[发明专利]漏磁型电力变换变压器

说明书

发明领域

本发明涉及一种漏磁型电力变换变压器，其可用于冷阴极射线管照明装置的共振变换器，和如开关电源和无触点充电器的共振变换器。更具体地讲，本发明涉及具有较大输出的电力变换变压器的构造，该种变压器使用编织导线作为绕组。

背景技术

象正在被小型化的许多类型的电气装置一样，迫切需要通过将这些装置的电源设备小型化、增大其频率和电力变换效率、降低其噪声水平等手段来改进这些电源设备。通常采用共振电路系统来实现该目的。这种共振电路系统使用一种零闩锁切换或零电流切换方法，其特征在于效率高且噪声水平低。这种共振电路系统主要利用电力变换变压器的漏感，并且在初级绕组和次级绕组的磁路之间提供较宽间隙。(下面，将具有该磁路结构的电力变换变压器称作“漏磁型电力变换变压器”。)

在运用电磁感应进行功率传输的无触点充电器的电力变换变压器中，初级绕组装在充电器侧，次级绕组装在无线装置侧。由于初级绕组和次级绕组出于功能原因而相互分开，在其磁路之间具有一个较宽的间隙，因此，这种变压器是一种漏磁型电力变换变压器。因此，共振电路系统也可用于无触点充电器。

共振变换器通过将电力变换变压器的漏感元件与电容器相结合而构成，电力可通过高频振荡而由初级绕组传送到次级绕组。

图5表示用于无触点充电器的电力变换变压器的一个例子。标号10所指表示传输侧，标号20所指表示接收侧(无线装置侧)。传输侧10的两个绕线架12包括绕线轴12a，其横截面为圆筒形，如图6所示。初级绕组13分别绕在每个绕线轴12a的周围。初级绕组13的引线与端子11连接，并固定在绕线架12上。两个初级绕组13通过端子11和印刷电路板上未示出的导电图形串联连接。标号15表示铁心，其中包括两个臂15a的U型磁化体。两个绕线架12通过将双臂15a插入绕线轴12a的孔中而固定到铁心15上。

接收侧20具有类似的结构。初级绕组23绕制在两个绕线架22的绕线轴22a上，绕线架22上固定有端子21。两个初级绕组23通过端子21和未示出的印刷电路板的导电图形而串联连接。标号25表示铁心，其中包括具有两个臂25a的U型磁化体组成的。两个绕线架22通过将所指双臂25a插入绕线轴22a的孔中而固定到铁心25上。

Litz(Litzendraht多股绞线)线通过将独立绝缘的单线绞结并组成束来制成(下称“绞合线”)，用作上述电力变换变压器中绕组的导线材料。通过使用Litz导线，可以降低集肤效应，电流密度会偏向绞合线的表面，这是绞合线本身的高频电流所产生磁场作用于电流本身所产生的结果，由于集肤效应也可以降低涡流损耗，即所谓的邻近效应，这是由其他绞合线的露磁通造成的。然而，当用于要求比较的大的输出的电力变换变压器中时，由于Litz线包含大量的绞合线，因此无法充分地加以绞合。当将该类型的Litz线用作漏磁型电力变换变压器的绕组导线时，一些绞合线会绕在铁心表面附近，另一些绞合线会绕在间隙附近，从而导致不同绞合线之间电感值的不同。绞合线之间的电磁耦合结果，当有高频电流通过它们时，电流会集中在具有较小电感值的绞合线中，由此增加绕组的损耗，并且难以提高变压器的效率。

因此，可以考虑使用编织线，因为在编织线中，几乎没有象绞合线那样的位置偏移，即使在其大量使用时也是如此。图7表示编织线30构造的一个例子，其中多束导线31被编织在一起，每束导线是由以水平行布置的多根绞合线31a组成的。编织线30所包含的不同的绞合线31是通过彼此平衡地改变其在上、下、左、右各个方向上的位置而编织在一起的。因此，成束导线31和绞合线31a的位置偏移要比Litz线的偏移大大减小。因此，绞合线31a的电感值变化较小。由此可以降低因电流集中在具有较小电感的绞合线中而增加的绕组损耗。

然而，常用的编织线30是以小节距螺旋编织的，例如在同轴电缆的外屏蔽线部分。由于绞合线31a的长度大大超过编织线30的实际长度，因此其直流电阻会比Litz线的大。还有，由于具有窄的编织节距的编织线的宽度会增加，在将多束导线绕在绕线轴上时，导线相互覆盖的部分就会增加。此时，磁链会从外层到里层逐渐增加，从而产生较强的集肤效应，并且在高频下增加绕组阻抗。由于在高频下直流电阻和绕组阻抗会增加，因此，使用通常的编织线30一直以来均未能获得具有足够转换效率的电力变换变压器。

发明概述