万伏级大功率高频变压器的制作方法

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及万伏级大功率高频变压器。

背景技术：

随着我国海军建设及高铁等轨道交通事业的快速发展，海军舰艇及机车制动能量回收转换系统中高频高压变压器被广泛应用，高频高压变压器包括漆包绞线、耐高温的万伏级高频变压器骨架、ee型带有中心柱的大功率铁氧体磁芯等，现有市场同类高频高压变压器产品制造方法，如果要达到≥8kv不击穿的要求，首先需要做到以下几点：1.要在绕制漆包绞线时均要在层与层之间用绝缘胶带等绝缘材料做绝缘处理；2.8kv以上的高压包骨架要求在骨架表面开槽并进行间绕，防止绕组线击穿；3.将磁芯插入变压器骨架完成变压器装配，由于现有的骨架的中心磁芯插孔多采用方型或圆形结构，因此将磁芯插入骨架内之后，因配合间隙过大容易造成磁芯的旋转和位移，为防止磁芯旋转和位移和保护变压器电性能，必须要进行用专用胶灌封，然后烘干，烘干过程既费工费时，又浪费能源，还有大量有害气体排放，且灌封工序是必须的和不可逆的，灌封后的变压器无法再将磁芯拆下，变压器在使用过程中一旦出现故障，无法修复，只能整个变压器报废更换。

结论是以往的传统工艺整个过程既要求投入大量的绝缘材料和增加繁多的工艺流程，又浪费了大量人力物力资源，且严重破坏环境。

技术实现要素：

根据以上技术问题，本发明提供万伏级大功率高频变压器，其特征在于包括高压包、低压包、安装板、e型磁芯，所述安装板有2个且上下对称设置，2个所述安装板之间卡接有e型磁芯，所述e型磁芯有2个且上下对称设置，2个所述e型磁芯的中心柱外分别套装有高压包、低压包，2个所述安装板之间通过4根螺栓连接；

所述高压包、低压包均由骨架、漆包绞线组成，所述骨架外缠绕有漆包绞线，所述漆包绞线端头安装有接线端子，所述接线端子固定在接线板上；

所述漆包绞线为根据变压器的功率和工作频率自行研发制造，其包括内芯导体、保护体，所述保护体涂敷在内芯导体外侧，所述内芯导体由x根单根漆包线绞合形成；所述单根漆包线包括铜导体、聚氨酯漆绝缘层、尼龙复合层，所述铜导体外涂敷聚氨酯漆绝缘层，所述聚氨酯漆绝缘层有12层，12层所述聚氨酯漆绝缘层外涂敷有尼龙复合层，所述尼龙复合层有2层；经过上述单根漆包线的工艺改进，使其耐压≥8kv，根据截面积的需求取x根单根漆包线，绞合完成形成内芯导体后，整体外涂覆聚四氟乙烯绝缘层即前称保护体，完成高频高压漆包绞线研制生产过程，使漆包绞线耐压≥10kv，且兼具耐酸碱和海洋性气候的腐蚀特点。

所述骨架亦为自行研发制造，其包括固定中心柱、排线挡板，所述固定中心柱为圆柱结构，所述固定中心柱内纵向开设有卡槽，所述卡槽上下方向的横向截面为六边形结构便于与磁芯对接；所述固定中心柱外壁沿周向均匀固定有排线挡板；

所述e型磁芯的中心柱上下方向横向截面为六方型结构，所述e型磁芯通过中心柱卡在卡槽内与骨架连接；

所述排线挡板有n个，n个所述排线挡板之间间隔设置；

所述排线挡板包括连接杆、上挡板、下挡板，所述连接杆顶端垂直固定有上挡板，所述连接杆底端垂直固定有下挡板，所述连接杆、上挡板、下挡板连接形成“]”型结构；

所述安装板靠近e型磁芯一侧开设有固定槽，所述固定槽内固定有硅胶条。

所述固定中心柱外壁沿周向均匀开设有卡接槽，所述排线挡板的连接杆靠近固定中心柱一侧设有卡接件，所述排线挡板通过卡接件卡进卡接槽内与固定中心柱卡接。

所述硅胶条有3个。

所述e型磁芯材质为pc40；所述保护体为0.3～0.5mm200级聚四氟乙烯；所述骨架为阻燃pp0工程塑料制成。

12层所述聚氨酯漆绝缘层的厚度为0.017-0.020mm，2层所述尼龙复合层的厚度为0.0015-0.0020mm。

本发明的有益效果为：本发明的制造过程为简单的单元部件装配，由于漆包绞线自身具备了耐压≥10kv的优良特性，祛除了传统高频高压变压器生产工艺中灌封、烘干等一系列操作，避免了所需的能耗和烘干过程中有毒有害气体的排放，达到无公害生产的效果，节约了二次绝缘材料，节约了生产过程中大量人力物力成本，有效地提高了劳动生产率，由于无需灌封，从而提高了变压器的散热功能，降低了温升和功耗，又节能环保，彻底实现了无公害绿色生产，实现了该行业中一个里程碑式的跨越；另外，单元部件装配形成的变压器在使用过程中如出现任何故障，都可以很方便地拆解成为零部件单元，视程度对损坏的零部件进行维修或更换，其它部件仍可继续使用，避免了灌封导致的变压器形成一体结构无法维修只能整体报废的问题；

本发明包括根据变压器的功率和工作频率自行研发制造的漆包绞线、中心柱为六方型结构的e型磁芯、亦为自行研发制造的骨架、安装板，该漆包绞线由x根单根漆包线绞合成股，并在体外涂覆0.3～0.5mm聚四氟乙烯形成，经过上述漆包单根漆包线的工艺改进,使其耐压≥8kv，根据截面积的需求x根漆包线绞合完成导体线芯后,在外层表面涂覆聚四氟乙烯保护层，使漆包绞线耐压≥10kv，且兼具耐酸碱和海洋性气候的腐蚀特点，高压包及低压包不需要再进行浸漆、灌封、烘干等任何绝缘处理，既节能又环保，更重要的是实现各种有害气体零排放，且由于无灌封处理，有利于变压器自身的散热，在制造上省去了在骨架上开槽间绕或层间隔离的工序，方便绕制机器一次排绕成型，方便流水线标准化生产，节约材料、提高功效；同时该漆包绞线还具有良好的耐酸碱、防腐蚀的作用，使整体变压器兼具了耐酸碱、盐雾和各种恶劣环境腐蚀的作用；

骨架在内部开设有上下方向横向截面为六边形结构的卡槽，e型磁芯的中心柱上下方向横向截面为六方型结构，e型磁芯通过中心柱卡在卡槽内与骨架连接，因此骨架与e型磁芯连接后，卡槽能够与e型磁芯的中心柱配合，不需任何紧固措施，避免产生错位滑动现象；

在安装板靠近e型磁芯平端面一侧开设有固定槽，且在固定槽内固定有硅胶条，可对e型磁芯进行缓冲减震及增强摩擦，防止e型磁芯因外力造成松动或移位；

高压包及低压包均由骨架、缠绕在骨架外的漆包绞线组成，当某个高压包及低压包损坏时，可单独将漆包绞线从骨架上取下进行更换，避免整体替换造成的成本增加；骨架包括固定中心柱及排线挡板，排线挡板由连接杆、上挡板、下挡板组成且连接形成“]”型结构，对漆包绞线上下两端进行限位，防止漆包绞线从骨架跑出；连接杆卡接在固定中心柱上可对固定中心柱形成加强筋结构，保证固定中心柱强度，n个排线挡板之间间隔设置，在漆包绞线缠绕在骨架上后，n个间隔设置的排线挡板之间形成空腔，可对漆包绞线散热提供空间，进一步对漆包绞线散热提供辅助作用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的骨架结构示意图；

图3为本发明的安装板结构示意图；

图4为本发明的e型磁芯结构示意图；

图5为本发明的漆包绞线截面结构示意图。

如图：1.安装板、1-1.硅胶条、2.e型磁芯、3.骨架、3-3.固定中心柱、3-3-1.卡槽、3-4.排线挡板、3-4-1.连接杆、3-1.低压包、3-2.高压包、4.接线板、5.螺栓、6.漆包绞线、6-1.内芯导体、6-1-1.单根漆包线、6-2.保护体。

具体实施方式

实施例1

本发明提供万伏级大功率高频变压器，其特征在于包括高压包3-2、低压包3-1、安装板1、e型磁芯2，安装板1有2个且上下对称设置，2个安装板1之间卡接有e型磁芯2，e型磁芯2有2个且上下对称设置，2个e型磁芯2的中心柱外分别套装有高压包3-2、低压包3-1，2个安装板1之间通过4根螺栓5连接；

高压包3-2、低压包3-1均由骨架3、漆包绞线6组成，骨架3外缠绕有漆包绞线6，漆包绞线6端头安装有接线端子，接线端子固定在接线板4上；

漆包绞线6包括内芯导体6-1、保护体6-2，保护体6-2涂敷在内芯导体6-1外侧，内芯导体6-1由x根单根漆包线6-1-1绞合形成；单根漆包线6-1-1包括铜导体、聚氨酯漆绝缘层、尼龙复合层，铜导体外涂敷聚氨酯漆绝缘层，聚氨酯漆绝缘层有12层，12层聚氨酯漆绝缘层外涂敷有尼龙复合层，尼龙复合层有2层；

骨架3包括固定中心柱3-3、排线挡板3-4，固定中心柱3-3为圆柱结构，固定中心柱3-3内纵向开设有卡槽3-3-1，卡槽3-3-1上下方向的横向截面为六边形结构；固定中心柱3-3外壁沿周向均匀固定有排线挡板3-4；e型磁芯2的中心柱上下方向横向截面为六方型结构，e型磁芯2通过中心柱卡在卡槽3-3-1内与骨架3连接；

排线挡板3-4有n个，n个排线挡板3-4之间间隔设置；

排线挡板3-4包括连接杆3-4-1、上挡板、下挡板，连接杆3-4-1顶端垂直固定有上挡板，连接杆3-4-1底端垂直固定有下挡板，连接杆3-4-1、上挡板、下挡板连接形成“]”型结构；

安装板1靠近e型磁芯2一侧开设有固定槽，固定槽内固定有硅胶条1-1。

硅胶条1-1有3个。

e型磁芯2材质为pc40；保护体6-2为0.3～0.5mm200级聚四氟乙烯；骨架3为阻燃pp0工程塑料制成。

12层所述聚氨酯漆绝缘层的厚度为0.017-0.020mm，2层所述尼龙复合层的厚度为0.0015-0.0020mm。

实施例2

当使用本发明时，根据变压器功率定制非标e型磁芯2，并根据变压器的功率和工作频率，参照集肤效应公式d＝66.1*2/sqart(f)计算出漆包绞线6的单根漆包线6-1-1线径,根据变压器功率应用πr²x计算出所需截面积，进而得出单根漆包线6-1-1的根数x，将上述x根单根漆包线6-1-1绞绕成股,形成内芯导体6-1，再在该内芯导体6-1外涂敷0.3～0.5mm200级聚四氟乙烯的保护体6-2，此时漆包绞线6整体形成，将1个e型磁芯2卡接在下侧的安装板1的固定槽内，硅胶条1-1对e型磁芯2进行缓冲及增强摩擦防止e型磁芯2随意跑动，之后将漆包绞线6根据电压参数比计算出结果，按数据要求平行均匀地绕在骨架3上，一层排满直接绕制第二层，中间无需做任何绝缘处理，直至高压包3-2、低压包3-1分别绕制完成，甩出起尾头后，安装接线端子，并固定在接线板4上，便于变压器与成套设备的线路联接；

之后将带有漆包绞线6的骨架3放置在e型磁芯2的中心柱上，此时e型磁芯2位于骨架3的固定中心柱3-3的卡槽3-3-1内部，上下方向横向截面为六边形结构的卡槽3-3-1能够与为六方型大功率铁氧体磁芯的e型磁芯2的中心柱配合，不需任何紧固措施，不产生错位滑动现象；之后将上侧的e型磁芯2与下侧的e型磁芯2相互上下对接，将上侧的安装板1扣在上侧的e型磁芯2上，之后使用四根不锈钢螺栓5将上下2个安装板1之间连接紧固，完成变压器组装，经电性能调试检测合格后，可以直接交予客户装配整机使用；

排线挡板3-4由连接杆3-4-1、上挡板、下挡板组成且连接形成“]”型结构，对漆包绞线6上下两端进行限位，防止漆包绞线6从骨架3跑出；

连接杆3-4-1卡接在固定中心柱3-3上可对固定中心柱3-3形成加强筋结构，保证固定中心柱3-3强度，n个排线挡板3-4之间间隔设置，在漆包绞线6缠绕在骨架3上后，n个间隔设置的排线挡板3-4之间形成空腔，可对漆包绞线6散热提供空间。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。