[发明专利]作为多路同步磁开关的高电压可饱和脉冲变压器

摘要

本发明公开了一种作为多路同步磁开关的高电压可饱和脉冲变压器，目的是解决现有可饱和变压器难以兼顾高升压倍数和低饱和电感特性、不能作为多路同步脉冲变压器和多路同步磁开关的难题。本发明由变压器内芯部分、变压器初级绕组部分和变压器次级绕组部分组成；采用m路初级子绕组分组、分别包围m组磁环的并联结构，次级绕组分Q组独立均匀分布在磁环圆周方向，每一组次级绕组又由N路线绕式次级子绕组组成。本发明可将升压倍数提高至次级绕组匝数Ns的m倍，同时实现Q个1：m×Ns的脉冲变压器同步升压，可将同匝数的变压器次级绕组饱和电感近似按N倍降低，Q组独立的变压器次级绕组可作为Q路独立的磁开关实现ns级同步导通。

主权项

一种作为多路同步磁开关的高电压可饱和脉冲变压器，由变压器内芯部分、变压器初级绕组部分(P)和变压器次级绕组部分组成；变压器初级绕组部分(P)分组紧绕在变压器内芯部分分组的磁环上，变压器内芯部分关于变压器中心对称轴(1)具有旋转对称性，由磁芯(2)、磁芯隔板部分和内芯夹板部分组成；磁芯隔板部分位于磁芯(2)的磁环之间，内芯夹板部分位于磁芯(2)的顶部和底部，磁芯(2)由M块相同尺寸的磁环堆叠组成，每块磁环采用铁基非晶或铁基纳米晶材料制成的薄带卷绕成圆环状，再用玻璃钢材料浇灌封装而成，每块磁环封装后的内半径为Rmi，外半径为Rmo，厚度为hm1；M块磁环均分为m组，从上至下依次为第一组磁环、…、第k组磁环、…、第m组磁环；每组磁环均由M/m块磁环沿变压器中心对称轴(1)方向堆叠组成，从上至下依次为第一块、…、第M/m块，1≤k≤m，m为正整数，M为m的整数倍数；变压器初级绕组部分(P)由第一路初级子绕组(P1)、……、第k路初级子绕组(Pk)、……、第m路初级子绕组(Pm)组成；第k路初级子绕组(Pk)绕线的外部输入端为第k路初级子绕组输入端(Pk‑1)，第k路初级子绕组(Pk)绕线的外部输出端为第k路初级子绕组输出端(Pk‑2)；第一路初级子绕组输入端(P1‑1)、……、第k路初级子绕组输入端(Pk‑1)、……、第m路初级子绕组输入端(Pm‑1)全部并联焊接在输入端并联导线(Pa)上，输入端并联导线(Pa)宽度和厚度与每一路初级子绕组绕线整体的宽度和厚度相同，输入端并联导线(Pa)下端焊接在输入端引出导线(Pc)上，向外引出，作为初级绕组整体输入端(Pin)，输入端引出导线的厚度和宽度与输入端并联导线相同，初级绕组整体输入端(Pin)与外部初级能源相连；每一路初级子绕组均为单匝，由m1根直径均为Φp的漆包线并联绕制而成，m1为正整数，m1≥1，满足m1×Φp小于磁芯顶板铣槽(7‑2)槽宽；第一路初级子绕组(P1)由第一路初级子绕组输入端(P1‑1)引入，穿入磁芯顶板铣槽(7‑2)，从里面包围第一组磁环，再穿入第一组隔板中的隔板下板第二铣槽(9‑2)，由第一路初级子绕组输出端(P1‑2)引出；……；第k路初级子绕组(Pk)由第k路初级子绕组输入端(Pk‑1)引入，穿入第k‑1组隔板中的隔板下板第一铣槽(9‑1)，从里面包围第k组磁环后，再穿入第k组隔板中的隔板下板第二铣槽(9‑2)，初级绕线从该铣槽穿出后由第k路初级子绕组输出端(Pk‑2)引出；……；按照相同的规律，一直到第m路初级子绕组(Pm)由第m路初级子绕组输入端(Pm‑1)引入，穿入第m‑1组隔板中的隔板下板第一铣槽(9‑1)，从里面包围第m组磁环后，再穿入磁芯底板铣槽(10‑1)，初级绕线从该铣槽穿 出后由第m路初级子绕组输出端(Pm‑2)引出；第一路初级子绕组输出端(P1‑2)、……、第k路初级子绕组输出端(Pk‑2)、……、第m路初级子绕组输出端(Pm‑2)全部并联焊接在输出端并联导线(Pb)上，输出端并联导线(Pb)尺寸与输入端并联导线(Pa)尺寸相同，输出端并联导线(Pb)下端焊接在输出端引出导线(Pd)上并向外引出，作为初级绕组整体输出端Pout，输出端引出导线宽度和厚度与输出端并联导线相同，初级绕组整体输出端Pout与外部地端相连；其特征在于：所述磁芯隔板部分由磁芯顶板(7)、磁芯中间隔板和磁芯底板(10)三部分组成，均采用绝缘材料制成；磁芯顶板(7)位于第一组磁环顶端，磁芯中间隔板将m组磁环分别隔离开，磁芯底板(10)位于第m组磁环的底部；磁芯顶板(7)为圆环状板，磁芯顶板(7)内半径为R1，外半径为R2，厚度不超过10mm；磁芯顶板(7)外侧壁边缘均布有3个磁芯顶板豁口(7‑1)，3个磁芯顶板豁口(7‑1)呈中心对称分布，半径均为R0，每个磁芯顶板豁口(7‑1)对应的圆心角度为θ0，磁芯顶板豁口(7‑1)底部相对于变压器中心对称轴(1)的距离为Rmo；3个磁芯顶板豁口(7‑1)中的一个豁口中心位于磁芯顶板(7)俯视图的x轴上，且该豁口关于x轴对称；磁芯顶板(7)上表面的一象限内铣有磁芯顶板铣槽(7‑2)，磁芯顶板铣槽(7‑2)沿径向延伸，槽中心线与磁芯顶板(7)俯视图x轴夹角为θ1；磁芯顶板(7)上表面与内芯顶盖(3)压紧，磁芯顶板(7)下表面与第一组磁环顶部压紧；磁芯中间隔板共分成相同的m‑1组，从上到下依次为第一组隔板、…、第k组隔板、…、第m‑1组隔板；每一组隔板均由磁芯隔板上板(8)和磁芯隔板下板(9)组成，磁芯隔板上板(8)位于磁芯隔板下板(9)上面，二者重叠在一起；磁芯隔板上板(8)的形状和半径尺寸与磁芯顶板(7)相同，磁芯隔板上板厚度不大于2mm；磁芯隔板上板外侧壁边缘挖有3个磁芯隔板上板豁口(8‑1)，呈中心对称分布，3个磁芯隔板上板豁口(8‑1)半径亦均为R0，对应圆心角度亦为θ0，3个磁芯隔板上板豁口(8‑1)的位置与3个磁芯顶板豁口(7‑1)完全相同；每一组隔板中的磁芯隔板上板(8)上表面均与磁环压紧，下表面与磁芯隔板下板(9)的上表面压紧；磁芯隔板下板(9)形状和尺寸与磁芯顶板(7)相同，但磁芯隔板下板(9)的上表面一象限内铣有两个槽，即隔板下板第一铣槽(9‑1)和隔板下板第二铣槽(9‑2)；隔板下板第一铣槽(9‑1)与磁芯顶板铣槽(7‑2)的结构、尺寸和位置完全相同，隔板下板第二铣槽(9‑2)中心线与磁芯隔板下板(9)上表面的y轴方向夹角为θ2，θ2≤30°，隔板下板第二铣槽(9‑2)几何尺寸与隔板下板第一铣槽(9‑1)尺寸完全相同；磁芯隔板下板外侧壁边缘挖有3个中心对称的磁芯隔板下板豁口(9‑3)，磁芯隔板下板豁口(9‑3)尺寸和位置与磁芯顶板豁口(7‑1)完全相同；每组隔板的磁 芯隔板下板(9)下表面均与磁环压紧；m‑1组隔板与m组磁环的连接关系如下：第一组磁环底部与第一组隔板中的磁芯隔板上板(8)上表面压紧，第一组隔板中的磁芯隔板上板(8)下表面与第一组隔板中的磁芯隔板下板(9)上表面压紧，第一组隔板中的磁芯隔板下板(9)下表面与第二组磁环顶部压紧；……；第k组磁环底部与第k组隔板中的磁芯隔板上板(8)上表面压紧，第k组隔板中的磁芯隔板上板(8)下表面与第k组隔板中的磁芯隔板下板(9)上表面压紧，第k组隔板中的磁芯隔板下板(9)下表面与第k+1组磁环顶部压紧；……；第m组磁环底部与磁芯底板(10)顶部压紧；磁芯底板(10)形状和尺寸与磁芯顶板(7)相同，但是磁芯底板(10)下表面的磁芯底板铣槽(10‑1)中心线与隔板下板第二铣槽(9‑2)的中心线平行且在变压器垂直方向对齐，磁芯底板铣槽(10‑1)尺寸与磁芯顶板铣槽(7‑2)和隔板下板第二铣槽(9‑2)的尺寸相同；磁芯底板(10)外侧壁边缘挖有磁芯底板豁口(10‑2)，磁芯底板豁口(10‑2)的尺寸、数目和位置与磁芯顶板豁口(7‑1)的尺寸、数目和位置分别相同；磁芯底板(10)下表面与内芯底板(4)上表面压紧；安装时应确保3个磁芯顶板豁口(7‑1)、3个磁芯隔板上板豁口(8‑1)、3个磁芯隔板下板豁口(9‑3)、3个磁芯底板豁口(10‑2)分别在3条直线上对齐；所述内芯夹板部分由内芯顶盖(3)、内芯底板(4)、内芯底板支脚(5)、固定连杆(6)组成，均采用绝缘材料；固定连杆(6)在圆周方向以均匀分布的模式对内芯夹板部分进行锁紧；采用3根固定连杆(6)均匀分布并紧锁内芯夹板部分；内芯底板(4)为圆环板结构，内半径为R1，外半径为R3，满足R1

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