CN1497620A - 高压变压器 - Google Patents

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Abstract

一种高压变压器，包括在其中心支撑铁心的绕线管。此绕线管具有八个沿铁心的中心轴排列的绕线槽。初级线圈以预定的匝数缠绕在两个最外侧的绕线槽中。次级线圈以预定的匝数缠绕在靠近中心的六个绕线槽中。二极管的阴极通过接线端与次级线圈开始绕线的一端相连，而另一二极管的阳极通过另一接线端与次级线圈结束绕线的另一端相连。

Description

高压变压器
技术领域
本发明涉及高压变压器。
背景技术
通常，复印机和打印机使用高压电源。这些设备包括具有直流10KV量级以上的高压输出的高压变压器。
例如，日本专利No.3182799公开了这种类型的高压变压器。该高压变压器包括变压器部分和电压倍增器-整流器电路部分。图4A是示出了变压器部分的绕线管的截面图。图4B是示出了高压变压器所产生的脉冲的电路图。参照图4A，初级线圈绕线管21具有用于容纳其中心内的铁心的孔和沿中心轴排列的两个凸缘。这两个凸缘形成了绕线槽22。两个凸缘之一具有两个接线端23。同心次级线圈绕线管24围绕在初级线圈绕线管21周围。次级线圈绕线管24具有五个沿中心轴排列的凸缘。这五个凸缘形成了四个绕线槽25。最外侧的每个凸缘具有接线端26。两个绕线管具有几乎相同的长度。变压器部分包括初级线圈绕线管21、次级线圈绕线管24、初级线圈、次级线圈和铁心。
参照图4B，高压变压器30具有电压倍增器-整流器电路部分，该电路部分是包括二极管D21和D22以及电容器C21和C22的Cockcroft-Walton电路。电压倍增器-整流器电路部分与次级线圈S21的两端相连。二极管D21的阴极侧是高压输出。在高压变压器30中，初级线圈P21与驱动电路(在图中未示出)相连，所述驱动电路包括开关元件，并以预定的频率工作。此驱动电路检测输出电压和电流，打开/关闭开关元件，以恒定的电压和电流工作。
由驱动电路在初级线圈P21中产生正脉冲W21，同时在次级线圈S21中产生了正脉冲W22。正脉冲W22的振幅依赖于高压变压器30的匝数比。电压倍增器-整流器电路部分对此正脉冲W22进行整流和倍增，以提供高压输出。
复印机和打印机的小型化最近得到了发展，将需要更为紧凑、更为便宜的高压变压器。可惜的是传统的高压变压器具有大量的部件，使其难以小型化以降低其成本。本发明人研究了支撑初级线圈和次级线圈的单一绕线管。此绕线管产生了两个线圈之间的松动连接。此外，在此绕线管中，次级线圈产生具有与传统绕线管中相同的振幅的脉冲，从而未能降低分布电容。结果，该绕线管表现出较差的高压输出特性，如负载特性和频率特性等。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供了一种具有令人满意的高压输出特性的、便宜、紧凑的高压变压器。
按照本发明的优选实施例，高压变压器包括：铁心；绕线管，具有用于容纳所述铁心的孔和至少三个沿中心轴排列的绕线槽；初级线圈，缠绕在这些绕线槽中最外侧的绕线槽上；以及次级线圈，缠绕在除了最外侧的绕线槽之外的其他绕线槽上，所述次级线圈两端均与二极管相连。
在此高压变压器中，所述用于容纳铁心的孔的直径最好从所述次级线圈的中心到两端增加。
按照本发明的优选实施例，在两端与二极管相连的所述次级线圈能够降低所述次级线圈中的分布电容。此外，放置在所述次级线圈两端的所述初级线圈提供了初级和次级线圈之间的强耦合。这增强了高压输出特性，并且最小化了不需要的谐波。此外，这种结构能够减少部件的数目和处理步骤。因而，本发明的优选实施例提供了一种具有令人满意的高压输出特性的、便宜、紧凑的高压变压器。此外，用于容纳铁心的孔是锥形的，具有提高了耐受电压等优点。
通过以下参照附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的其他特征、要素、特性和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1A是按照本发明第一优选实施例的高压变压器的示意性垂直截面图；
图1B是按照图1A所示的本发明优选实施例的高压变压器的示意性水平截面图；
图2是按照本发明优选实施例示出了所产生的脉冲的电路图；
图3A是按照本发明第二优选实施例的高压变压器的示意性垂直截面图；
图3B是按照图3A所示的本发明第二优选实施例的高压变压器的示意性水平截面图；
图4A是传统高压变压器中的绕线管的示意性垂直截面图；以及
图4B是示出了传统高压变压器所产生的脉冲的电路图。
具体实施方式
现在，将参照图1A、1B和图2，对本发明的第一优选实施例进行描述。图1A是高压变压器的垂直截面图；图1B是沿图1A中的线A-A′所得到的水平截面图；以及图2是示出了高压变压器所产生的脉冲的电路图。参照图1A、1B和图2，高压变压器10包括在其中心支撑铁心1的绕线管2。例如，铁心1是具有大约4mm乘4mm的实质上为正方形截面的马蹄铁氧体。例如，绕线管2由聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)制成。绕线管2具有用于容纳铁心1的孔。孔具有实质上为正方形的水平截面和在整个长度方向相同的垂直截面。例如，绕线管2具有九个沿铁心1的中心轴排列的凸缘。九个凸缘限定了八个绕线槽。例如，最外侧的绕线槽优选地具有大约1.5mm的宽度，而靠近中心的六个绕线槽优选地具有大约0.6mm的宽度。例如，凸缘的外部形状实质上为具有大约13mm乘13mm的尺寸的正方形。底座安置在最外侧的凸缘上。一个底座具有两个接线端3a(其中之一在图中未示出)，而另一个具有两个接线端3b(其中之一在图中未示出)。与这些最外侧的凸缘相邻的凸缘具有接线端4。
初级线圈P1以预定的匝数缠绕在每个最外侧的绕线槽中。一个初级线圈P1在两端与两个接线端3a相连，而另一个初级线圈P1在两端与接线端3b相连。例如，这些初级线圈P1由直径大约为0.15mm的铜线制成。
次级线圈S1以预定的匝数缠绕在靠近中心的六个绕线槽中，其分布在这些绕线槽中。例如，次级线圈S1由直径大约为0.04mm的铜线制成。次级线圈S2在两端与二极管D1和D2相连。具体地，二极管D1的阴极通过接线端4与次级线圈S1开始绕线的一端相连，而次级线圈S2终止绕线的另一端通过接线端4与二极管D2的阳极相连。二极管D2的阴极侧是大约直流2KV到10KV量级以上的高压输出。高压变压器10包括容纳除铁心1之外的绕线管2、初级线圈P1、次级线圈S1和二极管D1和D2的合成树脂外壳(在图中未示出)。例如，以环氧树脂填充此外壳，以确保所容纳的部件及其之间足够的耐受电压。
在高压变压器10中，初级线圈P1与驱动电路(在图中未示出)相连，驱动电路包括开关元件，并且，例如，以大约59KHz工作。此驱动电路检测输出电压和电流，打开/关闭开关元件，以恒定的电压和电流工作。
参照图2，在高压变压器10中，两个初级线圈P1并联在驱动电路板上。驱动电路在初级线圈P1中产生正脉冲W1。在次级线圈S1中，在二极管D1的阴极侧产生负脉冲W2，而在二极管D2的阳极侧产生正脉冲W3。因而，在次级线圈S1的两端，产生了具有等于负脉冲W2的振幅和正脉冲W3的振幅之和的振幅的脉冲。对于相同的高压输出，所产生的两个脉冲W2和W3大约是传统高压变压器中的脉冲的一半大。所产生的两个脉冲W2和W3的电势在中心附近较低，向次级线圈S1的两端逐渐变高。
按照本发明的第一优选实施例，在两端与二极管相连的次级线圈产生了大约是传统高压变压器中的脉冲的一半大的脉冲，导致了分布电容的减小。此外，放置在次级线圈两侧的初级线圈提供了初级和次级线圈之间的强耦合，实现了高阶谐振。此外，例如，这种初级线圈可以通过稍微改变在正或负脉冲侧的匝数分布来提供具有统一波形的正和负脉冲。这增强了如负载特性和频率特性等高压输出特性，最小化了导致噪声的谐波。此外，这种结构只需要一个绕线管，而且不需要电压倍增器-整流器电路，实现了部件数目和处理步骤的减少。因此，本发明的这个优选实施例提供了一种具有令人满意的高压输出特性的、便宜、紧凑的高压变压器，其能够简化控制输出电压和电流的驱动电路。
接下来，将参照图3A和3B，对本发明的第二优选实施例进行描述。图3A是高压变压器的垂直截面图；图3B是沿图3A中的线A-A′得到的水平截面图。在图3A和3B中，与图1A和1B中相同的元素以与图1A和1B中相同的参考数字表示，并不再进行描述。也不再对与图2中相同的电路和产生的脉冲进行描述。
参照图3A和3B，高压变压器20中的绕线管2与高压变压器10中的绕线管2在用于容纳铁心1的孔的垂直截面上有所不同。在第二优选实施例中，此孔具有锥形部分5，其直径从次级线圈S1的中心向两端逐渐增加，在锥形部分5之后实质上为圆柱部分。因此，靠近中心的绕线槽比靠近两端的绕线槽深。此外，四个肋条6从绕线管2的内表面伸向铁心1的表面。这些肋条6伸向铁心1，牢固地支撑铁心1。
本发明的第二优选实施例具有与第一优选实施例相同的优点。此外，第二优选实施例在位于绕线槽底部的线圈和位于次级线圈的高电位部分的铁心之间提供了更大的距离。这提高了耐受电压，并且降低了线圈和铁心之间的分布电容。此外，绕线管和铁心之间的空间有利于产生大量热的铁心和初级线圈的散热。
通过具有实质上为正方形的水平截面的绕线管和铁心实现了上述优选实施例；但是，本发明并不局限于这些优选实施例。水平截面可以是其他形状，如圆形或其他合适形状等。用于次级线圈的绕线槽、次级线圈的匝数以及在绕线槽中的匝数分布依赖于所需的特性。
本发明并不局限于上述的每个实施例，而且在权利要求所描述的范围内可以有多种修改。通过适当地组合在每个不同的优选实施例中公开的技术装置而获得的实施例仍然包含在本发明的技术范围内。

Claims (14)

1、一种高压变压器，包括：
具有中心轴的铁心；
绕线管，具有用于容纳所述铁心的孔和至少三个沿所述铁心的所述中心轴排列的绕线槽；
初级线圈，缠绕在所述至少三个绕线槽中最外侧的绕线槽上；以及
次级线圈，缠绕在除了最外侧的绕线槽之外的其他绕线槽上，所述次级线圈两端均与二极管相连。
2、按照权利要求1所述的高压变压器，其特征在于所述用于容纳铁心的孔的直径从所述次级线圈的中心到两端增加。
3、按照权利要求1所述的高压变压器，其特征在于所述铁心是具有实质上为正方形截面结构的马蹄形铁氧体铁心。
4、按照权利要求1所述的高压变压器，其特征在于沿着所述铁心的所述中心轴排列多个凸缘，以限定所述至少三个绕线槽。
5、按照权利要求4所述的高压变压器，其特征在于设置九个凸缘和八个绕线槽。
6、按照权利要求4所述的高压变压器，其特征在于所述凸缘实质上为正方形。
7、按照权利要求4所述的高压变压器，其特征在于还包括安置在所述多个凸缘中最外侧两个凸缘上的底座。
8、按照权利要求7所述的高压变压器，其特征在于所述基座包括安置在其上的接线端。
9、按照权利要求1所述的高压变压器，其特征在于还包括容纳所述铁心、所述绕线管、所述初级线圈和所述次级线圈的外壳。
10、按照权利要求9所述的高压变压器，其特征在于所述外壳包括安置在其中的环氧树脂。
11、按照权利要求1所述的高压变压器，其特征在于在所述绕线管中、用于容纳所述铁心的孔的垂直截面包括锥形部分，所述锥形部分从所述次级线圈的中心向两端增加。
12、按照权利要求11所述的高压变压器，其特征在于在所述绕线管中、用于容纳所述铁心的孔的垂直截面在所述锥形部分后面包括实质上为圆柱形的部分。
13、按照权利要求1所述的高压变压器，其特征在于靠近中心的绕线槽比靠近铁心两端的绕线槽深。
14、按照权利要求1所述的高压变压器，其特征在于安置多个肋条，从所述绕线管的内表面伸向所述铁心的表面。
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