專利名稱：一種新型電抗器的制作方法
一種新型電抗器技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是一種新型電抗器結(jié)構(gòu)，適用于變頻器輸入輸出交流電抗器或直流電抗 器，以及其他需要電抗器的場合，屬于電抗器設(shè)計制造領(lǐng)域。該發(fā)明的結(jié)構(gòu)同樣適用于 變壓器設(shè)計制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電抗器應(yīng)用于很多場合，特別是目前變頻器廣泛應(yīng)用的時代，變頻器的外圍器 件需要使用輸入交流電抗器、輸出交流電抗器和變頻器直流回路的直流電抗器。電抗器 的用量隨變頻器的銷量激增，為了治理變頻器用戶對供電質(zhì)量影響，減少各類諧波，電 抗器用量也越來越大，如何設(shè)計出既方便于生產(chǎn)又低成本的電抗器已成為重要課題。
通常的三相交流電抗器結(jié)構(gòu)是在三個鐵心柱上套上三相線圈，像三相變壓器的 結(jié)構(gòu)。直流電抗基本結(jié)構(gòu)比三相交流電抗器略簡單，但都存在以下缺點
1)為了做成線性電抗器，使電抗器的磁通密度不能取得太高，又電抗器的鐵磁 體磁路很長，使鐵磁材料用得較多。
2)電抗器導(dǎo)體是圍繞鐵心的多匝形式，熱量集中，不利于散熱，電流密度需取 得較低，于是用銅量也較多。
3)電抗器的特性難以隨使用求而改變，一旦做成，不易調(diào)整。例如線性、非線 性、偏磁等調(diào)整要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種新的電抗器結(jié)構(gòu)，減少銅鐵用量、成本較低、并可實 現(xiàn)電抗器特性可調(diào)整的一種新型結(jié)構(gòu)。而且，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)還可演變?yōu)樽儔浩?，成為?種特殊形式的變壓器。
本發(fā)明電抗器的鐵心是用一種磁通回路短捷的沖片所疊壓而成，磁通回路短捷 是本發(fā)明的特點，鐵心沖片內(nèi)磁通分布不均勻，沖片有兩個導(dǎo)線容納孔，容納孔內(nèi)安放 導(dǎo)體，沖片還有兩個槽，槽內(nèi)根據(jù)電抗器特性要求而嵌入不同附件，沖片帶有散熱齒， 鐵心沖片分段疊壓、并互錯180度交叉疊成，形成良好的釘狀散熱體。導(dǎo)體可直接在疊 壓鐵心上繞制，導(dǎo)體截面小、電流密度高、導(dǎo)體與鐵心間隙小，導(dǎo)體熱量易通過鐵心散 去。當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件分別是鐵心、帶氣隙鐵心或鐵粉心、永磁體材料時，電抗器的 特性可成為非線性電抗器、線性電抗器、偏磁直流電抗器等，適合各種電抗器用途的需 要。當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件僅僅是鐵心，而且沖片的導(dǎo)線容納孔內(nèi)安放原副邊兩種或幾種線 圈時，能構(gòu)成一種特殊形式的變壓器。
由于磁通回路短捷，鐵心沖片內(nèi)磁通分布不均勻，鐵心用量也大幅度減少，而 且鐵心本身發(fā)熱也一樣極易散去。
在導(dǎo)線容納孔Ia的旁邊安排了槽契4，有利于形成局部短捷磁路，改善漏磁通 切割導(dǎo)體造成的損耗，以及使得在小電流時的電感增加，改善濾波效果。
只要調(diào)節(jié)鐵心疊片總厚度，就可以獲得電抗器的不同電感量的要求，應(yīng)用的靈 活性好。


圖1是本發(fā)明電抗器的鐵心沖片形狀及鐵心截面布置的各有關(guān)零部件。
圖2是本發(fā)明電抗器的基本結(jié)構(gòu)外形及零部件。
圖3是本發(fā)明電抗器的擴大容量結(jié)構(gòu)的鐵心外觀。
圖4是本發(fā)明結(jié)構(gòu)做成變壓器時的結(jié)構(gòu)和附件的形式。
具體實施方式
如圖所示，本電抗器的鐵心是一種用磁通回路短捷的沖片1所疊壓而成，磁通 回路短捷是本發(fā)明的特點，鐵心沖片內(nèi)磁通分布不均勻，沖片有兩個導(dǎo)線容納孔la，容 納孔內(nèi)安放導(dǎo)體2，沖片還有兩個槽lc，槽內(nèi)根據(jù)電抗器特性要求而嵌入不同附件11， 沖片帶有散熱齒ld，鐵心沖片分段疊壓、并互錯180度交叉疊成，形成良好的釘狀散熱 體；導(dǎo)體可直接在疊壓鐵心上繞制，導(dǎo)體截面小、電流密度高、導(dǎo)體與鐵心間隙小，導(dǎo) 體熱量易通過鐵心散去；當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件11分別是鐵心、帶氣隙鐵心或鐵粉心、永磁 體材料時，電抗器的特性可成為非線性電抗器、線性電抗器、偏磁直流電抗器等，適合 各種電抗器用途需要；當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件僅僅是鐵心，而且沖片的導(dǎo)線容納孔內(nèi)安放原 副邊兩種線圈或幾種線圈時，能夠構(gòu)成一種特殊形式的變壓器。
導(dǎo)線容納孔Ia安置的絕緣薄膜3由聚酯纖維聚酯薄膜等材料制成，相當(dāng)?shù)谋。?導(dǎo)體2的熱量極易被傳出到鐵心，而鐵心的結(jié)構(gòu)上設(shè)計了散熱齒ld，鐵心又分段交錯疊 壓，形成多個釘狀散熱齒，極好地散去熱量；因此，導(dǎo)體2的電流密度設(shè)計得較高，大 大減少了導(dǎo)體用銅量。
鐵心沖片1的形狀符合鐵心最短磁路，磁通回路短捷是本發(fā)明的特點，鐵心沖 片內(nèi)磁通分布不均勻，鐵心用量也大幅度減少，而且鐵心本身發(fā)熱也一樣極易散去。
在導(dǎo)線容納孔Ia的旁邊安排了槽契4，這一方面限制住導(dǎo)線位置，另一方面如 果使用導(dǎo)磁材料的槽契的話，有利于形成局部短捷磁路，改善漏磁通切割導(dǎo)體造成的損 耗，以及使得在小電流時的電感增加，改善濾波效果。
電抗器的電感量不同時，只要調(diào)節(jié)鐵心疊片總厚度，就可以獲得不同要求，應(yīng) 用的靈活性好。
當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件僅僅是鐵心時，整個鐵心磁路的磁阻極小，而且沖片的導(dǎo)線 容納孔內(nèi)安放原副邊兩種或幾種線圈時，能夠構(gòu)成一種特殊形式的變壓器。
其嵌入附件11的硅鋼片疊壓結(jié)構(gòu)形式有三種Ila的疊片方向是附件11的長度 方向；lib疊片方向是附件11的寬度方向；Ilc疊片方向也是附件11的寬度方向，但分 為多個小段，與鐵心散熱齒10—一對應(yīng)；附件11的沖片均用膠粘劑在工裝夾具上整齊 壓緊后粘結(jié)成整體；從工藝和性能上看，lib最好，它的沖片有兩個槽，槽內(nèi)有絕緣棒 15，把lib的鐵心沖片在工裝夾具上整齊壓緊后，再把絕緣棒15嵌入并用膠粘劑粘結(jié)， 使lib成為堅固整體。
圖1中(a)是本發(fā)明電抗器的鐵心沖片1的形狀，它分別由兩個導(dǎo)線容納孔Ia ；槽契缺口 lb;槽lc;形狀為不對稱眼鏡框曲線Ie并一邊有散熱齒Id的沖片所組成。(b) 本發(fā)明電抗器的鐵心沖片兩組反相重疊并附有其他各有關(guān)零部件的布置示圖，其中導(dǎo) 體2;導(dǎo)線容納孔內(nèi)絕緣薄膜3;槽契4; 5和6是嵌入附件的一種，其中5是非磁性隔 離物；6是鐵磁材料。(c)是(b)的局部放大。
圖2中(d) (e) (f)是本發(fā)明電抗器的基本結(jié)構(gòu)三方向示圖，(g)是沒有畫導(dǎo)體的 鐵心立體圖。其中有安裝本發(fā)明電抗器的端板7，拉緊螺桿8;導(dǎo)線容納孔外側(cè)絕緣圈 9；鐵心散熱齒10;嵌入不同附件形狀11。
電抗器的制作過程如下從圖2可見本發(fā)明電抗器結(jié)構(gòu)組成是鐵心沖片1由 多組交叉重疊后，用端板7、拉緊螺桿8等緊固，使整個鐵心緊固成整體，形成基本結(jié)構(gòu) (g)。在兩端的導(dǎo)線容納孔Ia的口部處安裝外側(cè)絕緣圈9 ；導(dǎo)線容納孔Ia內(nèi)部墊好絕緣 薄膜3;導(dǎo)線2直接經(jīng)過槽口部Ic繞入；繞好后在槽契缺口 Ib處插入槽契4;根據(jù)電抗 器需要的特性要求，在槽口部Ic處再嵌入不同附件11。這樣，一個電抗器就制成了。
各部分的功能原理和電抗器特點如下
①鐵心沖片1是電抗器的主導(dǎo)磁體，當(dāng)電流在導(dǎo)線容納孔Ia中的導(dǎo)體2內(nèi)流動 時，使鐵心沖片1里形成磁通，磁通分布不均勻，但磁通的回路經(jīng)過兩個槽口部Ic形成 閉合磁路。當(dāng)在Ic處插入不同附件11時，對電抗器造成不同影響，使電抗器具有不同 特性。
當(dāng)附件11是優(yōu)良導(dǎo)磁體材料時，鐵心沖片1和附件11組成閉合的高導(dǎo)磁回路， 電抗器具有高電感量，并隨著電流增大導(dǎo)磁體飽和，成為一種可飽和的非線性電抗器。 優(yōu)良導(dǎo)磁體材料一般用硅鋼片疊壓的附件11所構(gòu)成，硅鋼片疊圧排列和方向有11a、 lib、lie三種形式(圖4)詳見下述⑥。
當(dāng)附件11時是低導(dǎo)磁體材料如鐵粉心或高導(dǎo)磁體材料加非磁性隔離物5時(圖 1(c))，使得整個磁路不易飽和，電抗器具有較低電感量，并隨著電流增大，導(dǎo)磁體鐵心 沖片1不易飽和，成為一種基本上線性特性的電抗器。調(diào)節(jié)非磁性隔離物5的厚度，可 獲得不同電感值和不同線性程度的電感器。
當(dāng)附件11是永磁體材料時，永磁磁通使鐵心沖片1的起始磁化點位置偏移， 當(dāng)磁化向某一個方向時，此時磁通密度可擺動區(qū)域大幅度地增加，當(dāng)應(yīng)用于直流電抗器 時，可使鐵心利用率提高，電抗器體積縮小。
②孔內(nèi)絕緣薄膜3由聚酯纖維聚酯薄膜等材料制成，相當(dāng)?shù)谋?，?dǎo)體2的熱量極 易被傳出到鐵心，而鐵心的結(jié)構(gòu)上設(shè)計了散熱齒ld，鐵心又分段交錯疊壓，形成多個釘 狀散熱齒，極好地散去熱量。因此，導(dǎo)體2的電流密度能夠設(shè)計得較高，大大減少了導(dǎo) 體用銅量。
③鐵心沖片1的形狀符合鐵心最短磁路設(shè)計，鐵心沖片內(nèi)磁通分布不均勻，鐵 心用鐵量也大幅度減少，而且鐵心本身發(fā)熱也一樣通過釘狀散熱齒極易散去。
④在導(dǎo)線容納孔Ia的旁邊安排了槽契4，這一方面限制住導(dǎo)線位置，另一方面 如果使用導(dǎo)磁材料的槽契的話，有利于形成局部短捷磁路，改善漏磁通切割導(dǎo)體造成的 損耗，以及使得在小電流時的電感增加，改善濾波效果。
⑤當(dāng)制作的電抗器需要不同電感量時，只要調(diào)節(jié)鐵心疊片總厚度，就可以獲得 不同要求，應(yīng)用的靈活性好。圖3是擴大容量結(jié)構(gòu)的鐵心外觀。
⑥當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件僅僅使用鐵心6，于是整個鐵心磁路的磁阻極小，而且在沖 片的導(dǎo)線容納孔內(nèi)安放原副邊兩種或幾種線圈時，這原副邊線圈構(gòu)成一種特殊形式的變 壓器，其原副邊線圈的匝數(shù)比即為變壓比。圖4表示構(gòu)成變壓器時的結(jié)構(gòu)和三種疊片方 式附件11示圖。其中，14是原邊線圈；13是原副邊絕緣隔離片，12是副邊線圈。構(gòu) 成變壓器時，附件11的鐵心均由硅鋼片疊成，其構(gòu)成可以有三種形式。Ila的疊片方向 是附件11的長度方向；lib疊片方向是附件11的寬度方向。Ilc疊片方向也是附件11 的寬度方向，但分為多個小段，與鐵心散熱齒10—一對應(yīng)。附件11的硅鋼片沖片均用 膠粘劑在工裝夾具上整齊壓緊后粘結(jié)成整體。從工藝和性能上看，lib最好，它的沖片有 兩個槽，槽內(nèi)有硬質(zhì)絕緣棒15，把lib的鐵心沖片在工裝夾具上整齊壓緊后，再把絕緣 棒15嵌入并用膠粘劑粘結(jié)，使lib成為堅固整體。鐵心沖片11方向同鐵心1的沖片方 向一致，而且磁通截面大了一倍，較好地減少連接處的磁阻。
綜上所述，本發(fā)明電抗器的鐵心是用一種用磁通回路短捷的沖片1所疊壓而 成，磁通回路短捷是本發(fā)明的特點，鐵心沖片內(nèi)磁通分布不均勻，沖片有兩個導(dǎo)線容納 孔la，容納孔內(nèi)安放導(dǎo)體2，沖片還有兩個槽lc，槽內(nèi)根據(jù)電抗器特性要求而插入不同 附件11，沖片帶有散熱齒ld，鐵心沖片分段疊壓、并互錯180度交叉疊成，形成良好的 釘狀散熱體。導(dǎo)體可直接在疊壓鐵心上繞制，導(dǎo)體截面小、電流密度高、導(dǎo)體與鐵心間 隙小，導(dǎo)體熱量易通過鐵心散去。當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件11分別是鐵心、帶氣隙鐵心或鐵粉 心、永磁體材料時，電抗器的特性可成為非線性電抗器、線性電抗器、偏磁直流電抗器 等，適合各種電抗器用途需要。當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件僅僅是鐵心時，而且沖片的導(dǎo)線容納 孔內(nèi)安放原副邊兩種或幾種線圈時，能夠構(gòu)成一種特殊形式的變壓器。
權(quán)利要求
1.一種新型電抗器，其特征在于電抗器的鐵心是一種用磁通回路短捷的沖片(1) 所疊壓而成，磁通回路短捷是本發(fā)明的特點，鐵心沖片內(nèi)磁通分布不均勻，沖片有兩個 導(dǎo)線容納孔(la)，容納孔內(nèi)安放導(dǎo)體(2)，沖片還有兩個槽(lc)，槽內(nèi)根據(jù)電抗器特性 要求而嵌入不同附件(11)，沖片帶有散熱齒(Id)，鐵心沖片分段疊壓、并互錯180度交 叉疊成，形成良好的釘狀散熱體；導(dǎo)體可直接在疊壓鐵心上繞制，導(dǎo)體截面小、電流密 度高、導(dǎo)體與鐵心間隙小，導(dǎo)體熱量易通過鐵心散去；當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件(11)分別是鐵 心、帶氣隙鐵心或鐵粉心、永磁體材料時，電抗器的特性可成為非線性電抗器、線性電 抗器、偏磁直流電抗器等，適合各種電抗器用途需要；當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件僅僅是鐵心， 而且沖片的導(dǎo)線容納孔內(nèi)安放原副邊兩種線圈或幾種線圈時，能夠構(gòu)成一種特殊形式的 變壓器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗器，其特征在于導(dǎo)線容納孔安置的絕緣(3)由聚酯纖 維聚酯薄膜等材料制成，相當(dāng)?shù)谋?，?dǎo)體(2)的熱量極易被傳出到鐵心，而鐵心的結(jié)構(gòu) 上設(shè)計了散熱齒(ld)，鐵心又分段交錯疊壓，形成多個釘狀散熱齒，極好地散去熱量； 因此，導(dǎo)體(2)的電流密度設(shè)計得較高，大大減少了導(dǎo)體用銅量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗器，其特征在于鐵心沖片(1)的形狀符合鐵心最短磁 路，磁通回路短捷是本發(fā)明的特點，鐵心沖片內(nèi)磁通分布不均勻，鐵心用量也大幅度減 少，而且鐵心本身發(fā)熱也一樣極易散去。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗器，其特征在于在導(dǎo)線容納孔(Ia)的旁邊安排了槽 契(4)，這一方面限制住導(dǎo)線位置，另一方面如果使用導(dǎo)磁材料的槽契的話，有利于形成 局部短捷磁路，改善漏磁通切割導(dǎo)體造成的損耗，以及使得在小電流時的電感增加，改 善濾波效果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗器，其特征在于電抗器的電感量不同時，只要調(diào)節(jié) 鐵心疊片總厚度，就可以獲得不同要求，應(yīng)用的靈活性好。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電抗器鐵心，其特征在于當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件僅僅是鐵 心時，整個鐵心磁路的磁阻極小，而且沖片的導(dǎo)線容納孔內(nèi)安放原副邊兩種或幾種線圈 時，能夠構(gòu)成一種特殊形式的變壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變壓器，其特征在于其嵌入附件(11)的硅鋼片疊壓結(jié)構(gòu) 形式有三種(Ila)的疊片方向是附件(11)的長度方向；(lib)疊片方向是附件(11)的 寬度方向；(Ilc)疊片方向也是附件(11)的寬度方向，但分為多個小段，與鐵心散熱齒 (10) 一一對應(yīng)；附件(11)的沖片均用膠粘劑在工裝夾具上整齊壓緊后粘結(jié)成整體；從工 藝和性能上看，(lib)最好，它的沖片有兩個槽，槽內(nèi)有絕緣棒(15)，把(lib)的鐵心沖 片在工裝夾具上整齊壓緊后，再把絕緣棒(15)嵌入并用膠粘劑粘結(jié)，使(lib)成為堅固 整體。
全文摘要
本發(fā)明屬電工器件，該電抗器的鐵心是用一種磁通回路短捷的沖片所疊壓而成，鐵心沖片內(nèi)磁通分布不均勻，沖片有兩個導(dǎo)線容納孔，容納孔內(nèi)安放導(dǎo)體，沖片還有兩個槽，槽內(nèi)根據(jù)電抗器特性要求而嵌入不同附件，沖片帶有散熱齒，鐵心沖片分段疊壓、并互錯180度交叉疊成，形成良好的釘狀散熱體。導(dǎo)體可直接在疊壓鐵心上繞制，導(dǎo)體熱量易通過鐵心散去。當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件分別是鐵心、帶氣隙鐵心或鐵粉心、永磁體材料時，電抗器的特性可成為非線性電抗器、線性電抗器、偏磁直流電抗器等，適合各種電抗器用途的需要。當(dāng)嵌入槽內(nèi)的附件僅僅是鐵心，而且沖片的導(dǎo)線容納孔內(nèi)安放原副邊兩種或幾種線圈時，能構(gòu)成一種特殊形式的變壓器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、用料少、成本低。
文檔編號H01F41/02GK102024550SQ20091016772
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者劉永言 申請人:成都深藍(lán)高新技術(shù)發(fā)展有限公司