專利名稱：創(chuàng)能變壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能源和電力設備領域，特別是一種創(chuàng)能變壓器。
背景技術：
變壓器是一種利用電磁互感應，變換電壓、電流和阻抗的器件。變壓器由提供磁通路徑的閉合鐵芯及繞在鐵芯上的兩個線圈繞組組成，其中接電源的繞組叫初級繞組，其匝數(shù)為NI，另一個繞組接負載，叫做次級繞組，其匝數(shù)為N2。初級繞組又叫原邊繞組，次級繞組又叫副邊繞組。當一個正弦交流電壓Ul加在原邊繞組兩端時，導線中就有交變電流Il并產(chǎn)生交變磁通Φ 1，它沿著鐵芯穿過原邊繞組和副邊繞組形成閉合的磁路，在副邊繞組中感應出互感電勢U2，同時Φ I也會在原邊繞組上感應出一個自感電勢E1，E1的方向與所加電壓Ul方向相反且幅度相近，從而限制了 Il的大小。為了保持磁通Φ I的存在就需要有一定的電能消耗，并且變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時次級沒接負載，原邊繞組中仍有 一定的電流，這個電流我們稱為“空載電流”。如果次級接上負載，副邊繞組就產(chǎn)生電流12，并因此而產(chǎn)生磁通Φ2，Φ2的方向與Φ1相反，起了互相抵消的作用，使鐵芯中總的磁通量有所減少，從而使初級自感電壓El減少，其結(jié)果使Il增大，可見初級電流與次級負載有密切關系。當次級負載電流加大時Il增加，Φ I也增加，并且Φ I增加部分正好補充了被Φ2所抵消的那部分磁通，以保持鐵芯里總磁通量不變。本發(fā)明利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，在主鐵芯的基礎上，通過增加附加鐵芯，增加了副邊附加磁路和原邊副加磁路，使副邊產(chǎn)生的磁通Φ2從副邊附加磁路通過，副邊產(chǎn)生磁通時，迫使原邊磁通Φ I從原邊附加磁路通過，避免Φ2與ΦI相互抵消。由于磁通ΦI只是從主磁路改道至原邊附加磁路，磁通ΦI的變化很小，電流Il也很小，當副邊接有負載時，副邊輸出的功率比原邊輸入的功率大得多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種創(chuàng)能變壓器，主要包括鐵芯(I)、原邊繞組(2)、副邊繞組(3)，其特征是鐵芯由主鐵芯和附加鐵芯組成，鐵芯中包含有主磁路(4a)、原邊附加磁路(4b)和副邊附加磁路(4c);原邊繞組和副邊繞組分別設在不同的鐵芯柱上；主磁路比原邊附加磁路短，副邊附加磁路比主磁路短。創(chuàng)能變壓器的工作原理當一個脈沖電壓或正弦交流電壓Ul加在原邊繞組兩端時，導線中就有交變電流或脈沖電流Ii并產(chǎn)生交變磁通或脈沖磁通Φ 1，它沿著鐵芯穿過原邊繞組和副邊繞組形成閉合的磁路，在副邊繞組中感應出互感電勢U2，副邊繞組產(chǎn)生電流12，并因此而產(chǎn)生磁通Φ2，由于副邊附加磁路比主磁路短，磁通Φ 2從副邊附加磁路通過并形成閉合磁路。由于磁通Φ2的方向與磁通Φ I的方向相反,迫使磁通Φ I改變磁路，即磁通Φ1的磁路由原來的主磁路改變?yōu)樵吀郊哟怕?并在原邊附加磁路形成新的閉合磁路，同時Φ I也會在原邊繞組上感應出一個自感電勢El,El的方向與所加電壓Ul方向相反且幅度相近，從而限制了 Il的大小。由于磁通Φ2與磁通Φ I在不同的磁路通過，不起互相抵消的作用，ΦI從原邊附加磁路通過仍可在原邊繞組上感應出與所加電壓Ul方向相反且幅度相近的反電動勢，其結(jié)果使Il變化很小。雖然磁通Φ2會在副邊繞組感應出一個自感電勢E3，而且E3的方向與E2的方向相反，但是，由于磁通Φ2比電流12滯后90度相位角，電流12仍可對負載做功。創(chuàng)能變壓器的分類按電源相數(shù)分為單相創(chuàng)能變壓器、三相創(chuàng)能變壓器、多相創(chuàng)能變壓器。按冷卻方式分為干式創(chuàng)能變壓器、油浸創(chuàng)能變壓器、氟化物(蒸發(fā)冷卻)創(chuàng)能變壓器。按防潮方式分為開放式創(chuàng)能變壓器、灌封式創(chuàng)能變壓器、密封式創(chuàng)能變壓器。按用途分為電源創(chuàng)能變壓器、調(diào)壓創(chuàng)能變壓器、音頻創(chuàng)能變壓器、中頻創(chuàng)能變壓·器、高頻創(chuàng)能變壓器、脈沖創(chuàng)能變壓器、大電流創(chuàng)能變壓器、試驗創(chuàng)能變壓器、電爐創(chuàng)能變壓器。此外創(chuàng)能變壓器根據(jù)需要還可以做成具有防雷或抗干擾或整流等功能的創(chuàng)能變壓器。油浸式創(chuàng)能變壓器一般為大容量變壓器，主要包括器身(鐵芯、繞組、絕緣、弓丨線)、變壓器油、油箱和冷卻裝置、調(diào)壓裝置、保護裝置(吸濕器、安全氣道、氣體繼電器、儲油柜及測溫裝置等)和出線套管。油浸式創(chuàng)能變壓器依靠油作冷卻介質(zhì)，如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)等。干式創(chuàng)能變壓器依靠空氣對流進行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器。音頻創(chuàng)能變壓器是工作在音頻范圍的變壓器，又稱低頻創(chuàng)能變壓器。工作頻率范圍一般從10 20000Hz。脈沖創(chuàng)能變壓器其基本原理與一般普通創(chuàng)能變壓器相同，但就磁芯的磁化過程這一點來看是有區(qū)別的，脈沖創(chuàng)能變壓器是一個工作在暫態(tài)中的變壓器，也就是說，脈沖過程在短暫的時間內(nèi)發(fā)生，是一個頂部平滑的方波，而一般普通創(chuàng)能變壓器是工作在連續(xù)不變的磁化中的，其交變信號是按正弦波形變化.脈沖信號是重復周期，一定間隔的，且只有正極或負極的電壓，而交變信號是連續(xù)重復的，既有正的也有負的電壓值。脈沖創(chuàng)能變壓器要求波形傳輸時不失真，也就是要求波形的前沿，頂降都要盡可能小，然而這兩個指標是矛盾的。脈沖創(chuàng)能變壓器廣泛用于雷達、變換技術。高頻創(chuàng)能變壓器是作為開關電源最主要的組成部分。開關電源中的拓撲結(jié)構(gòu)有很多，比如半橋式功率轉(zhuǎn)換電路，工作時兩個開關三極管輪流導通來產(chǎn)生IOOkHz的高頻脈沖波，然后通過高頻創(chuàng)能變壓器進行變壓，輸出交流電，高頻創(chuàng)能變壓器各個繞組線圈的匝數(shù)比例則決定了輸出電壓的多少。典型的半橋式變壓電路中最為顯眼的是三只高頻變壓器主變壓器、驅(qū)動變壓器和輔助變壓器(待機變壓器)，每種變壓器在國家規(guī)定中都有各自的衡量標準，比如主變壓器，只要是200W以上的電源，其磁芯直徑(高度)就不得小于35mm。而輔助變壓器，在電源功率不超過300W時其磁芯直徑達到16mm就夠了。中頻創(chuàng)能變壓器是超外差式收音機的特有元件。在天線信號和本機振蕩信號混頻后的中頻信號經(jīng)中頻變壓器進一步選取信號，然后由下一級進行放大。整個結(jié)構(gòu)裝在金屬屏蔽罩中，下有引出腳，上有調(diào)節(jié)孔。磁帽罩在磁芯外面，磁帽上有螺紋，能在尼龍支架上旋轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)磁帽和磁芯的間隙可以改變線圈電感量。中頻變壓器一般與電容搭配，組成調(diào)諧回路。中頻創(chuàng)能變壓器分成單調(diào)諧和雙調(diào)諧兩種。只有初級線圈和電容組成一個調(diào)諧回路的叫單調(diào)諧中頻創(chuàng)能變壓器，如果調(diào)諧回路之間用電容或電感耦合的叫雙調(diào)諧中頻創(chuàng)能變壓器。一般晶體管收音機有三個單調(diào)諧中頻創(chuàng)能變壓器，三個的位置不可互換。整流創(chuàng)能變壓器是整流設備的電源變壓器，整流設備的特點是原邊輸入交流電，而副邊通過整流及濾波元件后輸出直流電。普通變壓器的原邊繞組和副邊繞組可以疊加在一起，也可以設在同一個鐵芯柱上，創(chuàng)能變壓器的原邊繞組和副邊繞組必須分別設在不同的鐵芯柱上，才能使兩者產(chǎn)生的方向相反的磁通不會在同一磁路上相互抵消。創(chuàng)能變壓器使用的鐵芯材料為鐵氧體或硅鋼片或非晶合金。常用的鐵芯形狀一般有E型、I型、O型和C型鐵芯，鐵芯的整體造形有ED形、環(huán)形和⑶形、矩形、三角形等。鐵芯疊法偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，從而減少了磁路的磁阻，使磁路便于流通。鐵芯排列方法主要使疊縫相互交疊，從而減少磁路的磁阻。常用的鐵芯采用斜切疊裝法，這樣磁 鐵芯柱的橫切面為方鐵芯或長方形鐵芯或十字形鐵芯或無油道多極鐵芯或有油道多極鐵芯，大型電力創(chuàng)能變壓器多采用有油道的多極鐵芯。創(chuàng)能變壓器的原邊繞組和副邊繞組用漆包線或沙包線或絲包線繞制而成。對于導線的要求，是導電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用Q2型號的高強度的聚脂漆包線。繞制創(chuàng)能變壓器時，線圈框架層間的隔離、繞組間的隔離，均要使用絕緣材料。一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作，層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離，繞組間可用黃臘布作隔離。變壓器繞制好后，還要過最后一道工序，就是浸潰絕緣漆，它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命。一般情況下，可采用甲酚清漆作為浸潰材料。創(chuàng)能變壓器的副邊有I個或I個以上的副邊繞組，在使用多繞組變壓器時，常常需要弄清各繞組引出線的同名端或異名端，才能正確地將線圈并聯(lián)或串聯(lián)使用。調(diào)壓創(chuàng)能變壓器包括升壓創(chuàng)能變壓器或降壓創(chuàng)能變壓器或等壓創(chuàng)能變壓器，當原邊繞組的的匝數(shù)比副邊繞組的匝數(shù)多時，為降壓創(chuàng)能變壓器，當副邊一個繞組的匝數(shù)比原邊繞組的匝數(shù)多時，為升壓創(chuàng)能變壓器，當副邊一個繞組的匝數(shù)與原邊繞組的匝數(shù)相同時，為等壓創(chuàng)能變壓器。等壓創(chuàng)能變壓器的原邊和副邊的電壓相同，其意義只在于創(chuàng)能。


圖I為本發(fā)明第一實施例結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明第二實施例結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明第三實施例結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明第四實施例結(jié)構(gòu)示意5為本發(fā)明第五實施例結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明第六實施例結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及對本發(fā)明作進一步描述。第一實施例參見圖1，一種單相創(chuàng)能變壓器，主要包括鐵芯(I)、原邊繞組(2)、副邊繞組(3)。鐵芯由4條鐵芯柱和2條邊鐵芯組成，從左側(cè)算起，第二條鐵芯柱為原邊鐵芯柱，原邊鐵芯柱上繞有原邊繞組，第三條為副邊鐵芯柱，副邊鐵芯柱上繞有副邊繞組，第一條為原邊副加鐵芯柱，第4條為副邊附加鐵芯柱。原邊鐵芯柱、副邊鐵芯柱及原邊鐵芯柱與副邊鐵芯柱之間的邊鐵芯為主鐵芯，原邊附加鐵芯柱、副邊附加鐵芯柱、原邊附加鐵芯柱與原邊鐵芯柱之間的邊鐵芯及副邊附加鐵芯柱與副邊鐵芯柱之間的邊鐵芯為附加鐵芯，主鐵芯與附加鐵芯共同組成了變壓器鐵芯的整體。鐵芯中包含有主磁路(4a)、原邊附加磁路(4b)和副邊附加磁路(4c);主磁路比原邊附加磁路短，副邊附加磁路比主磁路短。當一個脈沖電壓或正弦交流電壓Ul加在原邊繞組兩端時，導線中就有交變電流或脈沖電流Il并產(chǎn)生交變磁通或脈沖磁通Φ 1，它沿著鐵芯穿過原邊繞組和副邊繞組形成閉合的磁路，在副邊繞組中感應出互感電勢U2，副邊繞組產(chǎn)生電流12，并因此而產(chǎn)生磁通Φ2，由于副邊附加磁路比主磁路短,磁通Φ 2從副邊附加磁路通過并形成閉合磁路。由于磁通Φ 2的方向與磁通ΦI的方向·相反，迫使磁通Φ I改變磁路，即磁通Φ I的磁路由原來的主磁路改變?yōu)樵吀郊哟怕?，并在原邊附加磁路形成新的閉合磁路，同時Φ1也會在原邊繞組上感應出一個自感電勢El,El的方向與所加電壓Ul方向相反且幅度相近，從而限制了 Il的大小。由于磁通Φ2與磁通Φ I在不同的磁路通過，不起互相抵消的作用，Φ I從原邊附加磁路通過仍可在原邊繞組上感應出與所加電壓Ul方向相反且幅度相近的反電動勢，其結(jié)果使Il變化很小。雖然磁通Φ 2會在副邊繞組感應出一個自感電勢E3，而且E3的方向與E2的方向相反，但是，由于磁通Φ 2比電流12滯后90度相位角，電流12仍可對負載做功。虛線表示磁路，箭頭表示磁通的方向。第二實施例參見圖2，一種單相創(chuàng)能變壓器，主要包括鐵芯(I)、原邊繞組(2)、副邊繞組(3)。副邊有2個繞組。其余未述部分，同第一實施例，不再重復。第三實施例參見圖3，一種單相創(chuàng)能變壓器，主要包括鐵芯(I)、原邊繞組(2)、副邊繞組(3)。原邊繞組設在C型原邊鐵芯上，副邊繞組設在I型副邊鐵芯上，附加鐵芯為反C型鐵芯，鐵芯的整體形狀為CD形。原邊附加磁路和副邊附加磁路都從反C型附加鐵芯通過，原邊鐵芯的截面與副邊鐵芯的截面之和與附加鐵芯的截面面積相當，大截面的附加鐵芯有利于兩個磁通同時通過。其余未述部分，同第一實施例，不再重復。第四實施例參見圖4，一種3相創(chuàng)能變壓器，主要包括鐵芯(I)、原邊繞組(2)、副邊繞組(3)。左邊算起，第2、第5、第8條鐵芯柱為原邊鐵芯柱，第3、第6、第9條鐵芯柱為副邊鐵芯柱，第I條鐵芯柱為左邊一相的原邊附加鐵芯柱。第4條鐵芯柱為左邊一相的副邊附加鐵芯柱及中間一相的原邊附加鐵芯柱，即左邊一相的副邊附加鐵芯與中間一相原邊附加鐵芯同體。第7條鐵芯柱為中間一相的副邊附加鐵芯柱及右邊一相的原邊附加鐵芯柱，即中間一相的副邊附加鐵芯與右邊一相原邊附加鐵芯同體。第10條鐵芯柱為右邊一相的副邊附加鐵芯柱。鐵芯的整體為矩形。其余未述部分，同第一實施例，不再重復。
第五實施例參見圖5，一種3相創(chuàng)能變壓器，主要包括鐵芯(I)、原邊繞組(2)、副邊繞組(3)。鐵芯的整體是環(huán)形，在內(nèi)環(huán)和外環(huán)邊芯之間設有3條原邊鐵芯柱、3條副邊鐵芯柱和3條附加鐵芯柱。其余未述部分，同第一、第四實施例，不再重復。第六實施例參見圖6，一種3相創(chuàng)能變壓器，主要包括鐵芯(I)、原邊繞組(2)、副邊繞組(3)。鐵芯的整體是立體的三角形，在兩個三角形邊芯之間設有3條原邊鐵芯柱、3條副邊鐵芯柱 和3條附加鐵芯柱。其余未述部分，同第一、第四實施例，不再重復。
權(quán)利要求
1.一種創(chuàng)能變壓器，主要包括鐵芯(1)、原邊繞組(2)、副邊繞組(3)，其特征是鐵芯由主鐵芯和附加鐵芯組成,鐵芯中包含有主磁路(4a)、原邊附加磁路(4b)和副邊附加磁路(4c);原邊繞組和副邊繞組分別設在不同的鐵芯柱上；主磁路比原邊附加磁路短，副邊附加磁路比主磁路短。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種創(chuàng)能變壓器，其特征是所述創(chuàng)能變壓器為單相創(chuàng)能變壓器或三相創(chuàng)能變壓器或多相創(chuàng)能變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種創(chuàng)能變壓器，其特征是所述創(chuàng)能變壓器為干式創(chuàng)能變壓器或油浸創(chuàng)能變壓器或氟化物創(chuàng)能變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種創(chuàng)能變壓器，其特征是所述創(chuàng)能變壓器為開放式創(chuàng)能變壓器或灌封式創(chuàng)能變壓器或密封式創(chuàng)能變壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述一種創(chuàng)能變壓器，其特征是所述創(chuàng)能變壓器為電源創(chuàng)能變壓器或調(diào)壓創(chuàng)能變壓器或音頻創(chuàng)能變壓器或中頻創(chuàng)能變壓器或高頻創(chuàng)能變壓器或脈沖創(chuàng)能變壓器或大電流創(chuàng)能變壓器或試驗創(chuàng)能變壓器或電爐創(chuàng)能變壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種創(chuàng)能變壓器，其特征是創(chuàng)能變壓器的副邊有1個或1個以上的副邊繞組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種創(chuàng)能變壓器，主要包括鐵芯(1)、原邊繞組(2)、副邊繞組(3)。鐵芯由主鐵芯和附加鐵芯組成，鐵芯中包含有主磁路(4a)、原邊附加磁路(4b)和副邊附加磁路(4c)；主磁路比原邊附加磁路短，副邊附加磁路比主磁路短；原邊繞組和副邊繞組分別設在不同的鐵芯柱上。根據(jù)磁力線總是沿磁阻最小路徑閉合的原理，副邊產(chǎn)生的磁通ф2從副邊附加磁路通過，副邊產(chǎn)生磁通時，迫使原邊磁通ф1從原邊附加磁路通過，避免ф2與ф1相互抵消。磁通ф1的變化很小，電流I1也很小，當副邊接有負載時，副邊輸出的功率比原邊輸入的功率大。
文檔編號H01F27/24GK102881412SQ20111019546
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者李貴祥 申請人:李貴祥