專利名稱：一種電阻焊高頻變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電阻焊高頻變壓器，適用于高頻逆變開關(guān)電源及電阻焊接電源領(lǐng) 域。目前高頻開關(guān)電源技術(shù)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是 電阻焊領(lǐng)域，使得電阻焊機(jī)的體積大為減小，節(jié)省了大量的銅材。但由于電子器件、高頻變 壓器的材料、制作工藝的局限，使得高頻變壓器的分布參數(shù)(電容、電感、漏感和損耗)加 大，使得高頻變壓器在低電壓下難以輸出較大的電流，尤其是暫載率更低，不能滿足生產(chǎn)的 實(shí)際需求。主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面第一、由于電容、電感的分布參數(shù)過大，磁路過長，漏感過大，對(duì)IGBT的應(yīng)力要求過高。第二、由于單個(gè)變壓器的參數(shù)、性能的離散性、難易實(shí)現(xiàn)多只變壓器的并聯(lián)使用；第三、多個(gè)電源并聯(lián)，采用均流技術(shù)、響應(yīng)速度慢、成本高、電路復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)滿足 點(diǎn)焊機(jī)的焊接要求；再加上體積過大。第四、變壓器損耗過大，高頻變壓器的散熱困難，暫載率低。 [發(fā)明內(nèi)容]本發(fā)明的發(fā)明目是針對(duì)減少變壓器的漏感和參數(shù)的離散性問題，增大單一變壓器 的功率，減少變壓器的并聯(lián)個(gè)數(shù)，減小變壓器整體體積；另外，通過減少變壓器的損耗，提高 變壓器的暫載率。為了達(dá)到上述目的，通過將一個(gè)大功率的高頻變壓器，化整為零，由若干 個(gè)子變壓器和變壓器單元來完成，在提高暫載率的同時(shí)又降低了變壓器的體積。本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種電阻焊高頻變壓器，包括初級(jí)線包、次級(jí)線包、磁 芯、變壓器外殼、整流器、變壓器的正(負(fù))極輸出端子、冷卻水管、整流二極管和用于固定 整流二極管的散熱器；其中，所述負(fù)(正)極輸出端子也即變壓器的中心抽頭，所述高頻變 壓器包括一至十個(gè)子變壓器，所述子變壓器設(shè)有一個(gè)完整的磁芯(磁路)，且具有相對(duì)的獨(dú) 立性，所述子變壓器包括至少一個(gè)變壓器單元，所述變壓器單元包括至少一組初、次級(jí)線包 單元。所述一組初、次級(jí)線包單元中的初級(jí)線包單元包括至少兩個(gè)B線包和一個(gè)A線包， 其連接方式是兩個(gè)B線包并聯(lián)(同名端相連)再與一個(gè)A線包串聯(lián)(異名端相連)。所述一組初、次級(jí)線包單元中的次級(jí)線包單元由兩個(gè)首尾相連的次級(jí)線包組成， 所述兩個(gè)次級(jí)線包異名端相聯(lián)，中心抽頭為整流器的負(fù)極輸出端子，所述兩個(gè)次級(jí)線包的 其它兩個(gè)引線端子分別與相應(yīng)的整流二極管陽(陰)極連接。所述初級(jí)線包單元的三個(gè)線包與所述次級(jí)線包單元的兩個(gè)次級(jí)線包交替放置，這 五個(gè)線包的位置關(guān)系為，初級(jí)B線包位于兩個(gè)次級(jí)線包的外側(cè)，初級(jí)A線包位于兩個(gè)次級(jí)線 包的中間，所述一組初、次級(jí)線包單元按照上述次序均勻的放置在同一磁芯的圓型磁柱上。
所述變壓器的整流器包括兩組二極管，所述兩組二極管中的至少兩個(gè)二極管與一 組初、次級(jí)線包中的兩個(gè)首尾相連的次級(jí)線包組成全波整流電路，所述次級(jí)線包的中心端 子用多股電磁線匯接到變壓器的負(fù)(正)極輸出端口上，次級(jí)線包的另外兩個(gè)端口分別與 整流二極管的陽(陰)極相連，所述整流二極管的陰(陽)極與通水的散熱板相連，且所述 整流二極管固定在散熱板上并作為變壓器的正(負(fù))極輸出端口。所述次級(jí)線包是用一至 四層3至10毫米的紫銅管繞制一至兩匝且與相應(yīng)的整流二極管之間通過銅管連接，這樣既 解決了通電問題又解決了通水散熱的問題。所述次級(jí)線包與整流二極管相連的銅管中設(shè)有用于散熱的循環(huán)水，所述二極管散 熱器中也設(shè)有用于散熱的循環(huán)水，由于初級(jí)線包緊靠著次級(jí)線包，這樣通過次級(jí)線包的通 水銅管帶走所述初級(jí)線包的熱量。所述初級(jí)線包單元的B線包是由N(N彡l、50>n> 10均為自然數(shù))根直徑為 0. 3-1.0毫米的電磁線(或類似于園電磁線截面積的扁電磁線)繞n匝組成；A線包由2N 根0. 3-1. 0毫米的電磁線(或類似于園電磁線截面積的扁電磁線)繞制n匝組成，兩個(gè)B 線包并聯(lián)(同名端相聯(lián))再與A線包串聯(lián)(異名端相聯(lián))組成一個(gè)初級(jí)線包單元。所述次級(jí)線包采用直徑為3—10毫米，壁厚為0. 5-2毫米的紫銅管繞制而成。這 樣便于繞制、減小體積、減小漏感提高暫載率；所述用于給次級(jí)線包降溫的銅管的循環(huán)水管道與所述整流二極管散熱板的循環(huán) 水管相連通，便于散熱提高變壓器的暫載率。所述磁芯選用PM型和UF型磁芯，這樣容易增加變壓器的窗口面積。所述變壓器 的設(shè)計(jì)參數(shù)，即初次變比為(30-80) 1;絕緣材料是厚為0.05-0. 1mm聚脂薄膜。輸出電 流在3000-—20000A之間，輸出功率在10-200KW之間，暫載率在10-—50%之間。本發(fā)明的有益效果在于第一、由于次級(jí)線包采用直徑為3—10毫米，壁厚為0. 5-2毫米的紫銅管繞制而 成。降低了漏感，減小了對(duì)IGBT應(yīng)力的要求；第二、利用銅管通水散熱，縮小了變壓器的體積，提高了變壓器的功率和暫載率；第三、與普通的高頻大功率變壓器不同，它體積小、重量輕、效率高。第四、同一個(gè)變壓器有若干個(gè)子變壓器，每個(gè)子變壓器有若干個(gè)變壓器單元，每個(gè) 變壓器單元有若干個(gè)初、次線包且在一付磁芯上，每個(gè)變壓器單元都具有相對(duì)獨(dú)立的輸出 能力，同時(shí)總體上又組成一完整的變壓器；第五、次級(jí)線包的引線與整流二極管的聯(lián)接方式直接采用銅管連接，這樣既解決 了通電問題又解決了通水散熱的問題。且整流二極管均勻的分布在次級(jí)的每個(gè)線包上，從 而達(dá)到整流二極管均流的目的。第六、初、次級(jí)線包的散熱降耗的方式不同，初級(jí)線包緊靠著次級(jí)線包，而次級(jí)線 包設(shè)有通水管，這樣可以通過次級(jí)線包的通水管道把初級(jí)線包的熱帶走。

圖1為本發(fā)明的變壓器整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的一個(gè)子變壓器單元的一組初、次級(jí)線包單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的一組初級(jí)線包單元的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明的磁芯的結(jié)構(gòu)示意5為本發(fā)明的變壓器的工作原理圖。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明的工作原理如圖5所示，所述電阻焊高頻變壓器由兩個(gè)子變壓器組成，所 述子變壓器如H單元所示，每個(gè)子變壓器由兩個(gè)變壓器單元組成，所述變壓器單元如J單元 所示，每個(gè)變壓器單元由三個(gè)初級(jí)線包(如圖2中的1、2、3)和兩個(gè)次級(jí)線包(如圖2中的 4、5)組成。如圖1、2、4所示，其中，1是變壓器的初級(jí)線包單元的B線包；2是變壓器的初級(jí)線 包單元的A線包；3是變壓器的初級(jí)線包單元的B線包；4是次級(jí)線包；5是次級(jí)線包；6是 磁芯；7是變壓器外殼；8是子變壓器的中心抽頭；9是變壓器及整流器的負(fù)極輸出端子(即 變壓器的中心抽頭)；10是變壓器及整流器的正極輸出端子；11是冷卻水接頭、12是冷卻 水接頭；13是整流二極管散熱器；14是整流二極管。該實(shí)施例變壓器單元的結(jié)構(gòu)如圖3所示將一組初級(jí)線包即一個(gè)B線包單元，一個(gè) A線包單元和一個(gè)B線包單元(1、變壓器的初級(jí)線包單元的B線包；2、變壓器的初級(jí)線包單 元的A線包；3、變壓器的初級(jí)線包單元的B線包)，與兩個(gè)首尾相連的次級(jí)線單元包交錯(cuò)放 置，如圖2所示，其中排列順序是1是初級(jí)B線包，4是次級(jí)線包，2是初級(jí)A線包，5是次級(jí) 線包，3是初級(jí)B線包，8是兩個(gè)首尾相連次級(jí)線包的中心抽頭；19和20是次級(jí)分別引向整 流二極管的接線端口，具有通水導(dǎo)電的功能。如上所述的這樣兩個(gè)變壓器單元的初級(jí)線包同名端相連，次級(jí)線包的中心抽頭相 連，次級(jí)線包的另外兩個(gè)端口分別接到相應(yīng)的整流二極管上，并將整流二極管固定到散熱 器上。然后把這兩個(gè)變壓器單元安放到同一個(gè)磁芯上組成一個(gè)子變壓器。將如上所述的這樣的兩個(gè)子變壓器的初級(jí)并聯(lián)，即把每個(gè)子變壓器初級(jí)線包的同 名端相連，次級(jí)線包中心抽頭通過多股電磁線匯接到變壓器的負(fù)極輸出端口。另次級(jí)線包 的兩組整流二極管引線端口分別接到相應(yīng)的整流二極管的陽極，再由整流二極管的陰極即 散熱板接到變壓器的正極輸出端口。所述變壓器單元初級(jí)B線包是由N(N彡l、50>n> 10均為自然數(shù))根電磁線繞 n匝組成；A線包由2N根電磁線繞制n匝組成，兩個(gè)B線包與A線包首尾相聯(lián)組成一個(gè)初級(jí) 線包單元。所述次級(jí)線包與二極管相連的銅管中設(shè)有用于散熱的循環(huán)水，所述整流二極管散 熱器中也設(shè)有用于散熱的循環(huán)水，由于初級(jí)線包緊靠著次級(jí)線包，這樣通過次級(jí)線包的通 水銅管帶走。所述初級(jí)線包的熱量，達(dá)到初級(jí)線包散熱的目的。所述用于給次級(jí)線包降溫的銅管的循環(huán)水管道與所述整流二極管散熱板的循環(huán) 水管相連通，便于散熱提高變壓器的暫載率。所述磁芯選用PM或UF型磁芯，這樣容易增加變壓器線包的窗口面積。所述變壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)，即初次變比為(30-80) 1;初級(jí)線包采用直徑為 0. 3-1. 0mm的多股電磁線織而成或采用相應(yīng)截面積的扁電磁線。次級(jí)線包采用壁厚度 為0. 5-2. 0mm直徑為4. 0-10. 0mm的電解銅銅管一至四層繞一至二匝。絕緣材料是厚為0. 05—0. 1mm聚脂薄膜。輸出電流在3000-—20000A之間，輸出功率在10-200KW之間，暫載 率在10-—50%之間。 雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例被以作為例證的目的進(jìn)行披露，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 理解各種修改、添加和替換是可能的，只要其不脫離所附權(quán)利要求中詳述的本發(fā)明的精神 和范圍。
權(quán)利要求
一種電阻焊高頻變壓器，包括初級(jí)線包、次級(jí)線包、磁芯、變壓器外殼、整流器、變壓器的正(負(fù))極輸出端子、冷卻水管、整流二極管和用于固定整流二極管的散熱器；其中，所述負(fù)(正)極輸出端子也即變壓器的中心抽頭，其特征在于所述高頻變壓器包括一至十個(gè)子變壓器，所述子變壓器設(shè)有一個(gè)完整的磁芯(磁路)，且具有相對(duì)的獨(dú)立性，所述子變壓器包括至少一個(gè)變壓器單元，所述變壓器單元包括至少一組初、次級(jí)線包單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述一組初、次級(jí)線包單元 中的初級(jí)線包單元包括至少兩個(gè)B線包和一個(gè)A線包，其連接方式是兩個(gè)B線包并聯(lián)(同 名端相連)再與一個(gè)A線包串聯(lián)(異名端相連)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述一組初、次級(jí)線包單元 中的次級(jí)線包單元由兩個(gè)首尾相連的次級(jí)線包組成，所述兩個(gè)次級(jí)線包異名端相聯(lián)，中心 抽頭為整流器的負(fù)極輸出端子，所述兩個(gè)次級(jí)線包的其它兩個(gè)引線端子分別與相應(yīng)的整流 二極管陽(陰)極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述初級(jí)線包單元的 三個(gè)線包與所述次級(jí)線包單元的兩個(gè)次級(jí)線包交替放置，這五個(gè)線包的位置關(guān)系為，初級(jí)B 線包位于兩個(gè)次級(jí)線包的外側(cè)，初級(jí)A線包位于兩個(gè)次級(jí)線包的中間，所述一組初、次級(jí)線 包單元按照上述次序均勻的放置在同一磁芯的圓型磁柱上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述變壓器的整流器包括 兩組二極管，所述兩組二極管中的至少兩個(gè)二極管與一組初、次級(jí)線包中的兩個(gè)首尾相連 的次級(jí)線包組成全波整流電路，所述次級(jí)線包的中心端子用多股電磁線匯接到變壓器的負(fù) (正)極輸出端口上，次級(jí)線包的另外兩個(gè)端口分別與兩個(gè)整流二極管的陽(陰)極相連， 所述整流二極管的陰(陽)極與通水的散熱板相連，且所述整流二極管固定在散熱板上并 作為變壓器的正(負(fù))極輸出端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述次級(jí)線包與相應(yīng)的整 流二極管之間通過通水的紫銅管連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述次級(jí)線包與整流二極 管相連的紫銅管中設(shè)有用于散熱的循環(huán)水，所述整流二極管散熱器中也設(shè)有用于散熱的循 環(huán)水。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述初級(jí)線包的B線包是 由N(N彡1,50 >n> 10均為自然數(shù))根直徑為0. 3-1. 0毫米的電磁線(或類似于園電磁 線截面積的扁電磁線)繞n匝組成；A線包由2N根0. 3-1. 0毫米的電磁線(或類似于園電 磁線截面積的扁電磁線)繞制n匝組成，兩個(gè)B線包并聯(lián)(同名端相聯(lián))再與A線包串聯(lián) (異名端相聯(lián))組成一個(gè)初級(jí)線包單元；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述初級(jí)線包采用多股電 磁線編織或扁銅電磁線繞制而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述次級(jí)線包采用直徑為 3—10毫米，壁厚為0. 5-2毫米的紫銅管一至四層繞制一至兩匝而成。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述用于給次級(jí)線包降溫 的銅管的循環(huán)水管道與所述整流二極管散熱板的循環(huán)水管相連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述磁芯選用PM型或UF型磁芯；
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻焊高頻變壓器，其特征在于所述變壓器的設(shè)計(jì) 參數(shù)，即初次變比為(30-80) :1 ；絕緣材料是厚為0.05-0. 1mm聚脂薄膜；輸出電流在 3000-—20000A之間，輸出功率在10-200KW之間，暫載率在10-—50%之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電阻焊高頻變壓器，包括磁芯，初級(jí)線包，次級(jí)線包，初級(jí)線包與次級(jí)線包分層交替放置；次級(jí)線包夾在初級(jí)線包之間，次級(jí)線包的內(nèi)側(cè)和外側(cè)都有初級(jí)線包；次級(jí)線包由通水的紫銅管組成，每個(gè)次級(jí)線包繞一至兩匝；次級(jí)線包的紫銅管與整流二極管構(gòu)成全波整流電路。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)便于變壓器的繞制、能夠減小體積、減小重量、減小漏感、降低銅路損耗，便于次級(jí)和初級(jí)熱量的導(dǎo)出，有利于高頻變壓器輸出較大的電流，輸出較高的功率，具有較高的暫載率。
文檔編號(hào)H02M5/16GK101800123SQ20101013046
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者任再祥, 周楊春, 朱孔陳, 李佰軍, 陳志偉, 韓玉琦 申請(qǐng)人:深圳市鴻栢科技實(shí)業(yè)有限公司