專利名稱：變壓器及電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如高壓脈沖變壓器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
圖5是現(xiàn)有例中高電壓變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)。在該現(xiàn)有的高電壓變壓器中，通常是將距鐵心(core)近的內(nèi)周側(cè)的繞組作為初級(jí)輸入側(cè)繞組，將外周側(cè)的繞組作為高電壓輸出繞組，各繞組之間的距離要確保不超過(guò)與填充絕緣材料所對(duì)應(yīng)的絕緣耐壓。而且，為了確保各繞組線軸之間的距離及位置的保持，一般都是采用由內(nèi)周側(cè)線軸的邊緣支撐外周線軸的方法。
然而，使用上述背景技術(shù)中的高電壓變壓器，會(huì)產(chǎn)生以下的問(wèn)題。
由于內(nèi)周側(cè)線軸的邊緣與外周線軸的內(nèi)周相接觸，所以在放電貫通外周線軸之后，有沿著內(nèi)周側(cè)線軸的邊緣的面進(jìn)行的可能性。由于變壓器內(nèi)部的放電對(duì)變壓器的壽命及可靠性有顯著的損害，所以必須確保能夠防止該損害發(fā)生的充分的絕緣距離。但是，這又必須使變壓器大型化，而且，還存在有伴隨著大型化使初級(jí)、次級(jí)繞組之間的結(jié)合惡化，能量轉(zhuǎn)換效率也惡化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而提出，其目的在于提供與現(xiàn)有的變壓器相比放電耐力高的小型高電壓變壓器。
上述目的可以通過(guò)發(fā)明的以下方面而達(dá)到。
本發(fā)明的第一方面為一種變壓器，其特征在于具有內(nèi)周線軸，與所述內(nèi)周線軸同軸配置的外周線軸，覆蓋所述內(nèi)周線軸與所述外周線軸的外部殼體，以及插入在所述內(nèi)周線軸與所述外周線軸之間的位置保持襯套，通過(guò)所述位置保持襯套對(duì)所述內(nèi)周線軸及所述外周線軸的支撐，所述外周線軸對(duì)于內(nèi)周線軸及外部殼體成為非接觸。
本發(fā)明的第二方面為一種變壓器，其特征在于具有將高壓繞組卷繞于線軸的高壓繞組線軸，在與所述線軸同軸配置的另一線軸上卷繞有低壓繞組的低壓繞組線軸，覆蓋所述高壓繞組線軸與所述低壓繞組線軸的外部殼體，以及插入在所述高壓繞組線軸與所述低壓繞組線軸之間的位置保持襯套，通過(guò)所述位置保持襯套對(duì)所述高壓繞組線軸及所述低壓繞組線軸的支撐，所述高壓繞組線軸對(duì)于低壓繞組線軸及外部殼體成為非接觸。
本發(fā)明的第三方面為一種變壓器，其特征在于具有將高壓繞組卷繞于線軸的高壓繞組線軸，在與所述線軸同軸配置的另一線軸上卷繞有低壓繞組的低壓繞組線軸，覆蓋所述高壓繞組線軸與所述低壓繞組線軸的外部殼體，以及插入在所述高壓繞組線軸與所述低壓繞組線軸之間的位置保持襯套，所述位置保持襯套與所述高壓繞組線軸僅在所述高壓繞組線軸的內(nèi)周相接觸。
本發(fā)明的第四方面為一種變壓器，其特征在于具有卷繞有高壓繞組的外周線軸，以及內(nèi)周線軸，該內(nèi)周線軸具有用于與所述外周線軸相嵌合的嵌合凸緣、和用于保持所述嵌合凸緣的凸緣保持腕，它與所述外周線軸同軸配置，卷繞低壓繞組，通過(guò)所述凸緣保持腕的彎曲，使所述低壓繞組與外周線軸內(nèi)面的沿面距離增大。
本發(fā)明的第五方面為一種電源裝置，其特征在于具有本發(fā)明的第一方面的的變壓器，供給用于驅(qū)動(dòng)所述變壓器的低壓繞組的電壓的電源裝置，對(duì)來(lái)自所述電源裝置的供給電壓進(jìn)行切換的任意數(shù)目的開(kāi)關(guān)元件，以及控制所述開(kāi)關(guān)元件的通斷的電路。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供與現(xiàn)有技術(shù)相比放電耐力高的小型高電壓變壓器。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式中高壓變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式中線軸的組裝圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式中高壓變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施方式中的絕緣結(jié)構(gòu)圖及外周線軸嵌合結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖。
圖5是現(xiàn)有例中高電壓變壓器的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明第三實(shí)施方式中的內(nèi)周線軸外形圖及組裝圖。
圖7是本發(fā)明第三實(shí)施方式中的內(nèi)周線軸外形圖及組裝圖。
圖8是本發(fā)明第四實(shí)施方式中基于全橋(Full bridge)方式的變壓器驅(qū)動(dòng)電路的例子。
圖9是本發(fā)明第四實(shí)施方式中基于半橋(Half bridge)方式的變壓器驅(qū)動(dòng)電路的例子。
圖10是本發(fā)明第四實(shí)施方式中基于回歸(Fly-Back)方式的變壓器驅(qū)動(dòng)電路的例子。
圖11是本發(fā)明第二實(shí)施方式中線軸的組裝圖。
具體實(shí)施例方式
下面敘述實(shí)施本發(fā)明的五個(gè)實(shí)施方式。
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式中高電壓變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)圖。而且，圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式中線軸的組裝圖。
在圖1中上側(cè)是高壓繞組低壓側(cè)，下側(cè)是高壓側(cè)，以后稱為低壓側(cè)、高壓側(cè)。
內(nèi)周線軸1上卷繞有初級(jí)輸入繞組2，外周線軸3上卷繞有高電壓輸出繞組4，如圖2所示，在內(nèi)周線軸1與外周線軸3之間插入位置保持用襯套5，形成將它們分別固定的線軸組，由內(nèi)周線軸1將該線軸組嵌合于外部殼體6，填充絕緣材料7。
內(nèi)周線軸1的繞組部的直徑由所使用的鐵心直徑所決定，外周線軸3的繞組部的直徑由內(nèi)周線軸1的繞組部的外徑與取決于使用電壓·填充絕緣材料的貫通絕緣耐電壓距離所決定。
在襯套5的低壓側(cè)設(shè)置有一個(gè)以上的位置決定用凸緣(rib)8，在內(nèi)周線軸1的最壓低側(cè)的邊緣上設(shè)置有與上述凸緣8相對(duì)應(yīng)的位置決定用缺口9，通過(guò)將凸緣8插入其中而進(jìn)行內(nèi)周線軸1-襯套5之間的圓周方向的位置決定。
在襯套5的高壓側(cè)的邊緣設(shè)置有一個(gè)以上的與襯套5的嵌合用凸緣10，在襯套5的內(nèi)周設(shè)置有與上述嵌合用凸緣10相對(duì)應(yīng)的凸緣11，由此嵌合固定內(nèi)周線軸1與襯套5，并且決定內(nèi)周線軸1-襯套5之間的線軸插入方向的位置。
外周線軸3也同樣在低壓側(cè)邊緣上設(shè)置有一個(gè)以上的位置決定用凸緣12，在襯套5上也形成與此相對(duì)應(yīng)的位置決定用缺口13，進(jìn)行襯套5-外周線軸3的位置決定。
如圖1放大圖的放電進(jìn)行路徑所示，襯套5的高壓側(cè)的邊緣，設(shè)置得在放電貫通外周線軸3后，沿該邊緣進(jìn)行而不能到達(dá)初級(jí)繞組2的位置。在該邊緣上也設(shè)置有嵌合·固定用凸緣14，通過(guò)它與對(duì)應(yīng)的外周線軸3的凸緣15的嵌合而固定外周線軸3-襯套5。
這樣，由于外周線軸3是通過(guò)襯套5而對(duì)于內(nèi)周線軸1固定，所以外周線軸3對(duì)于內(nèi)周線軸1是非接觸。
而且，如放大圖所示，在外周線軸3將線軸組嵌合于外部殼體6時(shí)，設(shè)計(jì)成與外部殼體6不接觸。
由此，高壓繞組線軸對(duì)于外部殼體及初級(jí)輸入繞組是非接觸的，通過(guò)從高壓繞組高壓側(cè)沿部件表面進(jìn)行的沿面放電的距離的增大，能夠?qū)⑼庵芫€軸3的直徑抑制為由初級(jí)繞組2-高電壓繞組4間的貫通耐電壓所決定的直徑。這樣，與現(xiàn)有的變壓器相比，能夠提高沿面放電耐力，有利于使變壓器小型化。
而且，例如，由于低壓側(cè)的位置決定凸緣與高壓側(cè)嵌合用凸緣之間的距離越長(zhǎng)，線軸的傾斜越小，所以在襯套的高壓側(cè)邊緣過(guò)分接近低壓側(cè)，線軸的傾斜不可忽視的情況，以及襯套的邊緣的高度過(guò)高，其強(qiáng)度上有問(wèn)題的情況下等，如圖3所示，將襯套設(shè)置為多個(gè)，使高壓側(cè)邊緣的位置各自偏離，與圖1所示的例相比就能夠進(jìn)一步使沿面的距離增大。由此，與現(xiàn)有的變壓器相比，能夠提高沿面放電耐力，有利于使變壓器小型化。
而且，內(nèi)周線軸1、外周線軸3及襯套5的邊緣，除了決定位置用之外，還在盡可能寬的范圍內(nèi)設(shè)置多個(gè)缺口，從而能夠提高絕緣填充材料的浸透性與氣泡的去除性。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施方式中的絕緣結(jié)構(gòu)圖及外周線軸20嵌合結(jié)構(gòu)的放大圖。其特征在于沒(méi)有圖1中的外周線軸3低壓側(cè)的位置決定用凸緣12與襯套5、16的位置決定用缺口9、13及襯套5、16低壓側(cè)的邊緣。
在該外周線軸20的內(nèi)周上，分別設(shè)置有設(shè)在襯套16上的多個(gè)嵌合用凸緣18，以及為了引導(dǎo)至與這些凸緣相對(duì)應(yīng)的外周線軸20的嵌合用凸緣21的導(dǎo)向軌22，來(lái)決定襯套16與外周線軸20的圓周方向的位置。
在導(dǎo)向軌22的終端設(shè)置有嵌合用凸緣21與位置決定用擋板23，通過(guò)設(shè)置有襯套16的嵌合用凸緣18的邊緣與該擋板23的相接，能夠防止外周線軸20在此以上的插入，進(jìn)行外周線軸20對(duì)于線軸插入方向的位置決定。
由此，由于外周線軸20與襯套16的接觸僅限于外周線軸20的內(nèi)周側(cè)，所以不論從外周線軸20到內(nèi)周線軸1的沿面距離是低壓側(cè)還是高壓側(cè)，都能夠增大該距離，即使是在要求初級(jí)與次級(jí)之間絕緣的變壓器中，也能夠有利于使變壓器的形狀小型化。而且，由于由變壓器的形狀小型化能夠改善低壓繞組與高壓繞組之間的結(jié)合，所以結(jié)果是變壓器的能量轉(zhuǎn)換效率也能夠得到改善。
圖6是本發(fā)明第三實(shí)施方式中的內(nèi)周線軸外形圖以及與外周線軸的組裝圖。
該內(nèi)周線軸36上卷繞有初級(jí)輸入繞組2(部件的編號(hào)以圖1為基準(zhǔn))，插入嵌合于卷繞有高電壓輸出繞組4的外周線軸3，形成線軸組，線軸組由內(nèi)周線軸36嵌合于外部殼體6，填充絕緣材料7。
內(nèi)周線軸36上設(shè)置有沿著線軸外周方向延伸的嵌合用凸緣保持腕35，在其最外周部設(shè)置有與外周繞組的嵌合用凸緣34，與相對(duì)應(yīng)于此的外周線軸3的內(nèi)周所設(shè)置的嵌合用凸緣15嵌合并固定。
在本實(shí)施方式中放電是從高電壓輸出繞組4，貫通外周線軸3后通過(guò)嵌合用凸緣34的附近，向凸緣保持腕35的沿面進(jìn)行，到達(dá)初級(jí)輸入繞組2，但通過(guò)凸緣保持腕35的彎曲，能夠增大沿面放電距離，由此能夠提高沿面放電耐力，有利于變壓器的小型化。
圖7是本實(shí)施方式中的內(nèi)周線軸外形圖以及與外周線軸的組裝圖。
通過(guò)在多個(gè)邊緣上設(shè)置具有嵌合用凸緣34的凸緣保持腕35，能夠?qū)⒂赏咕壉３滞?5的彎曲所引起的嵌合時(shí)的傾斜抑制得較小。各邊緣上設(shè)置的嵌合用凸緣是配置成使其相對(duì)于線軸中心軸的圓周上的位置各自不同。
接著對(duì)使用本發(fā)明實(shí)施方式的變壓器的電源裝置加以敘述。
該電源裝置具有本發(fā)明實(shí)施方式中的變壓器、供給用于驅(qū)動(dòng)變壓器的低壓繞組的電壓的電源裝置、對(duì)該電壓進(jìn)行切換的任意數(shù)目的開(kāi)關(guān)元件、以及控制該開(kāi)關(guān)元件的通斷的電路。
電源裝置的一般變壓器驅(qū)動(dòng)電路如以下所示。
圖8是作為變壓器驅(qū)動(dòng)電路一般的全橋結(jié)構(gòu)的倒相(inverter)電路。
圖9是作為變壓器驅(qū)動(dòng)電路一般的半橋結(jié)構(gòu)的倒相電路。
圖10是作為變壓器驅(qū)動(dòng)電路一般的回歸結(jié)構(gòu)的倒相電路。
通過(guò)在電源裝置中使用本發(fā)明實(shí)施方式的變壓器，能夠由更小的變壓器而得到與現(xiàn)有的變壓器同等程度的輸出電壓、輸出電流，且能夠更高效率地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，使變壓器及變壓器以外的電源裝置小型化。
另外，以上詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施方式
，在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下，能進(jìn)行各種變形或變更。所以，本發(fā)明的范圍不是限定于這樣的具體例，而是包括在本發(fā)明的精神和以下記載的權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變形或變更。
權(quán)利要求
1.一種變壓器，其特征在于具有內(nèi)周線軸，與所述內(nèi)周線軸同軸配置的外周線軸，覆蓋所述內(nèi)周線軸與所述外周線軸的外部殼體，以及插入在所述內(nèi)周線軸與所述外周線軸之間的位置保持襯套，通過(guò)所述位置保持襯套對(duì)所述內(nèi)周線軸及所述外周線軸的支撐，所述外周線軸對(duì)于內(nèi)周線軸及外部殼體成為非接觸。
2.一種變壓器，其特征在于具有將高壓繞組卷繞于線軸的高壓繞組線軸，在與所述線軸同軸配置的另一線軸上卷繞有低壓繞組的低壓繞組線軸，覆蓋所述高壓繞組線軸與所述低壓繞組線軸的外部殼體，以及插入在所述高壓繞組線軸與所述低壓繞組線軸之間的位置保持襯套，通過(guò)所述位置保持襯套對(duì)所述高壓繞組線軸及所述低壓繞組線軸的支撐，所述高壓繞組線軸對(duì)于低壓繞組線軸及外部殼體成為非接觸。
3.一種變壓器，其特征在于具有將高壓繞組卷繞于線軸的高壓繞組線軸，在與所述線軸同軸配置的另一線軸上卷繞有低壓繞組的低壓繞組線軸，覆蓋所述高壓繞組線軸與所述低壓繞組線軸的外部殼體，以及插入在所述高壓繞組線軸與所述低壓繞組線軸之間的位置保持襯套，所述位置保持襯套與所述高壓繞組線軸僅在所述高壓繞組線軸的內(nèi)周相接觸。
4.一種變壓器，其特征在于具有卷繞有高壓繞組的外周線軸，以及內(nèi)周線軸，該內(nèi)周線軸具有用于與所述外周線軸相嵌合的嵌合凸緣、和用于保持所述嵌合凸緣的凸緣保持腕，它與所述外周線軸同軸配置，卷繞低壓繞組，通過(guò)所述凸緣保持腕的彎曲，使所述低壓繞組與外周線軸內(nèi)面的沿面距離增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于提高所述低壓繞組線軸與所述高壓繞組線軸之間的沿面放電耐壓。
6.一種電源裝置，其特征在于具有權(quán)利要求1所述的變壓器，供給用于驅(qū)動(dòng)所述變壓器的低壓繞組的電壓的電源裝置，對(duì)來(lái)自所述電源裝置的供給電壓進(jìn)行切換的任意數(shù)目的開(kāi)關(guān)元件，以及控制所述開(kāi)關(guān)元件的通斷的電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于使所述變壓器小型化。
全文摘要
本發(fā)明提供變壓器，其具有內(nèi)周線軸，與所述內(nèi)周線軸同軸配置的外周線軸，覆蓋所述內(nèi)周線軸與所述外周線軸的外部殼體，以及插入在所述內(nèi)周線軸與所述外周線軸之間的位置保持襯套。通過(guò)所述位置保持襯套對(duì)所述內(nèi)周線軸及所述外周線軸的支撐，所述外周線軸對(duì)于內(nèi)周線軸及外部殼體成為非接觸。由此解決由于必須使變壓器大型化，而且伴隨著大型化使初級(jí)、次級(jí)繞組之間的結(jié)合惡化，能量轉(zhuǎn)換效率也惡化的問(wèn)題。由此，達(dá)到提供與現(xiàn)有的變壓器相比抵抗放電的能力高的小型高電壓變壓器的目的。
文檔編號(hào)H01F27/32GK1828791SQ20061005805
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者鈴木智一 申請(qǐng)人:日立視聽(tīng)媒介電子股份有限公司