本發(fā)明涉及變壓器的一般領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及三相/雙相變壓器。

背景技術(shù)：
在特定情況中，必須以平衡的方式將電能從三相電源傳送至雙相電源。已經(jīng)存在三相/雙相靜態(tài)變壓器，特別是已知為斯柯特連接電路的一種靜態(tài)變壓器和已知為勒布朗克連接電路的另一種靜態(tài)變壓器。然而，不存在三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器。為了實施這種功能，一個解決方案基于使用三相/雙相靜態(tài)變壓器和兩個單相旋轉(zhuǎn)變壓器。另一個解決方案基于使用應(yīng)用勒布朗克連接的三個單相旋轉(zhuǎn)變壓器。然而，這些解決方案均需要較大的重量和較大的體積。而且，在第一種解決方案中，當(dāng)接通時存在剩余磁化強度和電流浪涌的問題。還需要一種改進(jìn)的解決方案，其使得能夠以平衡的方式將電能從三相電源傳送至雙相電源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出了一種三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器，其包括三相部分和雙相部分，所述三相部分和所述雙相部分能夠相對于彼此圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)運動?！と嗖糠职ㄓ设F磁材料和三相線圈制成的第一體，雙相部分包括由鐵磁材料和雙相線圈制成的第二體；·第二體限定了軸線A的第一環(huán)槽和軸線A的第二環(huán)槽，第一環(huán)槽由第一側(cè)支腿、中央支腿和環(huán)形部限定，第二環(huán)槽由中央支腿、第二側(cè)支腿和環(huán)形部限定；并且·雙相線圈包括位于第一環(huán)槽中的軸線A的第一環(huán)形線圈、第一環(huán)槽中的軸線A的第二環(huán)形線圈、和第二環(huán)槽中的軸線A的第三環(huán)形線圈和第二環(huán)槽中的軸線A的第四環(huán)形線圈，第一線圈和第二線圈串聯(lián)，并且第二線圈和第三線圈串聯(lián)。其中，給定線圈的卷繞方向和連接方向，第一線圈和第四線圈中的電流就第一線圈而言對應(yīng)于第一磁勢而對于第四線圈而言對應(yīng)于與所述第一磁勢相反的第二磁勢，并且第二線圈和第三線圈中的電流就第二線圈而言對應(yīng)于第三磁勢而就第三線圈而言對應(yīng)于與所述第二磁勢相反的第四磁勢。因此，在同一三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器中實施兩個參考系之間的三相/雙相轉(zhuǎn)換和傳輸，其中一個參考系相對于另一個參考系旋轉(zhuǎn)。這種變壓器具有有限的重量和體積。有利地，第一線圈和第三線圈各個均具有na匝，第二線圈和第四線圈各個均具有nb匝，其中在這種情況下，變壓器能夠?qū)嵤┢胶獾娜?雙相變壓器傳輸。在一個實施例中，三相部分圍繞軸線A圍繞雙相部分，或者相反。這對應(yīng)于制成稱作“U狀”的變壓器。三相部分和雙相部分可以沿著軸線A方向位于一側(cè)并置。這對應(yīng)于制成稱作“E狀”或者“罐狀”的變壓器。在一個實施例中，由鐵磁材料制成的第一和第二體完全圍繞三相和雙相線圈。在這種情況下，變壓器為磁屏蔽型。在一個實施例中，第一體限定了軸線A的第三環(huán)槽和軸線A的第四環(huán)槽，由第三側(cè)支腿、第二中央支腿和第二環(huán)形部限定所述第三環(huán)槽，由第二中央支腿、第四側(cè)支腿和第二環(huán)形部限定所述第四環(huán)槽?！と嗑€圈包括位于第三環(huán)槽中的軸線A的第五環(huán)形線圈、第三環(huán)槽中的軸線A的第六環(huán)形線圈、第四環(huán)槽中的軸線A的第七環(huán)形線圈和第四環(huán)槽中的軸線A的第八環(huán)形線圈，第六線圈和第七線圈串聯(lián)。在這種情況下，三相部分具有有助于限制變壓器的體積和重量的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而且，能夠僅僅使用環(huán)形線圈制成變壓器并且因此不需要具有更為復(fù)雜形狀的線圈。在一個實施例中，雙相部分還包括至少一組三相線圈。以已知方式，變壓器可以具有多個二次繞組。在這個示例中，使用平衡的雙相二次繞組和至少一個三相二次繞組使得能夠針對任意數(shù)量的電源實施平衡的傳輸。附圖說明參照附圖從以下描述中本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢將變得顯而易見，所述附圖示出了不具有限制特征件的實施方式。在所述附圖中：圖1是本發(fā)明的第一實施例中的強制連結(jié)的磁通的磁屏蔽三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器的截面圖；圖2是圖1變壓器的磁路的分解透視圖；圖3A至圖3E是示出了用于連接圖1變壓器的線圈的多個變型方案的電路圖；圖4A至圖4C示出了在針對線圈的不同定位變型方案中的圖1的相應(yīng)細(xì)節(jié)；圖5是在本發(fā)明的第二實施例中的具有強制連結(jié)的磁通的磁屏蔽三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器的截面圖；和圖6是圖5變壓器的磁路的分解透視圖。具體實施方式圖1是本發(fā)明的第一實施例中的旋轉(zhuǎn)變壓器1的截面圖。變壓器10是具有強制連結(jié)的磁通的磁屏蔽的三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器。變壓器10包括三相部分11和雙相部分12，所述三相部分11和所述雙相部分12適于圍繞軸線A相對于彼此旋轉(zhuǎn)。舉例說明，三相部分11是定子而雙相部分12是轉(zhuǎn)子，或者反之。在變型方案中，三相部分11和雙相部分12相對于靜止參照系(未示出)可旋轉(zhuǎn)運動。雙相部分12包括軸線A的環(huán)形部13和由鐵磁材料制成的三條支腿14、15和16。支腿14、15和16中的每一條均從環(huán)形部13開始徑向延伸遠(yuǎn)離軸線A。支腿14位于環(huán)形部13的一個端部處，支腿16位于環(huán)形部13的另一個端部處，支腿15位于支腿14和16之間。環(huán)形部13和支腿14以及15限定了環(huán)槽34，所述環(huán)槽34沿著徑向向外的方向開口。環(huán)形部13和支腿15以及16限定了沿著徑向向外方向開口的環(huán)槽35。一般而言，環(huán)形部13和支腿14、15以及16形成了限定了兩條環(huán)槽34和35的鐵磁材料體，所述環(huán)槽34和35沿著徑向向外的方向開口。三相部分11包括軸線A的環(huán)形部17和由鐵磁材料制成的三條支腿18、19和20。環(huán)形部17圍繞環(huán)形部13。支腿18、19和20中的每一條均起始于環(huán)形部17徑向朝向軸線A延伸。支腿18位于環(huán)形部17的一個端部處，支腿20位于環(huán)形部17的另一個端部處，支腿19位于支腿18和20之間。環(huán)形部17和支腿18以及19限定了沿著徑向向內(nèi)方向開口的環(huán)槽17。環(huán)形部17和支腿19以及20限定了沿著徑向向內(nèi)方向開口的環(huán)槽23。一般而言，環(huán)形部17和支腿18、19以及20形成了鐵磁材料體，所述鐵磁材料體限定了兩條環(huán)槽22和23，所述環(huán)槽22和23沿著徑向向內(nèi)方向開口。支腿14和18、15和19以及16和20彼此面對，以便限定氣隙21，由此形成變壓器10的柱。環(huán)形部13和17連同支腿14至16和18至20形成了變壓器10的磁路。變壓器10因此是三柱式變壓器。更加確切地，變壓器10的磁路具有第一柱(對應(yīng)于支腿14和18)、第二柱(對應(yīng)于支腿15和19)和第三柱(對應(yīng)于支腿16和20)。圖2是示出了變壓器10的磁路的分解透視圖。再一次參照圖1，三相部分11包括線圈24、25、26和27，雙相部分12包括線圈28、29、30和31。在下文中，參照這樣的構(gòu)造使用符號p和s，在所述構(gòu)造中，線圈24和27是變壓器10的一次線圈，線圈28至31是變壓器10的二次線圈。而且，一次和二次可以相對于描述的示例自然顛倒。線圈24是軸線A的對應(yīng)于變壓器10的相Up的環(huán)形線圈。其位于槽22中。線圈25是軸線A的位于槽22中的環(huán)形線圈。線圈26是軸線A的位于槽23中的環(huán)形線圈并且與線圈25串聯(lián)。線圈25和26對應(yīng)于變壓器10的相Vp。最后，線圈27是軸線A的對應(yīng)于變壓器10的相Wp的環(huán)形線圈。所述線圈27位于槽23中。線圈24至27中的每一個均具有n1匝。術(shù)語“軸線A的環(huán)形線圈”用于表示具有卷繞在軸線A上的匝的線圈。在此，術(shù)語“環(huán)形”并不旨在以限制的方式表示通過使得線圈圍繞軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的實體。與此相反，如在示出的示例中，特別地，環(huán)形線圈的截面可以是矩形。線圈28是軸線A的環(huán)形線圈且位于槽34中。線圈29是軸線A的環(huán)形線圈且位于槽34中。線圈30是軸線A的環(huán)形線圈且位于槽35中。最后，線圈31是軸線A的環(huán)形線圈且位于槽35中。線圈28和線圈30串聯(lián)并且對應(yīng)于雙相部分12的相V1。以對應(yīng)方式，線圈29和線圈31串聯(lián)并且對應(yīng)于雙相部分12的相V2。線圈24、25、28和29圍繞位于環(huán)形部13中的磁芯32。術(shù)語“磁芯”用于表示磁路中的這樣的部分，在所述部分中，由線圈產(chǎn)生的同向磁通占大多數(shù)。在線圈24和25中流動的電流因此對應(yīng)于磁芯32中的磁勢。以對應(yīng)方式，線圈26、27、30和31圍繞位于環(huán)形部13中的磁芯33。線圈26和27中的電流因此對應(yīng)于磁芯33中的磁勢。參照圖3A，以下解釋變壓器10如何操作。在下文以及在圖3中，使用以下符號。Ap、Bp和Cp是變壓器10的三相線圈的進(jìn)入點。圖1中的相U、V和W分別對應(yīng)于圖3A的相A、B和C，但是所有其它類型的對應(yīng)皆是可行的?！ap、Ibp、和Icp是點Ap、Bp和Cp處的相應(yīng)進(jìn)入電流?！ap是三相部分11的相A的電壓?！ap、Obp、和Ocp是使得可能的電偶和等同于所有種類的靜態(tài)三相變壓器(星-星、星形-三角形、三角形-三角形、三角形-星形、之字形等)的連接點。·黑點示出了線圈中的電流和對應(yīng)磁勢的方向之間的關(guān)系；如果點位于線圈左側(cè)上，則線圈沿著這樣的方向纏繞：其使得產(chǎn)生的磁勢與進(jìn)入電流的方向相同(順時針繞組)。如果點位于線圈的右側(cè)上，則繞組方向致使沿著與進(jìn)入電流的方向相反的方向產(chǎn)生磁勢(逆時針方向的繞組)。Pa、-Pb、Pb和Pc是磁芯32和33分別對應(yīng)于電流Iap、Ibp、和Icp的磁勢；na是線圈29和30的匝數(shù)；nb是線圈28和31的匝數(shù)；nt＝na+nb為每個相V1和V2的總匝數(shù)；Is1、Is2是雙相部分12的相V1和V2中的相應(yīng)電流；Vs1、Vs2是雙相部分12的相V1和V2的相應(yīng)電壓。給定在圖3A中示出的線圈25和26的繞組方向和串聯(lián)方式，磁芯32中的電流Ibp對應(yīng)于與磁勢Pa方向相反的方向上的磁勢-Pb，而在磁芯33中，電流Ibp對應(yīng)于與磁勢Pc方向相反的方向上的磁勢Pb。圖3B至圖3E是與圖3A類似的簡圖，其中，僅僅示出了三相一次繞組，并且它們示出了使得能夠獲得相同效果的變型串聯(lián)和繞組方向。因此，變壓器10使得能夠在每個磁芯32和33上產(chǎn)生模量(modulus)相同但是方向相反的磁勢Pa、Pb和Pc并且所述磁勢Pa、Pb和Pc相對于兩個磁芯之間的對稱軸線B對稱。由圖3A至圖3E的具有繞組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的磁路實施的磁耦合使得能夠具有相對于單相變壓器如在具有強制磁通的靜態(tài)三相變壓器上產(chǎn)生的磁通的相同的3/2耦合系數(shù)。為了具有最佳的耦合系數(shù)，磁選柱(magneticcolumn)中的每一個的磁阻(主要因氣隙產(chǎn)生)必須相等。具體地，如在具有強制磁通的靜態(tài)三相變壓器中，磁選柱中的每一個中必須產(chǎn)生相等的磁阻，所述磁阻高于磁性材料的磁阻。在旋轉(zhuǎn)變壓器中，這通過氣隙輕而易舉的實現(xiàn)。變壓器10的三相部分11的相可以在電感和電阻方面平衡。具體地，由總共2*n1匝的線圈25和26形成的相的電感無論如何均等于具有n1匝的其它相的電感，這是因為磁路的幾何結(jié)構(gòu)用于抵消每個半節(jié)線圈中的一半磁通。更加精確地，線圈25的匝數(shù)與線圈24的匝數(shù)相同并且具有相同的磁路，而且以上內(nèi)容同樣適用于線圈26和27。然而，線圈24和27對稱且具有相同的匝數(shù)，因此它們的電感相等。線圈25沿著與線圈26相反的方向卷繞并且因此由于中央磁選柱(由支腿15和19形成)的并聯(lián)其一半磁通被抵消，并且同樣內(nèi)容也適用于線圈26。因此線圈25和26的總電感等于線圈24和27的總電感。能夠通過以適當(dāng)?shù)姆绞竭x擇線圈的導(dǎo)體的截面來平衡電阻。具有n1匝的相U和W的截面相等，而具有2*n1匝的相V的截面是前述截面的兩倍。具體地，為了保持相中平衡的電阻，長度為兩倍的相也必須具有兩倍的截面面積，以為了彌補其很長的長度。在雙相側(cè)上，為了確保適當(dāng)?shù)剡B結(jié)磁通，分布在磁芯32和33中的每一個上的給定相中的兩個線圈中的每一個的安培匝數(shù)(磁勢)必須具有相反的方向。電流方向和繞組方向的若干構(gòu)造使得能夠滿足這個條件。對于的比而言，雙相部分12中的電壓具有相同的值并且它們正交。每個相V1和V2均具有相同的線圈匝數(shù)nt，并且因此相對于磁路對稱。因此每個相的電阻和自感以及互感是平衡的。同樣，憑借幾何結(jié)構(gòu)，還平衡了漏電感。換言之，比率使得能夠以平衡的方式將電能和/或信號從三相電源傳輸?shù)诫p相電源。如果遵守關(guān)于安培匝數(shù)方向的上述條件，則變壓器10的構(gòu)造將不會對雙相側(cè)的電壓和電流之間的九十度相位差(相位相互偏移±π/2)產(chǎn)生影響，而是僅僅對于三相部分11和雙相部分12之間的相位差產(chǎn)生影響。通過以下等式給出電流比：IapIs1=23na+nbn1]]>通過以下等式給出電壓比V1sVap=12na+nbn1]]>變壓器10因此用于以平衡的方式在相對于彼此旋轉(zhuǎn)的三相電源和雙相電源之間傳輸電能和/或信號，而同時又不需要包括多個定子和轉(zhuǎn)子變壓器的電路。變壓器10還具有其它優(yōu)勢。特別地，可以看出磁路完全圍繞線圈24至31。變壓器10因此被磁屏蔽。而且，線圈24至31全部是軸線A的環(huán)形線圈。變壓器10因此不需要復(fù)雜形狀的線圈。最后，變壓器10的重量得以減輕體積縮小。圖1中示出的線圈24至31的位置構(gòu)成一個示例，其它位置也是可行的。圖4A至圖4C示出了定位線圈24至31的相應(yīng)不同可行方案，所述圖4A至圖4C對應(yīng)于圖1中的細(xì)節(jié)IV。在圖4A中，在槽22或者23中，三相線圈沿著軸向方向彼此相鄰并且它們沿著相反的方向纏繞。雙相線圈同樣沿著軸向方向彼此相鄰并且它們沿著相反的方向纏繞。在圖4B中，在槽22或者23中，三相線圈圍繞軸線A相互纏繞，并且它們沿著相反的方向纏繞。雙相線圈相對于軸線A彼此纏繞，并且它們沿著同一方向纏繞。在圖4C中，在槽22或者23中，三相線圈沿著軸向方向彼此相鄰，并且它們沿著同一方向纏繞。雙相線圈同樣沿著軸向方向彼此相鄰，并且它們沿著同一方向纏繞。在未示出的變型方案中，混合槽22或者23中的線圈。而且，圖4A至圖4C中的任意一個中的三相線圈的定位可以與圖4A至圖4C中的每一張中的雙相線圈的定位組合。圖5示出了本方明的第二實施例中的變壓器110。變壓器110可以認(rèn)為是圖1的“U狀”變壓器的“E狀”或者“罐狀”變型方案。因此，在圖5中使用與圖1相同的附圖標(biāo)記，而不存在混淆風(fēng)險，并且將省略變壓器110的詳細(xì)描述。如能夠在作為變壓器110的磁路的分解透視圖的圖6中所見，將僅僅描述的是，附圖標(biāo)記13和17對應(yīng)于兩個軸向間隔開的環(huán)形部，支腿14至16和18至20在兩個環(huán)形部13和17之間軸向延伸并且這個示例中的磁芯位于磁選柱中。以變壓器領(lǐng)域中已知的方式，變壓器可以具有多個二次繞組。因此，在未示出的實施例中，變壓器包括：一次繞組處的三相部分；二次繞組處的部分，所述部分具有與變壓器10的部分12相同的磁結(jié)構(gòu)；至少一組三相線圈(例如，基于與線圈24至27相同的原理連接)；和如變壓器10的一組雙相線圈。二次繞組的三相線圈和雙相線圈處于相同的槽34和35中。這使得能夠以平衡的方式從三相電源供給任意數(shù)量的負(fù)載。例如，為了供給十一個荷載，能夠使用三個三相二次繞組和一個雙相二次繞組(11＝3*3+2)。如上文解釋的那樣，三相部分11的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得能夠復(fù)制具有強制鏈接的磁通的三柱靜態(tài)變壓器的磁通。因此，在變型方案中，變壓器的三相部分的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與所示出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雖不同，但仍能夠復(fù)制相同的磁通。