CN101578672B - 兼有电抗器式变压器 - Google Patents

Abstract

为了不改变变压器的构造就可以容易追加电抗器功能，在壳式铁心(2)上卷绕输入侧线圈(1b)及输出侧线圈(1a)、(1c)，通过对输入侧线圈(1b)施加电压而产生的磁通使得在输出侧线圈(1a)、(1c)感应电压而构成变压器，另外将由卷绕方向相反且匝数相同的两片构成一对的电抗器用线圈(3a)、(3b)卷绕在壳式铁心(2)上，整体形成兼有电抗器式变压器。

Description

兼有电抗器式变压器

技术领域

本发明涉及对例如装载在车辆底板下的车用变压器追加电抗器功能的兼有电抗器式变压器。

背景技术

以往对变压器追加电抗器功能时，一般而言共用一部分铁心，或者将单独制造的电抗器装入变压器。还有的将与变压器分别制造的电抗器与箱体构成一体。

另外，作为以往的兼有并联电抗器式变压器，由设置在变压器的轭铁的一部分的旁路铁心、设置在被轭铁的一部分和旁路铁心包围的空间内的间隙铁心及电抗器线圈构成，旁路铁心形成电抗器的轭铁，并使变压器的线圈和并联电抗器的线圈的卷绕方向形成为轭铁的一部分中的变压器磁通和电抗器磁通互相抵消的方向(参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利特公平06-82582号公报

发明内容

由于以往的兼有电抗器式变压器的结构如上，因此存在的问题是：电抗器成为与变压器不同的构造，零部件数量增加，箱体形状复杂。

本发明为解决如上所述的问题而作，其目的在于提供一种不改变变压器的构造就可以追加电抗器功能的兼有电抗器式变压器。

本发明所涉及的兼有电抗器式变压器包括：铁心；卷绕在铁心上的变压器侧的线圈即输入侧线圈及输出侧线圈；以及卷绕在铁心上、由匝数互相相同的两片或者两组构成一对的电抗器用线圈，将电抗器用线圈互相连接，以使得利用电抗器用线圈产生的磁通互相抵消而构成。

根据本发明所涉及的兼有电抗器式变压器，由于包括：铁心；卷绕在铁心上的变压器侧的线圈即输入侧线圈及输出侧线圈；以及卷绕在铁心上、由匝数互相相同的两片或者两组构成一对的电抗器用线圈，将电抗器用线圈互相连接，以使得利用电抗器用线圈产生的磁通互相抵消，因此不改变变压器本身的结构，就可以容易追加电抗器功能。

另外，由于不变更变压器的铁心构造本身，并且不需要以往那样的旁路铁心，因此可以实现整个装置的小型化及轻量化。再有，由于可以取消以往那样用于将与变压器不同构造的电抗器装入箱体的操作，因此在组装操作方面可以实现成本下降。

附图说明

图1是表示壳式变压器的一般形态的立体图。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的兼有电抗器式变压器的剖视图。

图3是表示其他形态所涉及的兼有电抗器式变压器的剖视图。

图4是表示本发明的实施方式2所涉及的兼有电抗器式变压器的剖视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示所谓的一般的壳式变压器的立体图，图1中，变压器的线圈1卷绕在铁心2上，且铁心2设置成位于线圈1的外侧。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的兼有电抗器式变压器的剖视图，图2是相当于图1的A-A线截面的剖视图。另外，在图1中，线圈1只示出一个，但实际上如图2所示，在铁心2上卷绕多个线圈1a、1b、1c、3a、3b。

图2中，线圈1a、1b、1c是构成变压器的线圈，输入侧线圈1b、和输出侧线圈1a、1c卷绕在铁心2上，并且利用通过对输入侧线圈1b施加电压而产生的磁通，在输出侧线圈1a、1c产生电压。线圈3a、3b是构成电抗器的线圈。

铁心2包括：主铁心2a；平行配置在该主铁心2a的两侧的铁心柱2b；以及将这些主铁心2a及铁心柱2b结合的轭铁2c。在主铁心2a上，在被铁心2包围的空间B的内部卷绕输入侧线圈1b。

另外，在主铁心2a上，在被铁心2包围的空间B的内部还卷绕两个输出侧线圈1a、1c，输出侧线圈1a、1c配置在输入侧线圈1b的两侧，在轴向将其夹住。

电抗器用线圈3a、3b除了卷绕方向互相相反这点以外，是形状相同的线圈，将由这样的卷绕方向相反的两片构成一对的线圈3a、3b卷绕在变压器的同一铁心2上，构成兼有电抗器式变压器。

另外，电抗器用线圈3a、3b使用的是与变压器侧的输出侧线圈1a、1c及输入侧线圈1b匝数不同、形状相同的线圈。

接下来，说明如上所述构成的兼有电抗器式变压器的工作情况。兼有电抗器式变压器装载在车辆的底板下，电力从架空线通过导电弓得到，通过断路器向卷绕在车载用变压器的铁心2上的输入侧线圈1b提供。

从架空线通过导电弓和断路器接收的电压向车载用变压器的输入侧线圈1b输入，进行变压后向车载用变压器的输出侧线圈1a、1c输出。

该输出侧线圈1a、1c的输出向PWM整流器提供，在此处，单相交流电被转换为直流电。再有，该转换的直流电向逆变器供电，在此处，直流电被转换为三相交流电。该三相交流电驱动三相电动机，驱动该车辆的车轮。此处，电抗器用线圈3a、3b设置在上述PWM整流器与逆变器之间，从而起到作为滤波电抗器的作用。

通过在构成兼有电抗器式变压器的各线圈1a、1b、1c、3a、3b中流过电流，在铁心2中分别产生：通过变压器线圈1a、1b、1c产生的如实线所示的磁通O；通过电抗器用线圈3a产生的如虚线所示的磁通p；以及通过电抗器用线圈3b产生的如点划线所示的磁通q。

由于此处电抗器用线圈3a、3b是匝数相同、且卷绕方向相反的形状相同的线圈，因此磁通p、q成为大小相同、且方向相反的磁通。

因而，由于磁通p、q互相抵消，因此在铁心2中只剩下磁通O，铁心2的体积为只通过磁通O即可，与以往的分别构成变压器与电抗器的装置相比，可以实现整个装置的体积的小型化。

如上所述，由于将电抗器用线圈3a、3b构成为与变压器线圈1a、1b、1c同一形状，因此不改变变压器本身的结构，就可以容易追加电抗器功能。

另外，由于不变更变压器的铁心构造本身，并且不需要以往的旁路铁心，因此可以实现整个装置的小型化及轻量化。另外，由于可以取消以往那样用于将与变压器不同构造的电抗器装入箱体的操作，因此在组装操作上可以实现成本下降。

另外，在图2中，通过与线圈3a、3b并排增加其他电抗器用线圈，可以易于使电抗值增加。在这种情况下，由于并排追加以两片为一对的线圈，因此线圈数本身以4、6、8……这样的每隔偶数片增加下去。

此时在设置四片电抗器用线圈时，由两片构成一组，由两组构成一对，整体设置四片电抗器用线圈。下面同样由三片、四片……构成一组，由两组构成一对，整体设置六片、八片……这样的电抗器用线圈。

因此，若含有图2所示的构造，则将由匝数相同、且卷绕方向相反的两片或者两组构成一对的电抗器用线圈卷绕在同一铁心上而构成。另外，在图2中，说明了对主铁心2a不设置间隙的情况，但如图3所示，也可以设置间隙G。

由于据此铁心被完全分割为两个，因此与图2的构造相比，磁通的流动被完全分割为上下两部分，由于磁通的流动在中途不会分流，比较简单，因此空载损耗(core loss，铁心损耗)的产生量减少。另外，通过采用图3所示的构造，由于铁心的宽度在主铁心2a、铁心柱2b及轭铁2c中都相同，因此只要将铁心切割为同一宽度即可。

实施方式2

图4是表示本发明的实施方式2所涉及的兼有电抗器式变压器的剖视图，图中，在变压器侧的线圈1a、1b、1c与电抗器侧的线圈3a、3b之间设置用于使变压器侧的线圈1a、1b、1c不受到电抗器侧的线圈3a、3b的影响的隔离铁心4。即如图4所示，沿轴向X堆叠多个铁心，构成隔离铁心4，以使从电抗器侧的线圈3a泄漏的磁通不会通过变压器侧的线圈1c。

通过这样设置隔离铁心4，可以阻止电抗器侧的漏磁通给变压器侧带来影响，并且可以阻止变压器侧的漏磁通给电抗器侧带来影响。

又如图4所示，也可以在电抗器用线圈3a、3b之间设置用于改变该电抗器用线圈3a、3b的电抗的间隙铁心5。间隙铁心5是将同一形状的多个铁心构成为薄长方形，可以积蓄电抗器用线圈3a、3b之间的漏磁通，沿与轴向X垂直的方向堆叠而构成。

通过这样插入间隙铁心5，可以改变电抗。即，由于在间隙铁心5中漏磁通集中，因此可以增大电抗，因而通过使间隙铁心5的形状、尺寸等变化，可以改变电抗器用线圈3a、3b的电抗。

另外，在图示的结构中，说明了在两片电抗器用线圈3a、3b之间设置间隙铁心5的情况，但电抗器用线圈由四片以上的两组构成时，则在两组电抗器用线圈之间设置间隙铁心。另外，在上述实施方式1、2中，说明了壳式的变压器，但心式的变压器中也可以采用上述结构。另外，在上述说明中，说明了车用的情况，但也可以用于其他用途。

工业上的实用性

本发明不仅可以应用于车用变压器，还可以应用于追加电抗器功能的所有兼有电抗器式变压器。

Claims (3)

1.一种兼有电抗器式变压器，其特征在于，包括：铁心，该铁心具有主铁心、平行配置在该主铁心两侧的铁心柱、以及将这些主铁心及铁心柱结合的轭铁；卷绕在所述主铁心上的变压器侧的线圈即输入侧线圈及输出侧线圈；以及卷绕在所述主铁心上、由匝数互相相同且卷绕方向互相相反的两片或者两组构成一对的电抗器用线圈，将所述一对电抗器用线圈互相连接，以使得利用所述电抗器用线圈产生的磁通互相抵消而构成。

2.如权利要求1所述的兼有电抗器式变压器，其特征在于，在所述变压器侧的线圈和所述电抗器用线圈之间，设置用于使所述变压器侧的线圈不受到所述电抗器用线圈所产生的漏磁通的影响的隔离铁心。

3.如权利要求1或2所述的兼有电抗器式变压器，其特征在于，在所述两片或者两组电抗器用线圈之间，设置用于改变所述电抗器用线圈的电抗的间隙铁心。

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