RU2081467C1 - Spatial magnetic core - Google Patents
Spatial magnetic core Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081467C1 RU2081467C1 RU92006183A RU92006183A RU2081467C1 RU 2081467 C1 RU2081467 C1 RU 2081467C1 RU 92006183 A RU92006183 A RU 92006183A RU 92006183 A RU92006183 A RU 92006183A RU 2081467 C1 RU2081467 C1 RU 2081467C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic circuit
- yokes
- jumpers
- rods
- tape
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрическим трансформаторам, в частности к пространственным магнитопроводам, являющимися неотъемлемой их частью. The invention relates to electric transformers, in particular to spatial magnetic circuits, which are an integral part of them.
Известен магнитопровод трансформатора с пространственно размещенными стержнями, в котором ярма выполнены из ленты рулонной электротехнической стали, намотанной на оправке, а стержни выполнены из пластин, длина которых равна сумме высоты стержня и ширины одного ярма магнитопровода /1/. Known magnetic core of the transformer with spatially placed rods, in which the yokes are made of tape of rolled electrical steel wound on a mandrel, and the rods are made of plates, the length of which is equal to the sum of the height of the rod and the width of one yoke of the magnetic core / 1 /.
Недостатком этой конструкции является то, что магнитопровод имеет повышенные потери намагничивания и ток холостого хода из-за неизбежных промежутков между пластинами и ярмами магнитопровода. Магнитный поток в этой конструкции из стержней в ярма магнитопровода проходит через воздушные промежутки и межлистовой слой изоляции. Наличие стыкового магнитного зазора приводит также к повышенному расходу материала обмоток в случае использования такого магнитопровода в трансформаторе. К числу недостатков этой конструкции следует отнести также пониженную надежность, устраняемую при помощи крепежных элементов (ярмовых балок, стяжек, бандажей и др.). The disadvantage of this design is that the magnetic circuit has increased losses of magnetization and open circuit current due to the inevitable gaps between the plates and the yokes of the magnetic circuit. The magnetic flux in this design from the rods to the yokes of the magnetic circuit passes through the air gaps and the interlayer insulation. The presence of a butt magnetic gap also leads to an increased consumption of winding material in the case of using such a magnetic circuit in a transformer. Among the disadvantages of this design should also include reduced reliability, eliminated with the help of fasteners (yoke beams, couplers, ties, etc.).
Укажем также на конструкцию пространственного магнитопровода, в котором приведенные недостатки частично устранены. Магнитопровод выполнен из намотанной рулонной ленты электротехнической стали, содержит стержни и ярма, соединенные в звезду /2/. We also point out the design of the spatial magnetic circuit, in which the above disadvantages are partially eliminated. The magnetic circuit is made of wound roll tape of electrical steel, contains rods and yokes connected to a star / 2 /.
Изготовление пространственного магнитопровода с ярмами, соединенными в звезду, включает формирование заготовок путем намотки ленты электротехнической стали с образованием элементов магнитопровода в виде трех раздельных рам. Стержни рам соединяют попарно друг с другом, бандажируют, после чего ярма рам изгибают в сторону вертикальной оси до образования симметричной трехфазной системы, после чего магнитопровод пропитывают термореактивной смолой и подвергают запечке. The manufacture of a spatial magnetic circuit with yokes connected to a star includes forming blanks by winding a strip of electrical steel to form magnetic circuit elements in the form of three separate frames. The rods of the frames are connected in pairs with each other, bandaged, after which the yokes of the frames are bent towards the vertical axis until a symmetric three-phase system is formed, after which the magnetic core is impregnated with a thermosetting resin and baked.
Сечение стержней при этом получается ступенчатым. Получение же круглого сечения стержней требует существенного усложнения раскроя стали. Такая конструкция по сравнению со стыковой позволяет упростить технологию изготовления, а при использовании существующих достижений в технологии изготовление магнитопровода может быть механизировано и частично автоматизировано. The cross section of the rods in this case is stepwise. Obtaining a round cross-section of the rods requires a significant complication of steel cutting. This design compared to the butt one allows to simplify the manufacturing technology, and using existing advances in technology, the manufacture of the magnetic circuit can be mechanized and partially automated.
Использование магнитопровода с ярмами, соединенными в звезду, например, в трансформаторах, позволяет улучшить отвод тепла от обмоток благодаря одинаковым условиям охлаждения всех трех фаз и меньшему, по сравнению с другими конструкциями магнитопроводов, перекрытию каналов обмоток. Однако раздельное выполнение конструкции магнитопровода путем его намотки в виде трех кольцевых элементов (рам) с последующим их скреплением приводит к увеличению магнитной индукции в стержнях и ярмах. В этой магнитной системе поток каждого стержня является геометрической суммой магнитных потоков двух навитых рам. Вследствие того, что три рамы этой системы навиты раздельно, а для удобства сборки между ними сохраняется неизбежный технологический зазор, переход магнитного потока из одной рамы в другую затруднен из-за наличия зазора и необходимости его прохождения поперечно плоскости ленты магнитопровода. Фактически индукция в каждом стержне должна быть в 2/
Надежность указанного магнитопровода недостаточна из-за сочленения в единую конструкцию отдельных его элементов (рам), что в свою очередь требует необходимости соединения их при помощи скрепляющих элементов. The reliability of the specified magnetic circuit is insufficient due to the articulation of its individual elements (frames) into a single design, which in turn requires the need to connect them using fastening elements.
Известен также магнитопровод, принятый нами за прототип, выполненный из одной ленты из электротехнической стали, имеющей окна, внешние перемычки, образующие ярма, и внутренние перемычки, образующие стержни заданного сечения и размещение стержней /4/. В магнитопроводе, выполненном из одной ленты из электротехнической стали, повышена устойчивость к толчкам удара, вибрации. Преимущество этой конструкции магнитопровода по сравнению с магнитопроводом, навитым из трех рам /2/, состоит в том, что в нем отсутствует неизбежное разветвление магнитного потока в стержнях и ярмах, в результате чего потери в нем уменьшены приблизительно на 20.30%
К недостаткам же этой конструкции относится повышенный расход ленты из электротехнической стали, предназначенной для его намотки, и количество выполняемых в ней окон. Повышение жесткости конструкции магнитопровода, принятого за прототип, достигается также за счет применения крепежных элементов. Надежность такого магнитопровода недостаточна из-за перекрытия каналов обмотки по обе стороны стержнями ярмами.Also known is the magnetic circuit that we have adopted as a prototype made of a single tape made of electrical steel having windows, external jumpers forming yokes, and internal jumpers forming rods of a given section and placement of rods / 4 /. In the magnetic circuit, made of one tape of electrical steel, increased resistance to shock, vibration. The advantage of this design of the magnetic circuit in comparison with the magnetic circuit wound from three frames / 2 / is that it does not inevitably branch the magnetic flux in the rods and yokes, as a result of which the losses in it are reduced by approximately 20.30%
The disadvantages of this design include the increased consumption of tape made of electrical steel designed for its winding, and the number of windows executed in it. Increasing the rigidity of the design of the magnetic circuit, adopted as a prototype, is also achieved through the use of fasteners. The reliability of such a magnetic circuit is insufficient due to the overlapping of the winding channels on both sides with yoke rods.
В основу изобретения поставлена задача создать такой пространственный магнитопровод, в котором бы уменьшился расход ленты из электротехнической стали с одновременным повышением его надежности. The basis of the invention is the task of creating such a spatial magnetic circuit, which would reduce the consumption of tape made of electrical steel with a simultaneous increase in its reliability.
Решение поставленной задачи достигнуто тем, что в пространственном магнитопроводе, выполненном витым из одной ленты из электротехнической стали, имеющей окна, внешние перемычки, образующие ярма, и внутренние перемычки, образующие заданные сечения и размещение стержней, лента опрессована так, что ярма в сечении имеют форму звезды, а ширина внутренних перемычек определяется по формуле
где Lh ширина внутренней перемычки в слое;
Rст радиус стержня магнитопровода;
0 h≥Rст толщина слоя намотки;
π=3,14.
Указанные существенные признаки достигнуты во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны.The solution to this problem was achieved by the fact that in a spatial magnetic circuit made of twisted one tape of electrical steel having windows, external jumpers forming yokes, and internal jumpers forming predetermined sections and placement of rods, the tape is pressed so that the yokes in the section are shaped stars, and the width of the internal jumpers is determined by the formula
where L h is the width of the inner bridge in the layer;
R article radius of the core of the magnetic circuit;
0 h≥R st winding layer thickness;
π = 3.14.
These essential features have been achieved in all cases to which the scope of legal protection applies.
Между совокупностью существенных признаков изобретения и достигнутым техническим результатом -уменьшением расхода ленты из электротехнической стали существует причинно-следственная связь, заключающаяся в том, что при таком его конструктивном выполнении расход ленты из электротехнической стали уменьшается при одновременном повышении его надежности. There is a causal relationship between the set of essential features of the invention and the achieved technical result — the decrease in the consumption of tape made of electrical steel, which means that with such a constructive performance, the consumption of tape made of electrical steel decreases while increasing its reliability.
Изобретение отвечает требованию изобретательского уровня, так как существенные признаки пространственного магнитопровода, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, в известных устройствах не обнаружены, что позволяет сделать вывод о наличии существенных отличий в предложенном техническом решении. The invention meets the requirements of the inventive step, since the essential features of the spatial magnetic circuit that distinguish the claimed technical solution from the prototype are not found in the known devices, which allows us to conclude that there are significant differences in the proposed technical solution.
На фиг.1 изображен общий вид пространственного магнитопровода; на фиг.2
вид сбоку с поперечным разрезом; на фиг.3 лента с выполненными в ней окнами; на фиг.4а, б схема, поясняющая способ изготовления магнитопровода.Figure 1 shows a General view of the spatial magnetic circuit; figure 2
cross-sectional side view; figure 3 tape with windows made in it; on figa, b diagram explaining a method of manufacturing a magnetic circuit.
Пространственный магнитопровод выполнен из ленты 1 (фиг.3) из электротехнической стали. Лента 1 намотана в виде одного рулона поперечного продольной оси 2 магнитопровода. В ленте выполнены окна 3 с промежуточными 4 и внешними 5 перемычками. Окна 3 и промежуточные перемычки 4 выполнены одинаковой высоты. Промежуточные перемычки 4 образуют стержни 6, 7 и 8, а внешние ярма 9 и 10 магнитопровода (фиг.1 и 2). Ширина окон 3 в каждом слое намотки в его опрессованном состоянии согласно осей симметрии 11, 12 и 13, проходящих через середины сечений стержней 6, 7 и 8 к вертикальной его оси, равна ширине окон магнитопровода, необходимой для размещения в них обмоток, насаживаемых на стержни при выполнении трансформатора. Ширина внутренних промежуточных перемычек 4 определена по формуле
где Ln -ширина внутренней перемычки в слое намотки;
Rcm радиус стержня магнитопровода;
0=h≥Rст толщина слоя намотки;
π=3,14.
В опрессованном состоянии магнитопровода внутренние перемычки 4 образуют стержни 6, 7 и 8 магнитопровода, а внешние перемычки 5 образуют его ярма 9 и 10, которые в опрессованном состоянии имеют форму трехлучевой звезды.The spatial magnetic circuit is made of tape 1 (figure 3) of electrical steel. The
where L n is the width of the inner jumper in the winding layer;
R cm radius of the core of the magnetic circuit;
0 = h≥R st the layer thickness of the winding;
π = 3.14.
In the tested state of the magnetic circuit, the
Выполнение пространственного магнитопровода в виде одного рулона и опрессовка внутренних перемычек согласно осей симметрии, проходящих через оси поперечного сечения стержней, позволяет по сравнению с прототипом уменьшить длину ленты, предназначенной для намотки, примерно вдвое за счет сокращения отходов при выполнении окон вследствие увеличения ширины перемычек 4, которая соответствует приведенной формуле. Опрессовка намотанной ленты в магнитопровод повышает его жесткость. Из-за меньшего перекрытия каналов обмотки при использовании магнитопровода в трансформаторе снижается его нагрев, а следовательно, повышается надежность. The implementation of the spatial magnetic circuit in the form of a single roll and crimping of the internal jumpers according to the axis of symmetry passing through the axis of the cross section of the rods, allows to reduce the length of the tape intended for winding by about half as compared to the prototype due to the reduction of waste when making windows due to the increase in the width of the
Пространственный магнитопровод выполняют путем намотки ленты 1 (фиг.4,а, б) из электротехнической стали на цилиндрической оправке, диаметр которой равен диаметру окружности, проведенной через центры сечения стержней O1, O2 и O3 магнитопровода. Окна 3 с образованием внутренних 4 и внешних 5 перемычек в ленте выполняют в процессе намотки последовательной выштамповкой при помощи штампов с передвижными упорами, или последовательным или попакетным вырезанием, например, лазерной резкой. Окна 3 размещают симметрично осей 12, 13 и 14, проходящих через центры сечений магнитопровода. Ширину внутренних перемычек 4 в каждом слое намотки определяют по формуле
где Ln ширина внутренней перемычки в слое намотки;
Rст радиус стержня магнитопровода;
0=h≥Rcm толщина слоя намотки;
π=3,14.
После окончания намотки (при h Rcm) конец ленты закрепляют при помощи точечной сварки, после чего заготовку опрессовывают путем изгиба с размещением внутренних перемычек согласно осей симметрии O1, O2 и O3 до получения заданного сечения стержней. Внешние перемычки 5 при этом образуют ярма 9 и 10 магнитопровода.The spatial magnetic circuit is performed by winding a tape 1 (Fig. 4, a, b) of electrical steel on a cylindrical mandrel, the diameter of which is equal to the diameter of a circle drawn through the center sections of the rods O 1 , O 2 and O 3 of the magnetic circuit. Windows 3 with the formation of internal 4 and external 5 jumpers in the tape is performed during winding by sequential stamping using dies with movable stops, or sequential or batch cutting, for example, laser cutting. Windows 3 are placed symmetrically to the
where L n is the width of the inner bridge in the winding layer;
R article radius of the core of the magnetic circuit;
0 = h≥R cm winding layer thickness;
π = 3.14.
After winding (at h R cm ), the end of the tape is fixed by spot welding, after which the workpiece is pressed by bending with the placement of internal jumpers according to the axes of symmetry O 1 , O 2 and O 3 to obtain a given cross section of the rods. The
После выполнения окон 3 и опрессовки рулона для получения конструкции магнитопровода окончательную доводку до заданных габаритных размеров при необходимости осуществляют механической обработкой, например фрезерованием после пропитки синтетической термореактивной смолой и ее отверждения. Другие операции по изготовлению магнитопровода (отжиг, бандажирование стержней, пропитка отверждающейся смолой, запечка и т.д.) аналогичны известным, применяемым при изготовлении магнитопроводов. After completing the
Изготовление магнитопровода не требует высокой квалификации и может осуществляться на сравнительно больших площадях, не требует больших затрат по времени. Отходы при выполнении окон в ленте имеют прямоугольную форму и могут использоваться при изготовлении сопутствующих товаров. The manufacture of the magnetic circuit does not require high qualifications and can be carried out on a relatively large area, does not require a large investment of time. Waste when making windows in the tape are rectangular and can be used in the manufacture of related products.
Для работы магнитопровода на его стержни накладывают обмотку путем ее вматывания известным способом, закрепляют относительно стержней и ярм, начала и концы соединяют определенным способом и подводят напряжение. Ток, проходящий в первичной обмотке, образует в магнитопроводе магнитный поток, который индуктирует во вторичной обмотке электродвижущую силу. For the magnetic circuit to work on its rods impose a winding by winding it in a known manner, fix relative to the rods and yokes, the beginnings and ends are connected in a certain way and voltage is applied. The current passing in the primary winding forms a magnetic flux in the magnetic circuit, which induces an electromotive force in the secondary winding.
Выполнение пространственного магнитопровода путем его намотки с последующей опрессовкой внутренних и внешних перемычек согласно осей симметрии, проходящих через середины сечений стержней, к вертикальной оси по сравнению с прототипом позволяет уменьшить длину ленты из электротехнической стали примерно вдвое за счет уменьшения количества окон при его изготовлении вследствие увеличения ширины внутренних перемычек. Performing a spatial magnetic circuit by winding it with subsequent crimping of the internal and external jumpers according to the axis of symmetry passing through the midpoints of the cross sections of the rods to the vertical axis, compared to the prototype, can reduce the length of the tape from electrical steel by about half by reducing the number of windows during its manufacture due to the increase in width internal jumpers.
Уменьшение количества окон в ленте магнитопровода снижает трудоемкость его изготовления, расход энергии и трудовые затраты. Reducing the number of windows in the tape core reduces the complexity of its manufacture, energy consumption and labor costs.
Преимущества предложенного магнитопровода в сравнении с прототипом заключаются также в улучшении теплоотвода обмоток, в случае применения его в трансформаторе, за счет уменьшения перекрытия ярмами их охлаждающих каналов. The advantages of the proposed magnetic circuit in comparison with the prototype are also to improve the heat sink of the windings, if used in a transformer, by reducing the overlapping yokes of their cooling channels.
Отсутствие стыков между стержнями и ярмами магнитопровода позволяет обеспечить его устройства к ударам, толчкам, вибрации. Наибольший эффект может быть получен в случае применения для его изготовления холоднокатаной стали преимущественно кубической структуры. The absence of joints between the rods and the yokes of the magnetic circuit allows to ensure its devices to shocks, shocks, vibration. The greatest effect can be obtained if cold-rolled steel is used predominantly of a cubic structure.
Предложенное техническое решение позволяет сравнительно легко осуществить механизацию и автоматизацию процесса производства. The proposed technical solution makes it relatively easy to mechanize and automate the production process.
Claims (1)
где
Lп ширина внутренней перемычки в слое;
Rс т радиус стержня магнитопровода;
0 h ≥ Rс т толщина слоя намотки.Spatial magnetic core made of twisted one tape made of electrical steel having windows, external jumpers forming yokes, and internal jumpers forming predetermined sections and placement of rods, characterized in that the tape is pressed so that the yokes in the section are star-shaped and the width internal jumpers is determined by the formula
Where
L p the width of the inner jumper in the layer;
R with t the radius of the core of the magnetic circuit;
0 h ≥ R s t is the thickness of the winding layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92006183A RU2081467C1 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Spatial magnetic core |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92006183A RU2081467C1 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Spatial magnetic core |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU92006183A RU92006183A (en) | 1996-06-27 |
| RU2081467C1 true RU2081467C1 (en) | 1997-06-10 |
Family
ID=20132033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92006183A RU2081467C1 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Spatial magnetic core |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2081467C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2569931C1 (en) * | 2014-08-21 | 2015-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | 3d symmetrical magnetic core |
| RU2753190C1 (en) * | 2020-09-03 | 2021-08-12 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Spatial tape magnetic circuit |
| RU2796472C1 (en) * | 2022-04-11 | 2023-05-24 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Three-phase spatial laminated magnetic core |
-
1992
- 1992-11-16 RU RU92006183A patent/RU2081467C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент ФРГ N 1067523, кл. 21 d 48, 1960. 2. Тихомиров П.М. Расчет раснсформаторов: Учеб.пособие для ВУЗов. Изд. 4-е перераб. и доп. - М.: Энергия, 1976, с. 56, рис. 2 - 7. 3. Глибицкий М.М. Магнитные потери в витых ленточных сердечниках трехфазных трансформаторов, 1966, N 9, с. 60 - 62. 4. Авторское свидетельство СССР N 765893, кл. H 01 F 27/24, 1980. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2569931C1 (en) * | 2014-08-21 | 2015-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | 3d symmetrical magnetic core |
| RU2753190C1 (en) * | 2020-09-03 | 2021-08-12 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Spatial tape magnetic circuit |
| RU2796472C1 (en) * | 2022-04-11 | 2023-05-24 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Three-phase spatial laminated magnetic core |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2401952A (en) | Three-phase transformer | |
| JPH06181135A (en) | Transformer for power distribution | |
| US2477350A (en) | Electromagnetic induction apparatus and method of forming same | |
| US2305650A (en) | Method of making electromagnetic induction apparatus | |
| EP2859564B1 (en) | Three-step core for a non-linear transformer | |
| US2456458A (en) | Electromagnetic induction apparatus and method of forming same | |
| US2931993A (en) | Magnetic core | |
| US2523071A (en) | Electromagnetic induction apparatus | |
| US2498747A (en) | Electromagnetic device and method of making the same | |
| CN203536171U (en) | Three-phase stereo fracture-type roll iron core | |
| US2467867A (en) | Electromagnetic induction apparatus and method of forming same | |
| US4592133A (en) | Method of constructing an electrical transformer | |
| US6473961B1 (en) | Method of manufacturing magnetic cores for power transformers | |
| US2367927A (en) | Three-phase transformer core | |
| US2142066A (en) | Transformer core structure | |
| US2305649A (en) | Electromagnetic induction apparatus | |
| RU2081467C1 (en) | Spatial magnetic core | |
| US3328737A (en) | Transformer cores and method of making same | |
| US2700207A (en) | Method of making magnetic cores for transformers or the like | |
| US2534312A (en) | Electric induction apparatus | |
| US2588173A (en) | Method of making magnetic cores | |
| JP4972808B2 (en) | Induction electric winding, manufacturing method thereof, and winding method of induction electric winding | |
| US2394648A (en) | Method of making three-phase transformers | |
| US3107415A (en) | Method of making a magnetic core | |
| US3309641A (en) | Magnetic core structures for electrical inductive apparatus |