CN209357598U - 一种大功率高压脉冲变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率高压脉冲变压器，包括初级外筒、次级基筒、绝缘衬筒、盖板、磁芯室、输出绝缘灌封胶和绝缘螺钉，该变压器采用同轴圆柱结构，初级外筒在外，次级基筒在内，初级外筒和次级基筒选用绝缘性能较好的高分子聚乙烯材料加工而成，变压器初次级之间的绝缘措施，采用有机硅凝胶GN521在真空条件下灌封高温固化后实现。变压器次级绕组高压封闭在变压器内部，变压器采用开路磁芯方式，既使变压器磁芯饱和特性得到改善，又提高了变压器的耦合系数。该变脉冲压器输出电压大于100kV，电流大于3kA，耦合系数大于0.8，适合用在重频高压脉冲充电场合。

Description

一种大功率高压脉冲变压器

技术领域

本实用新型涉及脉冲功率源技术领域，尤其涉及一种大功率高压脉冲变压器。

背景技术

脉冲变压器室变压器的一种特殊的类型，因为跟通常的变压器不同，它变换的不是正弦电压或是交流方波，而是类似于矩形的单极性脉冲。我们可以用它来升高或降低脉冲电压，使负载阻抗和输出阻抗相匹配，调整脉冲的极性，并且也可以分离变压器的初次级电路。脉冲功率技术在核物理、电子束、加速器、激光、石油勘探、等离子体技术、微电子加工、生物与生物医学工程等领域具有广泛的应用。传统的脉冲变压器大多采用闭合磁芯方式，考虑磁饱和现象，通常变压器磁芯体积大，考虑到初次级和磁芯的绝缘距离，通常采用填充变压器油的方式，变压器质量笨重，维护工作不易开展等问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种大功率高压脉冲变压器，该变脉冲压器输出电压大于100kV，电流大于3kA，耦合系数大于0.80，适合用在重频高压脉冲充电场合，同时具有小型化、轻量化、一体化、便携式的优点。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。

一种大功率高压脉冲变压器，包括初级外筒、次级基筒、绝缘衬筒、盖板、磁芯室、输出绝缘灌封胶和绝缘螺钉，所述初级外筒和次级基筒由外至内依次设置形成同轴空心圆柱结构，所述盖板设置于同轴空心圆柱结构的第一侧底面，且通过绝缘螺钉与次级基筒固定，采用绝缘螺钉以避免输出高压与绝缘螺钉之间发生高压击穿。所述绝缘衬筒包括初次级间绝缘板和输出端面，所述初次级间绝缘板设置于初级外筒和次级基筒之间，所述输出端面设置于同轴空心圆柱结构的第二侧底面，所述磁芯室设置于次级基筒内侧，所述输出绝缘灌封胶填充于初级外筒和次级基筒之间，以及磁芯室与输出端面之间。

进一步的，所述初级外筒的内壁设置有螺旋槽，所述螺旋槽内绕制有变压器的初级绕组，绕制方式为多线并绕方式，所述初级外筒的两端还设置有卡线槽。

更进一步的，所述次级基筒的外壁设置有环形线槽，环形线槽成错位分布，所述环形线槽内分槽绕制有变压器的次级绕组。

作为优选实施方式，所述次级基筒的环形线槽之间设置有绝缘挡板，用于提高绕组之间绝缘。所述绝缘挡板上设置有过线槽，所述过线槽的深度与绝缘挡板的高度相等，其作用为绕组跨线，以防止过线槽之间出现高压爬电，过线槽成错位分布。

作为优选实施方式，考虑到次级绕组上电压梯度的变化，所述次级基筒为中空的圆台形状，且与初级外筒的间距从第一侧到第二侧逐渐增大。

作为优选实施方式，所述绝缘衬筒的输出端面的内外表面均刻有矩形槽。

作为优选实施方式，所述初级绕组包括铜条，所述铜条上缠绕有聚四氟乙烯带，用于提高绝缘能力。

作为优选实施方式，所述次级绕组为三层绝缘线绕组。

作为优选实施方式，所述初级外筒、次级基筒和/或绝缘衬筒由绝缘性能较好的高分子聚乙烯材料制成，以提高绝缘强度，减小变压器的体积。

作为优选实施方式，所述磁芯室内设置有圆柱形磁芯，从而提高变压器的耦合系数。所述圆柱形磁芯的直径等于次级基筒的内径，长度等于次级绕组的长度。

作为优选实施方式，所述圆柱形磁芯由超微晶材料制成，以提高变压器初、次级绕组的耦合系数。

作为优选实施方式，所述输出绝缘灌封胶采用GN521型有机硅凝胶，以提高变压器初、次级绕组和次级绕组输出导线的绝缘强度。

本实用新型的有益效果在于：该变脉冲压器输出电压大于100kV，电流大于3kA，耦合系数大于0.80，适合用在重频高压脉冲充电场合。同时满足小型化、轻量化、一体化、便携要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

其中：1-绝缘螺钉，2-左盖板，3-初级外筒，4-次级基筒，5-磁芯室，6-输出绝缘灌封胶， 7-绝缘衬筒。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种大功率高压脉冲变压器，包括：绝缘螺钉1，左盖板2，初级外筒3，次级基筒4，磁芯室5，输出绝缘灌封胶6，绝缘衬筒7，该变压器采用同轴圆柱结构设计，最外层为初级外筒3，中间层为次级基筒4，内层为磁芯室5，三者共同构成变压器的骨架，且均采用高分子聚乙烯材料加工而成，具体的：

绝缘螺钉1将左盖板2与次级基筒4固定在一起，左盖板2对初级外筒3和次级基筒4之间的输出绝缘灌封胶6，以及磁芯室5内的磁芯进行密封，实现防潮和变压器加固。

初级外筒3作为变压器初级绕组的骨架，初级绕组匝数少，电压低，通过电流大，初级绕组内嵌进初级外筒3的内壁，并采用宽14mm，厚2mm的铜条，表面缠绕聚四氟乙烯带后，绕制在初级外筒3的螺旋槽内，绕制完成后对初级绕组进行引出和固定。

次级基筒4作为变压器次级绕组的骨架，次级绕组绕制在其外表面，次级绕组匝数多，输出电压高，采用分槽串绕，次级基筒4外表面刻有环形线槽，线槽之间设有一定厚度的绝缘挡板，作用是提高绕组之间绝缘，绝缘挡板设有过线槽，深度和挡板高度相等，作用为绕组跨线，为了防止过线槽之间出现高压爬电，过线槽成错位分布。次级绕组在次级基筒4表面从左至右依次绕制，随着绕组上的电压逐渐提高，对绝缘距离的要求越来越大，因此考虑到电压梯度的变化，次级基筒4采用锥形结构，从左到右初、次级间距逐渐变大。

磁芯室5内放置有环形磁芯，从而提高变压器的耦合系数。

输出绝缘灌封胶6采用GN521型有机硅凝胶，其用于对变压器的次级绕组输出引线进行真空灌封处理，提高绝缘爬电距离和引线固定。

绝缘衬筒7包括初次级间绝缘板和输出端面，并采用一体加工制成，增加相互之间的高压的爬电距离。初次级间绝缘板设置于初级外筒和次级基筒之间，输出端面设置于变压器上对应于左盖板2的另一侧，输出端面内外表面均刻有矩形槽，以增加变压器输出引线对地的爬电距离，输出高压线从输出端面的中心穿出。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本实用新型使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是有线连接，也可以是无线连接。

Claims (10)

1.一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，包括初级外筒、次级基筒、绝缘衬筒、盖板、磁芯室、输出绝缘灌封胶和绝缘螺钉，所述初级外筒和次级基筒由外至内依次设置形成同轴空心圆柱结构，所述盖板设置于同轴空心圆柱结构的第一侧底面，且通过绝缘螺钉与次级基筒固定，所述绝缘衬筒包括初次级间绝缘板和输出端面，所述初次级间绝缘板设置于初级外筒和次级基筒之间，所述输出端面设置于同轴空心圆柱结构的第二侧底面，所述磁芯室设置于次级基筒内侧，所述输出绝缘灌封胶填充于初级外筒和次级基筒之间，以及磁芯室与输出端面之间；

所述初级外筒的内壁设置有螺旋槽，所述螺旋槽内绕制有变压器的初级绕组，所述初级外筒的两端还设置有卡线槽；

所述次级基筒的外壁设置有环形线槽，所述环形线槽内分槽绕制有变压器的次级绕组。

2.根据权利要求1所述的一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，所述次级基筒的环形线槽之间设置有绝缘挡板，所述绝缘挡板上设置有过线槽，所述过线槽的深度与绝缘挡板的高度相等。

3.根据权利要求1所述的一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，所述次级基筒为中空的圆台形状，且与初级外筒的间距从第一侧到第二侧逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，所述绝缘衬筒的输出端面的内外表面均刻有矩形槽。

5.根据权利要求1所述的一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，所述初级绕组包括铜条，所述铜条上缠绕有聚四氟乙烯带。

6.根据权利要求1所述的一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，所述次级绕组为三层绝缘线绕组。

7.根据权利要求1所述的一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，所述初级外筒、次级基筒和/或绝缘衬筒由高分子聚乙烯材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，所述磁芯室内设置有圆柱形磁芯，所述圆柱形磁芯的直径等于次级基筒的内径，长度等于次级绕组的长度。

9.根据权利要求8所述的一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，所述圆柱形磁芯由超微晶材料制成。

10.根据权利要求1所述的一种大功率高压脉冲变压器，其特征在于，所述输出绝缘灌封胶采用GN521型有机硅凝胶。