[发明专利]增强型本安变压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种特殊用途的变压器，具体涉及一种中小功率的增强型本安变压器。

背景技术

本质安全型隔离变压器简称本安型变压器。GB3836.4《爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型》以及IEC60079-0：《爆炸性气体环境电气设备 第0部分：通用要求》中对其各项指标进行了明确的规定。本质安全型“i”intrinsic safety是电气设备的一种防爆型式，它将设备内部和暴露于潜在爆炸性华景的连接导线可能产生的电火花和热效应能量限制在不能产生点燃的水平。本安型变压器的电路在正常工作和规定的故障条件下，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境。

传统的本安变压器有下列几种方式：

1.    平面变压器型本安变压器

其磁芯和绕组均为平面结构，具有高频、低造型的特点。

平面变压器按设计制作工艺的不同，可分为印刷电路(PCB)型，厚膜型、薄膜型、亚微米型 4 种。平时使用的电磁炉也是平面变压器的一种特殊应用，炉子的电磁盘是变压器的初级，锅底为变压器次级兼负载。

印刷电路 PCB型变压器如图1所示，用单层或多层PCB板和磁芯构成，故也称为平板变压器。如图1所示，在此变压器中，印刷在PCB板上的铜箔替代了普通变压器中漆包线。并在PCB板的两侧布置有铁氧体磁芯，变压器的初次级由PCB的基板隔开，基板的材质通常采用环氧树脂基板或纸基板等绝缘材料。    

GB3836.4-2010表5第4列要求本安型变压器固体绝缘间距≥1.0mm；平板变压器的初、次间可由1mm厚的基板隔开，以满足本安与非本安的间的安全间距的要求，同时也满足绝缘耐压得要求。

其主要缺点如下：

A、窗口利用率低，仅为0.25~0.3，传统变压器的窗口利用率为 0.4，其体积也较大。

B、pcb铜箔及间距宽度均比较小，铜箔易开路、铜箔间易短路，因此变压器不良率偏高。

C、线圈的匝数越多，PCB的层数越多。随着PCB的层数增多，PCB成本费用急剧增加。为减少成本，需提高变压器的频率，高频率磁芯和驱动电路均不是常用器件，也就导致变压器及整机成本大大增加。

D、绕组数量有限，对于多电压输出的场合，几乎不适合。

E、在本安场合应用时磁芯周围不能放器件，占电路板面积大。

F、初次级间、初次级与磁芯间的绝缘耐压完全依赖于PCB厂家的生产工艺和材料水平，每一批次间质量也不尽相同，使得此类本安变压器安全性能常常处于危险的边缘，风险极大。

2．灌浇型本安变压器

如图2所示，在同一磁芯上覆盖第一绝缘处理层，其上绕制第一绕组，在第一绕组外灌浇第二绝缘处理层，在第二绝缘处理层上绕制第二绕组，最后用外壳封装。利用浇封化合物实现了电气原件与外部环境的隔离，在GB3836.4-2010表5第3列规定通过浇封化合物的间距≥2.0mm，且线圈周围胶封高度不小于1.0mm。

其主要缺点如下：

A、灌胶过程中经常出现气泡，有气泡后就不能满足本安要求，导致制造时报费率较高；

B、为满足GB3836.4的灌胶要求，变压器的尺寸会变得更大。

C、由于其长宽高尺寸均较大，不利于本安电气设备的小型化设计。

3．固体绝缘型本安变压器

属于初次级固体绝缘间距大于1mm的本安变压器。

经检索，中国专利文献CN1770334A公开了一种一种具有安全爬电距离的变压器，在变压器的铁芯与线圈支架之间设置衬套，通过衬套的翻边结构同时满足了小型化和安全爬电距离的要求。然而该结构并非为本安变压器所设计，不具备封闭线圈的功能，无法将其直接应用到本安变压器上。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可靠性高、生产成本低、结构紧凑的增强型本安变压器。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的增强型本安变压器，包括线圈、骨架和磁芯，所述骨架的外表面具有绕线槽，所述骨架的内部具有贯通通道，所述磁芯部分容置于通道中；相邻的绕线槽之间具有分隔槽，所述骨架外套设有第一护罩，所述第一护罩具有容纳骨架的矩形腔室，所述腔室的底部具有用于装入骨架的开口，所述腔室的侧壁上具有与骨架通道相连通的通孔,所述第一护罩的两侧具有翻边，所述翻边与腔室外壁形成容纳部分磁芯的凹槽，所述磁芯外部套设有第二护罩。

作为优选，所述磁芯E形磁芯，包括两侧柱和一中心柱，所述中心柱容置于通道中，所述侧柱外套设有第二护罩。