CN111383832B - 一种对扣式变压器骨架、变压器及组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对扣式变压器骨架、变压器及组装方法,变压器包括对扣式变压器骨架,设置在所述对扣式变压器骨架上的原边绕组和副边绕组,谐振电感器和变压器磁心;其中,所述原边绕组和副边绕组交替设置,且之间设有绝缘片,所述第一骨架和第二骨架扣合时,所述变压器磁心均穿过设有的骨架,所述变压器的原、副边绕组上均分别串联所述谐振电感器;其效果是:利用了对扣、相嵌的骨架结构设计,在将变压器的原边和副边进行安规隔离的同时,还使其可采用片状线圈来替代现有的漆包线绕组方式,其有效工作截面积大,占用空间小,适用于高电压、大电流的情况,减少了漆包线的使用数量,从而有效降低了漆包线厂家的生产加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域,具体涉及一种对扣式变压器骨架、变压器及组装方法。
背景技术
新能源车主要是需要外部电源对车上的电池进行充电,而通过发展应用,有了用车上电池对外部设备进行充电的需求,而轻量化的发展需求更新潮流发展的方向,双向谐振充电变压器原副边,工作电压也比较高(300V-700V)功率也较大时,传统设计是使用几个小功率的变压器并联或串联增大功率,使用骨架作为绕组载体,原副边用漆包铜线作为导线,绕组两边挡墙胶带来满足UL安规爬电距离要求;或者是原边用漆包线,副边用三层绝缘线来满足UL安规爬电距离要求;这两种方式,对于小功率300W以内的高频变压器比较适用,工艺性及批量性都很容易实现;而当我们现在要设计工作电压高,工作电流大,体积要求小的变压器时,传统的工艺及结构就不能适用,因为工作电压高,要求原副边间的绝缘耐压也高, UL安规爬电距离也大;并且因为电流大,对绕组的有效工作截面积就要求很大,比如30A 电流,按3.0A电流密度来设计绕组的截面积的话,需要大概10mm2的绕组截面积,如果用漆包线,假如用0.1的单根漆包线,需要1300股才能达到需要的有效铜截面积,这么多漆包线,漆包线厂家的生产加工成本很高。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种适用于高电压、大电流,减少漆包线厂家生产加工成本的一种对扣式变压器骨架、变压器及组装方法。
第一方面:本发明实施例提供了一种对扣式变压器骨架,包括第一骨架和第二骨架,所述第一骨架和第二骨架的中心轴线方向上均设有一长条孔,所述第一骨架的长条孔沿所述中心轴线方向延伸出形成第一凸起,所述第二骨架的长条孔沿所述中心轴线方向延伸出形成与所述第一凸起相匹配的环形槽,所述第一骨架的外沿在所述中心轴线方向延伸出形成第二凸起,所述第二骨架的外沿在所述中心轴线方向延伸出形成与所述第二凸起相匹配的U形槽,所述第一骨架和第二骨架扣合时,形成用于容纳变压器中片状线圈的容置空间。
作为本发明的一个优选的技术方案,所述第一骨架和第二骨架整体呈矩形,其中三个外侧面向外延伸出形成加强块。
作为本发明的一个优选的技术方案,所述三个外侧面中的长边侧均设有用于安装变压器磁心的安装缺口。
作为本发明的一个优选的技术方案,所述片状线圈为铜箔片状线圈,且设有用于工装和引出线的定位孔。
作为本发明的一个优选的技术方案,所述第一骨架和第二骨架扣合、相嵌时,形成一凹状爬电距离。
第二方面:本发明实施例提供了一种变压器,包括第一方面所述的一种对扣式变压器骨架,设置在所述对扣式变压器骨架上的原边绕组和副边绕组,谐振电感器和变压器磁心;其中,所述原边绕组和副边绕组交替设置,且之间设有绝缘片,所述变压器磁心由上磁心和下磁心组合而成,所述第一骨架和第二骨架扣合时,所述变压器磁心均穿过设有的所述长条孔,所述变压器的原、副边绕组上均分别串联所述谐振电感器。
作为本发明的一个优选的技术方案,所述原边绕组由2组8匝铜箔片状线圈并联,所述副边绕组由3组6匝铜箔片状线圈并联。
第三方面:本发明实施例还提供了一种变压器的组装方法,应用于第二方面所述的一种变压器,所述方法包括:
铜箔片状线圈处理步骤;
将处理后的铜箔片状线圈,以及对扣式变压器骨架,绝缘片和变压器磁心按预设顺序进行组装的步骤;
组装定位工装步骤;
将谐振电感装配到金属结构件上进行总集成的步骤。
作为本发明的一个优选的技术方案,所述铜箔片状线圈处理步骤,具体包括:
利用工装先将两个铜箔片状线圈贴附在绝缘片的两面,其中,所述铜箔片状线圈具有多种形状规格,且均设有串联点;
再将各个串联点进行碰焊,使其串联成一个2匝线圈,其中,所述2匝线圈根据使用不同的形状规格分为多个原边第一2匝线圈、原边第二2匝线圈、副边第一2匝线圈、副边第二2匝线圈。
作为本发明的一个优选的技术方案,按预设顺序进行组装的步骤,具体包括:
步骤1、在下磁心上放置所述绝缘板;
步骤2、再依次放置所述副边第一2匝线圈和所述副边第二2匝线圈,且在所述副边第一2匝线圈和所述副边第二2匝线圈的两面均设置绝缘膜;
步骤3、再放置另一副边第一2匝线圈,且在所述副边第一2匝线圈的两面均设置所述绝缘膜,从而形成副边绕组中的1组6匝铜箔片状线圈;
步骤4、放置所述第二骨架、原边第一2匝线圈,且在所述原边第一2匝线圈的两面设置有所述绝缘膜;
步骤5、再依次放置两个所述原边第二2匝线圈、新的所述原边第一2匝线圈和第一骨架,以形成原边绕组中的1组8匝铜箔片状线圈,其中,各个2匝线圈之间的接触面均设置有所述绝缘膜;
步骤6、重复步骤2至5;
步骤7、再次重复步骤步骤2至3后,再放置另一所述绝缘板和上磁心。
采用上述技术方案,具有以下优点:本发明提出的一种对扣式变压器骨架、变压器及组装方法,利用了对扣、相嵌的骨架结构设计,在将变压器的原边和副边进行安规隔离的同时,还使其可采用片状线圈来替代现有的漆包线绕组方式,其有效工作截面积大,占用空间小,适用于高电压、大电流的情况,减少了漆包线的使用数量,从而有效降低了漆包线厂家的生产加工成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种对扣式变压器骨架的结构示意图;
图2为图1中第一骨架中其中一面的结构示意图;
图3为图1中第一骨架中其中另一面的结构示意图;
图4为图1中第二骨架的结构示意图;
图5为本发明实施例所提供的一种片状线圈的结构示意图;
图6为本发明实施例所提供的另一种片状线圈的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的一种变压器的内部结构图;
图8为本发明实施例提供的一种变压器的组装方法的流程图;
图9为本发明实施例提供的变压器本体的爆炸图;
图10为本发明实施例提供的一种变压器的整体结构爆炸图;
图11为本发明实施例提供的一种变压器的整体结构图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述,以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
参考图1至图6所示,本发明实施例提供的一种对扣式变压器骨架,包括第一骨架1和第二骨架2,所述第一骨架1和第二骨架2的中心轴线方向上均设有一长条孔3,所述第一骨架的长条孔沿所述中心轴线方向延伸出形成第一凸起4,所述第二骨架的长条孔沿所述中心轴线方向延伸出形成与所述第一凸起相匹配的环形槽5,所述第一骨架1的外沿在所述中心轴线方向延伸出形成第二凸起6,所述第二骨架的外沿在所述中心轴线方向延伸出形成与所述第二凸起相匹配的U形槽7,所述第一骨架1和第二骨架2扣合时,形成用于容纳变压器中片状线圈8的容置空间9。
具体地,本实施例以一个骨架单元进行举例说明,在对扣式变压器中包括多个结构相同的所述骨架单元,在此不做赘述;所述第一骨架1和第二骨架2整体呈矩形,其中三个外侧面向外延伸出形成加强块10,三个外侧面由一组长边侧的侧面和一个短边侧的侧面组成(即所述第一骨架1和第二骨架2均有这一相同的结构),这样结构更加稳固、利于多个骨架单元重合;其中,所述三个外侧面中的长边侧均设有用于安装变压器磁心的安装缺口11,所述安装缺口11的长度不小于所述长条孔3在同一方向上的长度;这样便于在安装磁心时,能有效的进行贴合和固定,这里的所述变压器磁心包括上磁心和下磁心;
进一步地,为了使得所述第一骨架1和第二骨架2进行更好的扣合,所述第一凸起4沿所述长条孔的中心轴线方向的高度等于所述第二凸起6;其中,所述第一凸起4由两个凸台组成,其具体结构如图2所示。
参照图3所示,所述第一骨架1的长条孔沿所述中心轴线方向延伸,还包括另一方向上也进行延伸,以形成另一第三凸起12,即在所述中心轴线方向上做双向延伸,以利于片状线圈8、绝缘片的放置;
同时,所述片状线圈8为铜箔片状线圈,且设有用于工装和引出线的定位孔81;通过所述定位孔81,能将很好的进行尺寸定位,绕组组装好后,结构规则,一致性好,性能偏差小;
铜箔片状线圈是用冲压模具,将国标T2紫铜冲压成需要形状,再进行表面电镀锡的工艺做成变压器绕组,匝与匝之间用聚酰亚胺膜隔离绝缘,耐温耐压性能优良,有效工作截面积大且体积小、易散热,满足轻量化需求;
并且,所述第一骨架和第二骨架扣合、相嵌时,形成一凹状爬电距离13,所述爬电距离的长度大于7mm;进而实现将变压的原边和副边进行安规隔离的同时,来满足UL安规爬电距离的要求,适用于高电压的应用情况。
通过上述方案,利用了对扣、相嵌的骨架结构设计,组合时,在将变压器的原边和副边进行安规隔离的同时,还使其可采用片状线圈来替代现有的漆包线绕组方式,其有效工作截面积大,占用空间小,适用于高电压、大电流的情况,减少了漆包线的使用数量,从而有效降低了漆包线厂家的生产加工成本;可将其应用在新能源车辆上。
本发明实施例还提供了一种变压器,包括第一方面所述的一种对扣式变压器骨架,设置在所述对扣式变压器骨架上的原边绕组和副边绕组,谐振电感器和变压器磁心;其中,所述原边绕组和副边绕组交替设置,且之间设有绝缘片,所述变压器磁心由上磁心和下磁心组合而成,所述第一骨架和第二骨架扣合时,所述变压器磁心均穿过设有的所述长条孔,所述变压器的原、副边绕组上均分别串联所述谐振电感器。
具体地,所述对扣式变压器骨架的数量并不进行限制,一个所述第一骨架1和第二骨架 2构成一个骨架单元,所述原边绕组由2组8匝铜箔片状线圈并联,所述副边绕组由3组6 匝铜箔片状线圈并联,两个谐振电感器的绕组都是2匝,还包括相应的缓冲垫、固定件、引出线、挡板、金属结构件等,具体结构如图10所示。
基于上述变压器的基础,本发明实施例还提供了一种变压器的组装方法,所述方法包括:
S101,铜箔片状线圈处理步骤。
具体地,利用工装先将两个铜箔片状线圈贴附在绝缘片的两面,其中,所述铜箔片状线圈具有多种形状规格,且均设有串联点;工装上有对应的定位孔,能将引脚很好的进行尺寸定位,绕组组装好后,结构规则,一致性好,性能偏差小;
再将各个串联点进行碰焊,使其串联成一个2匝线圈,其中,所述2匝线圈根据使用不同的形状规格分为多个原边第一2匝线圈、原边第二2匝线圈、副边第一2匝线圈、副边第二2匝线圈;即所述2匝线圈的数量为多个,并按其使用在原边还是副边进行区别分类。
S102,将处理后的铜箔片状线圈,以及对扣式变压器骨架,绝缘片和变压器磁心按预设顺序进行组装的步骤。
具体地,按预设顺序进行组装的步骤,具体包括:
步骤1、在下磁心14上放置所述绝缘板28;
步骤2、再依次放置所述副边第一2匝线圈和所述副边第二2匝线圈,且在所述副边第一2匝线圈和所述副边第二2匝线圈的两面均设置绝缘膜;
步骤3、再放置另一副边第一2匝线圈,且在所述副边第一2匝线圈的两面均设置所述绝缘膜,从而形成副边绕组中的1组6匝铜箔片状线圈29;
步骤4、放置所述第二骨架、原边第一2匝线圈,且在所述原边第一2匝线圈的两面设置有所述绝缘膜;
步骤5、再依次放置两个所述原边第二2匝线圈、新的所述原边第一2匝线圈和第一骨架,以形成原边绕组中的1组8匝铜箔片状线圈30,其中,各个2匝线圈之间的接触面均设置有所述绝缘膜;
步骤6、重复步骤2至5;
步骤7、再次重复步骤步骤2至3后,再放置另一所述绝缘板28和上磁心15。
同时还通过设有的原边绕组铜钉32和副边绕组铜钉31连接各自的线圈,这样组装完成后,形成变压器主体17,并且通过骨架单元将原边与副边绕组进行隔离,对扣式变压器骨架扣合后,其内部放置的线圈自然成为原边绕组。
S103,组装定位工装步骤。
具体地,绝缘膜的数量为多个,采用KAPTON绝缘膜;利用定位工装进行定位,穿过各线圈上设置的定位孔,能将很好的进行尺寸定位,减少重复的工序比如周转工序;引脚用工装确定尺寸,保证客户使用时能很好的配合连接及安装。
S104,将谐振电感装配到金属结构件上进行总集成的步骤。
具体地,参照图10所示,将两个侧面挡板21的结构件边柱用螺丝固定在底板16上,放一片软硅股胶片18在底板内底,放入变压器本体17(即变压器磁心、骨架以及骨架中的绕组),在变压器顶部放一片软硅胶片18,再装设中间结构件19,用螺丝22将中间结构件 19固定在所述边柱结构件上,并通过2个几字形固定件23将变压器本体17进一步固定在底板16上,在中间结构件19上放一片十字型的软硅胶片20,将两个谐振电感24装到中间结构件19上,在谐振电感24顶部放置又一片十字形的软硅胶片20,盖上顶部结构件25,用螺丝将顶部结构件25锁紧,将谐振电感24的一端引线插入变压的输入端铜箔引脚孔里面,焊锡连接,再连接原边引出端子26和副边引出端子27,最后进行电性能测试,其组装后形效果图如图11所示。
通过上述方法,利用铜箔线圈做为绕组,满足大电流工作的同时,可实现绕组铜箔线圈自动化生产,减少了绕组用人加工的方式,实现了高电压,大电流类变压器设计及生产的可能性;
利用工装夹具快速装配,低成本生产;
设计的满足安规爬电距离专用骨架,增加产品可靠性和耐用性;
自带金属结构,散热性能好,同时金属结构也起来了固定变压器的作用,对车载的振动环境有好处;
并且带双向谐振电感且能满足UL安规爬电距离的变压器骨架设计集成的变压器,由于使用了铜箔线圈作为绕组,变压器做好后,结构紧凑,尺寸精密,体积小巧,重量轻,且集成化程度高,对客户使用时的安装固定都非常方便简易,且牢固性,可靠性,耐用性优良,引出线采用软线连接OT端子,对于客户整机的设计灵活性是极好的支持;因谐振电感也自带散热结构,所以有效解决了谐振电感工作时温升高的问题,另外,后续可根据不同电压电流的搭配,随意增减绕组并联的线圈数量来匹配,灵活多变、系列化设计更简单,并且此变压器初次级排列结构规范,漏感低、分布电容合理、变压器绕组工作时电场磁场耦合好。
最后需要说明的是,上述描述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种对扣式变压器骨架,其特征在于,包括第一骨架和第二骨架,所述第一骨架和第二骨架的中心轴线方向上均设有一长条孔,所述第一骨架的长条孔沿所述中心轴线方向延伸出形成第一凸起,所述第二骨架的长条孔沿所述中心轴线方向延伸出形成与所述第一凸起相匹配的环形槽,所述第一骨架的外沿在所述中心轴线方向延伸出形成第二凸起,所述第二骨架的外沿在所述中心轴线方向延伸出形成与所述第二凸起相匹配的U形槽,所述第一骨架和第二骨架扣合时,形成用于容纳变压器中片状线圈的容置空间;所述第一骨架和第二骨架整体呈矩形,其中三个外侧面向外延伸出形成加强块;
所述三个外侧面中的长边侧均设有用于安装变压器磁心的安装缺口,所述安装缺口的长度不小于所述长条孔在同一方向上的长度;
所述第一凸起沿所述长条孔的中心轴线方向的高度等于所述第二凸起;其中,所述第一凸起由两个凸台组成;
所述第一骨架的长条孔沿所述中心轴线方向延伸,还包括另一方向上也进行延伸,以形成另一第三凸起;
所述第一骨架和第二骨架扣合、相嵌时,形成一凹状爬电距离。
2.根据权利要求1所述的一种对扣式变压器骨架,其特征在于,所述片状线圈为铜箔片状线圈,且设有用于工装和引出线的定位孔。
3.一种变压器,其特征在于,包括权利要求1至2中任一所述的一种对扣式变压器骨架,设置在所述对扣式变压器骨架上的原边绕组和副边绕组,谐振电感器和变压器磁心;其中,所述原边绕组和副边绕组交替设置,且之间设有绝缘片,所述变压器磁心由上磁心和下磁心组合而成,所述第一骨架和第二骨架扣合时,所述变压器磁心均穿过设有的所述长条孔,所述变压器的原、副边绕组上均分别串联所述谐振电感器。
4.根据权利要求3所述的一种变压器,其特征在于,所述原边绕组由2组8匝铜箔片状线圈并联,所述副边绕组由3组6匝铜箔片状线圈并联。
5.一种变压器的组装方法,其特征在于,应用于权利要求4所述的一种变压器,所述方法包括:
铜箔片状线圈处理步骤;
将处理后的铜箔片状线圈,以及对扣式变压器骨架,绝缘片和变压器磁心按预设顺序进行组装的步骤;
组装定位工装步骤;
将谐振电感装配到金属结构件上进行总集成的步骤;
所述铜箔片状线圈处理步骤,具体包括:
利用工装先将两个铜箔片状线圈贴附在绝缘片的两面,其中,所述铜箔片状线圈具有多种形状规格,且均设有串联点;
再将各个串联点进行碰焊,使其串联成一个2匝线圈,其中,所述2匝线圈根据使用不同的形状规格分为多个原边第一2匝线圈、原边第二2匝线圈、副边第一2匝线圈、副边第二2匝线圈。
6.根据权利要求5所述的一种变压器的组装方法,其特征在于,按预设顺序进行组装的步骤,具体包括:
步骤1、在下磁心上放置绝缘板;
步骤2、再依次放置所述副边第一2匝线圈和所述副边第二2匝线圈,且在所述副边第一2匝线圈和所述副边第二2匝线圈的两面均设置绝缘膜;
步骤3、再放置另一副边第一2匝线圈,且在所述副边第一2匝线圈的两面均设置所述绝缘膜,从而形成副边绕组中的1组6匝铜箔片状线圈;
步骤4、放置所述第二骨架、原边第一2匝线圈,且在所述原边第一2匝线圈的两面设置有所述绝缘膜;
步骤5、再依次放置两个所述原边第二2匝线圈、新的所述原边第一2匝线圈和第一骨架,以形成原边绕组中的1组8匝铜箔片状线圈,其中,各个2匝线圈之间的接触面均设置有所述绝缘膜;
步骤6、重复步骤2至5;
步骤7、再次重复步骤2至3后,再放置另一所述绝缘板和上磁心。
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