磁漏電感極低的單疊片變壓器制造技術

一種預定的磁漏電感極低的變壓器，其細長的絕緣疊片有兩個表面，一個表面上設有形狀與疊片的結構一致的初級繞組，基本上沿著疊片的長度方向處伸，另一個表面上設有起碼一個次級繞組。疊片連同絕緣層一起卷繞在一個圓柱體上，初級和次級繞組摹制得使兩繞組構成交錯的繞組層，絕緣層配置在各繞組層之間。卷好的疊片、絕緣層和繞組都裝入一個圓柱形的壺狀磁芯中。如此制成的變壓器，初級和次級繞組緊密交錯，因而磁漏電感非常之小，且可以高度地預測。（*該技術在2016年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?磁漏電感極低的單疊片變壓器本專利技術總的說來涉及磁路元件，更具體地說，涉及柔質絕緣疊片和導電薄膜制成的變壓器。許多供電應用設備(例如同步變流機和雷達電源)都希望能有一個預定磁漏電感極低的變壓器。小截面的磁性器件可以構制成“Z字形折疊式”的磁性元件，即用Z字形折疊式(象手風琴風箱)柔韌襯底上的導電跡線圖形制成磁性器件，再插入通常帶有磁柱的磁芯中。1992年6月30日頒發給A.J.Yerman和W.A.Roshen、轉讓給當今受讓人的美國專利5,126,715介紹了Z字形折疊式磁性器件的一個例子，這里也把該專利包括進來，以供參考。美國專利5,126,715的變壓器，其連續的螺旋形初級繞組構制成Z字形折疊式，形成多極多層繞組，單獨的次級繞組層與初級繞組交錯配置。美國專利4,943,793、4,959,630、5,017,902、5,084,958、5,134,770、5,126,715和5,291,173也介紹了其它Z字形折疊式的器件，所有這些專利都轉讓給當今的受讓人，這里也把這些專利包括進來，以供參考。雖然Z字形折疊式磁性元件大大縮小了器件的截面，但這類器件起碼需要兩個分立的絕緣襯底，由導電薄膜繞組構成初級和次級繞組以一定的形狀在襯底上形成。遺憾的是，這類Z字形折疊式結構中的初級和次繞組之間的間距難以精確確定和控制，從而使磁漏電感值比所要求的和/或容限值還要大。另一種采用上面形式有導電薄膜繞組圖形的絕緣襯底的磁性器件是桶形繞制式的。這類繞組繞制在心軸上，然后插入帶圓柱形芯柱-->的杯狀磁芯中。桶形繞制式器件采用兩個分立的帶導電薄膜繞組的絕緣襯底，也存在上述同樣的問題，即和Z字形折疊式器件一樣，磁漏電感較大，而且難以控制。另一種桶形繞制式變壓器采用單個絕緣襯底，初級和次級線圈形成一定的圖形，彼此毗鄰配置。1993年4月27日頒發給Yerman也轉讓給當今受讓人的美國專利5,026,621即介紹了這種變壓器，這里也把該專利包括進來，以供參考。雖然，上述各種導電繞組交錯配置的情況相當好，但總希望能構制出柔韌的導電薄膜繞組以提高其交錯程度并使磁漏電感值又小又可加以控制。本專利技術的變壓器具有極低的預定磁漏電感，其細長的絕緣疊片有兩個表面，其中一個表面上配置有初級繞組，基本上沿疊片的長度方向處伸，初級繞組的形狀與疊片的結構一致。疊片的另一表面上配置著起碼一個次級繞組。疊片的兩個表面分成若干相應的部分，各部分的長度與線匝的長相當。次級繞組由起碼兩個形成一定形狀的導電薄膜組成，在疊片上空間地彼此分開。各次級繞組薄膜基本上占據了一個部分的長度。疊片連同絕緣層卷繞在一個圓柱體(例如繞線管或圓柱形殼狀鐵心)上，初級和次級繞組摹制得使它們形成交錯的繞組層，各線繞組之間設有絕緣層。卷繞的疊片、絕緣層和繞組都裝在一個圓柱形磁壺鐵中心。這樣制成的變壓器，其初級和次級繞組緊密交錯，因而磁漏電感非常小。此外，毗鄰的初級和次級線匝之間的間距由絕緣層的厚度固定下來，因而大可預計磁漏電感的大小。結合附圖閱讀下面本專利技術的詳細說明可以清楚了解本專利技術的特點和優點。附圖中：圖1A示出了本專利技術摹制有次級繞組的絕緣襯底的一個表面；圖1B示出了本專利技術圖1A絕緣襯底的另一個表面，表面上摹制-->有初級繞組；圖2A和2B是圖1A和圖1B桶形繞制式結構的繞組的頂視圖；圖3是適宜容納本專利技術桶形繞制式變壓器繞組的壺狀鐵心的透視圖；圖4A示出本專利技術摹制有次級繞組的絕緣襯底的一個表面；圖4B示出了本專利技術圖4A絕緣襯底的另一個表面，表面上摹制有初級繞組；圖5示出了本專利技術各交錯繞組磁場的曲線，繞組如圖1A和圖1B或圖4A和圖4B所示的變壓器，其各交錯繞組磁場的曲線就是這樣的。圖1A和圖1B示出了由一絕緣襯底12構成的疊片10的正反兩個絕緣表面，圖1A所示的表面上設有次級導電薄膜繞組14，圖1B所示的表面上設有初級導電薄膜16。可以看到，圖中的次級導電薄膜繞組14由五個分立的摹制導電薄膜18組成(這僅僅是舉例而已)，各導電薄膜的兩端分別為20(B、D、F、H和J)和22(C、E、G、I和K)。還可以看到，初級導電薄膜繞組16由單一連續的矩形導電薄膜組成(這也僅僅是舉例而已)，短形薄膜的兩端分別為24A和26L。附在端號20、22、24和26后面的字母A-L有助理解圖1A和1B的各繞組在繞成桶形之后的結構，如圖2中所示，這稍后即將說明。在組裝具有如圖1A和圖1B的例子所示的繞組的桶形繞制式變壓器的過程中，次級繞組14的所有五個導電薄膜18都并聯起來(即將所有膜端20連接在一起。所有膜端22連接在一起)形成單一的次級線匝。初級繞組16的單一連續導電薄膜形成10個線匝，如圖1B所示。疊片10連同分立的絕緣層(圖2中的元件29)卷繞在一個圓柱體上，從而形成高度交錯的繞組結構，由絕緣層29將各繞組層彼此絕緣起來。-->具體地說，(僅僅是舉例而已)將圖1A和圖1B所示的疊片10連同絕緣層29卷起來，就得出圖2所示的匝數比為10∶1的繞組結構。然后將圖2得出的桶形繞制式繞組構件插入如圖3具有中心柱32的壺狀磁芯30的那一種磁芯中。壺狀磁芯30開有孔口或窗口33，供繞組端接用。為將疊片10卷繞成桶形，可以將疊片直接卷繞在壺狀磁芯30的芯柱32上，不然也可以將其繞在一個繞線管上再插在芯柱上并插入磁芯中。由于疊片的長度取決于繞組的結構半徑，因而各部分的長度與繞組結構的半徑成比例增加。因此，每增加一個線匝，線圈的半徑就增加線匝厚度那么大的幅度(即疊片10加絕緣層29)。這樣，各線匝n的長度Ln隨n而增加，大致可用下式表示：Ln＝2π[r0+(n-1)t]其中r0表示繞組繞制成桶形所在的芯柱或繞線管的半徑，t表示疊片的厚度。從圖1A和1B可以看到，初級和次級繞組各自的終端在疊片上彼此偏離半個線匝的距離，以便使初級和次級引線在繞制成桶形后從變壓器同一端的兩側向外伸出，如圖2中所示。金屬(例如銅)條36和38用來并聯連接各次級導電薄膜14和供外部接線用。金屬條40和42則供連接初級繞組終端24A和26L用。本專利技術的卷繞(即卷成桶形)繞組形成同度交錯的結構。在圖1中10∶1匝數比的具體結構中，每一個次級繞組層兩側有兩個初級繞組層，各繞組層兩者之間的間距為絕緣層的厚度所固定，而且由于絕緣層和任何粘結劑的厚度加在一起一般相當小，因而進一步減小了磁漏電感。圖4A和4B示出了本專利技術變壓器繞組結構的另一個實施例，其中次級繞組20安置在次級導電薄膜作為次級終端32的另一側。這-->樣，次級繞組連接件36和38在桶形繞制之后處在變壓器的兩端(即頂部和底部)，這對某些應用場合有利。同樣，初級繞組連接件24和26也在桶形繞制之后位于變壓器的兩端。適用的導電薄膜包括銅薄膜，適用的絕緣襯底包括諸如杜邦公司以Kapton商標出售的聚酰亞胺薄膜。其它適用的導電薄膜的例子還有銀、金、鎳、鉑或鈀。其它適用的絕緣襯底還有以下幾種：聚酯、聚對苯二甲酸乙二酯(例如杜邦公司以My/ar的商標出售的產品)、聚醚酰亞胺(例如通用電氣公司以ULTEM商標名出售的產品)、聚2，6-萘二甲酸乙二酯、聚砜或硅樹脂。適宜制造本專利技術磁路元件的方法是按周知的方式用光致抗蝕劑作為掩模進行蝕刻的方法，例如用那種借助絲網印刷將抗蝕劑印刷成一定圖形的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變壓器，其特征在于，它包括：一個細長的絕緣疊片，具有兩個表面，初級繞組配置在所述疊片上且基本上沿所述疊片的長度方向延伸，所述初級繞組的形狀與所述疊片一致，所述疊片的另一表面配置有次級繞組，所述疊片的所述兩表面上有若有相應的部分，各部分的長度相當于繞線匝的長度，所述次級繞組的各導電薄膜基本上占據一個部分的長度；一個絕緣層，毗鄰所述疊片配置；所述疊片、所述繞組和所述絕緣層構成交錯繞組層的桶形繞制式結構，絕緣層夾在所述各繞組層之間，所述變壓器的初級繞組匝數的比值和磁漏電感都是預定的；所述疊片、所述繞組和所述絕緣層都安置在一個磁芯中。２．如權利要求１所述的變壓器，其特征在于，還包括初級和次級終端，從所述變壓器的同一端部向外伸出。

【技術特征摘要】
US 1995-5-30 4532291.一種變壓器，其特征在于，它包括：一個細長的絕緣疊片，具有兩個表面，初級繞組配置在所述疊片上且基本上沿所述疊片的長度方向延伸，所述初級繞組的形狀與所述疊片一致，所述疊片的另一表面配置有次級繞組，所述疊片的所述兩表面上有若有相應的部分，各部分的長度相當于繞線匝的長度，所述次級繞組的各導電薄膜基本上占據一個部分的長度；一個絕緣層，毗鄰所述疊片配置；所述疊片、所述繞組和所述絕緣層構成交錯繞組層的桶形繞制式結構，絕緣層夾在所述各繞組層之間，所述變壓器的初級繞組匝數的比值和磁漏電感都是預定的；所述疊片、所述繞組和所述絕緣層都安置在一個磁芯中。2.如權利要求1所述的變壓器，其特征在于，還包括初級和次級終端，從所述變壓器的同一端部向外伸出。3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：RL施泰格瓦爾德，AJ耶曼，WA羅森，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]