专利名称：一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，属于小功率脉冲变压器技术领域。
背景技术：
1553B总线目前已经成为航空航天领域占统治地位的总线标准，已经成为现代航空机载系统设备互联的关键，广泛的应用于飞机、舰船、坦克等武器平台上。1553B总线的终端设备通过两种连接方式和总线相连，一是直接耦合方式，即终端通过短截线直接与总线相连；另一种是间接耦合方式，即终端通过耦合变压器与总线相连。为了实现总线系统与终端之间的短路保护、直流隔离和阻抗匹配等问题，无论终端和总线系统采取哪种耦合方式，在终端收发器和总线之间必须接隔离变压器，如附图1所示。目前已有的隔离变压大多采用的是塑料封装结构，通过环氧灌封胶将变压器线圈灌封固定在塑料外壳内。塑封结构的隔离变压器存在以下的缺点(I)由于航空航 天型号运行环境的恶劣性，塑料封装的隔离变压器在耐环境性能方面的劣势非常明显，机械强度常常也不能满足特殊环境的需要；(2)我国一些战略武器型号存在长期储存、战时发射的需要，存储期长达几十年，在存储期内不允许任何的失效现象发生，而塑料封装的隔离变压器所用外部材料为工程塑料和环氧灌封胶，其在长期储存后存在老化失效的风险；(3)隔离变压器在宇航型号上的应用也越来越广泛，而非金属材料在空间辐照和热真空释气性能方面存在天然劣势，同时非金属材料在真空环境下释出的有毒气体有可能对宇航员造成身体伤害。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，该隔离变压器采用金属外壳封装、内部全灌封结构，解决了现有隔离变压器中存在的耐机械环境性能差、长期存储容易失效、宇航应用性能不足等方面的缺点，提高了产品的使用性能，同时增强产品的电磁兼容性能。本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，包括金属外壳、变压器线圈、底板、灌胶壁和引出杆，其中引出杆穿过底板并固定在底板上，引出杆的一端与变压器线圈连接，另一端与外部器件连接，灌胶壁固定连接在底板边缘，在底板之上形成灌封空间，灌封空间内部填充灌封胶将变压器线圈固定，金属外壳一端开口套在灌胶壁和底板上，并且金属外壳的开口端与底板固定连接，起到整体密封的作用。在上述耐环境金属全灌封结构的隔离变压器中，灌封胶为有机硅胶。在上述耐环境金属全灌封结构的隔离变压器中，引出杆和底板以玻璃烧结方式固定，玻璃绝缘子将引出杆和底板绝缘。
在上述耐环境金属全灌封结构的隔离变压器中，引出杆和底板采用可伐合金材料制成。在上述耐环境金属全灌封结构的隔离变压器中，灌胶壁粘接在底板边缘，金属外壳的开口端与底板采用激光封焊进行固定连接。在上述耐环境金属全灌封结构的隔离变压器中，引出杆分为两组，分别固定在底板的两端，一根引出杆与变压器线圈的一个引出端连接。在上述耐环境金属全灌封结构的隔离变压器中，灌胶壁外壁和金属外壳内壁之间保留O.1mm O. 3mm的间隙，保证内部灌封胶膨胀变形的余量，同时保证金属外壳与灌胶壁安装的方便性。本发明与现有技术相比具有如下有益效果(I)、本发明创新设计金属外壳封装、内部全灌胶固定结构的隔离变压器，该变压器由变压器线圈、金属外壳、底板、引出杆、灌胶壁和内部灌封胶等部分组成，通过电磁耦合原理实现1553B总线系统与终端之间的阻抗匹配、直流隔离和短路保护等功能，同时金属结构的封装形式也提高了产品的机械环境性能； (2)、本发明隔离变压器采用金属外壳封装、灌胶壁与底板组合、内部灌胶固定的新型结构设计，使得隔离变压器机械强度高，耐恶劣环境能力强；此外外部金属外壳的结构能起到很强的保护作用，使隔离变压器在长期存储及使用环境下性能不下降；(3)、本发明金属材料的释气在真空环境下可以忽略，且耐辐照性能较非金属材料有极大的优势，不会在真空环境下释出有毒气体对宇航员造成身体伤害；本发明是对隔离变压器的重大革新，对隔离变压器的应用范围和应用效果都有显著提升；(4)、本发明隔离变压器中引出杆和底板以玻璃烧结方式固定，玻璃烧结的固定方式一方面使二者的结合度很牢固，另一方面能够保持很好的密封效果；(5)、本发明隔离变压器内部的灌封胶为有机硅胶，有机硅胶的优点如下(a)硬度低，柔软，对线圈能起到很好的缓冲减振保护作用；(b)弹性变形大，能保证外壳和底板的密封性；(C)内部应力小，对线圈的外应力小，不会对线圈的电感造成影响；(d)温度适应范围宽；综上所述本发明隔离变压器的具有的优点为机械强度更高、耐环境性能更加突出、存储和使用寿命更长、空间适应性性能更优、电磁兼容性性能更好。
图1为隔离变压器在总线中的接口形式；图2为本发明隔离变压器整体结构示意图；图3为本发明变压器线圈电路原理图；图4为本发明隔离变压器底板和引出杆结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述如图1所示为隔离变压器在总线中的接口形式，图1a为直接耦合方式，图1b为变压器耦合方式，1553B总线上传输的数据是曼彻斯特II型双相电平码，是一组标准格式的脉冲电平。其传输原理如下当总线和终端采用直接耦合时，总线信号由隔离变压器的4-8引脚进入，经隔离变压器后由1-3引脚传入终端；当总线和终端采用间接耦合时，总线信号由隔离变压器的5-7引脚进入，经隔离变压器后同样由1-3引脚进入终端。如图2所示为本发明隔离变压器整体结构示意图，由图可知本发明隔离变压器由包括金属外壳1、变压器线圈2、底板3、灌胶壁4和引出杆5，其中引出杆5穿过底板3并固定在底板3上，引出杆5的一端与变压器线圈2焊接，另一端与外部器件连接，灌胶壁4粘接在底板3边缘，在底板3之上形成灌封空间，灌封空间内部填充灌封胶6将变压器线圈2固定，金属外壳I 一端开口套在灌胶壁4和底板3之上，四周和底板3激光封焊，起到整体密封的作用。如图3所示为本发明变压器线圈电路原理图，变压器线圈2是实现信号隔离、耦合的关键部件，通过在高磁导率磁芯上进行线圈绕制实现；变压器线圈2根据电磁感应原理，在总线和终端之间采用小型脉冲变压器进行信号耦合、隔离。变压器线圈2由高磁导率的磁芯和绕组线组成，磁芯主要提供磁通高导传输的介质通路，绕组线通过合适的绕制方式在磁芯上形成多个绕组，并留出引线以便和外部电气相连，本实施例中变压器线圈2有8个引出端，一组为3个,另一组为5个。如图4所示为本发明隔离变压器底板和引出杆结构示意图，引出杆5和底板3以玻璃烧结方式固定，底板3对引出杆5进行定位，同时和金属外壳I封焊后起到密封的作用。引出杆5和底板3 —般采用可伐合金材料制成，以保证二者玻璃烧结时和玻璃粉保持相似的膨胀率。玻璃烧结的固定方式一方面使二者的结合度很牢固，另一方面能够保持很好的密封效果。底板3以下的引出杆5和外部器件相连起到电气连接的作用，底板3以上的引出杆5和内部变压器线圈2相连，即引出杆5的一端和变压器线圈2的引脚相连，另一端和外部的电路相连，以使变压器内外实现电气互联，玻璃绝缘子主要将引出杆5和底板3绝缘。 本实施例中引出杆5为8个，分为两组，分别固定在底板3的两端，一组引出杆5为5个，另一组引出杆5为3个，一个引出杆5与变压器线圈2的一个引出端连接，如图4所示。灌胶壁4外形尺寸和底板3 —致，保证灌胶壁4和底板3粘结在一起后其内部的密封性；同时灌胶壁4外壁和金属外壳I内壁之间保留很小的间隙,一般为O.1mm O. 3mm,保证内部灌封胶膨胀变形的余量，同时该间隙能保证金属外壳I能顺利的安装到灌胶壁4外部。变压器线圈2和引出杆5焊接完成后，将灌胶壁4粘接在底板3四周，内部用灌封胶6灌封填满，起到对线圈2固定的作用，同时起到机械缓冲作用，减小外部应力对线圈的影响，能起到减振传热的作用。本实施例中灌封胶6选择有机硅胶，采用有机硅胶作为灌封胶的优点如下(I)硬度低，柔软，对线圈能起到很好的缓冲减振保护作用；(2)弹性变形大，能保证外壳和底板的密封性；(3)内部应力小,对线圈的外应力小,不会对线圈的电感造成影响；(4)温度适应范围宽。金属外壳I主要是将内部器件进行保护，同时起到支撑固定的作用。金属外壳I采用拉伸冲压成型，底板3组和灌胶壁4粘接并灌胶后，将金属外壳I套在底板3组之上，四周和底板3激光封焊，起到整体密封的作用，同时由于整个变压器线圈2被金属外壳封闭，其电磁兼容性能更优。以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明说明书 中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
权利要求
1.一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，其特征在于包括金属外壳(I)、变压器线圈(2)、底板(3)、灌胶壁(4)和引出杆(5)，其中引出杆(5)穿过底板(3)并固定在底板(3)上，引出杆(5)的一端与变压器线圈(2)连接，另一端与外部器件连接，灌胶壁(4)固定连接在底板(3)边缘，在底板(3)之上形成灌封空间，灌封空间内部填充灌封胶(6)将变压器线圈(2)固定，金属外壳(I) 一端开口套在灌胶壁(4)和底板(3)上，并且金属外壳(I)的开口端与底板(3)固定连接，起到整体密封的作用。
2.根据权利要求1所述的一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，其特征在于所述灌封胶(6)为有机硅胶。
3.根据权利要求1所述的一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，其特征在于所述引出杆(5)和底板(3)以玻璃烧结方式固定，玻璃绝缘子将引出杆(5)和底板(3)绝缘。
4.根据权利要求1或3所述的一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，其特征在于所述引出杆(5)和底板(3)采用可伐合金材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，其特征在于所述 灌胶壁(4)粘接在底板(3)边缘，金属外壳(I)的开口端与底板(3)采用激光封焊进行固定连接。
6 根据权利要求1所述的一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，其特征在于所述引出杆(5)分为两组，分别固定在底板(3)的两端，一根引出杆(5)与变压器线圈(2)的一个引出端连接。
7.根据权利要求1所述的一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，其特征在于所述灌胶壁(4)外壁和金属外壳(I)内壁之间保留O.1mm O. 3mm的间隙，保证内部灌封胶(6)膨胀变形的余量，同时保证金属外壳(I)与灌胶壁(4)安装的方便性。
全文摘要
本发明涉及一种耐环境金属全灌封结构的隔离变压器，包括金属外壳、变压器线圈、底板、灌胶壁和引出杆，其中引出杆穿过底板并固定在底板上，引出杆的一端与变压器线圈连接，另一端与外部器件连接，灌胶壁固定连接在底板边缘，在底板之上形成灌封空间，灌封空间内部填充灌封胶将变压器线圈固定，金属外壳一端开口套在灌胶壁上，并且金属外壳的开口端与底板固定连接，起到整体密封的作用，本发明隔离变压器具有机械强度更高、耐环境性能更加突出、存储和使用寿命更长、空间适应性性能更优和电磁兼容性性能更好的优点。
文档编号H01F27/29GK103050248SQ20121059394
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者张凯, 刘飞南, 苌群峰, 刘洪 申请人:中国航天时代电子公司