CN218769020U - 高频高压环形变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高频高压环形变压器，涉及变压器技术领域，包括环形的磁芯，所述磁芯的外部包裹有环形的骨架，所述骨架上间隔设有多个分隔条，各所述分隔条将所述骨架分隔成隔离区、初级绕线区和次级绕线区，所述初级绕线区与所述次级绕线区通过所述隔离区进行隔离；位于所述初级绕线区的骨架上绕有初级线圈，位于所述次级绕线区的骨架上绕有次级线圈，所述次级线圈的绕制层数为奇数层。本实用新型解决了现有技术中高频高压变压器体积大、漏感大、易产生沿面放电等技术问题，本实用新型高频高压环形变压器体积小，漏感小、不会对电源驱动管子产生冲击，不会产生电磁干扰及涡流，不会产生沿面放电现象，额外功耗小，传输效率高。

Description

高频高压环形变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，特别涉及一种用于DBD电源的高频高压环形变压器。

背景技术

DBD（Dielectric Barrier Discharges，介质阻挡放电）电源是大功率高频电源经变压器升压后，再接入由谐振电感和DBD所构成的串联谐振电路，从而构成DBD电晕放电系统。为使DBD正常工作，变压器需提供频率为10kHz、电压为10kV、电流为2A的驱动能力。

在DBD电源中，变压器是系统的关键元部件。通常的变压器，使用的是由铁氧体材料作为磁芯，不仅体积大，易碎，初、次级漏感大，而且容易出现磁饱和现象。为了避免磁饱和，不得不再加大磁芯的体积。甚至使用四个、八个或十六个“U”型磁芯拼装成更大的“E”型磁芯。这样的E型磁芯结构，初次级漏感进一步加大，增加了电源驱动管子的击穿风险。漏感所产生的电磁场，对系统而言不仅仅是个对系统造成电磁干扰的噪声源，同时漏感还会在其周围所有的金属元器件、部件上产生涡流，进而产生热。这样的E型结构磁芯，不利于绕制10kV的高压包。

另一方面，由于工作频率高，绕制变压器的导线的集肤效应就凸显出来。

随着新材料的出现，非晶磁芯以其磁通密度大，不易磁饱和，可以传输更大的功率，因此备受人们的青睐。尤其是环形的非晶磁芯，其绕制出的变压器漏感极小，这大大地降低了电源驱动管子的击穿风险。而且在输出功率相等的条件下，环形非晶磁芯的体积是常规变压器的几分之一甚至更小，这得益于其超强的磁通密度。目前环形非晶变压器的使用已很普遍。

但目前，环形变压器通常采用叠层绕制或三明治绕制方式，其初级线圈与次级线圈之间距离非常小，用其绕制高频高压变压器会产生沿面放电现象，因此因其环形结构的特点，也不利于绕制高压包。

实用新型内容

针对以上缺陷，本实用新型的目的是提供一种高频高压环形变压器，此高频高压环形变压器体积小，漏感小、不会对电源驱动管子产生冲击，不会产生电磁干扰及涡流，不会产生沿面放电现象，额外功耗小，传输效率高。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种高频高压环形变压器，包括环形的磁芯，所述磁芯的外部包裹有环形的骨架，所述骨架上间隔设有多个分隔条，各所述分隔条将所述骨架分隔成隔离区、初级绕线区和次级绕线区，所述初级绕线区与所述次级绕线区通过所述隔离区进行隔离；位于所述初级绕线区的骨架上绕有初级线圈，位于所述次级绕线区的骨架上绕有次级线圈，所述次级线圈的绕制层数为奇数层。

其中，所述隔离区包括高压隔离区和低压隔离区，所述高压隔离区位于所述初级线圈的初级线圈高压端与所述次级线圈的次级线圈高压端之间，位于所述高压隔离区两端的两个所述分隔条之间的最小距离大于等于20mm。

其中，所述次级绕线区包括连续的若干绕线段，各所述绕线段之间均设有所述分隔条。

其中，各所述分隔条均为环形结构，沿所述骨架的轴向环绕设置在所述骨架上，各所述分隔条所在平面的延伸面均相交于同一条直线，且该直线与所述骨架的中心轴线重合。

其中，所述骨架包括沿所述环形变压器的轴向扣合为一体的第一骨架和第二骨架，所述第一骨架上设有第一分隔条，所述第二骨架上设有与所述第一分隔条相衔接的第二分隔条，所述第一分隔条的数量与所述第二分隔条的数量一致。

其中，所述第一骨架的外环壁的端部设有外壁卡槽，所述第二骨架的外环壁的端部设有能够卡在所述外壁卡槽内的外壁卡凸。

其中，所述第二骨架的内环壁的端部设有内壁卡槽，所述第一骨架的内环壁的端部设有能够卡在所述内壁卡槽内的内壁卡凸。

其中，所述骨架为由高绝缘材料制成的骨架。

其中，所述磁芯为非晶磁芯，所述初级线圈和次级线圈均为麦拉线。

其中，所述高频高压环形变压器的缝隙内通过真空浸漆工艺填充有绝缘漆。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型高频高压环形变压器包括环形的磁芯，磁芯的外部包裹有环形的骨架，骨架上间隔设有多个分隔条，各分隔条将骨架分隔成隔离区、初级绕线区和次级绕线区，初级绕线区与次级绕线区通过隔离区进行隔离；位于初级绕线区的骨架上绕有初级线圈，位于次级绕线区的骨架上绕有次级线圈，次级线圈的绕制层数为奇数层。环形磁芯的变压器体积小，体积仅是常规高频高压变压器的20%左右；且漏感小，不会对电源驱动管子产生冲击，降低了电源驱动管子被击穿的风险；同时因漏感小，不会产生电磁干扰，亦不会在周围的金属元器件、部件上产生涡流。初级线圈与次级线圈之间有隔离区进行隔离，使得初级线圈与次级线圈之间的距离大于初级线圈与次级线圈的爬电距离，不会产生沿面放电现象，从而额外功耗低，传输效率高。

综上所述，本实用新型高频高压环形变压器解决了现有技术中高频高压变压器体积大、漏感大、易产生沿面放电等技术问题，本实用新型高频高压环形变压器体积小，漏感小、不会对电源驱动管子产生冲击，不会产生电磁干扰及涡流，不会产生沿面放电现象，额外功耗小，传输效率高。

附图说明

图1是本实用新型高频高压环形变压器的结构示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是图1的分解图；

图中：12、第一骨架，120、第一分隔条，122、外壁卡槽，124、内壁卡凸，14、第二骨架，140、第二分隔条，142、外壁卡凸，144、内壁卡槽，20、初级线圈，22、初级线圈低压端，24、初级线圈高压端，30、次级线圈，32、次级线圈低压端，34、次级线圈高压端，40、磁芯，50、低压隔离区，52、初级绕线区，54、次级绕线区，56、高压隔离区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。

本说明书中涉及到的方位均以附图所示方位为准，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。

如图1、图2和图3共同所示，一种高频高压环形变压器，包括环形的磁芯40，磁芯40外部包裹有环形的骨架，骨架上间隔设有多个分隔条，各分隔条将骨架分隔成四个区域，分别为两个隔离区、一个初级绕线区52和一个次级绕线区54。初级绕线区52与次级绕线区54通过隔离区进行隔离。位于初级绕线区52的骨架上绕有初级线圈20，位于次级绕线区54的骨架上绕有次级线圈30。本实施方式优选磁芯40为非晶磁芯，非晶磁芯具有超强的磁通密度，能够有效的减小环形变压器的体积，为本实施方式的优选方案。本实施方式优选初级线圈20和次级线圈30均为麦拉线，进一步的优选麦拉线是由多层聚酰亚胺保护的多股漆包线构成，能够有效的减小集肤效应。

如图1、图2和图3共同所示，各分隔条均为四边形的环形结构，沿骨架的轴向环绕设置在骨架上。各分隔条所在平面的延伸面均相交于同一条直线，该直线与骨架的中心轴线重合，即各分隔条相对于骨架的中心呈放射状设置。

如图2所示，隔离区包括高压隔离区56和低压隔离区50。定义初级线圈20的两出线端分别为初级线圈低压端22和初级线圈高压端24，定义次级线圈30的两出线端分别为次级线圈低压端32和次级线圈高压端34。高压隔离区56位于初级线圈高压端24与次级线圈高压端34之间，低压隔离区50位于初级线圈低压端22与次级线圈低压端32之间。

如图2所示，本实施方式优选位于高压隔离区56两端的两个分隔条之间的最小距离L大于等于20mm。例如：初级线圈低压端22的电压为0V（接地情况），初级线圈高压端24的电压为540V；次级线圈低压端32的电压为0V，次级线圈高压端34的电压为10kV。若初级线圈20接地，初级线圈低压端22与次级线圈低压端32之间不存在压差，则可以不设低压隔离区50，只需要加一个分隔条即可；若初级线圈20不接地，则初级线圈20两端的电压是540V，但初级线圈20的哪个端对地而言浮空是不确定，所以每个端的电压也是不确定的，因此需要设置低压隔离区50，因初级线圈低压端22与次级线圈低压端32之间的压差较小，则位于低压隔离区50两端的两个分隔条之间的最小距离l可以小于20mm。因初级线圈高压端24与次级线圈高压端34之间压差达9460V，压差较大，则位于二者之间的高压隔离区56的长度需要足够大，故本实施方式优选位于高压隔离区56两端的两个分隔条之间的最小距离L要大于等于20mm，以满足爬电距离的要求，避免产生沿面放电现象，以免击穿。

如图1、图2和图3共同所示，本实施方式优选次级绕线区54包括连续的若干绕线段，各绕线段之间均设有分隔条。需要说明的是：绕线段的数量是根据次级线圈30两端的压差来设计的，若压差大则可以多设几段，若压差小则可以少设几段或者仅设一段，附图中所示的三段只是对分段结构的示意，实际并不限图示的三段。将次级绕线区54分成多段，在绕线时采用先绕完一段再绕下一段的绕线方式，这样可以减小各层导线之间的压差，导线之间压差小就不会产生沿面放电，从而可以避免击穿。以次级线圈低压端32的电压为0V，次级线圈高压端34的电压为10kV为例，测量计算结果如下表所示：

总电压（V）	绕线段数量	各绕线段压差（V）	3层导线最大压差（V）	5层导线最大压差（V）
					10kV	3	3333	2222	1333
10kV	4	2500	1666	1000
					10kV	5	2000	1333	800
10kV	6	1666	1111	667
					10kV	7	1428	952	571
10kV	8	1250	833	500

由上表中的数据可以得出如下结论：各层导线之间的最大压差=总电压÷段数÷层数×2，绕线段数量越多、绕线层数越多，各层导线之间的压差就越小，各层导线之间压差越小就越不易产生沿面放电，从而本实施例将次级线圈分段绕制能够有效的避免沿面放电的产生。

如图1、图2和图3共同所示，因初级线圈20两端的压差小，且绕制时没有分段，故初级线圈20的绕制层数不作限制，可以是奇数层，也可以是偶数层。

如图1和图3共同所示，骨架包括沿环形变压器的轴向扣合为一体的第一骨架12和第二骨架14，即将骨架沿环形变压器的径向一分为二，得到第一骨架12和第二骨架14，第一骨架12与第二骨架14沿环形变压器的轴向进行开合。第一骨架12上设有第一分隔条120，第二骨架14上设有第二分隔条140，第一分隔条120的数量与第二分隔条140的数量一致，且一一相对设置，当第一骨架12与第二骨架14相扣合时，第一分隔条120与第二分隔条140相衔接，共同合成一个整圈的分隔条。

如图1和图3共同所示，第一骨架12的外环壁的敞口的端部设有外壁卡槽122，外壁卡槽122位于第一骨架12的外环壁端部的内侧，周向设置。第二骨架14的外环壁的敞口的端部设有外壁卡凸142，外壁卡凸142位于第二骨架14的外环壁端部的内侧，周向设置。当第一骨架12与第二骨架14扣合在一起时，外壁卡凸142能够卡在外壁卡槽122内，能够起到定位及增加第一骨架12与第二骨架14之间结合强度的作用。

如图1和图3共同所示，第二骨架14的内环壁的敞口的端部设有内壁卡槽144，内壁卡槽144位于第二骨架14的内环壁端部的内侧，周向设置。第一骨架12的内环壁的敞口的端部设有内壁卡凸124，内壁卡凸124位于第一骨架12的内环壁端部的内侧，周向设置。当第一骨架12与第二骨架14扣合在一起时，内壁卡凸124能够卡在内壁卡槽144内，能够进一步的起到定位及增加第一骨架12与第二骨架14之间结合强度的作用。

如图1、图2和图3共同所示，本实施方式优选骨架为由高绝缘材料制成的骨架，即第一骨架12与第二骨架14材质相同，均为高绝缘材料。本实施方式进一步的优选用于制作骨架的高绝缘材料为聚四氟、阻燃PBT（聚对苯二甲酸丁二酯）、环氧树脂、阻燃尼龙、聚酰亚胺等材料，以增加绝缘性能。

如图1和图2共同所示，本实用新型高频高压环形变压器的缝隙内均填充有绝缘漆。即在初级线圈20和次级线圈30绕制完成后，各圈导线之间会有缝隙，本实施方式通过真空浸漆工艺将这些缝隙用绝缘漆进行填充，既能增强了变压器的绝缘性能，又不给沿面放电留有余地，有效的避免了导线之间的沿面放电现象。

本实用新型高频高压环形变压器通过改进骨架结构，摒弃了常规环形变压器的叠层绕制和三明治绕制工艺，采用了环形变压器不曾出现的间隔绕制工艺，将高频高压带来的沿面放电效应降到最低，降低了由此带来的额外功耗，提高了变压器的传输效率。同时减小了变压器的体积，本实用新型高频高压环形变压器的体积仅为传统同规格变压器体积的20%，并且漏感极低，有效的减小了漏感对电源驱动管子的冲击，避免了电磁干扰及涡流的产生。

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.高频高压环形变压器，其特征在于，包括环形的磁芯（40），所述磁芯（40）的外部包裹有环形的骨架，所述骨架上间隔设有多个分隔条，各所述分隔条将所述骨架分隔成隔离区、初级绕线区（52）和次级绕线区（54），所述初级绕线区（52）与所述次级绕线区（54）通过所述隔离区进行隔离；位于所述初级绕线区（52）的骨架上绕有初级线圈（20），位于所述次级绕线区（54）的骨架上绕有次级线圈（30），所述次级线圈（30）的绕制层数为奇数层。

2.根据权利要求1所述的高频高压环形变压器，其特征在于，所述隔离区包括高压隔离区（56）和低压隔离区（50），所述高压隔离区（56）位于所述初级线圈（20）的初级线圈高压端（24）与所述次级线圈（30）的次级线圈高压端（34）之间，位于所述高压隔离区（56）两端的两个所述分隔条之间的最小距离大于等于20mm。

3.根据权利要求2所述的高频高压环形变压器，其特征在于，所述次级绕线区（54）包括连续的若干绕线段，各所述绕线段之间均设有所述分隔条。

4.根据权利要求3所述的高频高压环形变压器，其特征在于，各所述分隔条均为环形结构，沿所述骨架的轴向环绕设置在所述骨架上，各所述分隔条所在平面的延伸面均相交于同一条直线，且该直线与所述骨架的中心轴线重合。

5.根据权利要求4所述的高频高压环形变压器，其特征在于，所述骨架包括沿所述环形变压器的轴向扣合为一体的第一骨架（12）和第二骨架（14），所述第一骨架（12）上设有第一分隔条（120），所述第二骨架（14）上设有与所述第一分隔条（120）相衔接的第二分隔条（140），所述第一分隔条（120）的数量与所述第二分隔条（140）的数量一致。

6.根据权利要求5所述的高频高压环形变压器，其特征在于，所述第一骨架（12）的外环壁的端部设有外壁卡槽（122），所述第二骨架（14）的外环壁的端部设有能够卡在所述外壁卡槽（122）内的外壁卡凸（142）。

7.根据权利要求5所述的高频高压环形变压器，其特征在于，所述第二骨架（14）的内环壁的端部设有内壁卡槽（144），所述第一骨架（12）的内环壁的端部设有能够卡在所述内壁卡槽（144）内的内壁卡凸（124）。

8.根据权利要求1所述的高频高压环形变压器，其特征在于，所述骨架为由高绝缘材料制成的骨架。

9.根据权利要求1所述的高频高压环形变压器，其特征在于，所述磁芯（40）为非晶磁芯，所述初级线圈（20）和次级线圈（30）均为麦拉线。

10.根据权利要求1所述的高频高压环形变压器，其特征在于，所述高频高压环形变压器的缝隙内通过真空浸漆工艺填充有绝缘漆。

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