CN109192467A - 一种用于逆变器的单相大阻抗变压器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于逆变器的单相大阻抗变压器及其制造方法，包括铁芯、绕组线圈和紧固组件，铁芯由若干片E型矽钢片和I型矽钢片对插叠加而形成，E型矽钢片的开口端朝上，I型矽钢片贴合设置于E型矽钢片的开口端；绕组线圈包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈，第一初级线圈、次级线圈和第二初级线圈从上到下依次套装于E型矽钢片中；第一初级线圈和次级线圈之间、以及次级线圈和第二初级线圈之间均设有气隙。在气隙中设有漏磁组件，从而增大变压器的阻抗，使变压器的阻抗达到6‑20％，抑制了高次谐波，使得应用本变压器的逆变器输出波形平滑纯净的正弦波，同时带载能力非常强，使整机效率提升20‑40％以上。

Description

一种用于逆变器的单相大阻抗变压器及其制造方法
技术领域
本发明涉及变压器领域，尤其涉及一种用于逆变器的单相大阻抗变压器及其制造方法。
背景技术
目前市场上单相1KW-10KW功率工频逆变器，其开关频率在10KHz以上，逆变端都是SPWM波形，该波形含有较多的高次谐波，高次谐波加载到逆变输出隔离变压器上，变压器的损耗加大30％以上，导致变压器的温升过高，效率低下，变压器功率大打折扣。所以一般传统的逆变输出隔离变压器体积都比较大，结构比较简单，但制造比较费时，成本也比较高，整机损耗大，特别是应用在光伏离网逆变器上，发出的电能被机器消耗更多。要解决这个问题，一是变压器前端串联一个同等功率电感来抑制谐波，但这样成本更高；二是把变压器的输入端阻抗做大，但是传统结构变压器无法把阻抗做大到4％以上。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于逆变器的单相大阻抗变压器及其制造方法，使变压器的阻抗达到6-20％，抑制了高次谐波，使得应用本变压器的逆变器输出波形平滑纯净的正弦波。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于逆变器的单相大阻抗变压器，包括铁芯、绕组线圈和紧固组件，所述绕组线圈套装于所述铁芯，所述紧固组件用于紧固所述铁芯；
所述铁芯由若干片E型矽钢片和I型矽钢片对插叠加而形成，所述E型矽钢片的开口端朝上，所述I型矽钢片贴合设置于所述E型矽钢片的开口端；
所述绕组线圈包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈，所述第一初级线圈、次级线圈和第二初级线圈从上到下依次套装于所述E型矽钢片中；
第一初级线圈和次级线圈之间、以及次级线圈和第二初级线圈之间均设有气隙，所述气隙的大小为3-8mm；
所述气隙中设有漏磁组件。
优选地，还包括连接组件，所述连接组件包括第一初级接线端子、第二初级接线端子、第一次级接线端子和第二次级接线端子；
所述第一初级线圈的起头引线和第二初级线圈的起头引线并联连接至所述第一初级接线端子，所述第一初级线圈的末尾引线和第二初级线圈的末尾引线并联连接至所述第二初级接线端子，所述次级线圈的起头引线连接至所述第一次级接线端子，所述次级线圈的末尾引线连接至所述第二次级接线端子。
优选地，所述漏磁组件包括漏磁矽钢片组和隔离环氧板，所述漏磁矽钢片组由多片漏磁矽钢片叠合而成，所述漏磁矽钢片组的顶部和底部各覆盖有所述隔离环氧板。
优选地，根据所需阻抗大小调节所述漏磁矽钢片组的漏磁矽钢片数量，所述漏磁矽钢片的宽度和E型矽钢片的窗口宽度相适应；
所述隔离环氧板的厚度为0.5-2mm。
优选地，相邻的漏磁矽钢片之间通过胶水粘合；第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈均由高温漆包线绕制而成。
优选地，第一初级线圈和第二初级线圈的总高度等于次级线圈的高度。
优选地，第一初级线圈、第二初级线圈、次级线圈加上两个漏磁组件的高度总和等于E型矽钢片的窗口高度。
优选地，所述I型矽钢片和E型矽钢片的贴合处采用氩弧焊接。
优选地，所述紧固组件包括铁脚架、穿芯螺杆和绝缘胶垫，所述铁芯的两侧各固定有所述铁脚架，铁芯两侧的铁脚架通过穿芯螺杆连接，所述穿芯螺杆的两端均设有绝缘胶垫。
优选地，一种变压器制造方法，制造所述用于逆变器的单相大阻抗变压器，包括以下步骤：
漏磁组件制造步骤，多片漏磁矽钢片叠合形成漏磁矽钢片组，并且相邻的漏磁矽钢片之间通过胶水粘合，然后漏磁矽钢片组的顶部和底部各覆盖一片隔离环氧板，制成漏磁组件；
绕组安装步骤，若干片E型矽钢片和I型矽钢片对插叠加而形成铁芯，E型矽钢片的开口端朝上，第一初级线圈、次级线圈和第二初级线圈从上到下依次套装于所述E型矽钢片中，并且第一初级线圈和次级线圈之间、以及次级线圈和第二初级线圈之间设有气隙，所述气隙的大小为3-8mm，在气隙中设置漏磁组件；
然后I型矽钢片通过氩弧焊接方式贴合设置于所述E型矽钢片的开口端；
紧固步骤，在铁芯的两侧各安装铁脚架，铁芯两侧的铁脚架通过穿芯螺杆连接，然后在穿芯螺杆的两端安装绝缘胶垫。
所述用于逆变器的单相大阻抗变压器中，次级线圈设置于第一初级线圈和第二初级线圈之间，第一初级线圈和第二初级线圈是并联的，从而当第一初级线圈和第二初级线圈有电流通过时，E型矽钢片的窗口上下产生的磁势是一致而均匀的；中间的次级线圈能更好的感应耦合，能有效地降低变压器满载时的压降，同时还能控制满载后波形失真。第一初级线圈和次级线圈之间、以及次级线圈和第二初级线圈之间均设有气隙，所述气隙的大小为3-8mm，并在气隙中设有漏磁组件，从而增大变压器的阻抗，使变压器的阻抗达到6-20％，抑制了高次谐波，使得应用本变压器的逆变器输出波形平滑纯净的正弦波，同时带载能力非常强，使整机效率提升20-40％以上。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的变压器前视图；
图2是本发明其中一个实施例的变压器侧视图；
图3是本发明其中一个实施例的铁芯结构图；
图4是本发明其中一个实施例的漏磁组件结构图；
图5是本发明其中一个实施例的绕组线圈电气连接图。
其中：铁芯1；E型矽钢片11；I型矽钢片12；绕组线圈2；漏磁组件3；紧固组件4；第一初级线圈21；第二初级线圈22；次级线圈23；连接组件5；第一初级接线端子51；第二初级接线端子52；第一次级接线端子53；第二次级接线端子54；漏磁矽钢片组31；隔离环氧板32；铁脚架41；穿芯螺杆42；绝缘胶垫43。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的用于逆变器的单相大阻抗变压器，如图1、图2所示，包括铁芯1、绕组线圈2和紧固组件4，所述绕组线圈2套装于所述铁芯1，所述紧固组件4用于紧固所述铁芯1；
如图3所示，所述铁芯1由若干片E型矽钢片11和I型矽钢片12对插叠加而形成，所述E型矽钢片11的开口端朝上，所述I型矽钢片12贴合设置于所述E型矽钢片11的开口端；
所述绕组线圈2包括第一初级线圈21、第二初级线圈22和次级线圈23，所述第一初级线圈21、次级线圈23和第二初级线圈22从上到下依次套装于所述E型矽钢片11中；
第一初级线圈21和次级线圈23之间、以及次级线圈23和第二初级线圈22之间均设有气隙，所述气隙的大小为3-8mm；所述气隙中设有漏磁组件3。
优选地，如图1、图5所示，还包括连接组件5，连接组件5包括第一初级接线端子51、第二初级接线端子52、第一次级接线端子53和第二次级接线端子54；
所述第一初级线圈21的起头引线和第二初级线圈22的起头引线并联连接至所述第一初级接线端子51，所述第一初级线圈21的末尾引线和第二初级线圈22的末尾引线并联连接至所述第二初级接线端子52，所述次级线圈23的起头引线连接至所述第一次级接线端子53，所述次级线圈23的末尾引线连接至所述第二次级接线端子54。
所述用于逆变器的单相大阻抗变压器中，次级线圈23设置于第一初级线圈21和第二初级线圈22之间，第一初级线圈21和第二初级线圈22是并联的，从而当第一初级线圈21和第二初级线圈22有电流通过时，E型矽钢片11的窗口上下产生的磁势是一致而均匀的；中间的次级线圈23能更好的感应耦合，能有效地降低变压器满载时的压降，同时还能控制满载后波形失真。第一初级线圈21和次级线圈23之间、以及次级线圈23和第二初级线圈22之间均设有气隙，所述气隙的大小为3-8mm，并在气隙中设有漏磁组件3，从而增大变压器的阻抗，使变压器的阻抗达到6-20％，抑制了高次谐波，使得应用本变压器的逆变器输出波形平滑纯净的正弦波，同时带载能力非常强，使整机效率提升20-40％以上。
优选地，如图4所示，所述漏磁组件3包括漏磁矽钢片组31和隔离环氧板32，所述漏磁矽钢片组31由多片漏磁矽钢片叠合而成，所述漏磁矽钢片组31的顶部和底部各覆盖有所述隔离环氧板32。漏磁矽钢片组31的漏磁矽钢片数量由实际所需的阻抗大小来制定。漏磁矽钢片组31的顶部和底部各覆盖有所述隔离环氧板32，从而实现第一初级线圈21和次级线圈23之间，以及次级线圈23和第二初级线圈22之间的电气绝缘。
优选地，根据所需阻抗大小调节所述漏磁矽钢片组31的漏磁矽钢片数量，所述漏磁矽钢片的宽度和E型矽钢片11的窗口宽度相适应；所述隔离环氧板32的厚度为0.5-2mm。
优选地，相邻的漏磁矽钢片之间通过胶水粘合；第一初级线圈21、第二初级线圈22和次级线圈23均由高温漆包线绕制而成。胶水粘合可固定漏磁矽钢片，防止产生噪音。
优选地，第一初级线圈21和第二初级线圈22的总高度等于次级线圈23的高度。因为变压器的初级功率和次级功率是相同的，第一初级线圈21、第二初级线圈22和次级线圈23的体积是一样的。所以这个高度限制会让线圈的厚度是一致的。
优选地，第一初级线圈21、第二初级线圈22、次级线圈23加上两个漏磁组件3的高度总和等于E型矽钢片11的窗口高度，有利于I型矽钢片12和E型矽钢片11的贴合，节省变压器的用料，结构更为协调。
优选地，所述I型矽钢片12和E型矽钢片11的贴合处采用氩弧焊接。避免插片过程中I型矽钢片12和E型矽钢片11易出现卡片现象，可有效提高硅钢片利用率。
优选地，如图1、图2所示，所述紧固组件4包括铁脚架41、穿芯螺杆42和绝缘胶垫43，所述铁芯1的两侧各固定有所述铁脚架41，铁芯1两侧的铁脚架41通过穿芯螺杆42连接，所述穿芯螺杆42的两端均设有绝缘胶垫43。紧固组件4通过铁脚架41和穿芯螺杆42紧固所述铁芯1，安装可靠性高。
优选地，一种变压器制造方法，制造所述用于逆变器的单相大阻抗变压器，包括以下步骤：
漏磁组件制造步骤，多片漏磁矽钢片叠合形成漏磁矽钢片组31，并且相邻的漏磁矽钢片之间通过胶水粘合，然后漏磁矽钢片组31的顶部和底部各覆盖一片隔离环氧板32，制成漏磁组件3；
绕组安装步骤，若干组E型矽钢片11和I型矽钢片12对插叠加而形成铁芯1，E型矽钢片11的开口端朝上，第一初级线圈21、次级线圈23和第二初级线圈22从上到下依次套装于所述E型矽钢片11中，并且第一初级线圈21和次级线圈23之间、以及次级线圈23和第二初级线圈22之间设有气隙，所述气隙的大小为3-8mm，在气隙中设置漏磁组件3；
然后I型矽钢片12通过氩弧焊接方式贴合设置于所述E型矽钢片11的开口端；
紧固步骤，在铁芯1的两侧各安装铁脚架41，铁芯1两侧的铁脚架41通过穿芯螺杆42连接，然后在穿芯螺杆42的两端安装绝缘胶垫43。
所述变压器制造方法，相邻的漏磁矽钢片之间通过胶水粘合，防止产生噪音；次级线圈23设置于第一初级线圈21和第二初级线圈22之间，第一初级线圈21和第二初级线圈22是并联的，从而当第一初级线圈21和第二初级线圈22有电流通过时，E型矽钢片11的窗口上下产生的磁势是一致而均匀的；中间的次级线圈23能更好的感应耦合，能有效地降低变压器满载时的压降，同时还能控制满载后波形失真。第一初级线圈21和次级线圈23之间、以及次级线圈23和第二初级线圈22之间均设有气隙，所述气隙的大小为3-8mm，并在气隙中设有漏磁组件3，从而增大变压器的阻抗，使变压器的阻抗达到6-20％，抑制了高次谐波，使得应用本变压器的逆变器输出波形平滑纯净的正弦波，同时带载能力非常强，使整机效率提升20-40％以上。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于逆变器的单相大阻抗变压器，包括铁芯、绕组线圈和紧固组件，所述绕组线圈套装于所述铁芯，所述紧固组件用于紧固所述铁芯，其特征在于：
所述铁芯由若干片E型矽钢片和I型矽钢片对插叠加而形成，所述E型矽钢片的开口端朝上，所述I型矽钢片贴合设置于所述E型矽钢片的开口端；
所述绕组线圈包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈，所述第一初级线圈、次级线圈和第二初级线圈从上到下依次套装于所述E型矽钢片中；
第一初级线圈和次级线圈之间、以及次级线圈和第二初级线圈之间均设有气隙，所述气隙的大小为3-8mm；
所述气隙中设有漏磁组件。
2.根据权利要求1所述的用于逆变器的单相大阻抗变压器，其特征在于：还包括连接组件，所述连接组件包括第一初级接线端子、第二初级接线端子、第一次级接线端子和第二次级接线端子；
所述第一初级线圈的起头引线和第二初级线圈的起头引线并联连接至所述第一初级接线端子，所述第一初级线圈的末尾引线和第二初级线圈的末尾引线并联连接至所述第二初级接线端子，所述次级线圈的起头引线连接至所述第一次级接线端子，所述次级线圈的末尾引线连接至所述第二次级接线端子。
3.根据权利要求1所述的用于逆变器的单相大阻抗变压器，其特征在于：所述漏磁组件包括漏磁矽钢片组和隔离环氧板，所述漏磁矽钢片组由多片漏磁矽钢片叠合而成，所述漏磁矽钢片组的顶部和底部各覆盖有所述隔离环氧板。
4.根据权利要求3所述的用于逆变器的单相大阻抗变压器，其特征在于：
根据所需阻抗大小调节所述漏磁矽钢片组的漏磁矽钢片数量，所述漏磁矽钢片的宽度和E型矽钢片的窗口宽度相适应；
所述隔离环氧板的厚度为0.5-2mm。
5.根据权利要求3所述的用于逆变器的单相大阻抗变压器，其特征在于：相邻的漏磁矽钢片之间通过胶水粘合；第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈均由高温漆包线绕制而成。
6.根据权利要求1所述的用于逆变器的单相大阻抗变压器，其特征在于：第一初级线圈和第二初级线圈的总高度等于次级线圈的高度。
7.根据权利要求1所述的用于逆变器的单相大阻抗变压器，其特征在于：
第一初级线圈、第二初级线圈、次级线圈加上两个漏磁组件的高度总和等于E型矽钢片的窗口高度。
8.根据权利要求1所述的用于逆变器的单相大阻抗变压器，其特征在于：所述I型矽钢片和E型矽钢片的贴合处采用氩弧焊接。
9.根据权利要求1所述的用于逆变器的单相大阻抗变压器，其特征在于：所述紧固组件包括铁脚架、穿芯螺杆和绝缘胶垫，所述铁芯的两侧各固定有所述铁脚架，铁芯两侧的铁脚架通过穿芯螺杆连接，所述穿芯螺杆的两端均设有绝缘胶垫。
10.一种变压器制造方法，其特征在于：制造如权利要求1至9任意一项所述的用于逆变器的单相大阻抗变压器，包括以下步骤：
漏磁组件制造步骤，多片漏磁矽钢片叠合形成漏磁矽钢片组，并且相邻的漏磁矽钢片之间通过胶水粘合，然后漏磁矽钢片组的顶部和底部各覆盖一片隔离环氧板，制成漏磁组件；
绕组安装步骤，若干片E型矽钢片和I型矽钢片对插叠加而形成铁芯，E型矽钢片的开口端朝上，第一初级线圈、次级线圈和第二初级线圈从上到下依次套装于所述E型矽钢片中，并且第一初级线圈和次级线圈之间、以及次级线圈和第二初级线圈之间设有气隙，所述气隙的大小为3-8mm，在气隙中设置漏磁组件；
然后I型矽钢片通过氩弧焊接方式贴合设置于所述E型矽钢片的开口端；
紧固步骤，在铁芯的两侧各安装铁脚架，铁芯两侧的铁脚架通过穿芯螺杆连接，然后在穿芯螺杆的两端安装绝缘胶垫。
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