CN105006976B - 一种新型的电容变压器 - Google Patents

Abstract

一种新型的电容变压器，包括四层初级导电膜，相邻两初级导电膜间设有两层次级导电膜，相邻导电膜之间有绝缘电介质层；奇数层初级导电膜的一端与一只限流保险的一端相连，偶数层初级导电膜的一端与另一只限流保险的一端相连，两只限流保险的另一端与电源输入端相连；第一层、第四层和第五层次级导电膜分别与电阻器的一端相接；第二层、第三层和第六层次级导电膜与电阻器的另一端相接，两个接点分别与电源输出端相连，所有器件电封闭于电场屏蔽层内，电场屏蔽层表面包裹外壳。该电容变压器极大地降低了变压器制造成本，自身功耗很小，不产生电磁辐射，热效应低，无冲击电压，短路也不易发热着火，可变压范围大，体积小，重量轻，应用范围广。

Description

一种新型的电容变压器

技术领域

本发明属于基本电器元件技术领域，涉及一种变压器，特别涉及一种新型的电容变压器。

背景技术

在电器设备和无线电路中，变压器常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。电容变压器是利用电容分压原理工作的降压电路。即在电源末端、用电器前段串接一套电路，给用电器提供一个适当的电压。这种变压方式对电容器的大小、规格、质量的要求很严格，接入电源有正负要求。不同的功率输出要求不同设计，针对性很强，很少使用。

目前使用最多的电感线圈变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的器件，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。按用途可以分为：电力变压器和特殊变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）。电感线圈变压器具有安全，稳定可靠，适用范围广，电压可根据需要定制调节的优点。也存在自身电损耗较大、容易发热、产生电磁辐射、冲击电压、体积难压缩、制作成本较高的缺点。

传统的用电器功耗较大，与之相配套的变压器也需要提供较大的功率输出才能满足需要。随着电子技术的发展，现在的用电器往往不需要大功率的电能驱动。同时，也由于用电器集成化程度的提高，体积不断压缩，这就使得很多用电器，尤其是小电子产品，出现了变压器比用电器体积更大，成本更高，自身功耗损失更大的矛盾，造成巨大浪费。例如：手机，Led灯，电子钟（表），各种充电器……等等。这就使变压器技术有了更广泛的应用领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有低功率低损耗的新型的电容变压器， 能适应小电子产品电能驱动要求。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型的电容变压器，利用导体在电场内的互感作用制成，该变压器包括并排设置的四层初级导电膜，相邻两层初级导电膜之间并排设有两层次级导电膜，相邻两层导电膜之间设有绝缘电介质层；处于奇数层的初级导电膜的一端均与一只限流保险的一端相连接，处于偶数层的初级导电膜的一端均与另一只限流保险的一端相连接，该两只限流保险的另一端分别与电源输入端的两个接线端相连；所有次级导电膜中的第一层次级导电膜、第四层次级导电膜和第五层次级导电膜背离限流保险的一端分别与电阻器的一端相接，形成第一接点；所有次级导电膜中的第二层次级导电膜、第三层次级导电膜和第六层次级导电膜背离限流保险的一端分别与电阻器的另一端相接，形成第二接点，第一接点和第二接点分别与电源输出端的两个接线端相连，电阻器、两只限流保险、所有的初级导电膜、所有的次级导电膜以及所有的绝缘电介质层均封闭于电场屏蔽层内，电场屏蔽层表面包裹有外壳，电源输入端的两个接线端和电源输出端的两个接线端均位于外壳外。

本发明电容变压器在多层间隔的初级导电膜层中间，再设置多层的次级导电膜。导电膜之间设置有绝缘电介质。对同极性的导电膜，相互联通，在输入端设置两个限流保险，在输出端设置一个并联的电阻器。极大地降低了变压器制造成本，节约原材料；生产制造更为简单，方便；自身功耗很小，节能；不会产生电磁辐射，环保；热效应低，无冲击电压，短路（连通）也不易发热着火，安全；可变压范围大，高效；体积小，重量轻，应用范围广。

附图说明

图1是本发明变压器的结构示意图。

图中：1.电源输入端，2.第一限流保险，3.初级导电膜，4.外壳， 5.电场屏蔽层，6.绝缘电介质层，7.电阻器，8.电源输出端，9.次级导电膜，10.第二限流保险。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明新型的电容变压器，包括并排设置的四层初级导电膜3，相邻两层初级导电膜3之间并排设有两层次级导电膜9，总共有六层次级导电膜9，相邻两层导电膜之间设有绝缘电介质层6；处于奇数层的初级导电膜3的一端均与第一限流保险2的一端相连接，处于偶数层的初级导电膜3的一端均与第二限流保险10的一端相连接，处于奇数层的初级导电膜3连接第一限流保险2的一端与处于偶数层的初级导电膜3连接第二限流保险10的一端同向设置；第一限流保险2的另一端与电源输入端1的一个接线端相连，第二限流保险10的另一端与电源输入端1的另一个接线端相连；所有次级导电膜9中的第一层次级导电膜、第四层次级导电膜和第五层次级导电膜背离第一限流保险2的一端分别与电阻器7的一端相接，形成第一接点；所有次级导电膜9中的第二层次级导电膜、第三层次级导电膜和第六层次级导电膜背离第一限流保险2的一端分别与电阻器7的另一端相接，形成第二接点，第一接点与电源输出端8的一个接线端相连，第二接点与电源输出端8的另一个接线端相连；第一限流保险2、第二限流保险10、电阻器7、所有的初级导电膜3、所有的次级导电膜9以及所有的绝缘电介质层6均封闭于电场屏蔽层5内，电场屏蔽层5表面包裹有外壳4，电源输入端1的两个接线端和电源输出端8的两个接线端均位于外壳4外。

外壳4采用绝缘树脂制成。绝缘电介质层6可根据不同需要采用不同电介质制成。电场屏蔽层5采用铝箔、铜皮或铁皮制成。

制作本发明电容变压器时，可以把切割成型的导电膜层（铝箔）与电介质层（蜡纸），间隔排放后，压合成变压器主体内胆。把事先留出的输入端连接点、输出端连接点以及限流保险和电阻器，如图1所示的方式联结好后，用电场屏蔽层（铝箔或铜皮，铁皮等均可）包裹起来，形成电场屏蔽层5。最后用绝缘树脂在大小适当的模具内，浇筑成型。

使用本发明电容变压器时：将电源输入端1直接接入市电，就会在输入端初级导电膜3之间形成一个交变电场，而输出端次级导电膜9正好浸浴在这个交变电场中，进而形成新的交变电压，然后在电源输出端8得到需要的输出电流。也可以把该变压器安装在手机，led灯等电器内，直接接入市电，不再外接其他变压器。

本电容变压器的输出电压取决于导电膜在电场内的相对位置，即相邻两层导电膜之间的距离。输出电流则取决于导电膜的面积。

实际上，绝缘电介质的材质，厚度；各导电膜层的材质，厚度；输出端并联的电阻器阻值，都会对输出电流及电压产生较大影响。这些特性可以在生产制造时，根据不同需要，制造不同要求的特种变压器。理论上，若各导电膜层之间距离相等（0.3mm），且绝缘电介质均质无电场隔离效应（纸质干燥），市电220V ，可在输出导电膜间获得100V左右电压。（无并联的漏电电阻时）

实验中，铝箔导电膜0.06mm，纸质电介质0.3mm，总感应面积（四层导电膜形成一单位感应面积）1dm²，漏电电阻1MΩ时，输出电压3V，输出电流0.5mA。

本发明电容变压器只能降低电压，不能升高电压。

本发明电容变压器利用多层导体在电场内的互感作用，在输出端次级导电膜间形成新的电压差，在这种电压差不断释放过程中，形成输出电流。多层电导体叠加，压缩变压器体积。又由于零线电场（输入端零线对地电压为0）的引入（市电是不区分正负的，只有火线和零线，在用电时也很少区分火线和零线——两项电插头可以无方向地任意***！也就是说：电源输入端的任意一个端口是火线，那么另一个端口，必然是零线。只有在使用旧式电容型变压器时才区分零线和火线，并且只把零线作为形成电流通路的一个端口，并没有充分利用零线对地电压为0的安全性和在电场中对火线电场的“延展”影响。）增加电场效应，可以保持输出电压的对地低压性、输入电源无极性（电源输入端不需要区分零线和火线）以及变压的充分有效，进而提高变压器的输出功率和安全性。同时在输出端并联一个漏电电阻，可以使输出端的电压成为有效电压，也增加了变压器内输入端两极间的容抗。使得变压器空载也不会形成输入端两极之间的电容性漏电效应，提高安全性。电源输入端设置了两个限流保险，一旦变压器内任一绝缘电介质层6被电击穿，电源输入端1就会形成一个漏电电容器，输入端电流瞬间加大，烧断限流保险，可以保证变压器不漏电。

利用各导电膜层间的距离关系和不同材质的绝缘电介质的介电性质，本发明电容变压器能将千伏级的电压一次降压到十伏电压。

可以根据需要，把本电容变压器制作成圆柱形等各种形状。如果只要求直流输出（比如充电器），也可以把整流电路一起固化在该变压器模块内，进而充分压缩变压器体积。

制造本变压器时，出厂前就把型号、功效等固定下来，便于模块化大规模生产。本发明电容变压器配合现有的低功耗用电器，用全新的方式设计而成，实现变压器成本、体积、功耗、安全、环保的完美统一。

Claims (4)

1.一种新型的电容变压器，其特征在于，该变压器是利用导体在电场内的互感作用制成的，包括并排设置的四层初级导电膜（3），相邻两层初级导电膜（3）之间并排设有两层次级导电膜（9），相邻两层导电膜之间设有绝缘电介质层（6）；处于奇数层的初级导电膜（3）的一端均与一只限流保险的一端相连接，处于偶数层的初级导电膜（3）的一端均与另一只限流保险的一端相连接，两只限流保险的另一端分别与电源输入端（1）的两个接线端相连；所有次级导电膜（9）中的第一层次级导电膜、第四层次级导电膜和第五层次级导电膜背离限流保险的一端分别与电阻器（7）的一端相接，形成第一接点；所有次级导电膜（9）中的第二层次级导电膜、第三层次级导电膜和第六层次级导电膜背离限流保险的一端分别与电阻器（7）的另一端相接，形成第二接点，第一接点和第二接点分别与电源输出端（8）的两个接线端相连，电阻器（7）、两只限流保险、所有的初级导电膜（3）、所有的次级导电膜（9）以及所有的绝缘电介质层（6）均封闭于电场屏蔽层（5）内，电场屏蔽层（5）表面包裹有外壳（4），电源输入端（1）的两个接线端和电源输出端（8）的两个接线端均位于外壳（4）外。

2.根据权利要求1所述的新型的电容变压器，其特征在于，处于奇数层的初级导电膜（3）连接第一限流保险（2）的一端与处于偶数层的初级导电膜（3）连接第二限流保险（10）的一端同向设置。

3.根据权利要求1所述的新型的电容变压器，其特征在于，所述的外壳（4）采用绝缘树脂制成。

4.根据权利要求1所述的新型的电容变压器，其特征在于，所述的电场屏蔽层（5）采用铝箔、铜皮或铁皮制成。