CN104517707A - 磁平衡叠片式三角形变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁平衡叠片式三角形变压器,包括一三角形铁芯，所述三角形铁芯由上轭部铁芯、下轭部铁芯、三个立柱铁芯组成，上轭部铁芯、下轭部铁芯为相同的三角形，三个立柱铁芯分别连接上轭部铁芯、下轭部铁芯的三边；立柱铁芯上绕有线圈。本发明形成的三相立柱，及每两立柱之间的物理结构、磁传导通路都完全一致。能够保障三相变压器实现电--磁--电的转换效能一致，也能保障作为三相电抗器时其性能一致。在自散热效能明显均衡，不会出现热集中点。实现电力、电子和通信技术的大幅度的提高。是适应新型绿色电能技术革命的一种产品，能够大幅度的提升绿色电能技术发展的一种产品。

Description

磁平衡叠片式三角形变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，具体的来说涉及一种磁平衡叠片式三角形的变压器。

背景技术

卷绕型的三角形三相铁芯变压器，就其实用性和适用生产的工艺性方面具有以下不可逾越的缺陷，第一，其采用仿形片卷绕成型，让其立柱横截面成30°+150°的菱形结构，两两立柱并放，才能够紧密配合，达到最小外部结构尺寸和最佳电磁效能。但是，这对卷片开料工艺设备保障难度大，还会形成一定的用料损耗。第二，就密闭结构铁芯的线包绕制，及对绝缘处理来讲，相对于不能实现自动化加工，就都难以得到基本保障。最终其电气性能也没有绝对保障。第三，相对于适用，不同功率等级和绝缘等级对绕制线包成型、绝缘处理都有本质的差异，密闭铁芯的线包绕制是一个限制。第四，相对于高频技术新材料的采用，卷绕型的三角形结构因其卷料的成型要求，就无法实现。

参看图1，在常规E型三相铁芯中，结构和电磁回路说明如下：

一，Tab和Tac的磁路长度不一致，Tca和Tcb的磁路长度也不一致，Tba和Tbc的磁路长度是一致的，且是短的一种。二，扼部，传导的磁力线为四单位（以每个示意线条为一个单位），和立柱相同。而在新式三角形三相铁芯中，相对应的，第一，六种磁路的长度全部一致，第二，扼部所传导的磁力线为两单位，比立柱少一半。

形成的效果是：常规E型三相铁芯中，中柱B的磁路长度短且平衡。造就其电感量会大于边上两柱，其电--磁--电的转换效率最高。但是由于物理结构，其散热效果又比边上两柱差。无论在安装方式和冷却方式上如何处置，这两方面的弊端都存在。特别是在倡导新兴绿色能源的现在，其弊端会成为重大障碍。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种磁平衡叠片式三角形变压器。

为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：

磁平衡叠片式三角形变压器, 包括一三角形铁芯，所述三角形铁芯由上轭部铁芯、下轭部铁芯、三个立柱铁芯组成，上轭部铁芯、下轭部铁芯为相同的三角形，三个立柱铁芯分别连接上轭部铁芯、下轭部铁芯的三边；立柱铁芯上绕有线圈。

上轭部铁芯的三角形内部设置有上张紧支架；下轭部铁芯的三角形内部设置有下张紧支架；上张紧支架、下张紧支架均为三角形；上张紧支架、下张紧支架的三个角设有绝缘固定耐热夹板，上轭部铁芯、下轭部铁芯分别通过绝缘固定耐热夹板固定，三根长螺杆分别穿过上下绝缘固定耐热夹板安装在一安装板上；上张紧支架、下张紧支架的中心设置有轴孔，一根两端带有螺母的杆穿过所述轴孔在两端锁紧。

上轭部铁芯、下轭部铁芯均为正三角形。

上轭部铁芯、下轭部铁芯由卷片卷绕成型，卷片为等宽等厚带材。

三个立柱铁芯用带材裁剪成型，带材与上轭部铁芯、下轭部铁芯带材相同。

三个立柱铁芯与上轭部铁芯、下轭部铁芯紧压边缘氩弧焊焊接。

三个立柱铁芯与上轭部铁芯、下轭部铁芯采用外部固定保持紧配合。

有益效果，本发明形成的三相立柱，及每两立柱之间的物理结构、磁传导通路都完全一致。能够保障三相变压器实现电--磁--电的转换效能一致，也能保障作为三相电抗器时其性能一致。在自散热效能明显均衡，不会出现热集中点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为现有技术中常规E型三相铁芯结构示意图。

图2 为本发明所述的三角形三相铁芯的结构示意图。

图3为本发明所述的磁平衡叠片式三角形的变压器的俯视结构示意图。

图4为图3的A—A方向剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参看图2，本发明中，三角形的结构和电磁回路说明如下：

从图可以看出，A、B、C三立柱分别在扼部正三角形的三个中点，形成的磁密闭回路几何尺寸完全一致，相对空间结构、距离均一致。

三角形铁芯的组成：三角形铁芯由三个相同的规格材料组成的相同尺寸的立柱分别承担三个单相线包磁性部分，上下各一个正三角形成为扼部，其材料和中柱一致。承担的作用是实现相邻两中柱的磁传导。

参看图3和图4，三角形铁芯由上轭部铁芯5、下轭部铁芯2、三个立柱铁芯7组成，上轭部铁芯5、下轭部铁芯2为相同的正三角形，三个立柱铁芯7分别连接上轭部铁芯5、下轭部铁芯2的三边；立柱铁芯7上绕有线圈。

上轭部铁芯5的三角形内部设置有上张紧支架6；下轭部铁芯2的三角形内部设置有下张紧支架4；上张紧支架6、下张紧支架4均为三角形；上张紧支架6、下张紧支架4的三个角设有绝缘固定耐热夹板3，上轭部铁芯5、下轭部铁芯2分别通过绝缘固定耐热夹板3固定，三根长螺杆8分别穿过上下绝缘固定耐热夹板3安装在一安装板1上；上张紧支架6、下张紧支架4的中心设置有轴孔，一根两端带有螺母的杆8穿过所述轴孔在两端锁紧。自散热风流向9为通过中间间隙向上散热。

三角形变压器的铁芯采用的材料

扼部采用相等宽度的片，采用任意厚度、任意材质的磁性材料均可以通过自动化设备成型。特别适应于新型微晶、非晶类高频铁芯类超薄型带材的采用，为中高频三相交流产生设备的制造技术简单化和大功率化提供了技术支持。立柱部分，同样适用于规模化制作，同样适用于工频到高频的所有磁性材料。高频化电磁转换时，磁路长度及磁密等引起漏感的技术参数会需要更加突出的要求。常规E型三相铁芯相应的有致命的差异缺陷，全密闭式卷绕铁芯在高频超薄材料的采用上、线包卷绕工艺上和功率全面覆盖范围上，也有不可克服的限制。就存在推广的难度。本方案铁芯的技术特点是：适用于低频到高频全频率范围的三相电磁转换，适用于规模化制作。产品工艺化水品高，一致性和质量持续性等均很高。特别是对高频使用环节达到其余模式三相变压器、电抗器不可实现的新高度。

线包的结构和散热

线包的关键参数主要是采用的线材的品质、截面形状和绝缘等级。线材一般采用带绝缘层的漆包铜（铝）线或玻璃丝包铜（铝）线绕制。以自散热为条件，选取足够小的磁密和线包电流密度。

三角形铁芯变压器、电抗器结构方式相对于常规E型结构散热三相变压器、电抗器条件均匀，通风条件更好。如图二所示。常规E型结构线包成并列布局，中心线包和两边沿线包的磁感应强度有差异、通风风道条件有差异，导致其发热条件和散热条件有较大误差。而三角形铁芯变压器、电抗器在图二所示立式安装条件下，上述缺陷均能得到克服，在所有的电磁参数上，实现了三相之间相对的一致。散热条件相对是最佳效果了。

固定和安装

三角形铁芯变压器、电抗器结构方式，相对于常规E型结构三相变压器、电抗器在支撑和固定方式上更复杂，如图二所示，需要专用绝缘夹板和张紧支撑件。但复杂的结构采用模具化制作后就显得很可靠和简单。而且能够保障铁芯和安装底板的磁绝缘。安全性和可靠性相对提高。

安装方式采用中心螺杆固定，三角形支撑点结构在实现安装可靠时更具有平稳度可调整的优势。在设备超重或超大型时更加适用。

整机接线

整机接线相对于各种变压器、电抗器来讲，都差异不明显。因为接线根据整机安装方式来定。以线包绕制工艺调整后，均能够实现最佳出现方式并同时保障安全性和便利性。

磁平衡叠片式三角形变压器相对于常规E型三相变压器的优点：

磁平衡叠片式三角形变压器，克服常规E型三相铁芯的弊端，被发现并被设计出来的。形成的三相立柱，及每两立柱之间的物理结构、磁传导通路都完全一致。能够保障三相变压器实现电--磁--电的转换效能一致，也能保障作为三相电抗器时其性能一致。在自散热效能明显均衡，不会出现热集中点。在常规E型变压器所有适用的行业产品，均可以采用和代替。

新式叠片式三角形铁芯实现的工艺突破和适用性

本新式叠片式三角形铁芯，是将三角形的扼部单独实施卷绕成型，卷片为等宽等厚带材，加工也可采用自动化装置。工艺效率明显。中柱，采用等宽等厚及与扼部材料一致的带材采用自动化设备裁剪成型。线包，无论采用筒式式密绕、筒式间隔绕还是采用盘式方法绕制线包，均可以采用自动化设备加工。采用绝缘底筒成型材料。整机装配时，可将中柱与扼部实施紧压边缘氩弧焊焊接，也可采用外部固定保持立柱与扼部紧配合成型。在各个方面，都具有其先进性和适用性。就根本来讲，就是实现了加工工艺的自动化突破。

铁芯材料加工的可自动化，相对于常规E铁芯型所采用的先进工艺方法，均可继承；还没有孔洞等损耗磁路的工艺。磁路利用率最高。

线包装配及绕制成型，均没有限制，利于实现各种规格范围的涵盖。是实现三相变压器的真正更新换代产品。

特别适用于三相电抗器的使用。在专业的电力无功补偿治理设备中，电抗器的大量采用和高要求，因为本产品的实现而变得轻松易行。

磁平衡新式叠片式三角形变压器，电抗器的前景

磁平衡新式叠片式三角形铁芯制作三相变压器和电抗器在如下几个方面，能够实现电力、电子和通信技术的大幅度的提高。是适应新型绿色电能技术革命的一种产品，能够大幅度的提升绿色电能技术发展的一种产品。

一，适用于各种规格的三相变压器、三相电抗器采用。小规范的数据采集型变压器、传感器等，受制约于E型的限制，其技术精度无法逾越。大功率甚至超大功率的变压器、电抗器，也是受到E型结构相对缺陷的限制，其变换效率和损耗、转换精度都受影响。而本专利的产品结构突破将其均变为可能。成为完全的替代，而成本相对却无任何的增加。其质量提升所带来的效益前景、市场前景相当可观。

二，适用于全自动化、模具化规模生产。在生产规模效益和质量保障效益等方面，具有不可替代的巨大效益前景。也利于大规模推广采用。

三，产品的新的应用环境也具备十分明显的前景优势。那就是在采用已经研制成功的各种合金形式的非晶材料产品的高频化大功率产品，在将来的电能质量保障领域具有十分巨大的优势。基于非晶产品属于超薄型带材，采用最少加工程序和模具化加工是对该类产品实现最大质量利用的基础。本新式铁芯形式就完全符合这个要求。也就是说，采用高频模式的大功率设备构成中，采用本新式三角形变压器和电抗器是其整体效能实现的基本保障。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明专利要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.磁平衡叠片式三角形变压器, 包括一三角形铁芯，其特征是，所述三角形铁芯由上轭部铁芯、下轭部铁芯、三个立柱铁芯组成，上轭部铁芯、下轭部铁芯为相同的三角形，三个立柱铁芯分别连接上轭部铁芯、下轭部铁芯的三边；立柱铁芯上绕有线圈。

2.根据权利要求1所述的磁平衡叠片式三角形变压器，其特征是，上轭部铁芯的三角形内部设置有上张紧支架；下轭部铁芯的三角形内部设置有下张紧支架；上张紧支架、下张紧支架均为三角形；上张紧支架、下张紧支架的三个角设有绝缘固定耐热夹板，上轭部铁芯、下轭部铁芯分别通过绝缘固定耐热夹板固定，三根长螺杆分别穿过上下绝缘固定耐热夹板安装在一安装板上；上张紧支架、下张紧支架的中心设置有轴孔，一根两端带有螺母的杆穿过所述轴孔在两端锁紧。

3.根据权利要求2所述的磁平衡叠片式三角形变压器，其特征是，上轭部铁芯、下轭部铁芯均为正三角形。

4.根据权利要求2所述的磁平衡叠片式三角形变压器，其特征是，上轭部铁芯、下轭部铁芯由卷片卷绕成型，卷片为等宽等厚带材。

5.根据权利要求2所述的磁平衡叠片式三角形变压器，其特征是，三个立柱铁芯用带材裁剪成型，带材与上轭部铁芯、下轭部铁芯带材相同。

6.根据权利要求2所述的磁平衡叠片式三角形变压器，其特征是，三个立柱铁芯与上轭部铁芯、下轭部铁芯紧压边缘氩弧焊焊接。

7.根据权利要求2所述的磁平衡叠片式三角形变压器，其特征是，三个立柱铁芯与上轭部铁芯、下轭部铁芯采用外部固定保持紧配合。