一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器

文档序号:854563 发布日期:2021-03-16 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器 (Transformer suitable for ionic electric propulsion system power supply processing unit ) 是由 张保平 武荣 王少宁 郑瀚 尹晓丽 冯玮玮 徐恒通 于 2019-12-26 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器,通过采用态环氧材料制作逐层嵌套的变压器骨架,采用环氧灌封胶将变压器整体灌封,灌封胶通过骨架侧面的开孔将绕组及骨架之间的空隙密实填充,具有固体绝缘作用,防止产生低气压并发生介质阻挡气放电,同时,环氧灌封胶能够与固态环氧骨架表面产生较好的相溶性,并与漆包线之间具有较好的粘接性,保证内部材料间良好的热传导。(The invention discloses a transformer suitable for an ionic electric propulsion system power supply processing unit, which is characterized in that a transformer framework nested layer by layer is manufactured by adopting a state epoxy material, an epoxy pouring sealant is adopted to encapsulate the whole transformer, the pouring sealant densely fills gaps between a winding and the framework through an opening on the side surface of the framework, the transformer has a solid insulation effect, low air pressure is prevented from being generated, dielectric barrier gas discharge is prevented from being generated, meanwhile, the epoxy pouring sealant can generate better intermiscibility with the surface of the solid epoxy framework, and better adhesion property is realized between the epoxy pouring sealant and an enameled wire, so that good heat conduction between internal materials is ensured.)

一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器

技术领域

本发明属于变压器技术领域,具体涉及一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器。

背景技术

离子推力器通过栅极之间的高电压场强将放电室内部的等离子体加速引出产生反作用力,主要应用于航天器轨道转移、轨道维持及动量轮卸载等任务。航天器上,将100V直流母线通过开关电源升压至高压并施加至离子推力器的栅极上,获取栅极间的高电压场强。开关电源通过MOSFET将100V直流电源变换为交流,输入至变压器初级,通过匝比升压至所需要的电压。现有的开关电源变压器使用环形磁芯时,通常直接将两个或多个绕组直接绕制在磁芯上,各绕组之间使用绝缘薄膜(聚酰亚胺或聚四氟乙烯)隔离,同时,为了加强绝缘,进行了真空浸漆处理。当次级升压至几百伏特至上千伏特时,由于低压绕组和高压绕组之间间距过小,且手工绕制过程中电气绝缘间隙均匀性无法得到保证,同时绝缘漆材料质损率较高,引起产品内部空气隙较多,容易引发击穿放电;尤其进入真空环境后,绕组之间小空隙中贮存的空气很难快速泄漏,工作时极易引发介质阻挡放电现象,使变压器使用寿命大幅下降;另外,变压器与安装面接触面积仅仅是环形线条状,不利于变压器热量散发。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器,能够根据需要为离子推力器提供相应的电压。

本发明提供的一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器,包括磁芯1、变压器骨架、绕组及外壳8,采用环氧灌封胶将所述变压器骨架灌封于所述外壳8内;所述变压器骨架为固态环氧材料;

所述变压器骨架包括多个套接的环形体,所述环形体为侧壁内具有空腔的空心圆柱,位于内层的环形体套接于位于外侧的环形体的所述空腔内;位于最内层的环形体A为真空密封腔体,该密封腔体内封装所述磁芯;在除环形体A之外的每个环形体的表面上均绕制绕组,所述绕组产生环绕所述磁芯1轴向的磁场,所述绕组引出变压器的输入或输出端;除环形体A之外的每个环形体的表面均具有灌胶孔。

进一步地,所述环形体的外表面具有限位结构9,所述限位结构9用于限定环形体之间的距离。

进一步地,所述环形体分为上、下两部分。

进一步地,所述环形体的外侧表面具有环形切口A,所述环形体的内侧表面具有环形切口B和环形切口C,所述环形切口A、环形切口B和环形切口C将环形体的表面分割为上部、中部和下部,所述中部为空心筒体。

进一步地,所述环形体A的表面上具有通气孔。

进一步地,所述外壳为中空的圆柱体结构,使变压器灌封为圆柱体状。

进一步地,位于不同层的所述环形体的所述限位结构的尺寸各不相同。

有益效果:

1、本发明通过采用态环氧材料制作逐层嵌套的变压器骨架,各层骨架之间具有不同的间距,使初级绕组与磁芯、高压绕组与低压绕组间相互隔离,增加了高低压绕组间的间距;通过采用环氧灌封胶将变压器整体灌封,灌封胶通过骨架侧面的开孔将绕组及骨架之间的空隙密实填充,具有固体绝缘作用,防止产生低气压并发生介质阻挡气放电,同时,环氧灌封胶能够与固态环氧骨架表面产生较好的相溶性,并与漆包线之间具有较好的粘接性,保证内部材料间良好的热传导;

2、本发明通过圆柱状的外壳将变压器灌封成圆柱体状,圆柱状变压器能够增加与安装面之间的接触面积,有利于变压器热耗传导散热,提高变压器工作可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器的主视图。

图2为本发明提供的一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器的上下结构变压器骨架的示意图。

图3为本发明提供的一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器的三段结构变压器骨架的示意图。

其中,1-磁芯,2-内骨架,3-初级绕组,4-中间骨架,5-次级绕组A,6-外骨架,7-次级绕组B,8-外壳,9-套筒A,10-套筒B,11-限位结构,201-上环形体,202-下环形体,203-中间筒体。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。

本发明提供的一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器,包括磁芯1、变压器骨架、绕组及外壳8,变压器骨架为固态环氧材料,并且采用环氧灌封胶将变压器骨架灌封于外壳8内,由于环氧灌封胶能够与固态环氧骨架表面产生较好的相溶性,并与漆包线之间具有较好的粘接性,因此,能够保证变压器内部材料间良好的热传导。

变压器骨架包括多层环形体,环形体为侧壁内具有空腔的空心圆柱,环形体由内而外逐层嵌套,如处于内层的环形体嵌套在其外层的环形体的腔内。环形体为上下分体式结构,上环形体201、下环形体202扣合形成环形体,如图2所示。环形体的外表面具有限位结构,能够限制相互嵌套的环形体之间的距离,且限位结构可以具有不同的尺寸,以保证各层骨架之间具有不同的间距,以便将初级绕组与磁芯、高压绕组与低压绕组隔离,充分增加高低压绕组间的间距。

其中,位于最内层的环形体为密封腔体,该密封腔体具有用于将密封腔体抽真空的通气孔,磁芯封装于该密封腔体内,封装有磁芯的环形体的外表面上不绕制绕组。封装有磁芯的环形体嵌套于其外层环形体的圆柱腔体内,位于外层的环形体的外表面上沿环形体的轴向方向绕制绕组,且位于外层的环形体的侧壁上具有开孔,灌封胶通过开孔流入环形体内部将绕组及骨架之间的空隙密实填充,具有固体绝缘作用,防止产生低气压并发生介质阻挡气放电。通过绕组引出变压器的输入或输出端。

本发明中变压器的外壳为中空的圆柱体结构,使变压器灌封为圆柱体状,圆柱状变压器能够增加与安装面之间的接触面积,有利于传导散热,提高变压器工作可靠性。

实施例:

本实施例以4层柱状的变压器骨架结构为例说明本发明提供的一种适用于离子式电推进系统电源处理单元的变压器,如图1所示,包括磁芯1、内骨架2、初级绕组3、中间骨架4、次级绕组A5、外骨架6、次级绕组B7、外壳8、套筒A9、套筒B10及安装螺孔11。

本发明中的磁芯为环形磁芯,初级绕组输入100V,共8匝,每匝由15股0.56mm规格的漆包线组成,最大可通过15A电流,绕制在内骨架上,内骨架与中间骨架距离1.5mm;次级绕组A为44匝,每匝由7股0.4mm规格的漆包线组成,最大可通过5A电流,绕制在中间骨架上,中间骨架与外骨架距离1.5mm,次级绕组A输出600~700V高压;次级绕组B为33匝,每匝由3股0.4mm规格的漆包线组成,最大可通过500mA电流,绕制在外骨架上,外骨架与外壳间距2mm,次级绕组B输出300V高压。通过该设计保证初级绕组与磁芯之间以及高低压绕组之间的间距,防止间距过小而发生放电击穿。

在另一实施例中,为了便于加工出高度更高的环形体,将环形体分为三个部分,即上环形体201、下环形体202与中间筒体203,由上述三部分组合形成环形体,如图3所示。

本发明中,在外壳的约束下,使用环氧灌封胶将变压器进行整体灌封,保证变压器内部无空隙,灌封完成后通过加热烘干使胶体固化。在低压气或真空状态下,由于胶体存在高低压之间不会出现低气压区或空隙,避免发生低气压放电击穿;胶体固化后,变压器底面为圆柱面,通过安装螺孔将变压器紧固在安装面上,变压器底面与安装面充分接触,有利于变压器热耗通过传导散热,防止变压器由于过热而失效,提高变压器可靠性。

综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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