RU2500051C2

RU2500051C2 - Multi-phase transformer and method of its assembly

Info

Publication number: RU2500051C2
Application number: RU2012107733/07A
Authority: RU
Inventors: Алексей Петрович Сеньков; Андрей Николаевич Калмыков; Андрей Алексеевич Сеньков
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-11-27
Also published as: RU2012107733A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: transformer comprises multi-phase primary and secondary windings and laminated inner and outer magnetic conductors. The latter is made from stamped sheets of electric steel of two types having identical outer diameter and slots open at the side of the outer perimetre with edges expanding at the angle near the outer perimetre. The width of the expanding part of the slot near sheets of the inner magnetic conductor is less than in sheets of the second type. When assembled in a packet, the sheets are installed, alternating in the axial direction. The external magnetic conductor is made in the form of large and small wedge inserts, side edges of which are arranged at the same angle as the edges of the expanding part of slots in the sheets of the inner magnetic conductor. Width of small wedge inserts corresponds to the width of the expanding part of the slot in sheets of the inner magnetic conductor of the first type, and width of large wedge inserts corresponds to the width of the part of the slot in the sheets of the inner magnetic conductor of the second type. The method of transformer assembly is provided.

EFFECT: reduced losses in a magnetic conductor, increased efficiency factor.

2 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, например, в выпрямителях, инверторах и преобразователях частоты, а также в электроэнергетических системах для изменения величины и повышения качества переменного напряжения.The invention relates to electrical engineering and can be used in multiphase semiconductor converters, for example, in rectifiers, inverters and frequency converters, as well as in electric power systems to change the value and improve the quality of the alternating voltage.

Аналогом является, например, многофазный трансформатор (патент РФ №2310939, опубликован 20.11.2007), содержащий внутренний витой кольцевой магнитопровод, выполненный из двух колец равной высоты, склеенных по торцовым не шлифованным поверхностям. На торцовые шлифованные поверхности указанных колец наклеены шихтованные зубцы прямоугольной формы. Два шлифованных с одного торца боковых витых кольцевых магнитопровода примыкают шлифованными торцами к зубцам. Многофазная вторичная обмотка охватывает внутренний магнитопровод и уложена в пазы между зубцами.An analogue is, for example, a multiphase transformer (RF patent No. 2310939, published November 20, 2007), containing an internal twisted ring magnetic circuit made of two rings of equal height glued along end-ground surfaces that have not been polished. On the ground polished surfaces of these rings glued rectangular teeth are glued. Two side twisted annular magnetic cores polished from one end adjoin the teeth with polished ends. Multiphase secondary winding covers the internal magnetic circuit and is laid in the grooves between the teeth.

Наиболее близок к предлагаемому многофазному трансформатору многофазный трансформатор и способ его сборки (патент РФ №2401470, опубликован 10.10.2010), который содержит средний витой (шихтованный) кольцевой магнитопровод из двух колец равной высоты, шлифованных с одного торца и склеенных по торцовым не шлифованным поверхностям. Шихтованные зубцы прямоугольной формы наклеены на торцовые шлифованные поверхности колец. Каждая фазная обмотка трехфазной первичной обмотки выполнена в виде m/3 катушек. Многофазная вторичная обмотка уложена в пазы между зубцами. Магнитные потоки трансформатора замыкают два боковых витых кольцевых магнитопровода, шлифованных с одного торца, примыкающих этими шлифованными торцами к зубцам. При подаче на первичную обмотку трехфазного напряжения в магнитопроводе многофазного трансформатора возникает вращающееся магнитное поле, которое создает в фазах вторичной обмотки электродвижущую силу, форма которой может быть существенно более близкой к синусоиде, чем форма исходного первичного напряжения.The closest to the proposed multiphase transformer is a multiphase transformer and its assembly method (RF patent No. 2401470, published 10.10.2010), which contains an average twisted (sheathed) ring magnetic core of two rings of equal height, polished from one end and glued to non-polished end surfaces . Squared teeth of a rectangular shape are glued to the polished end surfaces of the rings. Each phase winding of a three-phase primary winding is made in the form of m / 3 coils. A multiphase secondary winding is laid in the grooves between the teeth. The magnetic fluxes of the transformer close two side twisted annular magnetic cores, polished from one end, adjacent to the teeth by these polished ends. When a three-phase voltage is applied to the primary winding in the multiphase transformer magnetic circuit, a rotating magnetic field arises, which creates an electromotive force in the phases of the secondary winding, the shape of which can be substantially closer to the sinusoid than the shape of the initial primary voltage.

Недостатком прототипа является неизбежное наличие зазоров в магнитной цепи, так как к среднему шихтованному магнитопроводу со стороны кромок прижимаются шихтованные зубцы, а к зубцам боковые витые магнитопроводы. Все магнитопроводы сопрягаются со стороны кромок листов электротехнической стали, поэтому чтобы избежать контакта и взаимного перекрытия листов и, значит, резкого увеличения потерь на токи Фуко, зазоры необходимы. Элементы магнитопровода соединяются слоем клея, который служит изолятором между элементами магнитопровода и связующим элементом. Однако, соединение с помощью клея не является гарантией отсутствия электрического контакта. Шлифовка торцевых сторон витого магнитопровода приводит к сминанию кромок витков магнитопровода и к возникновению электрического контакта между соседними витками в плоскости шлифования, и увеличению потерь на токи Фуко. Наличие неизбежных зазоров между элементами магнитопровода и токов Фуко в шлифованных поверхностях приводят к снижению к.п.д. и коэффициента мощности прототипа.The disadvantage of the prototype is the inevitable presence of gaps in the magnetic circuit, since the lined teeth are pressed to the middle lined magnetic core from the side of the edges, and the side twisted magnetic cores are pressed to the teeth. All magnetic cores are mated from the side of the edges of the sheets of electrical steel, therefore, to avoid contact and mutual overlap of the sheets and, therefore, a sharp increase in losses due to Foucault currents, gaps are necessary. The elements of the magnetic circuit are connected by a layer of glue, which serves as an insulator between the elements of the magnetic circuit and the connecting element. However, bonding with glue does not guarantee the absence of electrical contact. Grinding the end faces of the twisted magnetic circuit leads to creasing of the edges of the turns of the magnetic circuit and to the occurrence of electrical contact between adjacent turns in the grinding plane, and an increase in losses due to Foucault currents. The presence of inevitable gaps between the elements of the magnetic circuit and Foucault currents in polished surfaces lead to a decrease in efficiency and prototype power factor.

Сборочные операции включают операции шлифовки торцевых поверхностей среднего магнитопровода, зубцов и бокового магнитопровода, а также склеивание торцевых поверхностей фрагментов магнитопровода. Это является следствием сложной, не технологичной конструкции прототипа. Следовательно, сборка прототипа требует больших затрат труда и времени, и стоимость прототипа достаточно высока.Assembly operations include grinding the end surfaces of the middle magnetic circuit, teeth and side magnetic circuit, as well as gluing the end surfaces of fragments of the magnetic circuit. This is a consequence of the complex, not technological design of the prototype. Therefore, the assembly of the prototype requires a lot of labor and time, and the cost of the prototype is quite high.

Предлагаемое изобретение позволит создать многофазный трансформатор с более высоким к.п.д. и коэффициентом мощности.The present invention will allow to create a multiphase transformer with a higher efficiency and power factor.

Кроме того предлагаемый многофазный трансформатор имеет более простую конструкцию, более технологичный, с более простыми сборочными операциями и, следовательно, более дешевый.In addition, the proposed multiphase transformer has a simpler design, more technological, with simpler assembly operations and, therefore, cheaper.

Это достигается тем, что в многофазном трансформаторе, содержащем многофазную первичную обмотку, многофазную вторичную обмотку и шихтованный магнитопровод, шихтованный магнитопровод состоит из внутреннего и внешнего магнитопроводов, внутренний магнитопровод выполнен из штампованных листов электротехнической стали круглой формы двух видов, имеющих одинаковый шихтованный внутренний магнитопровод выполнен из листов двух видов, имеющих одинаковый наружный диаметр и пазы, открытые со стороны наружного периметра, кромки пазов около наружного периметра расширяются под одинаковым углом, причем ширина расширяющейся части паза у листов внутреннего магнитопровода первого вида меньше, чем у листов второго вида, и при наборе в пакет листы внутреннего магнитопровода двух видов в осевом направлении чередуются, а внешний магнитопровод выполнен в виде клиновых вставок двух видов, боковые кромки которых расположены под таким же углом, что и кромки расширяющейся части пазов листов внутреннего магнитопровода, при этом ширина клиновых вставок одного вида соответствует ширине расширяющейся части паза листов внутреннего магнитопровода первого вида, а ширина клиновых вставок другого вида соответствует ширине расширяющейся части паза листов внутреннего магнитопровода второго вида.This is achieved by the fact that in a multiphase transformer containing a multiphase primary winding, a multiphase secondary winding and a charged magnetic circuit, a lined magnetic circuit consists of internal and external magnetic circuits, the internal magnetic circuit is made of stamped sheets of circular steel of two types having the same charged internal magnetic circuit made of sheets of two types having the same outer diameter and grooves open from the outside of the perimeter, the edges of the grooves near the bunks the perimeter of the perimeter are expanded at the same angle, and the width of the expanding part of the groove in the sheets of the first type magnetic core is smaller than the sheets of the second type, and when stacked, the sheets of the two types of magnetic core in the axial direction alternate, and the outer core is made in the form of two wedge inserts species, the lateral edges of which are located at the same angle as the edges of the expanding part of the grooves of the sheets of the inner magnetic circuit, while the width of the wedge inserts of one kind corresponds to the width of the irradiating part of the groove of sheets of the inner magnetic circuit of the first kind, and the width of the wedge inserts of another kind corresponds to the width of the expanding part of the groove of the sheets of the inner magnetic circuit of the second kind.

При сборке предлагаемого многофазного трансформатора применяется следующий способ: на первом этапе на общую ось собирают в пакет листы внутреннего магнитопровода, причем листы двух видов чередуют в осевом направлении, на втором этапе предварительно намотанные на шаблонах катушки первичной обмотки размещают в пазах собранного пакета внутреннего магнитопровода, на третьем этапе в пазах пакета внутреннего магнитопровода размещают катушки вторичной обмотки и на четвертом этапе при сборке внешнего магнитопровода сначала в открытые пазы листов внутреннего магнитопровода второго вида, имеющих более широкую расширяющуюся часть пазов, устанавливаются большие клиновые вставки внешнего магнитопровода до контакта их боковых кромок с боковыми кромками пазов листов внутреннего магнитопровода, а затем в открытые пазы листов внутреннего магнитопровода первого вида, имеющих более узкую расширяющуюся часть пазов, устанавливаются малые клиновые вставки до контакта их боковых кромок с боковыми кромками пазов листов внутреннего магнитопровода. Предлагаемая конструкция многофазного трансформатора позволяет снизить потери в магнитопроводе на токи Фуко и уменьшить зазоры между элементами магнитопровода, вследствие чего повышается к.п.д. и коэффициент мощности многофазного трансформатора.When assembling the proposed multiphase transformer, the following method is used: at the first stage, sheets of the internal magnetic circuit are collected into a packet on a common axis, and sheets of two types are alternated in the axial direction, at the second stage, coils of the primary winding pre-wound on templates are placed in the grooves of the assembled package of the internal magnetic circuit, in the third stage, the coils of the secondary winding are placed in the grooves of the package of the internal magnetic circuit, and in the fourth stage, when assembling the external magnetic circuit, first into the open grooves of sheets of the internal magnetic circuit of the second type having a wider expanding part of the grooves, large wedge inserts of the external magnetic circuit are installed until their side edges come into contact with the side edges of the grooves of the sheets of the internal magnetic circuit, and then into the open grooves of the sheets of the internal magnetic circuit of the first type, having a narrower expanding part of the grooves small wedge inserts are installed until their lateral edges come in contact with the lateral edges of the grooves of the sheets of the inner magnetic circuit. The proposed design of a multiphase transformer allows to reduce losses in the magnetic circuit for Foucault currents and to reduce the gaps between the elements of the magnetic circuit, as a result of which the efficiency is increased and power factor multiphase transformer.

При сборке предлагаемого многофазного трансформатора не требуются операции шлифования и склеивания отдельных фрагментов магнитопровода, что снижает затраты труда, времени изготовления, и следовательно, стоимость многофазного трансформатора.When assembling the proposed multiphase transformer, operations of grinding and gluing individual fragments of the magnetic circuit are not required, which reduces labor costs, manufacturing time, and therefore the cost of the multiphase transformer.

На фиг.1 приведены лист магнитопровода первого вида многофазного трансформатора с открытым пазом со стороны внешнего периметра листа, малая клиновая вставка внешнего магнитопровода и сопряжение листа магнитопровода первого вида с малыми клиновыми вставками. На фиг.2 - лист магнитопровода второго вида с открытым пазом со стороны внешнего периметра листа, большая клиновая вставка и сопряжение листа магнитопровода второго вида с большими клиновыми вставками. На фиг.3 показан нажимной лист пакета магнитопровода. На фиг.4 показан первый этап сборки - сборка пакета магнитопровода. На фиг.5 приведен пакет магнитопровода в сборе. На фиг.6 - пакет магнитопровода с первичной обмоткой многофазного трансформатора. На фиг.7 показан магнитопровод многофазного трансформатора с первичной и вторичной обмоткой, закрепленных в пакете клиньями. На фиг.8 показан многофазный трансформатор после установки в пазах листов магнитопровода второго вида больших клиновых вставок. На фиг.9 показан трансформатор после установки в пазах листов магнитопровода первого вида малых клиновых вставок. На фиг.10 показан многофазный трансформатор в сборе. На фиг.11 показано мгновенное положение силовых линий вращающегося магнитного потока в плоскости листа магнитопровода первого вида с установленными в листе малыми клиновыми вставками.Figure 1 shows the sheet of the magnetic circuit of the first type of multiphase transformer with an open groove on the side of the outer perimeter of the sheet, a small wedge insert of the external magnetic circuit and the pairing of the sheet of the magnetic circuit of the first type with small wedge inserts. Figure 2 - sheet of the magnetic circuit of the second type with an open groove on the side of the outer perimeter of the sheet, a large wedge insert and the pairing of the sheet of the magnetic circuit of the second type with large wedge inserts. Figure 3 shows the pressure sheet of the package of the magnetic circuit. Figure 4 shows the first stage of assembly - assembly of the magnetic circuit package. Figure 5 shows the package of the magnetic circuit assembly. Figure 6 - package magnetic circuit with the primary winding of a multiphase transformer. Figure 7 shows the magnetic core of a multiphase transformer with primary and secondary windings, wedges fixed in the package. On Fig shows a multiphase transformer after installing in the grooves of the sheets of the magnetic circuit of the second type of large wedge inserts. Figure 9 shows the transformer after installation in the grooves of the sheets of the magnetic circuit of the first type of small wedge inserts. 10 shows a multi-phase transformer assembly. 11 shows the instantaneous position of the lines of force of a rotating magnetic flux in the plane of the sheet of the magnetic circuit of the first type with small wedge inserts installed in the sheet.

На фиг.1а показан лист 1 магнитопровода первого вида многофазного трансформатора с открытым пазом со стороны внешнего периметра листа 1, изготовленный из листовой электротехнической стали. Лист 1 имеет двенадцать пазов 2 открытых со стороны наружного периметра. В общем случае число и форма пазов 2 листов 1 магнитопровода многофазного трансформатора может быть различной, как и в других электрических машинах переменного тока [1, с.114]. В верхней части паза 2 в листе 1 имеются выемки 3 треугольной формы, а в центральном отверстии выступ 4. За выемками 3 ближе к наружному периметру пазы 2 расширяются. На фиг.16 показана малая клиновая вставка 5, форма и размеры вставки 5 соответствуют расширяющейся части пазов 2 листа 1 магнитопровода первого вида. Двенадцать малых клиновых вставок 5 установленных в пазах 2 листа 1 магнитопровода замыкают магнитную цепь в плоскости одного листа 1 магнитопровода (фиг.1в).On figa shows a sheet 1 of the magnetic circuit of the first type of multiphase transformer with an open groove from the outer perimeter of the sheet 1, made of sheet electrical steel. Sheet 1 has twelve grooves 2 open from the outside of the perimeter. In the general case, the number and shape of the grooves of 2 sheets 1 of the magnetic core of a multiphase transformer can be different, as in other AC electric machines [1, p.114]. In the upper part of the groove 2 in the sheet 1 there are recesses 3 of a triangular shape, and in the central hole a protrusion 4. Behind the recesses 3 closer to the outer perimeter, the grooves 2 expand. On Fig shows a small wedge insert 5, the shape and dimensions of the insert 5 correspond to the expanding part of the grooves 2 of the sheet 1 of the magnetic circuit of the first type. Twelve small wedge inserts 5 installed in the grooves 2 of the sheet 1 of the magnetic circuit closes the magnetic circuit in the plane of one sheet 1 of the magnetic circuit (figv).

На фиг.2а показан лист 6 магнитопровода второго вида многофазного трансформатора с открытым пазом со стороны внешнего периметра листа 6, изготовленный из листовой электротехнической стали. Наружный диаметр листа 1 и листа 6 магнитопровода одинаков. Лист 6 имеет такое же число пазов 7, как и число пазов 2 у листа 1 магнитопровода. Пазы 7 открыты со стороны наружного периметра листа 6. В верхней части паза 7 в листе 6 имеются выемки 3 треугольной формы, а в центральном отверстии выступ 4, такие же, как и большого листа 1 магнитопровода. За выемками 3 ближе к наружному периметру пазы 7 расширяются в большей степени, чем пазы 2 у листа 1 магнитопровода. В целом лист 1 и лист 6 магнитопровода отличаются только расширяющейся частью пазов 2 и 7. На фиг.26 показана большая клиновая вставка 8, форма и размеры вставки 8 соответствуют расширяющейся части пазов 7 листа 6 магнитопровода. Площадь большой клиновой вставки 8 превышает площадь малой клиновой вставки 5. Двенадцать больших клиновых вставок 8 установленных в пазах 7 листа 6 магнитопровода замыкают магнитную цепь в плоскости одного листа 6 магнитопровода (фиг.2в).On figa shows the sheet 6 of the magnetic circuit of the second type of multiphase transformer with an open groove from the outer perimeter of the sheet 6, made of sheet electrical steel. The outer diameter of the sheet 1 and the sheet 6 of the magnetic circuit is the same. Sheet 6 has the same number of grooves 7 as the number of grooves 2 of sheet 1 of the magnetic circuit. The grooves 7 are open from the outside of the perimeter of the sheet 6. In the upper part of the groove 7 in the sheet 6 there are recesses 3 of a triangular shape, and in the central hole the protrusion 4 is the same as the large sheet 1 of the magnetic circuit. Beyond the recesses 3, closer to the outer perimeter, the grooves 7 expand to a greater extent than the grooves 2 of the sheet 1 of the magnetic circuit. In general, the sheet 1 and the sheet 6 of the magnetic circuit differ only in the expanding part of the grooves 2 and 7. On Fig shows a large wedge insert 8, the shape and dimensions of the insert 8 correspond to the expanding part of the grooves 7 of the sheet 6 of the magnetic circuit. The area of the large wedge insert 8 exceeds the area of the small wedge insert 5. Twelve large wedge inserts 8 installed in the grooves 7 of the sheet 6 of the magnetic circuit close the magnetic circuit in the plane of one sheet 6 of the magnetic circuit (Fig.2B).

На фиг.3 показан нажимной лист 9, изготовленный из диэлектрика, например, стеклотекстолита. Нажимной лист 9 имеет пазы 10 с треугольными выемками 3, а в центральном отверстии выступ 4, такие же, как и у листа 1 и листа 6 магнитопровода. Наружный диаметр нажимного листа 8 превышает диаметр листов 1 и 6 магнитопровода. На расстоянии от центра нажимного листа 9, равном радиусу листов 1 и 6, в верхней части пазов 10 нажимного листа 9 выполнены выемки 11 треугольной формы.Figure 3 shows the pressure sheet 9 made of a dielectric, for example, fiberglass. The pressure sheet 9 has grooves 10 with triangular recesses 3, and in the central hole the protrusion 4 is the same as that of sheet 1 and sheet 6 of the magnetic circuit. The outer diameter of the pressure sheet 8 exceeds the diameter of the sheets 1 and 6 of the magnetic circuit. At a distance from the center of the pressure sheet 9, equal to the radius of the sheets 1 and 6, recesses 11 of a triangular shape are made in the upper part of the grooves 10 of the pressure sheet 9.

Сборка предлагаемого многофазного трансформатора производится в четыре этапа.The assembly of the proposed multiphase transformer is carried out in four stages.

На первом этапе сборки собирают пакет магнитопровода из листов 1 и листов 6. Основой магнитопровода является показанная на фиг.4 ось 12, имеющая продольный паз 13 таких же размеров, что и выступ 4 на листе 1, листе 6 магнитопровода и нажимном листе 9. Ось 12 может быть выполнена из любого конструкционного материала, в том числе из стали. При сборке выступы 4 листов 1, 6 и 9 входят в паз 13, и тогда оси пазов 10 нажимного листа 9, оси пазов 2 листа 1 магнитопровода и оси пазов 7 листа 6 магнитопровода в продольном направлении совпадают. Сначала на ось 12 устанавливают нажимной лист 9, затем лист 1 магнитопровода, затем лист 6, снова лист 1, лист 6, лист 1 и так далее, то есть при сборке лист 1 и лист 6 в осевом направлении чередуются. Последним на ось 12 устанавливают второй нажимной лист 9 (фиг.5). В сборке магнитопровода в расширяющейся части пазов 2 и 7 хорошо видны выступающие кромки листов 1, так как в верхней части пазы 2 листов 1 более узкие, чем пазы 7 листов 6.At the first stage of assembly, a magnetic circuit package is assembled from sheets 1 and sheets 6. The core of the magnetic circuit is the axis 12 shown in FIG. 4, having a longitudinal groove 13 of the same dimensions as the protrusion 4 on the sheet 1, the magnetic circuit sheet 6 and the pressure sheet 9. The axis 12 can be made of any structural material, including steel. When assembling, the protrusions of 4 sheets 1, 6 and 9 are included in the groove 13, and then the axis of the grooves 10 of the pressure sheet 9, the axis of the grooves 2 of the sheet 1 of the magnetic circuit and the axis of the grooves 7 of the sheet 6 of the magnetic circuit in the longitudinal direction coincide. First, a pressure sheet 9 is installed on the axis 12, then a magnetic circuit sheet 1, then a sheet 6, again a sheet 1, a sheet 6, a sheet 1 and so on, that is, during assembly, the sheet 1 and the sheet 6 in the axial direction alternate. The second on the axis 12 set the second pressure sheet 9 (figure 5). In the assembly of the magnetic circuit in the expanding part of the grooves 2 and 7, the protruding edges of the sheets 1 are clearly visible, since in the upper part the grooves 2 of the sheets 1 are narrower than the grooves 7 of the sheets 6.

На втором этапе сборки предлагаемого многофазного трансформатора в пазах 2 и 7 листов 1 и 6 магнитопровода и пазах 10 нажимного листа 9 размещают катушки многофазной первичной обмотки 14 (фиг.6), которая будет создавать вращающееся магнитное поле. Лобовые части первичной обмотки 14 на фиг.6 показаны упрощенно. Катушки первичной обмотки 14 могут быть предварительно намотаны на шаблон, а затем размещены в пазах 2 и 7, либо наматываться непосредственно на пакет магнитопровода. Схема размещения катушек первичной обмотки 14 определяется выбранным числом пар полюсов магнитного поля, числом фаз первичной обмотки 14 и числом пазов 2 и 7 магнитопровода. При выбранном для примера числе пазов 2 и 7 равным двенадцати, числе фаз три и числе пар полюсов равном единице, в пазах можно разместить, например, двухслойную, распределенную трехфазную первичную обмотку 14 с шагом 5/6. Первичная обмотка 14 может иметь не только три фазы, но и две, или любое большее число фаз, которые могут создать вращающееся магнитное поле. Конструкция предлагаемого многофазного трансформатора позволяет разместить в пазах любой вариант схемы многофазной обмотки, которые для машин переменного тока приведены в широко известных источниках, например, [1, с.51-86], для этого нужно предусмотреть соответствующее число пазов 2, 7 и 10 в листах 1 и 6 магнитопровода и нажимном листе 9.At the second stage of assembly of the proposed multiphase transformer in the grooves 2 and 7 of the sheets 1 and 6 of the magnetic circuit and the grooves 10 of the pressure sheet 9 are placed the coils of the multiphase primary winding 14 (Fig.6), which will create a rotating magnetic field. The frontal parts of the primary winding 14 in FIG. 6 are shown in a simplified manner. The coils of the primary winding 14 can be pre-wound on the template, and then placed in the grooves 2 and 7, or wound directly on the magnetic circuit package. The layout of the coils of the primary winding 14 is determined by the selected number of pairs of poles of the magnetic field, the number of phases of the primary winding 14 and the number of grooves 2 and 7 of the magnetic circuit. With the number of grooves 2 and 7 chosen as an example, equal to twelve, the number of phases three and the number of pole pairs equal to one, for example, a two-layer, distributed three-phase primary winding 14 with a step of 5/6 can be placed in the grooves. The primary winding 14 can have not only three phases, but also two, or any larger number of phases that can create a rotating magnetic field. The design of the proposed multiphase transformer allows you to place in the grooves any version of the multiphase winding circuit, which for AC machines is given in well-known sources, for example, [1, pp. 51-86], for this you need to provide the corresponding number of grooves of 2, 7 and 10 in sheets 1 and 6 of the magnetic circuit and pressure sheet 9.

На третьем этапе в пазах 2 и 7 магнитопровода и пазах 10 нажимного листа 9 размещают катушки вторичной обмотки 15 (фиг.7). Также как и для первичной обмотки 14, для вторичной обмотки 15 может быть использованы любые известные схемы обмоток машин переменного тока. Лобовые части вторичной обмотки 15 на фиг.7, также как и лобовые части первичной обмотки 14, показаны упрощенно. После размещения в пазах 2 и 7 первичной обмотки 14 и вторичной обмотки 15, обмотки 14 и 15 фиксируют в пазах с помощью клиньев 16 (фиг.7), которые проходят в треугольные выемки 3 листа 1 магнитопровода, листа 6 и нажимного листа 9.At the third stage, in the grooves 2 and 7 of the magnetic circuit and the grooves 10 of the pressure sheet 9, the coils of the secondary winding 15 are placed (Fig. 7). As for the primary winding 14, for the secondary winding 15 can be used any known circuit windings of AC machines. The frontal parts of the secondary winding 15 in FIG. 7, as well as the frontal parts of the primary winding 14, are shown simplistically. After placing the primary winding 14 and the secondary winding 15 in the grooves 2 and 7, the windings 14 and 15 are fixed in the grooves with the help of wedges 16 (Fig. 7), which extend into the triangular grooves 3 of the magnetic circuit sheet 1, sheet 6 and pressure sheet 9.

На четвертом этапе сборки в пазы 7 листов 6 магнитопровода вставляют большие клиновые вставки 8. На фиг.8 видно, что большие вставки 8 вставляют между выступающими кромками листов 1 магнитопровода до контакта боковых сторон вставок 8 с кромками малых листов 6 в расширяющейся части пазов 7. Затем между установленными большими клиновыми вставками 8 в пазы 2 листов 1 магнитопровода устанавливают малые клиновые вставки 5 (фиг.9), полностью замыкая магнитную цепь многофазного трансформатора. После этого собранные элементы многофазного трансформатора фиксируются клиньями 17, которые устанавливаются в выемки 11 в пазах 10 нажимных листов 9 (фиг.10). Сборка многофазного трансформатора закончена. Для фиксации элементов трансформатора в сборке вместо клиньев могут использоваться также либо шпильки, либо хомуты, либо внешний кожух или другие приспособления.At the fourth stage of assembly, large wedge inserts 8 are inserted into the grooves 7 of the sheets 6 of the magnetic circuit 8. In Fig. 8 it is seen that the large inserts 8 are inserted between the protruding edges of the sheets 1 of the magnetic circuit until the sides of the inserts 8 contact the edges of the small sheets 6 in the expanding part of the grooves 7. Then between the installed large wedge inserts 8 in the grooves 2 of the sheets 1 of the magnetic circuit, small wedge inserts 5 are installed (Fig. 9), completely closing the magnetic circuit of the multiphase transformer. After that, the assembled elements of the multiphase transformer are fixed by wedges 17, which are installed in the recesses 11 in the grooves 10 of the pressure sheets 9 (Fig. 10). The assembly of the multiphase transformer is completed. Instead of wedges, either studs or clamps, or an external casing or other devices can be used to fix transformer elements in the assembly instead of wedges.

Предлагаемый многофазный трансформатор работает следующим образом: на первичную обмотку 14 подается исходное многофазное (например, трехфазное) напряжение, многофазный ток первичной обмотки 14 создает в магнитопроводе вращающееся магнитное поле. На фиг.11 показано мгновенное положение силовых линий магнитного потока Ф многофазного трансформатора в плоскости листа 1 магнитопровода. Со стороны внешнего периметра магнитный поток Ф замыкается через малые клиновые вставки 5. Так как первичная обмотка 14 выполнена распределенной с укороченным шагом магнитодвижущая сила первичной обмотки 14 и форма магнитного поля будет близка к синусоидальной [1, с.86-108], что проявляется в большей степени при увеличении числа пазов 2 и 7 листа 1 и листа 6 магнитопровода трансформатора. Вращающееся магнитное поле индуцирует в фазах вторичной обмотки 15 э.д.с. Многофазная вторичная обмотка 15 также может быть выполнена распределенной с укороченным шагом, благодаря такому исполнению первичной 14 и вторичной 15 обмоток многофазного трансформатора, на фазах вторичной обмотки 15 можно получить переменное напряжение высокого качества, то есть очень близкое по форме к синусоиде. Число фаз вторичной обмотки 15 может отличаться от числа фаз первичной обмотки 14 и выбирается в зависимости от потребности нагрузки. В прототипе возможно замыкание соседних листов (витков) среднего магнитопровода листами наклеиваемых зубцов, в свою очередь соседние листы зубцов могут быть замкнуты листами среднего магнитопровода, так как средний магнитопровод и зубцы сопрягаются прижиманием друг к другу. Слой клея между зубцами и средним магнитопроводом не гарантирует отсутствие электрического контакта между ними. Аналогичным образом может возникнуть электрическое замыкание соседних листов прижимающихся друг к другу бокового магнитопровода и зубцов. Шлифовка торцевых поверхностей среднего магнитопровода, зубцов и витого магнитопровода, как показывает практика, также приводит к замыканию соседних листов магнитопровода в плоскости шлифования. Вследствие этого в прототипе неизбежно возникновение токов Фуко. В предлагаемом многофазном трансформаторе исключено взаимное замыкание соседних листов одного элемента шихтованного магнитопровода листами другого элемента, так как стыковка большого и малого листов внутреннего магнитопровода с соответствующим сегментом внешнего магнитопровода осуществляется в разных поверхностях, и контакт возможен только двух листов в одной плоскости. Для изготовления элементов магнитопровода предлагаемого многофазного трансформатора не требуется шлифовка. Значит потери на токи Фуко в предлагаемом трансформаторе меньше. В предлагаемом многофазном трансформаторе листы внутреннего и клиновые вставки внешнего магнитопровода стыкуются до контакта и между элементами магнитопровода практически отсутствует технологический зазор. Вследствие этого к.п.д. и коэффициент мощности предлагаемого многофазного трансформатора будет выше, чем у прототипа.The proposed multiphase transformer operates as follows: the primary multiphase (for example, three-phase) voltage is supplied to the primary winding 14, the multiphase current of the primary winding 14 creates a rotating magnetic field in the magnetic circuit. 11 shows the instantaneous position of the magnetic field lines F of the multiphase transformer in the plane of the sheet 1 of the magnetic circuit. From the outside of the perimeter, the magnetic flux Φ is closed through small wedge inserts 5. Since the primary winding 14 is made distributed with a shortened pitch, the magnetomotive force of the primary winding 14 and the shape of the magnetic field will be close to sinusoidal [1, pp. 86-108], which manifests itself in more with an increase in the number of grooves 2 and 7 of sheet 1 and sheet 6 of the transformer magnetic circuit. A rotating magnetic field induces 15 emfs in the phases of the secondary winding The multiphase secondary winding 15 can also be made distributed with a shortened pitch, thanks to this design of the primary 14 and secondary 15 windings of the multiphase transformer, high-quality alternating voltage can be obtained at the phases of the secondary winding 15, that is, very close in shape to a sinusoid. The number of phases of the secondary winding 15 may differ from the number of phases of the primary winding 14 and is selected depending on the demand of the load. In the prototype, it is possible to close adjacent sheets (turns) of the middle magnetic circuit with sheets of glued teeth, in turn adjacent sheets of teeth can be closed by sheets of the middle magnetic circuit, since the middle magnetic circuit and the teeth are mated by pressing against each other. A layer of glue between the teeth and the middle magnetic circuit does not guarantee the absence of electrical contact between them. Likewise, electrical shorting of adjacent sheets of side magnetic core and teeth pressed against each other can occur. The grinding of the end surfaces of the middle magnetic circuit, the teeth and the twisted magnetic circuit, as practice shows, also leads to the closure of adjacent sheets of the magnetic circuit in the grinding plane. As a result, the appearance of Foucault currents is inevitable in the prototype. In the proposed multiphase transformer, mutual closure of adjacent sheets of one element of a charged magnetic circuit with sheets of another element is excluded, since the large and small sheets of the internal magnetic circuit are joined to the corresponding segment of the external magnetic circuit in different surfaces, and contact is possible only for two sheets in one plane. For the manufacture of elements of the magnetic circuit of the proposed multiphase transformer, grinding is not required. So the losses on Foucault currents in the proposed transformer are less. In the proposed multiphase transformer, the sheets of the inner and the wedge inserts of the external magnetic circuit are joined to contact and there is practically no technological gap between the elements of the magnetic circuit. As a result of this, the efficiency and the power factor of the proposed multiphase transformer will be higher than that of the prototype.

Конструкция предлагаемого многофазного трансформатора проще и более технологична, так как исключается операция шлифовки и склеивание магнитопровода из отдельных фрагментов. Все детали магнитопровода трансформатора изготавливаются наиболее простым и дешевым способом - штамповкой. Следовательно, заявляемый многофазный трансформатор проще по конструкции, более технологичный при изготовлении и более дешевый, чем прототип.The design of the proposed multiphase transformer is simpler and more technological, since the grinding operation and gluing of the magnetic circuit from individual fragments are excluded. All parts of the transformer magnetic circuit are manufactured in the simplest and cheapest way - stamping. Therefore, the inventive multi-phase transformer is simpler in design, more technologically advanced in manufacture and cheaper than the prototype.

1. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Часть вторая. Машины переменного тока/Энергия, Ленинградское отделение, 1973, 648 с.1. Kostenko M.P., Piotrovsky L.M. Electric cars. Part two. AC Machines / Energy, Leningrad Branch, 1973, 648 p.

Claims

1. A multiphase transformer containing a multiphase primary winding, a multiphase secondary winding and a charged magnetic circuit, characterized in that the charged magnetic circuit consists of an internal and external magnetic circuit, the internal magnetic circuit is made of stamped sheets of electrical steel of two types having the same outer diameter and grooves open with the sides of the outer perimeter with the edges expanding at an angle near the outer perimeter, the width of the expanding part of the groove in the sheets of the inner the first type of wire is smaller than that of the second type of sheets, and when stacked, the sheets are installed alternating in the axial direction, and the external magnetic circuit is made in the form of large and small wedge inserts, the side edges of which are located at the same angle as the edges of the expanding part grooves of sheets of the inner magnetic circuit, wherein the width of the small wedge inserts corresponds to the width of the expanding part of the groove of sheets of the inner magnetic circuit of the first kind, and the width of the large wedge inserts corresponds to the width of the part of the groove of sheets in morning magnetic circuit of the second type.

2. A method of assembling a multiphase transformer, comprising the step of placing a multiphase primary winding and a multiphase secondary winding in the grooves of a charged magnetic circuit, characterized in that the lined internal magnetic circuit is assembled from two types of sheets having the same outer diameter and grooves open from the outer perimeter, the groove edges near the outer perimeter, they expand at an angle, and the width of the expanding part of the groove in the sheets of the internal magnetic circuit of the first type is smaller than that of the sheets of the second type, and when In the bur, in the package, the sheets of the two types of internal magnetic circuit are axially alternated, then the coils of the multiphase primary winding and the coils of the multiphase secondary winding are placed in the grooves of the internal magnetic circuit, which are fixed in the grooves, for example, using wedges, and then into the expanded part of the grooves of the sheets of the internal magnetic circuit of the second large wedge inserts of the external magnetic circuit are inserted into the form, and small wedge inserts of the external magnetic type are inserted into the expanded part of the grooves of the sheets of the first magnetic circuit of the first type the magnetic circuit.