一种分段式大功率高频高压变压器及其分段绕制方法技术

本发明专利技术公开了一种分段式大功率高频高压变压器，包括磁芯，磁芯的外部包裹有绝缘骨架，绝缘骨架上依次绕制有初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组之间绕制有绝缘层。本发明专利技术还公开了一种分段式高频高压变压器的分段绕制方法，在原有的初、次级绕组分层设计的基础上，进一步减小了初、次级绕组的层间电压，从而降低了初、次级绕组的层间的绝缘指标。另外，高频高压变压器的分段式绕制方法能够有效地降低初、次级绕组的等效寄生电容以及初、次级绕组间的等效寄生电容，从而减小了传导EMI噪声。同时，本发明专利技术还提出了一种高频高压变压器的分段数设计方案，有助于减小高频高压变压器的体积，以及减小变压器的漏感。

Sectional type high power high frequency high voltage transformer and its sectional winding method

The present invention discloses a sectional type high-power high-frequency high-voltage transformer, comprising a magnetic core, the core of the external insulation is wrapped with the insulating frame, a primary winding and a secondary winding skeleton in winding, winding an insulating layer between the primary winding and secondary winding. The invention also discloses a method of segmenting winding sectional type high voltage transformer, based on the original primary and secondary windings of the hierarchical design, further reducing the primary and secondary windings of the voltage between layers, thus reducing the insulation index of the primary and secondary windings between layers. In addition, the sectional winding method of high frequency and high voltage transformer can effectively reduce the equivalent parasitic capacitance of the primary and secondary windings and the equivalent parasitic capacitance between the primary and secondary windings, thereby reducing the conduction EMI noise. At the same time, the invention also provides a design scheme of the high frequency high voltage transformer, which is helpful to reduce the volume of the high frequency and high voltage transformer and reduce the leakage inductance of the transformer.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高频高压开关电源
，具体涉及一种分段式大功率高频高压变压器，本专利技术还涉及上述高频高压变压器的分段绕制方法。
技术介绍
高频高压变压器是工作频率超过10kHz的功率变压器，它包括磁芯、初级绕组、次级绕组及相应的绝缘配置。高频高压变压器的次级绕组的电压一般都很大，这样必须要求次级绕组有较高的绝缘，而绝缘是目前高频高压变压器研制过程中的难题之一。目前的解决方案主要是将次级绕组分层绕制，但是由于次级绕组的电压较大，多分层会增大高频高压变压器的体积，同时增大变压器的漏感。另外，采用多分层结构，高频高压变压器的初、次级绕组层间的寄生电容会增大，这会为传导EMI噪声提供耦合路径。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分段式大功率高频高压变压器，解决了目前变压器分层结构多导致的体积增大、漏感增大的问题。本专利技术的另一目的是提供一种分段式大功率高频高压变压器的分段绕制方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种分段式大功率高频高压变压器，包括磁芯，磁芯的外部包裹有绝缘骨架，绝缘骨架上依次绕制有初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组之间绕制有绝缘层。本专利技术所采用的第一种技术方案的特点还在于，其中绝缘骨架包括结构完全相同的骨架第一部分和骨架第二部分，骨架第一部分和骨架第二部分的结构为：包括依次由内向外同轴套接的套筒a、套筒b及套筒c，套筒a的一端端面分别与套筒b的一端端面、套筒c的一端端面平齐，套筒a的另一端端面分别与套筒b的另一端端面、套筒c的另一端端面平齐，套筒c的一端端面和套筒b的一端端面之间设有挡板，挡板同时与套筒c该端端面、套筒b的该端端面平齐设置，并将套筒c该端端面和套筒b的该端端面之间的空隙进行了封堵，套筒b和套筒a之间设有至少两个分段条a，各分段条a均匀分布在套筒b和套筒a之间，套筒c的外壁上设有至少两个分段条b，分段条a与分段条b数量相同，每个分段条a相应与一个分段条b位于同一直线上，且各分段条a和各分段条b均与套筒a、套筒b及套筒c的中心轴线垂直。磁芯设置在套筒b和套筒c之间，骨架第一部分和骨架第二部分对称合体将磁芯进行包裹，磁芯的一端端面被骨架第一部分上的挡板覆盖，磁芯的另一端端面被骨架第二部分上的挡板覆盖，绝缘骨架作为磁芯与初级绕组之间的绝缘。其中初级绕组和次级绕组均至少为1层，相邻两层初级绕组之间、相邻两层次级绕组之间均设有绝缘层。本专利技术所采用的第二种技术方案是，一种分段式高频高压变压器的分段绕制方法，具体包括以下步骤：步骤1，确定高频高压变压器的绕制参数；步骤2，分别计算初级绕组的分层数mp和次级绕组的分层数ms；步骤3，计算高频高压变压器的分段数n，分段数n等于分段条a和分段条b的数量；步骤4，根据步骤3所得的计算结果分别重新计算初级绕组和次级绕组的分层数，并分别记为mp′和ms′，分别将mp′与mp、ms与ms′进行比较，取较小值作为初级绕组和次级绕组的分层数；步骤5，根据步骤3所得的计算结果在绝缘骨架上设置相应数量的分段条a和分段条b；具体为，在套筒a和套筒b之间设置与分段数相同的分段条a；在套筒c的外部设置与分段数相同的分段条b；步骤6，根据步骤4中所取的较小的初级绕组分层数绕制高频高压变压器的初级绕组，绕制时根据步骤5设置的分段条a和分段条b为界进行分段绕制；步骤7，根据步骤4中所取的较小的次级绕组分层数绕制高频高压变压器的初级绕组，绕制时根据步骤5设置的分段条a和分段条b为界进行分段绕制。本专利技术所采用的第二种技术方案的特点还在于，其中步骤1中确定的参数具体为：高频高压变压器磁芯材质，初级绕组匝数、股数及导线规格；次级绕组匝数、股数及导线规格。其中步骤2的具体过程为：已知：初级绕组电压Up，初级绕组层间最大耐压U1；次级绕组电压Us，次级绕组层间最大耐压U2；根据如下公式(1)计算初级绕组的分层数mp： m p = U p U 1 - - - ( 1 ) ; ]]>其中，当0＜mp≤1时，mp＝1；当a＜mp≤b时，其中b＞a≥1，b-a＝2，且a、b都为奇数，此时，当a＜mp≤a+2×15％时，mp＝a；当a+2×15％＜mp≤b时，mp＝b；根据如下公式(2)计算次级绕组的分层数ms： m s = U s U 2 - - - ( 2 ) ; ]]>其中，当0＜ms≤1时，ms＝1；当c＜ms≤d时，其中d＞c≥1，d-c＝2，且c、d都为奇数，此时，当c＜ms≤c+2×15％时，ms＝c；当c+2×15％＜ms≤d时，ms＝d。其中，步骤3的具体过程为：根据如下公式(3)计算高频高压变压器的分段数n：n＝-15.38lgk1-18.77 (3)；其中，k1＝min{Cpn,Csn,Cpsn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分段式大功率高频高压变压器，其特征在于：包括磁芯(1)，磁芯(1)的外部包裹有绝缘骨架，所述绝缘骨架上依次绕制有初级绕组(2)和次级绕组(3)，初级绕组(2)和次级绕组(3)之间绕制有绝缘层(4)。

【技术特征摘要】
1.一种分段式大功率高频高压变压器，其特征在于：包括磁芯(1)，磁芯(1)的外部包裹有绝缘骨架，所述绝缘骨架上依次绕制有初级绕组(2)和次级绕组(3)，初级绕组(2)和次级绕组(3)之间绕制有绝缘层(4)。2.根据权利要求1所述的一种分段式大功率高频高压变压器，其特征在于：所述绝缘骨架包括结构完全相同的骨架第一部分和骨架第二部分，所述骨架第一部分和骨架第二部分的结构为：包括依次由内向外同轴套接的套筒a(5)、套筒b(6)及套筒c(7)，套筒a(5)的一端端面分别与套筒b(6)的一端端面、套筒c(7)的一端端面平齐，套筒a(5)的另一端端面分别与套筒b(6)的另一端端面、套筒c(7)的另一端端面平齐，套筒c(7)的一端端面和套筒b(6)的一端端面之间设有挡板，所述挡板同时与套筒c(7)该端端面、套筒b6的该端端面平齐设置，并将套筒c(7)该端端面和套筒b(6)的该端端面之间的空隙进行了封堵，套筒b(6)和套筒a(5)之间设有至少两个分段条a(8)，各分段条a(8)均匀分布在套筒b(6)和套筒a(5)之间，套筒c(7)的外壁上设有至少两个分段条b(9)，分段条a(8)与分段条b(9)数量相同，每个分段条a(8)相应与一个分段条b(9)位于同一直线上，且各分段条a(8)和各分段条b(9)均与套筒a(5)、套筒b(6)及套筒c(7)的中心轴线垂直；所述磁芯(1)设置在套筒b(6)和套筒c(7)之间，所述骨架第一部分和骨架第二部分对称合体将磁芯(1)进行包裹，磁芯(1)的一端端面被骨架第一部分上的所述挡板覆盖，磁芯1的另一端端面被骨架第二部分上的所述挡板覆盖，所述绝缘骨架作为磁芯(1)与初级绕组(2)之间的绝缘。3.根据权利要求2所述的一种分段式大功率高频高压变压器，其特征在于：所述初级绕组(2)和次级绕组(3)均至少为1层，相邻两层初级绕组(2)之间、相邻两层次级绕组(3)之间均设有绝缘层(4)。4.一种分段式高频高压变压器的分段绕制方法，其特征在于：采用一种分段式大功率高频高压变压器，包括磁芯(1)，磁芯(1)的外部包裹有绝缘骨架，所述绝缘骨架上依次绕制有初级绕组(2)和次级绕组(3)，初级绕组(2)和次级绕组(3)之间绕制有绝缘层(4)；所述绝缘骨架包括结构完全相同的骨架第一部分和骨架第二部分，所述骨架第一部分和骨架第二部分的结构为：包括依次由内向外同轴套接的套筒a(5)、套筒b(6)及套筒c(7)，套筒a(5)的一端端面分别套筒b(6)的一端端面、套筒c(7)的一端端面平齐，套筒a(5)的另一端端面分别与套筒b(6)的另一端端面、套筒c(7)的另一端端面平齐，套筒c(7)的一端端面和套筒b(6)的一端端面之间设有挡板，所述挡板同时与套筒c(7)该端端面、套筒b6的该端端面平齐设置，并将套筒c(7)该端端面和套筒b(6)的该端端面之间的空隙进行了封堵，套筒b(6)和套筒a(5)之间设有至少两个分段条a(8)，各分段条a(8)均匀分布在套筒b(6)和套筒a(5)之间，套筒c(7)的外壁上设有至少两个分段条b(9)，分段条a(8)与分段条b(9)数量相同，每个分段条a(8)相应与一个分段条b(9)位于同一直线上，且各分段条a(8)和各分段条b(9)均与套筒a(5)、套筒b(6)及套筒c(7)的中心轴线垂直；所述磁芯(1)设置在套筒b(6)和套筒c(7)之间，所述骨架第一部分和骨架第二部分对称合体将磁芯(1)进行包裹，磁芯(1)的一端端面被骨架第一部...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬军鹏，顾卓斌，曾光，张静刚，杨波，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61