CN111149179B - 用于焊接型电源的使用实心导线的高频变压器 - Google Patents
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Abstract
公开了用于焊接型电源的使用实心导线的高频变压器。示例性焊接型电源变压器包括第一线圈组装件、第二线圈组装件以及至少部分地设置在第一线轴和第二线轴内的第一磁芯和第二磁芯,该第一线圈组装件包含第一多匝第一实心导线以及第二多匝第二导体,该第一多匝第一实心导线缠绕在第一线轴周围以形成第一单层初级绕组,该第二多匝第二导体在第一多匝上方以形成第一单层次级绕组,该第二线圈组装件包含第三多匝第二实心导线以及第四多匝第二导体,该第三多匝第二实心导线缠绕在第二线轴周围以形成第二单层初级绕组,该第四多匝第二导体在第三多匝上方以形成第二单层次级绕组。
Description
相关申请
本国际申请要求2018年9月27日提交的标题为“High-Frequency TransformersUsing Solid Wire for Welding-Type Power Supplies”的美国专利申请序列号16/144,535和2017年9月29日提交的标题为“High-Frequency Transformers Using Solid Wirefor Welding-Type Power Supplies”的美国临时专利申请序列号62/565,615的优先权。美国专利申请序列号16/144,535和美国临时专利申请序列号62/565,615的全部内容通过引用并入本文中。
背景技术
本公开总体上涉及电磁变压器,并且更具体地涉及用于焊接型电源的使用实心导线的高频变压器。
在常规焊接电源中使用在高电压和高电流下操作的高频变压器。焊接电源的输出级例如可以包括电磁变压器,以将焊接电源的较高总线电压转换为高电流焊接输出。变压器初级线圈电压在20到100Khz时可以大约为465伏,而次级线圈电流可以大约为400安培。
现代变压器在高频焊接变压器中使用李兹线。虽然李兹线非常昂贵、难以端接,但非常柔软。李兹线由绝缘的小规格磁导线的扭绞组的单独束构成。李兹线的结构具有使磁场平均的效果,从而使加感电流或多或少均匀地流过所有绞合线,就好像李兹线承载DC而不是高频AC电流一样。李兹线易于缠绕在线轴上,并且可以易于在整个焊接电源中布线。
附图说明
图1是根据本公开的方面示例性实心导线变压器的组装图。
图2是图1的示例性实心导线变压器的部分分解图。
图3是图1的实心导线变压器的示例性线轴、示例性U形磁芯和示例性第三绕组的另一视图。
图4是图1的前线圈组装件和前线轴的视图。
图5是图1的后线圈组装件和后线轴的视图。
图6示出了根据本公开的方面示例性焊接型电源电路板,图1的示例性实心导线变压器安装在该焊接型电源电路板上。
图7是根据本公开的方面包括用于初级绕组的金属带的另一示例性变压器的组装图。
附图不是按比例绘制的。在适当的情况下,在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相似或相同的元件。
具体实施方式
为了促进对本公开的原理的理解,现在将参考附图中示出的示例,并且将使用特定语言来描述所述示例。然而,应当理解,本公开并非旨在限制权利要求的范围。对所说明的示例的修改以及对本文中所说明的本公开原理的此类进一步应用被视为本公开所属领域的技术人员通常会想到的。
如本文所使用,术语“电路”和“电路系统”是指物理电子部件(即硬件)和任何软件和/或固件(代码),所述任何软件和/或固件可以配置硬件、由硬件执行和/或以其他方式与硬件相关联。如本文所使用,例如,当执行第一组一行或多行代码时,特定的处理器和存储器可以包含第一“电路”,而当执行第二组一行或多行代码时,可以包含第二“电路”。如本文所用,“和/或”是指列表中通过“和/或”连接的项目中的任何一个或多个。例如,“x和/或y”意指三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换句话说,“x和/或y”是指“x和y中的一个或两个”。作为另一示例,“x、y和/或z”意指七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。换句话说,“x、y和/或z”意指“x、y和z中的一个或多个”。如本文所用,术语“示例性”意指充当非限制性示例、例子或实例。如本文所用,术语“例如”和“诸如”列出一个或多个非限制性示例、例子或实例的列表。如本文所使用,无论功能的执行是否(例如,通过操作者可配置的设置、工厂调整等)被禁用或未被启用,只要电路系统包含执行该功能所必需的硬件和代码(如果有必要的话),那么该电路系统就“可操作”地执行该功能。
如本文所用,焊接型电源是指当向其施加电力时能够为焊接、包覆、等离子切割、感应加热、激光(包括激光焊接和激光包覆)、碳弧切割或刨削和/或电阻预热供电的任何装置,包括但不限于变压器-整流器、逆变器、转换器、谐振电源、准谐振电源、开关模式电源等,以及与其相关联的控制电路系统和其他辅助电路系统。
本公开的示例性焊接型电源变压器包括第一线圈组装件和第二线圈组装件,以及设置在第一线轴和第二线轴内的第一磁芯和第二磁芯。示例性第一线圈组装件包括第一多匝第一实心导线以及第二多匝第二导体,所述第一多匝第一实心导线缠绕在第一线轴周围以形成第一单层初级绕组,所述第二多匝第二导体在所述第一多匝上面以形成第一单层次级绕组。第二线圈组装件包括第三多匝第二实心导线以及第四多匝第二导体,所述第三多匝第二实心导线缠绕在第二线轴周围以形成第二单层初级绕组,所述第四多匝第二导体在所述第三多匝上面以形成第二单层次级绕组。
在一些示例中,第一实心导线包括实心磁导线或挤压铝或轧制铝。在一些示例中,第一铁氧体磁芯包含第一U形磁芯,并且第二铁氧体磁芯包含第二U形磁芯,其中第一U形磁芯和第二U形磁芯被配置为插入到第一线轴和第二线轴中的每一个中。一些这样的示例还包括第三绕组,所述第三绕组缠绕在第一U形磁芯的桥部分周围。一些示例性变压器还包括屏蔽铁氧体以增加第三绕组的漏电感。
在一些示例性变压器中,第一单层次级绕组与第二单层次级绕组串联耦接以形成具有中心抽头的多磁芯次级绕组。在一些示例中,第一单层初级绕组具有第一绝缘部,第一单层次级绕组具有第二绝缘部,并且第一单层次级绕组缠绕在第一单层初级绕组周围。
在一些示例性变压器中,次级绕组包括挤压铝或挤压铜。在一些这样的示例中,次级绕组包括长圆形(obround)横截面、矩形横截面或具有圆角的矩形横截面中的至少一个。一些示例性变压器还包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)管,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)管围绕第一次级绕组和第二次级绕组的邻近第一初级绕组和第二初级绕组的至少部分。一些示例性变压器包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜缠绕在第一次级绕组和第二次级绕组的邻近第一初级绕组和第二初级绕组的至少部分周围。
在一些示例中,第一多匝第一实心导线中的每一个都包括第一实心导线的平行绕组。在一些示例中,当第一磁芯和第二磁芯定位在第一线轴和第二线轴内时,第一线轴和第二线轴被机械地耦接。在一些示例中,第一单层初级绕组与第二单层初级绕组串联耦接以形成多磁芯初级绕组。在一些示例中,第一铁氧体磁芯和第二铁氧体磁芯以及第一线轴和第二线轴具有长圆形横截面。
本公开的示例性焊接型电源包括:开关模式电源电路,以便将处于第一电压和第一频率的输入功率转换为第二电压和第二频率;以及高频变压器,以便将处于第二频率的第二电压转换为输出电流。高频变压器包括第一线圈组装件和第二线圈组装件,以及设置在第一线轴和第二线轴内的第一磁芯和第二磁芯。示例性第一线圈组装件包括第一多匝第一实心导线以及第二多匝第二导体,所述第一多匝第一实心导线缠绕在第一线轴周围以形成第一单层初级绕组,所述第二多匝第二导体在所述第一多匝上面以形成第一单层次级绕组。第二线圈组装件包括第三多匝第二实心导线以及第四多匝第二导体,所述第三多匝第二实心导线缠绕在第二线轴周围以形成第二单层初级绕组,所述第四多匝第二导体在所述第三多匝上面以形成第二单层次级绕组。
在一些示例中,第一线轴包括安装脚,所述安装脚被配置成将高频变压器固定到焊接型电源。在一些示例中,第一线轴包括一个或多个夹子,该夹子被配置成与第一线轴和第二线轴配合以将第一磁芯和第二磁芯固定到第一线轴和第二线轴。
本公开的另一焊接型电源变压器包括:第一线圈组装件、第二线圈组装件,以及至少部分地设置在第一线轴和第二线轴内的第一磁芯和第二磁芯,所述第一线圈组装件包含第一多匝第一实心导线以及第二多匝第二导体,所述第一多匝第一实心导线缠绕在第一线轴周围以形成第一单层初级绕组,所述第二多匝第二导体在第一线轴周围以形成第一单层次级绕组,所述第二线圈组装件包含第三多匝第二实心导线以及第四多匝第二导体,所述第三多匝第二实心导线缠绕在第二线轴周围以形成第二单层初级绕组,所述第四多匝第二导体在第二线轴周围以形成第二单层次级绕组。
在一些示例中,第一多匝和第二多匝缠绕在第一线轴的至少一个相同部分周围,并且第三多匝和第四多匝缠绕在第二线轴的至少一个相同部分周围。
图1是示例性实心导线变压器100的组装图。图2是图1的示例性实心导线变压器100的部分分解图。图1的示例性实心导线变压器100包括前线圈组装件102和后线圈组装件104。前线圈组装件102具有第一匝实心导线106,所述第一匝实心导线缠绕在前线轴108周围以形成第一单层初级绕组。前线圈组装件102具有第二匝导体110,所述第二匝导体在第一匝实心导线106上方以形成第一单层次级绕组。类似地,后线圈组装件104具有第三匝实心导线112以及第四匝第二导体116,所述第三匝实心导线缠绕在后线轴114周围以形成第二单层初级绕组,所述第四匝第二导体在实心导线112上方以形成第二单层次级绕组。示例性实心导线变压器100还包括至少部分地设置在前线轴108和后线轴114内的第一磁芯118和第二磁芯120(例如铁氧体磁芯)。示例性实心导线106、112可以是磁导线、挤压铝线、轧制铝线和/或其他类型的实心导线。实心导线106、112可以设有匝间绝缘部,诸如漆包绝缘部、挤压绝缘部和/或其他类型的绝缘部,并且所述匝间绝缘部可以在构造导线时和/或随后但是在缠绕实心导线106、112之前被添加到导线。在一些其他示例中,可以诸如通过模制线轴108、114以分离实心导线106、112的匝来提供设置匝间绝缘部的替代方法。
图1的示例性变压器100的生产成本(例如,材料和/或制造成本)显著低于使用李兹线的具有类似规格的变压器,并且具有足够的热性能。示例性变压器100的构造解决了通常与使用实心导线相关联的几个问题。例如,变压器100被缠绕成使得实心导线106、112布置在线轴108、114上,从而使得实心导线106、112的端接和/或布线比使用李兹线更容易。如下所述,线轴108、114具有特征部,以便将完成的变压器100安装到焊接型电源,诸如安装在电路板上或安装到塑料或金属板机箱上。变压器100具有较低成本的初级次级间绝缘部,当导体110、116被布线在电源内时,该初级次级间绝缘部还用作次级绕组导体110、116上的套管。
示例性磁芯118、120是U形铁氧体磁芯,每个都具有使绕组(例如,导线106、112和导体110、116)更容易缠绕的长圆形横截面。两个线轴108、114中的每一个都装配在U形磁芯118、120的每个腿部上。在一些其他示例中,磁芯118、120可以是不同形状的,诸如使用E形磁芯(具有适当的横截面积)。在图1的示例中,每个线轴108、114具有放置在次级绕组(例如,导体110、116)下方的初级绕组(例如,实心导线106、112)。换句话说,次级绕组缠绕在处于每个线轴108、114上的初级绕组上方。
在图1和图2的示例中,初级绕组的实心导线106、112并联耦接。然而,初级绕组可以串联放置。次级绕组的导体110、116以中心抽头配置串联连接。例如,次级的相应导体110、116的第一端122、124耦接以形成中心抽头,且相应导体110、116的第二端126、128连接到电源的不同部件(例如,连接到整流器和/或连接到焊接型电源的输出端子)。
图1和图2的示例性变压器100包括第三绕组130,该第三绕组130使用实心导线来缠绕而成,并被放置在示例性磁芯118的桥(例如,中间腿)部上。示例性第三绕组130的定位允许省略在使用李兹线的传统变压器中可能需要的单独电感器。将第三绕组130放置在变压器100的一端(例如,从初级绕组移除),增加了初级线圈的漏电感。为了进一步增加漏电感,将附加的矩形铁氧体棒132放置在线轴108、114的凹穴134中。铁氧体棒132还可以将漏电感调谐到为特定电路指定的最终值。铁氧体棒132可以通过例如一段PET或玻璃细丝膜来固定。
图3是图1和图2的实心导线变压器100的示例性线轴108、114、示例性U形磁芯118、120和示例性第三绕组130的另一视图。
示例性U形磁芯118、120的腿部302a、302b、304a、304b各自具有长圆形横截面。腿部302a-304b的长圆形横截面基本上与其中插入着腿部302a-304b的线轴108、114的长圆形横截面匹配。示例性线轴108、114是相同的并且具有互补的端部306a、306b、308a、308b,以使得线轴108、144的相对端嵌套。因此,可以使用单个模制工具来生产线轴108、114。在其他示例中,线轴108、114可以具有不同的特征部。
第三绕组130使用成对的对称线轴310a、310b。示例性第三绕组130使用磁导线、玻璃套管和成对的环形端子。第三绕组130是使用胶带来固定到线轴310a、310b上。
磁芯118、120是用弹簧夹312来保持就位,弹簧夹312与线轴108、114上的棘爪接合。弹簧夹312不需要安装支架和/或螺钉来将磁芯118、120夹紧在一起。为了允许使用弹簧夹312,磁芯118、120在前表面和/或后表面上被研磨,以使得腿部的总长度保持在紧公差(例如,+/-0.005英寸)。弹簧夹312还施加足够高的接触压力以使磁芯118、120的面314保持接触。除了弹簧夹312之外,还可以将具有连续玻璃绞线的PET带条带缠绕在弹簧夹312和/或变压器100周围,以帮助弹簧夹312和磁芯118、120保持就位。使用夹子312和/或带条来将磁芯118、120和/或铁氧体132保持在一起,减少或消除了对用于将变压器100部件保持在一起的支架、长螺栓和/或其他较大附接硬件的需要。
示例性磁芯118、120由成对的0.005”间隔件316有效地间隔开,间隔件316可以由PET或其他材料制成。该间隙调谐初级磁化电感。磁芯118、120的长圆形轮廓提高了缠绕的容易性、速度和/或效率。长圆形轮廓减少或消除了初级绕组的导线106、112和/或次级导体110、116围绕长圆形形状的自由旋转,从而减少或消除了将线圈组装件102、104保持在适当位置所需的带材。长圆形轮廓减少或消除了线圈凸出,并且可以减少在使用不同轮廓(例如,如果轮廓是矩形或正方形)时可能需要的手动缠绕后撞击和/或重整操作。在一些示例中,磁芯118、120在其侧面上被压制并且不是完美的长圆形。例如,为了延长用于制造铁氧体磁芯的工具的寿命,磁芯118、120和/或线轴108、114可以在半圆形区域和平坦区域交会处包含一些平坦区域315。
示例性线轴108、114具有凸台,所述凸台允许使用自攻螺钉来将变压器100安装到电路板上或安装到塑料或金属板机箱上。线轴108、114减少或消除了对安装支架的需要。线轴108、114可以在端部上具有过量的材料以加强端部和/或提供额外的爬电距离以满足可适用的标准(例如IEC标准)。
图4是图1的前线圈组装件和前线轴的视图。图5是图1的后线圈组装件和后线轴的视图。
两个线圈组装件102、104的初级绕组通过用端子402端接导线106、112而并联连接。例如,端子402可以通过压接到磁导线的端部(已经从该端部剥去绝缘部)、压接穿过导线的绝缘部的端子(例如,通过使用Tyco Copalum型端子)、使用当端子被压接到导线上时熔化包漆覆盖物的点焊型压接器,和/或任何其他端接技术来连接。
初级绕组的导线106、112的缠绕方向相反,以便在变压器100的相同端上的不同初级绕组的端子402可以并联耦接。磁导线的使用允许省略通向初级绕组的导线106、112的单独延伸引线,这能够实现更紧凑的覆盖区并且提高了连接初级绕组的容易性。在示例性导线106、112中,导线106、112上的绝缘部(例如,磁导线上的包漆)可以承受对初级绕组施加的匝间电压应力。导线106、112的规格可以基于初级绕组中的电流穿透导线106、112的预期趋肤深度来选择。在一些示例中,导线106、112可以具有比趋肤深度穿透更大的直径或规格,以改进初级绕组的瞬时热时间常数和/或以填充次级绕组所需的线轴宽度。
次级绕组的示例性导体110、116是长圆形铝导体,其可以具有挤压或轧制的轮廓。或者,导体110、116可以具有矩形横截面(例如,具有最小可实现的转角半径),或具有圆角的矩形横截面(例如,有意的转角半径)。矩形横截面(具有或不具有圆角)可以相对于长圆形横截面改进在导体110、116与导线106、112和/或磁芯118、120之间的耦接。示例性导体110、116可以是铜或另一种导电材料,对于给定的应用,铜使得导体110、116能够更薄和/或更窄。在一些示例中,导体110、116设置有足够的绝缘部以满足可适用的标准(例如,初级和次级之间的0.4mm绝缘部以满足IEC标准)。示例性绝缘部可以包括0.016英寸厚的PET管以使次级导体110、116与初级导线106、112绝缘。形成PET管的廉价绝缘解决方案可以包括将0.002英寸PET片材缠绕在管周围,并用0.001英寸PET带材将PET片材固定到其自身上。通过使用PET薄膜,使管很好地贴合于线轴108、114和初级绕组的导线106、112。构成管的PET薄层是柔性的,并且在缠绕期间滑过彼此。
导体110、116的长圆形轮廓使得PET管能够与导体110、116一致地布置。在一些示例中,管稍微短于相应导体110、116的长度,以便PET管在导体被物理布线到其他电路部件时将导体110、116绝缘。使用示例性PET管可以消除常规地对应于使用李兹线的玻璃丙烯酸套管的需要和成本。
线轴108、114的长度可以使得当导体110、116被放置在初级导线106、112上并缠绕时,线轴108、114为次级导体110、116的端部提供足够的间隙。线轴108、114的长度也可以影响初级绕组导线106、112的数量和/或规格。次级导体110、116和/或初级导线106、112可以使用PET或玻璃细丝带材来固定到线轴108、114。
在一些示例中,当变压器100(例如,通过线轴108、114上的螺钉凸台或其他安装特征部)安装到电路板时,次级导体110、116是笔直的。在安装变压器100之后,可以使次级导体110、116弯曲以将导体110、116布线到适当的位置。例如,在焊接输出应用中,端部122、124可以被传导连接到输出电感器,并且端部126、128可以被布线到二极管端子。
图6示出了示例性焊接型电源600,其包含散热器602和机箱604,图1的示例性实心导线变压器100安装在机箱604中。示例性机箱604具有槽606(例如,具有垫圈607)以容纳次级导体110、116的成角度部分。示例性次级导体110、116被缠绕,以便次级中心抽头的端部122、124从变压器100的同一侧延伸,并且可以向后弯曲以与机箱604上的适当位置对齐。端部126、12从变压器100的另一侧延伸,并且可以朝着散热器602上的适当位置向前弯曲。
图7是包含用于初级绕组的金属带702、704的另一示例性变压器700的组装图。示例性金属带702、704可以代替在图1的变压器100的初级绕组中使用的圆形实心导线106、112。例如,每一匝金属带702、704可以代替相应组的平行匝实心导线106、112。
示例性金属带702、704是长圆形的,并且设置有绝缘管或包套,以在金属带702、704和次级导体110、116之间提供匝间电绝缘和电绝缘。基于变压器700的电磁需求和/或热需求,示例性绝缘部可以包括PET、或/>纸、/>膜,和/或聚酯薄膜(mylar)。可以在初级绕组的金属带702、704和次级绕组的相应导体110、116之间划分绝缘。例如,缠绕在金属带702周围的PET管和缠绕在导体110周围的PET管的组合可以提供全部需要的绝缘。示例性金属带702、704可以是铝、铜或任何其他合适的材料。与示例性变压器100相比,金属带702、704串联耦接而不是并联耦接。
在图7的示例中,初级绕组的金属带702、704足够宽以便用作端子(例如,没有单独的端子来压接或以其他方式附接到带702、704)。
在一些示例中,磁芯118、120和/或线轴108、114的横截面也可以是圆形、矩形或正方形,而不是长圆形,这可能需要在缠绕之后撞击导体702、704、110或116,以提供与磁芯118、120的充分磁耦合。导体702、704、110和116的长圆形形状的使用使得PET能够放置在导体上而没有凸出。长圆形可以是具有一些小弧度(radii)的矩形。初级和/或次级绕组可以是铜(或另一导体)而不是铝。铝每单位电阻的成本低于铜,但体积较大。
在一些示例中,通过具有足够宽的线轴108、114和磁芯118、120,次级导体110、116被定位成以便次级导体110、116进入和离开线圈组装件102、104而不需要任何修整(例如,全宽度)。对次级导体110、116的定位和感测允许次级导体110、116布线在机箱604外部,从而可以通过沿着导体110、116的厚度而不是宽度使导体110、116弯曲来实现与电路板(例如电路板602)的连接。
针对初级绕组的每匝使用多个平行的磁导线允许使用标准圆形磁导线,其均匀地布置在线轴上。根据次级绕组所需的匝数来选择线轴的长度,并且选择导线的规格和/或数量来填充线轴的长度。磁导线的规格被选择为足够柔软以避免磁导线上的延伸引线。初级绕组之间的并联连接使在缠绕线圈期间需要处理的导线数量减半。
使用2个主线圈提供比其他线圈结构更大的表面积,这改进了热管理。次级绕组在线轴上的初级绕组上的缠绕提供了次级导体的更容易的布线。线圈组装件的初级绕组在相反方向上进行缠绕,以减少用于实现初级绕组的并联端接的布线。
本公开的示例性铁氧体和线轴的长圆形横截面减少或防止线圈围绕线轴运动。长圆形轮廓还减少或消除了为了获得次级导体和初级绕组之间的一致性而撞击次级导体的需要。长圆形横截面改进了缠绕线圈的容易性和/或减小(例如最小化)漏电感。
虽然上述示例将次级绕组缠绕在实心导线初级绕组上,但是在其他示例中,实心导线(例如106、112)可以缠绕在次级绕组的导体(例如110、116)上。例如,导体110、116可以在将导体110、116缠绕在线轴108、114周围之前被预弯曲,以使得导体110、116的端部能够被引导到电源中的期望位置。附加地或可替代地,附加的柔性导体可以被机电地附接到导体110、116,并且被导向在期望的方向上远离变压器100。然后可以将实心导线106、112缠绕在次级绕组上以形成初级绕组。
虽然已经参考某些实施方式描述了本方法和/或系统,但是本领域技术人员应当理解,在不脱离本方法和/或系统的范围的情况下,可以进行各种改变并且可以替换等同方案。此外,在不脱离本公开的范围的情况下,可以进行许多修改以使特定情况或材料适应于本公开的教导。例如,可以组合、划分、重新排布和/或以其他方式修改所公开示例的系统、框和/或其他部件。因此,本方法和/或系统不限于所公开的具体实施方式。相反,本方法和/或系统将包含字面上和依据等同原则落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。
本文引用的所有文件,包括期刊文章或摘要、公布的或相应的美国或外国专利申请,授权的专利或外国专利,或任何其他文件各自通过引用整体并入本文中,包括所引用文件中呈现的所有数据、表格、附图和文本。
Claims (17)
1.一种焊接型电源变压器,包含:
第一线圈组装件,所述第一线圈组装件包含第一多匝第一实心导线以及第二多匝第二导体,所述第一多匝第一实心导线缠绕在第一线轴周围以形成第一单层初级绕组,所述第二多匝第二导体在所述第一多匝上方以形成第一单层次级绕组;
第二线圈组装件,所述第二线圈组装件包含第三多匝第二实心导线以及第四多匝第二导体,所述第三多匝第二实心导线缠绕在第二线轴周围以形成第二单层初级绕组,所述第四多匝第二导体在所述第三多匝上方以形成第二单层次级绕组;
第一铁氧体磁芯和第二铁氧体磁芯,其至少部分地设置在所述第一线轴和所述第二线轴内,其中所述第一铁氧体磁芯包含第一U形磁芯并且所述第二铁氧体磁芯包含第二U形磁芯,所述第一U形磁芯和所述第二U形磁芯被配置成插入所述第一线轴和所述第二线轴中的每一个中;以及
第三绕组,其缠绕在所述第一U形磁芯的桥部分周围,所述第三绕组被配置为增加与所述初级绕组的漏电感。
2.根据权利要求1所述的变压器,其中所述第一实心导线包含实心磁导线或铝。
3.根据权利要求1所述的变压器,进一步包含放置在所述线轴的凹穴中的矩形铁氧体棒,所述矩形铁氧体棒被配置成增加所述第三绕组与所述初级绕组的所述漏电感。
4.根据权利要求1所述的变压器,其中所述第一单层次级绕组被配置成与所述第二单层次级绕组串联耦接以形成具有中心抽头的多磁芯次级绕组。
5.根据权利要求1所述的变压器,其中所述第一单层初级绕组包含第一绝缘部,所述第一单层次级绕组包含第二绝缘部,并且所述第一单层次级绕组缠绕在所述第一单层初级绕组周围。
6.根据权利要求1所述的变压器,其中所述次级绕组包含铝或铜。
7.根据权利要求6所述的变压器,其中所述次级绕组的所述导体包含长圆形横截面、矩形横截面或具有圆角的矩形横截面中的至少一个。
8.根据权利要求6所述的变压器,进一步包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)管,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)管围绕所述第一单层次级绕组和所述第二单层次级绕组的邻近所述第一单层初级绕组和所述第二单层初级绕组的至少部分。
9.根据权利要求6所述的变压器,进一步包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜缠绕在所述第一单层次级绕组和所述第二单层次级绕组的邻近所述第一单层初级绕组和所述第二单层初级绕组的至少部分周围。
10.根据权利要求1所述的变压器,其中所述第一多匝第一实心导线中的每一个包含所述第一实心导线的多个平行绕组。
11.根据权利要求1所述的变压器,其中所述第一线轴和所述第二线轴通过被定位在所述第一线轴和所述第二线轴中的所述第一铁氧体磁芯和所述第二铁氧体磁芯被机械地耦接。
12.根据权利要求1所述的变压器,其中所述第一单层初级绕组与所述第二单层初级绕组串联耦接以形成多磁芯初级绕组。
13.根据权利要求1所述的变压器,其中所述第一铁氧体磁芯和所述第二铁氧体磁芯以及所述第一线轴和所述第二线轴具有长圆形横截面。
14.一种焊接型电源变压器,包括:
第一线圈组装件,所述第一线圈组装件包含第一多匝第一实心导线以及第二多匝第二导体,所述第一多匝第一实心导线缠绕在第一线轴周围以形成第一单层初级绕组,所述第二多匝第二导体在所述第一多匝上方以形成第一单层次级绕组,其中所述第一实心导线包含实心磁导线或挤压铝或轧制铝;
第二线圈组装件,所述第二线圈组装件包含第三多匝第二实心导线以及第四多匝第二导体,所述第三多匝第二实心导线缠绕在第二线轴周围以形成第二单层初级绕组,所述第四多匝第二导体在所述第三多匝上方以形成第二单层次级绕组;
第一铁氧体磁芯和第二铁氧体磁芯,其至少部分地设置在所述第一线轴和所述第二线轴内,其中所述第一铁氧体磁芯包含第一U形磁芯并且所述第二铁氧体磁芯包含第二U形磁芯,所述第一U形磁芯和所述第二U形磁芯被配置成插入所述第一线轴和所述第二线轴中的每一个中,并且所述第一铁氧体磁芯和所述第二铁氧体磁芯以及所述第一线轴和所述第二线轴具有长圆形横截面;
第三绕组,其缠绕在所述第一U形磁芯的桥部分周围;
屏蔽铁氧体,其被配置为增加与所述第三绕组的漏电感;以及
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)管,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)管围绕所述第一单层次级绕组和所述第二单层次级绕组的邻近所述第一单层初级绕组和所述第二单层初级绕组的至少部分;
其中,所述次级绕组包含挤压铝或挤压铜。
15.一种焊接型电源,包含:
开关模式电源电路,所述开关模式电源电路被配置为将在第一电压和第一频率下的输入功率转换为第二电压和第二频率;以及
高频变压器,所述高频变压器被配置成将处于所述第二频率的所述第二电压转换成输出电流,所述高频变压器包含根据权利要求1至14中的任一项所述的焊接型电源变压器。
16.根据权利要求15所述的焊接型电源,其中所述第一线轴包含安装脚,所述安装脚被配置成将所述高频变压器固定到所述焊接型电源。
17.根据权利要求15所述的焊接型电源,其中所述第一线轴包含一个或多个夹子,所述一个或多个夹子与所述第一线轴和所述第二线轴配合以将所述第一铁氧体磁芯和所述第二铁氧体磁芯固定到所述第一线轴和所述第二线轴上。
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---|---|---|---|---|
CN112164583A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-01 | 广州爱磁电子有限公司 | 一种高频变压器绕组及其加工方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1799903A (en) * | 1926-09-03 | 1931-04-07 | Electric Arc Cutting & Welding | Multiple-arc welding, cutting, and reducing apparatus |
CH221841A (de) * | 1939-10-06 | 1942-06-15 | Electrotech Erzeugnisse Gmbh | Einrichtung bei Drehstromtransformatoren und Drehstromdrosselspulen mit isoliertem Nullpunkt, zum Schutze der Isolation gegen Stossspannungen. |
DE3103672A1 (de) * | 1981-02-04 | 1982-09-09 | Lorch GmbH Schweißtechnik, 7130 Mühlacker | "schweissstromtransformator" |
US5847518A (en) * | 1996-07-08 | 1998-12-08 | Hitachi Ferrite Electronics, Ltd. | High voltage transformer with secondary coil windings on opposing bobbins |
CN202150340U (zh) * | 2011-08-02 | 2012-02-22 | 唐山尚新融大电子产品有限公司 | E型磁芯平面变压器 |
JP2014216522A (ja) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | 国立大学法人千葉大学 | 変圧器及びそれを用いた電力変換装置 |
JP2015153802A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | コイル構造体及び電力変換装置 |
CN105118628A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-02 | 常州机电职业技术学院 | 低电压焊接变压器及其操作方法 |
EP3142130A1 (en) * | 2014-05-09 | 2017-03-15 | Hitachi Metals, Ltd. | Core case unit, coil component, and method for producing coil component |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4249229A (en) | 1978-08-28 | 1981-02-03 | Litton Systems, Inc. | Transformer having novel multiple winding and support structure and method of making same |
US4311978A (en) | 1979-06-01 | 1982-01-19 | Teccor Electronics, Inc. | U-Core pulse transformer |
US4562382A (en) | 1982-11-26 | 1985-12-31 | Quietlite International Ltd. | Solid-state inverter including a multiple core transformer |
JPH0325219U (zh) * | 1989-03-01 | 1991-03-15 | ||
US6611189B2 (en) | 2001-05-22 | 2003-08-26 | Illinois Tool Works Inc. | Welding power supply transformer |
US7046111B2 (en) * | 2002-11-18 | 2006-05-16 | Illinoise Tool Works Inc. | Inductor assembly |
US6794976B2 (en) * | 2002-12-24 | 2004-09-21 | Illinois Tool Works Inc. | HF transformer assembly having a higher leakage inductance boost winding |
US6998573B2 (en) * | 2003-07-11 | 2006-02-14 | Lincoln Global, Inc. | Transformer module for a welder |
DE102007001233A1 (de) | 2007-01-08 | 2008-07-10 | Robert Bosch Gmbh | Windungselement für eine Spulenwicklung und Transformatoranordnung |
TWI324351B (en) * | 2008-06-13 | 2010-05-01 | Delta Electronics Inc | Transformer structure and rectifier circuit using the same |
US8587399B2 (en) | 2012-02-06 | 2013-11-19 | Continental Control Systems, Llc | Split-core current transformer |
CN106998142B (zh) * | 2016-01-25 | 2019-08-30 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 多路并联的谐振变换器、电感集成磁性元件和变压器集成磁性元件 |
-
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-
2021
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1799903A (en) * | 1926-09-03 | 1931-04-07 | Electric Arc Cutting & Welding | Multiple-arc welding, cutting, and reducing apparatus |
CH221841A (de) * | 1939-10-06 | 1942-06-15 | Electrotech Erzeugnisse Gmbh | Einrichtung bei Drehstromtransformatoren und Drehstromdrosselspulen mit isoliertem Nullpunkt, zum Schutze der Isolation gegen Stossspannungen. |
DE3103672A1 (de) * | 1981-02-04 | 1982-09-09 | Lorch GmbH Schweißtechnik, 7130 Mühlacker | "schweissstromtransformator" |
US5847518A (en) * | 1996-07-08 | 1998-12-08 | Hitachi Ferrite Electronics, Ltd. | High voltage transformer with secondary coil windings on opposing bobbins |
CN202150340U (zh) * | 2011-08-02 | 2012-02-22 | 唐山尚新融大电子产品有限公司 | E型磁芯平面变压器 |
JP2014216522A (ja) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | 国立大学法人千葉大学 | 変圧器及びそれを用いた電力変換装置 |
JP2015153802A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | コイル構造体及び電力変換装置 |
EP3142130A1 (en) * | 2014-05-09 | 2017-03-15 | Hitachi Metals, Ltd. | Core case unit, coil component, and method for producing coil component |
CN105118628A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-02 | 常州机电职业技术学院 | 低电压焊接变压器及其操作方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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