CN110752080A - 一种环氧树脂绝缘高频高压变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高频高压开关电源技术领域且公开了一种环氧树脂绝缘高频高压变压器，环氧树脂绝缘高频高压变压器由铁芯、绕组、出线端子等组件构成、上述组件通过环氧树脂在专用模具中浇注，固化为一个整体。其中，铁芯主要由锰锌铁氧体磁芯或铁基非晶磁芯构成；绕组由绕组骨架和三层绝缘线材制作而成，采用分段式绕制工艺；出线端子采用电缆式出线；环氧树脂的耐热等级为F级及以上，一般采用双组分带填料导热系数超过0.6W/m·K的耐高温环氧树脂。本发明方案中的环氧树脂绝缘高频高压变压器采用一体式设计，绕组和铁芯均封装在环氧树脂内部，无需外壳，具有体积小、重量轻、无油安全、免维护的典型特征。

Description

一种环氧树脂绝缘高频高压变压器
技术领域
本发明涉及高频高压开关电源技术领域，尤其涉及一种环氧树脂绝缘高频高压变压器。
背景技术
高频高压变压器主要应用在电子束焊机、等离子空气净化器、激光器等电气设备中，是高频高压电源的核心组件，主要起升压、隔离作用。
目前，高频高压变压器大多采用变压器油作为主绝缘材料，这种变压器称为油浸式高频高压变压器。由于变压器油具有可燃和容易泄露的特点，限制了油浸式高频高压变压器在防火等级较高或户外的应用。
当前行业内应用的高频高压变压器大多采用油浸式绝缘，具有体积大、存在漏油隐患的缺点，在一些对防爆要求较高的应用场所，迫切需要无油化的干式高频高压变压器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种环氧树脂绝缘高频高压变压器，结构紧凑，绝缘可靠，在相同容量及电压等级的情况下，重量降低20%以上，与油浸式变压器相比，后期使用免维护，应用范围及使用场所更广泛，可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种环氧树脂绝缘高频高压变压器，包括：
绕组骨架，所述绕组骨架采用玻璃钢材质制作；
低压绕组，所述低压绕组绕制在所述绕组骨架的上部；
高低压主绝缘，所述高低压主绝缘绕制在所述低压绕组的外部；
段间绝缘，所述段间绝缘绕制在所述高低压主绝缘的外部；
高压绕组，所述高压绕组绕制在所述段间绝缘的外部；
高压外层绝缘，所述高压外层绝缘绕制在所述高压绕组的外部；
环氧树脂，所述环氧树脂绕制于所述高压外层绝缘的外部，所述环氧树脂设置有两层；
铁芯，所述铁芯设置于两层所述环氧树脂之间；
高压电缆出线、低压电缆进线向外伸出，分别与需要高频高压电源的负载和提供高频低压交流电的逆变电源连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述铁芯包括：
E型锰锌铁氧体磁芯或铁基非晶磁芯，所述E型锰锌铁氧体磁芯设置有2件，
其中，所述E型锰锌铁氧体磁芯或铁基非晶磁芯对接而成，形成双O型磁通路。
作为本发明的一种优选技术方案，所述绕组骨架通孔尺寸与铁芯中柱尺寸匹配，
所述绕组骨架所有结构件厚度≥3mm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述绕组骨架绕制匝数。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高低压主绝缘厚度≥2mm。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：
1、环氧树脂绝缘高频高压变压器由铁芯、绕组、出线端子等组件构成、上述组件通过环氧树脂在专用模具中浇注，固化为一个整体。
2、其中，铁芯主要由锰锌铁氧体磁芯或铁基非晶磁芯构成；绕组由绕组骨架和三层绝缘线材制作而成，采用分段式绕制工艺；出线端子采用电缆式出线；环氧树脂的耐热等级为F级及以上，一般采用双组分带填料导热系数超过0.6W/m·K的耐高温环氧树脂。
3、本发明方案中的环氧树脂绝缘高频高压变压器采用一体式设计，绕组和铁芯均封装在环氧树脂内部，无需外壳，具有体积小、重量轻、无油安全、免维护的典型特征。
4、本专利结构紧凑，绝缘可靠，在相同容量及电压等级的情况下，重量降低20%以上，与油浸式变压器相比，后期使用免维护，应用范围及使用场所更广泛。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明实施例所述的一种环氧树脂绝缘高频高压变压器示意图；
图2是本发明实施例所述的一种环氧树脂绝缘高频高压变压器铁芯结构示意图；
图3是本发明实施例所述的一种环氧树脂绝缘高频高压变压器绕组骨架结构示意图；
图4是本发明实施例所述的一种环氧树脂绝缘高频高压变压器模具结构示意图；
图5是本发明实施例所述的一种环氧树脂绝缘高频高压变压器A处结构放大图。
图中标号：1-高压电缆出线，2-低压电缆进线，3-环氧树脂，4-铁芯，5-绕组骨架，6-低压绕组，7-高低压主绝缘，8-高压外层绝缘，9-段间绝缘，10-高压绕组，11-E型锰锌铁氧体磁芯,13-钢制模具。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一：
请参阅图1-5，本发明一种环氧树脂绝缘高频高压变压器，本方案采用一体化设计，变压器全部组件通过环氧树脂3浇注固化为一个整体。
其中，高压出线电缆1和低压进线电缆2向外伸出，分别与需要高频高压电源的负载和提供高频低压交流电的逆变电源连接。
环氧树脂3在高频高压变压器中的主要作用是绝缘和散热，
本方案采用带填料耐高温的双组分环保树脂，要求其耐压超过25kV/mm, 导热系数不低于0.6W/m·K，介电损耗tanσ不高于0.005，采用真空浇注工艺完成封灌。
本设计方案中低压绕组6、高低压主绝缘7、段间绝缘9、高压绕组10和高压外层绝缘8，由内及外依次绕制在绕组骨架5上。
然后与铁芯4、高压出线电缆1和低压进线电缆2组装在一起，构成变压器器身。
图2是铁芯结构示意图，由2件E型锰锌铁氧体磁芯或铁基非晶磁芯对接而成，形成双O型磁通路，进行能量传输。
图3是绕组骨架结构示意图。
绕组骨架5采用玻璃钢材质制作，通孔尺寸与铁芯中柱尺寸匹配，利于套装。绕组骨架功能是支撑和绝缘，所有结构件厚度不小于3mm，保证高压绕组在40kV高电压下正常工作。
结合图1和图3介绍绕组的制作过程：
先在绕组骨架5上绕制匝数较少的低压绕组6；
完成后用聚酯薄膜或玻璃丝带绕制高低压主绝缘7，厚度不小于2mm；
再用马拉胶带在高低压主绝缘7层上制作段间绝缘7；
其后绕制匝数较多的高压绕组10，采用分段结构，示意图中为4段结构，可以根据需要调整段数，段数通常取2～10；
最后用聚酯薄膜或玻璃丝带绕制高压外层绝缘8，厚度不小于2mm。
图4是浇注用模具示意图。
模具由高硬度钢板制作，内壁拔模角度为2～3度，利于变压器浇筑后脱模。
本发明中环氧树脂绝缘高频高压变压器技术方案实施工艺步骤如下：
步骤1：将铁芯、绕组、模具等组件同步制作完成，进入总装环节。
步骤2：将绕组套装在铁芯上，放入模具，并进行固定。
步骤3：上述工件放入真空加热箱进行干燥和升温，温度设为80℃。
步骤4：将双组分环氧树脂按配方混合后，进行真空脱气，然后注入模具，进行抽真空，并保持20分钟，至无气泡冒出。
步骤5：破除真空后，将温度升高至130～150℃，加热2～4小时，使环氧树脂固化。
步骤6：变压器静置冷却至室温后进行试验。
上述技术方案是本发明的优选技术方案，方案的局部变动依然属于本发明保护范围之内。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种环氧树脂绝缘高频高压变压器，其特征在于：包括：
绕组骨架（5），所述绕组骨架（5）采用玻璃钢材质制作；
低压绕组（6），所述低压绕组（6）绕制在所述绕组骨架（5）的上部；
高低压主绝缘（7），所述高低压主绝缘（7）绕制在所述低压绕组（6）的外部；
段间绝缘（9），所述段间绝缘（9）绕制在所述高低压主绝缘（7）的外部；
高压绕组（10），所述高压绕组（10）绕制在所述段间绝缘（9）的外部；
高压外层绝缘（8），所述高压外层绝缘（8）绕制在所述高压绕组（10）的外部；
环氧树脂（3），所述环氧树脂（3）绕制于所述高压外层绝缘（8）的外部，所述环氧树脂（3）设置有两层；
铁芯（4），所述铁芯（4）设置于两层所述环氧树脂（3）之间；
高压电缆出线（1）、低压电缆进线（2）向外伸出，分别与需要高频高压电源的负载和提供高频低压交流电的逆变电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂绝缘高频高压变压器，其特征在于：所述铁芯（4）包括：
E型锰锌铁氧体磁芯（11）或铁基非晶磁芯，所述E型锰锌铁氧体磁芯（11）设置有2件，
其中，所述E型锰锌铁氧体磁芯（11）或铁基非晶磁芯对接而成，形成双O型磁通路。
3.根据权利要求2所述的一种环氧树脂绝缘高频高压变压器，其特征在于：所述绕组骨架（5）通孔尺寸与铁芯（4）中柱尺寸匹配，
所述绕组骨架（5）所有结构件厚度≥3mm。
4.根据权利要求3所述的一种环氧树脂绝缘高频高压变压器，其特征在于：所述绕组骨架（5）绕制匝数。
5.根据权利要求4所述的一种环氧树脂绝缘高频高压变压器，其特征在于：所述高低压主绝缘（7）厚度≥2mm。
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