本发明涉及一种高频高压大功率整流变压器，包括超微晶成型磁芯，其两个磁芯臂上均套设初级骨架，初级骨架上缠绕初级线包，次级骨架套设在初级线包的外侧，次级骨架和初级线包之间设置绝缘层，次级线包缠绕在次级骨架上，初级骨架和次级骨架的上、下两端均设置压板，超微晶成型磁芯的上、下两端设置固定结构单元，整流板通过固定结构单元固定在次级线包的外侧。本发明采用超微晶成型磁芯，大大减小了磁芯体积，降低了成本和电磁干扰；此外，本发明采用模块化、多组合式设计思路，根据所需变压器输出电压不同等级，调整次级线包匝数、调整整流方式，从而实现高压、正或负高压输出、多种功率组合式大功率高频高压整流变压器。
1.一种高频高压大功率整流变压器，其特征在于：包括超微晶成型磁芯(1)，其两个磁芯臂上均套设初级骨架(2)，初级骨架(2)上缠绕初级线包，次级骨架(3)套设在初级线包的外侧，次级骨架(3)和初级线包之间设置绝缘层(14)，次级线包缠绕在次级骨架(3)上，初级骨架(2)和次级骨架(3)的上、下两端均设置压板(4)，超微晶成型磁芯(1)的上、下两端设置固定结构单元，整流板(5)通过固定结构单元固定在次级线包的外侧；
所述固定结构单元由固定钢盖(6)、PCB固定电木(7)、PCB支撑电木(8)、引出铜排限位夹板(9)、电木压块(10)、电木限位支撑块(11)和变压器底支架(12)组成，所述整流板(5)由PCB固定电木(7)、PCB支撑电木(8)固定在次级线包的前面，所述超微晶成型磁芯(1)、初级骨架(2)、初级线包、次级骨架(3)、次级线包由固定钢盖(6)、变压器底支架(12)共同固定支撑；
所述电木压块(10)位于初级骨架(2)和次级骨架(3)的上方，所述电木限位支撑块(11)位于初级骨架(2)和次级骨架(3)的下方，电木压块(10)和电木限位支撑块(11)相对布置，且二者上均设置限位凸台，所述电木压块(10)、电木限位支撑块(11)和压板(4)共同将初级骨架(2)和次级骨架(3)压紧；所述固定钢盖(6)固设在电木压块(10)上，所述电木限位支撑块(11)固设在变压器底支架(12)上，所述整流板(5)固设在PCB固定电木(7)上，PCB固定电木(7)固设在PCB支撑电木(8)上，PCB支撑电木(8)、引出铜排限位夹板(9)均固设在固定钢盖(6)上，所述固定钢盖(6)、电木压块(10)、电木限位支撑块(11)和变压器底支架(12)上均开设供尼龙螺杆穿过的尼龙螺杆孔(13)。
2.根据权利要求1所述的高频高压大功率整流变压器，其特征在于：所述超微晶成型磁芯(1)的整体上缠绕布带和杜邦纸，所述初级骨架(2)位于布带和杜邦纸的外侧。
3.根据权利要求1所述的高频高压大功率整流变压器，其特征在于：所述初级骨架(2)由结构相同且相对布置的第一初级骨架(2a)和第二初级骨架(2b)组成，第一初级骨架(2a)和第二初级骨架(2b)上均设置用于左、右限位的凸台(2c)和凹槽(2d)，凸台(2c)和凹槽(2d)相对布置，第一初级骨架(2a)和第二初级骨架(2b)上均上开设初级线包过线槽(2e)，所述初级骨架(2)的长度与超微晶成型磁芯(1)的单边绕线长度一致。
4.根据权利要求1所述的高频高压大功率整流变压器，其特征在于：所述次级骨架(3)由结构相同且相对布置的第一次级骨架(3a)和第二次级骨架(3b)组成，第一次级骨架(3a)和第二次级骨架(3b)的中间位置均开设散热孔(3c)，第一次级骨架(3a)和第二次级骨架(3b)的两侧均设置用于缠绕次级线包的绕线槽(3d)，第一次级骨架(3a)和第二次级骨架(3b)上均设置限位凸台(3e)，第一次级骨架(3a)和第二次级骨架(3b)上均开设出线槽(3f)和出线固定限位孔(3g)。
5.根据权利要求1所述的高频高压大功率整流变压器，其特征在于：所述次级骨架(3)的两侧与超微晶成型磁芯(1)的两侧之间留有安全距离d，所述次级骨架(3)的长度是超微晶成型磁芯(1)的单边绕线长度与两倍的安全距离d之差，其中安全距离d是变压器最高电压输出端与压铸成型超微晶磁芯的电气安全距离；所述次级线包的总匝数N2为变压器输出最高电压U2除以初级电压U再乘以初级线包的匝数N，即：
6.根据权利要求1所述的高频高压大功率整流变压器，其特征在于：所述整流板(5)上焊接整流电路，所述整流电路为桥式整流电路。
7.根据权利要求5所述的一种高频高压大功率整流变压器，其特征在于：所述初级线包的匝数N的计算公式为：
其中，N为初级线包的匝数，U为变压器初级电压，f为变压器工作频率，Bm为超微晶成型磁芯(1)的峰值，Ae为超微晶成型磁芯(1)的有效横截面积。
一种高频高压大功率整流变压器
技术领域
[0001] 本发明涉及变压器技术领域，尤其是一种高频高压大功率整流变压器。
背景技术
[0002] 现代电源设备中常用到大功率高压电源，其用途广泛，在调制器、加速器、激光、国防等场合都有非常重要的应用。现有的大功率高频高压电源，逆变方式有多种分类，对于不同的逆变方式，对高频变压器的要求也不同。但是，现在一般认为高频电源变压器应当选择软磁铁氧体为磁芯来设计高频高压变压器，是自然而然的事情。许多有关高频高压变压器的论文、专著和教材，只针对软磁铁氧体进行讨论，而对其他软磁材料有时说明一下，有时只字不提。但是这类变压器亦有自身的缺点，例如，工作频率比较低，在50KHz以下，功率比较大的高频高压电源选用这类变压器，由于软磁铁氧体磁通密度低，设计变压器时需要的材料多，磁芯体积更大，这会导致加工困难、易碎和成品率低。同时由于软磁铁氧体的磁致伸缩大，会导致这类高频高压变压器产生电磁干扰。
[0003] 近年来，在设计研发中发现超细的颗粒也可以获得好的软磁特性，这是因为当颗粒的直径小于铁磁颗粒间会产生相互影响的长度(约30nm)的时候，整个磁场就不会随着单个颗粒方向的改变而变化了。于是超微晶成型磁芯应运而生，相比较以软磁铁氧体为磁芯设计的高频高压变压器而言，超微晶成型磁芯具有非常低的铁损、非常高的饱和磁通密度、极小的磁致伸缩等优点，所有以超微晶为磁芯的高频高压变压器具有更高的抗环境干扰能力，亦能提高开关电源的稳定性和可靠性。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种采用超微晶成型磁芯，设计周期短、成本低、组合方便，能够实现高压、正或负高压输出、多种功率组合式的高频高压大功率整流变压器。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种高频高压大功率整流变压器，包括超微晶成型磁芯，其两个磁芯臂上均套设初级骨架，初级骨架上缠绕初级线包，次级骨架套设在初级线包的外侧，次级骨架和初级线包之间设置绝缘层，次级线包缠绕在次级骨架上，初级骨架和次级骨架的上、下两端均设置压板，超微晶成型磁芯的上、下两端设置固定结构单元，整流板通过固定结构单元固定在次级线包的外侧。
[0006] 所述超微晶成型磁芯的整体上缠绕布带和杜邦纸，所述初级骨架位于布带和杜邦纸的外侧。
[0007] 所述初级骨架由结构相同且相对布置的第一初级骨架和第二初级骨架组成，第一初级骨架和第二初级骨架上均设置用于左、右限位的凸台和凹槽，凸台和凹槽相对布置，第一初级骨架和第二初级骨架上均上开设初级线包过线槽，所述初级骨架的长度与超微晶成型磁芯的单边绕线长度一致。
[0008] 所述次级骨架由结构相同且相对布置的第一次级骨架和第二次级骨架组成，第一次级骨架和第二次级骨架的中间位置均开设散热孔，第一次级骨架和第二次级骨架的两侧均设置用于缠绕次级线包的绕线槽，第一次级骨架和第二次级骨架上均设置限位凸台，第一次级骨架和第二次级骨架上均开设出线槽和出线固定限位孔。
[0009] 所述固定结构单元由固定钢盖、PCB固定电木、PCB支撑电木、引出铜排限位夹板、电木压块、电木限位支撑块和变压器底支架组成，所述整流板由PCB固定电木、PCB支撑电木固定在次级线包的前面，所述超微晶成型磁芯、初级骨架、初级线包、次级骨架、次级线包由固定钢盖、变压器底支架共同固定支撑。
[0010] 所述次级骨架的两侧与超微晶成型磁芯的两侧之间留有安全距离d，所述次级骨架的长度是超微晶成型磁芯的单边绕线长度与两倍的安全距离d之差，其中安全距离d是变压器最高电压输出端与压铸成型超微晶磁芯的电气安全距离；所述次级线包的总匝数N2为变压器输出最高电压U2除以初级电压U再乘以初级线包的匝数N，即：
[0011]
[0012] 所述整流板上焊接整流电路，所述整流电路为桥式整流电路。
[0013] 所述电木压块位于初级骨架和次级骨架的上方，所述电木限位支撑块位于初级骨架和次级骨架的下方，电木压块和电木限位支撑块相对布置，且二者上均设置限位凸台，所述电木压块、电木限位支撑块和压板共同将初级骨架和次级骨架压紧；所述固定钢盖固设在电木压块上，所述电木限位支撑块固设在变压器底支架上，所述整流板固设在PCB固定电木上，PCB固定电木固设在PCB支撑电木上，PCB支撑电木、引出铜排限位夹板均固设在固定钢盖上，所述固定钢盖、电木压块、电木限位支撑块和变压器底支架上均开设供尼龙螺杆穿过的尼龙螺杆孔。
[0014] 所述初级线包的匝数N的计算公式为：
[0015]
[0016] 其中，N为初级线包的匝数，U为变压器初级电压，f为变压器工作频率，Bm为超微晶成型磁芯的峰值，Ae为超微晶成型磁芯的有效横截面积。
[0017] 由上述技术方案可知，本发明采用超微晶成型磁芯，大大减小了磁芯体积，降低了成本和电磁干扰；此外，本发明采用模块化、多组合式设计思路，根据所需变压器输出电压不同等级，调整次级线包匝数、调整整流方式，从而实现高压、正或负高压输出、多种功率组合式大功率高频高压整流变压器。
附图说明
[0018] 图1、2均为本发明的结构示意图；
[0019] 图3为第一初级骨架的结构示意图；
[0020] 图4为初级骨架、次级骨架和超微晶成型磁芯的安装结构示意图；
[0021] 图5、6均为次级骨架的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 如图1、2所示，一种高频高压大功率整流变压器，包括超微晶成型磁芯1，其两个磁芯臂上均套设初级骨架2，初级骨架2上缠绕初级线包，次级骨架3套设在初级线包的外侧，次级骨架3和初级线包之间设置绝缘层14，次级线包缠绕在次级骨架3上，初级骨架2和次级骨架3的上、下两端均设置压板4，超微晶成型磁芯1的上、下两端设置固定结构单元，整流板5通过固定结构单元固定在次级线包的外侧。所述超微晶成型磁芯1的整体上缠绕布带和杜邦纸，所述初级骨架2位于布带和杜邦纸的外侧。所述整流板5上焊接整流电路，所述整流电路为桥式整流电路。
[0023] 如图3、4所示，所述初级骨架2由结构相同且相对布置的第一初级骨架2a和第二初级骨架2b组成，第一初级骨架2a和第二初级骨架2b上均设置用于左、右限位的凸台2c和凹槽2d，凸台2c和凹槽2d相对布置，也就是说，第一初级骨架2a的凸台对准第二初级骨架2b的凹槽布置，第一初级骨架2a的凹槽对准第二初级骨架2b的凸台布置，第一初级骨架2a和第二初级骨架2b上均上开设初级线包过线槽2e，所述初级骨架2的长度与超微晶成型磁芯1的单边绕线长度一致。
[0024] 如图5、6所示，所述次级骨架3由结构相同且相对布置的第一次级骨架3a和第二次级骨架3b组成，第一次级骨架3a和第二次级骨架3b的中间位置均开设散热孔3c，第一次级骨架3a和第二次级骨架3b的两侧均设置用于缠绕次级线包的绕线槽3d，第一次级骨架3a和第二次级骨架3b上均设置限位凸台3e，第一次级骨架3a和第二次级骨架3b上均开设出线槽3f和出线固定限位孔3g。
[0025] 如图1、2所示，所述固定结构单元由固定钢盖6、PCB固定电木7、PCB支撑电木8、引出铜排限位夹板9、电木压块10、电木限位支撑块11和变压器底支架12组成，所述整流板5由PCB固定电木7、PCB支撑电木8固定在次级线包的前面，所述超微晶成型磁芯1、初级骨架2、初级线包、次级骨架3、次级线包由固定钢盖6、变压器底支架12共同固定支撑。所述电木压块10位于初级骨架2和次级骨架3的上方，所述电木限位支撑块11位于初级骨架2和次级骨架3的下方，电木压块10和电木限位支撑块11相对布置，且二者上均设置限位凸台，所述电木压块10、电木限位支撑块11和压板4共同将初级骨架2和次级骨架3压紧；所述固定钢盖6固设在电木压块10上，所述电木限位支撑块11固设在变压器底支架12上，所述整流板5固设在PCB固定电木7上，PCB固定电木7固设在PCB支撑电木8上，PCB支撑电木8、引出铜排限位夹板9均固设在固定钢盖6上，所述固定钢盖6、电木压块10、电木限位支撑块11和变压器底支架12上均开设供尼龙螺杆穿过的尼龙螺杆孔13。
[0026] 如图1、2所示，所述次级骨架3的两侧与超微晶成型磁芯1的两侧之间留有安全距离d，所述次级骨架3的长度是超微晶成型磁芯1的单边绕线长度与两倍的安全距离d之差，其中安全距离d是变压器最高电压输出端与压铸成型超微晶磁芯的电气安全距离；所述次级线包的总匝数N2为变压器输出最高电压U2除以初级电压U再乘以初级线包的匝数N，即：
[0027]
[0028] 所述初级线包的匝数N的计算公式为：
[0029]
[0030] 其中，N为初级线包的匝数，U为变压器初级电压，f为变压器工作频率，Bm为超微晶成型磁芯1的峰值，Ae为超微晶成型磁芯1的有效横截面积。
[0031] 以下结合图1至6对本发明作进一步的说明。
[0032] 超微晶成型磁芯1的压铸成型超微晶磁芯为VITROPERM 500F，初级骨架2套设在超微晶成型磁芯1的左右两侧的磁芯臂上，在其表面裹上两层杜邦纸，由内向外绕制初级线包，绕制完成后铜带从电木压块10左侧矩形槽引出，经引出铜排限位夹板9固定；
[0033] 次级骨架3套设在初级线包的外围，并与初级线包留有一定的距离，即为绝缘层14，次级线包绕制在次级骨架3的绕线槽3d内上，绕制完成后经由出线固定限位孔3g引出线头，次级骨架3上下两端用压板4固定，然后在其上下两端用电木压块10和电木限位支撑块
11固定住，不让其随意移动；
[0034] 最后在电木压块10的上表面放置固定钢盖6、引出铜排限位夹板9，在电木限位支撑块11下表面放置变压器底支架12并使用4根尼龙螺杆穿过尼龙螺杆孔13进行整体固定，使用尼龙螺母旋紧，组装完毕后将整流板5固定在PCB支撑电木8和PCB固定电木7上。
[0035] 实施例一
[0036] 超微晶成型磁芯1采用VITROPERM 500F，超微晶成型磁芯1的截面积Ae为6.0cm2，单边绕线长度为265mm，其窗口绕线的有效面积为437.25cm2，初级骨架2采用环氧桶加工而成，初级线包的紫铜皮绕制在初级骨架2上，初级共2个线包，分别在磁芯的两个初级骨架2上各绕两个一样的线包(绕制时注意同名端，方便两个包就近串联)。每个线包用0.5*2002
(100mm)紫铜皮绕制5匝，分5层。绕制时，铜皮起始处焊接2*40*390的铜带引出，层间绝缘层使用2层0.25mm绝缘纸，最外层用8层绝缘纸并用布缠紧，结尾处同样焊接2*40*390的铜带引出；焊接处光滑无毛刺。两个初级间用2*40*270的铜带短接(短接处用M10的螺钉固定)，最终构成1个初级。绝缘层采用油浸式绝缘，同时控制次级线包单元组的两端与超微晶成型磁芯1的距离。
[0037] 次级骨架3采用环氧桶加工而成，次级骨架3套设在初级线包外围，并与初级线包留有一定的距离，即为绝缘层14。然后分别在磁芯的两个次级骨架3上各绕制10个包。每个包的起头和末头由骨架尺寸确定。引出长度在200mm附近，并与初级的出线隔着磁芯(或者说在磁芯的另外一侧)。每个包66匝，直径1.2mm导线绕制；每个包分10层绕制，每层绕制7匝，绕制宽度为11mm附近，高度在18mm以内。并注意，次级的层间绝缘按照最低600V设计。每段次级线包单元组的两个出线头加固处理，经出线固定限位孔引出，便于连接整流板。
[0038] 变压器初级线包接通交流电源，在绕组内流过交变流电产生磁感应电动势，于是在闭合磁芯中就有交变磁通，初、次级绕组切割磁力线，在次级就能感应相同的频率的交流电，变压器的初、次级绕组的匝数比等于电压比，当变压器中有多个次级绕组和抽头时便可以产生多个输出电压，通过桥式整流电路后可得到所需的直流电压，因此，通过增加或减少初、次级导线线径、次级线包绕组个数和改变整流方式，从而实现可浮动高压、正负高压输出、多种功率组合式大功率高频高压整流。
[0039] 综上所述，本发明采用模块化、多组合式设计思路，根据所需变压器输出电压不同等级，调整次级线包匝数、调整整流方式，从而实现高压、正或负高压输出、多种功率组合式大功率高频高压整流变压器。
