柔性無銅線變壓器裝置的製作方法
2023-09-22 17:06:55
專利名稱：柔性無銅線變壓器裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及變壓器裝置，尤其涉及一種柔性無銅線變壓器裝置。
傳統的例如
圖1所示的鐵心變壓器採用一種矩形鐵心，該鐵心構成一個閉合的磁路，當初級繞組中通有交變電流時，其中便有交變磁通。雖然絕大部分磁通經過鐵心閉合，但仍有一部分磁通是通過空氣和/或其它非鐵磁物質閉合的，這部分磁通稱之為漏磁通。上述傳統變壓器的漏磁通一般達6-10％的數量級，變壓器的效率為85％，電壓波動為1-5％。無疑，當將這種變壓器例如用作回掃變壓器為電視接收機提供7-28KV範圍的高壓時，其高壓穩定性是很差的，由此將造成電視圖像的劣化。此外，傳統的變壓器其初級和次級繞組用銅線繞制，不僅需耗費大量的銅材使製造成本提高，而且使變壓器的體積增大、重量加重，其應用場合受到一定限制。
針對上述問題，由本申請同一發明人獲準的第5,392,020號美國專利公開了一種適合高壓工作的柔性變壓器裝置。該柔性變壓器裝置採用一種具有柔性層疊結構的次級繞組(見圖2)，它包括第一薄膜平片11、第二薄膜平片13以及插置在該兩薄膜平片11與13之間的磁性薄片12。薄膜平片11和13由絕緣材料製成，其表面上例如通過金屬沉積和光刻工藝形成一組平行的金屬導電層。圖2中，標號20、21和22所示實線表示設置在第一薄膜平片11外表面(即非面對磁性薄片12的一面，下同)上的一組平行導電層；標號23、24和25所示虛線表示設置在第二薄膜平片13外表面上的一組平行導電層。標號30、31、32和33等表示設置在第一薄膜平片11上位於導電層20和21等上下兩端的通孔，同樣，在第二薄膜平片13的導電層23、24和25等兩端也設置相應的通孔(未圖示)。通過連接導線(未圖示)穿過上述通孔將導電層20、21和23、24相應的各端連接起來，就使第一、第二薄膜平片11和13外表面上設置的兩組平行導電層連通構成了一個圍繞中間磁性薄片12呈螺旋形繞向的初級繞組。
由於薄膜平片11、13以及磁性薄片12都是用柔性材料製成的，故由它們層疊構成的上述次級繞組可以捲曲成圓筒形，如圖3所示，圖3中，標號74和75所示虛線分別表示上述第一和第二薄膜平片，標號73所示實線表示夾在第一和第二薄膜平片74和75中間的磁性薄片，圖3中示出了類似的多個次級繞組71、72等。在次級繞組的內、外側分別同心地設置一個內圓筒70和一個外圓筒79，該內、外圓筒70和79可以由絕緣材料製成，在它們背對次級繞組的一表面上分別沿軸向設置兩組平行導線(或導電層)124、125和100、101，用連接導線75和140等將內、外圓筒70和79表面上的兩組平行導線呈螺旋形連通的方式連接起來就構成了一個包覆在次級繞組外的初級繞組。
為了儘可能地減少變壓器中的連接導線，該美國專利還提供了一種變換方式，它將設置在第一和第二薄膜平片11和13表面上的平行導電層延伸到薄膜平片的上下側面上。圖4示出了採用這種變換方式的薄膜平片40，其中，標號41和43表示一組平行導電層，標號42和44表示該平行導電層41和43延伸至薄膜平片40上側面的部分(下側面相同，未圖示)，標號45表示可脫卸地安裝在中間夾有磁性薄片的兩個薄膜平片上、下側面的連接帽，連接帽45內側設置與導電層延伸部分42和44等相對應的導電層46和47等。將連接帽45安裝到中間夾有磁性薄片的兩個薄膜平片上，就可以使分別置於該兩個薄膜平片表面上的兩組平行導電層連通構成一個次級繞組。
然而，在上述柔性變壓器中，無論是採用連接導線還是連接帽來連接中間夾有磁性薄片的兩個薄膜平片，都存在或因虛焊或因接觸不良所造成的連接不可靠問題，從而影響到整個變壓器的可靠性和使用壽命。
本發明的目的在於克服現有變壓器裝置中存在的缺陷，提供一種可靠性高、使用壽命長的柔性無銅線變壓器裝置。
本發明的另一目的在於提供一種頻響寬、電壓穩定性好、工作效率高的柔性無銅線變壓器裝置。
本發明的再一目的在於提供一種體積小巧、成平低的柔性無銅線變壓器裝置。
根據本發明的柔性無銅線變壓器裝置，它包括初級繞組、至少一個次級繞組以及具有至少一層的磁性薄片，所述次級繞組包括一薄膜平片，所述薄膜平片的至少一個表面上塗覆金屬膜，所述薄膜平片上沿其長度方向切割形成多條相互平行排列的分割條，所述分割條的相鄰兩條在位於一對角位置上的各一個端部與所述薄膜平片的邊緣之間分別設置一條無金屬膜區間，所述具有至少一層的磁性薄片通過所述分割條插入所述薄膜平片內，所述薄膜平片上的金屬膜部分設置成圍繞所述磁性薄片呈螺旋形的繞向，所述初級繞組設置成圍繞所述次級繞組至少一圈。
根據本發明的柔性無銅線變壓器裝置，由於一個次級繞組僅需一片薄膜平片，故節省了材料，減小了變壓器的體積。尤其是磁性薄片插入表面塗覆金屬膜的薄膜平片的平行分割條間隙內，使薄膜平片上的金屬膜部分圍繞磁性薄片構成一個呈螺旋形繞向的一體化繞組，省去了連接導線或連接帽，從而大大提高了變壓器的工作可靠性，並使其使用壽命延長。
以下將結合附圖和實施例對本發明的柔性無銅線變壓器裝置作進一步的詳細描述，本發明的其它目的和優點將在以下的描述中得到進一步的體現。
圖1是表示傳統變壓器結構的示意圖；圖2是表示現有技術的一種柔性變壓器次級繞組的結構示意圖；圖3是表示現有技術的一種柔性變壓器的平面結構示意圖；圖4是表示現有技術的另一種柔性變壓器次級繞組的結構示意圖；圖5是表示本發明的柔性無銅線變壓器裝置的一個次級繞組的結構示意圖；圖6是表示在圖5所示次級繞組中插入磁性薄片的示意圖；圖7是表示根據本發明的一種柔性無銅線變壓器裝置的平面結構示意圖；圖8是表示根據本發明的另一種柔性無銅線變壓器裝置的平面結構示意圖；圖9是圖7和圖8所示變壓器裝置的側面結構示意圖；圖10是表示用於圖7和圖8所示變壓器裝置的一個初級繞組連接蓋的結構示意圖；圖11是表示根據本發明的另一種柔性無銅線變壓器裝置的平面結構示意圖；圖12是表示圖11所示變壓器裝置的側面結構示意圖。
首先參見圖5，它表示本發明的柔性無銅線變壓器裝置的一個次級繞組的結構示意圖。次級繞組110包括柔性薄膜平片111，該薄膜平片111例如採用美國DUPONT公司生產的Kapton薄片或其它的紙質和塑料薄片，其厚度例如為1密耳。薄膜平片111的至少一個表面上塗覆金屬膜116，且薄膜平片111沿其長度方向上切割形成多條相互平行排列的分割條112，相鄰兩條分割條112在位於一對角位置上的各一個端部113和113′與薄膜平片111的邊緣114和114′之間例如通過光刻技術分別設置一條無金屬膜區間115和115′。
接下來參見圖6，它表示在本發明的柔性無銅線變壓器裝置的一個次級繞組中插入磁性薄片的示意圖。其中，將一層或多層磁性薄片200通過分割條112形成的間隙插入薄膜平片111內。上述磁性薄片200例如採用美國Allied Signal公司生產的Metglas磁性薄片，它是一種非晶合金帶，具有較佳的磁性能和較大的拉伸強度，可以彎曲成型。圖6中實線201表示磁性薄片200穿出分割條112位於薄膜平片111前面的一部分，虛線202表示磁性薄片200穿進分割條112位於薄膜平片111後面的一部分，由此使薄膜平片111表面上所塗覆的金屬膜116圍繞磁性薄片200設置成螺旋形的繞向。
圖7是表示根據本發明的一種柔性無銅線變壓器裝置的平面結構示意圖。其中，一個或多個內插磁性薄片200的次級繞組110被捲成圓筒形狀同心套設在一起，各個次級繞組110之間設置柔性絕緣層(未圖示)。當然，在次級繞組110的薄膜平片111隻有一面塗覆金屬膜116或金屬膜116表面上再塗覆一層絕緣層的情況下，也可以省去上述柔性絕緣層。圖7中，標號300表示設置在次級繞組110內側的一個內圓筒，標號302表示設置在次級繞組110外側的一個外圓筒。內圓筒300和外圓筒302例如用絕緣材料形成，在它們例如背對次級繞組110的一表面上分別沿軸向設置兩組平行的導電層304和305，導電層304和305的數量相等。標號306所示實線表示用以連接內、外圓筒300和302之導電層304和305各頂部之間的連接線，標號307所示虛線表示用以連接內、外圓筒300和302之導電層304和305各底部之間的連接線。由圖可見，將上述導電層304和305呈螺旋形連通的方式連接起來，從而使內、外圓筒300和302連接構成了一個緊緊包覆在次級繞組110外的初級繞組。圖7中，標號121和122表示次級繞組110的兩個引出端子，標號308和309表示初級繞組的兩個引出端子。由於初級繞組緊貼設置在次級繞組110外圍，當在由內、外圓筒300和302之導電層304和305組成的初級繞組中通以交變電流時，所產生的磁力線基本上都局限在穿插於次級繞組110內的磁性薄片200內，與傳統的鐵心變壓器相比，本發明的柔性無銅線變壓器裝置其漏磁通可大大減小，一般可減小到1％以下。電壓波動可達到0.1％，效率可達到99.5％，頻響可高達100KHz。
此外，當圖7所示變壓器裝置例如用作回掃變壓器時，可以在各個次級繞組之間串接一個高壓二極體整流器(未圖示)，該高壓二極體整流器例如可以設置在上述內圓筒300的內側。
接下來參見圖8，圖8是表示根據本發明的另一種柔性無銅線變壓器裝置的平面結構示意圖。其中，內插磁性薄片200的次級繞組110圍繞內圓筒300呈螺旋形地層層設置而成，它適用於次級繞組匝數較多的情況下。當然，上述圖7和圖8所示的變壓器裝置，在初級繞組僅需一匝的情況，內圓筒300或外圓筒302例如也可以用金屬材料製成。
圖9是圖7和圖8所示變壓器裝置的側面結構示意圖，圖10是用於圖7和圖8所示變壓器裝置的一個初級繞組連接蓋的結構示意圖。參見圖9和圖10，其中，標號405表示用以設置次級繞組110的空間，標號400T和400B分別表示用以連接內圓筒300和外圓筒302的上、下連接蓋，標號401表示設置在上連接蓋400T內側面中心、與內圓筒300上導電層304端部相對應的多個連接點，標號402表示設置在上述連接蓋400T內側面外周、與外圓筒302上導電層305端部相對應的多個連接區域，而標號406則表示連接上述連接點401與連接區域402的連接線，它相當於圖7中所示的連接線306或307等。該上、下連接蓋400T和400B例如可用陶瓷、塑料、硬紙片等絕緣材料製成，連接點401、連接區域402和連接線406例如可以是塗覆在上、下連接蓋400T和400B內側面上的金屬導電層。雖然圖10中僅畫出了一個上連接蓋400T的主要結構，但從圖7所示的初級繞組連接方式中不難想像，下連接蓋400B的內側面上的金屬導電層布局與上連接蓋400T略有不同，即每個連接點401不是連接到其正對面的連接區域402，而是通過連接線406連接到其鄰近一個連接點401正對面的連接區域402。
圖11和12是分別表示根據本發明的另一種柔性無銅線變壓器裝置的平面結構示意圖和側面結構示意圖。參見圖11和12，其中的初級繞組例如採用由金屬材料製成的三對內、外圓筒601和601′、602和602′以及603和603′，三個內插磁性薄片的次級繞組110a、110b和110c與內圓筒601、602和603同心交疊設置，三個外圓筒601′、602′和603′相互貼近設置。每個內圓筒601至603與每個次級繞組110a至110c之間，次級繞組110c與外圓筒601′之間，以及每個外圓筒601′至603′之間均設置絕緣層(未圖示)。標號604所示虛線表示從內圓筒601底部連接到外圓筒601′底部的連接線，標號605所示實線表示從外圓筒601′頂部連接到內圓筒602頂部的連接線，標號606所示虛線表示從內圓筒602底部連接到外圓筒602′底部的連接線，標號607所示實線表示從外圓筒602′頂部連接到內圓筒603頂部的連接線，標號608所示虛線表示從內圓筒603底部連接到外圓筒603′底部的連接線，標號600和609分別表示設置在內圓筒601頂部和外圓筒頂部的兩根引出線。顯然，上述連接線604至608以及引出線600和609也可以是設置在前述上、下連接蓋內側面上的金屬導電層。圖11和圖12所示的變壓器裝置，由於初級繞組的內圓筒601至603與內插磁性薄片的次級繞組110a至110c相互交疊設置，從而使每個次級繞組都能與初級繞組形成更緊密的耦合。雖然圖中僅畫出了三個次級繞組，但顯然可以根據實際需要而增減次級繞組的數量，此時，初級繞組的內、外圓筒也應作相應的增減。
以上所述僅僅是本發明的柔性無銅線變壓器裝置的幾個較佳實施例，根據本發明的上述構思，本領域的熟練人員還可對此作出種種變化和變換。例如，在圖5所示的薄膜平片111上，分割條112可以從其一端延伸到薄膜平片111的邊緣114或114′，並將該邊緣114或114′分斷，也就是用該分割條112至薄膜平片111邊緣114或114′的延伸部分來取代前述的無金屬膜區間115或115′，這樣就省去了在薄膜平片111上製作無金屬膜區間的工序。但諸如此類的變換和改進仍屬於本發明的範圍內。
權利要求
1.一種柔性無銅線變壓器裝置，包括初級繞組、至少一個次級繞組以及具有至少一層的磁性薄片，其特徵在於，所述次級繞組包括一薄膜平片，所述薄膜平片的至少一個表面上塗覆金屬膜，所述薄膜平片上沿其長度方向切割形成多條相互平行排列的分割條，所述分割條的相鄰兩條在位於一對角位置上的各一個端部與所述薄膜平片的邊緣之間分別設置一條無金屬膜區間，所述具有至少一層的磁性薄片通過所述分割條插入所述薄膜平片內，所述薄膜平片上的金屬膜部分設置成圍繞所述磁性薄片呈螺旋形的繞向，所述初級繞組設置成圍繞所述次級繞組至少一圈。
2.如權利要求1所述的柔性無銅線變壓器裝置，其特徵在於，所述初級繞組包括在電氣上相互連接的至少一個內圓筒和至少一個外圓筒，所述至少一個次級繞組連同內插的磁性薄片捲成圓筒形狀或螺旋形狀設置在所述內圓筒與外圓筒之間。
3.如權利要求2所述的柔性無銅線變壓器裝置，其特徵在於，所述內圓筒和/或外圓筒由金屬材料製成。
4.如權利要求2所述的柔性無銅線變壓器裝置，其特徵在於，所述內圓筒和外圓筒由絕緣材料製成，所述內圓筒和外圓筒的至少一個表面上分別沿軸向設置多組平行的導電層，所述多組平行導電層通過連接線連接形成呈螺旋形連通的繞向。
5.如權利要求2所述的柔性無銅線變壓器裝置，其特徵在於，所述次級繞組為多個串聯連接的次級繞組，各次級繞組之間分別串接二極體整流器，該二極體整流器設置在所述內圓筒的內側。
6.如權利要求2或3或4所述的柔性無銅線變壓器裝置，其特徵在於進一步包括分別設置在內圓筒和外圓筒兩端部的上連接蓋和下連接蓋，所述上連接蓋和下連接蓋的內側表面分別設置用以在電氣上連接所述內圓筒和外圓筒的連接線路。
7.如權利要求6所述的柔性無銅線變壓器裝置，其特徵在於，所述上連接蓋和下連接蓋由絕緣材料製成，所述連接線路為設置在上連接蓋和下連接蓋內側表面的金屬導電層。
8.如權利要求2所述的柔性無銅線變壓器裝置，其特徵在於，所述至少一個內圓桶與所述至少一個內插磁性薄片的次級繞組依次交疊呈同心設置。
9.如權利要求2或3或8所述的柔性無銅線變壓器裝置，其特徵在於，所述各次級繞組之間，所述各內圓筒、外圓筒之間和/或所述各次級繞組與所述各內圓筒、外圓筒之間分別設置絕緣層。
10.如權利要求1所述的柔性無銅線變壓器裝置，其特徵在於，所述薄膜平片上的無金屬膜區間為所述分割條的延伸部分。
全文摘要
一種柔性無銅線變壓器裝置，包括初級繞組、磁性薄片和次級繞組，該次級繞組包括一表面塗覆金屬膜的薄膜平片，薄膜平片上沿其長度方向切割形成多條相互平行排列的分割條，相鄰兩分割條在位於一對角位置上的各一個端部與所述薄膜平片的邊緣之間分別設置一條無金屬膜區間，磁性薄片通過分割條插入薄膜平片內，使薄膜平片上的金屬膜部分設置成圍繞磁性薄片呈螺旋形的繞向。該變壓器裝置具有體積小巧、成本低、可靠性高、壽命長等特點。
文檔編號H01F19/00GK1151083SQ9511984
公開日1997年6月4日 申請日期1995年11月17日 優先權日1995年11月17日
發明者張可南 申請人:Kknc科技公司