專利名稱：電源變壓器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器，特別是由初、次級(jí)線圈和磁芯組成的電源變壓器，及其制作方法。
現(xiàn)有的變壓器為軸向繞線，在多繞組并繞時(shí)，出線頭多。各個(gè)繞組的出線頭往往擠在同一個(gè)地方，比如磁芯的開口處的上下沿，造成這些地方引線頭擁擠，加上又要折彎引出，使出線和絕緣都很困難，不但耐壓做不到很高，變壓器的體積有時(shí)也不得不擴(kuò)大，這樣在電氣設(shè)備對(duì)空間體積要求苛刻的場(chǎng)合顯得不能忍受。在大電流時(shí)，繞組線很粗(若繞線細(xì)則銅損增加)。考慮到趨膚效應(yīng)，繞組一般是截面積較大的銅片，銅片在軸向(Z向)占用很大高度，這樣在同一處多線頭折彎引出的方式幾乎根本行不通，除非將變壓器的體積做得奇大，但這往往因設(shè)備空間的限制而不能允許。
本發(fā)明的目的就是為了解決以上問題，提供一種變壓器，以實(shí)現(xiàn)在不增加銅損的情況下減小變壓器體積，或不增加變壓器體積的情況下減小變壓器銅損，或使大電流下變壓器體積和銅損均有較多減小，而且引線方便的目的。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的方案是一種變壓器，包括磁芯1、初級(jí)繞組2、次級(jí)繞組3等，其特征是至少一個(gè)繞組為平面盤繞狀，即沿徑向展開的螺旋狀，至少還有一個(gè)繞組為非閉合的圓環(huán)狀，所述平面盤繞狀繞組和圓環(huán)狀繞組迭放并套于磁芯柱5上。
本發(fā)明還提供一種制作上述變壓器的方法，包括以下步驟用漆包線沿徑向方向繞制線圈，使其成為平面盤繞狀，其內(nèi)徑略大于磁芯柱5外徑，外徑略小于磁芯1的內(nèi)徑；用良導(dǎo)體制作圓環(huán)狀繞組，其內(nèi)徑略大于磁芯柱5外徑，外徑略小于磁芯1的內(nèi)徑；圓環(huán)是非閉合的，在開口處引出兩條引線，引線的截面積與圓環(huán)的截面積相當(dāng)；
將繞制好的平面盤繞狀線圈和圓環(huán)狀繞組套于磁芯1的磁芯柱5上并層次間隔迭放，并從磁芯1的開口處平行于盤面引出導(dǎo)線。
由于采用了以上的方案，將原來軸向(Z向)繞線變?yōu)閺较?R向)繞線，這樣各繞組的引線就可以在軸向依次排列，而不是象原來的方案那樣引出線都擠在磁芯柱5某一處。圓環(huán)狀繞組的引出線在Z向只占很小的高度，這樣，即使引線很截面積很大，也有足夠的空間引出，從而大大減小了變壓器所占用的空間。使用時(shí)當(dāng)然也可以利用節(jié)省下來的空間使繞組的截面積更大，以減少銅損。同時(shí)，本方案還有拆裝容易，繞制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，在出口處的絕緣也更可靠。


圖1是現(xiàn)有變壓器的兩種繞組示意圖。
圖2是本發(fā)明平面盤繞狀繞組的示意圖。
圖3是本發(fā)明圓環(huán)狀繞組的示意圖。
圖4是本發(fā)明變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。
下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
見圖1，所示為現(xiàn)有變壓器的兩種繞組示意圖，其中(a)為用漆包線繞制的線圈，(b)為用銅片(或其他良導(dǎo)體，一般多為銅片)制成的大電流繞組。顯然，(b)中所示的繞組在引出線處將占用大量的Z向空間，如果有兩個(gè)這樣的繞組，Z向的高度就更大，兩個(gè)以上這樣的繞組就會(huì)造成幾乎無法制作的困難。
與此相對(duì)照，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的繞組如圖2、圖3所示，其中圖2是本發(fā)明平面盤繞狀繞組的示意圖，圖3是本發(fā)明圓環(huán)狀繞組的示意圖。圖3中有兩個(gè)圓環(huán)狀繞組迭放，可以看出，在磁芯1中安排下兩個(gè)或更多的圓環(huán)狀繞組毫無困難。
圖4是本發(fā)明變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。該變壓器包括磁芯1、三個(gè)初級(jí)繞組2、兩個(gè)次級(jí)繞組3等(顯然，本發(fā)明也可適用于有更多繞組的情形，或者較少繞組的情形，但繞組越多其優(yōu)越性越明顯)。其中三個(gè)初級(jí)繞組為平面盤繞狀，即沿徑向展開的螺旋狀，兩個(gè)次級(jí)繞組為非閉合的圓環(huán)狀，之所以非閉合是為了有兩條引出線。所述平面盤繞狀繞組和圓環(huán)狀繞組按初級(jí)-次級(jí)-初級(jí)-次級(jí)-初級(jí)的順序依次間隔迭放并套于磁芯柱5上。所述繞組的引出線4、4’平行于盤面，并都從磁芯1開口處引出。在出口處引出線4’上套有熱縮管或其他絕緣套。
該變壓器的繞制方法包括以下步驟用漆包線繞制平面盤繞狀線圈，其內(nèi)徑略大于磁芯柱5外徑，外徑略小于磁芯1的內(nèi)徑(參見圖2)，共需三個(gè)；用良導(dǎo)體制作圓環(huán)狀繞組，其內(nèi)徑略大于磁芯柱5外徑，外徑略小于磁芯1的內(nèi)徑；圓環(huán)是非閉合的，即在圓環(huán)上有一個(gè)小開口，在開口處引出兩條引線，引線的截面積與圓環(huán)的截面積相當(dāng)(參見圖3)，共需二個(gè)；將繞制好的平面盤繞狀線圈和圓環(huán)狀繞組套于磁芯1的磁芯柱5上并按初級(jí)-次級(jí)-初級(jí)-次級(jí)-初級(jí)的順序依次層次間隔迭放，并從磁芯1的開口處平行于盤面引出導(dǎo)線(參見圖4)。層與層之間還可以設(shè)有絕緣套，圖中略。
下面通過具體計(jì)算對(duì)本發(fā)明和現(xiàn)有變壓器的體積做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較。假設(shè)初級(jí)3個(gè)繞組每個(gè)為8匝，線粗0．51mm；次級(jí)兩個(gè)繞組需要截面積為0．8mm×4mm(即厚度0．8mm，寬度4mm)；兩種繞組的內(nèi)徑均為14mm(對(duì)應(yīng)磁芯柱5的外徑，以便能套入)。忽略絕緣材料所占的空間，則現(xiàn)有變壓器軸向(Z向)尺寸8匝在Z向共8×0．51=4．08(mm)，但實(shí)際上由于銅片要折彎引出，高度最終取決于出口處。此處有兩個(gè)銅片共2×4=8(mm)，三根漆包線共占3×0．51=1．53(mm)，總高度則為9．53mm。
現(xiàn)有變壓器徑向(R向)尺寸3個(gè)繞組在R向排3層，但引出線處需要彎折，所以實(shí)際占6圈的空間，故ΔR1=6×0．51=3．06(mm)，另外有兩層銅片在R向有ΔR2=2×0．8=1．6(mm)，故總的ΔR=3．06+1．6=4．66(mm)；因內(nèi)徑r=14(mm)，故外徑R=18．66(mm)。
現(xiàn)有變壓器繞組體積為π×(18．662-142)×9．53≈1450π(mm2)本發(fā)明變壓器軸向(Z向)尺寸平面盤繞狀三個(gè)，占6層的空間(因要彎折)共6×0．51=3．06(mm)；圓環(huán)狀二個(gè)共2×0．8=1．6(mm)；所以總高4．66(mm)；本發(fā)明變壓器軸向(R向)尺寸每一個(gè)平面盤繞狀線圈的ΔR=8×0．51=4．08(mm)，圓環(huán)狀繞組的ΔR=4(mm)；取其大者，因內(nèi)徑為14mm，故外徑為18．8mm；本發(fā)明變壓器繞組體積π×(18．082-142)×4．66≈609．9π(mm2)可見，原有變壓器比本發(fā)明變壓器體積大了一倍多(約大138％)。實(shí)際實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了以上結(jié)論。在一個(gè)按本發(fā)明的方案實(shí)際繞制的變壓器中，通過增大線徑和截面積的辦法，實(shí)現(xiàn)了不增大體積的條件下銅損下降50％以上，提高了變壓器的效率及可靠性。
本發(fā)明所公開的變壓器及其繞制方法可廣泛用于大電流多線頭變壓器中，適合于多種電源，能節(jié)省空間，減小銅損，具有很大的實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1．一種變壓器，包括磁芯(1)、初級(jí)繞組(2)、次級(jí)繞組(3)等，其特征是至少一個(gè)繞組為平面盤繞狀，即沿徑向展開的螺旋狀，至少還有一個(gè)繞組為非閉合的圓環(huán)狀，所述平面盤繞狀繞組和圓環(huán)狀繞組迭放并套于磁芯柱(5)上。
2．如權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征是所述繞組的引出線(4、4’)平行于盤面。
3．如權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其特征是所述平面盤繞狀繞組作為初級(jí)線圈，所述圓環(huán)狀繞組作為次級(jí)線圈，并按初級(jí)-次級(jí)-初級(jí)-次級(jí)-初級(jí)……的順序依次間隔迭放。
4．一種制作變壓器的方法，包括以下步驟用漆包線沿徑向方向繞制線圈，使其成為平面盤繞狀，其內(nèi)徑略大于磁芯柱(5)外徑，外徑略小于磁芯(1)的內(nèi)徑；用良導(dǎo)體制作圓環(huán)狀繞組，其內(nèi)徑略大于磁芯柱(5)外徑，外徑略小于磁芯(1)的內(nèi)徑；圓環(huán)是非閉合的，在開口處引出兩條引線，引線的截面積與圓環(huán)的截面積相當(dāng)；將繞制好的平面盤繞狀線圈和圓環(huán)狀繞組套于磁芯(1)的磁芯柱(5)上并層次間隔迭放，并從磁芯(1)的開口處平行于盤面引出導(dǎo)線。
全文摘要
本發(fā)明公開一種變壓器及其制作方法,該變壓器包括磁芯1、初級(jí)繞組2、次級(jí)繞組3等,其特征是:至少一個(gè)繞組為平面盤繞狀,至少還有一個(gè)繞組為非閉合的圓環(huán)狀,所述平面盤繞狀繞組和圓環(huán)狀繞組迭放并套于磁芯柱5上。實(shí)現(xiàn)了減小變壓器體積或減小變壓器銅損,以及引出線方便的目的。
文檔編號(hào)H01F41/02GK1204844SQ9811533
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1998年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月18日
發(fā)明者吳壬華, 李衛(wèi)東 申請(qǐng)人:深圳市華為通信股份有限公司