CN105593956B - 耦合线圈的构造以及变压器 - Google Patents

Abstract

耦合线圈的构造具备：多个初级线圈，缠绕导线而形成；多个次级线圈，设置成与多个初级线圈产生互感，在多个初级线圈中的一个初级线圈的中途部分，交叉连接有其他初级线圈，其中，将多个次级线圈中的与一个初级线圈互感的次级线圈，通过具有初级线圈的轴向尺寸以上的宽度的一个导体，构成为耦合线圈。

Description

耦合线圈的构造以及变压器

技术领域

本发明的实施方式涉及耦合线圈的构造以及变压器。

背景技术

以往，例如在斯科特接线变压器等中，由于以下的理由而采用耦合线圈。即，例如图5所示的斯科特接线变压器10具备：铁芯11、主座初级线圈12、T座初级线圈13、主座次级线圈14和T座次级线圈15。各线圈12、13、14、15分别通过将导线缠绕于铁芯11而构成。T座初级线圈13的一方的端部与作为主座初级线圈12的中途部分的中点N交叉连接。在T座初级线圈13的端子V以及主座初级线圈12的端子U、W连接有未作图示的三相电源。

第一单相负载91连接于次级线圈14、15中的主座次级线圈14的端子1u、1v。此外，第二单相负载92连接于T座次级线圈15的端子2u、2v。主座次级线圈14的输出电压和T座次级线圈15的输出电压彼此具有90°的相位差。该情况下，在主座初级线圈12与主座次级线圈14之间、以及T座初级线圈13与T座次级线圈15之间产生互感。

图6示出了图5的斯科特接线变压器10中仅在主座次级线圈14的端子1u、1v连接有第一单相负载91、而在T座次级线圈15的端子2u、2v未连接有第二单相负载9的状态下的变压器10的电流的情形。主座初级线圈12中流动的电流i1m和主座次级线圈14中流动的电流i2m以抵消彼此的安匝数的方式流动。该情况下，主座初级线圈12以及主座次级线圈14的短路阻抗成为两线圈12、14间的漏阻抗。

与此相对，图7示出了图5的斯科特接线变压器10中仅在T座次级线圈15的端子2u、2v连接有第二单相负载92、而在主座次级线圈14的端子1u、1v未连接有第一单相负载91的状态下的变压器10的电流的情形。T座初级线圈13中流动的电流i1t在以抵消T座次级线圈15中流动的电流i2t的安匝数的方式进行了流动之后，在中点N分支成电流i1t1和电流i1t2而在主座初级线圈12中流动。

该情况下，T座侧的短路阻抗是T座初级线圈13与T座次级线圈15之间的漏阻抗、以及U侧主座初级线圈121与W侧主座初级线圈122之间的漏阻抗的合计。因此，为了降低T座侧的短路阻抗，需要降低U侧主座初级线圈121与W侧主座初级线圈122之间的漏阻抗。

在这样的构成中，如图8以及图9所示，通过在主座次级线圈14中采用耦合线圈的构造，能够降低U侧主座初级线圈121与W侧主座初级线圈122之间的漏阻抗。耦合线圈是指具有使处于分离位置的多个绕组间的磁耦合提高的功能的构造。

耦合线圈的构造例如如下地构成。即，将主座次级线圈14在中间部分分割成U侧主座次级线圈141和W侧主座次级线圈142的二部分。U侧主座次级线圈141和W侧主座次级线圈142并联连接。U侧主座次级线圈141与U侧主座初级线圈121对置，W侧主座次级线圈142与W侧主座初级线圈122对置。

在该构成中，如图8所示，T座次级线圈15的端子2u、2v连接有第二单相负载92，T座初级线圈13中流动的电流i1t分流至U侧主座初级线圈121和W侧主座初级线圈122。这样一来，在主座次级线圈14，通过主座初级线圈12与主座次级线圈14的互感而产生电动势。由此，在U侧主座次级线圈141中以与U侧主座初级线圈121中流动的电流i1t1的安匝数抵消的方式流动电流i2t1。同样地，在W侧主座次级线圈142中以与W侧主座初级线圈122中流动的电流i1t2的安匝数抵消的方式流动电流i2t2。

然后，该电流i2t1、i2t2在U侧主座次级线圈141与W侧主座次级线圈142之间环流。由此，由T座初级线圈13中流动的电流i1t分流至U侧主座初级线圈121和W侧主座初级线圈122所产生的安匝数被抵消。其结果是：U侧主座初级线圈121与W侧主座初级线圈122相互间的磁耦合提高，能够降低U侧主座初级线圈121及W侧主座初级线圈122间的漏阻抗。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平8－335520号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在图8以及图9所示的以往的耦合线圈的构造中，存在如下的问题。第一，必须将本来由一个线圈构成的主座次级线圈14分成多个，例如二个线圈141、142且并联连接。因此，用于形成二个线圈141、142的劳力和时间增加，生产性降低。第二，主座次级线圈14以分割成U侧主座次级线圈141和W侧主座次级线圈142的方式构成，因此，与以单体构成主座次级线圈14的情况相比，整体上导线的卷数增加。这样一来，相对于主座次级线圈14的整个截面积的占积率降低，主座次级线圈14大型化，结果导致整个设备的大型化和重量的增加。

因此，提供实现了生产性的提高并实现了小型轻量化的线圈耦合的构造以及使用了此耦合线圈的构造的变压器。

发明内容

用于解决课题的方法

本实施方式的耦合线圈的构造具备：多个初级线圈，缠绕导线而形成；以及多个次级线圈，设置成与上述多个初级线圈产生互感，在上述多个初级线圈中的一个初级线圈的中途部分，交叉连接有其他初级线圈，其中，将上述多个次级线圈中的与上述一个初级线圈互感的次级线圈，通过具有上述初级线圈的轴向尺寸以上的宽度的一个导体，构成为耦合线圈。

本实施方式的变压器具备由上述耦合线圈构成的次级线圈。

附图说明

图1为表示使用了一个实施方式的耦合线圈的构造的斯科特接线变压器的构成的图。

图2为表示图1的主座初级线圈以及主座次级线圈周边的构成的图。

图3为表示图1的主座次级线圈的构成的立体图。

图4为展开表示图3的主座次级线圈的图。

图5为表示以往的斯科特接线变压器的构成的图。

图6为表示图5的斯科特接线变压器的主座次级线圈连接有第一单相负载的状态的图。

图7为表示图5的斯科特接线变压器的T座次级线圈连接有第二单相负载的状态的图。

图8为表示在斯科特接线变压器中采用了以往的耦合线圈的构造的图。

图9为表示图8的主座初级线圈以及主座次级线圈周边的构成的图。

具体实施方式

以下，参照附图对一实施方式加以说明。

图1表示将本实施方式的耦合线圈的构造适用于图5所示的斯科特接线变压器10。图1以及图2所示的斯科特接线变压器20与图5所示的斯科特接线变压器10同样具备：铁芯11、主座初级线圈12、T座初级线圈13以及T座次级线圈15。此外，图1以及图2所示的斯科特接线变压器20具备作为耦合线圈的主座次级线圈30，来代替图5所示的主座次级线圈14。另外，图1以及图2所示的斯科特接线变压器20中主座次级线圈30以外的构成与图5所示的斯科特接线变压器10相同。

即，T座初级线圈13以及T座次级线圈15为将导线缠绕于铁芯11而构成同心圆状。此外，斯科特接线变压器20构成为，在多个初级线圈12、13中作为一个初级线圈的主座初级线圈12的中途部分，即U侧主座初级线圈121与W侧主座初级线圈122的中点N，T字形地交叉连接有作为其他初级线圈的T座初级线圈13。U侧主座初级线圈121和W侧主座初级线圈122通过将导线缠绕于铁芯11而构成。U侧主座初级线圈121和W侧主座初级线圈122朝着线圈的轴向并列配置。

主座次级线圈30与主座初级线圈12对置地设置。在主座次级线圈30与主座初级线圈12之间产生互感。主座次级线圈30与由U侧主座初级线圈121以及W侧主座初级线圈122构成的主座初级线圈12配置为同心圆状。如图3以及图4所示，主座次级线圈30通过将具有导电性的一张片状导体、例如铝或铜等金属制的一张薄板31卷绕于铁芯11而构成。

如图2所示，主座次级线圈30的轴向尺寸H即主座次级线圈30的宽度H被设定为主座初级线圈12的轴向尺寸L、即U侧主座初级线圈121的轴向尺寸L1与W侧主座初级线圈122的轴向尺寸L2的合计以上。在本实施方式中，主座次级线圈30的宽度H与主座初级线圈12的轴向尺寸L大致相等。如图3以及图4所示，主座次级线圈30在其两端部具有引线32、33。引线32、33例如为铝或铜等金属制的棒。引线32、33通过焊接等连接于薄板31。引线32、33的端部作为端子1u、1v发挥作用，连接有第一单相负载91。

接着，说明如图1所示那样仅在T座次级线圈15的端子2u、2v连接有第二单相负载92、而在主座次级线圈30的端子1u、1v未连接有第一单相负载91的状态下的斯科特接线变压器20的电流的情形。该情况下，T座初级线圈13中流动的电流i1t分流成U侧主座初级线圈121中流动的电流i1t1和W侧主座初级线圈122中流动的电流i1t2。这样一来，如图2所示，在主座次级线圈30的与U侧主座初级线圈121对置的部分，流动有朝向将U侧主座初级线圈121中流动的电流i1t1的安匝数抵消的方向的电流i2t1。此外，在主座次级线圈30的与W侧主座初级线圈122对置的部分，流动有朝向抵消在W侧主座初级线圈122中流动的电流i1t2的安匝数抵消的方向的电流i2t2。

该主座次级线圈30中流动的电流i2t1、i2t2如图4所示那样在主座次级线圈30中环流，将U侧主座初级线圈121中流动的电流i1t1以及W侧主座初级线圈122中流动的电流i1t2的安匝数抵消。由此，对于主座初级线圈12，能够使U侧主座初级线圈121与W侧主座初级线圈122之间的磁耦合提高，并降低这些主座初级线圈121、122间的漏阻抗。

根据该构成，主座次级线圈30通过将一张薄板31卷绕于铁芯11而构成。因此，主座次级线圈30不必为了构成耦合线圈而像以往构成的主座次级线圈141、142那样分割成多个且并联。因此，能够不增加劳力和时间地构成耦合线圈，防止生产性的降低。

此外，由于主座次级线圈30由片状的薄板31构成，因此，无需缠绕许多导线。所以，本实施方式的主座次级线圈30与缠绕许多导线的结构相比，能够使相对于线圈的剖面而言的导体的比例紧密。即，根据本实施方式，即使采用了耦合线圈的构造，也能够回避相对于主座次级线圈30的整个截面积而言的导体的占积率的降低，能够避免主座次级线圈30的大型化。

此外，在本实施方式的情况下，主座次级线圈30的宽度H被设定为与主座初级线圈12的轴向尺寸L同等程度。据此，主座次级线圈30能够与整个主座初级线圈12对置，因此，通过在主座次级线圈30中环流的电流i2t1、i2t2，能够将U侧主座初级线圈121中流动的电流i1t1以及W侧主座初级线圈122中流动的电流i1t2的安匝数抵消。结果，能够使U侧主座初级线圈121与W侧主座初级线圈122之间的磁耦合进一步提高，并够更高效地降低这些主座初级线圈121、122间的漏阻抗。

主座次级线圈30在作为导体的薄板31的起绕以及止绕的两端部分别具有引线32、33。据此，即使在使用薄板31作为主座次级线圈30的导体的情况下，也能够容易地设置端子1u、1v。

另外，主座次级线圈30也可以是，将许多根导线编起来形成布状，由此作为整体来构成一个导体。

此外，上述实施方式的耦合线圈的构造的适用并不限于斯科特接线变压器，也能够适用于使位于分离位置的多个线圈间的磁耦合提高的耦合绕组构造以及使用该构造的所有变压器。

以上，实施方式的耦合线圈的构造具备缠绕导线而形成的多个初级线圈、以及设置成与上述多个初级线圈产生互感的多个次级线圈，在上述多个初级线圈中的一个初级线圈的中途部分交叉连接有其他初级线圈，其中，将上述多个次级线圈中的与上述一个初级线圈互感的次级线圈，通过具有与上述初级线圈的轴向尺寸以上的宽度的一个导体，构成为耦合线圈。

据此，与一个初级线圈对应的次级线圈通过具有与该一个初级线圈的轴向尺寸以上的宽度的一个导体来构成为耦合线圈。因此，与一个初级线圈对应的次级线圈无需为了构成耦合线圈而分割成多个线圈且并联连接。因此，能够不增加劳力和时间地构成耦合线圈，结果，防止了生产性的降低。而且，被构成为耦合线圈的次级线圈是通过一个导体构成的，因此，无需缠绕许多导线来构成次级线圈。因此，实现了导体的占积率的抑制，结果，防止了次级线圈的大型化。

对本发明的一个实施方式进行了说明，但该实施方式是作为例子公开的，其意图并不在于限定发明的范围。其新颖的实施方式能够通过其他各种方式实施，在不脱离发明的主座旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。该实施方式和其变更包含于发明的范围和宗旨中，也包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (4)

1.一种耦合线圈的构造，具备：

多个初级线圈，缠绕导线而形成；以及

多个次级线圈，设置成与上述多个初级线圈产生互感，

在上述多个初级线圈中的一个初级线圈的中途部分，交叉连接有其他初级线圈，其中，

将上述多个次级线圈中的与上述一个初级线圈互感的次级线圈，通过具有上述一个初级线圈的轴向尺寸以上的宽度的一个导体，构成为耦合线圈。

2.根据权利要求1所述的耦合线圈的构造，其中，

上述一个初级线圈通过将多个线圈向该线圈的轴向排列而构成，

与上述一个初级线圈互感的上述次级线圈通过缠绕具有上述一个初级线圈的轴向尺寸以上的宽度的片状导体而构成。

3.根据权利要求1或2所述的耦合线圈的构造，其中，

与上述一个初级线圈互感的上述次级线圈在上述导体的起绕以及止绕的两端部分别具有引线。

4.一种变压器，其中，

具备权利要求1至3中任一项所述的耦合线圈的构造。