CN113889325A - 一种中高频大功率主变压器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中高频大功率主变压器及其制备方法，逆变焊接电源控制技术领域，一种中高频大功率主变压器，采用双E型铁氧体材料磁芯，初级绕线与次级绕线采用相同的铜带，磁芯的最里层和最外层，分别为初级绕线层，在最里层与最外层之间，为初线绕线与次级绕线依次叠加层，叠加层的匝数等于次级绕组的匝数，在次级绕组的中间引出公共端，形成二个次组绕组，在各次级绕组上分别套两只微晶磁环，减小尖峰，从而减少占空比丢失，提高可靠性；本申请通过将次级绕组包围在初级绕组中间，实现了初级与次级的紧耦合，提高耦合效果。
Description
技术领域
本发明涉及逆变焊接电源控制技术领域，尤其是涉及一种中高频大功率主变压器及其制备方法。
背景技术
变压器是生活中最常见到的一个元器件，应用在各种场景中，特别是最近几年，开关电源及逆变电源的应用越来越多，变压器也产生了越来越多的种类，特别是随着逆变式弧焊电源的迅速发展，市场竞争越来越激烈，用户对弧焊电源的价格、性能和可靠性要求也越来越高，在大功率焊接弧焊电源中，工业机器的工作频率采用50KHZ及以上双初级软开关（或三电平软开关）性价比很高，但50KHZ及以上输出占空比丢失比较明显，输出功率受限制且可靠性不高。
传统的中高频率双初级软开关或硬开关主变压器，主要有以下三种制作方案：
一、采用环形铁氧体或微晶材料磁芯，采用多股电磁线作为变压器的初级和次级导线，先绕初级再绕次级，变压器次级套普通铁氧体磁环，主变压器初次级耦合效率一般，整机的效率和可靠性一般。
二、采用双E型铁氧体材料磁芯，采用多股电磁线作为变压器的初级和次级导线，先绕初级再绕次级，变压器次级套普通铁氧体磁环，主变压器初次级耦合效率一般，整机的效率和可靠性一般。
三、采用双E型铁氧体材料磁芯，采用铜带作为变压器的初级和次级导线，先绕初级再绕次级，变压器次级套普通铁氧体磁环，主变压器初次级耦合效率和可靠性略高于前面两种方案，但还有很大提升空间。
因此，为实现价格更低、性能更好、可靠性更高、使用最舒适的逆变式弧焊电源，对主变压器进行改进，避免占空比丢失，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种中高频大功率主变压器及其制备方法，通过先绕制初级绕线，再将初级绕线与次级绕线同时绕制次级绕组需要的匝数，最后再绕制一匝初级绕线，将初级绕线与次级绕线紧紧绕在一起，初级与次级之间达到很好的耦合效果；在次级绕组的中间引出公共端，形成二个次组绕组，在各次级绕组上分别套两只微晶磁环，减小尖峰，从而减少占空比丢失，提高可靠性。
第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种中高频大功率主变压器，采用双E型铁氧体材料磁芯，初级绕线与次级绕线采用相同的铜带，磁芯的最里层和最外层，分别为初级绕线层，在最里层与最外层之间，为初线绕线与次级绕线依次叠加层，叠加层的匝数等于次级绕组的匝数。
本发明进一步设置为：所述叠加层为N层，次级绕组中引出公共端，变压器匝比为（N+2）：N/2：N/2，初线绕线与次级绕线之间设置有绝缘材料。
本发明进一步设置为：次级绕线形成至少一个次级绕组，各次级绕组分别套两只微晶磁环。
本发明进一步设置为：铜带宽度为磁芯有效窗口宽度的85%-95%之间。
本发明进一步设置为：采用E85B型铁氧体材料磁芯。
本发明进一步设置为：包括至少一个双E型磁芯，各双E型磁芯并列，磁芯窗口层叠。
本发明进一步设置为：初级绕线采用双层铜带，双层铜带之间设置有绝缘材料；次级绕线采用单层铜带。
第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种中高频大功率主变压器的制备方法，在双E型铁氧体材料磁芯组成的磁芯框架上，先绕制一匝初级绕线；再将初级绕线与次级绕线层叠，绕制预设的匝数，再绕制最后一匝初级绕线。
本发明进一步设置为：初级绕线采用双层相叠加的铜带，初级绕线与次级绕线之间、初级绕线的各铜带之间叠加有绝缘材料。
本发明进一步设置为：在次级绕线的中间匝数进行抽头，在次级绕线分别套两只微晶磁环。
与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：
1.本申请通过将次级绕组包围在初级绕组中间，实现了初级与次级的紧耦合，提高耦合效果；
2.进一步地，本申请采用初级与次级绕线采用相同的铜带，增加了初级与次级的耦合，提高了变压器的可靠性；
3.进一步地，本申请采用三个双E型磁芯并列设置，延长了磁力线，提高了初级与次级的耦合效果。
附图说明
图1是本申请的一个具体实施例的变压器原理示意图；
图2是本申请的一个具体实施例的变压器磁芯结构示意图；
图3是本申请的一个具体实施例的变压器第一视角结构示意图；
图4是本申请的一个具体实施例的变压器第二视角结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本申请的一种中高频大功率主变压器，如图1所示，包括变压器的初级绕组采用双绕组，包括初级绕组A与初级绕组B，两个初级绕组的同相端位于同一侧，且两个初级绕组的引出端相互独立，在变压器外部将两个初级绕组的同相端同相端连接在一起，两个反相端连接在一起，从而形成变压器的初级绕组。
次级绕组也采用双绕组，包括次级绕组A与次级绕组B，次级绕组A的反相端与次级绕组B的同相端连接在一起，形成公共端，次组绕组用于输出两个电压值。
主变压器的磁芯结构与如图2所示，由两个E型磁芯相对设置而成，两个E型磁芯形成两个绕线窗口，用于导线从其中一个窗口绕制到另外一个窗口，其磁芯有效绕线窗口宽度为L。
在本申请的一个具体实施例中，采用E85B型铁氧体材料磁芯，磁芯最大有效绕线宽度为58mm。
在本申请的另一个具体实施例中，采用六个E型磁芯，每两个E型磁芯相向设置，形成磁芯框架，三个磁芯框架的窗口对齐，即三个磁芯框架并列排列，各窗口层叠在一起，增加磁芯有效绕线窗口的深度，增大变压器的磁力线圈。
在本申请中，采用铜带进行变压器的绕制，且初级绕线与次级绕线采用相同规格的铜带。
为保证耦合效果，铜带宽度大于等于磁芯有效绕线窗口宽度L的85%、小于等于磁芯有效绕线窗口宽度L的95%。
将第一初级绕线、第一绝缘材料层、第二初级绕线层叠在一起，形成层叠的初级绕线组合。
先将层叠的初级绕线组合预留初级第一引线端后，沿两个磁芯绕线窗口绕制一匝，在未绕制的层叠的初级绕线组合上增加第二绝缘材料层、次级绕线，形成层叠的初级次级绕组组合，此时次级绕线也预留第一引线端，将初级次级绕组组合沿两个磁芯绕线窗口绕制，在绕投制过程中，在次级绕线上分别套两只微晶磁环，在绕制的匝数等于次级绕组预设的第一匝数N1时，引出次级绕组的公共端；再继续将初级次级绕组组合，沿两个磁芯绕线窗口绕制，同样地，在绕投制过程中，在次级绕线上再次分别套两只微晶磁环，在绕制的匝数等于次级绕组预设的第二匝数N2时，引出次级绕组的第二引线端；继续将层叠的初级绕线组合沿两个磁芯绕线窗口绕制一匝，引出初级绕组的第二引线端。
第一匝数N1与第二匝数N2的数值是相同的，或是不相同的。
在本实施例中，第一匝数与第二匝数相同。
变压器匝数比为（N1+ N2+2）：N1：N2；当N1与N2相同时，变压器匝数比为（N +2）：N/2：N/2，其中N等于2倍的N1。
经过上述方法绕制成的变压器，其第一角度的结构图如图3所示，其第二角度的结构图如图4所示，由六个E型磁芯组成变压器磁框架，第一磁芯51与第二磁芯52相向设置，形成第一磁芯框架5；第三磁芯61与第四磁芯62相向设置，形成第二磁芯框架6；第五磁芯71与第六磁芯72相向设置，形成第三磁芯框架7；第一磁芯框架5、第二磁芯框架6、第三磁芯框架7并列设置，各磁芯框架的窗口叠加在一起，增加变压器的磁芯有效绕线窗口深度。
最里面的第一匝绕线1、最外面的第二匝绕线2分别是由层叠在一起的双层铜带绕制而成，在最里面的第一匝绕线1与最外面的第二匝绕线2之间，由初级次级绕组组合绕制次级绕组需要的匝数；3、4分别为绕线的引线端。
引线端位于磁芯框架的二侧，或磁芯框架的同一侧。
在本申请的另一个具体实施例中，第一匝绕线1、第二匝绕线2为一匝，或多于一匝。
在本实施例中，只图示了二个引线端，实际上根据变压器绕组会有相应数量的引线端引出。
各引线端根据其输入输出特性，分为初级引出与次级引线，各引线端分别连接引出端，形成初级引出端、次级引出端，如图4中的第一至第五引出端10、11、12、13、14所示，在本实施例中，第一引出端10、第二引出端11为次级引出端，第三引出端12为公共端，第四引出端13、第五引出端14为初级引出端。
本申请的变压器，频率能够达到40-100KHZ或更高，功率能够达约20-30KW 或更高。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中高频大功率主变压器，其特征在于：采用双E型铁氧体材料磁芯，初级绕线与次级绕线采用相同的铜带，磁芯的最里层和最外层，分别为初级绕线层，在最里层与最外层之间，为初线绕线与次级绕线依次叠加层，叠加层的匝数等于次级绕组的匝数。
2.根据权利要求1所述中高频大功率主变压器，其特征在于：所述叠加层为N层，次级绕组中引出公共端，变压器匝比为（N+2）：N/2：N/2，初线绕线与次级绕线之间设置有绝缘材料。
3.根据权利要求2所述中高频大功率主变压器，其特征在于：次级绕线形成至少一个次级绕组，各次级绕组分别套两只微晶磁环。
4.根据权利要求1所述中高频大功率主变压器，其特征在于：铜带宽度为磁芯有效窗口宽度的85%-95%之间。
5.根据权利要求1所述中高频大功率主变压器，其特征在于：采用E85B型铁氧体材料磁芯。
6.根据权利要求1所述中高频大功率主变压器，其特征在于：包括至少一个双E型磁芯，各双E型磁芯并列，磁芯窗口层叠。
7.根据权利要求1所述中高频大功率主变压器，其特征在于：初级绕线采用双层铜带，双层铜带之间设置有绝缘材料；次级绕线采用单层铜带。
8.一种中高频大功率主变压器的制备方法，其特征在于：在双E型铁氧体材料磁芯组成的磁芯框架上，先绕制一匝初级绕线；再将初级绕线与次级绕线层叠，绕制预设的匝数，再绕制最后一匝初级绕线。
9.根据权利要求8述中高频大功率主变压器的制备方法，其特征在于：初级绕线采用双层相叠加的铜带，初级绕线与次级绕线之间、初级绕线的各铜带之间叠加有绝缘材料。
10.根据权利要求8述中高频大功率主变压器的绕制方法，其特征在于：在次级绕线的中间匝数进行抽头，在次级绕线分别套两只微晶磁环。
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Cited By (1)
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| CN115547677A (zh) * | 2022-11-09 | 2022-12-30 | 佛山诺亚电器有限公司 | 一种大功率高频脉冲变压器绕制方法 |
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2021
- 2021-08-23 CN CN202110968986.1A patent/CN113889325A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN115547677B (zh) * | 2022-11-09 | 2023-07-14 | 佛山诺亚电器有限公司 | 一种大功率高频脉冲变压器绕制方法 |
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