CN102360806A - 曲折绕组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种曲折绕组，包括有初级绕组和次级绕组，所有初级绕组和次级绕组中至少一组是由有由金属制成的多片曲折的金属板制成，各块金属板依次叠加，各块金属板从上至下首、尾依次连接从而形成呈Z字形并使各块金属板连成通路，各块金属板叠加后形成有可插入磁芯的通孔。本发明克服了现有技术中的不足而提供一种曲折绕组。

Description

曲折绕组

【技术领域】

本发明涉及一种绕组，具体涉及曲折绕组。

【背景技术】

一般的变压器由两个重要原件组成，即磁芯及绕组。磁芯是电能转换的中间原件，其作用是加强磁场，提高电磁能量转换效率。绕组按功能分为输入绕组和输出绕组，输入绕组将电能转换为磁场能量，输出绕组将磁能转换为电能输出，通过输入绕组与输出绕组匝数不同实现变压。而变压器的性能如何，基本上由绕组来决定。

但是，现有变压器的绕组会存在以下不足：

其一、由于现有变压器的绕组都是通过线圈一匝一匝地绕制在磁芯上。这样在加工过程会比较麻烦，时间长。

其二，由于变压器的绕组和磁芯产生热量较多，但时散热性能差，常常会造成温度过高，使绕组的寿命变短。

其三，由于现有两相或三相的变压器为单磁路设计，这样功率集中，发热更高，降温更难，效率更低。

其四，大功率变压器的绕组制造工艺非常复杂，传统的制造方法在制造成本上具有很大的压力。

其五，市场上现有绕组铜导线的价格不断上升，给变压器制造带来更大的压力。

【发明内容】

本发明目的是克服了现有技术中的不足而提供一种曲折绕组。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下列技术方案：

曲折绕组，其特征在于包括有初级绕组和次级绕组，所有初级绕组和次级绕组中至少一组是由有由金属制成的多片曲折的金属板2制成，各块金属板2依次叠加，各块金属板2从上至下首、尾依次连接从而形成呈Z字形并使各块金属板2连成通路，各块金属板2叠加后形成有可插入磁芯3的通孔4。

如上所述的曲折绕组，其特征在于所述的金属板2由金属铝或者其他导电材料制成的导电板。

如上所述的曲折绕组，其特征在于所述的金属板2呈M形状，相邻的金属板2首、尾两端焊接。

如上所述的曲折绕组，其特征在于所述初级绕组和次级绕组的通孔4的个数各有三个。

如上所述的曲折绕组，其特征在于相邻的金属板2表面之间留有相互绝缘的间隙。

如上所述的曲折绕组，其特征在于所述金属板2由一块长条形金属板经冲裁后形成的。

如上所述的曲折绕组，其特征在于所述曲折绕组1至少有一组。

本发明与现有技术相比有如下优点：

本发明利用曲折型绕组代替了常规使用的线圈，解决了特殊用途下变压器产生热量较多的问题，提高了散热性能，而且通过多磁路设计保证电能输出的高效率及整体结构的紧凑性。

其二，本发明采用多磁路设计，多磁路可以实现功率分配降低总厚度，提高降温效率，此处采用三磁路的分配方式。

其三，三相变压电路及每相的三磁路功率分配形式。输入绕组与输出绕组，分别是以一定匝数为一组，输入绕组与输出绕组间隔分布，这种方式有效的提升的感应效率，同时还可以通过绕组接线，在不改变绕组匝数的情况下实现多种变压方式。

其四，使用曲折绕组制造技术，能够使变压器的绕组方便地使用铝材料，此举可以节省大量的战略物质，同时降低制造成本。

其五，采用多磁路技术以后，使变压器厚度比传统至少降低了一倍以上，有利于在特殊场合的应用。

其六，采用曲折绕组的技术，可以使绕组能够方便地实现外部引线连接，便于得到不同的输出特性。

【附图说明】

图1是本发明的分解示意图。

图2是本发明金属板的平面示意图。

图3是本发明分解后的俯视图。

图4是本发明的立体示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明进行详细描述：

如图所示，曲折绕组，包括有初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组均包括有由金属制成的多片曲折的金属板2，各块金属板2依次叠加，各块金属板2从上至下首、尾依次连接从而形成呈Z字形并使各块金属板2连成通路。即由多块金属板依次叠加起来，之后将相邻金属板的首尾端部连接起来，使最上面金属板的一端与最下面金属板的一端能够通电，相当变压器的“线圈”。

各块金属板2叠加后形成有可插入磁芯3的通孔4。通孔4的形状与磁芯3的形状相同。由于采用金属板作为“线圈”，则功率大大地提高。

作为本实施例的优选方式，所述的金属板2由金属铝或其他导电材料制成的导电板，比如铜或其它金属材料或非金属的导电材料。在本实施例的中，金属板2采用金属铝。金属铝电阻小，而且价格低。

作为本实施例的优选方式，所述的金属板2呈M形状，相邻的金属板2首、尾两端焊接。

作为本实施例的优选方式，所述通孔4的个数有三个，从而实现三磁路功率分配。多磁路可以实现功率分配降低总厚度，提高降温效率。

作为本实施例的优选方式，相邻的金属板2表面之间留有相互绝缘的间隙，此处散热效果也非常显著。

作为本实施例的优选方式，所述金属板2由一块长条形金属板经冲裁后形成的。

作为本实施例的优选方式，在初级绕组或次级绕组中，至少有一组采用所述曲折绕组1，作为初级绕组或次级绕组或者全部采用曲折绕组，实现变压器的变压过程。

作为本实施例的优选方式，所述曲折绕组1至少有一组是输入绕组和至少有一组是输出绕组。输入绕组与输出绕组，分别是以一定匝数为一组，输入绕组与输出绕组间隔分布，这种方式有效的提升的感应效率，同时还可以通过绕组接线，在不改变绕组匝数的情况下实现多种变压方式。

本发明的变压器磁芯的形状直接影响了曲折形绕组的形状。在设计过程中，主要关联的参数是：

磁芯舌宽表示层叠组中最宽层的宽度b_max

磁芯舌宽表示层叠组中最窄层的宽度b_min

磁芯层数n_c为奇数

单层磁芯厚度b_f

注：磁芯从内向两侧对称均匀收窄

则其收窄量等差a＝2b_max-b_min/n_c-1

能紧密包裹磁芯六边形总宽b＝n_cb_max-b_min/n_c-1

能紧密包裹磁芯六边形总高度h＝n_cb_f

六边形两斜边夹角α＝2arctan[n_cb_max-b_min/n_c-1²b_f]

磁路数量n_z

曲折绕组单边宽度b_z

绕组与磁芯间的距离d_rc＝2mm，也可以根据需要设计。

磁芯柱间距d_z两磁芯中心间距

空间结构要求d_z＞b，此处按d_rc＝0mm计算。

d_z＝b_max+b_z/cos α/2

变压器相数n_x

由图2可知：

L₂＝2tg α/2b_z+b_min

面积A＝(b_min+L₂)b_z/2

L₃＝n_cb_f+b_z/cos α/2

单片绕组面积S＝(b_min+L₂)b_z/2+L₃b_z

S＝[b_min+2tg α/2b_z+b_min]b_z/2+n_cb_f+b_zb_z/cos α/2

材料利用率 $\mathrm{\η}=1-A/(A+S)$

$=1-\frac{(b\min +L2)\mathrm{bz}/2}{(b\min +L2)\mathrm{bz}/2+(b\min +L2)\mathrm{bz}/2+L3\mathrm{bz}}100\%$

绕组厚度d

单片绕组体积V＝Sd＝[(b_min+L₂)b_z/2+L₃b_z]d

单片绕组质量m＝0.0027V

输入绕组与输出绕组匝数总和为n₁

绕组总数为n₁n_zn_x

绕组总质量M＝n₁n_zn_xm

变压器绕组总高度H＝n₁d

变压器绕组总宽度B＝n_cb_f+2b_z

变压器绕组总长度L＝n_zn_x+1d_z

＝n_zn_x+1[b_max+b_z/cos α/2]

以上所有公式经过化简得到关于变量组{b_maxb_minn_cb_fn_xdn₁n_zb_z}的函数组，可以根据这些进行参数化设计绕组形状，并判断其材料利用率是否符合设计者要求。

式中：b_max：铁芯舌宽表示层叠组中最宽层的宽度

b_min：铁芯舌宽表示层叠组中最窄层的宽度

n_c：铁芯层数n_c为奇数

b_f：单层铁芯厚度

n_x：变压器相数

d：绕组厚度

n₁：输入绕组与输出绕组匝数总和为

n_z：磁路数量

b_z：曲折绕组单边宽度。

Claims (7)

1.曲折绕组，其特征在于包括有初级绕组和次级绕组，所有初级绕组和次级绕组中至少一组是由有由金属制成的多片曲折的金属板(2)制成，各块金属板(2)依次叠加，各块金属板(2)从上至下首、尾依次连接从而形成呈Z字形并使各块金属板(2)连成通路，各块金属板(2)叠加后形成有可插入磁芯(3)的通孔(4)。

2.根据权利要求1所述的曲折绕组，其特征在于所述的金属板(2)由金属铝或者其他导电材料制成的导电板。

3.根据权利要求1或2所述的曲折绕组，其特征在于所述的金属板(2)呈M形状，相邻的金属板(2)首、尾两端焊接。

4.根据权利要求3所述的曲折绕组，其特征在于所述初级绕组和次级绕组的通孔(4)的个数各有三个。

5.根据权利要求3所述的曲折绕组，其特征在于相邻的金属板(2)表面之间留有相互绝缘的间隙。

6.根据权利要求3所述的曲折绕组，其特征在于所述金属板(2)由一块长条形金属板经冲裁后形成的。

7.根据权利要求3所述的曲折绕组，其特征在于所述曲折绕组(1)至少有一组。

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