用于变压器绕组的导线及一种变压器的制作方法

本实用新型涉及变压器领域，具体涉及用于变压器绕组的导线及一种变压器。

背景技术：

高频变压器是工作频率超过10KHz的电源变压器，主要用作高频变压开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。随着电池技术和大功率电力电子技术的发展，如针对大型充电站和高铁的牵引变电装置、直流电力传输和光伏并网发电等大功率直流变压隔离电力传输设备，为了提高电能的转换效率、减小体积和降低成本，需开发一种即能隔离数万伏电压，又可防止高频高压引起的局部放电的高频大功率变压器。尤其用于高频变压开关的电源变压器，因高频开关器件工作时，存在极高的dV/dt电压变化率，为了防止大功率高频变压器的耐高压条件小的局部放电。传统的办法是，尽量将变压器的原边绕组和副边绕组分离绕制并且采用耐高压绝缘的环氧树脂、硅胶和聚氨酯等材料进行真空浇注灌封，使原边绕组和副边绕组之间具有超过数十毫米距离的无间隙绝缘灌封。采用这种工艺的高频变压器，首先，就是因原边绕组和副边绕组之间距离大，所以变压器体积庞大；其次，因为原边绕组和副边绕组分别绕制，所以变压器绕组存在相当严重的高频临近效应，使得变压器线圈绕组的高频损耗变大和效率降低；再次，由于变压器原边绕组和副边绕组分开绕制，使缠绕的均衡度不能保证，因此变压器漏感偏大。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是高频变压器因原边绕组和副边绕组分别绕制，进而使原边绕组和副边绕组之间距离过大引起的高频变压器体积庞大、严重的临近效应和漏感偏大的技术问题。

根据第一方面，一种实施例中提供一种用于变压器绕组的导线，包括第一绝缘层，其内设置有两根导体线芯，其中每根导体线芯都依次被包裹有第二绝缘层和金属屏蔽层。

进一步，两根所述导体线芯的所述金属屏蔽层电连接。

进一步，两根所述导体线芯的所述金属屏蔽层互相接触地被设置于所述第一绝缘层内。

进一步，两根所述导体线芯的所述金属屏蔽层金属薄膜或金属丝编织网。

进一步，两根所述导体线芯的所述金属屏蔽层共用有一段。

进一步，所述金属屏蔽层用于接地。

根据第二方面，一种实施例中提供一种变压器，包括第一方面所述的导线，其中所述导线中的一根导体线芯用作所述变压器的原边绕组，另一根导体线芯用作所述变压器的副边绕组。

进一步，所述导线以双线并绕方式缠绕原边绕组和副边绕组。

进一步，两根所述导体线芯的金属屏蔽层用于接地。

依据上述实施例的用于变压器绕组的导线及一种变压器，导线的每根导体线芯都依次被包裹有绝缘层和金属屏蔽层，且一根导体线芯作为原边绕组线圈的导线，另一根导体线芯作为副边绕组线圈的导线。由于原边绕组和副边绕组采用双线并绕法绕制，使得变压器的两个绕组直流电阻对称，进而使电源对称性好。

附图说明

图1为逐层间绕法缠绕线圈的变压器局部切面结构示意图；

图2为双线并绕法缠绕线圈的变压器切面结构示意图；

图3为一种实施例中用于变压器绕组的导线的结构示意图；

图4为一种实施例中用于变压器绕组的导线截面示意图；

图5为另一种实施例中用于变压器绕组的导线的结构示意图；

图6为另一种实施例中用于变压器绕组的导线的结构示意图；

图7为另一种实施例中变压器的结构示意图；

图8为另一种实施例中变压器的局部切面示意图；

图9为另一种实施例中变压器的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

高频变压器设计时，变压器的漏感和分布电容必须减至最小，尤其开关电源中高频变压器传输的是高频脉冲方波信号。在传输的瞬变过程中，漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压，以及顶部振荡，造成损耗增加。所以要想办法使原边绕组和副边绕组的线圈紧密地耦合在一起，这样可以减少变压器漏感。因为漏感过大，将会造成较大的尖峰脉冲，从而击穿开关管。因此，在绕制高频变压器线圈时，应尽量使原边绕组和副边绕组的线圈之间的距离近些。一般采用双线并绕法、逐层间绕法和夹层式绕法等方法缠绕原边绕组和副边绕组的线圈。

如图1所示，为逐层间绕法缠绕线圈的变压器局部切面结构示意图，包括磁芯4、原边绕组2、副边绕组1和绝缘材料3。逐层间绕法是原边绕组2和副边绕组1分层缠绕磁芯4，还可以1、3、5奇数层绕原边绕组，2、4、6偶数层绕副边绕组。夹层式绕法是把副边绕缠绕在原边绕组的中间，原边绕组要分多次缠绕。

如图2所示，为双线并绕法缠绕线圈的变压器切面结构示意图，包括磁芯4、原边绕组2、副边绕组1和绝缘材料3。将原边绕组2和副边绕组1的导线合起来并绕磁芯4。其中，双线并绕法的原边绕组2和副边绕组1的线圈距离最小，可使漏感减小到最小值，但是在现有技术中这种绕法两线间的耐压值较低。其主要原因是在变压器原边绕组2和副边绕组1的线圈之间存在不同介电常数和不同绝缘强度的材料，比如绝缘材料、空气、杂物、灌封胶等。这些物质的间距尺寸、导电性的不同，当变压器的原边绕组2和副边绕组1的线圈之间被施加高频高压时，原边绕组2和副边绕组1的线圈之间虽然不一定出现高压击穿，但不同物质上的被分配的电压偏差很大，部分绝缘物质上会出现持续的高压放电现象，导致相应绝缘材料的材质劣化，严重时出现绝缘破坏。

在本实用新型实施例中，用于变压器绕组的导线包括第一绝缘层，其内设置有两根导体线芯，其中每根导体线芯都依次被包裹有第二绝缘层和金属屏蔽层。该导线以双线并绕方式缠绕变压器的原边绕组和副边绕组。

实施例一：

如图3和图4所示，为一种实施例中用于变压器绕组的导线的结构示意图和导线截面示意图，包括第一绝缘层10、第一导体线芯41和第二导体线芯42。第一导体线芯41依次被包裹有第二绝缘层31和金属屏蔽层21。第二导体线芯42依次被包裹有第二绝缘层32和金属屏蔽层22。第一导体线芯41和第二导体线芯42的金属屏蔽层21和金属屏蔽层22电连接。其中，第一导体线芯41和第二导体线芯42的材料可以相同也可以不同，第二绝缘层31和第二绝缘层32厚度相同，材质相同。一实施例中，第一导体线芯41和第二导体线芯42是单芯或是多芯绞合线芯。一实施例中，第一导体线芯41和第二导体线芯42是圆形导线、方形导线或扁平导线中至少一种。一实施例中，金属屏蔽层21和金属屏蔽层22接触式的电连接，即金属屏蔽层21和金属屏蔽层22在导线上的任一段都紧密接触，且电连接。一实施例中，金属屏蔽层21和金属屏蔽层22是金属薄膜或金属丝编织网。一实施例中，金属屏蔽层21和金属屏蔽层22是单根或多跟细导线螺旋缠绕形成的金属线圈。一实施例中，金属屏蔽层21和金属屏蔽层22的材料是铜或铝。一实施例中，金属屏蔽层21和金属屏蔽层22互相接触地被设置于第一绝缘层10内。进一步，本申请实施例中的导线缠绕的变压器，其金属屏蔽层21和金属屏蔽层22用于接地。

如图5所示，为另一种实施例中用于变压器绕组的导线的结构示意图，包括第一绝缘层10、第一导体线芯41和第二导体线芯42。第一导体线芯41依次被包裹有第二绝缘层31和金属屏蔽层21。第二导体线芯42依次被包裹有第二绝缘层32和金属屏蔽层22。金属屏蔽层21和金属屏蔽层22包括共用有一段金属屏蔽层为绝缘隔离层23。

如图6所示，为另一种实施例中用于变压器绕组的导线的结构示意图，包括第一绝缘层10、第一导体线芯41和第二导体线芯42。第一导体线芯41依次被包裹有第二绝缘层31和金属屏蔽层21。第二导体线芯42依次被包裹有第二绝缘层32和金属屏蔽层22。金属屏蔽层21和金属屏蔽层22共用有一段金属屏蔽层为绝缘隔离层23。其中，第一导体线芯41和第二导体线芯42为方形导线。

一实施例中，金属屏蔽层21和金属屏蔽层22是网格式结构，即金属屏蔽网，优选采用占据表面空间少的网格结构。或，金属屏蔽层21和金属屏蔽层22是条状的金属箔。其中，屏蔽网或条状金属箔的平面占有率不大于50％，优选不大于5％。具体可采用细金属丝稀疏编织，其孔的直径优选大于1毫米。金属优选铜和铝。

本申请公开的实施例中，用于变压器绕组的导线采用新型的绝缘结构，使得第一导体线芯41和第二导体线芯42间完全被同种绝缘材料所覆盖，第一导体线芯41和第二导体线芯42的金属屏蔽层21和金属屏蔽层22紧密接触电连接。相对于整个导体，第一导体线芯41和第二导体线芯42之间的绝缘材料被金属屏蔽层21和金属屏蔽层22接触位置平均分开，即第一导体线芯41和第二导体线芯42之间的绝缘结构形成的耐压层被均分为两层耐压层。因此原边绕组和副边绕组的线圈导线通过相同绝缘材料的两个独立绝缘层隔离，由导电材质的屏蔽层将绝缘层从中间分开且接地，原边绕组和副边绕组的线圈导线并行排列，且在导线的外侧进行绝缘包裹。采用本申请实施例公开的导线绕制的变压器，原边绕组和副边绕组的线圈之间除了两层相同材料相同厚度的绝缘材料之外，不再存在其他不同介质的绝缘材料，即便变压器整体再采用各种灌封工艺进行绝缘处理，其所有的绝缘灌封材料都不会填充进入变压器原边绕组和副边绕组的线圈导线之间，其它绝缘灌封介质材料也就不会承受任何电场电压，因此完全排除了传统变压器原边绕组和副边绕组的线圈之间出现高压局部放电的现象。故不会出现不同绝缘物质之间产生持续高压放电现象，进而防止绝缘材料的材质劣化。

实施例二：

如图7和图8所示，为另一种实施例中变压器的结构示意图和局部切面示意图，包括本申请公开的导线和磁芯50。磁芯50是E型磁芯。导线缠绕在磁芯50的中柱上。导线以双线并绕方式缠绕变压器的原边绕组和副边绕组。导线包括第一导体线芯41和第二导体线芯42、金属屏蔽层。第一导体线芯41包括第一端411和第二端412，第一导体线芯42包括第三端421和第四端422，金属屏蔽层包括接地端点211。第一端411和第二端412用于变压器的原边绕组线圈的输入端和输出端，第三端421和第四端422用于变压器的副边绕组线圈的输出端和输出端，接地端点211用于接地。

如图9所示，为另一种实施例中变压器的电路示意图，包括第一端411、第二端412、第三端421、第四端422和接地端点211。第一端411和第二端412用于变压器的原边绕组线圈的输入端和输出端，第三端421和第四端422用于变压器的副边绕组线圈的输出端和输出端，接地端点211用于接地。

一实施例中，磁芯50是软磁铁氧体磁芯、非晶带材磁芯、纳米非晶带材磁芯或软磁性磁芯中至少一种。一实施例中，磁芯50可以使其它型的磁芯，导线缠绕在各种闭合磁路的磁芯上，以绕制成变压器的原边绕组和副边绕组。一实施例中，本申请公开的变压器还可以增加绝缘密封结构，绝缘密封结构用于绝缘密封所述原边绕组和副边绕组。其绝缘密封结构的材料可以采用环氧树脂、硅胶、聚氨酯等绝缘材料进行密闭灌封使用，也可以无需灌封，原边绕组和副边绕组也可裸漏状态使用。

一实施例中，本申请公开的变压器是高频变压器，采用原边绕组和副边绕组以1：1的变比而成，即原边绕组和副边绕组的线圈匝数比为1：1。为了实现不同的变比，本申请公开的变压器可以采用多条本申请公开的导线进行不同匝数的绕制，再在引出线处进行原边绕组和副边绕组的不同匝数的串并联组合，来形成变压器的不同变比的需要。

本申请公开的导线以双线并绕方式缠绕变压器的原边绕组和副边绕组，采用该变压器的电源对称性好，且其原边绕组和副边绕组的直流电阻对称和交流阻抗对称，而且缠绕方便。又因为原边绕组和副边绕组的参数一直，有利于对共模干扰的抑制，能够在一定程度上起到防止磁饱和的作用，因此对变压器的电磁兼容性也是有益的。使得变压器容易实现高频大功率化、显著改善并防止高频高压局部放电现象、接近100％的原副边耦合，使得变压器实现超低漏感。

以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。