一种高压脉冲变压器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高压脉冲变压器，包括：原边绕组、副边绕组、磁芯、骨架、环氧绝缘胶；脉冲变压器的原边绕组为单匝绕组；副边绕组为上副边绕组和下副边绕组，各5匝串联输出，实现变比为10；磁芯为双E磁芯，上下闭合粘结结构；骨架包括上绕组骨架、下绕组骨架和浇注外壳，上下绕组骨架用于原副边的嵌入固定，浇注外壳作为变压器绝缘浇注模具；所述环氧绝缘胶用于浇注外壳内部结构的绝缘处理；本实用新型专利技术公开的高压脉冲变压器的输出电压可达10kV、输出电流100A、耦合系数98％、绝缘电压70kV，本实用新型专利技术公开的高压脉冲变压器不仅原边绕组与副边绕组间的耦合系数高，同时体积小，结构简单。

A high voltage pulse transformer

The utility model discloses a high-voltage pulse transformer, which comprises: the primary side winding, the secondary side winding, the magnetic core, the skeleton, and the epoxy insulating glue; the primary side winding of the pulse transformer is a single turn winding; the secondary side winding is the upper secondary side winding and the lower secondary side winding, each of which is 5 turns in series output, and the realized transformation ratio is 10; the magnetic core is a double e magnetic core, and the upper and lower closed bonding structure; the skeleton includes the upper winding skeleton The lower winding framework and the pouring shell are used for embedding and fixing the primary and secondary sides, and the pouring shell is used as the insulating pouring mold of the transformer; the epoxy insulating glue is used for insulating the internal structure of the pouring shell; the output voltage of the high-voltage pulse transformer disclosed by the utility model can reach 10kV, the output current is 100A, the coupling coefficient is 98%, and the insulation voltage is 70kv, and the utility model The open high-voltage pulse transformer not only has high coupling coefficient between the primary side winding and the secondary side winding, but also has small volume and simple structure.

【技术实现步骤摘要】
一种高压脉冲变压器
本技术属于变压器领域，更具体地，涉及一种高压脉冲变压器。
技术介绍
在脉冲功率技术中，通常需要产生10kV以上的脉冲电压，脉冲功率技术的原理是缓慢储存低功率的输入能量，然后以高功率(高电压、大电流)的形式将能量快速释放。高压脉冲变压器是大功率脉冲电路中的一个重要部件，高压脉冲变压器主要用于高压电容器组放电电路中，高压脉冲变压器原边与电容器组的串联，副边与负载连接，通过脉冲变压器来实现低压到高压的变换。普通变压器变换的一般是工频正弦波，由于工作频率低，普通变压器铁芯一般为叠层硅钢片焊接而成，由于硅钢片有层间绝缘，且硅钢片的厚度往往在0.01mm～0.5mm范围，因此硅钢的涡流效应影响较小。高压脉冲变压器一般都工作在升压模式，变换的往往是单极性脉冲。由于脉冲的前沿很陡，相应的基波频率非常高，因此硅钢在高频下去磁效应和铁芯损耗很大，因此脉冲变压器磁芯一般选择电导率很低的铁氧体，为了使输出波形更陡，变压器的漏感需要很小。目前常见的用于产生高压脉冲的变压器两种方式：传输线变压器、Telsa变压器方式。传输线变压器是将传输线和变压器二者结合而形成的新元件，它具有变压器实现电压电流转换的功能，又具有传输线漏感小的特性，因此它可以实现脉冲功率转换的要求，但是传输线脉冲变压器为了达到期望的电压增益，需要进行并联多根电缆阻抗匹配，使得传输线变压器体积巨大。Tesla变压器的输出电压可达MV级，Tesla变压器往往采用开路磁芯，其磁芯结构庞大复杂，不利于脉冲发生系统的小型化且成本较高，此外Tesla变压器耦合系数较低。总体而言，现有高压脉冲变压器存在耦合低、体积大的缺点。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种高压脉冲变压器，旨在解决现有的传输变压器和Telsa变压器无法同时兼容高耦合和体积小的问题。为实现上述目的，本技术提供了一种高压脉冲变压器，包括：骨架、原边绕组、副边绕组、磁芯和环氧绝缘胶；骨架包括上绕组骨架、下绕组骨架和浇注外壳；上绕组骨架和下绕组骨架的表面均用于嵌入副边绕组；浇注外壳为单面开口，其开口侧用于环氧绝缘胶流入；原边绕组嵌于上绕组骨架和下绕组骨架之间；上绕组骨架、下绕组骨架以及浇注外壳间通过环氧绝缘胶浇注填充；磁芯包括两个铁氧体磁芯，两个铁氧体磁芯分别位于上绕组骨架和下绕组骨架的外侧；上绕组骨架和下绕组骨架用于固定原边绕组和副边绕组；浇注外壳为绝缘浇注模具；环氧绝缘胶用于浇注外壳内部结构的绝缘处理。优选地，两个铁氧体磁芯均为E型铁氧体磁芯，且两个E型铁氧体磁芯上下闭合粘结；优选地，浇注外壳为矩形槽结构；优选地，骨架为树脂材料3D打印一体化制作；优选地，原边绕组为单匝铜板；优选地，副边绕组包括上副边绕组和下副边绕组；上副边绕组和下副边绕组均设置5匝铜板；优选地，上绕组骨架和下绕组骨架的上下表面均开槽；优选地，浇注外壳上设置有原边绕组和副边绕组的线孔。通过本技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：(1)本技术一方面将副边绕组分为上副边绕组和下副边绕组，分别设置于上绕组骨架和下绕组骨架，同时将原边绕组嵌于上绕组骨架和下绕组骨架之间，形成副边-原边-副边的三明治设计结构，减少了变压器的漏感，可极大的提高原边绕组和副边绕组间的耦合系数；另一方面，本技术采用环氧绝缘胶浇注上绕组骨架、下绕组骨架以及浇注外壳间的隙缝，实现了高绝缘强度的骨架，可减小绕组间距的情况下，答复提高变压器的绝缘性，有利于变压器的小型化。综上所述，本技术公开的高压脉冲变压器同时兼容高耦合和体积小的优势。(2)本技术的估计由树脂材料3D打印一体化制作，并原边绕组和副边绕组均为激光切割铜板加工，可较容易实现绕组绝缘距离和装置尺寸的控制，有利于变压器的加工和装配，实现变压器一致性优良的同时成本低。附图说明图1是本技术提供的高压脉冲变压器的结构剖面示意图；图2是本技术提供的高压脉冲变压器的三维结构分解图；说明：1-磁芯；2-环氧绝缘胶；3-骨架；4-副边绕组；5-原边绕组。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本技术提供了一种高压脉冲变压器，包括：磁芯1、环氧绝缘胶2、骨架3、副边绕组4和原边绕组5；骨架3包括上绕组骨架、下绕组骨架和浇注外壳；上绕组骨架和下绕组骨架的表面均用于嵌入副边绕组4；浇注外壳为单面开口，其开口侧用于环氧绝缘胶2流入；原边绕组5嵌于上绕组骨架和下绕组骨架之间；上绕组骨架、下绕组骨架以及浇注外壳间通过环氧绝缘胶2浇注填充；上绕组骨架和下绕组骨架用于固定原边绕组5和副边绕组4；浇注外壳作为变压器绝缘浇注模具；环氧绝缘胶用于浇注外壳内部结构的绝缘处理。优选地，骨架为树脂材料3D打印一体化制作；优选地，上绕组骨架和下绕组骨架的上下表面均开槽；优选地，浇注外壳上设置有原边绕组和副边绕组的线孔。如图2所示，磁芯1为最大程度减小变压器漏感而选择闭合磁芯，采用双E型铁氧体磁芯上下粘合而成，铁氧体磁芯可工作在较高的频率范围，减小变压器的温升，维持磁芯的磁特性稳定；浇注外壳及其内部结构固定于磁场的中心柱上，此方式可使得变压器结构更加紧凑。如图2所示，原边绕组5指变压器的脉冲电压输入线圈，其采用单匝铜板绕制，副边绕组4指变压器的脉冲电压输出线圈，副边绕组包括上副边绕组和下副边绕组；上副边绕组嵌于上绕组骨架的下表面，下副边绕组嵌于下绕组骨架的上表面；上副边绕组和下副边绕组均设置5匝铜板；整个变压器绕组为副边-原边-副边的三明治结构，上副边绕组和下副边绕组通过一个铜条焊接串联，实现变比为10；原边绕组5、副边绕组4都留有较大面积的焊接面，将高压的AGG线插入变压器内，焊接后引出，将绝缘较差的焊接头部分浇注在内部，从而有效提升变压器的绝缘性能。环氧绝缘胶2采用导热性好、高结构强度和绝缘性能的环氧树脂胶，在装配完变压器的绕组、骨架及绕组进出线后，将环氧绝缘胶2倒入变压器的浇注外壳中，采用抽真空和高温固化工艺实现绝缘处理，由于变压器的高压绕组完全包裹在骨架和环氧内，环氧胶中的气泡很少，因此高压爬电和局部击穿的问题能够最大程度上抑制；另外骨架与绝缘胶的绝缘性能很好，因此变压器的绕组与绕组、绕组与磁芯1的间距得以减小，实现变压器的小型化要求。本技术公开的高压脉冲变压器输出电压可达10kV、输出电流100A、耦合系数达98％、原边漏感小于50nH、绝缘等级70kV。适用于高压脉冲电压产生、气体开关的触发等场合。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压脉冲变压器，其特征在于，包括：骨架、原边绕组、副边绕组、磁芯和环氧绝缘胶；/n所述骨架包括上绕组骨架、下绕组骨架和浇注外壳；所述上绕组骨架和下绕组骨架的表面均用于嵌入副边绕组；所述浇注外壳为单面开口，其开口侧用于环氧绝缘胶流入；所述原边绕组嵌于上绕组骨架和下绕组骨架之间；所述上绕组骨架、下绕组骨架以及浇注外壳间通过环氧绝缘胶浇注填充；所述磁芯包括两个铁氧体磁芯，且两个铁氧体磁芯分别位于上绕组骨架和下绕组骨架的外侧；/n所述上绕组骨架和下绕组骨架用于固定原边绕组和副边绕组；所述浇注外壳为绝缘浇注模具；环氧绝缘胶用于浇注外壳内部结构的绝缘处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压脉冲变压器，其特征在于，包括：骨架、原边绕组、副边绕组、磁芯和环氧绝缘胶；
所述骨架包括上绕组骨架、下绕组骨架和浇注外壳；所述上绕组骨架和下绕组骨架的表面均用于嵌入副边绕组；所述浇注外壳为单面开口，其开口侧用于环氧绝缘胶流入；所述原边绕组嵌于上绕组骨架和下绕组骨架之间；所述上绕组骨架、下绕组骨架以及浇注外壳间通过环氧绝缘胶浇注填充；所述磁芯包括两个铁氧体磁芯，且两个铁氧体磁芯分别位于上绕组骨架和下绕组骨架的外侧；
所述上绕组骨架和下绕组骨架用于固定原边绕组和副边绕组；所述浇注外壳为绝缘浇注模具；环氧绝缘胶用于浇注外壳内部结构的绝缘处理。


2.如权利要求1所述的高压脉冲变压器，其特征在于，所述两个铁氧体磁芯均为E型铁氧体磁芯，且两个E型铁氧体磁芯上下闭合粘结。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶波，张义雄，杨勇，张明，彭越，肖嘉鹏，玄菁菁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42