CN202758704U - 干式铁芯平波电抗器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种干式铁芯平波电抗器，包括铁芯及绕制在铁芯外的线圈。所述铁芯采用单相心式带气隙铁芯结构，所述铁芯的截面采用多级阶梯型椭圆截面结构。本实用新型的干式铁芯平波电抗器的铁芯采用多阶梯型椭圆截面形式，具有矩形截面能够有效利用安装空间的优点，缩短铁轭长度、降低电抗器硅钢片重量以及利用多阶梯式圆形截面减少绕组长度以及便于线圈绕制优势。

Description

干式铁芯平波电抗器

【技术领域】

本实用新型涉及电抗器，特别涉及一种单相干式铁芯平波电抗器。 

【背景技术】

大电流以及大电感量平波电抗器在设计时，为了保证产品质量以及降低发热量以及降低电抗器噪音，一般采用增大铁芯截面积以及降低绕组导线载流电流密度来实现。然而，这两种方式必然导致电抗器成本高、体积大。 

由于铁路机车电器设备安装空间有限，导致电抗器采用常规方案设计无法安装，必须谋求电抗器轻量化、小型化设计。 

针对铁路机车车内安装要求轻量化、小型化、安全、高可靠性要求，之前平波电抗器铁芯截面形式满足不了现场使用要求，其原因如下： 

干式铁芯电抗器铁芯结构最初为矩形截面结构(请参阅图1A)，该截面形式能够根据安装现场条件有效利用安装位置的长度以及宽度方向尺寸，其缺点是对于大电流需要多线并绕时，由于转角位为90度直角，不便于线圈绕制。 

后来发展成多阶梯式圆形截面结构(请参阅图1B)，这一方面是为了在保证铁芯截面积条件下可以减少线圈平均匝长，降低阻抗和铜损；另一方面也是为了便于线圈绕制(尤其是对于大电流电抗器而言，线圈绕制时，不存在急拐弯，绕转过度自然，且线圈绕制紧密)。但多阶梯式圆形截面结构不能有效利用安装位置长、宽方向尺寸，且相对于矩形截面铁芯结构而言，增大了铁芯中心距之间距离，增加铁轭长度从而增加了硅钢片用量，增加了电抗器铁损，达不到轻量化，小型化设计要求。 

【实用新型内容】

有鉴于此，为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种小型化、轻量化的大电流平波电抗器。 

一种干式铁芯平波电抗器，包括铁芯及绕制在铁芯外的线圈。所述铁芯采 用单相带气隙铁芯结构，所述铁芯被线圈所包围，所述铁芯的截面采用多级阶梯型椭圆截面结构。 

优选地，所述铁芯的气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔。 

优选地，所述线圈采用扁铜线螺旋绕制而成。 

优选地，所述线圈内设有风道结构。 

本实用新型的干式铁芯平波电抗器的铁芯采用多阶梯型椭圆截面形式，具有矩形截面能够有效利用安装空间的优点，缩短铁轭长度、降低电抗器硅钢片重量以及利用多阶梯式圆形截面减少绕组长度以及便于线圈绕制优势。 

【附图说明】

图1A为矩形截面的干式铁芯电抗器铁芯的截面示意图。 

图1B为成多阶梯式圆形截面的干式铁芯电抗器铁芯的截面示意图。 

图2为本实用新型的优选实施例干式铁芯平波电抗器的铁芯截面示意图。 

图3为本实用新型的优选实施例干式铁芯平波电抗器的铁芯结构示意图。 

图4为本实用新型的优选实施例干式铁芯平波电抗器的铁芯、绕组截面以及风道结构形式示意图。 

【具体实施方式】

为更好地理解本实用新型，以下将结合具体实例对本实用新型进行详细的说明。 

为克服背景技术所存在的不足之处，本实用新型提供一种适用于大电流的平波电抗器。本技术方案是基于国产化HXD3C机车ZYDGD5-860/400型DC600V列车供电系统整流回路中，抑制直流600V输出脉动分量，改善输出直流波形，降低输出电压谐波含量，提高直流DC600V电源输出品质而进行设计开发的直流平波电抗器。 

本实用新型的电抗器由于是大电流平波电抗器，额定工作电流达到670A，需要多线并绕，因此为了便于线圈绕制，同时需要有效利用机车内部狭小的安装空间，同时降低电抗器重量。 

请参阅图2至图4，本实用新型的优选实施例的平波电抗器100采用单相心式带气隙铁芯10结构(详见图3)。电抗器根据铁芯基本结构形式可以分为壳式、心式以及环形铁芯。心式结构是指铁芯柱被线圈所包围的结构。电抗器为了减少铁芯饱和，使铁芯结构设计成带有空气隙结构形式，简称带气隙铁芯结构。 

铁芯10截面采用多级阶梯型截面结构形式(详见图2)。铁芯10的截面为椭腰圆截面，半圆部分硅钢片下料宽度都不一样，为了减少硅钢片下料宽度尺寸，利用有限n个宽度硅钢片叠成阶梯型结构形式来仿半圆截面。每一个宽度尺寸，成为一级，多个宽度，成为多级。为了有效利用电抗器安装箱体宽度空间，铁芯10截面设计成椭圆结构形式。也就是说，铁芯10的界面采用多级阶梯型椭圆截面。 

铁芯10的气隙12采用环氧层压玻璃布板作间隔。铁芯10材料采用优质低损耗冷轧取向硅钢片，有效降低铁芯10损耗以及降低铁芯10的发热量。铁芯10采用低导磁不锈钢材料制作紧螺杆进行夹紧，以降低电抗器100在运用过程中的噪音以及减少漏磁切割产生的附加损耗以及发热。绕制在铁芯10外的线圈2采用H级Nomex纸包扁铜线进行绕制，导线材料采用无氧铜杆制作而成所需规格，较低的电阻率以达到降低铜损，由于扁铜线绝缘耐温等级较高，为H级，设计时可以提高导线载流电流密度，减少铜用量，以达到降低电抗器100体积目的。扁铜线排列紧密均匀，绕制方法采用螺旋绕制，并配以合适的风道30结构(包括风道分层排布方式以及风道的宽度等，需要结合电抗器外形结构尺寸以及温升要求，通过计算来进行设计)，以达到通风散热效果，降低电抗器100温升。 

上述平波电抗器可采用如下工艺制作：线圈20、铁芯10组装完成后，经过预烘、真空压力浸漆，热烘固化流程，绝缘漆采用H级绝缘漆，使线圈20、铁芯10牢固结合在一起，大大降低电抗器运用过程中噪音。 

本实用新型的平波电抗器的铁芯10截面形式结合矩形截面能够有效利用安装空间，缩短铁轭长度、降低电抗器硅钢片重量以及利用多阶梯式圆形截面减少绕组长度以及便于线圈绕制优势，设计成椭圆型截面形式。本实用新型的平波电抗器结合现场安装空间，优化设计铁芯以及线圈绕组结构，具有体积小、 重量轻，防火阻燃、免维护以及可靠性高等特点。 

本设计应用于国产化HXD3C机车ZYDGD5-860/400型DC600V列车供电系统整流回路中，抑制直流600V输出脉动分量，改善输出直流波形，降低输出电压谐波含量，提高直流DC600V电源输出品质。通过合理优化设计，在满足设计要求同时，具有重量轻、体积小，质量可靠等特点。 

以上所述实施示例仅表达了本实用新型的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (4)

1.一种干式铁芯平波电抗器，包括铁芯及绕制在铁芯外的线圈，其特征在于：所述铁芯采用单相带气隙铁芯结构，所述铁芯被线圈所包围，所述铁芯的截面采用多级阶梯型椭圆截面结构。

2.根据权利要求1所述的干式铁芯平波电抗器，其特征在于：所述铁芯的气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔。

3.根据权利要求2所述的干式铁芯平波电抗器，其特征在于：所述线圈采用扁铜线螺旋绕制而成。

4.根据权利要求3所述的干式铁芯平波电抗器，其特征在于：所述线圈内设有风道结构。 

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