專利名稱:正交磁場變壓器的制作方法
本發(fā)明是一種變壓器。
現(xiàn)有的變壓器主要由鐵心和套在鐵心柱上的原、付邊線圈構(gòu)成。當(dāng)原邊線圈接通交流電源時，在鐵心中形成一個往復(fù)交變的閉合磁回路，靠電磁感應(yīng)，在付邊線圈獲得感應(yīng)電勢。因為這種結(jié)構(gòu)的變壓器，只能傳遞一個電磁能量，所以其鐵心材料消耗多，利用率低，鐵耗大，用銅量也相應(yīng)增加，對于大容量變壓器而言，體積顯得龐大、笨重，不僅制造成本高，且運輸困難。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種按正交磁場理論設(shè)計的變壓器，這種變壓器，將一臺變壓器鐵心材料，作為二臺變壓器鐵心來使用，以達到大幅度擴大變壓器的設(shè)計容量，有效地提高變壓器鐵心材料利用率，減少鐵耗及用銅量，縮小體積，減輕重量，降低成本等目的。
解決上述任務(wù)的方案是用雙取向電工硅鋼片迭成使鐵心內(nèi)部具有空腔的閉合鐵心，在鐵心上放置了二套原、付邊線圈，其中一套原、付邊線圈套在鐵心柱上，另一套原、付邊線圈放置在鐵心內(nèi)部的空腔中，二套原、付邊線圈是二個互為獨立的電路，二套原、付邊線圈的空間位置，以線圈中通入交流電后產(chǎn)生相互垂直的磁場來確定。這樣，當(dāng)二個原邊線圈中通入交流電時，就有二個相互垂直的交變磁場施加于同一個軟磁體-即變壓器鐵心上，在鐵心中產(chǎn)生一個矢量幅值合成的交變磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在二個付邊線圈中將同時獲得感應(yīng)電勢。
若施加到鐵心的二個交變磁場為等幅值，同頻率，同相位時，則鐵心中的合成磁感應(yīng)強度是任一交變磁場單獨磁化的2]]>倍，其磁化形式為往復(fù)磁化形式。
若施加到鐵心的二個交變磁場為等幅值，同頻率，而相位相差90°時，則鐵心中的合成磁感應(yīng)強度與任一交變磁場單獨磁化的磁感應(yīng)強度相等，而其磁化形式為旋轉(zhuǎn)磁化形式。
若施加到鐵心的二個交變磁場為同頻率，而相位，幅值均不相等時，則鐵心中的合成磁感應(yīng)強度介于上述二種情況之間。
本發(fā)明將二套原、付邊線圈同時放置在一具變壓器鐵心上，形成二個互為獨立、不相干擾的電路系統(tǒng)，可以同時各自傳遞電磁能量，從而大幅度擴大了變壓器的設(shè)計容量，有效地提高了鐵心材料利用率。以同容量變壓器而言，本發(fā)明較已有技術(shù)所用鐵心材料少，如以消耗同樣多的鐵心材料而言，則本發(fā)明較已有技術(shù)容量提高，所以采用本發(fā)明相應(yīng)地能縮小體積，減輕重量，減少鐵耗，節(jié)省鐵心材料及用銅量，降低了成本。
以下結(jié)合附圖對發(fā)明作進一步的詳細描述。
圖1是本發(fā)明一種具體結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖2是圖1變壓器的A-A剖面圖。
圖3是由C形卷片鐵心拼成的筒。
圖4是本發(fā)明另一種具體結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖5是圖4變壓器的B-B剖面圖。
圖6是在圖4變壓器鐵心柱的內(nèi)筒上繞上原、付邊線圈后的上半部形狀。
參照圖1，變壓器鐵心的鐵心柱1和鐵軛2最好用由長條硅鋼片卷迭成的C形卷片鐵心拼成如圖3所示的具有環(huán)形橫截面的筒，鐵心柱1和鐵軛2用夾件3緊固，以形成閉合鐵心，這里，夾件3用扣片。為了使鐵心具有連續(xù)閉合的內(nèi)部空腔，鐵心柱與鐵軛的銜接可采用V形或弧形或45°斜面。在鐵心內(nèi)部空腔中同心地放置了一套原邊線圈4和付邊線圈5，在圖1所示的具體結(jié)構(gòu)中，原邊線圈4和付邊線圈5均是沿鐵心閉合方向繞制的集中線圈。在原、付邊線圈之間夾有絕緣物制成的空心管或者其他絕緣支撐以形成冷卻通道6，既有利于冷卻，也能起絕緣作用，鐵心內(nèi)部空腔中的冷卻通道通過鐵軛的內(nèi)孔與外界相通。原、付邊線圈4、5的引出線也可從鐵軛的內(nèi)孔引出，在線圈與鐵心腔壁之間有絕緣層7。一般把原、付邊線圈4、5預(yù)繞成型，同心地放入鐵心內(nèi)部空腔，將鐵心緊固后，可用環(huán)形繞線機原理再將另一套原邊線圈8和付邊線圈9同心地繞制在鐵心柱上，同樣在原邊線圈8和付邊線圈9之間也留有冷卻通道，在線圈與鐵心之間也有絕緣層7。
圖4給出了本發(fā)明的另一種具體結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，變壓器鐵心的鐵心柱1是由內(nèi)筒11和外筒12構(gòu)成的具有雙環(huán)形橫截面的雙筒柱體，內(nèi)筒11最好用長條硅鋼片卷迭成的C形卷片鐵心拼成，在內(nèi)筒的二端開有槽口14，以便原、付線圈4、5經(jīng)內(nèi)筒槽口穿越內(nèi)筒環(huán)繞在內(nèi)筒內(nèi)外壁后，能形成二端面平整的內(nèi)筒柱體，其形狀如圖6所示。外筒12可用C形卷片鐵心拼成，或者也可以用環(huán)形硅鋼片迭成筒體，鐵軛2由硅鋼片迭成，其內(nèi)部可不含空腔，但有相應(yīng)的出線孔13，供原、付邊線圈4、5引出線。原邊線圈4和付邊線圈5均是穿越內(nèi)筒，環(huán)繞內(nèi)筒內(nèi)外壁繞制的線圈。各線圈經(jīng)過內(nèi)筒槽口14后，分別貼內(nèi)筒的內(nèi)外壁均勻分布排列，見圖6所示。原、付邊線圈4、5可以沿內(nèi)筒周向間隔環(huán)繞之，或者可先環(huán)繞付邊線圈5，然后再在其外環(huán)繞原邊線圈4，反之亦可。在原、付邊線圈間應(yīng)留有冷卻通道，該冷卻通道通過軛部的出線孔13與外界相通。在線圈與筒壁間應(yīng)有絕緣層。將鐵心柱和鐵軛用夾件3緊固后，可用前法放置另一套原邊線圈8和付邊線圈9。這里夾件3可用橫截面呈U形的螺桿，使其穿越鐵軛孔13及鐵心柱內(nèi)筒的內(nèi)孔，并用螺母固緊。
在上述二個實例的原邊線圈4和8中同時通入交流電時，就有二個相互垂直的交變磁場施加在同一個鐵心柱上，當(dāng)通入二個原邊線圈的交流電情況不同時，則鐵心中的合成磁感應(yīng)強度將出現(xiàn)前面敘述過的三種情況，于是在二個付邊線圈5和9中將各自獲得感應(yīng)電勢。
實踐表明，一臺容量為0.8～1.25KVA的變壓器，采用本發(fā)明，其容量可以提高到8～12.5KVA，變壓器的耗銅量及空載損耗都相應(yīng)減少。
本發(fā)明不僅適用于各種單相變壓器，也適用于各種三相變壓器。
權(quán)利要求
1.一種正交磁場變壓器，包括由鐵心柱[1]和鐵軛[2]構(gòu)成的閉合鐵心及套在鐵心柱上的一套原邊線圈[8]和付邊線圈[9]，其特征在于鐵心內(nèi)部具有空腔，在空腔內(nèi)放置了另一套原邊線圈[4]和付邊線圈[5]。
2.按權(quán)利要求
1所說的正交磁場變壓器，其特征在于鐵心柱〔1〕和鐵軛〔2〕均是由C形卷片鐵心拼成的具有環(huán)形橫截面的筒。
3.按權(quán)利要求
1所說的正交磁場變壓器，其特征在于原邊線圈〔4〕和付邊線圈〔5〕均是沿鐵心閉合方向繞制的集中線圈。
4.按權(quán)利要求
1所說的正交磁場變壓器，其特征在于二套原、付邊線圈〔4，5〕和〔8，9〕是二個互為獨立的電路，它們產(chǎn)生的磁場互相垂直。
5.按權(quán)利要求
1所說的正交磁場變壓器，其特征在于鐵心柱〔1〕是由內(nèi)筒〔11〕和外筒〔12〕構(gòu)成的具有雙環(huán)形橫截面的雙筒柱體，內(nèi)筒筒體的二端開有槽口〔14〕;鐵軛〔2〕中有孔〔13〕，供引出線。
6.按權(quán)利要求
5所說的正交磁場變壓器，其特征在于原邊線圈〔4〕和付邊線圈〔5〕均是穿越內(nèi)筒〔11〕，環(huán)繞內(nèi)筒內(nèi)外壁繞制的線圈。
專利摘要
“正交磁場變壓器”是按正交磁場理論設(shè)計的一種在鐵心內(nèi)部具有空腔的變壓器，在該變壓器的鐵心上可同時放置二套原、副邊線圈，其中一套原、副邊線圈按常規(guī)方法套在鐵心柱上，另一套原、副邊線圈放入鐵心內(nèi)部空腔中。二套原、副邊線圈產(chǎn)生一個合成磁場卻是二個互為獨立的電路，能各自傳遞電磁能量，從而將一臺變壓器鐵心材料作為二臺來使用，有效地提高了材料利用率，并擴大了變壓器容量，降低了成本。本發(fā)明可用于各種單、三相變壓器。
文檔編號H01F27/24GK87100446SQ87100446
公開日1988年8月3日 申請日期1987年1月20日
發(fā)明者汪培珊 申請人:浙江大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan