26的μ H曲線，7’:Sendust μ 26 的 μ H 曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0045]實(shí)施例一:
[0046]本實(shí)施例提供了一種三相電抗器，該電抗器的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。該電抗器為三相三柱結(jié)構(gòu)，包括上軛部101和下軛部105、繞組102、三個(gè)芯柱103以及芯柱中的氣隙104。
[0047]其中上軛部101和下軛部105為由相對磁導(dǎo)率大于2000的高磁導(dǎo)率材料制成，通常由平面片狀材料疊片而成，例如由非晶鐵基合金疊片、納米晶鐵基合金疊片材料制成，或者由坡莫合金或硅鋼片疊片材料制成。
[0048]而芯柱103采用高飽和磁通密度的塊狀合金粉芯制成，并且由相對磁導(dǎo)率相對較低的低磁導(dǎo)率材料制成，芯柱103的相對磁導(dǎo)率例如為幾十到一百或二百，通常由非晶鐵基合金粉芯、非晶鈷基合金粉芯、納米晶鐵基粉芯或納米晶鈷基粉芯等合金粉芯制成，或者由鐵硅粉芯、鐵硅鋁粉芯或鐵鎳粉芯等合金粉芯制成。在優(yōu)選的方式中，上軛部101和下軛部105的材料的相對磁導(dǎo)率大于芯柱103的材料的相對磁導(dǎo)率10倍，在更加優(yōu)選的方式中，上軛部101和下軛部105的材料的相對磁導(dǎo)率大于芯柱103的材料的相對磁導(dǎo)率20倍。當(dāng)芯柱103的材料與上軛部101和下軛部105的材料的相對磁導(dǎo)率符合這樣的關(guān)系時(shí)，由其制作成的三相電抗器的各相的電感量差異小。
[0049]繞組102繞制與芯柱103上，繞組102可以為銅箔、鋁箔、銅線或者鋁線。在每一個(gè)芯柱103中都存在氣隙104，氣隙104由環(huán)氧樹脂、絕緣紙等材料填充。圖3示出了氣隙104在每一個(gè)芯柱103中均勻分布的情況，實(shí)際上，氣隙104在芯柱中的分布可以均勻也可以不均勻，氣隙的數(shù)量也可以根據(jù)需要調(diào)整，但是在每一個(gè)芯柱103中必須具有至少一個(gè)氣隙104。并且在芯柱103與上軛部101的交界處，以及芯柱103與下軛部105的交界處沒有氣隙分布。
[0050]在圖3所述的電抗器結(jié)構(gòu)中，在整個(gè)鐵芯磁路上，由于高磁導(dǎo)率材料的磁阻很小，因此由高磁導(dǎo)率材料制成的上軛部101和下軛部105中只分布了很小一部分繞組產(chǎn)生的磁壓，絕大多數(shù)磁壓分布在由低磁導(dǎo)率材料制成的芯柱103和氣隙104上。這樣采用了這種結(jié)構(gòu)的電抗器，其整體的銅損以及相應(yīng)的夾件損耗都會(huì)大幅度減少。
[0051]當(dāng)芯柱103采用塊狀合金粉芯制成時(shí)，由于塊狀合金粉芯的磁導(dǎo)率規(guī)格有限，可以在增加氣隙后通過調(diào)整氣隙的數(shù)量及大小調(diào)節(jié)整個(gè)由繞組繞制的芯柱的初始磁導(dǎo)率，從而使設(shè)計(jì)更加方便。
[0052]磁材料的磁導(dǎo)率μ、磁通密度B，磁場強(qiáng)度H的關(guān)系遵循B= μ H,如果合金粉芯制成的芯柱上沒有氣隙，在被施加一定的磁場強(qiáng)度后，合金粉芯的磁導(dǎo)率會(huì)隨著磁場強(qiáng)度的增加而降低。圖5中的曲線5’即為不開氣隙的典型的合金粉芯Sendusty26 (初始磁導(dǎo)率為26的鐵硅鋁)的磁通密度B隨著磁場強(qiáng)度H變化的曲線圖。由圖5可以看出，合金粉芯Sendust μ 26的磁導(dǎo)率μ (B/Η)隨著磁場強(qiáng)度H的增加而快速降低。以該類型的材料制成的電感感量也會(huì)隨著磁場強(qiáng)度H的增加而快速降低。
[0053]由磁材料的磁導(dǎo)率μ、磁通密度B，磁場強(qiáng)度H的關(guān)系可知在相同的磁導(dǎo)率情況下(如前所述，不同初始磁導(dǎo)率的材料可以通過開氣隙調(diào)節(jié)至初始磁導(dǎo)率相等)，飽和磁通密度Bs越大，所能承受的H越大，也即電流偏置特性越好。圖6為三種不同飽和磁通密度的磁芯材料的磁化曲線。如圖6所示，曲線I’、2’、3’分別表示三種不同的磁芯材料的磁化曲線，并且其飽和磁通密度之間的關(guān)系為Bs1>Bs2>Bs3。在這三種材料上開氣隙調(diào)整它們的磁導(dǎo)率，使三種材料的等效磁導(dǎo)率相等，且都等于μ △，如圖6所示，它們所能承受的磁場強(qiáng)度間的關(guān)系為Hdc;1>Hdc;2>Hdc;3。因此可以得出將不同飽和磁通密度的材料開氣隙調(diào)整它們的磁導(dǎo)率，使其初始磁導(dǎo)率相同的情況下，高飽和磁通密度材料所能承受的磁場強(qiáng)度較大，也即電流偏置特性更好。
[0054]以典型的合金粉芯Sendust材料為例，圖5為Sendust μ 26和Sendust μ 125(初始磁導(dǎo)率為125的鐵硅鋁)的BH曲線，其中曲線4’為Sendust μ 125的BH曲線，5’為Sendust μ 26的BH曲線。如圖5所示，Sendust μ 125的飽和磁通密度大于Sendust μ 26的飽和磁通密度。
[0055]當(dāng)在Sendusty 125上開氣隙使它的初始磁導(dǎo)率與Sendust μ 26相同時(shí),例如都為26時(shí)，Sendust μ 125和Sendust μ 26的μ H曲線如圖7所示，圖7中曲線6’為Sendust μ 125開氣隙將初始磁導(dǎo)率調(diào)整至26的μ H曲線，曲線7’為Sendust μ 26的μ H曲線，Sendust μ 125與Sendust μ 26的初始磁導(dǎo)率都為26。由圖7可知，曲線6’所顯示出的承受的磁場強(qiáng)度大于曲線V所顯示出的承受的磁場強(qiáng)度，也即曲線6’所表示的材料的電流偏置特性要優(yōu)于曲線7’所表示的材料的電流偏置特性。也即飽和磁通密度較高的合金粉芯材料開氣隙后可以得到更好的電流偏置特性。所以在粉芯柱上設(shè)置氣隙時(shí)，應(yīng)選用飽和磁通密度較大的材料。因此如圖3所示的芯柱103就是高飽和磁通密度合金粉芯，這里高飽和磁通密度是指材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大于等于1.2Τ，這在以下的實(shí)施例中也是如此。
[0056]同時(shí)由于合金粉芯是由合金粉末顆粒和絕緣顆粒壓制而成，在任意方向上都不會(huì)構(gòu)成連續(xù)的面狀導(dǎo)體，所以在合金粉芯上開氣隙后，磁力線垂直進(jìn)出合金粉芯不會(huì)產(chǎn)生類似圖2中所示的渦流。在合金粉芯和高導(dǎo)磁率的疊片材料交界處沒有氣隙，幾乎不會(huì)有垂直進(jìn)出疊片材料的擴(kuò)散磁通產(chǎn)生，就不會(huì)在疊片材料上產(chǎn)生圖2中所示的渦流。
[0057]圖4為圖3中A部分的局部放大示意圖，如圖4所示，氣隙104具有厚度h，繞組102距離芯柱也就是氣隙的最小距離為d。為了避免氣隙104處的磁力線切割繞組線圈中的導(dǎo)線產(chǎn)生損耗，優(yōu)選是繞組距離氣隙的最小距離d為氣隙厚度h的3-5倍左右。在優(yōu)選的方式中，氣隙h的厚度為Imm左右，繞組距離氣隙的最小距離d為5mm左右。
[0058]本實(shí)施例提供的三相電抗器結(jié)構(gòu)以高磁導(dǎo)率材料制成上軛部和下軛部，以低磁導(dǎo)率的合金粉芯材料制成芯柱，并且在芯柱中開氣隙，調(diào)整氣隙的厚度與繞組距氣隙的最小距離之間的關(guān)系，極大地降低渦流損耗。并且可以通過調(diào)整氣隙的數(shù)量及大小調(diào)節(jié)由繞組繞制的芯柱的初始磁導(dǎo)率，方便設(shè)計(jì)，容易得到電流偏置特性好的電抗器。
[0059]實(shí)施例二:
[0060]本實(shí)施例提供了另一種三相電抗器，該電抗器的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示。該電抗器為三相五柱結(jié)構(gòu)，包括上軛部201和下軛部205、繞組202、三個(gè)第一芯柱203以及芯柱中的氣隙204，與實(shí)施例一不同的是，本實(shí)施例的電抗器還包括兩個(gè)第二芯柱206，兩個(gè)第二芯柱206分別與所述上軛部201和下軛部205連接，三個(gè)第一芯柱203與兩個(gè)第二芯柱206交錯(cuò)設(shè)置，所述第二芯柱206的材料為相對磁導(dǎo)率大于2000的高相對磁導(dǎo)率材料制成，在優(yōu)選的方式中第二芯柱206的材料與上軛部201和下軛部205的材料相同。除此之夕卜，本實(shí)施例的電抗器結(jié)構(gòu)中其它部分材料的組成，氣隙的厚度，繞組距芯柱之間的距離的設(shè)置原理都與實(shí)施例一中的完全相同。
[0061]例如上軛部201和下軛部205為由相對磁導(dǎo)率大于2000的高磁導(dǎo)率材料制成，通常由平面片狀材料疊片而成，例如由非晶鐵基合金疊片、納米晶鐵基合金疊片材料制成，或者由坡莫合金或硅鋼片疊片材料制成。
[0062]而第一芯柱203采用高飽和磁通密度的塊狀合金粉芯制成，并且由相對磁導(dǎo)率相對較低的低磁導(dǎo)率材料制成，第一芯柱203的相對磁導(dǎo)率例如為幾十到一百或二百，通常由非晶鐵基合金粉芯、非晶鈷基合金粉芯、納米晶鐵基粉芯或納米晶鈷基粉芯等合金粉芯制成，或者由鐵硅粉芯、鐵硅鋁粉芯或鐵鎳粉芯等合金粉芯制成。在優(yōu)選的方式中，上軛部201和下軛部205的材料的相對磁導(dǎo)率大于第一芯柱203的材料的相對磁導(dǎo)率10倍,在更加優(yōu)選的方式中，上軛部201和下軛部205的材料的相對磁導(dǎo)率大于第一芯柱203的材料的相對磁導(dǎo)率20倍。當(dāng)?shù)谝恍局?03的材料與上軛部201和下軛部205的材料的相對磁導(dǎo)率符合這樣的關(guān)系時(shí)，由其制作層的三相電感器的各相的電感量差異小。
[0063]繞組202繞制與第一芯柱203上，繞組202可以為銅箔、鋁箔、銅線或者鋁線。在每一個(gè)第一芯柱203中都存在氣隙204，氣隙204由環(huán)氧樹脂、