CN101120421A - 有磁屏蔽装置的变压器铁芯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变压器铁芯，其包括由可磁化的材料制成的铁芯内部。漏磁通在铁芯外部区内产生涡流，该涡流导致功率损失和局部高温。通过用至少一种可磁化的分层材料组成局部包围铁芯内部的屏蔽装置，导引并从铁芯内部的外侧区导出漏磁通。这导致显著减小在铁芯内部的涡流形成，并因而防止变压器铁芯严重的局部受热及功率损失。

Description

有磁屏蔽装置的变压器铁芯
技术领域
本发明涉及一种带有由可磁化材料制成的磁屏蔽装置的变压器铁芯。
背景技术
在变压器工作时除了在铁芯内导引的主磁通外，还形成漏磁通，漏磁通部分垂直地进入变压器铁芯柱内。往往围绕铁芯内部的外侧设置夹紧装置，该夹紧装置通过轴向压力固定分层的铁芯和设在铁芯周围的线圈架。
按照本发明意义的变压器铁芯，是按规定使用于电磁式机械，例如变压器或电感器中的任何可磁化的铁芯。在本发明意义内的铁芯内部，是用于导引磁通的变压器铁芯的可磁化的部分。
漏磁通在铁芯外段和/或在夹紧装置内产生涡流，涡流可能导致铁芯或夹紧装置局部强烈地被加热。迄今采取下列措施应对此疑难问题，亦即将铁芯外部区分成宽度较小的分段以及通过使用狭窄或开缝的夹紧装置，减小功率损失和局部加热。然而这样做的缺点是，尽管可以减少功率损失，但另一方面尤其对于大功率的变压器并不能阻止局部加热。
由现有技术同样已知一些围绕整个线圈架的屏蔽装置。例如在DE3627890A1中介绍了一种有磁屏蔽装置的变压器以及一种制造这种屏蔽装置的方法。按照该发明，变压器具有一个包括一些围绕中间铁芯柱卷绕的变压器绕组的三柱式叠片铁芯，其中，磁屏蔽装置由铜短路带组成，铜短路带垂直于柱纵向地绕叠片铁芯和绕组延伸。DE3940025A1公开了一种由可磁化材料组成的变压器屏蔽绕组。按此发明的屏蔽绕组卷绕在变压器的两个绕组部分之间，在这里屏蔽绕组使用一种磁导率低的可磁化材料。这种由现有技术已知的绕组所存在的缺点是，尽管防止了对整个线圈架的外部干扰影响，但并没有抑制在线圈架内部、尤其在铁芯外侧上的漏磁通。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题是，减小或防止作用在铁芯内部的外侧上的漏磁通，以及若存在夹紧装置，也减小或防止作用在铁芯内部外侧旁夹紧装置内部的漏磁通。
上述技术问题通过权利要求1的主题内容得以解决。有利地，围绕铁芯内部至少局部设置屏蔽装置，其中，屏蔽装置具有一种有至少一种可磁化材料的层状结构。通过使用可磁化的分层材料，例如硅钢片，将漏磁通导引到硅钢片内以及在分层的屏蔽装置中只引起小的功率损失。由于对漏磁通的所述导引，在铁芯内部的外侧中不产生涡流，从而显著降低或完全避免在此区域内部的功率损失和局部加热。与没有本发明的屏蔽装置的变压器铁芯相比，在屏蔽装置内部的功率损失和局部加热显著减小。
有利地，在铁芯内部与屏蔽装置之间设置用于在铁芯内部造成轴向压力的装置。使用分层的铁芯内部，要求在分层的铁芯内部上持续保持轴向压力。这种大多也称为夹紧装置的装置直接设在铁芯内部旁。由于需要高的强度，所以这些用于产生轴向压力的装置经常用导电和导磁的材料制造，例如钢或其他金属薄板。在有磁干扰影响时，在这些用于产生轴向压力的夹紧装置内部通过感应涡流引起局部高温和大的功率损失。按惯例这种夹紧装置由分层的金属构成，除此之外它们如铁芯内部的外部区那样分段。这按现有技术在使用所述的变压器铁芯时将变压器的最大可能功率减到最小程度。
优选地，将屏蔽装置分成段。将屏蔽装置分成段，一方面允许屏蔽装置围绕铁芯内部或围绕施加轴向压力的装置快速和模块式构成。屏蔽装置的这种分段结构同样允许制成直接与变压器相配的屏蔽装置。由此防止用于产生轴向压力的装置和/或铁芯外部区有高度局部过热的危险。从而能制成比迄今更可靠地针对较大漏磁通的变压器。同样，使用按本发明的变压器铁芯显著地降低了功率损失。
此外，可以实现每个变压器铁芯柱更高的功率。铁芯内部的外侧区或夹紧装置的分段结构在采用按本发明的变压器铁芯时可以完全取消，由此可以实现一种结构明显更简单和成本更低的变压器结构。
按本发明规定，屏蔽装置沿轴向的长度等于或大于围绕变压器铁芯的线圈架轴向长度。在极端情况下屏蔽装置可以沿整个变压器铁芯柱布置，并因而也减少漏磁通对封闭的磁轭及其他可能存在的构件的负面影响。优选地规定，屏蔽装置的层状结构平行于磁场可能的漏磁通方向定向。在这里，这种定向可鉴于变压器内部造成的或鉴于外部可能的漏磁通方向平行地定向。磁通按理想的方式沿分层导引并因而在夹紧装置旁或从铁芯内部的外侧区引开。
本发明一项优选的特征是，铁芯内部由分层的铁芯段构成，以及屏蔽装置沿铁芯最外侧分段的外侧或沿用于产生轴向压力的装置设置。
此外，屏蔽装置与铁芯内部共同借助通常绝缘的扎带固定。在扎带内部，屏蔽装置用一种绝缘材料，例如纸屑压制板或浇铸树脂，附加地固定和电绝缘。按理想的方式，屏蔽装置的可磁化材料是如在电磁式机器中使用的那种硅钢片。
附图说明
其他有利的设计可见权利要求书。下面借助附图详细说明本发明的内容。附图中：
图1示意性表示按照本发明具有两个在周围的线圈架的变压器铁芯剖的面图；
图2a示意性表示按照本发明具有两个整体式屏蔽装置的变压器铁芯的横截面图；以及
图2b示意性表示按照本发明具有两个分别分段式结构的屏蔽装置的变压器铁芯横截面图。
具体实施方式
图1表示按照本发明的变压器铁芯1沿变压器铁芯1轴向的示意剖面图。沿分层的铁芯内部2的外侧，可以看到一个用于在铁芯内部2和线圈架5上产生轴向压力的夹紧装置3。围绕夹紧装置3设屏蔽装置4，它防止由周围线圈架5内的电流引起的漏磁通侵入铁芯内部2和夹紧装置3中。铁芯内部2、夹紧装置3和屏蔽装置4用扎带6固定。在适当选择材料时，扎带6满足另一个作为围绕铁芯内部2的绝缘外套的功能。图中用虚线表示沿变压器铁芯1的纵轴线。
图2a和2b分别表示按照本发明的变压器铁芯1横截面图。除了构成铁芯内部2的铁芯段的分层结构外，可以清楚看到围绕铁芯内部2的夹紧装置3。夹紧装置3沿径向可以或是连续的或是分段结构。在按图2a和2b的夹紧装置3上连接屏蔽装置4。如图2a所示，屏蔽装置4有沿整个要屏蔽面的一种分层结构。与之不同，鉴于变压器铁芯1及其屏蔽装置的模块式结构，按照图2b由屏蔽装置4的分层元件组成的分层结构应是有利的。借助外扎带6固定屏蔽装置4，该屏蔽装置或完全、但也可以至少沿磁轭的方向围绕变压器铁芯。与之不同地，围绕铁芯内部2的屏蔽装置4的固定可借助与铁芯内部2、与夹紧装置3或与其他固定元件(未表示)的连接件实现。屏蔽装置4的固定也可以借助屏蔽装置的材料固化在铁芯内部2或夹紧装置3周围的拉力或压力作用下实现。

Claims (9)

1.一种变压器铁芯(1)，包括由可磁化材料制成的铁芯内部(2)，其特征为：围绕所述铁芯内部(2)至少局部设屏蔽装置(4)，其中，所述屏蔽装置(4)具有一种有至少一种可磁化材料的层状结构。
2.按照权利要求1所述的变压器铁芯(1)，其特征为，在所述铁芯内部(2)与屏蔽装置(4)之间设置用于在铁芯内部上造成轴向压力的装置(3)。
3.按照权利要求1或2所述的变压器铁芯(1)，其特征为，所述屏蔽装置(4)分成段。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的变压器铁芯(1)，其特征为，所述屏蔽装置(4)沿轴向的长度等于或大于围绕变压器铁芯(1)的线圈架(5)的轴向长度。
5.按照权利要求1至4任一项所述的变压器铁芯(1)，其特征为，所述屏蔽装置(4)的层状结构平行于外磁场可能的漏磁通方向定向。
6.按照权利要求1至5任一项所述的变压器铁芯(1)，其特征为，所述铁芯内部(2)由分层的铁芯段构成，以及屏蔽装置(4)沿最外侧铁芯段的外侧设置。
7.按照权利要求1至6任一项所述的变压器铁芯(1)，其特征为，所述屏蔽装置(4)借助围绕屏蔽装置(4)的扎带(6)固定。
8.按照权利要求1至7任一项所述的变压器铁芯(1)，其特征为，在所述屏蔽装置(4)与扎带(6)之间的绝缘材料固定该屏蔽装置(4)。
9.按照权利要求1至8任一项所述的变压器铁芯(1)，其特征为，所述屏蔽装置(4)的可磁化材料是硅钢片。
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