專利名稱：一種高頻開關電源變壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變壓器，具體涉及一種高隔離安全保護的高頻開關電源變壓器。
背景技術：
在電力系統(tǒng)中，常用工頻變壓器將一次中壓線路和二次低壓電路進行隔離，提供安全操 作。自國家標準(GB/T 20840. 7-2007)發(fā)布后，電子式電壓互感器得到推廣應用?，F(xiàn)有的基 于電容分壓的電子式電壓互感器，多采用將一次工頻高電壓(110KV—500KV)分壓至100V的工 頻電壓，同時在100V電壓端并接有放電間隙，作為一次分壓電容擊穿電壓的鉗位保護，鉗位 電壓一般在6KV左右，因此后續(xù)電路的隔離電壓需超過6KV才能提供安全保護。IOOV電壓經 過后續(xù)的電路處理，轉換為數(shù)字信號，由合并單元處理傳輸。在這種電器連接關系中，信號 通道一般采用光纖連接，光纖對高壓和低壓部分進行電氣絕緣，但同分壓電容連接的電路部 分需工作電源。工作電源的提供一般采用兩種方式 一種由高壓分壓電容提供，實現(xiàn)同低壓 電路完全隔離，但這種方式的供電必須一次高壓電壓有電壓，若一次沒有電壓，也就沒有供 電電壓，有使用的局限性。另一種方式是由低壓部分提供同高壓連接電路的工作電源，在這 種方式中，要解決電源傳遞部分的絕緣隔離和故障保護，以防止高壓擊穿高壓分壓體，經電 源傳遞通道進入低壓電路部分，進而影響后面提供電源的電力操作電源，引發(fā)安全事故，這 就需要隔離電源的變壓器。
目前常用的隔離電源的變壓器，有帶開關的電源變壓器和高隔離的電源變壓器。常規(guī)開 關電源變壓器由于隔離電壓低，致使安全保護等級低，不能滿足要求。盡管高隔離的電源變 壓器能夠克服所述開關電源變壓器的弊病，但由于體積大，需充油充氣，成本高，不便于小 型化，而影響其推廣使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種高頻開關電源變壓
器，該變壓器可提供初次級繞組間6KV 10KV的隔離電壓，安全防護等級高。
本發(fā)明解決其技術問題的技術方案是 一種高頻開關電源變壓器包括磁芯、骨架和線圈 繞組；所述磁芯由開關電源所用的磁芯材料制成；所述磁芯設有中柱，其周圍設有窗口；所 述中柱套有絕緣套，絕緣套為骨架；所述骨架設有連接柱，其外表面上由內向外依次纏繞的 是次級繞組、次級絕緣層、隔離層、初級絕緣層、初級繞組，它們構成線圈繞組；所述連接 柱的兩端設有檔片；在檔片與所述線圈繞組之間有初級絕緣填充層和次級絕緣填充層；所述 骨架兩邊的出線排的距離，大于空氣條件下達到所需的隔離電壓的空氣放電距離。
本發(fā)明提供的變壓器與現(xiàn)有技術相比，主要有以下的優(yōu)點
其一.在正常工作條件下，本發(fā)明變壓器就是一個常用的傳遞能量的開關電源變壓器，
在一次電壓分壓體出現(xiàn)故障的情況下，能提供6KV 10KV的隔離電壓，并且將該隔離電壓對
地瀉放，而保護后面提供電源的電力操作電源的安全。
4其二.采用特別的繞制工藝，以常規(guī)的材料例如采用常規(guī)的開關電源磁芯制作，可達到 高頻開關電源變壓器所需的換能特性。 其三.制作方便。
其四.所制作的變壓器具有高絕緣性能，高隔離度，同時對初級電路提供完全的安全保 護，不用充油，也不用充氣，并且體積小和成本低。


圖1是木發(fā)明的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明的磁芯結構示意圖。
圖3是本發(fā)明的骨架結構示意圖。
圖4是本發(fā)明的等效電路示意圖。
圖5是本發(fā)明的繞制結構示意圖。
圖中l(wèi).磁芯；2.骨架；3.線圈繞組；4.第四引出線；5.第一上引出線；6.第一中引出 線；7.第一下引出線；8.第三上引出線；9.第三下引出線；IO.第二上引出線；ll.第二下引 出線；12.初級絕緣填充層；13.初級絕緣層；14.次級絕緣層；15.隔離層；16.第一初級繞組 (Nl); 17.反饋繞組(N2); 18.第 -次級繞組(N3); 19.第二次級繞組(N4); 20.窗U; 21.中柱；
22.次級絕緣填充層。
具體實施例方式
下面結合實例及附圖對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1至圖5所示本發(fā)明的變壓器包括磁芯1、骨架2和線圈繞組3。所述磁芯由開關 電源所用的磁芯材料制成。所述磁芯設有中柱21,其周圍設有窗口20。所述中柱21套有絕 緣套，絕緣套為骨架2。所述骨架2還設有連接柱，連接柱中心設有與磁芯中柱21相配套的 孔，連接柱的外表面上由內向外依次纏繞的是次級繞組、次級絕緣層14、隔離層15、初級絕 緣層13、初級繞組，它們構成線圈繞組3。所述連接柱的兩端設有檔片，在檔片與所述線圈 繞組3之間有初級絕緣填層12和次級絕緣填充層22。所述骨架2兩邊的出線排的距離， 大于空氣條件下達到所需的隔離電壓的空氣放電距離。
如圖l、圖4和圖5所示，次級繞組包括第一次繞組(N3) 18和第二次級繞組(N4) 19， 它們并繞在骨架2的連接柱上，兩邊分別引出繞線第一上引出線5和第一下引出線7，中間 繞線并接后引出第 一 中引出線6 。
初級繞組包括第一初級繞組(N1)16和反饋繞組(N2)17。第一初級繞組16引出第二上引 出線IO和第二下引出線11;反饋繞組17引出第三上引出線8和第三下引出線9。
所述開關電源所用的磁芯材料可為PQ型、EC型、EE型或EI型。所述初級繞組和次級繞 組均可由利茲線繞制而成。所述隔離層15可由銅帶在次級絕緣層14外繞制而成。
所述高頻開關電源變壓器的制備方法，包括
a.先根據(jù)初級繞組和次級繞組之間所需的隔離電壓選擇骨架2的大小，即骨架2兩邊的 出線排的距離應大于空氣條件下達到所需的隔離電壓的空氣放電距離。而且一般選用臥式骨 架。b. 選定骨架2后，再按照傳遞所需功率和開關電源所用的磁芯材料來配備磁芯l。
c. 根據(jù)開關電源設計要求，確定初級繞組和次級繞組的匝數(shù)，并且根據(jù)每個線包的匝數(shù) 選擇好相應利茲線的長度，將整段利茲線套上高壓絕緣套管，高壓絕緣套管的內徑略大于利 茲線的直徑，便于加工操作又不容易脫落。
d. 根據(jù)所選用絕緣層的絕緣薄膜的耐壓和所需的隔離電壓決定絕緣層的層數(shù)，并且多取 20%余量。絕緣層包括初級絕緣層13和次級絕緣層14。
e. 根據(jù)以下歩驟開始繞制
次級繞組的繞制先將第一次繞組(N3) 18和第二次級繞組(N4) 19并繞并且引出三根 引出線。繞組位于骨架2中間，繞組到骨架2兩邊的擋板各留9 11ram空隙。繞組完成后， 在兩邊的空隙中用絕緣材料薄膜添滿空隙，高度和繞組高度一致，至此完成次級絕緣填充層 22。
次級絕緣層14的繞制用和骨架2等寬的絕緣材料薄膜，在次級繞組和次級絕緣填充層
丄密繞相應的層數(shù)。
隔離層15的繞制先取比骨架2寬少2mm和長比次級絕緣層14外周長長4 6鵬的薄銅 皮，在銅皮上焊接額定電流1A的利茲線作為第四引出線4。再將整個銅皮用絕緣材料薄膜覆 蓋，使其全部絕緣。然后將第四引出線4全部套上高壓套管，并將制作好的隔離層15覆蓋在 次級絕緣層14繞制上，固定第四引出線4。
初級絕緣層13的繞制按次級絕緣層14工藝繞制，覆蓋在隔離層15上。 初級繞組的繞制初級繞組由第一初級繞組16和反饋繞組17組成，它們按次級繞組工 藝繞制，并且引出四根引線，繞制在初級絕緣層13上。初級繞組完成后，在兩邊的空隙中用 絕緣材料薄膜添滿空隙，高度和繞組高度一致，至此完成初級絕緣填充層12。
f. 最后組裝變壓器，并且經固定、烘干和浸漆處理，即得到所述高頻開關電源變壓器。 上述方法中，開關電源所用的磁芯材料可為PQ型、EC型、EE型或EI型，所述利茲線可
采用漆包線。初級繞組和次級繞組均可由漆包線繞制而成，漆包線的直徑根據(jù)流過的峰值電 流選定。所述第一上引出線5、第一中引出線6、第一下引出線7和第四引出線4在骨架出線 側同一側，第二上引出線10、第二下引出線11、第三匕引出線8和第二下引出線9在骨架出 線側另 一側。
本發(fā)明的工作過程是本發(fā)明的變壓器正常工作時和通用的高頻開關電源變壓器工作原 理一樣，通過磁場傳遞能量，初級繞組連接被保護的電源端，次級連接和高電壓有電氣連接 的端，隔離層連接大地。正常工作狀態(tài)下，本變壓器的作用l.向次級提供能量；2.隔離初
次級的電氣連接，提供6KV 10KV工頻隔離。3.保護狀態(tài)下，本變壓器次級由高壓電氣擊穿，
經空氣放電保護器件后，高的殘余電壓高過次級和隔離層的絕緣電壓后，擊穿絕緣，通過隔 離層對地放電，保護初級電氣不受高壓影響，保護初級繞組相連的電器設備。
以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明 的具體實施只局限于這些說明。因為在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推 演或替換，得到高頻開關電源變壓器的系列產品。
權利要求
1. 一種高頻開關電源變壓器，包括磁芯(1)、骨架(2)和線圈繞組(3)；所述磁芯由開關電源所用的磁芯材料制成；所述磁芯設有中柱(21)，其周圍設有窗口(20)；所述中柱(21)套有絕緣套，絕緣套為骨架(2)，其特征是所述骨架(2)設有連接柱，其外表面上由內向外依次纏繞的是次級繞組、次級絕緣層(14)、隔離層(15)、初級絕緣層(13)、初級繞組，它們構成線圈繞組(3)；所述連接柱的兩端設有檔片，在檔片與所述線圈繞組(3)之間有初級絕緣填充層(12)和次級絕緣填充層(22)；所述骨架(2)兩邊的出線排的距離，大于空氣條件下達到所需的隔離電壓的空氣放電距離。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高頻開關電源變壓器，其特征是所述次級繞組包括次級繞組 包括第一次繞組(18)和第二次級繞組(19);所述初級繞組包括第一初級繞組(16)和反饋繞 組(17)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的高頻開關電源變壓器，其特征是所述開關電源所用的磁芯材料為PQ型、EC型、EE型或EI型。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高頻開關電源變壓器，其特征是所述初級繞組和次級繞組均 由漆包線繞制而成。
5. 根據(jù)權利要求1所述的高頻開關電源變壓器，其特征是所述隔離層(15)由銅帶在次級絕緣層(14)外繞制而成。
6. 權利要求1 5中任一項所述高頻開關電源變壓器的制備方法，其特征是a. 先根據(jù)初級繞組和次級繞組之間所需的隔離電壓選擇骨架(2)的大小，即骨架(2)兩邊的出線排的距離應大于空氣條件下達到所需的隔離電壓的空氣放電距離；b. 選定骨架(2)后，再按照傳遞所需功率和開關電源所用的磁芯材料來配備磁芯(1);c. 根據(jù)開關電源設計要求，確定初級繞組和次級繞組的匝數(shù)，并且根據(jù)每個線包的匝數(shù)選擇好相應利茲線的長度，將整段利茲線套上高壓絕緣套管，高壓絕緣套管的內徑略大于利茲線的直徑；d. 根據(jù)所選用絕緣層的絕緣薄膜的耐壓和所需的隔離電壓決定絕緣層的層數(shù)，并且多取 20%余量；e. 根據(jù)以下步驟開始繞制次級繞組的繞制次級繞組包括次級繞組包括第一次繞組(18)和第二次級繞組(19)，先將兩個次級繞組并繞并且引出三根引出線，繞組位于骨架(2)屮間，繞組到骨架(2)兩 邊的擋板各留9 llmm空隙；繞組完成后，在兩邊的空隙中用絕緣材料薄膜添滿空隙，高度 和繞組高度一致，至此完成次級絕緣填充層(22);次級絕緣層(14)的繞制用和骨架(2)等寬的絕緣材料薄膜，在次級繞組和次級絕緣 填充層上密繞相應的層數(shù)；隔離層(15)的繞制先取比骨架(2)寬少2mm和長比次級絕緣層(14)外周長長4 6mm的薄銅皮，在銅皮上焊接額定電流1A的利茲線作為第四引出線(4)，再將整個銅皮用絕 緣材料薄膜覆蓋，使其全部絕緣，然后將第四引出線(4)全部套上高壓套管，并將制作好的隔離層(15)覆蓋在次級絕緣層(14)繞制上，固定第四引出線(4);初級絕緣層(13)的繞制按次級絕緣層(14)工藝繞制；初級繞組的繞制初級繞組由第一初級繞組(16)和反饋繞組(17)組成，它們按次級 繞組工藝繞制，并且引出四根引線；繞組完成后，在兩邊的空隙中用絕緣材料薄膜添滿空隙， 高度和繞組高度一致，至此完成初級絕緣填充層(12);f.最后組裝變壓器，并且經固定、烘干和浸漆處理，即得到所述高頻開關電源變壓器。
7. 根據(jù)權利要求6所述的高頻開關電源變壓器的制備方法，其特征是所述丌關電源所 用的磁芯材料為PQ型、EC型、EE型或EI型，所述利茲線采用漆包線。
8. 根據(jù)權利要求6所述的高頻開關電源變壓器的制備方法，其特征是所述初級繞組和次級繞組均由漆包線繞制而成，漆包線的直徑根據(jù)流過的峰值電流選定。
9. 根據(jù)權利要求6所述的高頻開關電源變壓器的制備方法，其特征是歩驟e中，第--次繞組(18)和第二次級繞組(19)兩邊繞線分別引出第一上引出線(5)和第一下引出線(7)， 中間繞線并接后引出第一中引出線(6);第一初級繞組(16)引出第二上引出線(10)和第 二下引出線(11);反饋繞組(17)引出第三上引出線(8)和第三下引出線(9);所述第一 上引出線(5)、第一中引出線(6)、第一下引出線(7)和第四引出線(4)在骨架出線側同 一側出線，所述第二上引出線(10)、第二下引出線(11)、第二上引出線(8)和第三下引出 線(9)在骨架出線側另一側出線。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高頻開關電源變壓器，其包括磁芯、骨架和線圈繞組；所述磁芯由開關電源所用的磁芯材料制成；所述磁芯設有中柱，其周圍設有窗口；所述中柱套有絕緣套，絕緣套為骨架；所述骨架設有連接柱，其外表面上由內向外依次纏繞的是次級繞組、次級絕緣層、隔離層、初級絕緣層、初級繞組，它們構成線圈繞組；所述連接柱的兩端設有檔片，在檔片與所述線圈繞組之間有初級絕緣填充層和次級絕緣填充層；所述骨架兩邊的出線排的距離，大于空氣條件下達到所需的隔離電壓的空氣放電距離。該變壓器可提供初次級繞組間6KV～10KV的隔離電壓，安全防護等級高。
文檔編號H01F27/24GK101521095SQ20081019774
公開日2009年9月2日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權日2008年11月20日
發(fā)明者曹昌圣 申請人:武漢長江通信產業(yè)集團股份有限公司