RU2753190C1 - Spatial tape magnetic circuit - Google Patents

Spatial tape magnetic circuit Download PDF

Info

Publication number
RU2753190C1
RU2753190C1 RU2020129200A RU2020129200A RU2753190C1 RU 2753190 C1 RU2753190 C1 RU 2753190C1 RU 2020129200 A RU2020129200 A RU 2020129200A RU 2020129200 A RU2020129200 A RU 2020129200A RU 2753190 C1 RU2753190 C1 RU 2753190C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tape
magnetic circuit
rods
section
winding
Prior art date
Application number
RU2020129200A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Аркадьевич Ошев
Original Assignee
Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" filed Critical Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша"
Priority to RU2020129200A priority Critical patent/RU2753190C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2753190C1 publication Critical patent/RU2753190C1/en

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 Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used as a multiphase magnetic system for electrical equipment, the material of manufacture whereof is an electrical alloy in form of a tape. The spatial tape magnetic circuit is made by winding from a tape in form of a single continuous welded spatial structure containing an upper and a lower yokes and three rods located between said yokes at an angle of 120 degrees to each other. The rods have a circular cross-section, and the magnetic circuit winding tape has rectangular windows of variable length with a constant width and a geometric shape described by a parametric dependence. The upper and lower yokes can be made triangular in cross-section, wherein the rods are located between the corresponding corner parts of the upper and lower yokes.
EFFECT: technical result is increased efficiency and minimised weight and size parameters with maintained resource reliability during operation.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве многофазной магнитной системы электрооборудования, материалом изготовления которой является электротехнический сплав в виде ленты.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used as a multiphase magnetic system of electrical equipment, the material of manufacture of which is an electrical alloy in the form of a tape.

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.Minimizing the weight and dimensions of converting devices is a constant challenge for developers. Regardless of the current frequency used, minimizing the mass and dimensions of the power magnetic circuits of transformers and chokes is an important task.

Известна конструкция трехфазного магнитопровода, в которой применен набор лент разной ширины (патент РФ 2444801, H01F 3/04, 10.03.2012, Бюл. №7) с образованием в поперечном сечении магнитопровода ступенчатого многоугольника с целью уйти от квадратного поперечного сечения стержней для увеличения коэффициента заполнения окна обмоток силовых трансформаторов и дросселей.The design of a three-phase magnetic circuit is known, in which a set of tapes of different widths is used (RF patent 2444801, H01F 3/04, 03/10/2012, Bull. No. 7) with the formation in the cross section of the magnetic circuit of a stepped polygon in order to get away from the square cross-section of the rods to increase the coefficient filling the window of the windings of power transformers and chokes.

Известна конструкция магнитопровода с навивкой стержней магнитопровода по отдельности и с последующей сборкой в пространственный магнитопровод: ярмо верхнее, ярмо нижнее, три стержня (патент РФ №2237306, H01F 3/04, 27.09.2004, Бюл. №27). Трехфазный ленточный магнитопровод содержит три ленточных стержня, свернутых цилиндрами, и два ленточных ярма, вместе собранных и скрепленных в пространственный симметричный магнитопровод, коэффициент заполнения окна обмоток которого равен 1,0 - предельному значению.The known design of the magnetic circuit with the winding of the cores of the magnetic circuit separately and with subsequent assembly into the spatial magnetic circuit: upper yoke, lower yoke, three rods (RF patent No. 2237306, H01F 3/04, 09/27/2004, bull. No. 27). The three-phase tape magnetic circuit contains three tape rods, rolled up by cylinders, and two tape yokes, assembled and fastened together in a spatial symmetric magnetic circuit, the filling factor of the winding window of which is 1.0, the limiting value.

Недостатком конструкции является следующее. Для силовых трансформаторов и дросселей большой мощности требуется значительная площадь поперечного сечения магнитопровода и, следовательно, значительная масса составных элементов магнитопровода. Закрепление этих массивных элементов при сборке трехфазного пространственного магнитопровода требует применения набора соответствующих крепежных узлов, что значительно увеличивает общую массу магнитопровода и последующего трансформатора или дросселя. При эксплуатации на подвижных электроустановках такая сборная конструкция, состоящая из массивных элементов, ослабляется в местах крепления из-за появляющихся люфтов и приводит к разрушению магнитопровода и, в целом, к электрической аварии трансформатора или дросселя. Кроме того, наличие многочисленных стыков в магнитопроводе увеличивает потери и уменьшает КПД устройства.The design drawback is the following. For power transformers and high-power chokes, a significant cross-sectional area of the magnetic circuit is required and, therefore, a significant mass of the constituent elements of the magnetic circuit. Fastening these massive elements during the assembly of a three-phase spatial magnetic circuit requires the use of a set of appropriate fastening assemblies, which significantly increases the total mass of the magnetic circuit and the subsequent transformer or choke. When operating on mobile electrical installations, such a prefabricated structure, consisting of massive elements, is weakened at the attachment points due to the emerging backlash and leads to the destruction of the magnetic circuit and, in general, to an electrical accident of the transformer or choke. In addition, the presence of numerous joints in the magnetic circuit increases losses and reduces the efficiency of the device.

Прототипом предлагаемого изобретения является пространственный симметричный магнитопровод (патент РФ №2380780, H01F 3/04, 27.01.2010, Бюл. №3), содержащий верхнее и нижнее ярма и три стержня, при этом верхнее и нижнее ярма выполнены соединенными друг с другом стержнями с образованием единой бесстыковой конструкции, причем стержни выполнены навитыми с квадратным поперечным сечением и соединены с серединами боковых сторон верхнего и нижнего ярма, выполненных с квадратным поперечным сечением, равным площади квадратного поперечного сечения стержня. Магнитопровод изготавливают навивкой широкой ленты на оправке с последующей вырезкой окон с помощью лазерного или гидравлического (струей жидкости под большим давлением) воздействия.The prototype of the invention is a spatial symmetric magnetic circuit (RF patent No. 2380780, H01F 3/04, 01/27/2010, Bull. No. 3), containing the upper and lower yokes and three rods, while the upper and lower yokes are made of rods connected to each other with the formation of a single continuous welded structure, and the rods are wound with a square cross-section and are connected to the midpoints of the lateral sides of the upper and lower yokes, made with a square cross-section equal to the square cross-section of the rod. The magnetic core is made by winding a wide tape on a mandrel, followed by cutting out windows using a laser or hydraulic (high pressure liquid jet) action.

Недостатком прототипа является квадратное поперечное сечение образующихся стержней со всеми присущими им отрицательными свойствами. С одной стороны, для силовых трансформаторов и дросселей малые радиусы изгибания проводов обмоток на углах стержней уменьшают долговечность изоляции из-за электродинамических нагрузок при коротких сетевых замыканиях при эксплуатации и приводят в конечном итоге к выходу трансформаторов и дросселей из строя. С другой стороны, увеличиваются размеры круговых обмоток (в случае их применения), что увеличивает массу трансформаторов и дросселей. Увеличиваются при этом потери в железе магнитопроводов и в меди обмоток из-за увеличения размерности, тем самым уменьшается КПД устройства.The disadvantage of the prototype is the square cross-section of the resulting rods with all their inherent negative properties. On the one hand, for power transformers and chokes, small bending radii of the winding wires at the corners of the rods reduce the insulation durability due to electrodynamic loads during short circuit circuits during operation and ultimately lead to the failure of transformers and chokes. On the other hand, the dimensions of the circular windings (if used) increase, which increases the mass of transformers and chokes. At the same time, losses in the iron of the magnetic cores and in the copper of the windings increase due to the increase in dimension, thereby reducing the efficiency of the device.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.The objective of the present invention is to eliminate the above disadvantages.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение КПД устройства с сохранением ресурсной надежности при эксплуатации.The technical result, which the invention is aimed at, is to increase the efficiency of the device while maintaining the resource reliability during operation.

Указанный технический результат достигается тем, что пространственный ленточный магнитопровод выполнен навивкой из ленты в виде единой бесстыковой пространственной конструкции, содержащей верхнее и нижнее ярма и три стержня, расположенные между ними и под углом 120 градусов между собой, при этом стержни имеют круговое поперечное сечение, а лента для навивки магнитопровода имеет прямоугольные окна переменной длины с постоянной шириной и геометрическую форму, описываемую параметрической зависимостью:The specified technical result is achieved by the fact that the spatial tape magnetic circuit is made by winding from a tape in the form of a single jointless spatial structure containing the upper and lower yokes and three rods located between them and at an angle of 120 degrees to each other, while the rods have a circular cross-section, and the tape for winding a magnetic circuit has rectangular windows of variable length with a constant width and a geometric shape described by a parametric dependence:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

х - длина ленты;x is the length of the tape;

у - ширина ленты и ширина прямоугольных окон в ленте относительно продольной оси;y is the width of the tape and the width of the rectangular windows in the tape relative to the longitudinal axis;

ϕ - параметр, отображающий приращение полярного угла, соответствующего вращению радиус-вектора при навивке магнитопровода;ϕ is a parameter reflecting the increment of the polar angle corresponding to the rotation of the radius vector during winding of the magnetic circuit;

Figure 00000005
- длина срединной осевой линии магнитопровода;
Figure 00000005
- the length of the median axial line of the magnetic circuit;

r - радиус кругового поперечного сечения стержней магнитопровода;r is the radius of the circular cross-section of the cores of the magnetic circuit;

а - значение ширины прямоугольных окон в ленте относительно продольной оси;a - the value of the width of rectangular windows in the tape relative to the longitudinal axis;

b - значение ширины ленты относительно продольной оси;b is the value of the width of the tape relative to the longitudinal axis;

δ - толщина ленты с нанесенной изоляцией;δ is the thickness of the tape with applied insulation;

Ai, Bi - изменяемые составляющие значений параметра ф, соответствующих поперечным кромкам прямоугольных окон в ленте;A i , B i - variable components of the values of the parameter f, corresponding to the transverse edges of rectangular windows in the tape;

i - порядковый индекс витка ленты в каждой половине поперечного сечения относительно срединной осевой линии магнитопровода в направлении навивки.i is the ordinal index of the tape turn in each half of the cross-section relative to the median axial line of the magnetic circuit in the winding direction.

Верхнее и нижнее ярма могут быть выполнены треугольнообразными в поперечном сечении, а стержни расположены между соответствующими угловыми частями верхнего и нижнего ярма.The upper and lower yokes can be made triangular in cross-section, and the rods are located between the corresponding corner parts of the upper and lower yokes.

При вырезании в широкой ленте прямоугольных окон переменной длины с постоянной шириной в ней образуются перемычки между окнами также переменной длины, из которых при навивке (при наложении слоев ленты друг на друга) образуются стержни с поперечным сечением в виде круга, а из непрерывных краев ленты образуются верхнее и нижнее ярма. При этом конструкция магнитопровода не требует каких-либо сборочных крепежных элементов. Круговое поперечное сечение стержней обеспечивает коэффициент заполнения окна обмоток, равный 1,0 - предельному значению. При этом для заданной площади поперечного сечения стержней уменьшаются размеры и масса обмоток трансформатора и дросселя при сохранении их эксплуатационной надежности в виду отсутствия малых радиусов изгибания проводов. При применении треугольнообразных верхнего и нижнего ярм обеспечивается дополнительное сокращение длины верхнего и нижнего ярма и дополнительное уменьшение массы магнитопровода. Уменьшение массы обмоток и суммарное уменьшение массы магнитопровода приводит к уменьшению в них потерь на тепловыделение. При равных электрических параметрах различных трансформаторов или дросселей и площади поперечного сечения стержней магнитопроводов, масса железа и масса меди минимизируются в предлагаемом изобретении. Уменьшение потерь на тепловыделение, зависящее, в том числе, и от массы, увеличивает КПД трансформатора и дросселя при минимизации массогабаритных параметров с сохранением надежности при длительной эксплуатации.When rectangular windows of variable length with a constant width are cut in a wide strip, bridges are formed in it between the windows, also of variable length, from which, when wound (when layers of the tape are superimposed on each other), rods with a cross-section in the form of a circle are formed, and from the continuous edges of the tape are formed upper and lower yokes. Moreover, the design of the magnetic circuit does not require any assembly fasteners. The circular cross-section of the bars provides a winding window fill factor of 1.0, the limit value. At the same time, for a given cross-sectional area of the rods, the dimensions and mass of the transformer and choke windings decrease while maintaining their operational reliability due to the absence of small bending radii of the wires. When using triangular upper and lower yokes, an additional reduction in the length of the upper and lower yokes and an additional reduction in the mass of the magnetic circuit are provided. A decrease in the mass of the windings and a total decrease in the mass of the magnetic circuit leads to a decrease in heat losses in them. With equal electrical parameters of various transformers or chokes and the cross-sectional area of the cores of the magnetic cores, the mass of iron and the mass of copper are minimized in the present invention. Reducing losses for heat release, which depends, among other things, on the mass, increases the efficiency of the transformer and choke while minimizing the weight and size parameters while maintaining reliability during long-term operation.

На фиг. 1 приведен боковой вид пространственного ленточного магнитопровода.FIG. 1 shows a side view of a spatial tape magnetic circuit.

На фиг. 2 показан поперечный разрез пространственного ленточного магнитопровода.FIG. 2 shows a cross-section of a spatial tape magnetic circuit.

На фиг. 3 показана условная схема развертки ленты для навивки пространственного ленточного магнитопровода (масштаб по осям разный).FIG. 3 shows a schematic diagram of a tape sweep for winding a spatial tape magnetic circuit (the scale along the axes is different).

На фиг. 4 представлен общий вид в аксонометрии пространственного ленточного магнитопровода с треугольнообразными ярмами.FIG. 4 shows a general perspective view of a spatial tape magnetic circuit with triangular yokes.

На фиг. 5 представлен поперечный разрез пространственного ленточного магнитопровода с треугольнообразными ярмами.FIG. 5 shows a cross section of a spatial tape magnetic circuit with triangular yokes.

Лента шириной 2 b при навивке магнитопровода образует два кольцевых ярма по краям шириной (b - а), соединяемых на каждом витке ленты перемычками между вырезаемых окон, из этих перемычек формируются стержни магнитопровода с круговым поперечным сечением радиусом r; при этом толщина верхнего и нижнего ярма равна 2 r - фиг. 1, 2. Вырезка окон в ленте при навивке магнитопровода проводится до наложения ленты на оправку. При значениях параметра ϕ, соответствующих ширине вырезаемого окна у=0, резка ленты не проводится. При достижении значения параметра ϕ, соответствующего ширине вырезаемого окна у=±а, ведется резка ленты от у=0 до у=а и у=-а и далее вдоль оси х с ростом ϕ ведется резка ленты при у=a и у=-а. С достижением значения параметра ϕ, соответствующего ширине вырезаемого окна вновь у=0, ведется резка ленты от у=а и у=-а до у=0 и далее вдоль оси х с ростом ϕ резка ленты не проводится. Получается перемычка. Так в ленте вырезается прямоугольное окно шириной 2а и переменной длиной Δх(ϕ). Следующий цикл наступает с достижением значения параметра ϕ, вновь соответствующего ширине следующего вырезаемого окна у=±а. Также возможны другие варианты организации вырезки окон в ленте, например, резка с обходом вырезаемого окна по периметру.A tape with a width of 2 b, when winding a magnetic circuit, forms two annular yokes at the edges with a width (b - a), connected at each turn of the tape by jumpers between the cut-out windows, from these jumpers, magnetic core rods with a circular cross-section of radius r are formed; in this case, the thickness of the upper and lower yoke is equal to 2 r - Fig. 1, 2. Cutting of windows in the tape during winding of the magnetic circuit is carried out before the tape is applied to the mandrel. With the values of the parameter ϕ corresponding to the width of the cut-out window y = 0, the tape is not cut. When the value of the parameter ϕ corresponding to the width of the cut window y = ± a is reached, the tape is cut from y = 0 to y = a and y = -a, and then along the x-axis with increasing ϕ, the tape is cut at y = a and y = - a. When the value of the parameter ϕ corresponding to the width of the cut window is again y = 0, the tape is cut from y = a and y = -a to y = 0, and then along the x axis with an increase in ϕ, the tape is not cut. It turns out a jumper. So a rectangular window with a width of 2a and a variable length Δх (ϕ) is cut in the tape. The next cycle begins with the achievement of the value of the parameter ϕ, again corresponding to the width of the next cut out window y = ± a. There are also other options for organizing the cutting of windows in the tape, for example, cutting bypassing the cut-out window along the perimeter.

Из перемычек между окнами ленты при навивке на оправке образуются три симметрично (под углом 120°) расположенных стержня с круговым поперечным сечением радиусом r (фиг. 2). Из боковых краев ленты непрерывно образуются верхнее и нижнее ярма магнитопровода. Магнитопровод имеет продольную осевую симметрию 3-го порядка, т.е. при повороте на 120° поперечное сечение магнитопровода совмещается само с собой. Это свойство магнитопровода обеспечивает электрическую симметрию трансформатора и дросселя, собранных на его основе, т.е. равенство амплитуд напряжений и токов по фазам. Ширина вырезаемых окон 2а связана с шириной ленты 2b и с радиусом кругового поперечного сечения стержней соотношением

Figure 00000006
что следует из аналогии с плоским трехфазным магнитопроводом. При этом ширина верхнего и нижнего ярма может быть больше предельного значения, и, в общем случае, даже различной.Three symmetrically (at an angle of 120 °) arranged rods with a circular cross-section of radius r (Fig. 2) are formed from the bridges between the tape windows during winding on the mandrel. The upper and lower yokes of the magnetic circuit are continuously formed from the side edges of the tape. The magnetic circuit has a longitudinal axial symmetry of the 3rd order, i.e. when rotated by 120 °, the cross-section of the magnetic circuit is aligned with itself. This property of the magnetic circuit ensures the electrical symmetry of the transformer and the choke assembled on its basis, i.e. equality of amplitudes of voltages and currents in phases. The width of the cut-out windows 2a is related to the width of the tape 2b and to the radius of the circular cross-section of the rods by the ratio
Figure 00000006
which follows from the analogy with a flat three-phase magnetic circuit. In this case, the width of the upper and lower yokes can be greater than the limiting value, and, in the general case, even different.

Развертка ленты магнитопровода (с окнами переменной длины и постоянной ширины и с перемычками между ними) приведена на фиг. 3 - масштаб по осям разный. Длина развертки ленты при

Figure 00000007
равна
Figure 00000008
т.е. равна количеству слоев ленты толщиной 8, помещающихся в поперечном сечении магнитопровода толщиной 2r, умноженному на длину срединной осевой линии магнитопровода
Figure 00000009
Максимальная длина перемычек между прямоугольными окнами находится в средней части длины развертки и принадлежит слою ленты, проходящему при навивке магнитопровода через центр кругового поперечного сечения каждого стержня в области значений параметра
Figure 00000010
она равна длине дуги размером 2r плюс малая квадратичная поправка (фиг. 2). Фасонная резка ленты и навивка магнитопровода происходят одновременно, совмещенные в одном устройстве. Резка ленты (достигнутая в промышленности толщина до 20…25 мкм) производится лазерным или гидравлическим (струей жидкости под большим давлением) воздействием, позиционируемым с помощью программируемого привода в двух или одном резаках. После навивки на оправке магнитопровода лента закрепляется точечной сваркой и отрезается. На стержни наматывается электроизоляционный бандаж для заневоливания кругового поперечного сечения.The development of the tape of the magnetic circuit (with windows of variable length and constant width and with bridges between them) is shown in Fig. 3 - the scale along the axes is different. Tape sweep length at
Figure 00000007
is equal to
Figure 00000008
those. is equal to the number of layers of tape with a thickness of 8, placed in the cross-section of a magnetic circuit with a thickness of 2r, multiplied by the length of the median axial line of the magnetic circuit
Figure 00000009
The maximum length of the bridges between rectangular windows is located in the middle part of the sweep length and belongs to the tape layer passing through the center of the circular cross-section of each rod in the range of parameter values during magnetic core winding
Figure 00000010
it is equal to the length of an arc of size 2r plus a small quadratic correction (Fig. 2). Shaped cutting of the tape and winding of the magnetic core occur simultaneously, combined in one device. The cutting of the tape (the thickness achieved in the industry up to 20 ... 25 microns) is performed by laser or hydraulic (liquid jet under high pressure) action, positioned using a programmable drive in two or one cutters. After winding on the magnetic core mandrel, the tape is spot-welded and cut off. An electrical insulating band is wound on the rods to free the circular cross-section.

Навивка магнитопровода осуществляется на оправке, представляющей собой круговой цилиндр или треугольную призму с закругленными ребрами. При использовании оправки в виде кругового цилиндра длина срединной осевой линии

Figure 00000011
где d - диаметр окружности срединной осевой линии магнитопровода (фиг. 2). При навивке магнитопровода на оправке в виде треугольной призмы образуется магнитопровод, содержащий ярма, треугольнообразные в поперечном сечении, и стержни, расположенные между соответствующими угловыми частями верхнего и нижнего ярма, при этом длина срединной осевой линии
Figure 00000012
рассчитывается по чертежу магнитопровода (фиг. 5).The magnetic core is wound on a mandrel, which is a circular cylinder or a triangular prism with rounded edges. When using a mandrel in the form of a circular cylinder, the length of the median centerline
Figure 00000011
where d is the diameter of the circumference of the median axial line of the magnetic circuit (Fig. 2). When winding a magnetic circuit on a mandrel in the form of a triangular prism, a magnetic circuit is formed containing yokes that are triangular in cross-section, and rods located between the corresponding angular parts of the upper and lower yokes, while the length of the median axial line
Figure 00000012
calculated according to the drawing of the magnetic circuit (Fig. 5).

Для облегчения вматывания обмоток в магнитопровод на круглых стержнях легко организовать машинное вращение каркаса обмоток, что наглядно видно на объемном изображении магнитопровода - фиг. 4. Для высоковольтных трансформаторов особенно эффективно придание технологического вращения каркасам обмоток на стержнях при намотке вторичных обмоток, содержащих большое число витков тонкого провода.To facilitate the winding of the windings into the magnetic circuit on round rods, it is easy to organize the machine rotation of the frame of the windings, which is clearly seen in the volumetric image of the magnetic circuit - Fig. 4. For high-voltage transformers, it is especially effective to impart technological rotation to the frames of the windings on the rods when winding secondary windings containing a large number of turns of a thin wire.

Пространственный ленточный магнитопровод по предлагаемому изобретению имеет следующие положительные свойства:Spatial tape magnetic circuit according to the proposed invention has the following positive properties:

- наличие продольной осевой симметрии магнитопровода по стержням и, как следствие, электрической симметрии по фазам трансформатора и дросселя, собранных на его основе;- the presence of longitudinal axial symmetry of the magnetic circuit along the rods and, as a result, electrical symmetry in the phases of the transformer and choke, assembled on its basis;

- абсолютное отсутствие воздушных стыков и потерь на их магнитных сопротивлениях;- absolute absence of air joints and losses on their magnetic resistance;

- наличие единой силовой несущей конструкции, придающей прочность и надежность трансформаторам и дросселям при эксплуатации;- the presence of a single power supporting structure, which gives strength and reliability to transformers and chokes during operation;

- предельная минимизация размерности магнитопровода и, как следствие, минимизация массогабаритных параметров трансформатора или дросселя, собранных на его основе;- the limiting minimization of the dimension of the magnetic circuit and, as a consequence, the minimization of the mass and size parameters of the transformer or choke, assembled on its basis;

- уменьшение суммарных тепловых потерь в железе магнитопровода и в меди обмоток трансформатора и дросселя;- reduction of total heat losses in the iron of the magnetic circuit and in the copper of the transformer and choke windings;

- повышение КПД трансформатора и дросселя, собранных на его основе, с сохранением надежности при длительной эксплуатации;- increasing the efficiency of the transformer and choke, assembled on its basis, while maintaining reliability during long-term operation;

- технологическая возможность облегчения вматывания обмоток трансформатора и дросселя приданием машинного вращения каркасам обмоток, что особенно эффективно для высоковольтных устройств.- the technological possibility of facilitating the winding of the transformer and choke windings by giving the machine rotation to the winding frames, which is especially effective for high-voltage devices.

Claims (16)

1. Пространственный ленточный магнитопровод, выполненный навивкой из ленты в виде единой бесстыковой пространственной конструкции, содержащей верхнее и нижнее ярма и три стержня, расположенные между ними и под углом 120 градусов между собой, отличающийся тем, что стержни имеют круговое поперечное сечение, а лента для навивки магнитопровода имеет прямоугольные окна переменной длины с постоянной шириной и геометрическую форму, описываемую параметрической зависимостью:1. Spatial tape magnetic circuit made by winding from tape in the form of a single welded spatial structure containing upper and lower yokes and three rods located between them and at an angle of 120 degrees to each other, characterized in that the rods have a circular cross-section, and the tape for The magnetic core winding has rectangular windows of variable length with a constant width and a geometric shape described by a parametric dependence:
Figure 00000013
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000016
 х - длина ленты;x is the length of the tape; у - ширина ленты и ширина прямоугольных окон в ленте относительно продольной оси;y is the width of the tape and the width of the rectangular windows in the tape relative to the longitudinal axis; ϕ - параметр, отображающий приращение полярного угла, соответствующего вращению радиус-вектора при навивке магнитопровода;ϕ is a parameter reflecting the increment of the polar angle corresponding to the rotation of the radius vector during winding of the magnetic circuit;
Figure 00000017
- длина срединной осевой линии магнитопровода;
Figure 00000017
- the length of the median axial line of the magnetic circuit; r - радиус кругового поперечного сечения стержней магнитопровода;r is the radius of the circular cross-section of the cores of the magnetic circuit; а - значение ширины прямоугольных окон в ленте относительно продольной оси;a - the value of the width of rectangular windows in the tape relative to the longitudinal axis; b - значение ширины ленты относительно продольной оси;b is the value of the width of the tape relative to the longitudinal axis; δ - толщина ленты с нанесенной изоляцией;δ is the thickness of the tape with applied insulation; Ai, Bi - изменяемые составляющие значений параметра ϕ, соответствующих поперечным кромкам прямоугольных окон в ленте;A i , B i - variable components of the values of the parameter ϕ corresponding to the transverse edges of rectangular windows in the tape; i - порядковый индекс витка ленты в каждой половине поперечного сечения относительно срединной осевой линии магнитопровода в направлении навивки.i is the ordinal index of the tape turn in each half of the cross-section relative to the median axial line of the magnetic circuit in the winding direction. 2. Пространственный ленточный магнитопровод по п. 1, отличающийся тем, что верхнее и нижнее ярма выполнены треугольнообразными в поперечном сечении, а стержни расположены между соответствующими угловыми частями верхнего и нижнего ярма.2. Spatial tape magnetic circuit according to claim 1, characterized in that the upper and lower yokes are triangular in cross-section, and the rods are located between the corresponding corner parts of the upper and lower yokes.
RU2020129200A 2020-09-03 2020-09-03 Spatial tape magnetic circuit RU2753190C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129200A RU2753190C1 (en) 2020-09-03 2020-09-03 Spatial tape magnetic circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129200A RU2753190C1 (en) 2020-09-03 2020-09-03 Spatial tape magnetic circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2753190C1 true RU2753190C1 (en) 2021-08-12

Family

ID=77349044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020129200A RU2753190C1 (en) 2020-09-03 2020-09-03 Spatial tape magnetic circuit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2753190C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU765893A1 (en) * 1978-10-23 1980-09-23 Предприятие П/Я А-7809 Induction apparatus magnetic core
RU2081467C1 (en) * 1992-11-16 1997-06-10 Михаил Александрович Нагорный Spatial magnetic core
CN101299383A (en) * 2008-03-12 2008-11-05 力迅电通科技（北京）有限公司 Energy-saving type delta-shaped transformer
RU2380780C1 (en) * 2008-12-10 2010-01-27 Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" Spatial symmetrical magnetic conductor
RU2569931C1 (en) * 2014-08-21 2015-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" 3d symmetrical magnetic core
US20180218826A1 (en) * 2015-07-10 2018-08-02 James MILLSAP Magnetic core, and choke or transformer having such a magnetic core

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU765893A1 (en) * 1978-10-23 1980-09-23 Предприятие П/Я А-7809 Induction apparatus magnetic core
RU2081467C1 (en) * 1992-11-16 1997-06-10 Михаил Александрович Нагорный Spatial magnetic core
CN101299383A (en) * 2008-03-12 2008-11-05 力迅电通科技（北京）有限公司 Energy-saving type delta-shaped transformer
RU2380780C1 (en) * 2008-12-10 2010-01-27 Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" Spatial symmetrical magnetic conductor
RU2569931C1 (en) * 2014-08-21 2015-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" 3d symmetrical magnetic core
US20180218826A1 (en) * 2015-07-10 2018-08-02 James MILLSAP Magnetic core, and choke or transformer having such a magnetic core

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
PL192903B1 (en) A three-phase transformer
US2401952A (en) Three-phase transformer
EP1519392A1 (en) Inductor arrangement
US11189414B2 (en) Choke
JP2021132091A (en) Stationary induction apparatus and transformer
CA1247338A (en) Method of constructing an electrical transformer
RU2753190C1 (en) Spatial tape magnetic circuit
US3464043A (en) Conductor strip transformer winding having improved short circuit strength
CN107103988A (en) Bi-material layers amorphous three phase transformer iron core
US3477053A (en) Magnetic core structures
US3633272A (en) Method of transposing sheet conductors
US2431155A (en) Three-phase transformer and method of making the same
US2594002A (en) Three-phase core
RU2714676C1 (en) Spatial symmetrical tape magnetic core with circular cross-section of rods
EP0540958B1 (en) Toroidal inductance
US4460885A (en) Power transformer
RU2796472C1 (en) Three-phase spatial laminated magnetic core
CN208954771U (en) A kind of section of winding formula annular power transformer
CN206806148U (en) Bi-material layers amorphous three phase transformer iron core
RU2770461C1 (en) Stacked magnetic core
JP7269699B2 (en) core, transformer
KR20160103438A (en) Transformer reduced of Eddy Current Losses of Winding
WO2021049076A1 (en) Stationary induction apparatus
US3287682A (en) Core insulation for protection against impulse voltage
SU734821A1 (en) Electric induction device magnetic core