PL193991B1 - Transformator współosiowy modularny - Google Patents

Abstract

Transformator współosiowy modularny z rdzeniem magnetycznym, zawierający jeden lub więcej modułów, znamienny tym, że każdy moduł transformatora (1, 2) zawiera dwa jednozwojowe uzwojenia (3, 6) oraz (4, 7), usytuowane współosiowo względem siebie i uformowane w kształcie toroidu, umieszczone współosiowo wewnątrz rdzenia (5, 8) o kształcie otwartego toroidu z wyciętym w nim segmentem, poprzez który końce uzwojeń przyłączone są do końców uzwojeń innych modułów lub zacisków przyłączeniowych (9, 10, 11, 12)

Description

Przedmiotem wynalazku jest transformator współosiowy modularny z rdzeniem magnetycznym, przeznaczony do zastosowań w wysokoczęstotliwościowych przekształtnikach energoelektronicznych oraz układach elektroniki przemysłowej.

Dotychczas znane i stosowane w tym zakresie są transformatory współosiowe o przekładni zwojowej różnej od 1 zwój na 1 zwój, w których uzwojenie pierwotne i wtórne umieszczone są współosiowo względem siebie i współosiowo względem rdzenia magnetycznego, tworząc w całości kształt topologicznie równoważny z kształtem toroidu. Transformatory takie wykazują szereg niekorzystnych właściwości, to jest niską wartość współczynnika sprzężenia między uzwojeniami, duże indukcyjności rozproszenia, względnie niską sprawność, względnie niską objętościową i masową gęstość mocy. Właściwości te wynikają między innymi z niepełnego wykorzystania objętości uzwojeń, ze względu na intensywnie występujące zjawisko zbliżenia oraz względnie długie części uzwojeń pozostające poza rdzeniem magnetycznym.

Znane są również transformatory prawie koncentryczne, w których jedno z uzwojeń, np. pierwotne jest nawinięte tak, że każdy zwój jest ułożony wokół przekroju pojedynczego rdzenia magnetycznego. Dotychczas transformatory te nie miały struktury modularnej o modułach o przekładni równej 1 zwój na 1 zwój.

Transformator według wynalazku, zawierający jeden lub więcej modułów, charakteryzuje się tym, że każdy moduł transformatora zawiera dwa jednozwojowe uzwojenia, usytuowane współosiowo względem siebie i uformowane w kształcie toroidu, umieszczone współosiowo wewnątrz rdzenia o kształcie otwartego toroidu z wyciętym w nim segmentem, poprzez który końce uzwojeń przyłączone są do końców uzwojeń innych modułów lub zacisków przyłączeniowych transformatora.

Takie wykonanie transformatora daje bardzo wysokie sprzężenie magnetyczne uzwojeń, minimalizując tym samym rozproszenie strumienia magnetycznego. Transformator o wysokim sprzężeniu magnetycznym charakteryzuje się korzystnymi właściwościami energetycznymi, takimi jak bardzo wysoka sprawność oraz bardzo wysoka masowa i objętościowa gęstość mocy.

Transformator współosiowy modularny według wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, przedstawiającym widok perspektywiczny transformatora.

Transformator zawiera dwa moduły 1, 2, z których każdy zawiera uzwojenie pierwotne 4, 7, uzwojenie wtórne 3, 6, ułożone koncentrycznie względem uzwojenia pierwotnego, rdzeń magnetyczny 5, 8 obejmujący uzwojenia. Uzwojenie pierwotne każdego z modułów jest odizolowane od uzwojenia wtórnego, a uzwojenie wtórne od rdzenia, przy czym uzwojenia pierwotne są połączone szeregowo za pomocą zwory 13, natomiast uzwojenia wtórne połączone są równolegle za pomocą zwór 14 i 15. Uzwojenie pierwotne całego transformatora współosiowego modularnego jest przyłączone do zacisków przyłączeniowych uzwojenia pierwotnego 10, 11, a uzwojenie wtórne do zacisków przyłączeniowych uzwojenia wtórnego 9, 12.

Porównanie przedstawionych właściwości transformatora współosiowego modularnego będącego przedmiotem wynalazku z właściwościami dotychczas znanych i stosowanych w analogicznym zakresie zastosowań transformatorów, wykazuje, że zastąpienie transformatorów dotychczas stosowanych transformatorem zaproponowanym jako przedmiot wynalazku, pozwoli na podwyższenie sprawności przekształcania oraz masowej i objętościowej gęstości mocy. Daje to w rezultacie ograniczenie strat mocy oraz znaczną miniaturyzację samego transformatora i urządzeń, w których skład on

Claims (1)

1. Transformator współosiowy modularny z rdzeniem magnetycznym, zawierający jeden lub więcej modułów, znamienny tym, że każdy moduł transformatora (1, 2) zawiera dwa jednozwojowe uzwojenia (3, 6) oraz (4, 7), usytuowane współosiowo względem siebie i uformowane w kształcie toroidu, umieszczone współosiowo wewnątrz rdzenia (5, 8) o kształcie otwartego toroidu z wyciętym w nim segmentem, poprzez który końce uzwojeń przyłączone są do końców uzwojeń innych modułów lub zacisków przyłączeniowych (9, 10, 11, 12).