一种高压脉冲变压器的制作方法

本实用新型属于变压器领域，更具体地，涉及一种高压脉冲变压器。

背景技术：

在脉冲功率技术中，通常需要产生10kv以上的脉冲电压，脉冲功率技术的原理是缓慢储存低功率的输入能量，然后以高功率(高电压、大电流)的形式将能量快速释放。高压脉冲变压器是大功率脉冲电路中的一个重要部件，高压脉冲变压器主要用于高压电容器组放电电路中，高压脉冲变压器原边与电容器组的串联，副边与负载连接，通过脉冲变压器来实现低压到高压的变换。

普通变压器变换的一般是工频正弦波，由于工作频率低，普通变压器铁芯一般为叠层硅钢片焊接而成，由于硅钢片有层间绝缘，且硅钢片的厚度往往在0.01mm～0.5mm范围，因此硅钢的涡流效应影响较小。高压脉冲变压器一般都工作在升压模式，变换的往往是单极性脉冲。由于脉冲的前沿很陡，相应的基波频率非常高，因此硅钢在高频下去磁效应和铁芯损耗很大，因此脉冲变压器磁芯一般选择电导率很低的铁氧体，为了使输出波形更陡，变压器的漏感需要很小。

目前常见的用于产生高压脉冲的变压器两种方式：传输线变压器、telsa变压器方式。传输线变压器是将传输线和变压器二者结合而形成的新元件，它具有变压器实现电压电流转换的功能，又具有传输线漏感小的特性，因此它可以实现脉冲功率转换的要求，但是传输线脉冲变压器为了达到期望的电压增益，需要进行并联多根电缆阻抗匹配，使得传输线变压器体积巨大。tesla变压器的输出电压可达mv级，tesla变压器往往采用开路磁芯，其磁芯结构庞大复杂，不利于脉冲发生系统的小型化且成本较高，此外tesla变压器耦合系数较低。总体而言，现有高压脉冲变压器存在耦合低、体积大的缺点。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种高压脉冲变压器，旨在解决现有的传输变压器和telsa变压器无法同时兼容高耦合和体积小的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高压脉冲变压器，包括：骨架、原边绕组、副边绕组、磁芯和环氧绝缘胶；

骨架包括上绕组骨架、下绕组骨架和浇注外壳；上绕组骨架和下绕组骨架的表面均用于嵌入副边绕组；浇注外壳为单面开口，其开口侧用于环氧绝缘胶流入；原边绕组嵌于上绕组骨架和下绕组骨架之间；上绕组骨架、下绕组骨架以及浇注外壳间通过环氧绝缘胶浇注填充；磁芯包括两个铁氧体磁芯，两个铁氧体磁芯分别位于上绕组骨架和下绕组骨架的外侧；

上绕组骨架和下绕组骨架用于固定原边绕组和副边绕组；浇注外壳为绝缘浇注模具；环氧绝缘胶用于浇注外壳内部结构的绝缘处理。

优选地，两个铁氧体磁芯均为e型铁氧体磁芯，且两个e型铁氧体磁芯上下闭合粘结；

优选地，浇注外壳为矩形槽结构；

优选地，骨架为树脂材料3d打印一体化制作；

优选地，原边绕组为单匝铜板；

优选地，副边绕组包括上副边绕组和下副边绕组；上副边绕组和下副边绕组均设置5匝铜板；

优选地，上绕组骨架和下绕组骨架的上下表面均开槽；

优选地，浇注外壳上设置有原边绕组和副边绕组的线孔。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

(1)本实用新型一方面将副边绕组分为上副边绕组和下副边绕组，分别设置于上绕组骨架和下绕组骨架，同时将原边绕组嵌于上绕组骨架和下绕组骨架之间，形成副边-原边-副边的三明治设计结构，减少了变压器的漏感，可极大的提高原边绕组和副边绕组间的耦合系数；另一方面，本实用新型采用环氧绝缘胶浇注上绕组骨架、下绕组骨架以及浇注外壳间的隙缝，实现了高绝缘强度的骨架，可减小绕组间距的情况下，答复提高变压器的绝缘性，有利于变压器的小型化。综上所述，本实用新型公开的高压脉冲变压器同时兼容高耦合和体积小的优势。

(2)本实用新型的估计由树脂材料3d打印一体化制作，并原边绕组和副边绕组均为激光切割铜板加工，可较容易实现绕组绝缘距离和装置尺寸的控制，有利于变压器的加工和装配，实现变压器一致性优良的同时成本低。

附图说明

图1是本实用新型提供的高压脉冲变压器的结构剖面示意图；

图2是本实用新型提供的高压脉冲变压器的三维结构分解图；

说明：

1-磁芯；2-环氧绝缘胶；3-骨架；4-副边绕组；5-原边绕组。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供了一种高压脉冲变压器，包括：磁芯1、环氧绝缘胶2、骨架3、副边绕组4和原边绕组5；

骨架3包括上绕组骨架、下绕组骨架和浇注外壳；上绕组骨架和下绕组骨架的表面均用于嵌入副边绕组4；浇注外壳为单面开口，其开口侧用于环氧绝缘胶2流入；原边绕组5嵌于上绕组骨架和下绕组骨架之间；上绕组骨架、下绕组骨架以及浇注外壳间通过环氧绝缘胶2浇注填充；

上绕组骨架和下绕组骨架用于固定原边绕组5和副边绕组4；

浇注外壳作为变压器绝缘浇注模具；环氧绝缘胶用于浇注外壳内部结构的绝缘处理。

优选地，骨架为树脂材料3d打印一体化制作；

优选地，上绕组骨架和下绕组骨架的上下表面均开槽；

优选地，浇注外壳上设置有原边绕组和副边绕组的线孔。

如图2所示，磁芯1为最大程度减小变压器漏感而选择闭合磁芯，采用双e型铁氧体磁芯上下粘合而成，铁氧体磁芯可工作在较高的频率范围，减小变压器的温升，维持磁芯的磁特性稳定；浇注外壳及其内部结构固定于磁场的中心柱上，此方式可使得变压器结构更加紧凑。

如图2所示，原边绕组5指变压器的脉冲电压输入线圈，其采用单匝铜板绕制，副边绕组4指变压器的脉冲电压输出线圈，副边绕组包括上副边绕组和下副边绕组；上副边绕组嵌于上绕组骨架的下表面，下副边绕组嵌于下绕组骨架的上表面；上副边绕组和下副边绕组均设置5匝铜板；整个变压器绕组为副边-原边-副边的三明治结构，上副边绕组和下副边绕组通过一个铜条焊接串联，实现变比为10；原边绕组5、副边绕组4都留有较大面积的焊接面，将高压的agg线插入变压器内，焊接后引出，将绝缘较差的焊接头部分浇注在内部，从而有效提升变压器的绝缘性能。

环氧绝缘胶2采用导热性好、高结构强度和绝缘性能的环氧树脂胶，在装配完变压器的绕组、骨架及绕组进出线后，将环氧绝缘胶2倒入变压器的浇注外壳中，采用抽真空和高温固化工艺实现绝缘处理，由于变压器的高压绕组完全包裹在骨架和环氧内，环氧胶中的气泡很少，因此高压爬电和局部击穿的问题能够最大程度上抑制；另外骨架与绝缘胶的绝缘性能很好，因此变压器的绕组与绕组、绕组与磁芯1的间距得以减小，实现变压器的小型化要求。

本实用新型公开的高压脉冲变压器输出电压可达10kv、输出电流100a、耦合系数达98％、原边漏感小于50nh、绝缘等级70kv。适用于高压脉冲电压产生、气体开关的触发等场合。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。