CN108987038B - 磁性组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可靠性高的磁性组件，用于中高压电子系统。磁性组件包括磁芯和绕组。所述磁芯包括上盖板、下盖板以及设置于所述上盖板和所述下盖板之间的至少一个绕线柱。所述绕线柱呈棱柱形，具有至少三个侧面，至少三个所述侧面两两相交形成至少两个纵向棱，所述纵向棱沿着所述绕线柱的纵向设置。在每一个所述绕线柱与所述绕组之间对应于所述纵向棱的位置设有第一半导电部件。

Description

磁性组件

技术领域

本发明涉及一种磁性组件。

背景技术

在中高压电子系统中，中高压电抗器、中高压变压器等磁性组件所占体积大，所占重量高。随着中高压电子系统不断地成熟起来，对磁性组件的功率密度和可靠性提出了更高的要求。

然而，上述磁性组件的工作电压高，工作环境严苛，其绕组和绕线柱之间极易产生局部放电。在传统技术中，主要通过增大绕组和绕线柱之间的距离来减小局部放电，然而，上述方法会大大增加磁性组件的体积，难以兼顾可靠性和功率密度的要求。

因此，急需开发一种能克服上述缺陷的磁性组件。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的相关技术的信息。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种可靠性高的磁性组件。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，一种磁性组件，用于中高压电子器件的磁性组件，包括磁芯和绕组，所述磁芯包括上盖板、下盖板以及设置于所述上盖板和所述下盖板之间的至少一个绕线柱，所述绕组绕设于所述绕线柱上，所述绕线柱呈棱柱形，具有至少三个侧面，至少三个所述侧面两两相交形成至少两个纵向棱，所述纵向棱沿着所述绕线柱的纵向设置；在每一个所述绕线柱与所述绕组之间对应于所述纵向棱的位置设有第一半导电部件。

根据本发明的一实施方式，所述第一半导电部件包括至少两条第一半导电带或第一半导电漆层，所述至少两条第一半导电带或第一半导电漆层分别设置于所述绕线柱的至少两个纵向棱上。

根据本发明的一实施方式，所述绕线柱上开设有至少一个第一气隙，在所述绕线柱上界定所述第一气隙位置处形成有横向棱，在每一个所述绕线柱与所述绕组之间对应于所述横向棱的位置设有第二半导电部件。

所述绕线柱上开设有至少一个第一气隙，在所述绕线柱上界定所述第一气隙位置形成有横向棱，在所述绕线柱与所述绕组之间对应所述第一气隙位置设有第二半导电部件。

根据本发明的一实施方式，所述第二半导电部件为第二半导电带或第二半导电漆层。

根据本发明的一实施方式，还包括至少一块拉板，至少一块拉板分别沿着所述至少一个绕线柱的侧面设置；其中，所述拉板与所述绕线柱、所述上盖板以及所述下盖板接触，所述拉板的宽度小于或等于与其接触的所述绕线柱的所述侧面的宽度；

根据本发明的一实施方式，还包括第三半导电部件，所述第三半导电部件覆盖所述拉板位于所述绕线柱的部分的边缘。

根据本发明的一实施方式，所述拉板位于所述绕线柱的部分的边缘被所述第一半导电部件覆盖。

根据本发明的一实施方式，还包括分别套设于至少一个绕线柱外面的至少一个绝缘筒。

根据本发明的一实施方式，还包括分别套设于至少一个绕线柱外面的至少一个绝缘筒，所述第一半导电部件设置于所述至少一个所述绝缘筒上。

根据本发明的一实施方式，还包括分别套设于至少一个绕线柱外面的至少一个绝缘筒，所述第二半导电部件设置于所述至少一个绝缘筒上。

根据本发明的一实施方式，所述磁性组件是中高压变压器或中高压电抗器。

根据本发明的一实施方式，所述第一半导电部件包覆于所述绕线柱侧面。

根据本发明的一实施方式，所述第一半导电部件包覆所述拉板的位于所述绕线柱的部分及所述绕线柱。

根据本发明的一实施方式，所述第一半导电部件包覆于所述绝缘筒侧面。

根据本发明的一实施方式，所述第一半导电部件上具有一纵向开口。根据本发明的一实施方式，所述绕线柱是三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱或八棱柱。

由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：

本发明提出的磁性组件包括磁芯和绕设于磁芯绕线柱的绕组。在绕组与绕线柱的纵向棱之间的电场强度高，容易发生局部放电。本发明绕线柱的纵向棱与绕组之间设置第一半导电部件，降低了二者之间的电场强度，使绕组与绕线柱不同位置之间的电场强度趋于均匀化，因此能有效降低绕组与磁芯之间发生局部放电现象的风险，故本发明的磁性组件可靠性高。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明磁性组件第一实施方式的立体结构示意图；

图2本发明磁性组件第二实施方式的立体结构示意图；

图3本发明磁性组件第三实施方式的立体结构示意图；

图4本发明磁性组件第四实施方式的立体结构示意图；

图5本发明磁性组件第五实施方式的立体结构示意图；

图6本发明磁性组件第六实施方式的立体结构示意图；

图7本发明磁性组件第七实施方式中的磁芯的横截面图。

图中：1、磁芯；11、上盖板；12、下盖板；13、绕线柱；2、绕组；3、第一半导电带；4、第二半导电带；5、绝缘筒；6、拉板；7、第三半导电带；8、半导电膜；81、纵向开口。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

本发明是针对磁性组件中包括绕线柱，且绕线柱上形成有棱的结构进行的改进，致力于改善绕线柱的棱角处的电场强度。详细来说，在绕线柱与绕组之间对应于纵向棱的位置设置能降低电场强度的半导电部件，使磁性组件各处的电场强度趋于均匀，从而降低发生局部放电的风险。

本发明的磁性组件可以是中高压变压器、中高压差模电抗器、中高压共模电抗器等等。以下实施方式仅以中高压差模电抗器为例进行说明。

实施方式1

参见图1，图1是本发明磁性组件第一实施方式的立体结构示意图。如图1所示，本发明的差模电抗器，包括磁芯1和绕组2，磁芯1包括上盖板11、下盖板12以及设置于上盖板11和下盖板12之间的3个绕线柱13，绕组2围绕绕线柱13设置。当然，绕线柱13的数量不限于三个，可以根据需要适当增加或减少。

绕线柱13呈四棱柱形，具有四条相互平行的沿纵向(四棱柱的中心线方向)设置的纵向棱。上盖板11、下盖板12和绕线柱13可以由硅钢片堆叠而成，也可以由铁氧体等制成，本发明不以此为限。

在其他实施方式中，绕线柱13也可以是三棱柱、五棱柱、六棱柱或八棱柱等横截面呈多边形的柱体，即只要是具有至少三个侧面，至少三个侧面两两相交形成至少两个纵向棱，纵向棱沿着绕线柱13的纵向设置的柱体，均可适用于本发明。

该实施方式还包括第一半导电部件，该第一半导电部件包括复数条第一半导电带3，复数条第一半导电带3分别贴覆于绕线柱13的4条棱上。绕线柱13的4个侧面远离棱的大部分中间区域没有被第一半导电带3覆盖，这样能够减小第一半导电带3对散热性能的影响。第一半导电部件所包含的第一半导电带3的数量可以与绕线柱13的棱的数量相同，以保证每一条棱上都能覆盖一条第一半导电带3。

在其他实施方式中，第一半导电带3也可以由第一半导电漆层等其他形式的半导电部件代替。相比于金属材料，半导电部件的电阻率高，涡流损耗低。

进一步地，在绕线柱13上开设有气隙情况下，在对应于绕组2的气隙位置设置有第二半导电部件。第二半导电部件包括多个第二半导电带或第二半导电漆层。第二半导电部件的材质可以与第一半导电部件相同。

详细来说，如图1所示，绕线柱13上开设有多个第一气隙，例如绕线柱13由多个小四棱柱堆叠而成，这样在相邻的两个小四棱柱之间以及小四棱柱与上盖板11、下盖板12之间分别形成了第一气隙。在绕线柱13上界定第一气隙位置处形成有横向棱，即每一个小四棱的上表面和下表面与侧面相交处均形成横向棱。在该实施方式中，第二半导电部件包括多个第二半导电带4，多个第二半导电带4分别贴覆于对应绕组2的多个横向棱上。考虑到安规距离的要求，通常绕组2距离上盖板11、下盖板12会留出一定距离，绕线柱13上邻近上盖板11、下盖板12的横向棱即端部横向棱处因为距离绕组2较远，此处电场强度较低，故该端部横向棱处可以不必包裹第二半导电带4，不但可以起到节省材料的作用，而且减少制作工艺，降低劳动强度，并且有利于散热。但本发明并不以此为限，在其他实施方式中，端部横向棱处也可包裹第二半导电带4。

该第一实施方式中，在绕线柱13对应于绕组2的纵向横、横向棱处包覆了半导电带，降低了绕线柱和绕组之间的电场强度，从而改善了电抗器中的局部放电，提高了电抗器的使用寿命。

实施方式2

参见图2，图2是本发明磁性组件第二实施方式的立体结构示意图。该磁性组件第二实施方式不同于第一实施方式之处仅在于：

绕线柱13上开设有至少一个第一气隙，在绕线柱13上界定第一气隙位置形成有横向棱，在每一个绕线柱13的侧面对应于绕组2的位置包覆有第二半导电带4，且第二半导电带4覆盖第一气隙。也就是说，第二半导电带4贴覆于绕线柱13的侧面覆盖界定第一气隙的两个横向棱的一个面，从而覆盖该第一气隙；并非如图1那样在每一个横个棱处单独贴覆一个第二半导电带4，因此，该第二实施方式的磁性组件的制作工艺较简单。

该磁性组件第二实施方式的其他结构与第一实施方式相同，这里不再赘述。

实施方式3

参见图3，图3是本发明磁性组件第三实施方式的立体结构示意图。该磁性组件第三实施方式不同于第二实施方式之处仅在于：

该第三实施方式的电抗器还包括套设于绕线柱13外面的绝缘筒5，绝缘筒5的横截面形状可以与绕线柱13的横截面形状相同，绕组2位于绝缘筒5的外侧，这种情况下，第一半导电部件和第二半导电部件可以对应设置于绝缘筒5上(见图3)，相比于将半导电部件直接设置于绕线柱上，可改善绕线柱的散热性能。

当然，本发明不限于此，在绕线柱13外面设置有绝缘筒5情况下，第一半导电部件和第二半导电部件仍可以直接设置于绕线柱13，或者在绕线柱13上和绝缘筒5上同时设置第一半导电部件和第二半导电部件。

如图3所示，该第三实施方式的电抗器还包括多块拉板6，在每一个绕线柱13的其中两个相对的侧面例如正面和反面分别设置一块拉板6。于其他实施例中，位于磁芯1外侧两个绕线柱13的外侧面也可以分别增设一块拉板6，本发明不以此为限。拉板6设置于绝缘筒5内，且分别与绕线柱13、上盖板11以及下盖板12接触，用于连接并固定三者。绕组2围绕所述拉板6位于绕线柱13上的部分及绕线柱13设置。拉板6的宽度小于或等于与其接触的绕线柱13的侧面的宽度，设置于绝缘筒5上的第一半导电带3在绕线柱上的投影覆盖拉板6位于绕线柱13上的部分的边缘。

该磁性组件第三实施方式的其他结构与第二实施方式相同，这里不再赘述。

实施方式4

参见图4，图4是本发明磁性组件第四实施方式的立体结构示意图。该磁性组件第四实施方式不同于第三实施方式之处仅在于：

该第四实施方式的电抗器不设置绝缘筒5，设置于绕线柱13上的第一半导电带3可以同时覆盖拉板6位于绕线柱13的部分的边缘；第二半导电带4缠绕于绕线柱13及拉板6上，其在绕线柱13上的投影覆盖第一气隙。

该磁性组件第四实施方式的其他结构与第三实施方式相同，这里不再赘述。

实施方式5

参见图5，图5是本发明磁性组件第五实施方式的立体结构示意图。该磁性组件第五实施方式不同于第四实施方式之处仅在于：

该第五实施方式的电抗器只包括一个第一半导电部件，例如面积较大的半导电膜8，该半导电膜8可以包覆绕线柱13的所有侧面；在设置有拉板6的情况下，该半导电膜8可以包覆绕线柱13的侧面以及拉板6的位于绕线柱13的部分。半导电膜8覆盖了绕线柱13的纵向棱，且同时覆盖了第一气隙及拉板6位于绕线柱13的部分的边缘，从而大幅减化了磁性组件的制作工艺。在功率较低或者对于散热性能要求不高的磁性组件中，可采用上述结构。在其他实施例中，在设置有绝缘筒5的情况下，该半导电膜8也可以包覆在绝缘筒5的外表面。

进一步地，在沿着绕线柱13的纵向方向，所述半导电膜8上开设一纵向开口81，以避免形成环形回路而产生感应电流。相比于全部包裹，半导电膜8上的损耗会降低，不再存在额外的负载损耗。

该磁性组件第五实施方式的其他结构与第四实施方式相同，这里不再赘述。

实施方式6

参见图6，图6是本发明磁性组件第六实施方式的立体结构示意图。该磁性组件第六实施方式不同于第四实施方式之处仅在于：

该第六实施方式的电抗器还包括第三半导电部件，例如第三半导电带7，该第三半导电带7用于覆盖拉板6位于绕线柱13的部分的边缘，可以直接贴覆于绕线柱13侧面及拉板6上。在其他实施例中，在电抗器设置有绝缘筒5情况下，该第三半导电带7可以贴覆于绝缘筒5上对应于拉板6边缘的位置，即第三半导电带7在绕线柱上的投影可覆盖拉板6的边缘位置。第三半导电带7也可以由第三半导电漆层等代替。第三半导电部件的材料可以和第一半导电部件和第二半导电部件相同。

该磁性组件第六实施方式的其他结构与第四实施方式相同，这里不再赘述。

实施方式7

参见图7，图7本发明磁性组件第七实施方式中的磁芯的横截面图；该磁性组件第七实施方式不同于第一实施方式之处仅在于：磁芯1的绕线柱13由3种宽度不等的硅钢片堆叠而成的对称结构，共形成了9条纵向棱，在每一条纵向棱上贴覆一个第一半导电带3。该种绕线柱可以应用于前面任一实施方式中。

该磁性组件第七实施方式的其他结构与第一实施方式相同，这里不再赘述。

以上实施方式中可能使用相对性的用语，例如“上”或“下”，以描述图标的一个元件对于另一元件的相对关系。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的元件将会成为在“下”的元件。用语“一个”、“一”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的组成部分之外还可存在另外的组成部分等。“第一”、“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。

应可理解的是，本公开不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本文所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。

Claims (14)

1.一种用于中高压电子系统的磁性组件，包括磁芯和绕组，其特征在于，所述磁芯包括上盖板、下盖板以及设置于所述上盖板和所述下盖板之间的至少一个绕线柱，所述绕组绕设于所述绕线柱上，所述绕线柱呈棱柱形，具有至少三个侧面，至少三个所述侧面两两相交形成至少两个纵向棱，所述纵向棱沿着所述绕线柱的纵向设置；在每一个所述绕线柱与所述绕组之间对应于所述纵向棱的位置设有第一半导电部件，

其中，所述的磁性组件还包括：

至少一块拉板，分别沿着所述至少一个绕线柱的侧面设置；

其中，所述拉板与所述绕线柱、所述上盖板以及所述下盖板接触，所述拉板的宽度小于或等于与其接触的所述绕线柱的所述侧面的宽度，

其中，所述拉板位于所述绕线柱的部分的边缘被所述第一半导电部件覆盖。

2.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述第一半导电部件包括：

至少两条第一半导电带或第一半导电漆层，分别设置于所述绕线柱的所述至少两个纵向棱上。

3.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述绕线柱上开设有至少一个第一气隙，在所述绕线柱上界定所述第一气隙位置处形成有横向棱，在每一个所述绕线柱与所述绕组之间对应于所述横向棱的位置设有第二半导电部件。

4.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述绕线柱上开设有至少一个第一气隙，在所述绕线柱上界定所述第一气隙位置形成有横向棱，在所述绕线柱与所述绕组之间对应所述第一气隙位置设有第二半导电部件。

5.如权利要求3或4所述的磁性组件，其特征在于，所述第二半导电部件为第二半导电带或第二半导电漆层。

6.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，还包括分别套设于至少一个绕线柱外面的至少一个绝缘筒。

7.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，还包括分别套设于至少一个绕线柱外面的至少一个绝缘筒，所述第一半导电部件设置于所述至少一个所述绝缘筒上。

8.如权利要求3或4所述的磁性组件，其特征在于，还包括分别套设于至少一个绕线柱外面的至少一个绝缘筒，所述第二半导电部件设置于所述至少一个绝缘筒上。

9.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述磁性组件是中高压变压器或中高压电抗器。

10.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述第一半导电部件包覆于所述绕线柱侧面。

11.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述第一半导电部件包覆所述拉板的位于所述绕线柱的部分及所述绕线柱。

12.如权利要求7所述的磁性组件，其特征在于，所述第一半导电部件包覆于所述绝缘筒侧面。

13.如权利要求10～12中任一项所述的磁性组件，其特征在于，所述第一半导电部件上具有一纵向开口。

14.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述绕线柱是三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱或八棱柱。

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