CN101777417A - 小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器，主要由铁芯(1)、缠绕在该铁芯(1)上的初级(2)以及缠绕在该初级(2)上的次级(3)组成，其特征在于：还包括将铁芯(1)、初级(2)和次级(3)均嵌入在其内部的由有机混合物所形成的变压器机体(4)，且所述的次级(3)均设置于初级(2)的外侧，铁芯(1)的周边与该变压器机体(4)之间还形成有用于冷却铁芯(1)的水槽(5)。本发明的变压器机体由环氧树脂及石英粉混合制作而成，因此不仅能大幅度的降低整个变压器的质量，而且由于环氧树脂具有较好的绝缘性能，从而使得该变压器的绝缘等级可以轻松的提高到5kV以上。

Description

小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器，具体是指一种小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器。

背景技术

目前，钢铁淬火已广泛的采用感应加热的方式来作为加热源，而中频淬火变压器作为其电能的转换设备，其性能的稳定与否对钢铁的淬火具有至关重要的作用。传统的中频淬火变压器在长期的使用过程中虽能较好的满足人们的各种需求，但其仍存在以下缺点：1、传统的中频淬火变压器的体积较大、质量较重，同时由于该中频淬火变压器的初级、次级及铁芯均是由25路进水和25路出水所构成的冷却系统来进行冷却，因此使得传统的中频淬火变压器不仅结构非常复杂，而且维护极为不便。2、传统的中频淬火变压器的铁芯为“E”型，且该铁芯的冷却是采用向缠绕在其表面上的铜管内通入冷却水，由冷却水间接吸收其热量的方式来实现的。由于铁芯是通过铜管来间接带走热量的，因此其热交换效率较低，如果要将传统的中频淬火变压器做成大功率密度淬火变压器，就势必会增加铁芯截面积(即增加铁芯的重量和体积)，从而会导致增大该变压器的体积和质量，进而增加制作成本。3、传统的中频淬火变压器的变比可调部分是采用串、并联的方式来实现，因此也使得需调节变比时调节非常复杂，不能很好的满足人们快捷调节变比的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服目前传统中频淬火变压器体积大、质量重、结构复杂的缺点，提供一种不仅体积小、质量轻，而且结构非常简单的一种小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器。

本发明的目的通过下述技术方案实现：小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器，主要由铁芯、缠绕在该铁芯上的初级以及缠绕在该初级上的次级组成。同时，该小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器还包括有将铁芯、初级和次级均嵌入在其内部的由有机混合物所形成的变压器机体，且所述的次级均设置于初级的外侧，铁芯的周边与该变压器机体之间还形成有用于冷却铁芯的水槽。

进一步地，所述的初级由1路紫铜矩形铜管在铁芯上连续绕制18匝构成，且在其第0、2、4、6、8、15、17及18匝处均设有抽头；同时，该紫铜矩形铜管的一端形成初级进水口，另一端则形成初级出水口。

所述的次级则由4路紫铜矩形铜管分别在初级上单匝绕制而成的上次级，以及由6路紫铜矩形铜管分别在初级上单匝绕制而成的下次级构成。同时，上次级的4路紫铜矩形铜管的一端均并联在一起形成上次级进水口，其另一端也并联在一起形成上次级出水口；所述的下次级的6路紫铜矩形铜管的一端均并联在一起形成下次级进水口，其另一端也并联在一起形成下次级出水口。

为了便于冷却铁芯，在水槽上也分别设有用于冷却水流通的铁芯进水口和铁芯出水口。

为了更好的实现本发明，所述的铁芯制作成“C”型，所述的有机混合物则由环氧树脂及石英粉混合而成。同时，在初级与次级之间、初级与铁芯之间均设有高绝缘强度的绝缘纸。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的变压器机体由环氧树脂及石英粉混合制作而成，因此不仅能大幅度的降低整个变压器的质量(如相同变压器容量为800KVA时，可以将传统的淬火变压器的质量由120Kg降至66Kg)，而且由于环氧树脂具有较好的绝缘性能，从而使得该变压器的绝缘等级可以轻松的提高到5KV以上。

(2)本发明的冷却系统将传统的25路进水、25路出水简化为4路进水和4路出水，因此大幅度的简化了整个变压器的结构，大幅度地的降低了变压器的体积(如相同变压器容量为800KVA时，可以将传统的淬火变压器的体积由420mm×480mm×420mm减小到500mm×330mm×230mm)。

(3)由于本发明还在初级与次级、初级与铁芯间还设有高绝缘强度的绝缘纸，加之铁芯的热量直接由水槽内的冷却水吸收，因此使得整个变压器的性能更加稳定，其工作频率范围也从1～8KHz提升到1～10KHz。

附图说明

图1为本发明的正面整体结构示意图。

图2为本发明的背面整体结构示意图。

图3为图1所示的A-A剖面结构示意图。

图4为本发明的初级、次级与铁芯之间的剖面结构示意图。

其中，图中附图标记对应的零部件名称为：

1-铁芯，2-初级，3-次级，4-变压器机体，5-水槽，6-抽头，7-初级进水口，8-初级出水口，9-上次级，10-下次级，11-上次级进水口，12-上次级出水口，13-下次级进水口，14-下次级出水口，15-铁芯进水口，16-铁芯出水口。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1～4所示，本发明的铁芯1与传统的淬火变压器所采用的铁芯不同，本发明的铁芯采用日本新日铁公司生产的型号为23ZDKH85的C型铁芯。

在该C型的铁芯1上缠绕有作为整个变压器的初级2和缠绕在初级上的次级3，其具体结构如图4所示。该初级2由1路紫铜矩形铜管在铁芯1上连续绕制18匝构成，且在其第0、2、4、6、8、15、17及18匝处均设有抽头6，以确保能方便、快捷的改变整个变压器的变比。该紫铜矩形铜管的内部是空心的，为了确保冷却水能在该初级2的紫铜矩形铜管内部流通，因此该紫铜矩形铜管的一端形成初级进水口7，另一端则形成初级出水口8。

次级3由上次级9和下次级10两个部分组成，其中，上次级9由4路紫铜矩形铜管分别在初级2上单匝绕制而成，而下次级10则由6路紫铜矩形铜管分别在初级2上单匝绕制而成。为了便于初级抽头，上次级9的4路紫铜矩形铜管分别设置在初级2的紫铜矩形铜管外侧，并分布在初级2所形成的相邻两匝之间，即在初级2的两匝紫铜矩形铜管之间外侧上便设有一匝上次级9的紫铜矩形铜管。同时，该上次级9的4路紫铜矩形铜管的一端均并联在一起形成上次级进水口11，其另一端也并联在一起形成上次级出水口12。运行时，冷却水从上次级进水口11进入，在分别经4路紫铜矩形铜管后从上次级出水口12流出，从而达到冷却上次级9的目的。

相应的，下次级10的6路紫铜矩形铜管也分别设置在初级2的每两匝紫铜矩形铜管外侧间。同样，下次级10的这6路紫铜矩形铜管的一端也均并联在一起形成下次级进水口13，其另一端也并联在一起形成下次级出水口14。运行时，冷却水从下次级进水口13进入，在分别经6路紫铜矩形铜管后从下次级出水口14流出，从而达到冷却下次级10的目的。

为了降低整个变压器的质量，提高整个变压器的绝缘等级，本发明还用有机混合物制作成变压器机体4，从而将铁芯1、初级2、上次级9和下次级10均嵌入在其内部，即使铁芯1、初级2、上次级9和下次级10均镶嵌在变压器机体4的内部。为了确保绝缘效果，该有机混合物优先采用环氧树脂及石英粉混合而成。

由于初级2是缠绕在铁芯1的外部，加之有变压器机体4定型，因此在铁芯1的四周与变压器机体4之间还形成有一个水槽5。铁芯1便位于该水槽5的内部，同时，在该水槽5上还设有铁芯进水口15和铁芯出水口16。运行时，冷却水从铁芯进水口15进入，然后直接与铁芯1之间进行热交换，再吸收铁芯1的热量后直接从铁芯出水口16排出，从而实现冷却铁芯1的目的。由于该种冷却方式是冷却水直接与铁芯1接触，而不是由传统的初级2或次级3内部的冷却水间接的吸收铁芯1的热量，因此采用该种方式能显著的提高其热交换效率。

由于本发明的冷却系统总共只有4路冷却水路，即用于冷却铁芯1的铁芯冷却水路、用于冷却初级2的初级冷却水路、用于冷却上次级9的上次级冷却水路和用于冷却下次级10的下次级冷却水路，而每个冷却水路都只具有一个进水水路和一个出水水路，因此本发明的冷却系统就形成了4路进水和4路出水，较传统淬火变压器的25路进水和25路出水相比，其冷却系统结构非常精简，能有效的提高其性能的稳定性和降低成本。

为了便于进一步的提高本发明的绝缘等级，在初级2与上次级9之间、初级2与下次级10之间及初级2与铁芯1之间均设有高绝缘强度的绝缘纸。由于本发明的变压器机体4也具有高强度的绝缘性能，因此加上与这些绝缘纸的配合使用，本发明的整体绝缘等级可达5KV以上。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (7)

1.小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器，主要由铁芯(1)、缠绕在该铁芯(1)上的初级(2)以及缠绕在该初级(2)上的次级(3)组成，其特征在于：还包括将铁芯(1)、初级(2)和次级(3)均嵌入在其内部的由有机混合物所形成的变压器机体(4)，且所述的次级(3)均设置于初级(2)的外侧，铁芯(1)的周边与该变压器机体(4)之间还形成有用于冷却铁芯(1)的水槽(5)。

2.根据权利要求1所述的小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器，其特征在于：所述的初级(2)由1路紫铜矩形铜管在铁芯(1)上连续绕制18匝构成，且在其第0、2、4、6、8、15、17及18匝处均设有抽头(6)；同时，该紫铜矩形铜管的一端形成初级进水口(7)，另一端则形成初级出水口(8)。

3.根据权利要求2所述的小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器，其特征在于：所述的次级(3)由4路紫铜矩形铜管分别在初级(2)上单匝绕制而成的上次级(9)，以及由6路紫铜矩形铜管分别在初级(2)上单匝绕制而成的下次级(10)构成；所述上次级(9)的4路紫铜矩形铜管的一端均并联在一起形成上次级进水口(11)，其另一端也并联在一起形成上次级出水口(12)；所述的下次级(10)的6路紫铜矩形铜管的一端均并联在一起形成下次级进水口(13)，其另一端也并联在一起形成下次级出水口(14)。

4.根据权利要求1所述的小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器，其特征在于：在水槽(5)上设有用于冷却水流通的铁芯进水口(15)和铁芯出水口(16)。

5.根据权利要求1～4任一项所述的小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器，其特征在于：所述的铁芯(1)为“C”型。

6.根据权利要求5所述的小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器，其特征在于：所述的有机混合物由环氧树脂及石英粉混合而成。

7.根据权利要求5所述的小体积大功率密度一体封装中频淬火变压器，其特征在于：在初级(2)与次级(3)之间及初级(2)与铁芯(1)之间均设有高绝缘强度的绝缘纸。

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