TWM477660U - 電抗器的磁芯結構(四) - Google Patents

Description

電抗器的磁芯結構(四)

本創作係有關一種電抗器，尤指一種用於交流電源上的電抗器的磁芯結構改良。

電抗器也叫電感器，電抗分為感抗和容抗，比較科學的歸類是感抗器(電感器)和容抗器(電容器)統稱為電抗器，然而由於過去先有了電感器，並且被稱謂電抗器，所以現在人們所說的電容器就是容抗器，而電抗器專指電感器。

在電力系統發生短路時，會產生數值很大的短路電流。如果不加以限制，要保持電氣設備的動態穩定和熱穩定是非常困難的。因此，為了滿足某些斷路器遮斷容量的要求，常在出線斷路器處串聯電抗器，增大短路阻抗，限制短路電流。

由於採用了電抗器，在發生短路時，電抗器上的電壓強較大，所以也起到了維持母線電壓水平的作用，使母線上的電壓波動較小，保證了非故障線路上的用戶電氣設備運行的穩定性。

傳統的電抗器組合，主要是具有一錳鋅鐵氧體或者是鐵矽鋁所製成的U形的鐵芯，再將二U形的鐵芯組成一磁芯結構，將該磁芯結構與繞有線圈的繞線架組合成一個電抗器，此種的電抗器的在使用時，鐵損為46W，銅損為41.25W。

另一種的電抗器同樣是以一錳鋅鐵氧體或者是鐵矽鋁製成一環型的磁芯結構，在於該環型的磁芯結構上製作一層絕緣層，再於該環型的磁芯結構上纏繞一線圈，以形成一環型的電抗器，此電抗器在使用時鐵損為13.89W，而銅損為41.25W。

由於電抗器在使用過程中送電時，會產生磁力線，而且這些磁力線會在鐵芯裡面跑，鐵芯有磁阻，會發熱，熱就是損失。鐵芯雖然很薄，但總是還有些厚度，所以磁力線在鐵芯裡面跑，多少會轉彎、打圈圈，就叫渦流，也是損失。磁力線在鐵芯裡面跑，鐵芯有磁阻，會讓磁力線慢下來，就是磁滯，也是損失。鐵損與渦流損失、磁滯損失的平方成正比，無電源時，即無鐵損。銅損，當電流流經漆包銅線時，漆包銅線有電阻，會發熱，熱就是損失。銅損與電流平方成正比，無負載電流時，即無銅損。因此，鐵損及銅損過高將降低電抗器本身特性及使用壽命。

因此，本發明之主要目的，在於解決傳統電抗器的鐵損及銅損過高問題，如何避免高鐵損及高銅損產生，本發明將電抗器的磁芯結構，以鐵基納米晶合金(Nanocrystal)材料製成，可降低鐵損及降低線圈纏繞圈數，即可使電抗器的內阻值降低，即可降低銅損。

為達上述之目的，本發明提供一種電抗器的磁芯結構(四)，該磁芯結構包括：二第一磁芯組，該第一磁慈芯組由二個第一鐵芯疊成，該第一鐵芯上具有一主體，該主體的二端各彎折有二相對稱的彎折段，該 彎折段上各具有一端面；二第二磁芯組，該第二磁芯組由二個第二鐵芯疊成，該第二鐵芯上具有一第一柱體，該第一柱體的二端上各具有一第一端部；及，二第三磁芯組，該第三磁芯組由二個第三鐵芯疊成，該第三鐵芯上具有一第二柱體，該第二柱體的二端上各具有一第二端部；其中，在該二第二磁芯組及二第三磁芯組組合在該二第一磁芯組之間，並以該些第二鐵芯的第一端部對應該些第一鐵芯的端面，及該些第二鐵芯的另一第一端部對應該些第三鐵芯的第二端部，與該些第三鐵芯的另一第二端部對應該另一第一鐵芯的端面，並在該些第一端部、第二端部及該些端面之間形成有複數個第一氣隙，以及二個第一鐵芯、第二鐵芯及該二個第三鐵芯的貼合側面之間形成有複數個第二氣隙。

其中，該磁芯結構係由片狀體的鐵基納米晶合金捲成。

其中，該鐵基納米晶合金由鐵、矽、硼和少量的銅、鉬、鈮組成。

其中，該些第一磁芯組為U形。

其中，該些第一鐵芯為的主體為長方形。

其中，該些第二鐵芯及該些第三鐵芯的柱體為長方形。

其中，更包含有複數個第一墊片及第二墊片，該些第一墊片及該第二墊片分別各置放該些第一氣隙及該些第二氣隙中。

其中，該墊片為非導電性材料。

其中，該二第一磁芯、二第二磁芯及該二第三磁芯組的表面上各具有一絕緣層。

其中，該絕緣層為絕緣漆。

其中，更包含有複數繞線架，該繞線架套於該二第二磁芯組及該二第三磁芯組上。

10‧‧‧磁芯結構

1‧‧‧第一磁芯組

11‧‧‧第一鐵芯

111‧‧‧主體

112‧‧‧彎折段

113‧‧‧端面

2‧‧‧第二磁芯組

21‧‧‧第二鐵芯

211‧‧‧第一柱體

212‧‧‧第一端部

3‧‧‧第三磁芯組

31‧‧‧第三鐵芯

311‧‧‧第二柱體

312‧‧‧第二端部

4‧‧‧第一氣隙

4a‧‧‧第二氣隙

5‧‧‧第一墊片

5a‧‧‧第二墊片

6‧‧‧繞線架

61‧‧‧本體

62‧‧‧端緣

63‧‧‧倒角

7‧‧‧線圈

第一圖，係本創作之磁芯結構捲繞示意圖。

第二圖，係本創作之磁芯結構裁切示意圖。

第三圖，係本創作之二第一磁芯組、二第二磁芯組及二第二磁芯組的組合示意圖。

第四圖，係第三圖的組合側視示意圖。

第五圖，係本創作之另一實施例的組合側視示意圖。

第六圖，係本創作之第二磁芯組套設有繞線架的斷面剖視示意圖。

茲有關本創作之技術內容及詳細說明，現在配合圖式說明如下：請參閱第一、二圖，係本創作之磁芯結捲繞及磁芯結構裁切示意圖。如圖所示：本創作之電抗器的磁芯結構(四)，該磁芯結構10製作時，係為鐵基納米晶合金(Nanocrystal)，該鐵基納米晶合金由鐵、矽、硼和少量的銅、鉬、鈮等組成，並製程技術將該鐵 基納米晶合金製作成片狀體，在將該片狀體的鐵基納米晶合金捲繞成該磁芯結構10。

在上述的磁芯結構10捲繞完成後，將該磁芯結構10進行裁切，並將該磁芯結構10裁切成具有二第一磁芯組1、二第二磁芯組2及二第三磁芯組3，在裁切後該第一磁芯組1呈U形，係由二個第一鐵芯11疊成，該第一鐵芯11上具有一長方形的主體111，該主體111的二端各彎折有二相對稱的彎折段112，該彎折段112上各具有一端面113。

該第二磁芯組2，係由二個第二鐵芯21疊成，該第二鐵芯21上具有一第一柱體211，該第一柱體211的二端上各具有一第一端部212。

該第三磁芯組3，係由二個第三鐵芯31疊成，該第三鐵芯31上具有一第二柱體311，該第二柱體311的二端上各具有一第二端部312。

請參閱第三、四圖，係本創作之二個第一磁芯組、二個第二磁芯組及二個第三磁芯組的組合及第三圖的組合側視示意圖。如圖所示：在本創作的第一磁芯組1、第二磁芯組2及第二磁芯組3製作完成後，以透明或非透明的絕緣漆塗佈於該第一磁芯組1、第二磁芯組2及該第三磁芯組3的表面上，使該第一磁芯組1、第二磁芯組2及該第三磁芯組3的表面形成有一絕緣層(圖中未示)，該絕緣層可供該二第二磁芯組2及該第三磁芯組3上纏繞由銅線所繞成的線圈(圖中未示)。

再將二個第二磁芯組2及二個第三磁芯組3組合在二個第一磁芯組 1之間，使該些第二鐵芯21的第一端部212對應該些第一鐵芯11的端面113，及該些第二鐵芯21的另一第一端部212對應該些第三鐵芯31的第二端部312，與該些第三鐵芯31的另一第二端部312對應該些另一第一鐵芯11的端面113，並在該些第一端部212、第二端部312及該些端面113之間形成有複數個第一氣隙4，且該二個第一、二、三鐵芯11、21、31的貼合側面之間形成有複數個第二氣隙4a，該第一氣隙4及第二氣隙4a之間中可以置放非導電性材料的複數個第一墊片5及第二墊片5a，以控制第一氣隙4及第二氣隙4a大小，可以控制電抗器的磁飽和狀態，在本圖式中，該氣隙3為0.5~2mm之間，但以0.5mm為最佳。

在上述的以該鐵基納米晶合金製成的該第一磁芯組1、第二磁芯組2及該第三磁芯組3的磁芯結構10時，可以降低線圈纏繞圈數，使內阻值降低，鐵損及銅損也分別降低，以提升電抗器的特性。

請參閱第五圖，係本創作之另一實施例的組合側視示意圖。如圖所示：在該些第一磁芯組1、第二磁芯組2及該些第三磁芯組3組合成磁芯結構，可將於該些第二磁芯組2及該些第三磁芯組3上各套有一繞線架(bobbin)6，該繞線架6一中空長方形的本體61，該本體61的二端上各具有一端緣62。

在該些繞線架6的本體61在套於該些第二磁芯組2及該第三磁芯組3上時，該繞線架6的本體61上可以纏繞線圈7。由於以該鐵基納米晶合金製成的該些第一磁芯組1、第二磁芯組2及該些第三磁芯組3組合成的電抗器的磁芯結構時，可以降低纏繞於該繞線架6上的線圈7圈數，使內阻值降低，鐵損及銅損也分別降低，芯結構可以大幅度的提升電抗器本身的特性。

進一步，請參閱第六圖，係本創作之第二磁芯組(第三磁芯組)上套設有繞線架的斷面剖視示意圖。如圖所示：在該繞線架6套於該第二磁芯組2外表面時，可於該繞線架6的本體61上纏繞銅線形成線圈7。由於該繞線架6的厚度為1mm時，因此該繞線架6上的倒角63為1mm，在纏繞線圈7後該倒角53可取1mm來控制繞線圈數。

上述僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍。即凡依本創作申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本創作專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧磁芯結構

1‧‧‧第一磁芯組

11‧‧‧第一鐵芯

111‧‧‧主體

112‧‧‧彎折段

113‧‧‧端面

2‧‧‧第二磁芯組

21‧‧‧第二鐵芯

211‧‧‧第一柱體

212‧‧‧第一端部

3‧‧‧第三磁芯組

31‧‧‧第三鐵芯

311‧‧‧第二柱體

312‧‧‧第二端部

4‧‧‧第一氣隙

4a‧‧‧第二氣隙

5‧‧‧第一墊片

5a‧‧‧第二墊片

Claims (11)

1. 一種電抗器的磁芯結構(四)，該磁芯結構包括：二第一磁芯組，該第一磁慈芯組由二個第一鐵芯疊成，該第一鐵芯上具有一主體，該主體的二端各彎折有二相對稱的彎折段，該彎折段上各具有一端面；二第二磁芯組，該第二磁芯組由二個第二鐵芯疊成，該第二鐵芯上具有一第一柱體，該第一柱體的二端上各具有一第一端部；及，二第三磁芯組，該第三磁芯組由二個第三鐵芯疊成，該第三鐵芯上具有一第二柱體，該第二柱體的二端上各具有一第二端部；其中，在該二第二磁芯組及二第三磁芯組組合在該二第一磁芯組之間，並以該些第二鐵芯的第一端部對應該些第一鐵芯的端面，及該些第二鐵芯的另一第一端部對應該些第三鐵芯的第二端部，與該些第三鐵芯的另一第二端部對應該另一第一鐵芯的端面，並在該些第一端部、第二端部及該些端面之間形成有複數個第一氣隙，以及二個第一鐵芯、第二鐵芯及該二個第三鐵芯的貼合側面之間形成有複數個第二氣隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁芯結構(四)，其中，該磁芯結構係由片狀體的鐵基納米晶合金捲成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之磁芯結構(四)，其中，該鐵基納米晶合金由鐵、矽、硼和少量的銅、鉬、鈮組成。
4. 如申請專利範圍第3項所述之磁芯結構(四)，其中，該些第一磁 芯組為U形。
5. 如申請專利範圍第4項所述之磁芯結構(四)，其中，該些第一鐵芯為的主體為長方形。
6. 如申請專利範圍第5項所述之磁芯結構(四)，其中，該些第二鐵芯及該些第三鐵芯的柱體為長方形。
7. 如申請專利範圍第6項所述之磁芯結構(四)，其中，更包含有複數個第一墊片及第二墊片，該些第一墊片及該第二墊片分別各置放該些第一氣隙及該些第二氣隙中。
8. 如申請專利範圍第7項所述之磁芯結構(四)，其中，該墊片為非導電性材料。
9. 如申請專利範圍第8項所述之磁芯結構(四)，其中，該二第一磁芯、二第二磁芯及該二第三磁芯組的表面上各具有一絕緣層。
10. 如申請專利範圍第9項所述之磁芯結構(四)，其中，該絕緣層為絕緣漆。
11. 如申請專利範圍第10項所述之磁芯結構(四)，其中，更包含有複數繞線架，該繞線架套於該二第二磁芯組及該二第三磁芯組上。