CN107204232A - 一种大容量干式高频高压电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大容量干式高频高压电抗器，包含：UF型磁芯、骨架、线圈和固定支撑装置，还包含线圈的引出铜排或铜线，所述UF型磁芯由两个开口相对的U型磁件、若干根磁条和绝缘垫板组成，每个U型磁件包括底轭和旁柱，所述磁条和绝缘垫板被压紧安装在两个U型磁件的旁柱之间，所述绝缘垫板设置在相邻的磁条之间及磁条与旁柱之间，磁条之间、磁条与旁柱之间有间隙；所述方形骨架为两个，分别套设在UF型磁芯旁柱和磁条上；所述线圈由两个高压线圈组成，两个高压线圈为立式结构，分别绕制在两个方形骨架上，相邻的高压线圈之间具有绝缘层，所述高压线圈由大股利兹线绕制而成，线圈的上、下端部与磁芯之间的空隙设置采边。

Description

一种大容量干式高频高压电抗器

技术领域

本发明属于干式电抗器领域，归类于高压电气设备，具体是涉及一种大容量干式高频高压电抗器。

背景技术

在现有中高频电源的升压或变换领域，常规电抗器或多或少地存在以下技术缺点，造成现有的高频高压电抗器存在升压容量小（10kVA以下）、升压电压低（1000V以下）、波形质量不佳、无功损耗大、效率低（90%以下）、无法大容量长期运行和可靠性不高的技术不足。

1.由于电抗器在装配时，线圈处于立式状态，在强烈的运输过程中， 线圈端部的空虚有可能造成导线位移，进一步造成线圈跨层的故障。

2.由于线圈中多根导线并绕在同一层，立式结构的线圈在重力作用下，多根导线会发生下坠现象，严重时可能会损坏线圈。

3.常规电抗器的风道采用的是“□”字形撑条作为气道支撑，与发热器件形成面与面的接触，散热面积更小，散热效果差。

4.常规高频电抗器，一般是线圈直接绕制在磁芯旁柱上，磁芯和线圈之间仅靠绝缘纸隔离，在高频大功率领域，这种方法无法保证足够的绝缘强度和结构强度，且会导致击穿造成线圈对磁芯放电造成故障。

5.一般常规电抗器中的线圈依靠与磁芯进行固定，线圈直接固定在磁芯上。由于磁芯为铁氧体材质，属于易碎元器件，若直接将线圈固定在磁芯上，可能会造成磁芯的破损和裂缝。

6.常规的利兹线基本上达不到根与根之间的彻底绝缘，且绞合方式粗糙，绞合半径不一致导致电阻值偏差过大、没有进行特殊的外包亚胺薄膜，无法保证高频高压下匝间的绝缘性能，击穿现象时有发生。

7.在常规电抗器中，绝缘层采用单一聚酯薄膜或电缆作为绝缘层纸。但在高频高压电抗器中，由于高频尖峰电压和强烈的寄生电容的存在，或造成层间产生极高的寄生电压差，此寄生电压峰值可能高于正常电压的10倍以上，能轻易造成电抗器的击穿故障。为此层间绝缘的绝缘强度和抗介电性能必须大幅提高。

8.常规电抗器中的线圈的层绝缘为整层导线整体包绕绝缘介质，这样在常规电抗器中并无不妥；但在高频电抗器中，这种设计会导致线圈幅向厚度增加，线圈之间的磁场铰链程度降低，造成阻抗升高、输出性能降低无功功率增加也降低了电抗器的输出效率。

综上所述，由于常规电抗器或多或少地存在以上技术缺点，造成现有的高频高压电抗器存在升压容量小、升压电压低、波形质量不佳、无功损耗大、效率低（90%以下）、无法大容量长期运行和可靠性不高的技术不足。随着中高频领域的发展和对高频高压电源的需求，大容量高频高压谐振升压电抗器成为急需突破的技术，这种电抗器的结构形式为干式，要能具备如下特点：能大容量输出（400kVA以上）、高电压输出（10000V以上）、输出效率高（98%以上）、工作频率高（2k～100kHz）能大容量长期不间断运行、体积小重量轻（体积重量降低50%以上）、低损耗发热（发热量为容量的1%以下）的特点，因此，需要有一种大容量干式高频高压电抗器，其能够克服以上技术不足，使高频高压电源也能实现大容量输出、高效率输出、能长期不间断运行、体积小重量轻、低损耗发热的优异性能，来满足需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率干式高频高压电抗器，用于解决目前高频高压领域存在的波形质量差、无功损耗大、传递容量小、升压电压低、效率低、无法长期运行和可靠性不高的性能缺陷，从而使高频高压电源的使用能更加广泛和可靠；使高频高压电源也能实现大容量高压输出、高效率输出、良好的波形、极小的无功损耗、能长期不间断运行、体积小重量轻、低损耗发热的优异性能。

实现本发明目的的技术方案如下： 一种大容量干式高频高压电抗器，包含UF型磁芯、方形骨架、线圈、固定支撑装置和线圈的引出铜排或铜线，其特征在于：所述UF型磁芯由两个开口相对的U型磁件、若干根磁条和绝缘垫板组成，每个U型磁件包括底轭和底轭两侧的旁柱，所述磁条和绝缘垫板被压紧安装在两个U型磁件的旁柱之间，所述绝缘垫板设置在相邻的磁条之间及磁条与旁柱之间，所述绝缘垫板使相邻的磁条之间、磁条与旁柱之间形成间隙；所述方形骨架为两个，分别套设在UF型磁芯两侧的旁柱和磁条上；所述线圈由两个高压线圈组成，所述两个高压线圈为立式结构，分别绕制在两个方形骨架上；每个高压线圈具有若干个导线层，相邻的导线层之间具有第一绝缘层，所述导线层为大股利兹线作为导线绕制而成，所述大股利兹线的外面整根连续包绕多层第二绝缘层，所述大股利兹线由若干股小股利兹线绞合而成，所述小股利兹线由若干根高导电率的铜线绞合而成，每根铜线的外部包覆第三绝缘层；

所述高压线圈中设置轴向散热气道；

所述高压线圈上、下端部的空隙设置采边（即使用绝缘材料填充），

所述固定支撑装置包含上环氧板、下环氧板、撑板和拉杆，所述UF型磁芯坐落在下环氧板上，所述高压线圈坐落在撑板上，所述下环氧板与撑板之间固定连接，所述上环氧板、下环氧板之间由拉杆连接固定。

为了达到更好的技术效果，本发明的技术方案还可以具体为以下技术特点：

1.所述两个高压线圈由同一根导线反向不间断串联绕制而成，即第一个高压线圈的结尾直接拉到第二个高压线圈上，作为第二个高压线圈的起头，但两个高压线圈的上的导线绕向相反。

2.所述采边用T1型绝缘电工纸板对高压线圈的上、下端部的空隙进行绝缘填充，所述T1型绝缘电工纸板平铺在每个高压线圈端部，并采用酚醛树脂胶粘接在每个高压线圈端部，层层叠压，与高压线圈牢固形成一体，其外边部与方形骨架端部齐平、内边部与导线接触。

3.方形骨架UF型磁芯之间进行填充固定，填充物为绝缘板。

4.所述方形骨架的表面包绕第四绝缘层。

5.所述方形骨架与UF型磁芯之间具有空气绝缘间隙。

6.进一步地，所述空气绝缘间隙的厚度不小于6mm。

7.所述第一绝缘层为复合交错绝缘层，至少包含亚胺薄膜和DMD纸两种不同的绝缘介质，所述绝缘介质为多层交错层叠使用，相邻的两层绝缘介质为不同材质。

8.所述第二绝缘介质为厚度介于0.025-0.05mm的亚胺薄膜。

9.所述第三绝缘层为高强度缩醛绝缘漆涂敷层。

10.所述电抗器的高压线圈的轴向匝间由电工白带捆绑，所述高压线圈的每层导线层的下层铺设电工白带，高压线圈的各转角处放置1根电工白带，每层导线每绕制到1/4绕长时，即将所述电工白带的长出部分反拉到后续导线的下方压住拉紧，对线圈的导线进行轴向捆绑。

11.所述高压线圈由环氧树脂玻璃丝浇注而成，绝缘等级为H级或更高，高压线圈的耐温应不小于180℃。

12.所述高压线圈整体真空浸渍F级绝缘漆。

13.所述高压线圈外表包绕F级覆膜复合纸。

14.所述大股利兹线由5-19根小股利兹线绞合而成。

15.进一步地，所述大股利兹线内的小股利兹线为定距离绞合。

16.进一步地，所述小股利兹线的绞合节距为20~45mm。

17.所述小股利兹线由5-19根铜线绞合成。

18.进一步地，所述小股利兹线内的铜线为定距离绞合。

19.进一步地，所述铜线的绞合节距为10~45mm。

20.所述气道撑条的横截面为“工”字形。

21.所述第一绝缘层采用分级绝缘的方式，把相邻的高压线圈的层间绝缘分为N级，N为自然数，各级绝缘采用不同的绝缘材质，在第1层导线绕制到1/N绕长的时候停止绕线、包绕第1级1/N绝缘；再绕制第2段1/N层线、包绕第2级1/N绝缘；以此类推，最后绕制第N个1/N层线、包绕第N级绝缘；

22.进一步地，所述的N取值为2-8。

23.所述两个高压线圈还可以采取同向并联绕制，即两个高压线圈绕向相同，两个高压线圈的导线的起头相连接，两个高压线圈的导线的结尾相连接。

采用本发明技术方案的大容量干式高频高压电抗器具有以下优点：

1.波形好（标准正弦波）、无功损耗小、大容量、高电压、高频率、低损耗、长期不间断运行。

2.两个线圈采取反向不间断串联绕制方法；提高磁场的铰链程度、降低漏磁通，提高阻抗特性，降低阻抗电压，提高整体的性能，同时减小电抗器体积，装配简单，节省材料成本。

3.采用特殊设计的利兹线：能很好的消除高频磁场下造成电流的集肤效应和邻近效应带来的严重交流损耗，有效降低电抗器温升。

4.大股的利兹线外面连续包绕4层δ0.025的亚胺薄膜，能有效防止匝间的感应击穿；不易滑层。

5.利兹线中的所有铜线根与根之间都彻底绝缘，保证铜线电流载流量的高效利用。

6.利兹线频谱范围广：适用于2k～100kHz。

7.本发明的电抗器中，每个高压线圈具有若干个导线层，相邻的导线层之间具有第一绝缘层，所述第一绝缘层采用的是亚胺薄膜（C级绝缘、耐温220℃）和DMD纸交错层叠使用，其耐压性能不仅高于两者的和值，并且具有优良的介电性能，能有效防止寄生电压造成的击穿故障；保证可靠的高频绝缘水平。

8.本发明的电抗器中，高压线圈采用分级绝缘的方式，绕制多层线圈时，层数越多、减少的层绝缘张数越多、线圈的幅向就越薄，不仅能保证绝缘强度，减小线圈的幅向厚度，减小线圈体积，保证电抗器优良的输出特性、降低阻抗、减小漏磁通和无功消耗，并能减少层间绝缘张数。

9.采用绝缘电工纸板对线圈端部进行绝缘填充并使用酚醛树脂胶粘接在线圈端部，层层叠压，与线圈牢固形成一体，且在后续浸漆工艺中，能更好的附着在线圈内部，对线圈整体起到支撑固定作用，使导线不会坠落垮层，并能防止端部爬电造成端部击穿。

10.所述电抗器的线圈轴向匝间由电工白带捆绑，所述线圈的每层导线层的下层铺设电工白带，所述电工白带铺设在线圈的四个转角处，每层导线每绕制到1/4绕长时，即将所述电工白带的长出部分反拉到后续导线的下方压住拉紧，对起绕的线圈进行轴向捆绑；且轴向电工白带可以反复交错穿插压紧，对整层导线都能起到轴向捆绑的作用。此轴向捆绑的线圈、匝与匝之间能很好的紧固而减小缝隙、在高频电磁应力下位移空间被固定，能有效降低运行时的噪音。

11.此新型发明中轴向风道的不同之处在于，提供了一种“工”字形的气道撑条，其“工”字面接触线圈导体表面，形成点与面的接触，这样与导体接触的面积会远小于常规的“□”字形撑条，散热面积更大，散热效果更好。

12.本发明中，两个高压线圈采取一根导线反向不间断串联绕制，导线不剪断、第一个高压线圈绕制结束后导线直接打到第二个高压线圈上绕制，完全杜绝了利兹线的串联断根和不导通难题，减少了焊接工作量；避免焊接点的涡流引起的发热；避免外接串联导线的突起，改善了线圈的平整度和美观程度；减少了利兹线的脱漆次数，简化实体制作的工序。

13.本发明中高压线圈与磁芯间的多层电气隔离：高压线圈不是绕在磁芯上，而是先绕制在方形骨架上，并且在绕制之前，方形骨架表面包绕多层DMD绝缘层，以提高绝缘。除此之外，方形骨架套进线圈后，方形骨架与磁芯之间还保有6mm的空气绝缘间隙，此三种措施的耐压能力完全能隔离掉高压线圈对磁芯的放电击穿现象，并能保证足够的结构强度。

14.高压线圈的固定支撑：本发明中，高压线圈与磁芯隔离，将其重量分担在撑板上，磁芯不承担高压线圈的重力，撑板完全承担高压线圈的重力，撑板本身也属于绝缘器件。这种设计方法不仅保证了高压线圈的固定，且装配方式简单可靠。

附图说明：

附图1是本发明的大容量干式高频高压电抗器的整体示意图

附图2是本发明的大容量干式高频高压电抗器的正视图

附图3是本发明的大容量干式高频高压电抗器的左视图

附图4是本发明的大容量干式高频高压电抗器的俯视图

附图5是本发明的大容量干式高频高压电抗器的UF型磁芯的正视图

附图6是本发明的大容量干式高频高压电抗器的方形骨架的正视图

附图7是本发明的大容量干式高频高压电抗器的高压线圈的分级绝缘示意图

附图8是本发明的大容量干式高频高压电抗器的高压线圈端部的采边示意图

附图9是本发明的大容量干式高频高压电抗器的高压线圈的轴向匝间紧固示意图

附图10是本发明的大容量干式高频高压电抗器的线圈的气道及其支撑示意图

附图11是本发明的大容量干式高频高压电抗器的高压线圈的大股利兹线示意图。

附图12是本发明的大容量干式高频高压电抗器的线圈的示意图

附图13是本发明的大容量干式高频高压电抗器的高压线圈与磁芯间的多层电气隔离示意图

图1-13中，1为大容量干式高频高压电抗器，2为UF型磁芯、3为方形骨架、4为线圈、5为散热气道、6为固定支撑装置，7为线圈的引出铜排或铜线，8为气道撑条，10为大股利兹线，11为小股利兹线，12为铜线，13为采边，21为U型磁件，22为底轭，23为旁柱，24为磁条， 25为绝缘垫板，26为相邻的磁条间的间隙，27为磁条与旁柱之间的间隙，41为高压线圈，42为高压线圈的导线层，43为电工白带，61为上环氧板、62为下环氧板，63为撑板，64为拉杆，91为第一绝缘层；92为第二绝缘层，93为第三绝缘层，101为第四绝缘层，102为空气隔离层。

具体实施方式：

为了更好的说明本发明的技术方案，以下结合附图1-13对本发明的大容量干式高频高压电抗器的一个实施例进行详细描述。

实施例一：

如附图1-13所示，本发明的大容量干式高频高压电抗器1，包含UF型磁芯2、方形骨架3、线圈4、固定支撑装置6和线圈4的引出铜排或铜线7，所述UF型磁芯由两个开口相对的U型磁件21、若干根磁条24和绝缘垫板25组成，每个U型磁件21包括底轭22和底轭两侧的旁柱23，所述磁条24和绝缘垫板25被压紧安装在两个U型磁件21的旁柱23之间，所述绝缘垫板25设置在相邻的磁条24之间及磁条24与旁柱23之间，所述绝缘垫板25使相邻的磁条之间形成间隙26、磁条与旁柱之间形成间隙27；所述方形骨架3为两个，分别套设在UF型磁芯2两侧的旁柱23和磁条24上；所述线圈4由两个高压线圈41组成，所述两个高压线圈41为立式结构，分别绕制在两个方形骨架3上；每个高压线圈4具有若干个导线层42，相邻的导线层42之间具有第一绝缘层91，所述导线层42为大股利兹线10绕制而成，所述大股利兹线10的外面整根连续包绕多层第二绝缘层92，所述大股利兹线10由若干股小股利兹线11绞合而成，所述小股利兹线由若干根高导电率的铜线12绞合而成，每根铜线12的外部包覆第三绝缘层93；所述高压线圈41中设置轴向散热气道5；

所述高压线圈41上、下端部的空隙设置采边13，所述采边为使用绝缘材料对高压线圈41上、下端部的空隙进行填充；所述固定支撑装置6包含上环氧板61、下环氧板62、撑板63和拉杆64，所述UF型磁芯2坐落在下环氧板62上，所述高压线圈坐落在撑板63上，所述下环氧板62与撑板63之间固定连接，所述上环氧板61、下环氧板62之间由拉杆64连接固定。

为了更好的技术效果，本实施例中，优选地，所述两个高压线圈由同一根导线反向不间断串联绕制而成，即第一个高压线圈的结尾直接拉到第二个高压线圈上，作为第二个高压线圈的起头，但两个高压线圈的上的导线绕向相反。这样能够提高磁场的铰链程度、降低漏磁通，提高阻抗特性，降低阻抗电压，提高整体的性能，同时减小电抗器体积，装配简单，节省材料成本。

此外，在实际应用中，根据实际需要，所述两个高压线圈也可以采取同向并联绕制，即两个高压线圈绕向相同，两个高压线圈的导线的起头相连接，两个高压线圈的导线的结尾相连接。

为了更好的技术效果，本实施例中，分别对线圈的端部、方形骨架和EE型磁芯之间的缝隙以及电抗器的线圈轴向匝间分别进行填充或捆绑加固。

首先，由于电抗器在装配时，高压线圈处于立式状态，在强烈的运输过程中，高压线圈端部的空虚有可能造成导线位移，进一步造成跨层的故障。为此，本发明采用了一种T1型绝缘电工纸板对高压线圈端部进行了绝缘填充，描述为采边。如图13所示，所述高压线圈4的上、下端部UF型磁芯2之间的空隙设置采边13，所述采边13为采用T1型绝缘电工纸板对高压线圈的上、下端部的空隙进行绝缘填充，所述T1型绝缘电工纸板平铺在每个高压线圈端部，其外边部与骨架端部齐平、内边部与导线接触，在立起状态下，采边支撑住了导线，则导线不会坠落垮层。并采用酚醛树脂胶粘接在每个高压线圈端部，层层叠压，与高压线圈牢固形成一体，且在后续浸漆工艺中，能更好的附着在高压线圈内部，对高压线圈整体起到支撑固定作用。也可以采用其他绝缘胶水进行粘接。

第二，所述方形骨架和磁芯的旁柱及磁条之间的缝隙也进行填充固定，即使用绝缘环氧板塞进方形骨架与的旁柱及磁条之间的缝隙，四个面的缝隙均塞入绝缘环氧板填充，以防止方形骨架晃动，实现方形骨架与旁柱及磁条之间的固定。

第三，由于立式结构高压的线圈中多根导线并绕在同一层，在重力作用下，多根导线会发生下坠现象，严重时可能会损坏高压线圈，因此，本发明中对高压线圈进行轴向匝间相互捆绑的紧固方式，防止导线的移位。如图9所示，所述电抗器的高压线圈轴向匝间由电工白带捆绑，所述高压线圈的每层导线的下层铺设电工白带，所述电工白带铺设高压在线圈的四个转角处，每层导线每绕制到1/4绕长时，即将所述电工白带的长出部分反拉到后续导线的下方压住拉紧，对起绕的高压线圈进行轴向捆绑；且轴向电工白带可以反复交错穿插压紧，对整层导线都能起到轴向捆绑的作用。此轴向捆绑的高压线圈、匝与匝之间能很好的紧固而减小缝隙、在高频电磁应力下位移空间被固定，能有效降低运行时的噪音。

为了更好的技术效果，本实施例中，处于相邻的高压线圈41之间的第一绝缘层优选地采用交错和分级的绝缘方式，具体为以下技术特征：

1.所述第一绝缘层91为复合交错绝缘层，至少包含亚胺薄膜和DMD纸两种不同的绝缘介质，所述绝缘介质为多层交错层叠使用，相邻的两层绝缘介质为不同材质。

2.所述第一绝缘层采用分级绝缘的方式，即把相邻的高压线圈的层间绝缘分为N级，N优选为2-8的自然数，各级绝缘采用不同的绝缘材质，在第1层导线绕制到1/N绕长的时候停止绕线、包绕第1级1/N绝缘；再绕制第2段1/N层线、包绕第2级1/N绝缘；以此类推，最后绕制第N个1/N层线、包绕第N级绝缘。

3.本实施例中，N为4，如图7所示，具体描述为：第1层导线绕制到1/4绕长的时候停止绕线、包绕第1级1/4绝缘；再绕制第2段1/4层线、包绕第2级1/4绝缘；再绕制第3个1/4层线、包绕第3级绝缘；再绕制第4个1/4层线、最后包绕第4级绝缘。依此特点，若绕制多层线圈，相对于不分级绝缘，分级绝缘能减少层间绝缘张数的对应关系如表1所示。（本实施例中，层间绝缘纸张数为8张）。

由此可见：层数越多、较少的层绝缘张数越多、线圈的幅向就越薄，体积也越小；这种绕制方式的优点在于：不仅能保证绝缘强度，减小了线圈的幅向厚度，保证电抗器优良的输出特性、降低阻抗、减小漏磁通和无功消耗。

为了更好的技术效果，本实施例中所述高压线圈41由大股利兹线绕制10而成，所述利兹线10为特殊设计的利兹线。如图11所示，所述利兹线10具有如下技术特征：

1.所述大股利兹线10由5-19根小股利兹线11绞合而成，所述大股利兹线内的小股利兹线11为定距离绞合，绞合节距为20-45mm；本实施例中，优选为每10小股进行定距绞合，节距为35mm。

2.所述大股利兹线10的外面整根连续包绕多层第二绝缘层92。

3.所述第二绝缘介质为厚度介于0.025-0.05mm的亚胺薄膜。

4.所述第二绝缘介质在大股利兹线外面整根连续包绕层数可以为2-8层。本实施例中的包绕层数优选为4层。

5．所述小股利兹线由5-19根铜线绞合成，小股利兹线内的铜线为定距离绞合，绞合节距为10-45mm；本实施例中，优选为每7根铜线进行定距绞合，每隔25mm进行一次绞合。

本发明中使用的利兹线，主要优点在于：

①每一小股都定距离绞合，每隔25mm进行一次绞合；这种绞合能完全杜绝导线内部自身的高频涡流损耗；且定距绞合直径一致、保证每根导线长度误差﹤1%；

②10小股进行定距绞合，节距为35mm，这种绞合能完全杜绝导线根与根之间的邻近效应损耗；且定距绞合直径一致、保证每根导线长度误差﹤1%；

③整根导线外面连续包绕4层δ0.025的亚胺薄膜（第二绝缘层），能有效防止匝间的感应击穿；

④外层亚胺薄膜包绕牢固，不易滑层，特别适合此类干式电抗器；

⑤所有根与根之间都彻底绝缘，保证铜线电流载流量的高效利用；

频谱范围广：适用于2k～100kHz。

这种利兹线能很好的消除高频磁场下造成电流的集肤效应和邻近效应带来的严重交流损耗，有效降低电抗器温升。以频率f=4000Hz为例，此时集肤深度Δ为1.21mm，若选用单根导线为φ0.27，远小于2Δ，单根导线本身具有良好的高频性能。

常规电抗器的风道采用的是“□”字形撑条作为气道支撑，与发热器件形成面与面的接触，散热面积更小，散热效果差。

为了更好的技术效果，本实施例中，如图10所示，立式结构的高压线圈中设置了轴向散热气道5，散热气道5内部采用“工”字形气道撑条8作为气道支撑。所述“工”字形气道撑条8的横截面为“工”字形，其“工”字面接触线圈导体表面，形成点与面的接触，这样与导体接触的面积会远小于“□”字形撑条，散热面积更大，散热效果更好。辅以散热风扇的轴向风，冷风可以进入电抗器内部发热的导线和磁芯内部，将热量带走，降低电抗器温升。

为了更好的技术效果，本实施例中，高压线圈优选地采用以下技术特征，

1.所述高压线圈由环氧树脂玻璃丝浇注而成，绝缘等级为H级或更高，高压线圈的耐温应不小于180℃。

2.所述高压线圈整体真空浸渍F级绝缘漆。

3.所述高压线圈外表包绕F级覆膜复合纸。

常规高频电抗器，一般是高压线圈直接绕制在磁芯旁柱上，磁芯和高压线圈之间仅靠绝缘纸隔离，在高频大功率领域，这种方法无法保证足够的绝缘强度和结构强度，且会导致击穿造成线圈对磁芯放电造成故障。

为了更好的技术效果，本发明中采用了一种加强电气隔离的措施，如图13所示。具体描述为：高压线圈不是绕在磁芯的旁柱及磁条上，而是先绕制在方形骨架上，并且在绕制之前，方形骨架表面包绕多层第四绝缘层，本实施例中，所述第四绝缘层为DMD绝缘层，以提高绝缘。方形骨架本身也提高了绝缘性能；除此之外，方形骨架套进线圈后，方形骨架与磁芯的旁柱及磁条之间，还保有6mm的空气绝缘间隙作为空气隔离层102，此三种措施的耐压能力完全能隔离掉高压线圈对磁芯的放电击穿现象，并能保证足够的结构强度。

方形骨架为高压线圈的绕制提供模具固定。方形骨架本身是一种高强度绝缘材料，由环氧树脂玻璃丝浇注烘干而成，绝缘等级H级，耐温180℃。可固定在绕线机上，随绕线机同轴转动进行线圈绕制。此发明中，骨架不仅用于线圈绕制、绝缘器件，也能很好承受运行时线圈上的应力、防止线圈变形、减小线圈在电磁力下的伸缩震动，降低噪音。

一般常规电抗器中的高压线圈依靠与磁芯进行固定，高压线圈直接固定在磁芯上。由于磁芯为铁氧体材质，属于易碎元器件，若直接将线圈固定在磁芯上，可能会造成磁芯的破损和裂缝。

为此发明中采用了一种特殊的线圈固定支撑方式，具体描述为：如图1-4所示，所述固定支撑装置6包含上环氧板61、下环氧板62、撑板63和拉杆64，所述磁芯2坐落在下环氧板上，所述高压线圈坐落在撑板上，所述下环氧板与撑板之间固定连接，所述上环氧板61、下环氧板62之间由拉杆64连接固定。所述拉杆外部套设绝缘管，或者拉杆本身采用绝缘材料制成。

上述固定支撑方式中，利用设置的撑板63将高压线圈与磁芯隔离，将高压线圈的重量分担在专门设置的撑板63上，磁芯不承担高压线圈的重力，撑板63完全承担高压线圈的重力，撑板63本身也属于绝缘器件。这种设计方法不仅保证了高压线圈的固定，且装配方式简单可靠。

以下简单介绍采用本发明技术方案的大容量干式高频高压电抗器的装配顺序：

1. 组装时需准备好的五大件：磁芯、磁条、磁条间隙垫板、线圈、上下环氧板、撑板、拉杆。

2. 装配顺序：

①先将下环氧板和撑板进行固定，用尼龙螺栓锁起来连接；

②将下半部磁芯放置在下环氧板上、注意放置位置要居中；

③将磁条和磁条间隙垫板放置在下半部磁芯上，注意磁条和间隙垫板要对

④将线圈套进磁条，并调整磁条的对齐度，尽量对齐；线圈下端部应放置在撑板上，线圈和撑板接触要稳固；

⑤套进上半部磁芯、并再次调整磁条的对齐度，保证磁条对齐；

⑥填充塞紧线圈骨架和磁芯间的间隙，固定线圈、防止线圈晃动；

⑦套进上半部磁芯；

⑧用拉杆将上下环氧板锁紧，注意拉杆要用绝缘管套住，防止线圈对拉杆放电。

本发明的特别之处描述为：其基本特性要能满足高频的情况下同时实现电抗器的大容量、高电压、低损耗、高效率和长期运行的特性。为此，选用了经过特殊设计和技术要求的材料进行，改进很多工艺的同时、创新性的发明了多层小间隙磁芯、两线圈不间断反向串联绕制、分级绝缘、多层复合交错绝缘、线圈轴向紧固、多层电气隔离的创新点。

本发明不局限于以上全部特性的这一类别电抗器，对于某些不同时要求具有此发明中所提到的性能特性，本发明亦包含。

本发明所包含的新型实用点不局限于整体实物性能、同样包含这一类别发明自身特有的设计方法、组合方式、工艺发明、制作技巧，材料规格等要素。

Claims (10)

1.一种大容量干式高频高压电抗器，包含UF型磁芯（2）、方形骨架（3）、线圈（4）、固定支撑装置（6）和线圈的引出铜排或铜线（7），其特征在于：所述UF型磁芯由两个开口相对的U型磁件（21）、若干根磁条（24）和绝缘垫板（25）组成，每个U型磁件（21）包括底轭（22）和底轭两侧的旁柱（23），所述磁条（24）和绝缘垫板（25）被压紧安装在两个U型磁件（21）的旁柱（23）之间，所述绝缘垫板（25）设置在相邻的磁条（24）之间及磁条（24）与旁柱（23）之间，所述绝缘垫板（25）使相邻的磁条之间、磁条与旁柱之间形成间隙（26）和（27）；所述方形骨架（3）为两个，分别套设在UF型磁芯（2）两侧的旁柱（23）和磁条（24）上；所述线圈（4）由两个高压线圈（41）组成，所述两个高压线圈（41）为立式结构，分别绕制在两个方形骨架（3）上；每个高压线圈（4）具有若干个导线层（42），相邻的导线层（42）之间具有第一绝缘层（91），所述导线层（42）为大股利兹线（10）作为导线（44）绕制而成，所述大股利兹线（10）的外面整根连续包绕多层第二绝缘层（92），所述大股利兹线（10）由若干股小股利兹线（11）绞合而成，所述小股利兹线由若干根高导电率的铜线（12）绞合而成，每根铜线（12）的外部包覆第三绝缘层（93）；

所述高压线圈（41）中设置轴向散热气道（5）；

所述高压线圈（41）上、下端部的空隙设置采边（13）（即使用绝缘材料填充），

所述固定支撑装置（6）包含上环氧板（61）、下环氧板（62）、撑板（63）和拉杆（64），所述UF型磁芯（2）坐落在下环氧板（62）上，所述高压线圈坐落在撑板（63）上，所述下环氧板（62）与撑板（63）之间固定连接，所述上环氧板（61）、下环氧板（62）之间由拉杆（64）连接固定。

2.如权利要求1所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：所述两个高压线圈（41）由同一根导线反向不间断串联绕制而成，即第一个高压线圈的结尾直接拉到第二个高压线圈上，作为第二个高压线圈的起头，但两个高压线圈（41）的上的导线（44）绕向相反。

3.如权利要求1所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：所述采边用T1型绝缘电工纸板对高压线圈的上、下端部的空隙进行绝缘填充，所述T1型绝缘电工纸板平铺在每个高压线圈端部，并采用酚醛树脂胶粘接在每个高压线圈端部，层层叠压，与高压线圈牢固形成一体，其外边部与方形骨架端部齐平、内边部与导线接触。

4.如权利要求1所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：所述第一绝缘层（91）为复合交错绝缘层，至少包含亚胺薄膜和DMD纸两种不同的绝缘介质，所述绝缘介质为多层交错层叠使用，相邻的两层绝缘介质为不同材质。

5.如权利要求1所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：所述电抗器的高压线圈（41）的轴向匝间由电工白带捆绑，所述高压线圈（41）的每层导线层（42）的下层铺设电工白带，高压线圈（41）的各转角处放置1根电工白带（43），每层导线（44）每绕制到1/4绕长时，即将所述电工白带（43）的长出部分反拉到后续导线（44）的下方压住拉紧，对线圈的导线（44）进行轴向捆绑。

6.如权利要求1所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：所述大股利兹线（10）由5-19根小股利兹线（11）绞合而成。

7.如权利要求1或6所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：所述小股利兹线（11）由5-19根铜线（12）绞合成。

8.如权利要求1所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：所述气道撑条（8）的横截面为“工”字形。

9.如权利要求1所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：所述第一绝缘层（91）采用分级绝缘的方式，把相邻的高压线圈（41）的层间绝缘分为N级，N为自然数，各级绝缘采用不同的绝缘材质，在第1层导线绕制到1/N绕长的时候停止绕线、包绕第1级1/N绝缘；再绕制第2段1/N层线、包绕第2级1/N绝缘；以此类推，最后绕制第N个1/N层线、包绕第N级绝缘。

10.如权利要求9所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：如权利要求所述的大容量干式高频高压电抗器，其特征在于：所述的N取值为2-8。