一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器，適用于新型電力電子器件IGCT的驅(qū)動(dòng)供電領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電源所處低壓系統(tǒng)間的隔離。
【背景技術(shù)】
[0002]目前新型電力電子器件IGCT器件在實(shí)際應(yīng)用中多采用15kHz-100kHz的交流電為驅(qū)動(dòng)供電，為解決高壓系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電源所處低壓系統(tǒng)間的隔離問(wèn)題，一般采用集成內(nèi)部隔離的一體化驅(qū)動(dòng)電源，體積大成本高，且一體化電源需要就近安裝，不利于IGCT單元模塊化。而低壓電源加高頻脈沖隔離變壓器成為一種很好的替代方式，高頻脈沖隔離變壓器成為一種很好的替代方式，高頻脈沖隔離變壓器可實(shí)現(xiàn)高電壓隔離，體積小可集成于IGCT單元中，而體積相對(duì)較大的低壓電源則不需要就近安裝，便于實(shí)現(xiàn)模塊化。常見(jiàn)的采用鐵氧體、硅鋼等鐵芯材料的脈沖變壓器在15kHz-100kHz的工作頻率下，損耗大且輸出波形嚴(yán)重失真。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的正是目前的新型電力電子器件IGCT器件驅(qū)動(dòng)供電的隔離問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明的一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器及其應(yīng)用，所述的變壓器包括磁芯、磁芯護(hù)套、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、銅柱和外殼，所述的磁芯護(hù)套包覆在磁芯外側(cè)，與磁芯構(gòu)成為一個(gè)緊密的整體。所述磁芯護(hù)套為帶有擋墻的磁芯護(hù)套結(jié)構(gòu)。初級(jí)線圈和次級(jí)線圈分別扇形對(duì)繞在磁芯護(hù)套擋墻的兩側(cè)。繞制完成的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的端頭焊接在銅柱上。所述的磁芯、磁芯護(hù)套、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈位入塑料外殼內(nèi)，并用環(huán)氧樹(shù)脂澆注封裝。銅柱位于外殼外。
[0005]所述的變壓器可以用于電力電子器件IGCT器件驅(qū)動(dòng)供電電源的隔離。
[0006]本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn):
[0007]1、與鐵氧體、硅鋼作為磁性材料的變壓器相比，納米非晶合金高頻脈沖變壓器鐵損低，高頻性能優(yōu)異，可節(jié)能60?70%。
[0008]2、結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，額定工作頻率高，便于實(shí)現(xiàn)器件模塊化設(shè)計(jì)；且其可方便地實(shí)現(xiàn)電力電子器件所在的高壓系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)供電的低壓系統(tǒng)間的隔離，尤其適合工作電壓較高的新型電力電子器件IGCT驅(qū)動(dòng)供電領(lǐng)域中使用。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的納米非晶鐵芯的磁滯回線。圖中曲線包圍的封閉面積代表磁性材料在磁場(chǎng)交替循環(huán)中以熱的形態(tài)散失的能量。
[0010]圖2是本發(fā)明的納米非晶合金高頻脈沖變壓器電壓波形圖。圖中Chl、Ch2分別為脈沖變壓器初次級(jí)電壓，頻率為70kHz。
[0011]圖3是本發(fā)明的納米非晶合金高頻脈沖變壓器的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]如圖3所示，本發(fā)明提供一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器，所述的變壓器包括磁芯1、磁芯護(hù)套2、初級(jí)線圈3、次級(jí)線圈4、銅柱5和外殼6，所述的磁芯護(hù)套2包覆在磁芯1外側(cè)，與磁芯1構(gòu)成為一個(gè)緊密的整體。所述磁芯護(hù)套2為帶有擋墻的磁芯護(hù)套結(jié)構(gòu)。初級(jí)線圈3和次級(jí)線圈4分別扇形對(duì)繞在磁芯護(hù)套2擋墻的兩側(cè)。繞制完成的初級(jí)線圈3和次級(jí)線圈4的端頭焊接在銅柱5上。所述的磁芯1、磁芯護(hù)套2、初級(jí)線圈3和次級(jí)線圈4位入塑料外殼6內(nèi)，并用環(huán)氧樹(shù)脂澆注封裝。銅柱5位于外殼6外。
[0014]所述磁芯1為納米非晶合金材料。
[0015]所述初級(jí)線圈3匝數(shù)37，次級(jí)線圈4匝數(shù)24，繞制線圈銅線直徑為1mm。額定工作頻率為15kHz?100kHz。
[0016]如圖1和圖2，分別是本發(fā)明的納米非晶合金磁芯的磁滯回線和電壓波形圖。圖1中曲線包圍的封閉面積代表磁性材料在磁場(chǎng)交替循環(huán)中以熱的形態(tài)散失的能量，可以看出相較于硅鋼片類材料，納米非晶鐵芯具有優(yōu)異的綜合磁性能，即高磁感、高導(dǎo)磁率、低損耗。
[0017]圖2中上方曲線1和下方曲線2分別為脈沖變壓器初次級(jí)電壓，初次級(jí)電壓均為50V，頻率為70kHz，可以看出高頻條件下變壓器電壓輸出幾乎無(wú)失真，完全滿足高頻應(yīng)用要求。
[0018]作為IGCT驅(qū)動(dòng)電源的隔離變壓器，工作頻率提高至15kHz-100kHz，傳統(tǒng)的鐵芯材料硅鋼已不能滿足使用要求；而鐵氧體雖高頻損耗低，但因飽和磁感應(yīng)值較低導(dǎo)致鐵芯的體積和重量較大，同時(shí)熱穩(wěn)定性也較差。采用納米非晶鐵芯的變壓器體積小、重量輕、損耗低，可在_55°C?130°C長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。本發(fā)明中的脈沖變壓器容量160VA，尺寸80mmX 60mmX 50mm，重量約300g，便于與IGCT單元的模塊化集成設(shè)計(jì)，并大幅降低應(yīng)用成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器，其特征在于:包括磁芯、磁芯護(hù)套、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、銅柱和外殼，所述的磁芯護(hù)套包覆在磁芯外側(cè)，與磁芯構(gòu)成為一個(gè)整體；所述磁芯護(hù)套為帶有擋墻的磁芯護(hù)套結(jié)構(gòu)；初級(jí)線圈和次級(jí)線圈分別扇形對(duì)繞在磁芯護(hù)套擋墻的兩側(cè)；繞制完成的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的端頭焊接在銅柱上；所述的磁芯、磁芯護(hù)套、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈位入塑料外殼內(nèi)，并用環(huán)氧樹(shù)脂澆注封裝；銅柱位于外殼外。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器，其特征在于:所述的磁芯為納米非晶合金材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器，其特征在于:所述初級(jí)線圈匝數(shù)37，次級(jí)線圈匝數(shù)24，繞組銅線直徑為1_。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器，其特征在于:所述變壓器的額定工作頻率為15kHz?100kHz。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器的應(yīng)用，其特征在于:所述的變壓器應(yīng)用于高壓電力電子器件驅(qū)動(dòng)電源隔離。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種納米非晶合金高頻脈沖變壓器，適用于新型電力電子器件IGCT驅(qū)動(dòng)供電領(lǐng)域。所述變壓器包括磁芯、磁芯護(hù)套、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、銅柱和外殼，所述的磁芯護(hù)套包覆在磁芯外側(cè)，與磁芯構(gòu)成為一個(gè)緊密的整體。所述磁芯護(hù)套為帶有擋墻的磁芯護(hù)套結(jié)構(gòu)。初級(jí)線圈和次級(jí)線圈分別扇形對(duì)繞在磁芯護(hù)套擋墻的兩側(cè)。繞制完成的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的端頭焊接在銅柱上。所述的磁芯、磁芯護(hù)套、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈位入塑料外殼內(nèi)，并用環(huán)氧樹(shù)脂澆注封裝。銅柱位于外殼外。所述變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)電力電子器件所在的高壓系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)供電的低壓系統(tǒng)間的隔離。
【IPC分類】H01F19/08, H01F27/24, H01F27/30
【公開(kāi)號(hào)】CN105304267
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510834309
【發(fā)明人】段巍, 王成勝, 楊瓊濤, 蘭志明, 李凡, 唐磊, 趙悅, 趙曉坦, 蔣珺
【申請(qǐng)人】北京金自天正智能控制股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日