三层绝缘线——变压器小型化的先锋
2003-11-26 14:54:28
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三层绝缘线——变压器小型化的先锋
Triple Insnlated Winding Wire——Pioneer of Miniature Transformer
提到变压器小型化，很多人都不约而同的会想到"三层绝缘线"。本文将从三层绝缘线的产生、应用、特点、同类产品的比较等几个方面系统的为大家介绍三层绝缘线。
1、三层绝缘线的产生和如何实现变压器的小型化？
其实这两个问题是不可分开的，因为恰恰是变压器小型化的要求促成了三层绝缘线的产生。图1为三层绝缘电线产生的背景分析图：
可以看到早在80年代中后期到九十年代初随着开关电源的小型轻量化和高效率化，三层绝缘电线作为时代发展的要求就已经产生。时至今日三层绝缘电线已经有近20年的发展历史了。也许不少人会问为什么开关电源的小型轻量化会促进三层绝缘电线的产生和发展呢？
首先，各种电子设备、通信设备为保持其中的集成电路（IC）可以运作，需变为低压直流。也就是说，除使用电池之外必须把交流电（100V或200V）变换成低压直流电。
而微型化、自动化不断发展的家用电器和通信设备等多数都需要这种电源。进而随着电子设备和通信设备的小型化，电源的小型化已成为了不可回避的问题。
如果留意我们身边的生活，也许大家还记得当我们还没有了解变压器这一行的时候不管是开关电源还是充电器、或是继电器，只要我们看到一个黑黑的盒子，可以插在插座上的我们都习惯叫它“变压器”。这虽然是我们一个习惯性的错误，但足以证明变压器在这些设备中的重要程度。其实也正是如此，不管是开关电源也好，充电器、继电器也好，它们要实现小型化的根本就是实现其内部变压器的小型化。
1.1 高频变压器。
商用频率（50HZ～60HZ）可以在一秒钟从一次电源到二次电源传递50次（60）次能量。
而对50kHz高频来说，因为其可以实现一秒钟传递50，000次能量的速度，所以如果在传递能量相同的情况下传递相当于1次的能源只需要千分之一秒。这不但可以使在产生、接受能量的1次和2次线圈的圈数减少，还可以使能源通路的铁芯断面积减小。这也正是采用高频可以实现变压器小型化的原因之一。
1.2 以往变压器和使用三层绝缘电线变压器的区别
解决这个问题之前我们先看图2：
从上图我们可以看出使用三层绝缘线能够使变压器小型化的主要原因是可以除去小型化的障碍--屏蔽和部分的层间胶带。三层绝缘线的三层强化绝缘结构能够起到和绝缘胶带一样或更好的绝缘效果。
2、三层绝缘线--变压器小型化的先锋
虽然同属于三层绝缘电线，但根据其材质、作用、耐温耐压等的不同，类似产品间却也存在着差别。目前全球约有10～20家厂商有能力生产这种绝缘电线（包含不符合安全规格的产品），笔者只在这里介绍比较熟悉的日本古河电工生产的“TEX-E”。
T(Triple) EX(Extruded)-E(Tharmal Class E)中文意思可以译为--采用押出被覆树脂方法，连续3次押出形成的耐温等级为"E"（连续使用耐温最高可达120℃）的绝缘电线。其树脂是由从里面数第一和第二层为软钎焊聚酯类耐热树脂（Modified PET），第三层（最外层）为聚酰胺类树脂(Polyamide)构成。其中第三层采用的聚酰胺是一种可以发挥其化学和机械的特性，免受变压器寿命试验带来的化学影响，且有利于线圈缠绕的材料。
由此可见三层绝缘线之所以一定要为三层，除了必须达到"安规"中规定的强化绝缘的要求以外，还和工艺上对它的耐温耐压以及化学稳定性的要求有关。我国国内的厂商多采用外加套管或一层绝缘线，这种方法从降低成本的角度来讲是可行的，且大多实验也证明这种方法可以实现客户要求的耐温耐压的标准。但由于这种绝缘线多存在厚度不均匀或有被侵蚀的不良现象，从长远角度来说这种绝缘线不仅会对变压器的寿命产生直接影响，而且存在着安全隐患。所以我还是建议使用正规的三层（强化）绝缘电线，这种电线才真正是电线自身拥有安全规格中规定的强化绝缘机能的绝缘线。
刚才说过即使同属于三层绝缘电线，不同的厂家在其工艺和性能方面也是存在差别的。以下图和表1为例：
上图为两种不同工艺的三层绝缘电线，大家可以做一比较。
3、TEX-E的发展方向
如上所述，TEX-E是一种耐温到120度的绝缘电线，目前是被顾客使用最多的一种绝缘电线。究其原因，主要是此种绝缘电线得到了多数海外机关安全规格的认证（UL、BSI等），而且TEX-E也可以应用到Class B（耐温130度）的绝缘系统中。如表2：
“E级的绝缘线可以达到B级标准”——这对大多数厂家来说又是一个节省成本的好消息（E级的绝缘线要比B级的便宜）。当然这样的条件是必须要使用古河（FURUKAWA）独立的UL认证系统。
除此之外我们还可以看到古河公司已经开发研制出了B——F级的耐温优良的TEX制品。这是由于变压器的小型化使变压器本身的放热面积减少而使变压器本身的温度上升，这决定了必须开发耐温更高的绝缘电线。
另一方面，如刚才所述：高频化是其发展的方向。但在使用电线导体是单股线的时候由于受电气性趋表效应的影响，对高频抵抗增大，从而使变压器整体的效率降低。基于此种原因古河公司又开发出了多股绞线TEX--TEX-ELZ.。未来相信其适中的价格和对导体根数选择的自由度会越来越得到厂家的认可。■
Triple Insnlated Winding Wire——Pioneer of Miniature Transformer
提到变压器小型化，很多人都不约而同的会想到"三层绝缘线"。本文将从三层绝缘线的产生、应用、特点、同类产品的比较等几个方面系统的为大家介绍三层绝缘线。
1、三层绝缘线的产生和如何实现变压器的小型化？
其实这两个问题是不可分开的，因为恰恰是变压器小型化的要求促成了三层绝缘线的产生。图1为三层绝缘电线产生的背景分析图：
可以看到早在80年代中后期到九十年代初随着开关电源的小型轻量化和高效率化，三层绝缘电线作为时代发展的要求就已经产生。时至今日三层绝缘电线已经有近20年的发展历史了。也许不少人会问为什么开关电源的小型轻量化会促进三层绝缘电线的产生和发展呢？
首先，各种电子设备、通信设备为保持其中的集成电路（IC）可以运作，需变为低压直流。也就是说，除使用电池之外必须把交流电（100V或200V）变换成低压直流电。
而微型化、自动化不断发展的家用电器和通信设备等多数都需要这种电源。进而随着电子设备和通信设备的小型化，电源的小型化已成为了不可回避的问题。
如果留意我们身边的生活，也许大家还记得当我们还没有了解变压器这一行的时候不管是开关电源还是充电器、或是继电器，只要我们看到一个黑黑的盒子，可以插在插座上的我们都习惯叫它“变压器”。这虽然是我们一个习惯性的错误，但足以证明变压器在这些设备中的重要程度。其实也正是如此，不管是开关电源也好，充电器、继电器也好，它们要实现小型化的根本就是实现其内部变压器的小型化。
1.1 高频变压器。
商用频率（50HZ～60HZ）可以在一秒钟从一次电源到二次电源传递50次（60）次能量。
而对50kHz高频来说，因为其可以实现一秒钟传递50，000次能量的速度，所以如果在传递能量相同的情况下传递相当于1次的能源只需要千分之一秒。这不但可以使在产生、接受能量的1次和2次线圈的圈数减少，还可以使能源通路的铁芯断面积减小。这也正是采用高频可以实现变压器小型化的原因之一。
1.2 以往变压器和使用三层绝缘电线变压器的区别
解决这个问题之前我们先看图2：
从上图我们可以看出使用三层绝缘线能够使变压器小型化的主要原因是可以除去小型化的障碍--屏蔽和部分的层间胶带。三层绝缘线的三层强化绝缘结构能够起到和绝缘胶带一样或更好的绝缘效果。
2、三层绝缘线--变压器小型化的先锋
虽然同属于三层绝缘电线，但根据其材质、作用、耐温耐压等的不同，类似产品间却也存在着差别。目前全球约有10～20家厂商有能力生产这种绝缘电线（包含不符合安全规格的产品），笔者只在这里介绍比较熟悉的日本古河电工生产的“TEX-E”。
T(Triple) EX(Extruded)-E(Tharmal Class E)中文意思可以译为--采用押出被覆树脂方法，连续3次押出形成的耐温等级为"E"（连续使用耐温最高可达120℃）的绝缘电线。其树脂是由从里面数第一和第二层为软钎焊聚酯类耐热树脂（Modified PET），第三层（最外层）为聚酰胺类树脂(Polyamide)构成。其中第三层采用的聚酰胺是一种可以发挥其化学和机械的特性，免受变压器寿命试验带来的化学影响，且有利于线圈缠绕的材料。
由此可见三层绝缘线之所以一定要为三层，除了必须达到"安规"中规定的强化绝缘的要求以外，还和工艺上对它的耐温耐压以及化学稳定性的要求有关。我国国内的厂商多采用外加套管或一层绝缘线，这种方法从降低成本的角度来讲是可行的，且大多实验也证明这种方法可以实现客户要求的耐温耐压的标准。但由于这种绝缘线多存在厚度不均匀或有被侵蚀的不良现象，从长远角度来说这种绝缘线不仅会对变压器的寿命产生直接影响，而且存在着安全隐患。所以我还是建议使用正规的三层（强化）绝缘电线，这种电线才真正是电线自身拥有安全规格中规定的强化绝缘机能的绝缘线。
刚才说过即使同属于三层绝缘电线，不同的厂家在其工艺和性能方面也是存在差别的。以下图和表1为例：
上图为两种不同工艺的三层绝缘电线，大家可以做一比较。
3、TEX-E的发展方向
如上所述，TEX-E是一种耐温到120度的绝缘电线，目前是被顾客使用最多的一种绝缘电线。究其原因，主要是此种绝缘电线得到了多数海外机关安全规格的认证（UL、BSI等），而且TEX-E也可以应用到Class B（耐温130度）的绝缘系统中。如表2：
“E级的绝缘线可以达到B级标准”——这对大多数厂家来说又是一个节省成本的好消息（E级的绝缘线要比B级的便宜）。当然这样的条件是必须要使用古河（FURUKAWA）独立的UL认证系统。
除此之外我们还可以看到古河公司已经开发研制出了B——F级的耐温优良的TEX制品。这是由于变压器的小型化使变压器本身的放热面积减少而使变压器本身的温度上升，这决定了必须开发耐温更高的绝缘电线。
另一方面，如刚才所述：高频化是其发展的方向。但在使用电线导体是单股线的时候由于受电气性趋表效应的影响，对高频抵抗增大，从而使变压器整体的效率降低。基于此种原因古河公司又开发出了多股绞线TEX--TEX-ELZ.。未来相信其适中的价格和对导体根数选择的自由度会越来越得到厂家的认可。■
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