CN116631744A - 线圈组件、脉冲变压器及医疗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种线圈组件、脉冲变压器及医疗设备。线圈组件包括磁芯以及绕设于所述磁芯的初级线圈；所述磁芯与所述初级线圈之间还设有绝缘套筒以及设置于所述绝缘套筒上的绝缘隔板，所述绝缘套筒套设所述磁芯；所述初级线圈包括至少两个初级绕组，每个所述初级绕组均单圈箔绕于所述绝缘套筒的外侧面并通过所述绝缘隔板相间隔设置。线圈组件通过在磁芯与初级线圈之间设有绝缘套筒及绝缘隔板，使初级线圈的每个初级绕组以单圈箔绕的方式绕设于绝缘套筒的外周并通过绝缘隔板相间隔设置，以使得由初级线圈引起的漏感能够相应减小，并同时满足初级线圈与磁芯之间的绝缘要求，从而相应提升脉冲变压器的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种线圈组件、脉冲变压器及医疗设备。
背景技术
高压脉冲调制器是医疗设备中的关键部件，主要作用是向微波源提供脉冲电压。脉冲变压器则是脉冲调制器的重要组成部分，通常包括磁芯、初级线圈及次级线圈。现有的脉冲变压器由于漏感较大的原因，而使得脉冲变压器输出的脉冲波形畸变较大，从而影响脉冲变压器输出功率稳定性。
发明内容
基于此，有必要针对上述的问题，提供一种改进的线圈组件、脉冲变压器及医疗设备。线圈组件通过在磁芯与初级线圈之间设有绝缘套筒及绝缘隔板，使初级线圈的每个初级绕组以单圈箔绕的方式绕设于绝缘套筒的外周并通过绝缘隔板相间隔设置，以使得由初级线圈引起的漏感能够相应减小，并同时满足初级线圈与磁芯之间的绝缘要求，从而相应提升脉冲变压器的稳定性。
一种线圈组件，包括磁芯以及绕设于所述磁芯的初级线圈；
所述磁芯与所述初级线圈之间还设有绝缘套筒以及设置于所述绝缘套筒上的绝缘隔板，所述绝缘套筒套设所述磁芯；
所述初级线圈包括至少两个初级绕组，每个所述初级绕组均单圈箔绕于所述绝缘套筒的外侧面并通过所述绝缘隔板间隔设置。
进一步地，所述磁芯包括多个依次连接的磁芯腿；所述的内侧面贴合于对应所述磁芯腿的外侧面。
如此设置，能够减少绝缘套筒于磁芯之间的距离，并相应减少漏感。
进一步地，所述绝缘隔板的数量为多个，且多个所述绝缘隔板沿所述绝缘套筒的轴向等间隔排布。
如此设置，使得绝缘隔板与绝缘套筒围设形成多个绕线槽，以供设置多个初级绕组；且形成等间隔的绕线槽使得设置于绕线槽内的各个初级绕组之间的距离相等。
进一步地，每个所述初级绕组的两端分别电性连接有引线端子，且所述绝缘隔板对应的位置开设有引线槽，两个所述引线端子均能够通过所述引线槽伸出所述绝缘套筒之外。
如此设置，能够便于初级绕组伸出绕线槽于外置电源连接。
进一步地，所述引线槽的底壁向外延伸并形成间隔板，所述间隔板用于分隔两个所述引线端子。如此设置，能够尽量减少两个引线端子之间的漏感及寄生电容。
进一步地，所述绝缘隔板的厚度范围在0.5mm至1mm。如此设置，为了使得初级绕组之间的间距尽可能小，以减小初级绕组之间的漏感。
进一步地，所述绝缘套筒由环氧树脂板制成；及/或，
所述绝缘隔板为由环氧树脂板制成。如此设置，以使得绝缘套筒和绝缘隔板的制作成本较低，且相应能够使磁芯与初级绕组之间相隔离，同时使各个初级绕组之间相隔离。
进一步地，至少两组所述初级绕组之间并联设置。
进一步地，所述线圈组件还包括次级线圈，所述次级线圈与所述初级线圈之间设有隔离骨架，所述次级线圈通过所述隔离骨架叠绕于所述初级线圈外周；及/或，
所述次级线圈为多匝导线绕设形成。如此设置，隔离骨架能够分隔初级线圈及次级线圈。
进一步地，所述磁芯包括多个依次连接的磁芯腿；所述次级线圈的数量为两组，每组所述次级线圈分别绕设于两个相对设置的所述磁芯腿。
本发明还提供一种脉冲变压器，所述脉冲变压器包括如上述任意一项所述的线圈组件。
本发明还提供一种医疗设备，所述医疗设备包括上述的脉冲变压器。
本发明提供一种线圈组件，通过在磁芯与初级线圈之间设有绝缘套筒及绝缘隔板，使初级线圈的每个初级绕组以单圈箔绕的方式绕设于绝缘套筒的外周并通过绝缘隔板相间隔设置，以使得由初级线圈引起的漏感能够相应减小，并同时满足初级线圈与磁芯之间的绝缘要求，从而相应提升脉冲变压器的稳定性。
附图说明
图1为本发明一实施方式中线圈组件的结构示意图；
图2为图1所示线圈组件中初级线圈及次级线圈绕线方式的结构示意图；
图3为图1所示线圈组件中初级线圈的结构示意图；
图4为图3所示中绝缘套筒套设磁芯腿的剖视示意图；
图5为图3所示线圈组件另一视角的剖视示意图；
图6为图3所示线圈组件中其中一个绕线槽内初级绕组的结构示意图。
其中，100、线圈组件；10、磁芯；11、磁芯腿；20、初级线圈；21、初级绕组；211、金属箔片；212、绝缘层；22、引线端子；30、次级线圈；40、隔离骨架；50、绝缘套筒；51、绕线槽；60、绝缘隔板；61、引线槽；62、间隔板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，图1为本发明一实施方式中线圈组件100的结构示意图。
本发明提供一种线圈组件100，应用于脉冲变压器中，线圈组件100在脉冲变压器中用于变换电压。
该线圈组件100作为脉冲变压器的关键部件，应用于高压脉冲调制器中。
高压脉冲调制器是医疗设备中的关键部件，其主要作用是向磁控管或调速管等这些负载输出一系列具有大功率、一定重复频率以及一定脉冲宽度的脉冲电压。高压脉冲调制器通常由高压直流电源、开关单元以及脉冲变压器三个部分构成。
脉冲变压器在高压脉冲调制器中起着升高脉冲电压、电气隔离和阻抗匹配的作用。与普通的变压器相比，脉冲变压器的设计关键在于使漏感和分布电容等寄生参数足够精确，只有这样，才能使得脉冲变压器输出的脉冲波形畸变在允许的范围内。因此，作为脉冲变压器中的线圈组件100的设计显得尤为重要。
当然，本发明的线圈组件100还可以应用于其他普通的变压器中。
线圈组件100包括磁芯10、初级线圈20及次级线圈30，初级线圈20及次级线圈30分别绕设于磁芯10。磁芯10用于供初级线圈20及次级线圈30绕设，初级线圈20用于连接外置电源，次级线圈30用于与输出端相连。
当初级线圈20连接于外置电源时，初级线圈20与次级线圈30通过设置不同的线圈匝数，使次级线圈30产生相应的感应电压并输出。
磁芯10大致为中空的筒状，磁芯10的横截面呈方形框。可以理解，在其他实施方式中，磁芯10也可以设置为其他形状，例如圆筒状或实心柱状，只要能够实现缠绕初级线圈20及次级线圈30即可。
磁芯10包括四条磁芯腿11，四条磁芯腿11依次接合并形成方形筒状的磁芯10。可以理解，在其他实施方式中，磁芯腿11的数量也可设设置为一条、两条、三条或者五条以上，只要能够实现供初级线圈20及次级线圈30绕设即可。
在本实施方式中，磁芯10为多个硅钢片沿磁芯10的轴向叠设而成，以相应增减初级线圈20与次级线圈30之间的磁通量。
在其中一个实施例中，初级线圈20的数量设置为两组，且两组初级线圈20对应绕设于两个相对设置的磁芯腿11。可以理解，在其他实施方式中，初级线圈20的数量可以是一组或者三组以上，只要能够实现绕设于磁芯10或磁芯腿11并与外置电源相连接即可。
在其中一个实施例中，初级线圈20包括至少两个初级绕组21，至少两个初级绕组21之间相对于同一外置电源以并联的方式相连接。当然，初级绕组21之间的具体设置方式依据脉冲变压器的实际变压需求而相应设置。优选地，初级线圈20的数量设置为两个，分别设置于磁芯10相对设置的两个磁芯腿11上。
请参阅图2，图2为图1所示线圈组件100中初级线圈20及次级线圈30绕线方式的结构示意图。
本实施方式中，次级线圈30与初级线圈20绕设在同一的磁芯腿11，且次级线圈30与初级线圈20之间还设有隔离骨架40。次级线圈30通过隔离骨架40叠绕于初级线圈20外周。隔离骨架40用于分隔初级线圈20及次级线圈30。
优选地，次级线圈30的数量为两个，分别叠绕于两个相对设置且设有初级线圈20的磁芯腿11。
可以理解，在其他实施方式中，次级线圈30与初级线圈20可以分别绕设在两个相对设置的磁芯腿11上。上述的两种次级线圈30与初级线圈20的绕设方式根据实际工况而相应设置。
同一个次级线圈30采用多匝导线绕设于同一磁芯腿11上，以使得次级线圈30能够产生较大的感应电压。
请一并参阅图3及图4，图3为图1所示线圈组件100中初级线圈20的结构示意图；图4为图3所示线圈组件100中绝缘套筒50套设磁芯腿11的剖视示意图。
现有的线圈组件100在脉冲变压器使用过程中存在漏感较大等问题，使得脉冲变压器输出的脉冲电压波形畸变较大，从而影响脉冲变压器的稳定性。
为了减少线圈组件100在脉冲变压器中的漏感，磁芯10与初级线圈20之间还设有绝缘套筒50及绝缘隔板60，使初级线圈20的每个初级绕组21以单圈箔绕的方式绕设于绝缘套筒50的外周并通过绝缘隔板60相间隔设置，以使得由初级线圈20引起的漏感能够相应减小，并同时满足初级线圈20与磁芯10之间的绝缘要求，从而相应提升脉冲变压器的稳定性。
在本实施方式中，针对初级线圈20自身结构的改进，以降低由初级线圈20产生的漏感。因此线圈组件100中的次级线圈30并非必要的设置部件。
绝缘套筒50套设于磁芯腿11上，并且设置于磁芯10与初级线圈20之间；绝缘隔板60沿绝缘套筒50的周向环设绝缘套筒50。绝缘套筒50用于隔离初级线圈20与磁芯10，绝缘隔板60用于使各个初级绕组21之间间隔设置。
绝缘套筒50大致呈筒状，且绝缘套筒50的横截面呈方形框。绝缘套筒50的形状与磁芯腿11相适配，使得绝缘套筒50的内侧面贴合于磁芯腿11外侧面，以能够相应减小线圈组件100的体积。可以理解，在其他实施方式中，绝缘套筒50还能够设置为其他形状，例如圆筒状，只要能够与磁芯腿11的形状相互匹配即可；绝缘套筒50还可以根据工况需求直接套设于磁芯10外周。
绝缘隔板60大致呈环状的隔板，沿周向环设于绝缘套筒50的外周。绝缘隔板60与绝缘套筒50之间形成绕线槽51；每个绕线槽51内对应设置一个初级绕组21。
在其中一个实施例中，绝缘隔板60的数量为多个，且多个绝缘隔板60沿绝缘套筒50的轴向等间隔排布。如此设置，使得绝缘隔板60与绝缘套筒50围设形成多个绕线槽51，以供设置多个初级绕组21；且形成等间隔的绕线槽51使得设置于绕线槽51内的各个初级绕组21之间的距离相等。
在其中一个实施例中，由于磁芯10是不切割的整体结构，为了使绝缘套筒50便于安装在磁芯腿11上，绝缘套筒50设置为分体结构。当绝缘套筒50安装于磁芯腿11后，分体的绝缘套筒50再通过胶粘等方式固定连接。需要说明的是，如果采用胶粘的方式连接，绝缘套筒50需要采用绝缘胶进行连接。
在其中一个实施例中，绝缘套筒50及绝缘隔板60为由环氧树脂板制成，以使得绝缘套筒50和绝缘隔板60的制作成本交低，且相应能够确保磁芯10与初级绕组21以及初级绕组21之间的相隔离。
请参阅图5，图5为图3所示线圈组件100另一视角的剖视示意图。
在本实施例中，初级绕组21包括金属箔片211及包覆于金属箔片211外表面的绝缘层212。金属箔片211用于与外置电源电性连接，绝缘层212用于使金属箔片211于外部相隔离。初级绕组21以单圈箔绕的方式设置于绕线槽51内，并贴合于绝缘套筒50的外侧面。单圈箔绕的方式是指；初级绕组21以金属箔片211的形式单圈缠绕于绕线槽51内，并与绝缘套筒50的外侧面紧密贴合。由于初级绕组21分别设置于对应的绕线槽51内，使得初级绕组21在缠绕时，不易相互交叠。如此设置，不仅提升初级绕组21的绕线效率；而且能够相应降低各个初级绕组21之间的漏感和分布电容等寄生参数。
在其中一个实施例中，考虑到初级绕组21的制作成本以及导电性，金属箔片211为铜箔，且铜箔的宽度等于或者略小于绕线槽51的宽度，以使得铜箔能够较好地贴合在绕线槽51的内壁。如此设置，初级绕组21能够相应减少漏感。可以理解，若不考虑生产成本，金属箔片211还可以采用其他材料制成，例如银箔等，只要能够实现与外置电源电性连接即可。
在其中一个实施例中，考虑到线圈组件100的变压性能，上述的多个初级绕组21之间相对同一外置电源并联设置。优选地，同一初级线圈20中的多个初级绕组21同时绕设于同一磁芯腿11，以便于并联设置的多个初级绕组21与同一外置电源相互连接。
在其中一个实施例中，为了使得初级绕组21之间的间距尽可能小，以减小初级绕组21之间的漏感，绝缘隔板60的厚度范围在0.5mm至1mm。
请参阅图6，图6为图3所示线圈组件100中其中一个绕线槽51内初级绕组21的结构示意图。
在其中一个实施例中，为了使得初级绕组21便于伸出并与外置电源连接，每个初级绕组21的两端分别电性连接有引线端子22，且绝缘隔板60相对靠近初级绕组21两端的位置上开设有引线槽61，两个引线端子22均能够通过引线槽61伸出绝缘套筒50之外。初级绕组21的金属箔片211可以通过焊接等方式与引线端子22相连接。如此设置，能够便于初级绕组21伸出绕线槽51于外置电源连接。
进一步地，为了尽量减少引线端子22的漏感及寄生电容，引线槽61的底壁向外延伸并形成间隔板62；间隔板62位于引线槽61中部并与相邻隔板相连接。间隔板62用于分隔两个引线端子22。可以理解，间隔板62的形状可以根据实际工况相应设置。
本发明提供一种线圈组件100，通过在磁芯10与初级线圈20之间设有绝缘套筒50及绝缘隔板60，使初级线圈20的每个初级绕组21以单圈箔绕的方式绕设于绝缘套筒50的外周并通过绝缘隔板60相间隔设置，以使得由初级线圈20引起的漏感能够相应减小，并同时满足初级线圈20与磁芯10之间的绝缘要求，从而相应提升脉冲变压器的稳定性。
本发明还提供一种脉冲变压器(图未示)，该脉冲变压器包括上述的线圈组件100。
本发明还提供一种医疗设备，该医疗设备包括上述设有脉冲变压器的高压脉冲调制器。该医疗设备可以为患者提供放射治疗。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种线圈组件，包括磁芯(10)以及绕设于所述磁芯(10)的初级线圈(20)；其特征在于，
所述磁芯(10)与所述初级线圈(20)之间还设有绝缘套筒(50)以及设置于所述绝缘套筒(50)上的绝缘隔板(60)，所述绝缘套筒(50)套设所述磁芯(10)；所述磁芯(10)为中空的筒状，横截面呈框型；
所述初级线圈(20)包括至少两个初级绕组(21)，每个所述初级绕组(21)均单圈箔绕于所述绝缘套筒(50)的外侧面并通过所述绝缘隔板(60)间隔设置。
2.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，所述磁芯(10)包括多个依次连接的磁芯腿(11)，多个所述磁芯腿(11)依次连接并形成为筒状的磁芯(10)；所述绝缘套筒(50)的内侧面贴合于对应所述磁芯腿(11)的外侧面。
3.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，所述磁芯(10)包括多个硅钢片，多个所述硅钢片沿所述磁芯(10)的轴向层叠设置。
4.根据权利要求2所述的线圈组件，其特征在于，所述初级线圈(20)为多个，多个所述初级线圈(20)分别绕设于在对应的不同的磁芯腿(11)上，并与外置电源相连。
5.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，所述绝缘隔板(60)的数量为多个，且多个所述绝缘隔板(60)沿所述绝缘套筒(50)的轴向等间隔排布，且所述绝缘隔板(60)能够与所述绝缘套筒(50)配合并形成多个绕线槽(51)；
多个所述绕线槽(51)与多个所述初级绕组(21)一一对应设置，且所述初级绕组(21)设置于对应的所述绕线槽(51)内，以使多个所述初级绕组(21)之间的距离相等。
6.根据权利要求4所述的线圈组件，其特征在于，每个所述初级绕组(21)的两端分别电性连接有引线端子(22)，且所述绝缘隔板(60)对应的位置开设有引线槽(61)，两个所述引线端子(22)均能够通过所述引线槽(61)伸出所述绝缘套筒(50)之外。
7.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，所述绝缘隔板(60)的厚度范围在0.5mm至1mm。
8.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，所述线圈组件还包括次级线圈(30)，所述次级线圈(30)与所述初级线圈(20)之间设有隔离骨架(40)，所述次级线圈(30)通过所述隔离骨架(40)叠绕于所述初级线圈(20)外周。
9.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，所述线圈组件还包括次级线圈(30)，所述次级线圈(30)采用多匝导线绕设于与初级线圈(20)相同的磁芯腿上。
10.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，所述初级绕组(21)包括金属箔片(211)及包覆于金属箔片(211)外表面的绝缘层(212)，所述金属箔片(211)用于与外置电源电性连接，所述绝缘层(212)用于使所述金属箔片(211)与外部相隔离。
11.一种脉冲变压器，其特征在于，所述脉冲变压器包括如权利要求1至10任意一项所述的线圈组件。
12.一种医疗设备，其特征在于，所述医疗设备包括如权利要求11所述的脉冲变压器。
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