一種高頻電抗器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高頻電抗器，包括附加油枕、高低壓引出套管、油箱、散熱裝置、溫度監(jiān)測裝置、電抗器本體、電抗器絕緣油、底座和端子箱，電抗器本體包括鐵心部份，鐵心部分包括鐵心、鐵心夾件和鐵心拉緊裝置，其特征在于所述鐵心由電工鋼板JNEX或JNHF沖裁疊層拼裝成。這種電抗器具有低鐵損、低噪音、低成本和體積小的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種高頻電抗器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)中的不可缺少的限流和無功補(bǔ)償裝置，尤指太陽能發(fā) 電、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的中大型高頻電抗器，屬于特殊變壓器制造領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速增長，國內(nèi)電力工業(yè)得到蓬勃發(fā)展，并可預(yù)見在未來的電力 市場仍將保持高速發(fā)展的態(tài)勢。電抗器是一種高效節(jié)能的限流和無功補(bǔ)償裝置。隨著超高 壓逐步引入電力市場，它作為一種限流和無功補(bǔ)償裝置而被市場逐漸的認(rèn)知。在國內(nèi)也有 一些廠家規(guī)?；a(chǎn)，但由于使用的大多是與普通電力變壓器一樣的材料，所以生產(chǎn)出來 的產(chǎn)品不但體大，而且成本也高。特別是在整個(gè)人類社會對地球環(huán)境問題，如減少環(huán)境負(fù)荷 物排放及與之相關(guān)的降低能源消耗和能源的再利用等問題越來越關(guān)心的背景下，上述缺陷 就顯得尤為突出。用于變換變頻器機(jī)中的高頻電抗器無論是使用AC(交流）還是DC(直 流）電抗器時(shí)，都包含源于電流波形轉(zhuǎn)換的高頻成分。因此，第一，高頻電抗器用鐵心必須 具備優(yōu)良的高頻磁特性，特別是為了降低電抗器損失而具備的高頻低鐵損；第二，為了實(shí)現(xiàn) 電抗器的小型化就需具備高飽和磁通密度；第三，為了降低電抗器噪音就需具備低磁致伸 縮特性。
[0003] 目前，用于制作電抗器的最好鐵心材料是Fe系非晶質(zhì)材料，其厚度極薄，固有電 阻高，在全頻范圍鐵損都低，但其磁飽和強(qiáng)度低，磁滯伸縮大，用作電抗器制造難以實(shí)現(xiàn)小 型化和低噪音的目標(biāo)。而超薄取向電工鋼板的磁飽和強(qiáng)度高，但因鐵損大而存在電抗器發(fā) 熱和效率低下的問題，并且非晶質(zhì)材料和超薄取向鋼都是有取向的。目前的高頻電抗器采 用Fe系非晶質(zhì)材料以及超薄取向電工鋼板，鐵心采用卷鐵心結(jié)構(gòu)，即鐵心是由薄板卷繞成 封閉的環(huán)的結(jié)構(gòu)，因此為消除卷繞產(chǎn)生的應(yīng)力還需要退火，因而會增大鐵損。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型旨在克服上述缺陷，提供一種兼具有鐵損低和噪音低的高頻電抗器。
[0005] 具體地，本實(shí)用新型的高頻電抗器，包括電抗器本體及附屬器件，電抗器本體包括 鐵心部份，鐵心部分包括鐵心、鐵心夾件和鐵心拉緊裝置，其特征在于所述鐵心由多塊電工 鋼板JNEX或JNHF平板疊層，多個(gè)疊層拼裝成的疊鐵心結(jié)構(gòu)。由于將卷鐵心結(jié)構(gòu)變成疊鐵 心，不需要退火消除應(yīng)力，鐵損低，同時(shí)也進(jìn)一步降低了噪音。
[0006] 所述油箱與外部聯(lián)接件間均用耐油、耐腐蝕、防老化的密封件作為過渡密封聯(lián)接。
[0007] 所述電抗器本體與油箱接觸處有下部定位釘定位器身，油箱和器身的四面設(shè)置了 限位裝置，在上部用吊螺桿與箱蓋連接。
[0008] 在高低壓引線的設(shè)置上選用電工木作為引線固定的載體。
[0009] 所述鐵心由兩個(gè)水平疊層和三個(gè)堅(jiān)向疊層拼成"日"字形，其中堅(jiān)向疊層采用圓形 橫截面，水平疊層橫截面中與堅(jiān)向疊層銜接一側(cè)為平面，背側(cè)為橢圓截面形狀。
[0010] 線圈的設(shè)置均繞在硬紙筒制作的骨架上，并有撐條支撐外加墊塊和外撐條鎖緊。 toon] 根據(jù)本實(shí)用新型的高頻抗電器具有以下特性：
[0012] 1、電工鋼板JNEX或JNHF磁滯伸縮性為零，不用卷鐵心而采用拼裝的疊鐵心結(jié)構(gòu)， 無需退火處理，具有高頻低鐵損，其鐵損低，磁飽和特性平衡優(yōu)良，當(dāng)頻率< 5KHz或> 5KHz 時(shí)鐵損都更小，頻率可以從ΙΚΗζ?ΙΟΟΚΗζ左右。
[0013] 2、磁滯伸縮性為零，從而實(shí)現(xiàn)最低噪音化。
[0014] 3、高磁通密度Bs = 1. 8?1. 87T，非晶質(zhì)材料只能在1. 5及以下。
[0015] 4、因?yàn)闊o取向加工生產(chǎn)方便，采用率高又不發(fā)熱，特別適合再生產(chǎn)使用的能源，是 高節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品的最佳選用材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型高頻電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是圖1的右視圖；
[0018] 圖3為鐵心裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4為圖3的A向示意圖；
[0020] 圖5為鐵心部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖6和圖7分別為圖5的A-A、B-B剖視圖；
[0022] 圖中：1.附加油枕、2.高低壓引出套管、3.油箱、4.散熱裝置、5.溫度監(jiān)測裝置、 6.電抗器本體、7.電抗器絕緣油、8.底座、9.端子箱、10.鐵心、11.鐵心夾件、12.鐵心拉緊 裝直。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，以助于理解本實(shí)用新型 的內(nèi)容。
[0024] 如附圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的超級鐵心高頻電抗器包括：附加油枕1、高低 壓引線和高低壓出套管2、油箱3、散熱裝置4、溫度監(jiān)測裝置5、油箱3內(nèi)的電抗器本體6、油 箱3內(nèi)的電抗器絕緣油7、底座8和端子箱9組成。
[0025] 圖3和圖4則是本實(shí)用新型的高頻電抗器的鐵心部份，其包括鐵心10、鐵心夾件 11和鐵心拉緊裝置12。結(jié)合圖5和圖6、圖7所示，鐵心是由電工鋼板JNHF或JNEX沖裁成 所需形狀的條形平板后，多片疊層成一起，再將三個(gè)堅(jiān)向疊層和兩個(gè)水平疊層拼裝成"日" 字形，由圖3、4中的鐵心夾件11和鐵心拉緊裝置固定成。JNHF鐵心本身就比Fe - Si合金 中磁性最優(yōu)良的6. 5%硅鋼板的鐵損更低，加之又采用疊鐵心結(jié)構(gòu)，不需要退火處理，因此 鐵損明顯低于現(xiàn)有高頻電抗器鐵心。而現(xiàn)有高頻電抗器，使用超薄取向硅鋼板時(shí)，因僅將磁 性優(yōu)良的軋制方向作為磁化方向，故采用卷繞成的卷鐵心；鐵心材料采用非晶質(zhì)材料時(shí)，因 其薄到0. 025mm，且為了降低成本并便于管理，仍以卷繞鐵心最佳。但本實(shí)用新型采用JNHF 鐵心時(shí)，因其無取向，制作成為沖裁疊層鐵心，防止了卷繞鐵心因需要熱處理而惡化磁性。
[0026] 結(jié)合圖5和圖6所不，鐵心中堅(jiān)向疊層部分米用圓形橫截面。結(jié)合圖5和圖7所 示，水平疊層部分橫截面則采用下面的形狀，與堅(jiān)向疊層部分銜接一側(cè)為平面，以利于對線 圈的支持和提高與堅(jiān)向疊層部分銜接面積，背側(cè)為橢圓截面形狀，以保證磁通面積與堅(jiān)向 部分相等。這種結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步降低損耗和噪音，還有利于散熱。
[0027] 本實(shí)用新型在運(yùn)行中的低噪音，保護(hù)了環(huán)境；也大大地降低了本實(shí)用新型局部放 電量，
[0028] 防止了絕緣體的老化延長了本實(shí)用新型的使用了壽命。
[0029] 作為最佳實(shí)施例，油箱3與油枕1等外部聯(lián)接件間均用耐油、耐腐蝕、防老化的密 封件作為過渡密封聯(lián)接，從而保證了本實(shí)用新型零滲漏的特性。
[0030] 電抗器本體6與油箱3接觸處，本實(shí)用新型不僅僅有下部定位釘定位器身，還可在 油箱3和電抗器本體6的四面間隙處設(shè)置了墊塊等限位裝置，在上部用吊螺桿與箱蓋連接。 真正做到在本實(shí)用新型中從上下、前后、左右限位，使得本實(shí)用新型無論是在惡劣的運(yùn)輸條 件下，還是在惡劣的運(yùn)行情況下器身都不會發(fā)生位移。在電抗器本體6與油箱3箱底間還 設(shè)置彈簧等防震裝置。從而大大降低了因震動產(chǎn)生的噪音，保護(hù)了環(huán)境。
[0031] 在高低壓引線的設(shè)置上，本實(shí)用新型首先選用優(yōu)質(zhì)電工木作為引線固定的載體， 引線在經(jīng)過木夾件處本實(shí)用新型不但加強(qiáng)了絕緣，還增加了引線與木夾件的固定，從而提 高了本實(shí)用新型運(yùn)行時(shí)的可靠性和安全性。
[0032] 由JNHF鐵心有很高磁通密度，所以本實(shí)用新型的磁密可取到1. 8?1. 87T，根據(jù) et = BmAz/45, N = U/et得到比用Fe - Si合金作鐵心更少的線圈匝數(shù)，銅線的重量使用銅導(dǎo) 線的長度有密切的關(guān)系G= pXIXs而l=nXr，因線圈匝數(shù)的減少，故所用的銅材大大 地減少。節(jié)約了產(chǎn)品的制造成本，提高了產(chǎn)品的競爭力。
[0033] 本實(shí)用新型線圈的設(shè)置均可以繞在有硬紙筒作為骨架，并有撐條支撐外加墊塊和 外撐條鎖緊，使得線圈更加堅(jiān)固，提高其抗短路能力；并在線圈的適當(dāng)位置加設(shè)擋油裝置， 讓絕緣油按設(shè)定的路線流動，以達(dá)到最佳的散熱效果，降低溫升，防止絕緣體的老化，延長 了本實(shí)用新型的使用了壽命。
[0034] 本實(shí)用新型的超級鐵心高頻電抗器的油箱部份，是高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)鋼板精制而成， 它是本實(shí)用新型所用絕緣油和器身等的載體，是本實(shí)用新型的重要組成部份。
[0035] 1、低鐵損
[0036] 在高頻范圍，本實(shí)用新型的超級鐵心比Fe - Si合金中磁性最優(yōu)良的6. 5% Si鋼 板的鐵損更低。因此，超級鐵心是解決電抗器鐵損大的問題，而作為轉(zhuǎn)換頻率> ΙΟΚΗζ的高 頻電抗器用的最佳超級鐵心。
[0037] 試驗(yàn)方法
[0038] 將超級鐵心制作成一定尺寸的疊層鐵心，并分別將超薄取向Si鋼板和非晶質(zhì)材 料制作成相同尺寸的卷繞鐵心，以各自最適宜各自材料的鐵心結(jié)構(gòu)，對此評價(jià)了其不同的 高頻電抗器性能。
[0039] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0040] 實(shí)驗(yàn)所得相關(guān)數(shù)據(jù)表明：雖然在使用上述兩種材料制作卷繞鐵心的過程中實(shí)施了 消除應(yīng)力退火，但其鐵損還是增大了，其中非晶質(zhì)材料的增大率最顯著；而使用超級鐵心時(shí) 卻無鐵損的增大（即鐵心與材料的鐵損相同）。
[0041] 2、低噪音
[0042] JNEX、JNHF的磁滯伸縮率為零，這是其他鐵心都沒有的優(yōu)良性能特征，因此由此超 級鐵心制作電抗器噪音極低。
[0043] 試驗(yàn)方法：
[0044] 采用JNHF的超級鐵心（板厚0. 1mm)、超薄取向Si鋼（板厚0. 1mm)、鐵系非晶材 料（板厚〇. 〇25mm)制成規(guī)定尺寸的卷繞鐵心和相同尺寸的切割環(huán)形鐵心；然后在規(guī)定條件 下測定了上述鐵心制成的電抗器的噪音水平。
[0045] 試驗(yàn)結(jié)果：
[0046] 查明了被PWM激磁時(shí)，噪音與磁通密度的關(guān)系：高頻電抗器的噪音值反映出材料 的磁滯伸縮特性，故本實(shí)用新型鐵心的噪音水平極低；且此超級鐵心與其他材料鐵心的噪 音差別隨磁通密度的增高而擴(kuò)大。
[0047] 高頻電抗器通過電工鋼板JNEX、JNHF和代表性高頻材料--超薄取向電工鋼板、 鐵系非晶材料分別制作了高頻電抗器，并對各自的特性做了實(shí)驗(yàn)研究和對比評價(jià)；通過對 其結(jié)構(gòu)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，獲得了以下結(jié)論：
[0048] (1)本實(shí)用新型高頻電抗器體積要比超薄取向電工鋼板、鐵系非晶材料制作的卷 鐵心商頻電抗器小許40 %左右，可大大地節(jié)約成本。
[0049] (2)本實(shí)用新型高頻電抗器損耗低，比普通產(chǎn)品低35%左右，具有重要節(jié)能意義。
[0050] (3)本實(shí)用新型高頻電抗器，可以大幅度降低高頻電抗器的噪音。具有重要的環(huán)保 意義。
[0051] 作為上述的本實(shí)用新型具有優(yōu)性能的高頻電抗器，除廣泛用作電力轉(zhuǎn)換電源設(shè)備 夕卜，也正在為當(dāng)今方興未艾的混合動力（油、氣+電動）汽車的電源采用，從而已成為對環(huán) 保和節(jié)能都可作出貢獻(xiàn)的重要產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1. 一種高頻電抗器，包括附加油枕、高低壓引出套管、油箱、散熱裝置、溫度監(jiān)測裝置、 電抗器本體、電抗器絕緣油、底座和端子箱，電抗器本體包括鐵心部份，鐵心部分包括鐵心、 鐵心夾件和鐵心拉緊裝置，其特征在于所述鐵心由多塊電工鋼板JNEX或JNHF平板疊層，多 個(gè)疊層拼裝成的疊鐵心結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電抗器，其特征在于油箱與外部聯(lián)接件間均用耐油、耐 腐蝕、防老化的密封件作為過渡密封聯(lián)接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻電抗器，其特征在于所述電抗器本體與油箱接觸處有下 部定位釘定位器身，油箱和器身的四面設(shè)置了限位裝置，在上部用吊螺桿與箱蓋連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高頻電抗器，其特征在于在高低壓引線的設(shè)置上選用電工木 作為引線固定的載體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中之一所述的高頻電抗器，其特征在于所述鐵心由兩個(gè)水平疊 層和三個(gè)堅(jiān)向疊層拼成"日"字形，其中堅(jiān)向疊層采用圓形橫截面，水平疊層橫截面中與堅(jiān) 向疊層銜接一側(cè)為平面，背側(cè)為橢圓截面形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻電抗器，其特征在于線圈的設(shè)置均繞在硬紙筒制作的骨 架上，并有撐條支撐外加墊塊和外撐條鎖緊。
【文檔編號】H01F17/04GK203910417SQ201420344706
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】陳金奎, 何朝陽 申請人:江蘇天利機(jī)電有限公司