CN201364796Y - 新型三相电感铁心 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的是提供一种新型三相电感铁心，其铁心损耗低，气隙分散，扩散磁场产生的损耗很低，包括铁轭(1)和铁心中柱(2)，其特点是，所述铁轭(1)和每一根铁心中柱(2)均由软磁铁氧体块层叠而成。本实用新型提供了一种损耗低、重量轻、成本合理且加工工艺简单的新型电感铁心，具体采用了软磁铁氧体材料来搭建铁心，依靠软磁铁氧体的高频低损耗特点和块状铁氧体之间均匀分布的气隙和上下铁轭处不加气隙，大幅度减少因铁磁材料引起的高频损耗、因线圈端部铁心气隙引起的散磁通和附加损耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子设备中常用的带铁心的三相感性器件，特别是新型三相电感铁心。
背景技术
在电力电子设备中，特别是逆变电源和变频电源中，需要使用带铁心的感性器件来实现电路设计者的目的，比如交流滤波。目前普遍使用的大电流交流滤波电感铁心，均使用硅钢片，这种方式存在如下技术缺陷：
1、在电力电子设备中，比如不间断电源(UPS)、变频器和其他各种逆变器，它们所处理的电流含有大量的高次谐波，会在电感的铁心上产生很高的损耗。
2、为了避免铁心饱和，需要在铁心上开气隙。气隙附近会有磁场扩散现象，扩散的磁场会产生附加损耗，特别是在单个气隙尺寸较大的时候，会在气隙附近的铁心和绕组上产生非常严重的附加损耗。如果不加限制，这种附加损耗会使得电感的损耗增加一倍以上。为了减少这种不必要的附加损耗，在制造技术上往往需要增加气隙的数量，减小单个气隙的尺寸。硅钢片由于剪裁尺寸的限制，很难达到增加气隙的数量，减小单个气隙的尺寸的目的。因为将这些材料制作成小尺寸的片状时要花费很多工时，且很难堆放、搬运和整理。
3、重量和尺寸较大。为了降低高频损耗，不得不降低硅钢片铁心的工作磁通密度，导致电感的尺寸会比较大、铁心的成本和重量也比较高。
4、使用铁氧体制造大电流交流滤波电感铁心也有一定的难度，受铁氧体制造工艺的限制，在成形铁氧体生产厂家的样本上几乎没有合适尺寸的铁心供选择。大尺寸的软磁铁氧体价格很高，也难以承受。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型三相电感铁心，其铁心损耗低，气隙分散，扩散磁场产生的损耗很低。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种新型三相电感铁心，包括铁轭和铁心中柱，其特别之处在于，所述铁轭和每一根铁心中柱均由软磁铁氧体块层叠而成。
其中构成铁轭的软磁铁氧体块均为长方体，该铁轭的每一层包括至少1块软磁铁氧体块。
其中铁轭的每一层均由相同数量和相同排列方式的软磁铁氧体块构成。
其中构成铁心中柱的软磁铁氧体块均为长方体，该铁心中柱的每一层包括至少2块软磁铁氧体块。
其中铁心中柱的每一层包括2块软磁铁氧体块，并且奇数层软磁铁氧体块的排列方向与偶数层软磁铁氧体块的排列方向相差90度。
其中铁心中柱的每一层包括至少3块软磁铁氧体块，并且奇数层软磁铁氧体块的排列方向与偶数层软磁铁氧体块的排列方向相差180度。
进一步的，其中铁心采用三相五柱式结构。
更进一步的，其中在三根铁心中柱两侧分别设有一根铁心旁柱，铁心旁柱由软磁铁氧体块层叠而成，构成铁心旁柱的软磁铁氧体块均为长方体，该铁心旁柱的每一层包括至少1块软磁铁氧体块。
其中铁心旁柱的每一层均由相同数量和相同排列方式的软磁铁氧体块构成。
本实用新型提供了一种损耗低、重量轻、成本合理且加工工艺简单的新型电感铁心，具体采用了软磁铁氧体材料来搭建铁心，依靠软磁铁氧体的高频低损耗特点和块状铁氧体之间均匀分布的气隙和上下铁轭处不加气隙，大幅度减少因铁磁材料引起的高频损耗、因线圈端部铁心气隙引起的散磁通和附加损耗。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图；
附图2为本实用新型实施例1中铁心中柱(2)的结构示意图；
附图3为本实用新型实施例2中铁心中柱(2)的结构示意图；
附图4为本实用新型实施例3中铁心中柱(2)的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来对本实用新型作进一步详细的说明：
如图1所示，本实用新型铁心采用三相五柱式结构，按照三相五柱式铁心的选取规则，铁轭1的截面和铁心旁柱3的截面均取铁心中柱2截面的1/2，可以降低铁心的高度、成本和重量。
如图2、3、4所示，铁心中柱2根据计算的铁心截面要求制作成几个标准可拼接的固定的铁心截面尺寸，供设计不同容量的电感时选用，例如：60×60、60×90、60×120等。
铁心中柱2均加工成高度尺寸为10mm的块状，在层叠过程中每层间就会有一个气隙，按照电感的计算气隙总量均匀的分布在多层铁心中柱2间，在上下铁轭1间隙处可不加气隙，每个气隙的高度均≤1mm。
通过本实用新型制作的电感铁心，铁心损耗低，气隙分散均匀，扩散磁场产生的损耗很低，具有高效率、低损耗、较轻的重量和成本合理等优点。
而传统的三相电抗器铁心采用三相三柱式，且气隙一般分散在上下铁轭1处，仅有二个气隙，扩散磁场产生的损耗很高，铁心损耗大，只能用降低铁心磁通密度的方法来降低铁心的损耗。
由于逆变器输出和变频器输出均存在2000Hz以上的高频谐波，而硅钢片在高频条件下的工作特性较铁氧体要差得多，且在高频条件下工作损耗要成倍的放大。所以，在逆变器输出和变频器输出工作的三相电感本实用新型铁心能更好的吸收高次谐波。
实施例1
如图1、2所示，铁心采用三相五柱式结构，铁轭1和每一根铁心中柱2均由软磁铁氧体块层叠而成，其中构成铁轭1的软磁铁氧体块均为长方体，该铁轭1的每一层包括了2块(该数量可根据尺寸要求来调整)软磁铁氧体块，并且铁轭1的每一层软磁铁氧体块的排列方式相同。
而构成铁心中柱2的软磁铁氧体块也均为长方体，该铁心中柱2的每一层包括2块软磁铁氧体块，并且其中奇数层软磁铁氧体块的排列方向与偶数层软磁铁氧体块的排列方向相差90度，其目的是在层叠过程中每层间就会有一个气隙。
另外在三根铁心中柱2两侧分别设有一根铁心旁柱3，铁心旁柱3由软磁铁氧体块层叠而成，构成铁心旁柱3的软磁铁氧体块均为长方体，该铁心旁柱3的每一层包括1块(该数量可根据尺寸要求来调整)软磁铁氧体块，铁心旁柱3的每一层均由相同数量和相同排列方式的软磁铁氧体块构成。
实施例2
铁心中柱2的每一层包括3块软磁铁氧体块，并且奇数层软磁铁氧体块的排列方向与偶数层软磁铁氧体块的排列方向相差180度，其余部分与实施例1相同。
实施例3
铁心中柱2的每一层包括4块软磁铁氧体块，并且奇数层软磁铁氧体块的排列方向与偶数层软磁铁氧体块的排列方向相差180度，其余部分与实施例1相同。
以实施例1结构为例对比实验结果如下：
电流：176A，电感量：0.16mH。
现有技术使用0.3mm冷轧取向硅钢片制作的叠片型SEI标准电感铁心，仅上下铁轭处有二个1.5mm气隙，铁心的损耗在410W左右，温升较高，不能满足设计要求。
本实用新型的电感铁心，其铁轭使用30mm高60宽的铁氧体条拼接而成，铁心中柱用10×30×60矩形铁氧体条拼成，铁心中柱上分别有17个0.5mm气隙，如图二所示。磁心损耗降到180W左右，损耗降低56％，铁心温升明显降低，满足设计要求。
Claims (9)
1、一种新型三相电感铁心，包括铁轭(1)和铁心中柱(2)，其特征在于：所述铁轭(1)和每一根铁心中柱(2)均由软磁铁氧体块层叠而成。
2、如权利要求1所述的新型三相电感铁心，其特征在于：其中构成铁轭(1)的软磁铁氧体块均为长方体，该铁轭(1)的每一层包括至少1块软磁铁氧体块。
3、如权利要求2所述的新型三相电感铁心，其特征在于：其中铁轭(1)的每一层均由相同数量和相同排列方式的软磁铁氧体块构成。
4、如权利要求1所述的新型三相电感铁心，其特征在于：其中构成铁心中柱(2)的软磁铁氧体块均为长方体，该铁心中柱(2)的每一层包括至少2块软磁铁氧体块。
5、如权利要求4所述的新型三相电感铁心，其特征在于：其中铁心中柱(2)的每一层包括2块软磁铁氧体块，并且奇数层软磁铁氧体块的排列方向与偶数层软磁铁氧体块的排列方向相差90度。
6、如权利要求4所述的新型三相电感铁心，其特征在于：其中铁心中柱(2)的每一层包括至少3块软磁铁氧体块，并且奇数层软磁铁氧体块的排列方向与偶数层软磁铁氧体块的排列方向相差180度。
7、如权利要求1至6中任意一项所述的新型三相电感铁心，其特征在于：其中铁心采用三相五柱式结构。
8、如权利要求7所述的新型三相电感铁心，其特征在于：其中在三根铁心中柱(2)两侧分别设有一根铁心旁柱(3)，铁心旁柱(3)由软磁铁氧体块层叠而成，构成铁心旁柱(3)的软磁铁氧体块均为长方体，该铁心旁柱(3)的每一层包括至少1块软磁铁氧体块。
9、如权利要求8所述的新型三相电感铁心，其特征在于：其中铁心旁柱(3)的每一层均由相同数量和相同排列方式的软磁铁氧体块构成。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103050238A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-17 | 吴江市变压器厂有限公司 | 一种变压器铁芯的拼片结构 |
| CN103219134A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-07-24 | 苏州工业园区隆盛电器成套设备制造有限公司 | 一种轨道车辆用交流电抗器铁心 |
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2009
- 2009-03-10 CN CNU200920143847XU patent/CN201364796Y/zh not_active Expired - Lifetime
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