭结构;
④封装材料采用环氧树脂;
⑤绕组4采用带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;
⑥强化绝缘材料5选用热硫化型硅橡胶;
2)带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线的制备
①通过标准方法将氨气、丙烷和丙烯腈合成为聚丙烯腈树脂;
②将步骤①获得的聚丙烯腈树脂溶入聚氧化乙烯与纯净水的混合剂中,该混合剂内聚氧化乙烯与纯净水的体积比为2.5∶7,获得纺丝原液;
③将步骤②获得的纺丝原液通过孔径0.05mm的喷孔加压喷入凝固浴中,压力范围为1.5bar,喷头与凝固浴液面距离为10mm,获得聚丙烯腈原丝;
④将步骤③获得的聚丙烯腈原丝按标准方法进行预氧化,获得预氧化纤维;
⑤将步骤④获得的预氧化纤维进行炭化处理,所述炭化处理分为前炭化处理和后炭化处理,前炭化处理温度750℃,处理时间5min,后炭化处理温度1500℃,处理时间5min,即获得待用碳纤维;
⑥将步骤⑤获得的待用碳纤维以16支为一股按标准方法编织成待处理碳纤维线;
⑦将步骤⑥获得的待处理碳纤维线按标准方法浸润足量1140环氧聚酯,干结后获得所需带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;
3)低损耗高效率自藕变压器的加工与装配
①将磁芯3放置于氮化铝基陶瓷骨架2中,采用环氧树脂固定;
②将带绝缘漆的碳纤维线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架2上,在初级绕组4和次级绕组4结合处及其它短路点涂封热硫化型硅橡胶,获得绝缘加强芯子部件;
③将步骤②获得的绝缘加强芯子部件采用环氧树脂封装;
④采用铝合金屏蔽罩1将整个低损耗高效率自藕变压器封装,采用全封闭式封装,即获得待处理低损耗高效率自藕变压器;
4)低损耗高效率自藕变压器的稳定化处理
①将3)中步骤③获得的待处理低损耗高效率自藕变压器放置于冷冻箱中,温度-70℃,保温20min,获得冷处理低损耗高效率自藕变压器;
②步骤①完成后,将步骤①获得的冷处理低损耗高效率自藕变压器置于室温下,至其温度回复至室温,然后放入烘箱中,以2℃/min的升温速率升至100℃,保温25min,获得热循环低损耗高效率自藕变压器;
③将步骤②获得的热循环低损耗高效率自藕变压器置于室温下,至其温度回复至室温;
④反复进行①~③工序两次,即获得所需低损耗高效率自藕变压器。
根据本实施例生产的自藕变压器,其绝缘区域的平均体积电阻率1×1010Ω·cm,屏蔽级别A级。
实施例2:
一种低损耗高效率自藕变压器,包括骨架、绕组4、磁芯3、屏蔽罩1、封装材料;采用了氮化铝陶瓷骨架2,绕组4采用了带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;在绕组4间结合点封涂热硫化型硅橡胶绝缘材料;屏蔽罩11采用了铝合金制作,全封闭结构封装。
该低损耗高效率自藕变压器的制造方法,包括以下步骤:
1)各部件的选用和准备
①骨架选用与日字形磁芯3匹配的氮化铝基陶瓷骨架2,该氮化铝基陶瓷选用标准为:体积电阻率≥2×1013Ω·cm、介电强度≥750kV/cm、热导率≥25W/m·K、抗弯强度≥400Mpa、杨氏模数≥320Gpa、断裂韧性≥25Mpa;
②磁芯3选用标准日字形硅钢片磁芯3;
③屏蔽罩1采用铝合金制成,采用全封闭结构;
④封装材料采用环氧树脂;
⑤绕组4采用带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;
⑥强化绝缘材料5选用热硫化型硅橡胶;
2)带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线的制备
①通过标准方法将氨气、丙烷和丙烯腈合成为聚丙烯腈树脂;
②将步骤①获得的聚丙烯腈树脂溶入聚氧化乙烯与纯净水的混合剂中,该混合剂内聚氧化乙烯与纯净水的体积比为3∶7,获得纺丝原液;
③将步骤②获得的纺丝原液通过孔径0.08mm的喷孔加压喷入凝固浴中,压力范围为2bar,喷头与凝固浴液面距离为15mm,获得聚丙烯腈原丝;
④将步骤③获得的聚丙烯腈原丝按标准方法进行预氧化,获得预氧化纤维;
⑤将步骤④获得的预氧化纤维进行炭化处理,所述炭化处理分为前炭化处理和后炭化处理,前炭化处理温度800℃,处理时间10min,后炭化处理温度1600℃,处理时间8min,即获得待用碳纤维;
⑥将步骤⑤获得的待用碳纤维以16支为一股按标准方法编织成待处理碳纤维线;
⑦将步骤⑥获得的待处理碳纤维线按标准方法浸润足量1140环氧聚酯,干结后获得所需带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;
3)低损耗高效率自藕变压器的加工与装配
①将磁芯3放置于氮化铝基陶瓷骨架2中,采用环氧树脂固定;
②将带绝缘漆的碳纤维线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架2上,在初级绕组4和次级绕组4结合处及其它短路点涂封热硫化型硅橡胶,获得绝缘加强芯子部件;
③将步骤②获得的绝缘加强芯子部件采用环氧树脂封装;
④采用铝合金屏蔽罩1将整个低损耗高效率自藕变压器封装,采用全封闭式封装,即获得待处理低损耗高效率自藕变压器;
4)低损耗高效率自藕变压器的稳定化处理
①将3)中步骤③获得的待处理低损耗高效率自藕变压器放置于冷冻箱中,温度-80℃,保温30min,获得冷处理低损耗高效率自藕变压器;
②步骤①完成后,将步骤①获得的冷处理低损耗高效率自藕变压器置于室温下,至其温度回复至室温,然后放入烘箱中,以不高于1.5℃/min的升温速率升至105℃,保温30min,获得热循环低损耗高效率自藕变压器;
③将步骤②获得的热循环低损耗高效率自藕变压器置于室温下,至其温度回复至室温;
④反复进行①~③工序两次,即获得所需低损耗高效率自藕变压器。
根据本实施例生产的自藕变压器,其绝缘区域的平均体积电阻率2×1010Ω·cm,屏蔽级别T级。
对所公开的实施例的上述说明,仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种低损耗高效率自藕变压器的制造方法,其特征在于包括以下步骤:
1)各部件的选用和准备
①骨架选用与日字形磁芯(3)匹配的氮化铝基陶瓷骨架(2);
②磁芯(3)选用标准日字形硅钢片磁芯(3);
③屏蔽罩(1)采用铝合金制成,采用全封闭结构;
④封装材料采用环氧树脂;
⑤绕组(4)采用带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;
⑥强化绝缘材料(5)选用热硫化型硅橡胶;
2)带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线的制备
①通过标准方法将氨气、丙烷和丙烯腈合成为聚丙烯腈树脂;
②将步骤①获得的聚丙烯腈树脂溶入聚氧化乙烯与纯净水的混合剂中,该混合剂内聚氧化乙烯与纯净水的体积比为2.5-3:7,获得纺丝原液;
③将步骤②获得的纺丝原液通过孔径0.05mm-0.08mm的喷孔加压喷入凝固浴中,压力范围为1.5bar-2bar,喷头与凝固浴液面距离为10mm-15mm,获得聚丙烯腈原丝;
④将步骤③获得的聚丙烯腈原丝按标准方法进行预氧化,获得预氧化纤维;
⑤将步骤④获得的预氧化纤维进行炭化处理,所述炭化处理分为前炭化处理和后炭化处理,前炭化处理温度750℃-800℃,处理时间5min -10min,后炭化处理温度1500℃-1600℃,处理时间5min -8min,即获得待用碳纤维;
⑥将步骤⑤获得的待用碳纤维以16支为一股按标准方法编织成待处理碳纤维线;
⑦将步骤⑥获得的待处理碳纤维线按标准方法浸润足量1140环氧聚酯,干结后获得所需带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;
3)低损耗高效率自藕变压器的加工与装配
①将磁芯(3)放置于氮化铝基陶瓷骨架(2)中,采用环氧树脂固定;
②将带绝缘漆的碳纤维线按标准缠绕方式缠绕在氮化铝基陶瓷骨架(2)上,在初级绕组(4)和次级绕组(4)结合处及其它短路点涂封热硫化型硅橡胶,获得绝缘加强芯子部件;
③将步骤②获得的绝缘加强芯子部件采用环氧树脂封装;
④采用铝合金屏蔽罩(1)将整个低损耗高效率自藕变压器封装,采用全封闭式封装,即获得待处理低损耗高效率自藕变压器;
4)低损耗高效率自藕变压器的稳定化处理
①将3)中步骤③获得的待处理低损耗高效率自藕变压器放置于冷冻箱中,温度不高于-70℃,保温20min-30min,获得冷处理低损耗高效率自藕变压器;
②步骤①完成后,将步骤①获得的冷处理低损耗高效率自藕变压器置于室温下,至其温度回复至室温,然后放入烘箱中,以不高于2℃/min的升温速率升至100℃-105℃,保温25min-30min,获得热循环低损耗高效率自藕变压器;
③将步骤②获得的热循环低损耗高效率自藕变压器置于室温下,至其温度回复至室温;
④反复进行①~③工序两次,即获得所需低损耗高效率自藕变压器。
2.一种根据权利要求1所述制造方法制造的低损耗高效率自藕变压器,包括骨架、绕组(4)、磁芯(3)、屏蔽罩(1)、封装材料,其特征在于:采用了氮化铝陶瓷骨架(2),绕组(4)采用了带1140环氧聚酯绝缘漆的碳纤维线;在绕组(4)间结合点封涂热硫化型硅橡胶绝缘材料;屏蔽罩(1)采用了铝合金制作,全封闭结构封装。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170215 |