CN117831904A - 一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器 - Google Patents

Abstract

本发明属于变压器技术领域，主要涉及一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，包括：固定架；铁芯，固设于固定架上，铁芯上由内向外依次缠绕有一次绕组和二次绕组；所述一次绕组包括多组初级线圈，至少两个相邻初级线圈之间设有撑条以形成上下贯通的散热通道，所述二次绕组包括缠绕在一次绕组上的多匝铜管，所述铜管内用于通冷却水以带走一次绕组和二次绕组产生的热量。本发明通过在一次绕组内设散热通道，二次绕组使用冷却水散热，提高了变压器的散热效果，防止变压器温度升高，同时也使变压器能够进行长时间的超负荷运行，为癌症治疗仪的使用提供能量供给。

Description

一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器

技术领域

本发明属于变压器技术领域，主要涉及一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器。

背景技术

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。癌症治疗仪所用的变压器在运转过程中，有10％的时间输出功率为额定功率的2.5倍且最大功率输出时电压调整率不得超过5％，这样的超负荷运行会在短时间内引起温度的急剧上升，当处于高温环境中工作时，容易影响变压器的运行状态，从而降低变压器使用寿命，进而影响癌症治疗仪的使用效果。

公布号为CN113823480A的中国发明专利文件公开了一种风冷干式变压器，该变压器包括上铁轭、下铁轭和铁心，所述铁心包括铁心柱和线圈，所述变压器内设有线圈散热气道，所述线圈散热气道依次贯穿上铁轭、线圈和下铁轭，所述线圈散热气道的气道入口设在上铁轭上，气道出口设在下铁轭上，所述变压器位于一冷却风道内。

虽然上述风冷干式变压器使用冷却风从铁轭上的封口进入铁心线圈内部、对线圈的内部进行冷却、改善变压器绕组内部死角的散热条件、避免了绕组在出风口侧端部热点温度过高，但是该专利仍然具有以下不足：当负载在短时间内需要超负荷功率时，该变压器依旧会因散热不及时，在变压器内部聚集大量的热量，导致变压器温度在短时间内猛烈上升，影响变压器的使用效果，导致负载不能正常运行。

发明内容

本发明提供一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，以解决现有技术中初级线圈的引出线需要在外部焊接的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，包括：

固定架；

铁芯，固设于固定架上，铁芯上由内向外依次缠绕有一次绕组和二次绕组；

所述一次绕组包括多组初级线圈，至少两个相邻初级线圈之间设有撑条以形成上下贯通的散热通道，所述二次绕组包括缠绕在一次绕组上的多匝铜管，所述铜管内用于通冷却水以带走一次绕组和二次绕组产生的热量。

具有以下有益效果：通过在一次绕组内设散热通道，二次绕组使用冷却水散热，提高了变压器的散热效果，防止变压器温度升高，同时也使变压器能够进行长时间的超负荷运行，为癌症治疗仪的使用提供能量供给。

进一步地，多组初级线圈均为自铁芯上端缠绕到铁芯下端，然后自铁芯下端缠绕到铁芯上端，多组初级线圈自内向外依次包括移相绕组和主绕组，移相绕组的终端连接主绕组的始端；

所述撑条设于所述移相绕组与主绕组之间。

具有以下有益效果：通过设置多组初级线圈，实现了一次绕组在内部接线的目的，避免了变压器的外部接线，这样使变压器的整体结构变得更为简洁，变压器的体积更小；同时散热通道便于线圈产生的热量随空气流出，降低了变压器损坏的可能，延长了变压器的使用寿命。

进一步地，所述移相绕组的内径大于铁芯的最大外径，以形成散热通道。

具有以下有益效果：移相绕组和铁芯之间也会产生散热通道，散热通道便于线圈产生的热量随空气流出，降低了变压器损坏的可能，延长了变压器的使用寿命。

进一步地，所述铁芯布置有三相，三相一次绕组采用延边三角形接法连接在一起。

具有以下有益效果：延边三角形接法可以根据不同的滤波要求来调整移相角度，从而滤除一定的谐波。

进一步地，所述移相绕组与主绕组均为丝包扁铜线。

具有以下有益效果：丝包扁铜线自带绝缘，不必再额外增加绝缘材料。

进一步地，所述固定架包括位于铁芯上部前后侧面的两个左右延伸上夹件和位于铁芯下部前后侧面的两个左右延伸下夹件，两个所述上夹件通过多个前后延伸的第一双头螺栓紧固在铁芯上部，两个所述下夹件通过多个前后延伸的第二双头螺栓紧固在铁芯下部，每个上夹件和其同侧对应的下夹件之间通过多个上下延伸的第三双头螺栓紧固在多组线圈上。

具有以下有益效果：通过设置固定架，从而将铁芯和三组线圈固定，防止变压器在使用的过程中晃动。

进一步地，每个所述上夹件和绕组之间以及每个所述下夹件和绕组之间均安装有绝缘垫块，绕组包括所述一次绕组和所述二次绕组。

具有以下有益效果：通过设置绝缘垫块，保证了线圈与上夹件和下夹件之间具有一定的空间让空气流动，便于变压器散热。

进一步地，多匝所述铜管包括分置在上下两端的首匝和尾匝，还包括位于首匝和尾匝之间的中间匝，中间匝上自上向下依次固设有第一铜排、第二铜排、第三铜排和第四铜排，所述第一铜排固设在中间匝的第一匝上，第四铜排固设在中间匝的倒数第一匝上，每个多匝铜管的第二铜排间或第三铜排间或第四铜排间连接到一起。

具有以下有益效果：通过将第一铜排固设在多匝铜管的第二匝上，第四铜排固设在多匝铜管的倒数第二匝上，实现了输出电压的准确性，并且便于铜排的焊接。

进一步地，所述第一铜排和第三铜排均为加长铜排，且第一铜排的长度大于第三铜排的长度，所述第二铜排自下向上弯折，第四铜排自上向下弯折。

具有以下有益效果：通过将相邻铜排折弯和控制长度的方式，来避免引出铜排距离太近而带来的固定干涉问题。

进一步地，所述铜管具有入水端和出水端，所述入水端和出水端均安装有水嘴，所述铜管外部缠绕有白布带，所述白布带通过真空浸漆工艺浸有绝缘漆。

具有以下有益效果：采用白布带缠绕铜管，然后真空浸对应等级的绝缘漆，同样能够达到绝缘和耐温要求，且白布带的成本只有云母带的10％，大大降低了成本。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1为铜管缠绕的正视图；

图2为铜管缠绕的左视图；

图3为本发明的正视图；

图4为本发明的左视图；

图5为本发明的俯视图；

图6为绕组的径向剖视图；

图7为一个一次绕组内的扁铜线连接示意图。

附图标记说明：

1、铜管；2、第一铜排；3、第二铜排；4、第三铜排；5、第四铜排；6、水嘴；7、上夹件；8、下夹件；9、第一双头螺栓；10、第二双头螺栓；11、第三双头螺栓；12、绝缘垫块；13、铁芯；14、变压器输入线圈接头；15、撑条；16、移相绕组；17、主绕组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本领域技术人员应知，下面所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面具体介绍本发明的各种非限制性实施方式。附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

如图1-图7所示，一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，包括铁芯13、三组线圈及固定架，三组线圈缠绕在三相三柱式的铁芯13上，固定架用于将三组线圈和三相三柱铁芯13固定到一起。其中，三组线圈均包括一次绕组和二次绕组，一次绕组缠绕在铁芯13上，二次绕组缠绕在一次绕组上，一次绕组为变压器输入线圈，变压器输入线圈接头14用于连接外部的电源，二次绕组为变压器输出线圈，用于连接外部的负载。在一次绕组内部放置常闭性温控，便于及时掌握变压器温升情况，如果温升出现异常情况，就会触发报警进而切断电源，更加安全。

固定架包括位于铁芯13上部前后侧面的两个左右延伸上夹件7和位于铁芯13下部前后侧面的两个左右延伸下夹件8，上夹件7和下夹件8可以是槽钢，在变压器中使用槽钢时，槽钢的槽口朝向外侧，不朝向变压器侧。两个上夹件7通过两个前后延伸的第一双头螺栓9紧固在铁芯13上部，这两个第一双头螺栓9位于上夹件7的左右两端，两个下夹件8通过多个前后延伸的第二双头螺栓10紧固在铁芯13下部，这两个第二双头螺栓10位于下夹件8的左右两端，每个上夹件7和其同侧对应的下夹件8之间通过两个上下延伸的第三双头螺栓11紧固在多组线圈上，同时应注意第三双头螺栓11的安装位置应该与第一双头螺栓9、第二双头螺栓10的安装位置错开。通过设置固定架，从而将铁芯13和三组线圈固定，防止变压器在使用的过程中晃动。同时，第一双头螺栓9、第二双头螺栓10和第三双头螺栓11上都套接有绝缘套。

每个上夹件7和多组线圈之间以及每个下夹件8和多组线圈之间均安装有绝缘垫块12。通过设置绝缘垫块12，保证了线圈与上夹件和下夹件之间具有一定的空间让空气流动，便于变压器散热。

如图1-图3所示，二次绕组包括缠绕在一次绕组上的多匝铜管1，该铜管1为方形管或圆形管，铜管1具有入水端和出水端，入水端和出水端均安装有水嘴6，铜管1内用于供冷却水通过，以吸走带走一次绕组和二次绕组产生的热量，防止变压器温度升高，同时也使变压器能够进行长时间的超负荷运行。多匝铜管1包括分置在上下两端的首匝、尾匝以及位于首匝和尾匝之间的中间匝，中间匝上自上向下依次固设有第一铜排2、第三铜排3、第四铜排4和第二铜排5，该第一铜排2、第二铜排3、第三铜排4和第四铜排5沿着上下竖直方向布置的，这样便于计算匝数，进而保证电压的准确性，每个多匝铜管1的第二铜排3间或第三铜排4间或第四铜排5间通过铜排连接到一起，该铜排上套接有绝缘套。每个多匝铜管1的第一铜排2作为变压器输出线圈接头，连接外部的负载。同时每个线圈的外侧均设有绝缘层，只剩下第一铜排2、第二铜排3、第三铜排4、第四铜排5、水嘴6以及和水嘴6连接的部分铜管1裸露在外界

多匝铜管1的缠绕圈数比理论缠绕圈数多两圈，首匝和尾匝上不焊接铜排，首匝和尾匝要折弯，焊接铜排会导致焊接出现变形；线圈外侧面是一个弧形，并且首匝和尾匝的可焊接面积有限；如果焊在首匝和尾匝，不方便定位，也不利于后期整形，很容易把首匝或者尾匝扯出来。第一铜排2焊接在中间匝的第一匝上，第四铜排5焊接在中间匝的倒数第一匝上，第二铜排3和第三铜排4位于第一铜排2和第四铜排5之间，同时第二铜排3和第三铜排4的焊接位置需要根据电压的需求而定。通过将第一铜排2焊接在中间匝的第一匝上，第四铜排5焊接在中间匝的倒数第一匝上，实现了输出电压的准确性，并且便于铜排的焊接。

第一铜排2和第三铜排4均为加长铜排且横向延伸布置，且第一铜排2的长度大于第三铜排4的长度，第二铜排3自下向上弯折呈L型，第四铜排5自上向下弯折呈L型。通过将相邻铜排折弯和控制长度的方式，来避免引出铜排距离太近而带来的固定干涉问题。第一铜排2、第四铜排5、第二铜排3和第三铜排4中与铜管1固连的端部均为与铜管1外径相匹配的弧形端，所述的与铜管1固连的端部即为铜排焊接在铜管1上的端部，由于第一铜排2、第四铜排5、第二铜排3和第三铜排4都具有一样的弧形端。由于铜管1缠绕后呈圆形，所以需要将铜排固连的端部也设计为弧形，这样能够更好的贴合铜管1外径，便于铜排焊接的稳定性。

铜管1外部缠绕有白布带，白布带上浸有绝缘漆。铜管1本身不绝缘，传统方式是缠绕云母带，成本高，动则几百元。本申请中采用白布带缠绕铜管1，然后真空浸对应等级的绝缘漆，同样能够达到绝缘和耐温要求，且白布带的成本只有云母带的10％，大大降低了成本。

如图6-图7所示，一次绕组自内向外依次包括移相绕组16和主绕组17，其中，移相绕组16和主绕组17均为丝包扁铜线，丝包扁铜线自带绝缘，不必再额外增加绝缘材料。

本申请中铁芯13轴线上下方向延伸，移相绕组16和主绕组17均为自铁芯13上端缠绕到铁芯13下端，然后自铁芯13下端缠绕到铁芯13上端，这样移相绕组16和主绕组17均为两层。移相绕组16的终端通过焊接连接主绕组17的始端，上述的连接都是在一次绕组的内部完成的，即撑条的位置，这样焊接而膨胀的部位既不影响绕线，也使得外部连接变得简洁。通过设置一次绕组的多层线圈，实现了一次绕组在内部接线的目的，避免了变压器的外部接线，这样使变压器的整体结构变得更为简洁，变压器的体积更小。因为一次绕组内具有散热通道，所以这个焊接头可以含在线圈内部。

移相绕组16和主绕组17之间设有沿线圈径向方向的宽度为12mm的撑条15，撑条15上下延伸，从而在移相绕组16和主绕组17之间形成散热通道。散热通道便于线圈产生的热量随空气流出，降低了变压器损坏的可能，延长了变压器的使用寿命。

多个一次绕组之间采用延边三角形接法。延边三角形接法可以根据不同的滤波要求来调整移相角度，从而滤除一定的谐波。本申请中使用的延边三角形接法是现有技术，如论文名称为《延边三角形移相整流变压器设计》，文章编号为1001-8425(2009)05-0015-06的文献，在本申请中不再赘述具体的接法。

移相绕组16的内径大于其所缠绕的铁芯13的最大外径，这样移相绕组16和铁芯13之间也会产生散热通道，散热通道便于线圈产生的热量随空气流出，降低了变压器损坏的可能，延长了变压器的使用寿命。

同时因为二次绕组采用水冷结构，能够快速将短时过载产生的热量带走，以满足癌症治疗仪特殊的用电需求(运行时有10％的时间输出功率为额定功率的2.5倍且最大功率输出时电压调整率不得超过5％)。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“宽度”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。

另外，在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体地限定。

Claims (10)

1.一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，包括：

固定架；

铁芯(13)，固设于固定架上，铁芯(13)上由内向外依次缠绕有一次绕组和二次绕组；

其特征在于，

所述一次绕组包括多组初级线圈，至少两个相邻初级线圈之间设有撑条(15)以形成上下贯通的散热通道，所述二次绕组包括缠绕在一次绕组上的多匝铜管(1)，所述铜管(1)内用于通冷却水以带走一次绕组和二次绕组产生的热量。

2.根据权利要求1所述的一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，其特征在于，多组初级线圈均为自铁芯(13)上端缠绕到铁芯(13)下端，然后自铁芯(13)下端缠绕到铁芯(13)上端，多组初级线圈自内向外依次包括移相绕组(16)和主绕组(17)，移相绕组(16)的终端连接主绕组(17)的始端；

所述撑条(15)设于所述移相绕组(16)与主绕组(17)之间。

3.根据权利要求2所述的一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，其特征在于，所述移相绕组(16)的内径大于铁芯(13)的最大外径，以形成散热通道。

4.根据权利要求3所述的一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，其特征在于，所述铁芯(13)布置有三相，三相一次绕组采用延边三角形接法连接在一起。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，其特征在于，所述移相绕组(16)与主绕组(17)均为丝包扁铜线。

6.根据权利要求1-4所述的一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，其特征在于，所述固定架包括位于铁芯(13)上部前后侧面的两个左右延伸上夹件(7)和位于铁芯(13)下部前后侧面的两个左右延伸下夹件(8)，两个所述上夹件(7)通过多个前后延伸的第一双头螺栓(9)紧固在铁芯(13)上部，两个所述下夹件(8)通过多个前后延伸的第二双头螺栓(10)紧固在铁芯(13)下部，每个上夹件(7)和其同侧对应的下夹件(8)之间通过多个上下延伸的第三双头螺栓(11)紧固在多组线圈上。

7.根据权利要求6所述的一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，其特征在于，每个所述上夹件(7)和绕组之间以及每个所述下夹件(8)和绕组之间均安装有绝缘垫块(12)，绕组包括所述一次绕组和所述二次绕组。

8.根据权利要求1所述的一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，其特征在于，多匝所述铜管(1)包括分置在上下两端的首匝和尾匝，还包括位于首匝和尾匝之间的中间匝，中间匝上自上向下依次固设有第一铜排(2)、第二铜排(3)、第三铜排(4)和第四铜排(5)，所述第一铜排(2)固设在中间匝的第一匝上，第四铜排(5)固设在中间匝的倒数第一匝上，每个多匝铜管(1)的第二铜排(3)间或第三铜排(4)间或第四铜排(5)间连接到一起。

9.根据权利要求8所述的一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，其特征在于，所述第一铜排(2)和第三铜排(4)均为加长铜排，且第一铜排(2)的长度大于第三铜排(4)的长度，所述第二铜排(3)自下向上弯折，第四铜排(5)自上向下弯折。

10.根据权利要求9所述的一种癌症治疗仪用移相水冷整流变压器，其特征在于，所述铜管(1)具有入水端和出水端，所述入水端和出水端均安装有水嘴(6)，所述铜管(1)外部缠绕有白布带，所述白布带上通过真空浸漆工艺浸有绝缘漆。