RU2716212C1 - Кольцевой ленточный магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением (варианты) - Google Patents
Кольцевой ленточный магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2716212C1 RU2716212C1 RU2019113317A RU2019113317A RU2716212C1 RU 2716212 C1 RU2716212 C1 RU 2716212C1 RU 2019113317 A RU2019113317 A RU 2019113317A RU 2019113317 A RU2019113317 A RU 2019113317A RU 2716212 C1 RU2716212 C1 RU 2716212C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- tape
- cross
- magnetic circuit
- magnetic conductor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
- H01F27/25—Magnetic cores made from strips or ribbons
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/04—Cores, Yokes, or armatures made from strips or ribbons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности. Кольцевой ленточный магнитопровод, образованный навивкой из ленты переменной ширины, имеет эллипсообразное поперечное сечение, а лента для навивки магнитопровода имеет геометрическую форму, описываемую параметрической зависимостью
х - длина ленты;
у - ширина ленты относительно оси продольной симметрии;
ϕ - параметр, отображающий приращение полярного угла, соответствующее вращению радиус-вектора при навивке магнитопровода;
l=πd - длина срединной осевой линии диаметром d магнитопровода;
r - радиус полукруговой части эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода;
а - расстояние между центрами полукруговых частей эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода (при а=0 - круговое поперечное сечение);
δ - толщина ленты с нанесенной изоляцией. Унифицированная сборная конструкция кольцевого ленточного магнитопровода состоит из по меньшей мере одного цилиндрического элемента с прямоугольным поперечным сечением и двух торцевых элементов с полукруговым поперечным сечением или содержащих полукруг в виде части поперечного сечения, в сумме образующими эллипсообразное поперечное сечение магнитопровода. Магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением обеспечивает силовым трансформаторам и дросселям минимальные массу, габариты и собственное тепловыделение и обеспечивает повышенную ресурсную надежность, что существенно важно, например, для аэрокосмический техники и ракетостроения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Группа изобретений относится к области электротехники и может быть использована в качестве одно- и многофазной магнитной системы электрооборудования, материалом изготовления которой является электротехнический сплав в виде ленты.
Минимизация массы и габаритов преобразовательных устройств является постоянной задачей разработчиков. Независимо от используемой частоты тока минимизация массы и габаритов силовых магнитопроводов трансформаторов и дросселей представляет важную задачу.
Известны конструкции магнитопроводов, в которых применен набор лент разной ширины [Бальян Р.Х. - Трансформаторы для радиоэлектроники, М., Радио, 1971, с.27, 32; патент РФ 2444801, H01F 3/04, Бюл. №7, 2010] с образованием в поперечном сечении магнитопровода ступенчатого многоугольника. Они сложны в изготовлении и коэффициент заполнения окна круглых силовых обмоток не равен 1,0.
Известна конструкция магнитопровода с фасонной резкой ленты при навивке магнитопровода - с линейной зависимостью изменения ширины ленты по ее длине с образованием в поперечном сечении шестигранника или восьмигранника [патент Германии №565421, H02K 15/02, 1932]. Коэффициент заполнения окна круглых силовых обмоток не равен 1,0.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является магнитопровод, получаемый навивкой из ленты с параметрической зависимостью изменения ширины ленты по ее длине [авторское свидетельство СССР №734821, H01F 27/24, Бюл. №18, 1980] с образованием в поперечном сечении круга с точностью до толщины ленты, коэффициент заполнения окна круглых силовых обмоток равен 1,0.
Недостатком прототипа является тот факт, что для силовых трансформаторов при большой мощности требуется значительная площадь поперечного сечения, и распределение ее в виде круга приводит к увеличению диаметральных габаритов магнитопровода, что в некоторых случаях недопустимо.
В аэрокосмической технике силовые трансформаторы и дроссели выполняют, как правило, из набора однофазных кольцевых ленточных магнитопроводов с прямоугольным поперечным сечением. Неразрезная кольцевая конструкция таких магнитопроводов обладает наименьшим тепловыделением при эксплуатации в составе трансформатора или дросселя. Промышленность изготавливает такие кольцевые магнитопроводы по нормализованным рядам, например, НПО «Гаммамет» (http://www.gammamet.ru). Для повышения ресурсной надежности силовых трансформаторов прямоугольное поперечное сечение силовых магнитопроводов дополняют торцевыми элементами. Это делают для увеличения радиуса сгиба проводов при выполнении силовых обмоток с целью уменьшения импульсных электродинамических нагрузок при возможных коротких замыканиях в сети при эксплуатации. Однако при этом уменьшается коэффициент заполнения окна обмоток электротехническим сплавом магнитопровода, снижается кпд силового трансформатора, его масса и габариты не минимизированы.
Задача предлагаемой группы изобретений заключается в устранении вышеуказанных недостатков.
Техническим результатом, на достижение которого направлена группа изобретений, является уменьшение диаметральных габаритов при минимизации массы магнитопровода и сохранении максимального (равного 1,0) коэффициента заполнения поперечного сечения (окна обмоток) силового магнитопровода.
При этом снижается собственное тепловыделение в железе магнитопровода и в меди обмоток и, соответственно, повышается кпд трансформаторов, обеспечивается повышенная ресурсная надежность при функционировании, что существенно важно для аэрокосмической техники и ракетостроения. Кроме того, минимизация собственного тепловыделения уменьшает требования к мощности автономной системы охлаждения, например, космического аппарата.
Указанный технический результат по первому варианту устройства достигается тем, что кольцевой ленточный магнитопровод образован навивкой из ленты переменной ширины и имеет эллипсообразное поперечное сечение, а лента для навивки магнитопровода имеет геометрическую форму, описываемую параметрической зависимостью:
х - длина ленты;
у - ширина ленты относительно оси продольной симметрии;
ϕ - параметр, отображающий приращение полярного угла, соответствующее вращению радиус-вектора при навивке магнитопровода;
r - радиус полукруговой части эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода;
а - расстояние между центрами полукруговых частей эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода;
δ - толщина ленты с нанесенной изоляцией.
В результате получаем магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением, который при том же значении площади поперечного сечения имеет меньшие диаметральные габариты, нежели магнитопровод с круговым поперечным сечением. При этом вследствие сохранения коэффициента заполнения окна силовых обмоток, равным 1,0, минимизируется масса магнитопровода и собственное тепловыделение для каждой размерной конфигурации магнитопровода и трансформатора.
Указанный технический результат по второму и третьему вариантам устройства достигается тем, что при унификации конструкции магнитопроводов их выполняют составными, но в сумме имеющими эллипсообразное поперечное сечение. При этом магнитопровод состоит из по меньшей мере одного цилиндрического элемента и двух торцевых элементов, а лента для навивки каждого торцевого элемента имеет геометрическую форму, описываемую параметрическими зависимостями:
х - длина ленты;
у - ширина ленты относительно оси продольной симметрии;
ϕ - параметр, отображающий приращение полярного угла, соответствующее вращению радиус-вектора при навивке магнитопровода;
r - радиус полукруговой части поперечного сечения торцевого элемента магнитопровода;
b - ширина прямоугольной части поперечного сечения торцевого элемента магнитопровода;
δ - толщина ленты с нанесенной изоляцией.
В собранном виде составной магнитопровод имеет эллипсообразное поперечное сечение и сохраняет все особенности первого варианта, а, следовательно, позволяет достичь вышеописанный технический результат. При этом облегчается подбор нужного значения площади эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода из набора готовых цилиндрических элементов и двух торцевых элементов по краям. Также уменьшается количество единиц хранения при изготовлении впрок по нормализованным рядам.
Кольцевой ленточный магнитопровод по всем трем вариантам может выполняться для более удобного размещения силовых обмоток.
На фиг. 1 приведен общий вид кольцевого ленточного магнитопровода с эллипсообразным поперечным сечением по первому варианту;
на фиг. 2 приведена развертка ленты магнитопровода с эллипсообразным поперечным сечением (масштаб по осям разный) по первому варианту;
на фиг. 3 представлен магнитопровод по второму варианту - составной конструкции с двумя торцевыми элементами, имеющими полукруговое поперечное сечение каждый, и одним цилиндрическим элементом, имеющим прямоугольное поперечное сечение;
на фиг. 4 приведен магнитопровод по третьему варианту - составной конструкции с двумя торцевыми элементами, имеющими в поперечном сечении как полукруговые, так и прямоугольные части, и одним цилиндрическим элементом, имеющим прямоугольное поперечное сечение;
Для первого варианта кольцевого ленточного магнитопровода с эллипсообразным поперечным сечением из рассмотрения спирали Архимеда получена параметрическая зависимость, описывающая геометрическую форму ленты, при навивке образующей магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением (фиг.1):
х - длина ленты;
у - ширина ленты относительно оси продольной симметрии;
ϕ - параметр, отображающий приращение полярного угла, соответствующее вращению радиус-вектора при навивке магнитопровода;
r - радиус полукруговой части эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода;
а - расстояние между центрами полукруговых частей эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода;
δ - толщина ленты с нанесенной изоляцией.
Длина развертки ленты (фиг. 2) при значении параметра равна количеству слоев ленты толщиной δ, помещающихся в поперечном сечении магнитопровода толщиной 2r, умноженному на длину срединной осевой линии магнитопровода . Максимальная ширина развертки при значении параметра равна (а+2r), минимальная ширина равна а при и При а=0 лента при навивке образует в поперечном сечении магнитопровода круг, радиусом r. Фасонную резку ленты и навивку магнитопровода осуществляют одновременно, в одном устройстве. После навивки на оправке одного магнитопровода ленту закрепляют точечной сваркой и отрезают.
Для второго и третьего вариантов кольцевого ленточного магнитопровода с эллипсообразным поперечным сечением магнитопровод выполняют составной конструкции. Магнитопровод состоит из по меньшей мере одного цилиндрического элемента с прямоугольным поперечным сечением и двух торцевых элементов, каждый из которых имеет полукруговое поперечное сечение или содержит полукруг в виде части поперечного сечения (фиг. 3 или фиг. 4); - для назначенных типоразмеров магнитопровода по внешнему (d+2r) и внутреннему (d-2r) диаметрам. Необходимое количество цилиндрических элементов определяют по требуемому значению площади поперечного сечения магнитопровода, зависящему от мощности силового трансформатора или дросселя. Лента для навивки каждого торцевого элемента магнитопровода имеет геометрическую форму, описываемую одной из двух похожих параметрических зависимостей (отличающихся только параметром y):
х - длина ленты;
у - ширина ленты относительно оси продольной симметрии;
ϕ - параметр, отображающий приращение полярного угла, соответствующее вращению радиус-вектора при навивке магнитопровода;
r - радиус полукруговой части поперечного сечения торцевого элемента магнитопровода;
b - ширина прямоугольной части поперечного сечения торцевого элемента магнитопровода;
δ - толщина ленты с нанесенной изоляцией.
Длина разверток лент для навивки составных элементов магнитопровода одинаковая и равна при значении параметра Максимальная ширина развертки ленты для навивки торцевых элементов равна r или (r+b) при значении параметра , минимальная ширина - равна нулю или b при и Возможен набор нескольких цилиндрических элементов с прямоугольным поперечным сечением, навитых из ленты одинаковой ширины или с другими размерами. Фасонную резку и навивку ленты для торцевых элементов в некоторых случаях удобнее начинать не с «нулевой» ширины, а с некоторого технологического размера b. Данный вариант показан на фиг. 4.
Вставляя между двух торцевых элементов несколько цилиндрических элементов с прямоугольным поперечным сечением, можно набрать требуемую площадь эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода. Имея на складе минимальный набор готовых элементов, можно обеспечить сборку магнитопроводов различной площади поперечного сечения для различной мощности силового трансформатора или дросселя. Фасонную резку ленты и навивку торцевого элемента магнитопровода осуществляют одновременно, в одном устройстве. После навивки на оправке одного элемента магнитопровода ленту закрепляют точечной сваркой и отрезают. После готовности всех элементов их собирают с образованием эллипсообразного поперечного сечения и магнитопровод закрепляют (клеем, лентой).
При необходимости кольцевые ленточные магнитопроводы с эллипсообразным поперечным сечением по всем трем вариантам могут быть выполнены с целью локализации на образующихся стержнях будущих обмоток трансформатора и технологического облегчения их выполнения и для облегчения охлаждения магнитопровода при работе в составе силового трансформатора или дросселя. При этом изменяют вид оправки для навивки магнитопровода и длину срединной осевой линии рассчитывают по чертежу магнитопровода (фиг. 5).
Проведенное макетирование подтвердило образование торцевого элемента с полукруговым поперечным сечением и, соответственно, составного кольцевого ленточного магнитопровода с эллипсообразным поперечным сечением.
Предложенные конструкции магнитопроводов с эллипсообразным поперечным сечением сообщают силовым трансформаторам и дросселям минимальные массу, габариты и собственное тепловыделение и обеспечивают повышенную ресурсную надежность, что существенно важно, например, для аэрокосмической техники и ракетостроения.
Claims (20)
1. Кольцевой ленточный магнитопровод, образованный навивкой из лени переменной ширины, отличающийся тем, что имеет эллипсообразное поперечное сечение, а лента для навивки магнитопровода имеет геометрическую форму описываемую параметрической зависимостью
х - длина ленты;
у - ширина ленты относительно оси продольной симметрии;
ϕ - параметр, отображающий приращение полярного угла, соответствующее вращении радиус-вектора при навивке магнитопровода;
l=πd - длина срединной осевой линии диаметром d магнитопровода;
r - радиус полукруговой части эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода;
а - расстояние между центрами полукруговых частей эллипсообразного поперечного сечения магнитопровода;
δ - толщина ленты с нанесенной изоляцией.
3. Кольцевой ленточный магнитопровод, выполненный навивкой из лет отличающийся тем, что имеет эллипсообразное поперечное сечение и состоит из по меньшей мере одного цилиндрического элемента и двух торцевых элементов, а лента для навивки каждого торцевого элемента имеет геометрическую форму, описываемую параметрическими зависимостями
х - длина ленты;
у - ширина ленты относительно оси продольной симметрии;
ϕ - параметр, отображающий приращение полярного угла, соответствующее вращению радиус-вектора при навивке магнитопровода;
l=πd - длина срединной осевой линии диаметром d магнитопровода;
r - радиус полукруговой части поперечного сечения торцевого элемента магнитопровода;
b - ширина прямоугольной части поперечного сечения торцевого элемента магнитопровода;
δ - толщина ленты с нанесенной изоляцией.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113317A RU2716212C1 (ru) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Кольцевой ленточный магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113317A RU2716212C1 (ru) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Кольцевой ленточный магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением (варианты) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2716212C1 true RU2716212C1 (ru) | 2020-03-10 |
Family
ID=69768471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019113317A RU2716212C1 (ru) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Кольцевой ленточный магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2716212C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2770461C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2022-04-18 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Шихтованный магнитопровод |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB312913A (en) * | 1928-06-02 | 1930-05-15 | Johan Walfred Swendsen | Improvements in or relating to the manufacture of magnetic cores for dynamo electricmachines and the like |
SU1638738A1 (ru) * | 1988-08-29 | 1991-03-30 | Всесоюзный Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Светотехнической Промышленности | Способ изготовлени витого ленточного магнитопровода |
RU2572834C2 (ru) * | 2014-01-17 | 2016-01-20 | Алексей Александрович Никифоров | Способ изготовления трансформатора |
-
2019
- 2019-04-30 RU RU2019113317A patent/RU2716212C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB312913A (en) * | 1928-06-02 | 1930-05-15 | Johan Walfred Swendsen | Improvements in or relating to the manufacture of magnetic cores for dynamo electricmachines and the like |
SU1638738A1 (ru) * | 1988-08-29 | 1991-03-30 | Всесоюзный Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Светотехнической Промышленности | Способ изготовлени витого ленточного магнитопровода |
RU2572834C2 (ru) * | 2014-01-17 | 2016-01-20 | Алексей Александрович Никифоров | Способ изготовления трансформатора |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SU734821 Аб 16.05.1980. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2770461C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2022-04-18 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Шихтованный магнитопровод |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9413200B2 (en) | Stator and electric motor using same | |
JP6101786B2 (ja) | 二重螺旋導体を用いたシステム構成 | |
US10476337B2 (en) | Stator | |
US9424974B2 (en) | Dry-type transformer and method of manufacturing a dry-type transformer | |
JP2011182637A (ja) | エネルギ変換装置用のステータおよびその製造方法ならびにエネルギ変換装置および風力タービン | |
JP6092862B2 (ja) | コイル状部材及びコイル装置 | |
JP6816609B2 (ja) | トランス装置 | |
RU2716212C1 (ru) | Кольцевой ленточный магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением (варианты) | |
JP2007135326A (ja) | 電機子の製造方法 | |
JP2024023838A (ja) | コイルユニット | |
KR101803879B1 (ko) | 회전전기기계의 스테이터 및 그의 제조방법 | |
JP2018117480A (ja) | コイル、ステータおよびコイルの製造方法 | |
JP2016192489A (ja) | コイル装置およびコイル装置の製造方法 | |
JP6971062B2 (ja) | 非接触給電装置用コイルおよび非接触給電装置用コイルの製造方法 | |
JP2013074144A5 (ru) | ||
RU2714446C1 (ru) | Трехфазный ленточный магнитопровод с эллипсообразным поперечным сечением | |
KR20090027153A (ko) | 고정자 권선 조립체 및 방법 | |
US11979069B2 (en) | Coil, electric machine, and hybrid-electric aircraft | |
JP6539024B2 (ja) | コイル、及びコイル部品 | |
JP2005158857A (ja) | モールドコイル | |
CN103929001A (zh) | 用于旋转电机的线圈导线和线圈本体 | |
JP2015188033A (ja) | 薄型コイル及びトランス | |
JP2014053397A (ja) | 多条螺旋状コイルとそれを用いたインダクタ− | |
KR102622142B1 (ko) | 헤어핀 권선모터의 고정자 어셈블리 | |
Oshev | A Circular Tape Magnetic Circuit with an Elliptical Cross Section |