CN205595155U - 一种非闭合磁路电抗器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非闭合磁路电抗器，包括空心的线包组件和设置在线包组件空心内的磁性柱体；所述磁性柱体与线包组件的空腔相匹配；所述磁性柱体包括至少四个磁性柱，每个磁性柱依次层叠设置，相邻的两个磁性柱之间通过气隙板分隔开。该电抗器利用现有空心电抗器的不饱和特性，创造性地在空心电抗器中心空腔中置入磁性材料组成非闭合磁路，不但电抗器随着电流增大电抗器不会失效，而且能非常理想的满足牵引变流器所需的特定电感‑电流曲线，具有完美的直流偏置性能。

Description

一种非闭合磁路电抗器

技术领域

本实用新型涉及有轨电车技术领域，更具体地说，涉及一种非闭合磁路电抗器，该电抗器用于城市轨道交通车的牵引驱动变流器。

背景技术

随着城市轨道交通技术的大力发展，现在城市有轨电车成突飞猛进发展之势，现在该有轨电车不是通过在线取电，而是站站快速充电，作为该轨道车最关键部件的牵引驱动变流器电抗器的性能好坏，直接关系到该变流器的效率高低、安全稳定与否。

传统的铁芯电抗器(含闭合回路的磁性材料)，在通电状况下，随着电流的增大，电感量在有效范围内，电感量基本不变(即电感-电流曲线为一直线)，但当电流达到某一值时，电感量会突然变为0，即电抗器失效；

传统空心电抗器(不含磁性材料)，在通电状况下，随着电流的增大，电感量基本不变(即电感-电流曲线为一直线)，但电感不会失效，而轨道牵引变流器要求电抗器性能符合特定曲线(电感量随电流增大而减少，但当电流大于某值时，电感量能稳定在某一大于0的值不变)，亦即直流偏置性能差且噪声大，易饱和失效。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种非闭合磁路电抗器，该电抗器利用现有空心电抗器的不饱和特性，创造性地在空心电抗器中心空腔中置入磁性材料组成非闭合磁路，不但电抗器随着电流增大电抗器不会失效，而且能非常理想的满足牵引变流器所需的特定电感-电流曲线，具有完美的直流偏置性能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种非闭合磁路电抗器，包括空心的线包组件和设置在线包组件空心内的磁性柱体；所述磁性柱体与线包组件的空腔相匹配；所述磁性柱体包括至少四个磁性柱，每个磁性柱依次层叠设置，相邻的两个磁性柱之间通过气隙板分隔开。

本实用新型所述的非闭合磁路电抗器，其中，所述磁性柱的数量为N个，所述气隙板的数量为N-1个。

本实用新型所述的非闭合磁路电抗器，其中，所述磁性柱的周缘上设置有锯齿状的通风通道。该通风通道的作用有二：一是利于磁性柱体与线包组件之间的通风散热；二是由于磁性柱体与线包组件的空腔形状相匹配，该通风通道便于磁性柱体组装至线包组件内。

本实用新型所述的非闭合磁路电抗器，其中，所述气隙板为在板的两面上涂覆有环氧树脂的陶瓷片。

本实用新型所述的非闭合磁路电抗器，其中，所述气隙板的厚度为0.1-10mm。

本实用新型所述的非闭合磁路电抗器，其中，所述线包组件包括空心骨架、多层绕设在空心骨架上的漆包线。

本实用新型所述的非闭合磁路电抗器，其中，所述空心骨架包括内环、与内环同心设置的外环和辐射状分布在内环与外环之间的风道条；每层漆包线同心绕设，并依次从内环外绕设至外环内；每个风道条设置在相邻两层漆包线之间。该风道条的作用在于间隔相邻两层漆包线的距离，另外一个作用在于为每层漆包线之间提供散热用的风道，从而提高电抗器的工作性能。

本实用新型所述的非闭合磁路电抗器，其中，所述内环、外环和风道条均一体成型。

实施本实用新型的非闭合磁路电抗器，具有以下有益效果：

(1)本实用新型利用现有空心电抗器的不饱和特性，创造性地在空心电抗器中心空腔中置入磁性柱体组成非闭合磁路，该结构的电抗器不但随着电流增大电抗器不会失效，而且能非常理想的满足牵引变流器所需的特定电感-电流曲线(即电感量随电流增大而减少，但当电流大于某值时，感量能稳定在某一大于0的值不变)，具有完美的直流偏置性能；此外，该结构的电抗器不仅能解决传统电抗器易饱和、直流偏置性能差，还能解决噪声高、效率低下、性价比低等问题，该实用新型应用在电抗器设计中，能解决长期以来轨道变流器的这种特定需求，而且，该实用新型也可以推广到目前电动汽车变流器中；

(2)另外，通过设置辐射状分布在内环与外环之间的风道条，该风道条的作用在于间隔相邻两层漆包线的距离，另外一个作用在于为每层漆包线之间提供散热用的风道，从而提高电抗器的工作性能；

(3)每个所述磁性柱的周缘上均设置有锯齿状的通风通道，若干磁性柱以及气隙板依次层叠之后，形成数条竖直方向上的通风通道，该通风通道的作用有二：一是利于磁性柱体与线包组件之间的通风散热；二是由于磁性柱体与线包组件的空腔形状相匹配，该通风通道便于磁性柱体组装至线包组件内。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中电抗器的磁性材料组件围合成的闭合磁路的结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例的非闭合磁路电抗器的结构示意图；

图3是磁性柱体的结构示意图；

其中，1、线包组件；101、空心骨架；1011、内环；1012、外环；1013、风道条；102、漆包线；2、磁性柱体；201、磁性柱；202、气隙板；203、通风通道。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图2-3所示，一种非闭合磁路电抗器，包括空心的线包组件1和设置在线包组件空心内的磁性柱体2；所述磁性柱体与线包组件的空腔相匹配；所述磁性柱体包括至少四个磁性柱201，每个磁性柱依次层叠设置，相邻的两个磁性柱之间通过气隙板202分隔开，气隙板的作用是用来调整电感量的大小，磁性柱体层数的多少以及气隙板的厚度取决于不同变流器所需电流-电感曲线的需要。

本实用新型利用现有空心电抗器的不饱和特性，创造性地在空心电抗器中心空腔中置入磁性柱体组成非闭合磁路，该结构的电抗器不但随着电流增大电抗器不会失效，而且能非常理想的满足牵引变流器所需的特定电感-电流曲线(即电感量随电流增大而减少，但当电流大于某值时，感量能稳定在某一大于0的值不变)，具有完美的直流偏置性能；此外，该结构的电抗器不仅能解决传统电抗器易饱和、直流偏置性能差，还能解决噪声高、效率低下、性价比低等问题，该实用新型应用在电抗器设计中，能解决长期以来轨道变流器的这种特定需求，而且，该实用新型也可以推广到目前电动汽车变流器中。

而现有技术中电抗器的磁性材料组件是由至少四个磁性材料柱体首尾相连围合成，形成一个或几个四边形的闭合磁路，如图1所示。该传统电抗器在通电使用过程中，其电感量随着电流增大变化很小，但当电流大于某一值时，电感量会突变成0(直流偏置性能差)，即电抗器瞬间失效，而在机车牵引供电系统中，存在电流突变的可能性，如果该突变超出电抗器电流设计范围，电路谐波将对电路其它元器件造成致命伤害，继而造成变流器损毁，机车牵引失效。

所述线包组件1包括空心骨架101、多层绕设在空心骨架上的漆包线102。本领域技术人员可以根据变流器功率大小选定，选用足够导电面积的漆包线绕制线包组件。所述空心骨架由耐温绝缘材料制成，如环氧树脂。所述空心骨架101包括内环1011、与内环同心设置的外环1012和辐射状分布在内环与外环之间的风道条1013；所述内环、外环和风道条均一体成型。每层漆包线同心绕设，并依次从内环外绕设至外环内；每个风道条设置在相邻两层漆包线之间。该风道条的作用在于间隔相邻两层漆包线的距离，另外一个作用在于为每层漆包线之间提供散热用的风道，从而提高电抗器的工作性能。

所述磁性柱为硅钢片或铁氧体中的一种。所述气隙板为在板的两面上涂覆有环氧树脂的陶瓷片。所述磁性主体的制作过程如下：将磁性柱一层一层堆叠成如图3示，每一层之间加陶瓷片作为气隙板，并且，气隙板的两面均均匀涂抹环氧树脂胶，然后用压力机器将上述铁芯柱压制成中柱，到环氧树脂胶干燥后即成如图3示的磁性主体的结构。

磁性柱与气隙板的个数以及各自的厚度均由本领域技术人员根据定感量的大小计算而得，优选地，所述气隙板的厚度为0.1-10mm。在本实用新型较佳实施例的非闭合磁路电抗器中，所述磁性柱的数量为4个，所述气隙板的数量为3个；其中每个磁性柱的厚度为10mm，气隙板的厚度为0.6mm。当然，该实施例中磁性柱与气隙板的个数以及各自的厚度仅仅是示意作用，并非真实代表本实用新型的最终的实用新型宗旨。

优选地，每个所述磁性柱的周缘上均设置有锯齿状的通风通道203。每个气隙板的形状与磁性柱的横截面的形状相匹配，四个磁性柱以及气隙板依次层叠之后，形成数条竖直方向上的通风通道，该通风通道均匀分布在磁性柱体的周缘上。该通风通道的作用有二：一是利于磁性柱体与线包组件之间的通风散热；二是由于磁性柱体与线包组件的空腔形状相匹配，该通风通道便于磁性柱体组装至线包组件内。

本实用新型非闭合磁路电抗器的工作原理如下：两端不闭合磁路部分是空气，可等效为2段大气隙；该电抗器就是介于传统空心电抗器和传统铁芯电抗器之间的一种新型电抗器；因中心磁柱的引入，比相同尺寸的空心电抗器电感量大很多，电感量会随电流增大而减小；因两端开口大气隙的存在，电感量随电流增大而减小的幅度比铁芯电抗器小很多，而且永不饱和，即电感量不会下降到零。

该结构的非闭合磁路电抗器与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)满足特定电流电感曲线，现有技术中的空心电感或铁芯电感在通电状况下，电感量基本不变，尤其是铁芯电抗器，当电流增大到某一值时，电感量会突然降为0即电抗器失效，空心电抗器不会失效，但电感量为一不变的直线，无法满足诸如轨道变流器之类的特性需要，而本实用新型的非闭合磁路电抗器的电感量会随着电流增大，电感量缓慢下降，但当电流大于某一值时，电感量不再下降，且不会变为0.完全满足轨道变流器的特性需要。

(2)整体效率提高15％，噪声显著降低，工作稳定可靠。本实用新型的非闭合磁路电抗器由于具备(1)的特性，磁路损耗显著降低，从而提高整体效率，由于不会随电流增大而电感量变为0即电感失效造成噪声。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种非闭合磁路电抗器，其特征在于，包括空心的线包组件和设置在线包组件空心内的磁性柱体；所述磁性柱体与线包组件的空腔相匹配；所述磁性柱体包括至少四个磁性柱，每个磁性柱依次层叠设置，相邻的两个磁性柱之间通过气隙板分隔开。

2.根据权利要求1所述的非闭合磁路电抗器，其特征在于，所述磁性柱的数量为N个，所述气隙板的数量为N-1个。

3.根据权利要求1所述的非闭合磁路电抗器，其特征在于，所述磁性柱的周缘上设置有锯齿状的通风通道。

4.根据权利要求1所述的非闭合磁路电抗器，其特征在于，所述气隙板为在板的两面上涂覆有环氧树脂的陶瓷片。

5.根据权利要求1所述的非闭合磁路电抗器，其特征在于，所述气隙板的厚度为0.1-10mm。

6.根据权利要求1所述的非闭合磁路电抗器，其特征在于，所述线包组件包括空心骨架、多层绕设在空心骨架上的漆包线。

7.根据权利要求6所述的非闭合磁路电抗器，其特征在于，所述空心骨架包括内环、与内环同心设置的外环和辐射状分布在内环与外环之间的风道条；每层漆包线同心绕设，并依次从内环外绕设至外环内；每个风道条设置在相邻两层漆包线之间。

8.根据权利要求7所述的非闭合磁路电抗器，其特征在于，所述内环、外环和风道条均一体成型。