CN208954771U - 一种绕组分段式环形电源变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种绕组分段式环形电源变压器，其包括环形铁芯、初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组中的至少一个为分层结构；分层结构是指组成绕组的线圈分为两段或两段以上的线圈单元段，每一线圈单元段缠绕一层形成单元层，相邻单元层之间设置层间绝缘层，各线圈单元段的两端依次串接形成对应的绕组。本实用新型通过对绕组线圈进行分段和分层缠绕，从根本上解决了绕组层间短路问题，提高了变压器的绝缘等级和抗电强度，增强了变压器的安全性。

Description

一种绕组分段式环形电源变压器

技术领域

本实用新型涉及环形电源变压器领域，具体的说是一种绕组分段式环形电源变压器。

背景技术

在电子变压器的应用上，环形变压器主要作为电源变压器和隔离变压器使用。环形变压器以其良好的输出特性和抗干扰能力，应用于家电设备和其它技术要求较高的电子设备中。尽管环形变压器的性能好，但是其造价较高，绕制环形变压器所用的铁芯即环形铁芯，是变压器造价高的重要原因。

除了成本问题之外，如何提高环形电源变压器的安全性能成为本行业和本案申请人下一步重点解决的技术难题。为了解决安全问题，本案申请人于2017年申请并获得授权的名称为“一种耐短路、防雷击电源变压器”、专利号为“201720320574.0”的实用新型专利中，通过在变压器的外层设置过流保护片，将过流保护片串连在初级和/或次级绕组上，借助过流保护片的过流保护、自复位、耐大电流的和防雷击优点，当出现线路短路或雷击时，能对被保护的变压器绕组瞬间限流，从而避免了过流损害，实现了耐短路和防雷击的目的，在故障清除后，变压器可自动恢复工作常态，从而实现了循环保护。

尽管通过串接过流保护片能在绕组“过流”时对变压器进行充分保护，但是，并不能解决环形变压器铁芯与相邻绕组的抗电强度（横向绝缘）和初级绕组层与层、匝与匝之间（纵向绝缘）的问题。绕组匝间、层间放电飞弧会破坏绕组与铁芯之间的绝缘层，出现抗电强度（横向绝缘）下降甚至短路。更为严重的是，当绕组匝数较多，短路匝数在合理圈数之内时，变压器电性能仍能正常工作，即绕组少部分匝数短路时并不影响变压器的整体性能和使用。但是，变压器的绕组与铁芯或相邻绕组之间的绝缘层已经在不知不觉中遭到破坏，此时变压器在极大的隐患中继续运行，极易引发安全事故。

另外，更由于现有的绕线工艺和方法仍然会不可避免的在制造过程中（例如：储线、放线、涨力等原因）造成绕组线绝缘膜损伤，因此当变压器工作时，出现邻近铁芯的绕组电磁线层间或匝间短路放电飞弧，从而破坏绕组与铁芯的绝缘问题。也即，传统工艺针对变压器的铁芯绝缘层数来解决问题，但是实践证明，问题往往发生在与铁芯相邻的外层绕组的层间、匝间的纵向绝缘上。因此，除了保证铁芯的绝缘层数外，彻底解决环形变压器这一问题的核心，还需要解决绕组层间绝缘问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种绕组分段式环形电源变压器，该环形变压器通过对绕组线圈进行分段和分层缠绕，能从根本上解决绕组层间短路问题，从而提高变压器的绝缘等级和抗电强度，增加变压器的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型的绕组分段式环形电源变压器包括环形铁芯、初级绕组和次级绕组，其结构特点是所述初级绕组和次级绕组中的至少一个为分层结构；分层结构是指组成绕组的线圈分为两段或两段以上的线圈单元段，每一线圈单元段缠绕一层形成单元层，相邻单元层之间设置层间绝缘层，各线圈单元段的两端依次串接形成对应的绕组。

优选的，所述层间绝缘层由绝缘薄膜或绝缘胶带缠绕形成。

优选的，所述环形铁芯的外部包覆有铁芯绝缘层，初级绕组为分层结构且逐层绕制在环形铁芯上，次级绕组绕制在初级绕组的外层。

优选的，所述环形铁芯由卷绕带卷制而成，卷绕带为单层扁平条状硅钢片，硅钢片的宽度与铁芯的厚度相等。

优选的，所述卷绕带分为多段卷绕单元段，各卷绕单元段由铁芯的内层依次向外层逐层卷绕，首段卷绕单元段的结束头作为第二段卷绕单元段的起始头，第二段卷绕单元的结束头作为第三段卷绕单元的起始头，直至最后一段卷绕单元段卷绕完成，起始头直接搭接在结束头上或者起始头与结束头焊接。

下面对本实用新型的优点效果进行具体分析。

将线圈绕组进行分段，通过分段分层绕线的方式和层间绝缘层的隔离，完全杜绝本绕组层与层之间的短路问题，并大幅延长变压器的使用寿命；

对于大部分变压器来说，初级绕组在靠近环形铁芯的内层、次级绕组在外层，因此，本案优选的，初级绕组匝数多电压高采用分层结构，次级绕组匝数少电压低采用普通绕线。当然，如果次级绕组的匝数较多电压较高或者对绝缘等级要求较高时，也可同样采用单层扇形绕线或分层结构。

环形铁芯采用多段缠绕的结构，各段卷绕单元段的长度可以不相等，在卷绕材料上，能使用从其它铁芯生产线上剪切下来的下脚料或废旧带料，实现废旧带料的重新利用，节约了硅钢原料，避免了原料浪费。

本实用新型通过对绕组线圈进行分段和分层缠绕，从根本上解决了绕组层间短路问题，提高了变压器的绝缘等级和抗电强度，增强了变压器的安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型变压器的环形铁芯与初级绕组的结构示意图；

图2为沿图1中A-A方向的剖视结构示意图。

具体实施方式

参照附图，本实用新型的绕组分段式环形电源变压器包括环形铁芯1、初级绕组2和次级绕组，初级绕组2和次级绕组中的至少一个为分层结构；分层结构是指组成绕组的线圈分为两段或两段以上的线圈单元段，每一线圈单元段缠绕一层形成单元层，相邻单元层之间设置层间绝缘层3，各线圈单元段的两端依次串接形成对应的绕组。其中，层间绝缘层3由绝缘薄膜或绝缘胶带缠绕形成。环形铁芯1的外部包覆有铁芯绝缘层4，仅初级绕组2为分层结构，初级绕组2逐层绕制在环形铁芯1上，次级绕组绕制在初级绕组2的外层。对于大部分变压器来说，初级绕组2在靠近环形铁芯1的内层、次级绕组在外层，因此，本案优选的，初级绕组匝数多电压高采用分层结构，次级绕组匝数少电压低采用普通绕线。当然，如果次级绕组的匝数较多电压较高或者对绝缘等级要求较高时，也可同样采用单层扇形绕线或分层结构。

为了能更明确的对本案的发明点进行阐释，图1和图2中仅示出了环形铁芯1与初级绕组2，未示意出次级绕组，在具体生产制造中，次级绕组绕制在初级绕组的外层。图1中，L1为最内层线圈单元段的起始头，也为整个初级绕组的起始头，将来会套接热缩管或缠绕绝缘胶带后引出以作为初级绕组的输入线或输出线。L2为上一层线圈单元段的结束头，L3为下一层线圈单元段的起始头，起始头与结束头连接后套热缩管5或缠绕绝缘胶带。图2中示出的初级绕组2已经绕制好了两层，两层之间设置层间绝缘层3。

图中未示出，根据变压器的型号和规格要求，绕组线圈上串接保险丝，当串接保险丝时，保险丝连接在整个绕组的起始头或结束头上。

其中，环形铁芯1由卷绕带卷制而成，卷绕带为单层扁平条状硅钢片，硅钢片的宽度与环形铁芯1的厚度相等。具体的，卷绕带分为多段卷绕单元段，各卷绕单元段由铁芯的内层依次向外层逐层卷绕，首段卷绕单元段的结束头作为第二段卷绕单元段的起始头，第二段卷绕单元的结束头作为第三段卷绕单元的起始头，直至最后一段卷绕单元段卷绕完成，起始头直接搭接在结束头上或者起始头与结束头焊接。环形铁芯采用多段缠绕的结构，各段卷绕单元段的长度可以不相等，在卷绕材料上，能使用从其它铁芯生产线上剪切下来的下脚料或废旧带料，实现废旧带料的重新利用，节约了硅钢原料，避免了原料浪费。

综上所述，本实用新型不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，可做若干更改或修饰，上述更改或修饰均落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种绕组分段式环形电源变压器，包括环形铁芯（1）、初级绕组（2）和次级绕组，其特征是所述初级绕组（2）和次级绕组中的至少一个为分层结构；分层结构是指组成绕组的线圈分为两段或两段以上的线圈单元段，每一线圈单元段缠绕一层形成单元层，相邻单元层之间设置层间绝缘层（3），各线圈单元段的两端依次串接形成对应的绕组。

2.如权利要求1所述的绕组分段式环形电源变压器，其特征是所述层间绝缘层（3）由绝缘薄膜或绝缘胶带缠绕形成。

3.如权利要求1所述的绕组分段式环形电源变压器，其特征是所述环形铁芯（1）的外部包覆有铁芯绝缘层（4），仅初级绕组为分层结构，初级绕组（2）逐层绕制在环形铁芯（1）上，次级绕组绕制在初级绕组（2）的外层。

4.如权利要求1-3中任一项所述的绕组分段式环形电源变压器，其特征是所述环形铁芯（1）由卷绕带卷制而成，卷绕带为单层扁平条状硅钢片，硅钢片的宽度与环形铁芯（1）的厚度相等。

5.如权利要求4所述的绕组分段式环形电源变压器，其特征是所述卷绕带分为多段卷绕单元段，各卷绕单元段由铁芯的内层依次向外层逐层卷绕，首段卷绕单元段的结束头作为第二段卷绕单元段的起始头，第二段卷绕单元的结束头作为第三段卷绕单元的起始头，直至最后一段卷绕单元段卷绕完成，起始头直接搭接在结束头上或者起始头与结束头焊接。