CN109273212B - 铁芯结构、铁芯电抗器及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种铁芯结构、铁芯电抗器及方法，本公开利用磁阀替代现有的铁芯电抗器的铁芯饼和气隙垫块组成的铁芯气隙结构，能够在保持铁芯电抗器的线性特性的基础上，减少现有的气隙结构带来的运行时的振动和噪声影响。利用磁阀处的气隙，使铁芯在工作时，在一个周波内，至少有一定的时间，磁通会通过气隙流通，保证线性度，同时由于铁芯电抗器线圈中的铁芯柱没有间断，不需要铁芯饼和气隙垫块，铁芯电抗器运行过程的振动小，噪音小。

Description

铁芯结构、铁芯电抗器及方法

技术领域

本公开涉及一种铁芯结构、铁芯电抗器及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电抗器在电力系统中的应用非常广泛。为了提高电抗器的电抗值，电抗线圈中可加入铁芯。有铁芯的电抗器为了获得线性特性，电抗器铁芯需要加气隙，然而，现有的电抗器铁芯气隙结构都是由铁芯饼和气隙垫块构成，由于铁芯饼和气隙垫块的结构特征，这种结构的铁芯电抗器在运行过程中存在振动大、噪声大的问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种铁芯结构、铁芯电抗器及方法，本公开能够解决现有的气隙结构带来的运行时的振动和噪声问题。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种铁芯结构，在铁芯柱上设置有若干磁阀，利用磁阀处的气隙通过至少一部分的磁通。

作为进一步的限定，所述磁阀至少包括两组，每组磁阀的形状不同，且两组磁阀在铁芯柱上交替排列。

作为进一步的限定，所述磁阀为多个，依次交替排列在铁芯柱上，使所述铁芯柱上的磁通路径均呈弯曲铁芯路径。

作为进一步的限定，所述磁阀在铁芯柱上对称设置，且所述缺口的形状对称，大小一致。

作为进一步的限定，所述磁阀的结构为缺口。

作为更进一步的限定，所述缺口的形状包括但不限于矩形、阶梯形状、三角形、梯形和/或弧形。

作为进一步的限定，所述缺口的设置位置为铁芯柱内部或边缘处。

作为进一步的限定，所述磁阀处的剩余铁芯截面积是K×M,其中，K为系数，且0＜K＜0.5，M是无磁阀处的铁芯柱截面积。

作为更进一步的限定，K为0.2。

一种铁芯结构，在铁芯柱上设置有多个磁阀，所述磁阀交替排列，使所述铁芯柱上的磁通路径为弯曲铁芯路径。

一种制造方法，在铁芯柱上设置若干交替排列的磁阀。

一种单相铁芯电抗器，包括上述铁芯结构或由上述制造方法制备而成。

一种多相铁芯电抗器，包括上述铁芯结构或由上述制造方法制备而成。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开利用磁阀处的气隙，使铁芯在工作时，在一个周波内，至少有一定的时间，磁通会通过气隙流通，保证线性度，同时由于铁芯电抗器线圈中的铁芯柱没有间断，不需要铁芯饼和气隙垫块，铁芯电抗器运行过程的振动小，噪音小。

本公开通过设置各个磁阀，将铁芯柱上的磁通路径均呈弯曲铁芯路径，由于磁通有最小路径流通的趋势，即磁通在铁芯柱中有直线流通的趋势，设置了磁阀后，铁芯柱留给磁通的只有弯曲铁芯路径，就会迫使更多磁通脱离弯曲铁芯路径，从非铁芯的气隙处流通，可进一步提高铁芯电抗器电流的线性度，减小高次谐波含量。

本公开提供的制造方法，对于铁芯的加工过程非常简单，仅仅在铁芯上加工磁阀即可，加工工艺简单，投入成本低，适合大量生产，有广阔的应用前景。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1表示一种铁芯电抗器的铁芯结构。

其中，1.矩形空洞，2.矩形凹洞。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

一种铁芯电抗器的铁芯结构，如图1所示。铁芯的中柱绕有线圈，构成铁芯电抗器。

当然，此处仅仅为方便本领域技术人员理解而给出的一种实施方式，在其他实施例中，可以将其磁阀的数量、形状、排布方式中的一项或多项均进行变换，只要是在铁芯上利用磁阀来获得一定的气隙即可。

目前，磁阀仅在磁控电抗器中获得应用，但在线性铁芯电抗器中没有应用。磁阀的形状可以是矩形，阶梯形状，三角形磁阀，或其他形状；可以是一个、两个、或多个；也可是几种形状的组合，磁阀还可以设计在铁芯内部。在铁芯电抗器铁芯上加工磁阀，就是磁通路径大部分区段的电抗器铁芯截面积保持不变，在铁芯电抗器有线圈的铁芯柱上，分别用对称形状把铁芯柱某一小区段的铁芯部分削除，使该区段铁芯截面积小于其他区段的铁芯截面积。

为了说明问题方便，本实施例以单相铁芯电抗器为例，在铁芯柱上加工两种矩形磁阀，如图1所示。

图1中，一种磁阀是削除铁芯柱中间部分，在铁芯中间位置形成一个矩形空洞1，矩形空洞1两边保留铁芯。另一种磁阀是对称地削除铁芯柱两边部分，在铁芯柱两边位置形成一对矩形凹洞2，一对矩形凹洞2的中间保留铁芯。两种磁阀在铁芯柱上交替排列。

在有电抗器线圈的铁芯柱上加工如图1所示磁阀后，有电抗线圈的铁芯柱上流通的磁通没有直线铁芯路径，只有S形弯曲铁芯路径。可见，如果铁芯柱还没有加工磁阀时的铁芯柱截面积是M,磁阀处的剩余铁芯截面积必须是K×M,其中：K大于0，小于0.5。

当然，上述S形弯曲铁芯路径在其他实施例中，可以为台阶状、折线型等多种变化方式。

建议K取0.2。当K取0.2时，铁芯电抗器铁芯中的磁通量小于最大磁通的20％时，铁芯不会出现饱和现象，铁芯电抗器铁芯中的磁通量大于最大磁通的20％时，磁阀处的铁芯出现饱和。磁阀处的铁芯出现饱和，大于20％的那些磁通就会从磁阀处的气隙通过。一个周波中约20％的时间，磁通始终在铁芯中流通；一个周波中约80％的时间，磁通会通过气隙流通。铁芯电抗器电流在约80％的时间，线性度是比较好的，只有约20％的时间线性度不好。总体上，这种铁芯电抗器电流的高次谐波不是太大。

由于磁通有最小路径流通的趋势，即磁通在铁芯柱中有直线流通的趋势。加工了磁阀的铁芯柱留给磁通的只有S形弯曲铁芯路径，就会迫使更多磁通脱离S形弯曲铁芯路径，从非铁芯的气隙处流通。可进一步提高铁芯电抗器电流的线性度，减小高次谐波含量。

由于铁芯电抗器线圈中的铁芯柱没有间断，不需要铁芯饼和气隙垫块。铁芯电抗器运行过程，振动小，噪音小。

上述单相铁芯电抗器铁芯结构，可推广至三相铁芯电抗器。其设置方式和加工方法均与实施例相似，在此不再累赘。

上述提供的一种铁芯电抗器及其方法，可用现有技术设计制造，完全可以实现，有广阔应用前景。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种铁芯结构，其特征是：在铁芯柱上设置有多个磁阀，利用磁阀处的气隙通过至少一部分的磁通，磁阀依次交替排列在铁芯柱上，铁芯电抗器线圈中的铁芯柱没有间断，铁芯柱上流通的磁通均为S形弯曲铁芯路径；磁阀处的剩余铁芯截面积是K×M，其中，K为系数，且0＜K＜0.5，M是无磁阀处的铁芯柱截面积；

所述磁阀至少包括两组，每组磁阀的形状不同，且两组磁阀在铁芯柱上交替排列；一组磁阀是削除铁芯柱中间部分，在铁芯中间位置形成一个矩形空洞，矩形空洞两边保留铁芯；另一组磁阀是对称地削除铁芯柱两边部分，在铁芯柱两边位置形成一对矩形凹洞，一对矩形凹洞的中间保留铁芯。

2.如权利要求1所述的一种铁芯结构，其特征是：K为0.2。

3.一种如权利要求1-2中任一项所述的铁芯结构的制造方法，其特征是：在铁芯柱上设置若干交替排列的磁阀，磁阀依次交替排列在铁芯柱上，铁芯电抗器线圈中的铁芯柱没有间断，铁芯柱上流通的磁通均为弯曲铁芯路径；磁阀处的剩余铁芯截面积是K×M，其中，K为系数，且0＜K＜0.5，M是无磁阀处的铁芯柱截面积。

4.一种铁芯电抗器，包括如权利要求1-2中任一项所述的铁芯结构。

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