殼式電抗器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種殼式電抗器，包括：頂端敞開的箱式鐵心殼體，安裝在鐵心殼體的敞開端上的鐵軛，以及設(shè)置在鐵心殼體內(nèi)的線圈組件。其中，鐵心殼體由多個(gè)鐵心片單元疊合而成，各鐵心片單元包括若干相同的鐵心片組件。各鐵心片組件包括：水平的第一鐵心片；垂直的第二鐵心片，其一個(gè)頂邊與第一鐵心邊的一個(gè)端邊對(duì)接，且其一個(gè)端邊與第一鐵心邊的一個(gè)頂邊平齊；垂直的第三鐵心片，其一個(gè)端邊與第一鐵心邊的一個(gè)頂邊對(duì)接，且其一個(gè)頂邊與第一鐵心片的一個(gè)端邊平齊。相鄰兩個(gè)鐵心片單元的第一鐵心片彼此相鄰，而一個(gè)鐵心片單元的第二和第三鐵心片分別與另一個(gè)鐵心片單元的第三和第二鐵心片相鄰。
【專利說明】殼式電抗器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電抗器，特別是一種殼式電抗器。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于地鐵車輛牽引系統(tǒng)中主電路用電抗器來說，目前使用較多的為空心電抗器。然而，空心電抗器的使用存在一些問題，諸如漏磁大、重量大及體積大等。
[0003]通常來說，為了屏蔽漏磁對(duì)乘客及車輛其他設(shè)備的影響，需要在電抗器上部加設(shè)屏蔽板。然而，設(shè)置屏蔽板增加了整個(gè)電抗器的重量及占用空間，不利于其在系統(tǒng)中的應(yīng)用。另一做法是應(yīng)用鐵心電抗器。雖然這可以解決漏磁問題，但鐵心電抗器的電感值會(huì)隨系統(tǒng)電流的變化而改變。尤其是，在大電流的情況下，鐵心電抗器很容易達(dá)到飽和，不能很好地滿足系統(tǒng)要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型根據(jù)應(yīng)用于現(xiàn)有地鐵車輛牽引系統(tǒng)主電路中用電抗器的不足之處，提出了一種新型殼式電抗器。這種新型殼式電抗器一方面可以很好地解決空心電抗器的漏磁問題及重量大的問題，另一方面也可以很好地彌補(bǔ)鐵心電抗器電感不穩(wěn)定、容易飽和的缺陷。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了一種殼式電抗器，包括:頂端敞開的箱式鐵心殼體，安裝在鐵心殼體的敞開端上的鐵軛，以及設(shè)置在鐵心殼體內(nèi)的線圈組件。其中，所述鐵心殼體由多個(gè)鐵心片單元疊合而成，各鐵心片單元包括若干相同的鐵心片組件，各鐵心片組件包括:
[0006]水平放置的第一鐵心片；垂直放置的第二鐵心片，所述第二鐵心片的一個(gè)頂邊與所述第一鐵心片的一個(gè)端邊對(duì)接，且其一個(gè)端邊與所述第一鐵心片的一個(gè)頂邊平齊；垂直放置的第三鐵心片，所述第三鐵心片的一個(gè)端邊與所述第一鐵心片的一個(gè)頂邊對(duì)接，且其一個(gè)頂邊與所述第一鐵心片的一個(gè)端邊平齊。其中，相鄰兩個(gè)鐵心片單元的第一鐵心片彼此相鄰，而一個(gè)鐵心片單元的第二鐵心片和第三鐵心片分別與另一個(gè)鐵心片單元的第三鐵心片和第二鐵心片相鄰。
[0007]通過對(duì)鐵心片組件的疊合，能夠使鐵心殼體的磁性材料形成的磁路更加完好,使整個(gè)電抗器的磁損耗更小。同時(shí)，鐵心殼體與鐵軛裝配而成的鐵心殼相當(dāng)于一個(gè)磁屏蔽裝置，一方面起到防漏磁的功效，另一方面可以增大鐵心殼體內(nèi)部線圈的電感值。另外，由于不需要在電抗器上部另外加設(shè)屏蔽板，這樣就大大降低了系統(tǒng)的重量及減小電抗器所占系統(tǒng)的空間。另外，鐵心殼體還對(duì)安裝在其中的線圈起支撐作用。
[0008]在一些實(shí)施方案中，每個(gè)鐵心片單元包括兩個(gè)鐵心片組件。這樣的組合方式可使鐵心殼體中的磁路更加完好，渦流損耗更小。
[0009]在一些實(shí)施方案中，各個(gè)鐵心片單元通過穿過鐵心片上的安裝孔的拉螺桿來進(jìn)行固定。通過拉螺桿的固定使各個(gè)鐵心片單元在連接的過程中能夠較好地?zé)o縫連接，盡可能降低縫隙帶來的磁損耗。
[0010]在一些實(shí)施方案中，各鐵心片組件的第一鐵心片和第三鐵心片均包括設(shè)置在各自的一個(gè)端邊處的第一安裝孔和位于各自的另一端邊與第一安裝孔之間的第二安裝孔，
[0011]各鐵心片組件的第二鐵心片包括分別設(shè)置在兩個(gè)端邊處的兩個(gè)安裝孔和位于兩個(gè)安裝孔之間的一個(gè)安裝孔。這樣設(shè)置的安裝孔利于各個(gè)鐵心片的連接與固定，從而使鐵心殼的裝配更為方便。
[0012]在一些實(shí)施方案中，第一鐵心片、第二鐵心片和第三鐵心片的寬度相等。這樣可以使由三種鐵心片疊合而成鐵心殼具有較規(guī)則的結(jié)構(gòu)，并且疊合后的縫隙較小，可進(jìn)一步完善磁路，降低磁損耗。
[0013]在一些實(shí)施方案中，線圈組件中包括線圈組，并且線圈組具有多個(gè)餅式線圈，在相鄰兩個(gè)餅式線圈之間設(shè)有第一氣隙墊塊。該氣隙墊塊一方面對(duì)各個(gè)餅式線圈起支撐作用，另一方面構(gòu)成各個(gè)餅式線圈的散熱氣隙，從而確保該殼式電抗器溫升符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
[0014]在一些實(shí)施方案中，線圈組的上下兩端設(shè)有第二氣隙墊塊，所述第二氣隙墊塊的厚度大于所述第一氣隙墊塊的厚度。該氣隙墊塊主要用來支撐線圈，同時(shí)也可限定線圈到鐵心的絕緣距離。
[0015]在一些實(shí)施方案中，在線圈組中，依次排列的餅式線圈中奇數(shù)排列的餅式線圈相互連接，偶數(shù)排列的餅式線圈相互連接。線圈這樣的連接方式便于線圈損壞后的維修。
[0016]在一些實(shí)施方案中，電抗器還包括銅排組件，所述銅排組件包括分別將線圈組內(nèi)奇數(shù)個(gè)餅式線圈或偶數(shù)個(gè)餅式線圈分別串聯(lián)起來的連接銅排，與奇數(shù)個(gè)線圈相連的輸入端與輸出端、偶數(shù)個(gè)線圈相連的輸入端與輸出端分別相連的引出銅排，以及將所述引出銅排連接起來的短接銅排。這樣組合的線圈結(jié)構(gòu)等同于空心電抗器中的線圈結(jié)構(gòu)，電感基本上不受系統(tǒng)電流大小而改變，可以較好地限制直流側(cè)電壓波動(dòng)、消除高次諧波。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中，
[0018]圖1為殼式電抗器的主視圖；
[0019]圖2為殼式電抗器的俯視圖；
[0020]圖3為殼式電抗器中鐵心殼的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖4為鐵心片單元的組成圖；
[0022]圖5為殼式電抗器中線圈組件的示意圖；
[0023]圖6為殼式電抗器的線圈組件中各線圈的連接原理圖；
[0024]圖7為殼式電抗器中銅排與線圈連接的示意圖。
[0025]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0027]這里所介紹的細(xì)節(jié)是示例性的，并僅用來對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行例證性討論，它們的存在是為了提供被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。關(guān)于這一點(diǎn)，這里并沒有試圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)作超出于基本理解本實(shí)用新型所需的程度的介紹，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過說明書及其附圖可以清楚地理解如何在實(shí)踐中實(shí)施本實(shí)用新型的幾種形式。
[0028]圖1和圖2分別顯示了殼式電抗器100的主視圖和俯視圖。如圖1所示,該殼式電抗器包括頂端敞開的箱式鐵心殼體30、安裝在鐵心殼體30的敞開端上的鐵軛20，以及設(shè)置在鐵心殼體30內(nèi)的線圈組件50 (在圖2中示意性示出)。其中，如圖2所示，通過夾件14將鐵軛20與裝配梁15固定在一起。鐵心殼體30與鐵軛20之間通過夾件13進(jìn)行固定。此外，殼式電抗器100還包括壓板10和底座11。壓板10和底座11通過若干拉螺桿12對(duì)鐵軛20與鐵心殼體30組成的箱式殼體進(jìn)行進(jìn)一步固定，從而形成如圖3所示的鐵心殼40。
[0029]根據(jù)本實(shí)用新型，鐵心殼體30由多個(gè)鐵心片單元疊合而成。各鐵心片單元可包括若干個(gè)相同的鐵心片組件32。
[0030]如圖4所示，各個(gè)鐵心片組件32包括水平放置的第一鐵心片321、設(shè)置在第一鐵心片321的一端處的垂直放置的第二鐵心片322，以及設(shè)置在第一鐵心片321的另一端處的垂直放置的第三鐵心片323。這里，術(shù)語“鐵心片”用于指由鐵磁性材料制成的大致矩形的條片。為方便描述，將鐵心片的矩形截面中的長(zhǎng)邊定義為頂邊，而將短邊定義為端邊。根據(jù)本實(shí)用新型，第二鐵心片322的一個(gè)頂邊與第一鐵心片321的一個(gè)端邊對(duì)接，且其一個(gè)端邊與第一鐵心邊321的一個(gè)頂邊平齊。另外，第三鐵心片323的一個(gè)端邊與第一鐵心片321的一個(gè)頂邊對(duì)接，且其一個(gè)頂邊與第一鐵心片321的一個(gè)端邊平齊。由此，形成了如圖4所示的鐵心片組件32。
[0031]根據(jù)本實(shí)用新型，相鄰兩個(gè)鐵心片單元的第一鐵心片321彼此相鄰，而一個(gè)鐵心片單元的第二鐵心片322和第三鐵心片323分別與另一個(gè)鐵心片單元的第三鐵心片323和第二鐵心片322相鄰。
[0032]優(yōu)選地，每個(gè)鐵心片單元包括兩個(gè)鐵心片組件32。然而可以理解，每個(gè)鐵心片單元也可包括其它數(shù)量的鐵心片組件32，例如三個(gè)、四個(gè)，等等。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，鐵心片組件32中的鐵心片321、鐵心片322和鐵心片323的厚度和寬度均相同，例如可分別設(shè)置為厚度為0.3mm以及寬度為40mm。其中，鐵心片321、鐵心片322和鐵心片323均可選用30QG120,即高磁感取向硅鋼片，其磁化特性優(yōu)良，能夠有效降低損耗。這樣疊合而成的鐵心殼體30會(huì)使磁性材料形成的磁路更加完好，鐵心殼體30使整個(gè)電抗器的磁損耗更小，從而起到防漏磁的功效。另外，鐵心殼體30與鐵軛20組裝在一起形成的鐵心殼40還具有增大鐵心殼40內(nèi)線圈電感和支撐線圈組件50的作用。
[0033]在如圖4所示的實(shí)施例中，各鐵心片組件32的第一鐵心片321包括設(shè)置在一個(gè)端邊處的安裝孔3211和位于與另一端邊與安裝孔3211之間的安裝孔3212。類似地，各鐵心片組件32的第三鐵心片323包括設(shè)置在一個(gè)端邊處的安裝孔3231和位于另一端邊與安裝孔3231之間的安裝孔3232。此外，各鐵心片組件32的第二鐵心片322包括分別設(shè)置在兩個(gè)端邊處的安裝孔3221和安裝孔3222，和位于安裝孔3221和安裝孔3222之間的安裝孔3223這樣設(shè)置安裝孔便于使用拉螺桿12(圖1)來對(duì)各個(gè)鐵心片組件32進(jìn)行固定。同時(shí)，通過拉螺桿12的固定可使各個(gè)鐵心片組件32在連接的過程中更好地?zé)o縫連接，從而進(jìn)一步完善鐵心磁路。
[0034]通過上述設(shè)置，鐵軛20與鐵心殼體30裝配而成的鐵心殼40相當(dāng)于一個(gè)磁屏蔽裝置，一方面可以起到防漏磁的功效，另一方面還可以增大電抗器的電感值。其中，鐵軛20也可由多個(gè)鐵軛片疊積而成，每個(gè)鐵軛片外表面覆蓋有絕緣材料，并且疊積而成的鐵軛20通過螺桿固定。優(yōu)選地，鐵軛片20可以完全覆蓋在鐵心殼30的頂端開口處，鐵軛20的厚度可以為40mm，并設(shè)置有4個(gè)Φ 15的孔，通過夾件14將鐵軛20與裝配梁15固定在一起。這樣，在設(shè)置鐵心殼40后無需在電抗器100上部另外加設(shè)屏蔽板，大大降低了系統(tǒng)的重量，同時(shí)鐵心殼40還具有增大鐵心殼體40內(nèi)線圈電感以及支撐安裝在其中的線圈組件50的作用。
[0035]圖5顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的殼式電抗器中的線圈組件。如圖所示，線圈組件50包括線圈組51。該線圈組51具有多個(gè)餅式線圈，并且在相鄰兩個(gè)餅式線圈之間均設(shè)有第一氣隙墊塊52。該氣隙墊塊52 —方面對(duì)各個(gè)餅式線圈起支撐作用，另一方面構(gòu)成各個(gè)餅式線圈的散熱氣隙，從而確保該殼式電抗器溫升符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。另外，在線圈組51的上、下兩端還設(shè)有第二氣隙墊塊53。該第二氣隙墊塊53的厚度大于第一氣隙墊塊52的厚度。該第二氣隙墊塊53主要用來支撐線圈，同時(shí)也可限定線圈到鐵心殼40的絕緣距離。另外，每個(gè)餅式線圈外部都包有絕緣材料，增強(qiáng)線圈的絕緣強(qiáng)度。
[0036]優(yōu)選地，第一氣隙墊塊可由14mm厚的D350絕緣材料制成，而第二氣隙墊塊可由30mm厚的D350絕緣材料制成。另外，如圖5所示，線圈組件50還包括調(diào)整墊塊54、絕緣筒55和絕緣筒56。其中，調(diào)整墊塊用來進(jìn)一步調(diào)整線圈組件50的固定，使其固定更堅(jiān)固。絕緣筒55套裝在螺桿12上，可由內(nèi)徑為18mm，外徑為22mm的H380聚胺-酰亞胺層壓管絕緣材料制成，與第一氣隙墊塊52、第二氣隙墊塊53、拉螺桿12等組成一垂直緊固單元，對(duì)整個(gè)電抗器器身起緊固作用。絕緣筒56 (如圖2)可由內(nèi)徑為12mm，外徑為14mm的H380聚胺-酰亞胺層壓管絕緣材料制成，在鐵心殼40內(nèi)對(duì)線圈組51起緊固作用。
[0037]圖6顯示了線圈組件50中的各線圈的連接原理圖。如圖6所示，對(duì)于線圈組51中的依次排列的餅式線圈來說，奇數(shù)排列的餅式線圈相互連接，偶數(shù)排列的餅式線圈相互連接。這樣的連接便于線圈損壞后的維修。在圖6所示實(shí)施例中，L1、L3、L5、L7、L9分別為奇數(shù)個(gè)餅式線圈的輸入端，P1、P3、P5、P7、P9分別為奇數(shù)個(gè)餅式線圈的輸出端，L2、L4、L6、L8、L10分別為偶數(shù)個(gè)餅式線圈的輸入端，P2、P4、P6、P8、P10分別為偶數(shù)個(gè)餅式線圈的輸出端。這些端子通過如圖7所示的連接方式與銅排組件70進(jìn)行相連。
[0038]如圖7所示，該殼式電抗器100還包括銅排組件70。所述銅排組件70包括分別將線圈組51內(nèi)的奇數(shù)個(gè)餅式線圈或偶數(shù)個(gè)餅式線圈分別串聯(lián)起來的連接銅排71，與奇數(shù)個(gè)線圈相連的輸入端L1與輸出端P9、偶數(shù)個(gè)線圈相連的輸入端L2與輸出端P10分別相連的引出銅排72，以及將所述引出銅排72連接起來的短接銅排73。其中，連接銅排71與引出銅排72可由5mm厚的銅母排TMR制成，短接銅排73可由5mm厚的銅母排TMR彎制而成。另外，在夾件14之間還設(shè)置有引線支撐件74，引線支撐件74可由30mm厚的EPGC308H絕緣材料制成，上下兩端各開有裝配孔，并用螺栓固定在夾件14上，用來裝配連接銅排71、引出銅排72和短接銅排73。
[0039]根據(jù)本實(shí)用新型，殼式電抗器100還具有底座11和壓板10。底座由5mm厚的不銹鋼板及20mm厚的不銹鋼板焊接而成，起支撐整臺(tái)電抗器重量的作用。壓板10由5mm厚的不銹鋼板折彎而成，中間焊加強(qiáng)筋板，同時(shí)壓板10上設(shè)有螺孔，與底座11、拉螺桿12等組成一緊固系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)電抗器器身起緊固作用。
[0040]根據(jù)本實(shí)用新型的殼式電抗器可用于地鐵車輛牽引系統(tǒng)的主電路中。由于外部鐵心“殼”的包圍，無漏磁，因此不會(huì)對(duì)周圍設(shè)備進(jìn)行電磁干擾。同時(shí)，鐵心殼體可以增大鐵心殼體內(nèi)部線圈的電感值。再加上不需要在電抗器上部另外加設(shè)屏蔽板，這樣就大大降低了系統(tǒng)的重量及減小電抗器所占系統(tǒng)的空間。由于線圈電感基本上不受系統(tǒng)電流大小而變化，可滿足限制直流側(cè)電壓波動(dòng)、消除高次諧波、滿足逆變器開關(guān)元件換流等要求。因此，根據(jù)本實(shí)用新型的殼式電抗器能很好地滿足地鐵車輛牽引系統(tǒng)主電路的應(yīng)用要求。
[0041]應(yīng)注意的是，前面所述的例子僅以解釋為目的，而不能認(rèn)為是限制了本實(shí)用新型。雖然已經(jīng)根據(jù)示例性實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，然而應(yīng)當(dāng)理解，這里使用的是描述性和說明性的語言，而不是限制性的語言。在當(dāng)前所述的和修改的所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，在不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神的范圍中，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行改變。盡管這里已經(jīng)根據(jù)特定的方式、材料和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不僅限于這里公開的細(xì)節(jié)；相反，本實(shí)用新型可擴(kuò)展到例如在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有等同功能的結(jié)構(gòu)、方法和應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種殼式電抗器，包括: 頂端敞開的箱式鐵心殼體， 安裝在鐵心殼體的敞開端上的鐵軛，以及 設(shè)置在鐵心殼體內(nèi)的線圈組件， 其特征在于，所述鐵心殼體由多個(gè)鐵心片單元疊合而成，各鐵心片單元包括若干相同的鐵心片組件，各鐵心片組件包括: 水平放置的第一鐵心片； 垂直放置的第二鐵心片，所述第二鐵心片的一個(gè)頂邊與所述第一鐵心片的一個(gè)端邊對(duì)接，且其一個(gè)端邊與所述第一鐵心片的一個(gè)頂邊平齊； 垂直放置的第三鐵心片，所述第三鐵心片的一個(gè)端邊與所述第一鐵心片的一個(gè)頂邊對(duì)接，且其一個(gè)頂邊與所述第一鐵心片的一個(gè)端邊平齊； 其中，相鄰兩個(gè)鐵心片單元的第一鐵心片彼此相鄰，而一個(gè)鐵心片單元的第二鐵心片和第三鐵心片分別與另一個(gè)鐵心片單元的第三鐵心片和第二鐵心片相鄰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼式電抗器，其特征在于，每個(gè)鐵心片單元包括兩個(gè)鐵心片組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的殼式電抗器，其特征在于，各個(gè)鐵心片單元通過外部套有絕緣墊圈的拉螺桿穿過鐵心片上的安裝孔來進(jìn)行固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的殼式電抗器，其特征在于，各鐵心片組件的第一鐵心片和第三鐵心片均包括設(shè)置在各自的一個(gè)端邊處的第一安裝孔和位于各自的另一端邊與第一安裝孔之間的第二安裝孔， 各鐵心片組件的第二鐵心片包括分別設(shè)置在兩個(gè)端邊處的兩個(gè)安裝孔和位于兩個(gè)安裝孔之間的一個(gè)安裝孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的殼式電抗器，其特征在于，所述第一鐵心片、第二鐵心片和第三鐵心片的寬度和厚度相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的殼式電抗器，其特征在于，所述線圈組件包括線圈組，所述線圈組具有多個(gè)餅式線圈，在相鄰兩個(gè)餅式線圈之間設(shè)有第一氣隙墊塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的殼式電抗器，其特征在于，所述線圈組的上下兩端均設(shè)有第二氣隙墊塊，所述第二氣隙墊塊的厚度大于所述第一氣隙墊塊的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的殼式電抗器，其特征在于，在所述線圈組中，依次排列的餅式線圈中奇數(shù)排列的餅式線圈相互連接，偶數(shù)排列的餅式線圈相互連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的殼式電抗器，其特征在于，所述電抗器還包括銅排組件，所述銅排組件包括分別將線圈組內(nèi)奇數(shù)個(gè)餅式線圈或偶數(shù)個(gè)餅式線圈分別串聯(lián)起來的連接銅排，與奇數(shù)個(gè)線圈相連的輸入端與輸出端、偶數(shù)個(gè)線圈相連的輸入端與輸出端分別相連的引出銅排，以及將所述引出銅排連接起來的短接銅排。
【文檔編號(hào)】H01F27/29GK204066967SQ201420348169
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】蔣鐵橋 申請(qǐng)人:株洲南車機(jī)電科技有限公司