磁芯气隙口磁通优化的变压器的制作方法

文档序号:14289633阅读:769来源:国知局

本实用新型涉及变压器元器件设备装置的结构改进技术,尤其是磁芯气隙口磁通优化的变压器。



背景技术:

变压器利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯或磁芯。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等。按用途可以分为:电力变压器和特殊变压器,如电炉变、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。电路符号常用T当作编号的开头,例:T01,T201等。

变压器留气隙是为了防止在工作中产生磁饱和用途的,气隙是在铁芯交合处留的缝隙,气隙可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象。气隙大磁阻就大,气隙的大小,直接影响到耦合度,同时,在气隙降低磁导率的情况下要求线圈圈数较多,相关的铜损也增加,所以需要综合考虑。加了气隙,漏感增加,表现再输出电压上面是空载电压很高,许多需要高压小电流的变压器专门需要利用这样的特性。加气隙提高饱和N*I,变压器大部分能量存储在气隙中,气隙越大,变压器能存储的能量越大,故不容易饱和,变压器磁芯储能能力E=0.5*B*V*H.,加入气隙后,H是磁芯和空气部分等效He。空心线圈永不饱和,故加入气隙后,整个磁路具有一点空气特性。饱和磁通密度仍然为磁芯材料的饱和磁通密度。但是,变压器能承受更多能量,其中,在气隙中占大部分。

变压器都是由硅钢片拼成的,两个对着的硅钢片之间的间隙叫气隙。气隙大了当然磁阻就大了。变压器留气隙是为了防止在工作中产生磁饱和。气隙是在铁芯交合处留的缝隙,和绕线无关。有了气隙的确增加了磁阻,气隙的作用是减小磁导率,使线圈特性较少地依赖于磁芯材料的起始磁导率。气隙可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象,更好地控制电感量。然而,在气隙降低磁导率的情况下要求线圈圈数较多,相关的铜损也增加,所以需要适当的折中,不可过大也不可过小。但是,同一磁芯开了气隙后,可使B—H曲线斜率降低,使磁芯饱和点右移,从而增加了磁芯抗直流磁化的能力。但气隙的加入,又使导磁率下降,所以气隙有个最佳值,即在电感线圈通过最大峰值电流时,磁芯不进入饱和,同时又不致使导磁率降得太低,在所需电感量一定时若导磁率降低势必要增加线圈匝数,这是个矛盾。确定最佳气隙的重要措施在于,按电感所通过的最大电流峰值Ip,利用直流磁化电源,和电感测试仪配套连接,使通入的直流电流达到Ip时,电感量下降不超过零电流时的10%,即认为磁芯已经到达最高Bm值,此时的间隙即为最佳气隙长度。如果通入Ip时,电感下降值超过10%,说明间隙较小,如果在Ip时,电感不下降,说明间隙偏大,总之,最佳气隙长度较难以精确控制。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供磁芯气隙口磁通优化的变压器,克服现有技术缺陷,更利于优化变压器的磁芯气隙磁通。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现:包括隔离带、线架、无隙磁芯、有隙磁芯和铁芯;线架中部安装铁芯,线架安装无隙磁芯和有隙磁芯,在线架和铁芯的气隙口分别敷设隔离带。

尤其是,在线架和铁芯的气隙口分别敷设3mm和5mm隔离带。

尤其是,在线架的次级线圈8一侧有接线脚。

尤其是,无隙磁芯为PQ4040NO GAP CORE,有隙磁芯为PQ4040GAP CORE。

尤其是,无隙磁芯和有隙磁芯并列安装。

本实用新型的优点和效果:隔离带的宽度控制绕组到边缘的安规距离,气隙长度可以精确控制,优化变压器的磁芯气隙磁通,防止在工作中产生磁饱和。整个磁路具有一点空气特性。在相同感量的情况下,B还是能够减小达到远离饱和点。变压器能承受更多能量,增加了磁芯抗直流磁化的能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例1结构示意图。

附图标记包括:

初级线圈1、隔离带2、线架3、无隙磁芯4、有隙磁芯5、铁芯6、接线脚7、次级线圈8。

具体实施方式

本实用新型原理在于,增加气隙后磁芯相当于包含了气隙,其整体的等效磁导率降低。降低的磁导率的确是指平均磁导率,这样B-H曲线会偏移,B-H曲线上的H也是指磁路中的平均磁场强度,而实际同一磁路中磁通量Φ是处处相等的,磁芯面积处处相等,所以磁通密度B处处相等。根据B=uH,所以磁路中磁芯处的H和气隙处的H相比等于两者磁导率的比值,应该是相差甚远的。另一方面,增大工作区,是因为剩磁Br减小,磁滞回线斜率变小,延长了线性形态,防止饱和。但是气隙的加入增大了相对磁导率u,使得高频涡流损耗增加,磁场强度H增加,意味着需要更多的线圈匝数才能达到没开气隙时相同的磁通。同样的,气隙的增加,使得有效磁路长度le增加,le=l+lg,其中,l为物理属性磁路的长度,即实际磁芯磁路的长度,而H=0.4*PI*N*I/le的,使得H减小,则B=u*H减小,从而使得防止饱和。当然,依据感量L=u*(Np2)*Ae/lg的公式,增加了气隙后,必须要增加匝数N才能使得电感量达到原来的大小。不过L是和N2成比例的,比如气隙增大为原来的n倍,则N需要增大为原来的sqrt(n)倍以使得感量不变,从而最终得到的H减小为原来的1/sqrt(n),即同时B也变为原来的1/sqrt(n),以最终在相同感量的情况下,B还是能够减小达到远离饱和点的目的。

本实用新型包括:隔离带2、线架3、无隙磁芯4、有隙磁芯5和铁芯6。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1:如附图1所示,线架3中部安装铁芯6,线架3安装无隙磁芯4和有隙磁芯5,在线架3和铁芯6的气隙口分别敷设隔离带2。

前述中,在线架3绕制隔离带2的对称两侧结构上分别初级线圈1和次级线圈8,而且,初级线圈1和次级线圈8绕制规格为2Ts Tape。

前述中,在线架3和铁芯6的气隙口分别敷设3mm和5mm隔离带2。

前述中,在线架3的次级线圈8一侧有接线脚7。

前述中,无隙磁芯4为PQ4040NO GAP CORE,有隙磁芯5为PQ4040GAP CORE。

前述中,无隙磁芯4和有隙磁芯5并列安装。

本实施例中,隔离带2的宽度控制绕组到边缘的安规距离,一般需与绕线绕组的高度等高,以防止在绕线时铜线叠在假墙上,但如果因装core困难时有时会包约1/2-3/4的高度,但以绕线不叠在假墙为原则。隔离带2为无纺布、橡胶或亚克力胶,耐温130℃,耐压5KV。隔离带2特性用途:用于UPS电源,干式变压器,高温工频变压器,高温垫片,微波炉变压器的绝缘。以上胶带均可用于电气绝缘410绝缘等级可达H级以上。隔离带2宽度及材料涉及安规不可任意更换。

本实施例中,线架3,英文统称为Bobbin,是变压器的主体结构组成部分。线架3在变压器中的作用主要包括:为变压器中的铜线提供缠绕的空间,固定变压器中的磁芯,线架3中的线槽为变压器生产绕线时提供过线的路径,线架3中的金属针脚为变压器之铜线缠绕的支柱;经过焊锡后与PCB板相连接,在变压器工作时起到导电的作用,线架3中的凸点、凹点或倒角,可决定变压器使用时放置方向或针脚顺序。

本实施例中,线架3一般按变压器所使用的无隙磁芯4、有隙磁芯5或铁芯6型号进行分类,有EI、EE、EF、EPC、ER、RM、PQ、UU等型号,而每个型号又可按无隙磁芯4、有隙磁芯5或铁芯6大小进行区分,如EE5、EE8、EE13、EE19等大小不一的型号。线架3按形状分为:立式和卧式两种;按变压器的工作频率又分为高频骨架和低频骨架两种,这里所讲的频率,是指变压器在工作时周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz),简称赫,也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或GHz做单位;按骨架的针脚使用性质,又分为直插式骨架(DIP)和贴片式骨架(SMD)两种。

本实用新型中,初级线圈1和次级线圈8绕组圈数时,在线架3的中间包裹隔离带2,此隔离带2的作用是使初级线圈1和次级线圈8绕组铜线避开有隙磁芯5的气隙口,因为磁芯气隙附近会存在扩散磁通,导致铜线损耗增加,所以避开气隙口不但可以避免这个情况产生,也可以同时保持前述研究中因气隙口存在而具有的积极作用。

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