CN107068339A - 封装的多级绝缘升压变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封装的多级绝缘升压变压器，包括：第一磁芯、第二磁芯、隔离框和绕线组，绕线组上设有与隔离框装配的装配孔，绕线组结构包括初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组之间设有隔离层；次级绕组分为多级结构且每级之间设有格挡板；隔离框为一端封闭的筒状结构，且其内设有用于安装绕线组和第一磁芯、第二磁芯的筒状通孔，第一磁芯和第二磁芯的一臂分别从隔离框中的筒状通孔两端相对插入，封装的多级绝缘升压变压器的隔离框和绕线组之间的空隙浇灌有绝缘胶。本发明采用新的绕线方式设置了多级绝缘结构，大大提高了其耐受电压，有效的延长了其使用寿命。

Description

封装的多级绝缘升压变压器

技术领域

本发明涉及变压器领域，尤其涉及一种封装的多级绝缘升压变压器装置。

背景技术

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，一般由由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是电磁感应的原理。变压器就是一种利用电磁感应，变换电压，电流和阻抗的器件。

变压器按用途分有：1.电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。2.仪器用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。3.试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。4.特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。

其中，实验变压器特别适用于电力系统、工矿企业、科研部门等对各种高压电气设备、电器元件、绝缘材料进行工频或直流高压下的绝缘强度试验。是高压试验中必不可少的重要设备。试验变压器又为升压变压器。升压变压器按介质分有五种：1、绝缘筒式升压变压器：特点是成套设备配套性强，电压容量系列齐全，功能完善；阻抗电压低，系统阻抗不大于5%，满足交流试验要求；采用快速电子保护装置，可靠性高。主要用于检验各种绝缘材料、绝缘结构和电工产品等耐受工频电压的绝缘水平，也作为互感器、避雷器等试验的局部放电工频试验电源，广泛应用于电工制造部门、电力运行部门、科研单位和高等院校。2、油浸式升压变压器：特点体积大，重量重，容量大，维修方便，后期维护费用高，是现有试验变压器主流产品，适用于电力系统、工矿企业、交通、邮电部门、科研单位等，对各种高压电气设备、电器元件、绝缘材料进行工频或直流高压下的绝缘强度试验。3、充气式升压变压器：特点是需后期维护，灭弧性好，重量轻，有危险性。4、干式升压变压器：特点是免维护，重量轻，体积小，可倒放，成本高。5、串激式高压升压变压器:特点是容量小、电压低、重量轻，便于运输，接线繁多，成本高。升压变压器作为电气设备中经常使用的电子组件，是一种大电流、高电压的转换器，其内部绝缘性和安全性是变压器设计中需要考虑的很重要的因素，而且变压器在大电流、高电压的环境运行过程中会产生很多热量，过高的温度往往又会降低绝缘材料的绝缘性能，缩短变压器的使用寿命；传统升压变压器一般将输出端绕组绕制到一起，然后通过增加散热装置来保持变压器性能的稳定，但是将输出端次级绕组绕制到一起容易造成高压输出端线间短路，而且增加散热装置会使变压器结构复杂，体积增大，增加了其生产工艺难度和生产成本，所以迫切需要开发一种能持续耐受高压、结构简单的升压变压器。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种封装的多级绝缘升压变压器。

为实现上述目的，本发明一种封装的多级绝缘升压变压器提供的技术方案为：包括第一磁芯、第二磁芯、隔离框和绕线组，所述绕线组上设有与隔离框装配的装配孔，绕线组结构包括初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组之间设有隔离层；所述次级绕组分为多级结构且每级之间设有格挡板；所述隔离框为一端封闭的筒状结构，且其内设有用于安装绕线组和第一磁芯、第二磁芯的筒状通孔，所述第一磁芯和第二磁芯的一臂分别从隔离框中的筒状通孔两端相对插入，此外，封装的多级绝缘升压变压器的隔离框和绕线组之间的空隙浇灌有绝缘胶。

其中，所述第一磁芯和第二磁芯设为“u”型，且“u”型两臂中的一臂与隔离框中的筒状通孔配合，另一臂卡设在隔离框外侧的限位栅中。

其中，所述第一磁芯和第二磁芯的外侧壁上设有箍槽，且装配在隔离框上的第一磁芯和第二磁芯的箍槽位置相对应，并通过一根箍索固定在隔离框上。

其中，所述绕线组的初级绕组和次级绕组外都包裹有聚酰亚胺绝缘胶带，作为第一层绝缘封装，且初级绕组和次级绕组之间的隔离层中设有聚酯薄膜无纺布。

其中，所述绕线组套设在隔离框中的筒状通孔上，且在绕线组的外侧壁上设有第一固定柱和第二固定柱，底端设有定位齿，定位齿分均匀布在绕线组底端与隔离框底端内侧的限位槽相配合。

其中，所述次级绕组格挡板上设有若干贯通槽，漆包线绕满一级通过贯通槽绕制下一级。

其中，所述隔离框封闭端内壁设有与绕线组底部的定位齿相配合的限位槽。

其中，所述隔离框封闭端的底部和侧壁设有第一接线口和第二接线口，第一接线口用于预留绝缘胶封装隔离框后初级绕组的引脚，第二接线口用于预留绝缘胶封装隔离框后次级绕组的引脚。

其中，所述绕线组装配孔上部设为阶梯孔，阶梯孔内壁设有定位栅，绕线组通过其上的定位栅和定位齿固定其相对隔离框的位置。

其中，所述初级绕组漆包线缠绕时每两层之间设有一层可以增大其耐压值聚酰亚胺绝缘胶带。

与现有技术相比，本发明具有以下益效果：本发明将次级绕组分成多级结构，与缠绕成单一线圈相比，其分级使用格挡板的设计不但大大增加了其最高耐压值，还增加了其散热速率，避免了漆包线因缠绕集中升温过快导致的漆包线绝缘性能降低，延长了变压器的使用寿命；初级绕组和次级绕组之间设置隔离层，将初级绕组和次级绕组隔开，隔离层上缠绕有绝缘性能良好的聚酯薄膜无纺布，增加了变压器稳定性和安全性，变压器主体绕线组之外还设有一个隔离框，且在绕线组和隔离框之间浇灌入绝缘胶进行进一步绝缘，提高了绝缘强度和抗湿能力，有效的削弱了漏磁，而大大的增加了承受试验短路电流的冲击能力和变压器的最高耐受电压，由于隔离框和绝缘胶的封装，隔绝了空气中的水和灰尘等物质的腐蚀，延长了变压器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的升压变压器的爆炸图；

图2本发明第一磁芯和第二磁芯的结构示意图；

图3为本发明隔离框的第一视角结构示意图；

图4、为本发明隔离框的第二视角结构示意图；

图5为本发明初级绕组和次级绕组的第一视角结构示意图；

图6为本发明初级绕组和次级绕组的第二视角结构示意图。

主要元件符号说明如下：

11第一磁芯 12第二磁芯

13箍槽 21隔离框

22筒状通孔 23限位栅

24限位槽 25第一接线口

26第二接线口 31绕线组

32初级绕组 33次级绕组

34隔离层 35格挡板

36贯通槽 37第一固定柱

38第二固定柱 39定位齿

41装配孔 42阶梯孔

43定位栅。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

如图1所示，是本发明一种封装的多级绝缘升压变压器的一种较佳的具体实施方式的结构示意图，主要包括，第一磁芯11、第二磁芯12、隔离框21和绕线组31；由于升压变压器主要应用电磁感应原理来工作，具体是：当变压器初级绕线组32一侧施加交流电压U1，流过初级绕组32的电流为I1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使初级绕组32和并排的次级绕组33之间发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，即初级绕组32匝数少，输入电压低，次级绕组33匝数多，输出电压高；当变压器次级绕组33侧开路，即变压器空载时，初级绕组32和次级绕组33端电压与初级绕组32和次级绕组33匝数成正比，即U1/U2=N1/N2,但初级与次级频率保持一致，所以升压变压器是通过对初级绕组32和次级绕组匝数33的设置从而实现电压的变化。在本实施例中升压变压器具体结构包括：绕线组31中心设有与隔离框21中筒状通孔22装配的装配孔41，装配时直接将绕线组31套设在筒状通孔22上，绕线组31结构包括初级绕组32和次级绕组33，初级绕组32和次级绕组33之间设有隔离层34，对初级绕组32和次级绕组33进行隔离绝缘；次级绕组33分为多级结构且每级之间设有格挡板35，对电压较高的次级绕组33进行分级隔离绝缘；隔离框21为一端封闭的筒状结构，且其内设有用于安装绕线组31和第一磁芯11、第二磁芯12的筒状通孔22，第一磁芯11和第二磁芯12的一臂分别从隔离框21中的筒状通孔22两端相对插入，在变压器装配中隔离框21和绕线组31之间的空隙浇灌有绝缘胶，进一步对变压器进行绝缘。

参照图2所示，在本发明一种封装的多级绝缘升压变压器中第一磁芯11和第二磁芯12设为“u”型，且“u”型两臂中圆柱形的一臂与隔离框21中的筒状通孔22配合，长方体形另一臂卡设在隔离框21外侧的限位栅23中，且第一磁芯11和第二磁芯12分别从隔离框21中的筒状通孔22两端相对插入，但此结构不限于此，例如，可以将筒状通孔22设为空心长方体柱，而磁芯的其中一臂设为相应的形状与之配合等；第一磁芯11和第二磁芯12的外侧壁上设有箍槽13，且第一磁芯11和第二磁芯12的箍槽13位置相对应，通过箍索固定在隔离框21上。

参照图3所示，在本发明一种封装的多级绝缘升压变压器中隔离框21设有一个圆筒状通孔22，绕线组31通过其中间的装配孔41套设在隔离框21的圆筒状通孔22上，如上述所述，此部分结构并不局限于此，亦可以将圆筒状通孔22、装配孔41,、和磁芯作相应的修改，例如，将其设为其他形状或者改变其位置；在隔离框21封闭端内侧面上筒状通孔22的周围均匀的设有4个限位槽24，此限位槽24通过和绕线组31底部的定位齿39的配合形成绕线组31和隔离框21的一级限位；另外在本实施例中隔离框21的侧面上端设有第一接线口25，用于接出初级绕组32的引脚，作为绝缘胶封装后的初级绕组32的接线口。

参照图4所示，在本发明一种封装的多级绝缘升压变压器中隔离框21的底端设有第二接线口26，用于接出次级绕组33的引脚作为封装后次级绕组的33的接线口，隔离框21的外壁上还设有限位栅23，用于与磁芯配合。

参照图5所示，在本发明一种封装的多级绝缘升压变压器中次级绕组33中分为五级结构，每级之间设有格挡板35，在格挡板35上又设有两列相对于圆心对称的贯通槽36，漆包线在次级绕组33中第一级缠绕307匝后通过贯通槽36变换到第二级继续缠绕308匝，第3-5级匝数均与第二级相同，其中初级绕组32所用漆包线直径为1.1mm绕制40匝，次级绕组33中所用漆包线的直径为0.21mm，在本发明中以上漆包线缠绕匝数以及分级情况不局限于此，在本领域内可用常用技术手段做相应替换。

参照图6所示，在本发明一种封装的多级绝缘升压变压器中绕线组31的侧壁上设有五个第一固定柱37和一个第二固定柱38，第一固定柱37和第二固定柱38对称的排列在绕线组31的格挡板35外侧壁上，通过与隔离框21的配合形成二级限位；绕线组31底端端面上圆柱形通孔的周围还设有4个定位齿39，这四个定位齿39可与隔离框21底部内侧面上的限位槽24相配合；在绕线组31内的阶梯孔42的内壁上设有定位栅43，该定位栅43与隔离框21的筒状通孔22相配合形成三级限位，通过这三级限位将绕线组31相对固定在隔离框21内。当然，本案也不局限于采用上述的具体结构，例如，第一固定柱37、第二固定柱38和定位齿39等可以通过增减数量或者改变位置来改变方案。

绕线组31上的隔离层34中设有最高耐受温度为130℃，最高耐受电压为5000V的聚酯薄膜无纺布，作为第一级封装，漆包线缠绕完成后在初级绕组32和次级绕组33外包裹一层最高耐受温度为260℃的聚酰亚胺绝缘胶带，作为第二级封装，在隔离框21和绕线组31之间的空隙中浇灌有绝缘胶作为第三级封装；在本实施例中，经过三级封装使变压器输入电压为420V输出电压达到8500V-18000V，而最高耐受电压达到24000V，与现有技术相比本发明的耐压值，稳定性，和散热性能都有了很大的提高。

本发明的优势在于：

1、本发明简化了变压器结构，避免了使用液冷、气冷等方法进行散热以保证变压器绝缘性能在正常范围的复杂工艺，减小了变压器体积，节省了成本和时间；

2、本发明中将次级绕组33分为多级结构，并设置了三级绝缘，使变压器的最高耐压值达到24000V，与传统缠绕成单一线圈相比，其耐受温度和最高耐压值都得到了很大的提高；除此之外还对变压器绕线组进行了绝缘封装，避免了长期使用后绕线组31外层漆包线在高温高压与空气接触而被氧化腐蚀，从而延长了变压器的使用寿命；

3、本发明在初级绕组32和次级绕组33之间设有一定宽度的隔离层，隔离层34上缠绕聚酯薄膜无纺布，实现了将初级绕组32和次级绕组33隔开，避免了初级绕组32和次级绕组33因功率过大导致的短路，最大程度的增加了稳定性和安全性，又增加了初级绕组32和次级绕组32的散热面积；

4、在本发明中绕线组31和隔离框21之间设置了三级限位结构，使装配时精度更高，失误更少，大大降低了废品率，提高了生产效率，节约了生产成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种封装的多级绝缘升压变压器，包括第一磁芯、第二磁芯、隔离框和绕线组，其特征在于：所述绕线组上设有与隔离框装配的装配孔，绕线组结构包括初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组之间设有隔离层；所述次级绕组分为多级结构且每级之间设有格挡板；所述隔离框为一端封闭的筒状结构，且其内设有用于安装绕线组和第一磁芯、第二磁芯的筒状通孔，所述第一磁芯和第二磁芯的一臂分别从隔离框中的筒状通孔两端相对插入，所述封装的多级绝缘升压变压器的隔离框和绕线组之间的空隙浇灌有绝缘胶。

2.根据权利要求1所述的一种封装的多级绝缘升压变压器，其特征在于：所述第一磁芯和第二磁芯设为“u”型，且“u”型两臂中的一臂与隔离框中的筒状通孔配合，另一臂卡设在隔离框外侧的限位栅中。

3.根据权利要求1所述的一种封装的多级绝缘升压变压器，其特征在于：所述第一磁芯和第二磁芯的外侧壁上设有箍槽，且第一磁芯和第二磁芯箍槽的装配位置相对应，并通过一根箍索固定在隔离框上。

4.根据权利要求1所述的一种封装的多级绝缘升压变压器，其特征在于：所述绕线组的初级绕组和次级绕组外都包裹有聚酰亚胺绝缘胶带，作为第一层绝缘封装，且初级绕组和次级绕组之间的隔离层中设有聚酯薄膜无纺布。

5.根据权利要求1所述的一种封装的多级绝缘升压变压器，其特征在于：所述绕线组套设在隔离框中的筒状通孔上，且在绕线组的外侧壁上设有第一固定柱和第二固定柱，底端设有定位齿，定位齿分均匀布在绕线组底端，可与隔离框底端内侧的限位槽相配合。

6.根据权利要求1所述的一种封装的多级绝缘升压变压器，其特征在于：所述次级绕组格挡板上设有若干贯通槽，漆包线绕满一级通过贯通槽绕制下一级。

7.根据权利要求1所述的一种封装的多级绝缘升压变压器，其特征在于：所述隔离框封闭端内壁设有与绕线组底部的定位齿相配合的限位槽。

8.根据权利要求1所述的一种封装的多级绝缘升压变压器，其特征在于：所述隔离框封闭端的底部和侧壁设有第一接线口和第二接线口，第一接线口用作绝缘胶封装隔离框后初级绕组的接线口，第二接线口用作绝缘胶封装隔离框后次级绕组的接线口。

9.根据权利要求1所述的一种封装的多级绝缘升压变压器，其特征在于：所述绕线组装配孔上部设为阶梯孔，阶梯孔内壁设有定位栅，绕线组通过其上的定位栅和定位齿固定其相对隔离框的位置。

10.根据权利要求1所述的一种封装的多级绝缘升压变压器，其特征在于：所述初级绕组漆包线缠绕时每两层之间设有一层可以增大其耐压值的聚酰亚胺绝缘胶带。