CN112670061A - 一种开关变压器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开关变压器及其制作方法。开关变压器包括：骨架、一对磁芯、初级绕组以及第一次级绕组，一对所述磁芯分别安装在所述骨架的两端，所述初级绕组包覆在所述骨架的中部，所述第一次级绕组包覆在所述初级绕组上。通过设计次级绕组包覆在初级绕组结构的变压器，使得变压器在耐高压的基础上，增强绕组之间的耦合，降低变压器的漏感，减小变压器的体积，降低变压器的空间占用率。

Description

一种开关变压器及其制作方法

技术领域

本发明涉及电器元件技术领域，尤其涉及一种开关变压器及其制作方法。

背景技术

高压开关电源变压器作为一类特殊的开关电源变压器，与其它开关电源变压器不同，在设计时要保证足够的安全距离。因此现在传统的高压变压器设计和应用时，原副边绕组不会绕制在同一个线包上，而是在有限空间内尽量做到体积最大化，使原副边两绕组尽量远离，并采用无纺布挡墙、胶带绝缘、灌封、分压、多层印制板等工艺来显现达到高压的目的。传统高压变压器一般通过结构设计、工艺设计、材料设计等来达到了高压的技术性能，但一般感较大(5％～10％)；而传统的低漏感变压器设计和应用时，则要求原副边绕组绕制在同一线包上，用来增强绕组之间的耦合，达到降低漏感的作用。可见，低漏感变压器和高压变压器在设计和应用时，存在着相互矛盾的地方。因此，开关电源变压器想要在小体积条件下，达到低漏感、耐高压的特性，需要突破现行主流变压器设计思路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种开关变压器及其制作方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种开关变压器，其包括：骨架、一对磁芯、初级绕组以及第一次级绕组，一对所述磁芯分别安装在所述骨架的两端，所述初级绕组包覆在所述骨架的中部，所述第一次级绕组包覆在所述初级绕组上。

本发明的有益效果是：通过设计次级绕组包覆在初级绕组结构的变压器，使得变压器在耐高压的基础上，增强绕组之间的耦合，降低变压器的漏感，减小变压器的体积，降低变压器的空间占用率。

进一步地，所述第一次级绕组还包括：第二次级绕组，所述第二次级绕组包覆在所述第一次级绕组上。

采用上述进一步方案的有益效果是：多个次级绕组的设置，在次级绕组匝数不同的情况下，多个次级绕组的端电压不同，使得变压器能够想不同电压的用电设备供电，提高变压器的适用性。

进一步地，所述初级绕组和所述骨架之间、所述第一次级绕组和所述初级绕组之间、所述第二次级绕组和所述第一次级绕组之间以及所述第二次级绕组的外侧壁上均包覆有绝缘层。

采用上述进一步方案的有益效果是：绝缘层的设置，提高变压器的耐高压性能，防止绕组之间发生高压击穿现象，提高变压器的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述骨架还包括：多个引针，多个引针设置在所述骨架的一端，多个引针与初级绕组、第一次级绕组以及第二次级绕组对应连接，所述绝缘层的制作材料为聚酰亚胺。

采用上述进一步方案的有益效果是：引针的设置，便于变压器的接线，提高安装效率。绝缘层的制作材料为聚酰亚胺，提高变压器的耐高压性能，防止绕组之间发生高压击穿现象，提高变压器的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述磁芯呈字母“E”形，所述骨架为中空管体，一对所述磁芯的中部分别插在所述骨架的两端，一对所述磁芯相互连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：磁芯特殊结构的设计，提高变压器的性能，便于磁芯的安装以及维护，提高生产效率。

此外，本发明还提供了一种开关变压器的制作方法，其包括：

将初级绕组盘绕在骨架中部；

将第一次级绕组盘绕在所述初级绕组外侧；

将一对磁芯安装在所述骨架上。

本发明的有益效果是：通过设计次级绕组包覆在初级绕组结构的变压器制作方法，使得变压器在耐高压的基础上，增强绕组之间的耦合，降低变压器的漏感，减小变压器的体积，降低变压器的空间占用率。

进一步地，在所述将第一次级绕组盘绕在所述初级绕组外侧的步骤之后，所述将一对磁芯安装在所述骨架上的步骤之前，包括：

将第一绝缘层包覆在所述第一次级绕组外侧；

将第二次级绕组盘绕在所述第一次级绕组外侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：多个次级绕组的设置，在次级绕组匝数不同的情况下，多个次级绕组的端电压不同，使得变压器能够想不同电压的用电设备供电，提高变压器的适用性。

进一步地，所述将初级绕组盘绕在骨架中部的步骤，包括：

将第二绝缘层包覆在所述骨架外侧；

将第一无纺布分别盘绕在所述骨架的两端，形成一对第一挡墙；

将第一绝缘套管套设在初级绕组的起始部分；

将所述初级绕组盘绕在一对所述第一挡墙之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一挡墙的设置，用于对初级绕组的位置进行限定，便于初级绕组的安装，便于对初级绕组进行紧固压实，提高变压器的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述将第一次级绕组盘绕在所述初级绕组外侧的步骤，包括：

将第三绝缘层包覆在所述初级绕组外侧；

将第二无纺布分别盘绕在所述骨架的两端，形成一对第二挡墙；

将第二绝缘套管套设在第一次级绕组的起始部分；

将所述第一次级绕组盘绕在一对所述第二挡墙之间；

将地上绝缘套管套设在第一次级绕组的引出线上。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二挡墙的设置，用于对第一次级绕组的位置进行限定，便于第一次级绕组的安装，便于对第一次级绕组进行紧固压实，提高变压器的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述将一对磁芯安装在所述骨架上的步骤，包括：

使用粘接胶对一对磁芯进行粘接；

对靠近骨架上的引针的磁芯部分进行绝缘处理；

将一对第一挡墙和一对第二挡墙拆除；

使用灌封料对一对磁芯、骨架和第一次级绕组进行灌封处理。

采用上述进一步方案的有益效果是：粘接磁芯和灌封处理，提高变压器的稳定性以及可靠性，防止外界灰尘污染变压器。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例提供的变压器的仰视图。

图2为本发明实施例提供的变压器的主视图。

图3为本发明实施例提供的变压器的侧视图。

图4为本发明实施例提供的变压器的线包结构剖视图。

图5为本发明实施例提供的变压器的电路原理示意图。

图6为本发明实施例提供的变压器的制作方法的流程示意图。

附图标号说明：1-骨架；2-磁芯；3-初级绕组；4-第一次级绕组；5-第二次级绕组；6-绝缘层；7-引针；8-线包；9-无纺布。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图4所示，本发明提供了一种开关变压器，其包括：骨架1、一对磁芯2、初级绕组3以及第一次级绕组4，一对所述磁芯2分别安装在所述骨架1的两端，所述初级绕组3包覆在所述骨架1的中部，所述第一次级绕组4包覆在所述初级绕组3上。

本发明的有益效果是：通过设计次级绕组包覆在初级绕组结构的变压器，使得变压器在耐高压的基础上，增强绕组之间的耦合，降低变压器的漏感，减小变压器的体积，降低变压器的空间占用率。

如图1至图4所示，具体地，一种开关变压器，包括磁芯2、骨架1、初级绕组3、次级绕组(即第一次级绕组以及第二次级绕组)、绝缘材料(即绝缘层)、灌封材料和粘接胶。所述初级绕组3和次级绕组缠绕在所述骨架1上；所述绝缘材料缠绕添加在初级绕组3与次级绕组之间；所述磁芯2与所述骨架1通过所述粘接胶连接。

所述磁芯2为功率铁氧体材料磁芯，包括上下两部分E型磁芯(即一对磁芯)，所述上下两部分E型磁芯通过所述粘接胶连接；所述骨架1使用绕制幅宽大的材料，包括绕制窗口、在所述绕制窗口一端的凸缘部和在所述绕制窗口另一端的引针凸缘部，通过该结构来增强耐压绝缘，同时最大限度降低漏感；所述初级绕组3及次级绕组为多层绝缘线缠绕在所述骨架1绕制窗口部位。

所述初级绕组3及所述次级绕组包括单一绕组及多层绕组；所述绝缘材料包括但不限于聚酰亚胺材料、无纺布和绝缘胶带；所述灌封材料包括但不限于双组份加成型有机硅橡胶和环氧树脂灌封胶；所述粘接胶包括但不限于环氧树脂粘接胶；

本发明的有益效果是：开关变压器关键技术是绝缘安全设计，本发明在保证最大化耐压绝缘的情况下，采用了现有传统高压变压器所避免使用的增大原副边接触面积、采用夹层绕法、减小绕组间绝缘厚度设计方法，再通过使用绝缘材料和灌封料覆盖磁芯及绕组表面改变绕组间绝缘介质并增大爬电距离的方法来代替现有技术中较大的电气安全距离，实现了小体积低漏感高压开关变压器，可有效减小体积，降低漏感，提高效率，降低电压尖峰。该方法具有简单易行，制作成本低，良品率高，使用范围广，通用性强的特点。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的开关变压器，包括：磁芯2、骨架1和线包8(即初级绕组和次级绕组盘绕在骨架上的组合结构)。线包8包括：无纺布9、初级绕组3、次级绕组和聚酰亚胺胶带(即绝缘层)。其中，无纺布9和聚酰亚胺胶带可使用其他绝缘材料替代。

开关变压器共包括三个绕组，电路原理图如图5所示。其体积小于36cm³，介质耐电压可达到直流40kV，2h内无击穿，初级绕组漏量感小于初级电感量的2％。

如图4所示，进一步地，所述第一次级绕组4还包括：第二次级绕组5，所述第二次级绕组5包覆在所述第一次级绕组4上。

采用上述进一步方案的有益效果是：多个次级绕组的设置，在次级绕组匝数不同的情况下，多个次级绕组的端电压不同，使得变压器能够想不同电压的用电设备供电，提高变压器的适用性。

如图4所示，进一步地，所述初级绕组3和所述骨架1之间、所述第一次级绕组4和所述初级绕组3之间、所述第二次级绕组5和所述第一次级绕组4之间以及所述第二次级绕组5的外侧壁上均包覆有绝缘层6。

采用上述进一步方案的有益效果是：绝缘层的设置，提高变压器的耐高压性能，防止绕组之间发生高压击穿现象，提高变压器的稳定性以及可靠性。

其中，绝缘层的制作材料可以为聚酰亚胺。

如图1至图4所示，进一步地，所述骨架1还包括：多个引针7，多个引针7设置在所述骨架1的一端，多个引针7与初级绕组3、第一次级绕组4以及第二次级绕组5对应连接，所述绝缘层6的制作材料为聚酰亚胺。

采用上述进一步方案的有益效果是：引针的设置，便于变压器的接线，提高安装效率。绝缘层的制作材料为聚酰亚胺，提高变压器的耐高压性能，防止绕组之间发生高压击穿现象，提高变压器的稳定性以及可靠性。

如图1至图4所示，进一步地，所述磁芯2呈字母“E”形，所述骨架1为中空管体，一对所述磁芯2的中部分别插在所述骨架1的两端，一对所述磁芯2相互连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：磁芯特殊结构的设计，提高变压器的性能，便于磁芯的安装以及维护，提高生产效率。

如图6所示，此外，本发明还提供了一种开关变压器的制作方法，其包括：

S1、将初级绕组盘绕在骨架中部；

S2、将第一次级绕组盘绕在所述初级绕组外侧；

S3、将一对磁芯安装在所述骨架上。

本发明的有益效果是：通过设计次级绕组包覆在初级绕组结构的变压器制作方法，使得变压器在耐高压的基础上，增强绕组之间的耦合，降低变压器的漏感，减小变压器的体积，降低变压器的空间占用率。

具体地，一种开关变压器的制作方法，包括以下步骤：1)骨架绝缘处理；2)初级绕组的绕制；3)绕组间绝缘处理；4)次级绕组的绕制；5)线包整体绝缘处理；6)磁芯粘固；7)灌封。

1)骨架绝缘处理

使用聚酰亚胺等绝缘材料对骨架绕制窗口部分进行绝缘处理；再使用无纺布等材料对骨架绕制窗口两端作为挡墙(即第一挡墙)。

2)初级绕组的绕制

对初级绕组多层绝缘线起始部分加套绝缘套管，在无纺布之间的部分，使用多层绝缘线进行缠绕，对于绕不满一层的绕组要采用均绕。

3)绕组间绝缘处理

使用聚酰亚胺等绝缘材料对初级绕组部分进行绝缘处理；再次使用无纺布等材料对骨架绕制窗口两端作为挡墙(即第二挡墙)。

4)次级绕组的绕制

对次级绕组多层绝缘线起始部分加套绝缘套管，在无纺布之间的部分，使用多层绝缘线进行缠绕，对于绕不满一层的绕组要采用均绕。

5)线包整体绝缘处理

使用聚酰亚胺等绝缘材料对次级绕组部分进行绝缘处理；对引出线加套绝缘套管。

6)磁芯粘固

使用粘接胶对上下磁芯接触面进行粘固；对靠近引针侧的磁芯部分，使用聚酰亚胺等绝缘材料进行绝缘处理。

7)灌封

将骨架两侧作为挡墙的无纺布拆除，使用灌封料对变压器整体进行灌封处理。

进一步地，在所述将第一次级绕组盘绕在所述初级绕组外侧的步骤之后，所述将一对磁芯安装在所述骨架上的步骤之前，包括：

将第一绝缘层包覆在所述第一次级绕组外侧；

将第二次级绕组盘绕在所述第一次级绕组外侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：多个次级绕组的设置，在次级绕组匝数不同的情况下，多个次级绕组的端电压不同，使得变压器能够想不同电压的用电设备供电，提高变压器的适用性。

进一步地，所述将初级绕组盘绕在骨架中部的步骤，包括：

将第二绝缘层包覆在所述骨架外侧；

将第一无纺布分别盘绕在所述骨架的两端，形成一对第一挡墙；

将第一绝缘套管套设在初级绕组的起始部分；

将所述初级绕组盘绕在一对所述第一挡墙之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一挡墙的设置，用于对初级绕组的位置进行限定，便于初级绕组的安装，便于对初级绕组进行紧固压实，提高变压器的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述将第一次级绕组盘绕在所述初级绕组外侧的步骤，包括：

将第三绝缘层包覆在所述初级绕组外侧；

将第二无纺布分别盘绕在所述骨架的两端，形成一对第二挡墙；

将第二绝缘套管套设在第一次级绕组的起始部分；

将所述第一次级绕组盘绕在一对所述第二挡墙之间；

将地上绝缘套管套设在第一次级绕组的引出线上。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二挡墙的设置，用于对第一次级绕组的位置进行限定，便于第一次级绕组的安装，便于对第一次级绕组进行紧固压实，提高变压器的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述将一对磁芯安装在所述骨架上的步骤，包括：

使用粘接胶对一对磁芯进行粘接；

对靠近骨架上的引针的磁芯部分进行绝缘处理；

将一对第一挡墙和一对第二挡墙拆除；

使用灌封料对一对磁芯、骨架和第一次级绕组进行灌封处理。

采用上述进一步方案的有益效果是：粘接磁芯和灌封处理，提高变压器的稳定性以及可靠性，防止外界灰尘污染变压器。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种开关变压器，其特征在于，包括：骨架、一对磁芯、初级绕组以及第一次级绕组，一对所述磁芯分别安装在所述骨架的两端，所述初级绕组包覆在所述骨架的中部，所述第一次级绕组包覆在所述初级绕组上。

2.根据权利要求1所述的一种开关变压器，其特征在于，所述第一次级绕组还包括：第二次级绕组，所述第二次级绕组包覆在所述第一次级绕组上。

3.根据权利要求2所述的一种开关变压器，其特征在于，所述初级绕组和所述骨架之间、所述第一次级绕组和所述初级绕组之间、所述第二次级绕组和所述第一次级绕组之间以及所述第二次级绕组的外侧壁上均包覆有绝缘层。

4.根据权利要求3所述的一种开关变压器，其特征在于，所述骨架还包括：多个引针，多个引针设置在所述骨架的一端，多个引针与初级绕组、第一次级绕组以及第二次级绕组对应连接，所述绝缘层的制作材料为聚酰亚胺。

5.根据权利要求1所述的一种开关变压器，其特征在于，所述磁芯呈字母“E”形，所述骨架为中空管体，一对所述磁芯的中部分别插在所述骨架的两端，一对所述磁芯相互连接。

6.一种开关变压器的制作方法，其特征在于，包括：

将初级绕组盘绕在骨架中部；

将第一次级绕组盘绕在所述初级绕组外侧；

将一对磁芯安装在所述骨架上。

7.根据权利要求6所述的一种开关变压器的制作方法，其特征在于，

在所述将第一次级绕组盘绕在所述初级绕组外侧的步骤之后，所述将一对磁芯安装在所述骨架上的步骤之前，包括：

将第一绝缘层包覆在所述第一次级绕组外侧；

将第二次级绕组盘绕在所述第一次级绕组外侧。

8.根据权利要求6所述的一种开关变压器的制作方法，其特征在于，所述将初级绕组盘绕在骨架中部的步骤，包括：

将第二绝缘层包覆在所述骨架外侧；

将第一无纺布分别盘绕在所述骨架的两端，形成一对第一挡墙；

将第一绝缘套管套设在初级绕组的起始部分；

将所述初级绕组盘绕在一对所述第一挡墙之间。

9.根据权利要求8所述的一种开关变压器的制作方法，其特征在于，所述将第一次级绕组盘绕在所述初级绕组外侧的步骤，包括：

将第三绝缘层包覆在所述初级绕组外侧；

将第二无纺布分别盘绕在所述骨架的两端，形成一对第二挡墙；

将第二绝缘套管套设在第一次级绕组的起始部分；

将所述第一次级绕组盘绕在一对所述第二挡墙之间；

将地上绝缘套管套设在第一次级绕组的引出线上。

10.根据权利要求9所述的一种开关变压器的制作方法，其特征在于，所述将一对磁芯安装在所述骨架上的步骤，包括：

使用粘接胶对一对磁芯进行粘接；

对靠近骨架上的引针的磁芯部分进行绝缘处理；

将一对第一挡墙和一对第二挡墙拆除；

使用灌封料对一对磁芯、骨架和第一次级绕组进行灌封处理。

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