CN112927892A - 一种节能环保型高能变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能环保型高能变压器，涉及变压器设备技术领域，解决了常见现有的变压器体积大，变压器与谐振电感相串联后的漏感起伏较大，因此其工作既不稳定，能耗也大的问题，其技术方案要点是，包括壳体，壳体内设有谐振电感组件和变压器组件，谐振电感组件包括磁芯主体，磁芯主体内开设有若干个气隙，磁芯主体的周侧绕设有与磁芯主体绝缘的谐振绕组，变压器组件包括纳米晶磁芯，纳米晶磁芯上绕设有与纳米晶磁芯绝缘的变压绕组，谐振绕组与变压绕组串联连接，达到能有效降低变压器的功率损耗，减小激磁电流，进而提高电感特性以及频率特性，还具有体积小和性能稳定的优点，可便于更好地控制电感量的目的。

Description

一种节能环保型高能变压器

技术领域

本发明涉及变压器设备技术领域，特别涉及一种节能环保型高能变压器。

背景技术

变压器是利用电磁感应原理来对电路中交流电流进行改变的装置，变压器的主要组成部分为铁芯、初级线圈和次级线圈。在对电能进行分配过程中，我们需要使用到变压器，变压器在我们生活中非常普遍，但现有的变压器体积大，变压器与谐振电感相串联后的漏感起伏较大，因此其工作既不稳定，能耗也大。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能环保型高能变压器，具有能有效降低变压器的功率损耗，减小激磁电流，进而提高电感特性以及频率特性，还具有体积小和性能稳定的优点，可便于更好地控制电感量的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种节能环保型高能变压器，包括壳体，所述壳体内设有谐振电感组件和变压器组件，所述谐振电感组件包括磁芯主体，所述磁芯主体内开设有若干个气隙，所述磁芯主体的周侧绕设有与磁芯主体绝缘的谐振绕组，所述变压器组件包括纳米晶磁芯，所述纳米晶磁芯上绕设有与纳米晶磁芯绝缘的变压绕组，所述谐振绕组与变压绕组串联连接。

通过采用上述技术方案，利用纳米晶合金其独特的优点：低损耗，高电阻率，高导磁率，高Bs值等优良的综合软磁特性，将纳米晶合金应用于本方案中。本方案中的变压器组件能有效降低变压器的功率损耗，减小激磁电流，进而提高电感特性以及频率特性等，较好地满足了高频、大电流、小型化、以及节能环保方向发展的趋势。本方案中谐振电感采用了10个气隙，气隙可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象，可便于更好地控制电感量，使得本方案的谐振电感组件和变压器组件串联后漏感稳定在±10％的范围内。本方案具有体积小、性能稳定的特点。

本发明的进一步设置，所述磁芯主体包括若干块沿着磁芯主体轴向堆叠的第一磁芯，所述气隙形成于相邻所述第一磁芯之间，所述谐振绕组绕设于所述第一磁芯的中柱上。

通过采用上述技术方案，本方案的磁芯主体为两个并排布置，谐振绕组绕设于磁芯主体的中柱上，谐振绕组同时绕设于两个磁芯主体的第一磁芯的外壁上，磁芯主体采用铁氧体磁芯，将气隙分段式分布。先将第一磁芯叠好涂上胶粘层后烤干，然后两个第一磁芯组合一起进行绕线。

本发明的进一步设置，所述第一磁芯的数量至少为两个，所述第一磁芯的侧面上设有胶粘层，相邻所述第一磁芯通过胶粘层固定。

本发明的进一步设置，所述气隙内设有气隙片。

通过采用上述技术方案，胶粘层为可凝固成固态的胶水。气隙片为环氧板，气隙片可便于进一步保证每个气隙的大小一致，进而便于降低由于气隙不均匀而对电感量造成影响。在本方案中，第一磁芯与气隙片各为10个，两者交错布置。

本发明的进一步设置，所述磁芯主体的外侧覆盖有第一绝缘层，所述谐振绕组绕设于第一绝缘层远离磁芯主体的外壁上；所述纳米晶磁芯的外侧覆盖有第二绝缘层，所述变压绕组绕设于第二绝缘层远离纳米晶磁芯的外壁上。

通过采用上述技术方案，第一绝缘层与第二绝缘层均为糯米纸，可用于保持连接处的绝缘。

本发明的进一步设置，所述磁芯主体的数量至少为两个，所述谐振绕组的数量与磁芯主体相匹配，相邻两个谐振绕组之间串联连接。

通过采用上述技术方案，磁芯主体共六个，每三个磁芯主体的外侧通过一组绕线进行缠绕(既中间过渡处不剪断)，则最后形成有两组带有谐振绕组的磁芯主体，最后将上述形成的两大组绕组串联，串联后的电感公差范围保持在±5％的范围内。

本发明的进一步设置，所述变压绕组数量至少为两组，所述变压绕组逐层缠绕于纳米晶磁芯的外侧，相邻所述变压绕组之间相互绝缘。

通过采用上述技术方案，在本方案中，变压绕组为三组，变压器采用纳米晶磁芯作为能量传输磁路；额定容量45KVA，三个变压绕组都采用180度的膜包线并绕。首先，纳米晶磁芯的表面包裹有第二绝缘层，然后相邻两组变压绕组之间通过糯米纸重叠包住，进而实现相邻变压绕组之间相互绝缘；然后再用高温胶带将糯米纸连同变压绕组和纳米晶磁芯重叠包住，以保证相邻两个变压绕组、变压绕组与地之间能承受5KVAC、5mA、60Hz、5S的耐压测试。每一圈第二绝缘层都要保持100％平整紧贴纳米晶磁芯，目的是为了稳定漏感在±5％的范围内。

本发明的进一步设置，所述壳体包括底盒、盖板、以及若干个侧散热板，所述谐振电感组件和变压器组件设置于底盒上，所述侧散热板可装拆式固定于底盒的侧边上，所述盖板可装拆式盖合于两个侧散热板远离底盒的一侧。

通过采用上述技术方案，可便于提高本方案的可装拆性，以便于提本方案的安装便捷性。

本发明的进一步设置，所述谐振电感组件包括安装座，所述磁芯主体固定于安装座上，所述壳体的内底面设有可穿过安装座的限位柱，所述限位柱穿过所述安装座。

通过采用上述技术方案，安装座为环氧板制成且呈H型，限位柱的数量为四个，限位柱穿过安装座后可便于将安装座连同安装座上的磁芯主体固定于壳体内，以便于提高本方案内部结构的稳定性。

本发明的进一步设置，所述磁芯主体的两侧设有磁芯侧块，所述磁芯主体与磁芯侧块之间留有可供谐振绕组穿过的安装槽，所述谐振绕组穿过安装槽后绕设于磁芯主体的外壁上。

本发明的进一步设置，所述壳体内填充有包裹于谐振电感组件和变压器组件两者外侧的绝缘胶。

通过采用上述技术方案，最后在壳体内填充灌封有绝缘胶，绝缘胶为硅胶。

综上所述，本发明能有效降低变压器的功率损耗，减小激磁电流，进而提高电感特性以及频率特性，还具有体积小和性能稳定的优点，可便于更好地控制电感量。

附图说明

图1是本实施例中变压器组件的结构示意图；

图2是本实施例中谐振电感组件的结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本实施例中谐振电感组件与安装座的连接关系示意图；

图5是本实施例中壳体的结构示意图；

图6是本实施例中壳体的俯视图；

图7是本实施例中壳体的其中一视图；

图8是本实施例中壳体与限位柱的位置关系示意图；

图9是本实施例中底盒的结构示意图。

附图标记：1、谐振绕组；2、变压绕组；3、气隙；31、气隙片；4、谐振电感组件；41、磁芯主体；411、第一磁芯；42、安装座；5、变压器组件；51、纳米晶磁芯；6、壳体；61、底盒；62、盖板；63、侧散热板；7、胶粘层；8、第一绝缘层；9、第二绝缘层；10、限位柱；11、磁芯侧块；12、安装槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种节能环保型高能变压器，如图1至图9所示，包括壳体6，壳体6内设有谐振电感组件4和变压器组件5，谐振电感组件4包括磁芯主体41，磁芯主体41内开设有若干个气隙3，磁芯主体41的周侧绕设有与磁芯主体41绝缘的谐振绕组1，变压器组件5包括纳米晶磁芯51，纳米晶磁芯51上绕设有与纳米晶磁芯51绝缘的变压绕组2，谐振绕组1与变压绕组2串联连接。

利用纳米晶合金其独特的优点：低损耗，高电阻率，高导磁率，高Bs值等优良的综合软磁特性，将纳米晶合金应用于本方案中。本方案中的变压器组件5能有效降低变压器的功率损耗，减小激磁电流，进而提高电感特性以及频率特性等，较好地满足了高频、大电流、小型化、以及节能环保方向发展的趋势。本方案中谐振电感采用了10个气隙3，气隙3可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象，可便于更好地控制电感量，使得本方案的谐振电感组件4和变压器组件5串联后漏感稳定在±10％的范围内。本方案具有体积小、性能稳定的特点。

磁芯主体41包括若干块沿着磁芯主体41轴向堆叠的第一磁芯411，气隙3形成于相邻第一磁芯411之间，谐振绕组1绕设于第一磁芯411的中柱上。

本方案的磁芯主体41为两个并排布置，谐振绕组1同时绕设于两个磁芯主体41的第一磁芯411的外壁上，磁芯主体41采用铁氧体磁芯，将气隙3分段式分布。先将第一磁芯411叠好涂上胶粘层7后烤干，然后两个第一磁芯411组合一起进行绕线。

第一磁芯411的数量至少为两个，第一磁芯411的侧面上设有胶粘层7，相邻第一磁芯411通过胶粘层7固定。胶粘层7为可凝固成固态的胶水。在本方案中，第一磁芯411与气隙3片各为10个，两者交错布置。

气隙3内设有气隙3片。气隙3片为环氧板，气隙3片可便于进一步保证每个气隙3的大小一致，进而便于降低由于气隙3不均匀而对电感量造成影响。

磁芯主体41的外侧覆盖有第一绝缘层8，谐振绕组1绕设于第一绝缘层8远离磁芯主体41的外壁上；纳米晶磁芯51的外侧覆盖有第二绝缘层9，变压绕组2绕设于第二绝缘层9远离纳米晶磁芯51的外壁上。第一绝缘层8与第二绝缘层9均为糯米纸，可用于保持连接处的绝缘。

磁芯主体41的数量至少为两个，谐振绕组1的数量与磁芯主体41相匹配，相邻两个谐振绕组1之间串联连接。在本实施例中，磁芯主体41共六个，每三个磁芯主体41的外侧通过一组绕线进行缠绕(既中间过渡处不剪断)，则最后形成有两组带有谐振绕组1的磁芯主体41，最后将上述形成的两大组绕组串联，串联后的电感公差范围保持在±5％的范围内。

变压绕组2数量至少为两组，变压绕组2逐层缠绕于纳米晶磁芯51的外侧，相邻变压绕组2之间相互绝缘。在本方案中，变压绕组2为三组，变压器采用纳米晶磁芯51作为能量传输磁路；额定容量45KVA，三个变压绕组2都采用180度的膜包线并绕。首先，纳米晶磁芯51的表面包裹有第二绝缘层9，然后相邻两组变压绕组2之间通过糯米纸重叠包住，进而实现相邻变压绕组2之间相互绝缘；然后再用高温胶带将糯米纸连同变压绕组2和纳米晶磁芯51重叠包住，以保证相邻两个变压绕组2、变压绕组2与地之间能承受5KVAC、5mA、60Hz、5S的耐压测试。每一圈第二绝缘层9都要保持100％平整紧贴纳米晶磁芯51，目的是为了稳定漏感在±5％的范围内。

壳体6包括底盒61、盖板62、以及若干个侧散热板63，谐振电感组件4和变压器组件5设置于底盒61上，侧散热板63可装拆式固定于底盒61的侧边上，盖板62可装拆式盖合于两个侧散热板63远离底盒61的一侧，可便于提高本方案的可装拆性，以便于提本方案的安装便捷性。

谐振电感组件4包括安装座42，磁芯主体41固定于安装座42上，壳体6的内底面设有可穿过安装座42的限位柱10，限位柱10穿过安装座42。

安装座42为环氧板制成且呈H型，限位柱10的数量为四个，限位柱10穿过安装座42后可便于将安装座42连同安装座42上的磁芯主体41固定于壳体6内，以便于提高本方案内部结构的稳定性。

磁芯主体41的两侧设有磁芯侧块11，磁芯主体41与磁芯侧块11之间留有可供谐振绕组1穿过的安装槽12，谐振绕组1穿过安装槽12后绕设于磁芯主体41的外壁上。

壳体6内填充有包裹于谐振电感组件4和变压器组件5两者外侧的绝缘胶。最后在壳体6内填充灌封有绝缘胶，绝缘胶为硅胶。

本方案通过了型式试验，可以在恶劣环境中使用，型式试验包括环境试验，环境试验包括：高温试验、低温试验、湿热试验、霉菌试验、盐雾试验、振动试验、以及冲击试验。

经测试，本方案的漏感始终稳定在9uH±1uH。

高温试验、低温试验以及湿热试验：周围空气温度为-40～+55℃，储存环境温度为-40～+85℃；环境湿度为不大于95％，有凝露；

盐雾试验和霉菌试验：有盐雾、油雾和霉菌；

冲击试验：有冲击、振动；倾斜和摇摆：横倾±15°、纵倾±10°、横摇±45°、周期3～14s、短时纵倾30°(3min)。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种节能环保型高能变压器，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有谐振电感组件和变压器组件，所述谐振电感组件包括磁芯主体，所述磁芯主体内开设有若干个气隙，所述磁芯主体的周侧绕设有与磁芯主体绝缘的谐振绕组，所述变压器组件包括纳米晶磁芯，所述纳米晶磁芯上绕设有与纳米晶磁芯绝缘的变压绕组，所述谐振绕组与变压绕组串联连接。

2.根据权利要求1所述的一种节能环保型高能变压器，其特征在于，所述磁芯主体包括若干块沿着磁芯主体轴向堆叠的第一磁芯，所述气隙形成于相邻所述第一磁芯之间，所述谐振绕组绕设于所述第一磁芯的中柱上。

3.根据权利要求2所述的一种节能环保型高能变压器，其特征在于，所述第一磁芯的数量至少为两个，所述第一磁芯的侧面上设有胶粘层，相邻所述第一磁芯通过胶粘层固定。

4.根据权利要求1所述的一种节能环保型高能变压器，其特征在于，所述磁芯主体的外侧覆盖有第一绝缘层，所述谐振绕组绕设于第一绝缘层远离磁芯主体的外壁上；所述纳米晶磁芯的外侧覆盖有第二绝缘层，所述变压绕组绕设于第二绝缘层远离纳米晶磁芯的外壁上。

5.根据权利要求1所述的一种节能环保型高能变压器，其特征在于，所述变压绕组数量至少为两组，所述变压绕组逐层缠绕于纳米晶磁芯的外侧，相邻所述变压绕组之间相互绝缘。

6.根据权利要求1所述的一种节能环保型高能变压器，其特征在于，所述壳体内填充有包裹于谐振电感组件和变压器组件两者外侧的绝缘胶。

7.根据权利要求1所述的一种节能环保型高能变压器，其特征在于，所述气隙内设有气隙片。

8.根据权利要求1所述的一种节能环保型高能变压器，其特征在于，所述壳体包括底盒、盖板、以及若干个侧散热板，所述谐振电感组件和变压器组件设置于底盒上，所述侧散热板可装拆式固定于底盒的侧边上，所述盖板可装拆式盖合于两个侧散热板远离底盒的一侧。

9.根据权利要求1所述的一种节能环保型高能变压器，其特征在于，所述谐振电感组件包括安装座，所述磁芯主体固定于安装座上，所述壳体的内底面设有可穿过安装座的限位柱，所述限位柱穿过所述安装座。

10.根据权利要求1所述的一种节能环保型高能变压器，其特征在于，所述磁芯主体的两侧设有磁芯侧块，所述磁芯主体与磁芯侧块之间留有可供谐振绕组穿过的安装槽，所述谐振绕组穿过安装槽后绕设于磁芯主体的外壁上。

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