CN1136592C - 电源变压器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变压器及其制作方法，该变压器包括磁芯1、初级绕组2、次级绕组3等，其特征是：至少一个绕组为平面盘绕状，至少还有一个绕组为非闭合的圆环状，所述平面盘绕状绕组和圆环状绕组迭放并套于磁芯柱5上。实现了减小变压器体积或减小变压器铜损，以及引出线方便的目的。

Description

电源变压器及其制作方法

本发明涉及一种变压器，特别是由初、次级线圈和磁芯组成的电源变压器，及其制作方法。

现有的变压器为轴向绕线，在多绕组并绕时，出线头多。各个绕组的出线头往往挤在同一个地方，比如磁芯的开口处的上下沿，造成这些地方引线头拥挤，加上又要折弯引出，使出线和绝缘都很困难，不但耐压做不到很高，变压器的体积有时也不得不扩大，这样在电气设备对空间体积要求苛刻的场合显得不能忍受。在大电流时，绕组线很粗(若绕线细则铜损增加)。考虑到趋肤效应，绕组一般是截面积较大的铜片，铜片在轴向(Z向)占用很大高度，这样在同一处多线头折弯引出的方式几乎根本行不通，除非将变压器的体积做得奇大，但这往往因设备空间的限制而不能允许。

本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种变压器，以实现在不增加铜损的情况下减小变压器体积，或不增加变压器体积的情况下减小变压器铜损，或使大电流下变压器体积和铜损均有较多减小，而且引线方便的目的。

本发明实现上述目的的方案是：一种变压器，包括磁芯1、初级绕组2、次级绕组3，其特征是：一个或多个绕组为平面盘绕状，即沿径向展开的螺旋状，还有一个或多个绕组为非闭合的圆环状，所述平面盘绕状绕组和圆环状绕组迭放并套于磁芯柱5上。

本发明还提供一种制作上述变压器的方法，包括以下步骤：

用漆包线沿径向方向绕制线圈，使其成为平面盘绕状，其内径略大于磁芯柱5外径，外径略小于磁芯1的内径；

用良导体制作圆环状绕组，其内径略大于磁芯柱5外径，外径略小于磁芯1的内径；圆环是非闭合的，在开口处引出两条引线，引线的截面积与圆环的截面积相一致；

将绕制好的平面盘绕状线圈和圆环状绕组套于磁芯1的磁芯柱5上并层次间隔迭放，并从磁芯1的开口处平行于盘面引出导线。

由于采用了以上的方案，将原来轴向(Z向)绕线变为径向(R向)绕线，这样各绕组的引线就可以在轴向依次排列，而不是象原来的方案那样引出线都挤在磁芯柱5某一处。圆环状绕组的引出线在Z向只占很小的高度，这样，即使引线很截面积很大，也有足够的空间引出，从而大大减小了变压器所占用的空间。使用时当然也可以利用节省下来的空间使绕组的截面积更大，以减少铜损。同时，本方案还有拆装容易，绕制简单的优点，在出口处的绝缘也更可靠。

图1是现有变压器的两种绕组示意图。

图2是本发明平面盘绕状绕组的示意图。

图3是本发明圆环状绕组的示意图。

图4是本发明变压器结构示意图。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

见图1，所示为现有变压器的两种绕组示意图，其中(a)为用漆包线绕制的线圈，(b)为用铜片(或其他良导体，一般多为铜片)制成的大电流绕组。显然，(b)中所示的绕组在引出线处将占用大量的Z向空间，如果有两个这样的绕组，Z向的高度就更大，两个以上这样的绕组就会造成几乎无法制作的困难。

与此相对照，本发明一个实施例的绕组如图2、图3所示，其中图2是本发明平面盘绕状绕组的示意图，图3是本发明圆环状绕组的示意图。图3中有两个圆环状绕组迭放，可以看出，在磁芯1中安排下两个或更多的圆环状绕组毫无困难。

图4是本发明变压器结构示意图。该变压器包括磁芯1、三个初级绕组2、两个次级绕组3等(显然，本发明也可适用于有更多绕组的情形，或者较少绕组的情形，但绕组越多其优越性越明显)。其中三个初级绕组为平面盘绕状，即沿径向展开的螺旋状，两个次级绕组为非闭合的圆环状，之所以非闭合是为了有两条引出线。所述平面盘绕状绕组和圆环状绕组按初级-次级-初级-次级-初级的顺序依次间隔迭放并套于磁芯柱5上。所述绕组的引出线4、4’平行于盘面，并都从磁芯1开口处引出。在出口处引出线4’上套有热缩管或其他绝缘套6。

该变压器的绕制方法包括以下步骤：

用漆包线绕制平面盘绕状线圈，其内径略大于磁芯柱5外径，外径略小于磁芯1的内径(参见图2)，共需三个；

用良导体制作圆环状绕组，其内径略大于磁芯柱5外径，外径略小于磁芯1的内径；圆环是非闭合的，即在圆环上有一个小开口，在开口处引出两条引线，引线的截面积与圆环的截面积相一致(参见图3)，共需二个；

将绕制好的平面盘绕状线圈和圆环状绕组套于磁芯1的磁芯柱5上并按初级-次级-初级-次级-初级的顺序依次层次间隔迭放，并从磁芯1的开口处平行于盘面引出导线(参见图4)。层与层之间还可以设有绝缘套，图中略。

下面通过具体计算对本发明和现有变压器的体积做一个简单的比较。假设初级3个绕组每个为8匝，线粗0.51mm；次级两个绕组需要截面积为0.8mm×4mm(即厚度0.8mm，宽度4mm)；两种绕组的内径均为14mm(对应磁芯柱5的外径，以便能套入)。忽略绝缘材料所占的空间，则：

现有变压器轴向(Z向)尺寸：8匝在Z向共8×0.51＝4.08(mm)，但实际上由于铜片要折弯引出，高度最终取决于出口处。此处有两个铜片共2×4＝8(mm)，三根漆包线共占3×0.51＝1.53(mm)，总高度则为：9.53mm。

现有变压器径向(R向)尺寸：3个绕组在R向排3层，但引出线处需要弯折，所以实际占6圈的空间，故ΔR1＝6×0.51＝3.06(mm)，另外有两层铜片在R向有ΔR2＝2×0.8＝1.6(mm)，故总的ΔR＝3.06+1.6＝4.66(mm)；因内径r＝14(mm)，故外径R＝18.66(mm)。

现有变压器绕组体积为：π×(18.66²-14²)×9.53≈1450π(mm²)

本发明变压器轴向(Z向)尺寸：平面盘绕状三个，占6层的空间(因要弯折)共6×0.51＝3.06(mm)；圆环状二个共2×0.8＝1.6(mm)；所以总高：4.66(mm)；

本发明变压器轴向(R向)尺寸：每一个平面盘绕状线圈的ΔR＝8×0.51＝4.08(mm)，圆环状绕组的ΔR＝4(mm)；取其大者，因内径为14mm，故外径为18.8mm；

本发明变压器绕组体积：π×(18.08²-14²)×4.66≈609.9π(mm²)

可见，原有变压器比本发明变压器体积大了一倍多(约大138％)。实际实验也证实了以上结论。在一个按本发明的方案实际绕制的变压器中，通过增大线径和截面积的办法，实现了不增大体积的条件下铜损下降50％以上，提高了变压器的效率及可靠性。

本发明所公开的变压器及其绕制方法可广泛用于大电流多线头变压器中，适合于多种电源，能节省空间，减小铜损，具有很大的实用价值。

Claims (4)

1.一种变压器，包括磁芯(1)、初级绕组(2)、次级绕组(3)，其特征是：一个或多个绕组为平面盘绕状，即沿径向展开的螺旋状，还有一个或多个绕组为非闭合的圆环状，所述平面盘绕状绕组和圆环状绕组迭放并套于磁芯柱(5)上。

2.如权利要求1所述的变压器，其特征是：所述绕组的引出线(4、4’)平行于盘面。

3.如权利要求1或2所述的变压器，其特征是：所述平面盘绕状绕组作为初级线圈，所述圆环状绕组作为次级线圈，并按初级-次级-初级-次级-初级……的顺序依次间隔迭放。

4.一种制作变压器的方法，包括以下步骤：

用漆包线沿径向方向绕制线圈，使其成为平面盘绕状，其内径略大于磁芯柱(5)外径，外径略小于磁芯(1)的内径；

用良导体制作圆环状绕组，其内径略大于磁芯柱(5)外径，外径略小于磁芯(1)的内径；圆环是非闭合的，在开口处引出两条引线，引线的截面积与圆环的截面积相一致；

将绕制好的平面盘绕状线圈和圆环状绕组套于磁芯(1)的磁芯柱(5)上并层次间隔迭放，并从磁芯(1)的开口处平行于盘面引出导线。

Images