CN87100446A

CN87100446A - 正交磁场变压器

Info

Publication number: CN87100446A
Application number: CN87100446.1A
Authority: CN
Inventors: 汪培珊
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 1987-01-20
Filing date: 1987-01-20
Publication date: 1988-08-03
Also published as: CN1006340B

Abstract

“正交磁场变压器”是按正交磁场理论设计的一种在铁心内部具有空腔的变压器，在该变压器的铁心上可同时放置二套原、副边线圈，其中一套原、副边线圈按常规方法套在铁心柱上，另一套原、副边线圈放入铁心内部空腔中。二套原、副边线圈产生一个合成磁场却是二个互为独立的电路，能各自传递电磁能量，从而将一台变压器铁心材料作为二台来使用，有效地提高了材料利用率，并扩大了变压器容量，降低了成本。本发明可用于各种单、三相变压器。

Description

本发明是一种变压器。

现有的变压器主要由铁心和套在铁心柱上的原、付边线圈构成。当原边线圈接通交流电源时，在铁心中形成一个往复交变的闭合磁回路，靠电磁感应，在付边线圈获得感应电势。因为这种结构的变压器，只能传递一个电磁能量，所以其铁心材料消耗多，利用率低，铁耗大，用铜量也相应增加，对于大容量变压器而言，体积显得庞大、笨重，不仅制造成本高，且运输困难。

本发明的任务是提出一种按正交磁场理论设计的变压器，这种变压器，将一台变压器铁心材料，作为二台变压器铁心来使用，以达到大幅度扩大变压器的设计容量，有效地提高变压器铁心材料利用率，减少铁耗及用铜量，缩小体积，减轻重量，降低成本等目的。

解决上述任务的方案是用双取向电工硅钢片迭成使铁心内部具有空腔的闭合铁心，在铁心上放置了二套原、付边线圈，其中一套原、付边线圈套在铁心柱上，另一套原、付边线圈放置在铁心内部的空腔中，二套原、付边线圈是二个互为独立的电路，二套原、付边线圈的空间位置，以线圈中通入交流电后产生相互垂直的磁场来确定。这样，当二个原边线圈中通入交流电时，就有二个相互垂直的交变磁场施加于同一个软磁体-即变压器铁心上，在铁心中产生一个矢量幅值合成的交变磁场，根据电磁感应原理，在二个付边线圈中将同时获得感应电势。

若施加到铁心的二个交变磁场为等幅值，同频率，同相位时，则铁心中的合成磁感应强度是任一交变磁场单独磁化的

\sqrt{2}

倍，其磁化形式为往复磁化形式。

若施加到铁心的二个交变磁场为等幅值，同频率，而相位相差90°时，则铁心中的合成磁感应强度与任一交变磁场单独磁化的磁感应强度相等，而其磁化形式为旋转磁化形式。

若施加到铁心的二个交变磁场为同频率，而相位，幅值均不相等时，则铁心中的合成磁感应强度介于上述二种情况之间。

本发明将二套原、付边线圈同时放置在一具变压器铁心上，形成二个互为独立、不相干扰的电路系统，可以同时各自传递电磁能量，从而大幅度扩大了变压器的设计容量，有效地提高了铁心材料利用率。以同容量变压器而言，本发明较已有技术所用铁心材料少，如以消耗同样多的铁心材料而言，则本发明较已有技术容量提高，所以采用本发明相应地能缩小体积，减轻重量，减少铁耗，节省铁心材料及用铜量，降低了成本。

以下结合附图对发明作进一步的详细描述。

图1是本发明一种具体结构的剖视图。

图2是图1变压器的A-A剖面图。

图3是由C形卷片铁心拼成的筒。

图4是本发明另一种具体结构的剖视图。

图5是图4变压器的B-B剖面图。

图6是在图4变压器铁心柱的内筒上绕上原、付边线圈后的上半部形状。

参照图1，变压器铁心的铁心柱1和铁轭2最好用由长条硅钢片卷迭成的C形卷片铁心拼成如图3所示的具有环形横截面的筒，铁心柱1和铁轭2用夹件3紧固，以形成闭合铁心，这里，夹件3用扣片。为了使铁心具有连续闭合的内部空腔，铁心柱与铁轭的衔接可采用V形或弧形或45°斜面。在铁心内部空腔中同心地放置了一套原边线圈4和付边线圈5，在图1所示的具体结构中，原边线圈4和付边线圈5均是沿铁心闭合方向绕制的集中线圈。在原、付边线圈之间夹有绝缘物制成的空心管或者其他绝缘支撑以形成冷却通道6，既有利于冷却，也能起绝缘作用，铁心内部空腔中的冷却通道通过铁轭的内孔与外界相通。原、付边线圈4、5的引出线也可从铁轭的内孔引出，在线圈与铁心腔壁之间有绝缘层7。一般把原、付边线圈4、5预绕成型，同心地放入铁心内部空腔，将铁心紧固后，可用环形绕线机原理再将另一套原边线圈8和付边线圈9同心地绕制在铁心柱上，同样在原边线圈8和付边线圈9之间也留有冷却通道，在线圈与铁心之间也有绝缘层7。

图4给出了本发明的另一种具体结构。在这种结构中，变压器铁心的铁心柱1是由内筒11和外筒12构成的具有双环形横截面的双筒柱体，内筒11最好用长条硅钢片卷迭成的C形卷片铁心拼成，在内筒的二端开有槽口14，以便原、付线圈4、5经内筒槽口穿越内筒环绕在内筒内外壁后，能形成二端面平整的内筒柱体，其形状如图6所示。外筒12可用C形卷片铁心拼成，或者也可以用环形硅钢片迭成筒体，铁轭2由硅钢片迭成，其内部可不含空腔，但有相应的出线孔13，供原、付边线圈4、5引出线。原边线圈4和付边线圈5均是穿越内筒，环绕内筒内外壁绕制的线圈。各线圈经过内筒槽口14后，分别贴内筒的内外壁均匀分布排列，见图6所示。原、付边线圈4、5可以沿内筒周向间隔环绕之，或者可先环绕付边线圈5，然后再在其外环绕原边线圈4，反之亦可。在原、付边线圈间应留有冷却通道，该冷却通道通过轭部的出线孔13与外界相通。在线圈与筒壁间应有绝缘层。将铁心柱和铁轭用夹件3紧固后，可用前法放置另一套原边线圈8和付边线圈9。这里夹件3可用横截面呈U形的螺杆，使其穿越铁轭孔13及铁心柱内筒的内孔，并用螺母固紧。

在上述二个实例的原边线圈4和8中同时通入交流电时，就有二个相互垂直的交变磁场施加在同一个铁心柱上，当通入二个原边线圈的交流电情况不同时，则铁心中的合成磁感应强度将出现前面叙述过的三种情况，于是在二个付边线圈5和9中将各自获得感应电势。

实践表明，一台容量为0.8～1.25KVA的变压器，采用本发明，其容量可以提高到8～12.5KVA，变压器的耗铜量及空载损耗都相应减少。

本发明不仅适用于各种单相变压器，也适用于各种三相变压器。

Claims

1、一种正交磁场变压器，包括由铁心柱[1]和铁轭[2]构成的闭合铁心及套在铁心柱上的一套原边线圈[8]和付边线圈[9]，其特征在于铁心内部具有空腔，在空腔内放置了另一套原边线圈[4]和付边线圈[5]。

2、按权利要求1所说的正交磁场变压器，其特征在于铁心柱〔1〕和铁轭〔2〕均是由C形卷片铁心拼成的具有环形横截面的筒。

3、按权利要求1所说的正交磁场变压器，其特征在于原边线圈〔4〕和付边线圈〔5〕均是沿铁心闭合方向绕制的集中线圈。

4、按权利要求1所说的正交磁场变压器，其特征在于二套原、付边线圈〔4，5〕和〔8，9〕是二个互为独立的电路，它们产生的磁场互相垂直。

5、按权利要求1所说的正交磁场变压器，其特征在于铁心柱〔1〕是由内筒〔11〕和外筒〔12〕构成的具有双环形横截面的双筒柱体，内筒筒体的二端开有槽口〔14〕;铁轭〔2〕中有孔〔13〕，供引出线。

6、按权利要求5所说的正交磁场变压器，其特征在于原边线圈〔4〕和付边线圈〔5〕均是穿越内筒〔11〕，环绕内筒内外壁绕制的线圈。