CN109003797A - 一种高压脉冲变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压脉冲变压器，包括变压器骨架、磁芯、初级绕组和次级绕组，所述变压器骨架包括内骨架、外骨架和磁芯腔，所述磁芯设置于所述磁芯腔内，所述内骨架用于绕制次级绕组，所述外骨架用于绕制初级绕组，所述内骨架与所述外骨架之间填充有硅凝胶。内、外骨架间填充有硅凝胶，用于实现次级绕组闸间绝缘和和初、次级绕组之间的绝缘，通过提高绝缘介质的绝缘系数，减小了变压器初、次级绕组之间的绝缘距离，有利于减小高压脉冲变压器的漏感和体积，满足高压脉冲变压器小型化、轻量化、一体化及便携要求。

Description

一种高压脉冲变压器
技术领域
本发明涉及变压器领域，尤其是一种高压脉冲变压器。
背景技术
脉冲变压器是一种特殊类型变压器，与普通变压器不同的是，它变换的不是正弦电压或交流方波，其变换的是类似单极性脉冲。脉冲变压器被用于升高或降低脉冲电压，用于调整脉冲极性，使负载阻抗与输出阻抗相匹配。脉冲功率技术在核物理、电子束、加速器、激光、石油勘探、等离子体技术、微电子加工、生物与生物医学工程等领域具有广泛的应用。传统的脉冲变压器大多采用闭合磁芯方式，考虑磁饱和现象，通常变压器磁芯体积较大，考虑初次级绕组和磁芯的绝缘距离，通常采用填充变压器油的方式，变压器质量笨重，维护工作不易开展。
发明内容
基于现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种满足小型化、轻量化、一体化要求的高压脉冲变压器。
作为一种高压脉冲变压器，本发明的一个实施例包括：变压器骨架、磁芯、初级绕组和次级绕组，所述变压器骨架包括内骨架、外骨架和磁芯腔，所述磁芯设置于所述磁芯腔内，所述内骨架用于绕制次级绕组，所述外骨架用于绕制初级绕组，所述内骨架与所述外骨架之间填充有硅凝胶。
进一步地，所述变压器骨架由机械强度满足预设条件的绝缘材料制成。
进一步地，所述变压器骨架采用整体加工工艺制成。
进一步地，所述内骨架与所述外骨架为同轴结构，所述内骨架为锥体结构，所述外骨架为圆柱结构。
进一步地，所述高压脉冲变压器采用开环磁芯方式。
进一步地，所述内骨架外表面设置有环形槽。
进一步地，所述环形槽间的绝缘挡板设有过线槽。
进一步地，所述过线槽错位分布。
进一步地，所述变压器骨架还设置有上盖板和下盖板，所述上盖板安装于外骨架顶端，所述下盖板安装于磁芯腔底部。
进一步地，所述变压器骨架还设置有高压输出端，所述高压输出端外表面刻有环形槽。
本发明实施例可实现的积极有益技术效果包括：内、外骨架间填充有硅凝胶，用于实现次级绕组闸间绝缘和和初、次级绕组之间的绝缘，通过提高绝缘介质的绝缘系数，减小了变压器初、次级绕组之间的绝缘距离，有利于减小高压脉冲变压器的漏感和体积，满足高压脉冲变压器小型化、轻量化、一体化及便携要求。
本发明的其他方面和优点根据下面结合附图的详细的描述而变得明显，所述附图通过示例说明本发明的原理。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明实施例提供的高压脉冲变压器骨架结构示意图，
其中，1-内骨架、2-外骨架、3-上盖板、4-下盖板、5-磁芯腔、6-高压输出端；
图2为本发明实施例提供的高压脉冲变压器三维立体效果图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
一种高压脉冲变压器，包括变压器骨架、磁芯、初级绕组和次级绕组，图1为本发明实施例提供的高压脉冲变压器结构示意图，如图1所示，所述变压器骨架包括内骨架1、外骨架2和磁芯腔5，所述磁芯设置于所述磁芯腔5内，所述内骨架1用于绕制次级绕组，所述外骨架2用于绕制初级绕组，所述内骨架1与所述外骨架2之间填充有硅凝胶。
初级绕组和次级绕组是针对变压器二组线圈而言的，初级绕组，即初级线圈，也叫做原线圈，是指变压器接在输入电压端的线圈，为脉冲电压输入绕组，其采用单层多线并绕方式绕制，可有效减小绕组的电感；次级绕组，即次级线圈，也叫做付线圈，是指变压器接在用电器端的线圈，为脉冲电压输出绕组，采用多层、多线槽绕制，可有效减小绕组的分部电容。
示例性地，内骨架1与外骨架2间填充有GN521有机硅凝胶，填充硅凝胶可实现次级绕组闸间绝缘和和初、次级绕组之间的绝缘。硅凝胶灌封采用抽真空和高温固化工艺，通过提高绝缘介质的绝缘系数，减小了变压器初、次级绕组之间的绝缘距离，有利于减小高压脉冲变压器的漏感和体积。
变压器骨架由机械强度满足预设条件的绝缘材料制成，绝缘材料包括但不限于高分子聚乙烯、聚四氟乙烯，有机玻璃，尼龙。变压器骨架采用整体加工工艺制成，可有效避免拼接带来的沿绝缘表面爬电现象，有利于减小高压脉冲变压器的体积。
内骨架1与外骨架2为同轴结构，内骨架1绕制次级绕组在内，外骨架2绕制初级绕组在外，通过避免高压裸露在外，减少了高压脉冲变压器对周边电气设备的电磁干扰。内骨架1绕制次级绕组，次级绕组匝数较多，输出电压高，采用分槽方式绕制；外骨架2绕制初级绕组，初级绕组匝数较少，电压低，通过电流大，采用单层多线并绕方式绕制。次级绕组在内骨架1上从一端至另一端依次绕制，随着次级绕组上的电压逐渐提高，对绝缘距离的要求越来越高，次级绕组上的电压梯度增加，绝缘距离相应增加，考虑到次级绕组上的电压梯度变化，内骨架1采用锥体结构。外骨架2采用圆柱体结构，其两端设置有挡线端和卡线槽，用于实现对初级绕组的紧固和引出。
内骨架1外表面刻有环形槽，次级绕组采用三层绝缘线多层分槽方式绕制。环形槽之间设有一定厚度的绝缘挡板，作用是提高绕组之间的绝缘性能，绝缘挡板上设有过线槽，过线槽深度与绝缘挡板高度相同，过线槽作用为绕组间跨线。为防止过线槽之间出现沿绝缘表面爬电现象，过线槽成错位分布。
优化地，高压脉冲变压器采用开环磁芯方式，既提高了变压器的耦合系数，又避免了脉冲变压器易磁饱和问题。高压脉冲变压器磁芯选用微晶磁芯，该种磁芯能够满足较高的饱和磁感应强度(1.1～1.2T),具有高导磁率、低矫顽力、低损耗性能，以及具有良好的稳定性、耐磨性和耐蚀性,同时具有较低的价格。
变压器骨架还设置有上盖板3和下盖板4，上盖板3安装于外骨架2顶端，用于对内骨架1与外骨架2之间的灌封材料进行密封，以实现防潮和变压器加固；下盖板4安装于磁芯腔5底部，用于对磁芯进行紧固和密封。
变压器骨架还设置有高压输出端6，高压输出端6的作用是对变压器次级绕组的输出进行引出，输出高压线从高压输出端6的中心穿出，采用插接方式。高压输出端6外表面刻有环形槽，用于增大输出高压沿绝缘表面爬电的距离，高压输出端6、磁芯室5和内骨架1采用整体加工工艺制成，有利于增加相互之间的高压沿绝缘表面爬电的距离。
所述变压器输出电压大于85kV,输出电流大于0.5kA，耦合系数大于0.85，适用于重频高压脉冲充电、三电极气体开关重频触发等场合，满足高压脉冲变压器小型化、轻量化、一体化及便携要求。
本发明的不同方面、实施例、实施方式或特征能够单独使用或任意组合使用。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种高压脉冲变压器，其特征在于包括变压器骨架、磁芯、初级绕组和次级绕组，所述变压器骨架包括内骨架、外骨架和磁芯腔，所述磁芯设置于所述磁芯腔内，所述内骨架用于绕制次级绕组，所述外骨架用于绕制初级绕组，所述内骨架与所述外骨架之间填充有硅凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种高压脉冲变压器，其特征在于，所述变压器骨架由机械强度满足预设条件的绝缘材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种高压脉冲变压器，其特征在于，所述变压器骨架采用整体加工工艺制成。
4.根据权利要求1所述的一种高压脉冲变压器，其特征在于，所述内骨架与所述外骨架为同轴结构，所述内骨架为锥体结构，所述外骨架为圆柱体结构。
5.根据权利要求1所述的一种高压脉冲变压器，其特征在于，所述高压脉冲变压器采用开环磁芯方式。
6.根据权利要求1所述的一种高压脉冲变压器，其特征在于，所述内骨架外表面设置有环形槽。
7.根据权利要求6所述的一种高压脉冲变压器，其特征在于，所述环形槽间的绝缘挡板设有过线槽。
8.根据权利要求7所述的一种高压脉冲变压器，其特征在于，所述过线槽错位分布。
9.根据权利要求1所述的一种高压脉冲变压器，其特征在于，所述变压器骨架还设置有上盖板和下盖板，所述上盖板安装于外骨架顶端，所述下盖板安装于磁芯腔底部。
10.根据权利要求1所述的一种高压脉冲变压器，其特征在于，所述变压器骨架还设置有高压输出端，所述高压输出端外表面刻有环形槽。
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