CN206649963U - 一种高升压比的小体积变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高升压比的小体积变压器，包括直形多槽骨架以及插设在所述直形多槽骨架两端的磁芯，所述直形多槽骨架上设有初级线圈和次级线圈，并设有引出针，其中，所述的磁芯为EC型或EE型结构的铁氧体磁芯，磁芯的宽度为20‑29mm，长度为30‑50mm；直形多槽骨架的长度为60‑100mm，初级线圈采用对折双线的方式绕在骨架一端，次级线圈采用单线多层密绕的方式紧邻初级线圈逐槽多层密绕。该小体积变压器可组装直径小至36mm的测井中子发生器的密封中子管靶极专用电源，在初级线圈共挽输入电压幅值不高于20V、方波脉冲频率不高于20kHz时，次级线圈可输出幅值达16kV的前级高压，实现500至1000倍升压比。

Description

一种高升压比的小体积变压器

技术领域

本实用新型涉及一种变压器，具体为一种输入电压低、升压比高的小体积高压变压器，可适用于中子测井等核技术应用及相关技术领域所用小直径中子发生器的密封中子管靶极电源中。

背景技术

密封中子管是可满足各类中子技术应用要求的高性能可控中子发生器的核心部件，具有小型加速器的紧凑结构特征，离子加速需配置高达70kV至150kV幅值的高稳定性靶极高压电源。

高压电源一般由前级升压变压器、多级倍压器及驱动、测量与控制电路等部件组成，对于石油测井、铀矿勘探等井下中子分析应用的中子发生器，须解决所用小直径密封中子管的靶极高压电源小型化问题。

针对测井用密封中子管靶极专用电源的额定输出电压和功率等性能指标及低压供电要求，必须在满足小体积(直径Φ25至Φ36mm、长度60至120mm)变压器结构特征的前提下实现高升压比，从而减小多级倍压器的结构尺寸，因而必须解决变压器的结构设计和制造工艺等技术问题。

目前国内外市场尚未能采购满足应用要求的靶极电源产品；因此，针对测井中子发生器的应用需求，研制小直径密封中子管的专用靶极高压电源具有极其重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高升压比的小体积变压器，使之适应于小直径密封中子管的靶极高压电源小型化的要求。

本实用新型的技术方案如下：一种高升压比的小体积变压器，包括直形多槽骨架以及插设在所述直形多槽骨架两端的磁芯，所述直形多槽骨架上设有初级线圈和次级线圈，并设有引出针，其中，所述的磁芯为EC型或EE型结构的铁氧体磁芯，磁芯的宽度为20-29mm，长度为30-50mm；直形多槽骨架的长度为60-100mm，初级线圈采用对折双线的方式绕在骨架一端，次级线圈采用单线多层密绕的方式紧邻初级线圈逐槽多层密绕。

进一步，如上所述的高升压比的小体积变压器，其中，所述的直形多槽骨架上相邻的次级线圈槽之间铣切有过线缝。

进一步，如上所述的高升压比的小体积变压器，其中，所述的初级线圈多层密绕于单个或多个线槽内；初级线圈对折处的绕线引出接头连接工作电源端，另一端的两个绕线引出接头分别连接驱动电路的两个推挽信号输出端。

进一步，如上所述的高升压比的小体积变压器，其中，在邻近初级线圈侧的所述次级线圈的绕线接头作为输出电路的零电位端，另一侧的次级线圈绕线接头连接多级倍压器的输入端。

进一步，如上所述的高升压比的小体积变压器，其中，所述磁芯的三个磁柱间隙处填涂高温厌氧胶。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型使用宽度20至29mm、长度30至50mm的EC或EE型磁芯及长度60至100mm直形多槽骨架，采用上述工艺制造的升压变压器，可组装直径小至36mm的测井中子发生器的密封中子管靶极专用电源。本实用新型升压变压器在初级线圈共挽输入电压幅值不高于20V、方波脉冲频率不高于20kHz时，次级线圈可输出幅值达16kV的前级高压，实现500至1000倍升压比；与10至15级倍压器配套使用，靶极高压输出可达160kV，输出电流可达200μA；且因采用相对廉价的铁氧体磁芯，相比非晶磁芯可至少降低30％的制造成本。

附图说明

图1-1和图1-2为本实用新型实施例中的EC型磁芯结构示意图；

图2为为本实用新型实施例中的直形多槽骨架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

本实用新型提供了一种高升压比的新型小体积变压器，可适用于中子测井等核技术应用及相关技术领域所用的小直径中子发生器的密封中子管靶极电源中。其结构主要由磁芯、直形多槽骨架、初级线圈与次级线圈及引出针等组成。由于需要适应于小直径密封中子管的靶极高压电源小型化的要求，磁芯及骨架的形状以及初级线圈与次级线圈的绕制方式都需要进行专门的设计。

高升压比小体积变压器所用的磁芯相对于传统磁芯形状更偏加长，具有宽度20mm至29mm、长度30mm至50mm的EC型或EE型结构特征，且选用高饱和磁通密度、低损耗且高温稳定性好的铁氧体材料。

上述所用的初级线圈与次级线圈骨架采用完全匹配上述小尺寸加长磁芯的一体式直形多槽结构，并选用介电常数高且高温稳定性好的工程塑料。骨架的相邻两个次级线圈槽之间铣切过线缝，并且为初级线圈和次级线圈预置引出针。

高升压比小体积变压器的初级线圈采用对折双线并绕在直形多槽骨架一端，多层密绕于单个或多个线槽中(顺序绕制)；对折处的绕线引出接头连接工作电源端，另一端两个绕线引出接头分别连接驱动电路的两个推挽信号输出端。

高升压比小体积变压器的次级线圈采用单线多层密绕方式，由骨架上紧邻初级线圈的环形线槽逐槽多层密绕；在邻近初级线圈侧的次级线圈绕线接头作为输出电路的零电位端，另一侧的绕线接头连接多级倍压器的输入端，由倍压器输出离子加速所需高压。

上述具有相同结构的两个磁芯从已绕制了初级线圈及次级线圈的骨架的两端相对插入，三个磁柱间隙处填涂高温厌氧胶材料，并在可靠定位固定后，进行预加热真空除气及真空浸漆处理，从而改善变压器的磁通特性及其稳定性。

高升压比小体积变压器在骨架上的装配位置与电源倍加器呈轴向分布，使高压形成的电场按一定梯度增加，从而减少了内部场强的不均匀性。变压器整体尺寸小，为减小靶级高压电源尺寸，进而使中子发生器电源小型化成为可能。

实施例

参见图1-1和图1-2，图中所示为一种可以应用于测井中子发生器的密封中子管靶极专用高压电源的小直径前级升压变压器的小尺寸加长EC-29/45型磁芯，即尺寸规格A＝29mm、B＝22.5mm、C＝10mm、D＝11.4mm、E＝45mm。磁芯采用ZP95铁氧体材料，其优点是起始磁导率高(3300u)，饱和磁通密度大(530mT)，功率损耗小(250kW/m3@100kHz，200mT)，并且在较宽频率范围内具有高电阻和涡流损耗小等优势。

参见图2，与图1所示的EC-29/45型磁芯结构配套的一种直形多槽变压器骨架，为保证可靠安装，骨架的主要结构尺寸为：F＝21.5mm、G＝10.5mm、H＝12.5mm，L约为2E，端部槽深略大于磁芯端部厚度。采用单个初级线圈槽，槽宽为15mm，采用对折双线并绕的方式绕制10匝初级线圈，采用单线多层密绕方式绕制8000匝次级线圈，在10.5kHz、20V初级输入条件下，变压器次级输出约为10kV，变压比约为800，通过15倍压器获得160kV高压输出；对应755MΩ负载电阻，输出电流约为200μA；总的电源输出效率达到70％。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种高升压比的小体积变压器，包括直形多槽骨架以及插设在所述直形多槽骨架两端的磁芯，所述直形多槽骨架上设有初级线圈和次级线圈，并设有引出针，其特征在于：所述的磁芯为EC型或EE型结构的铁氧体磁芯，磁芯的宽度为20-29mm，长度为30-50mm；直形多槽骨架的长度为60-100mm，初级线圈采用对折双线的方式绕在骨架一端，次级线圈采用单线多层密绕的方式紧邻初级线圈逐槽多层密绕。

2.如权利要求1所述的高升压比的小体积变压器，其特征在于：所述的直形多槽骨架上相邻的次级线圈槽之间铣切有过线缝。

3.如权利要求1所述的高升压比的小体积变压器，其特征在于：所述的初级线圈多层密绕于单个或多个线槽内。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的高升压比的小体积变压器，其特征在于：初级线圈对折处的绕线引出接头连接工作电源端，另一端的两个绕线引出接头分别连接驱动电路的两个推挽信号输出端。

5.如权利要求4所述的高升压比的小体积变压器，其特征在于：在邻近初级线圈侧的所述次级线圈的绕线接头作为输出电路的零电位端，另一侧的次级线圈绕线接头连接多级倍压器的输入端。

6.如权利要求1所述的高升压比的小体积变压器，其特征在于：所述磁芯的三个磁柱间隙处填涂高温厌氧胶。