RU170866U1 - Multiphase transformer - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике. Многофазный трансформатор содержит многофазную первичную обмотку, многофазную вторичную обмотку и шихтованный магнитопровод, состоящий из внутреннего и внешнего магнитопроводов. Внешний магнитопровод выполнен из штампованных листов электротехнической стали круглой формы двух размеров, имеющих одинаковый наружный диаметр и одинаковые пазы, открытые с внутренней стороны, но различный внутренний диаметр - большой и малый. Два вида листов внешнего магнитопровода при наборе в пакет в осевом направлении чередуются, в пазах пакета размещены катушки первичной и вторичной обмоток. Внутренний магнитопровод выполнен из листов кольцевой формы, состоящих из двух или более частей двух размеров, имеющих одинаковый внутренний диаметр, но различный внешний диаметр. Внешний диаметр первого кольца равен внутреннему диаметру одного листа внешнего магнитопровода, а внешний диаметр второго кольца равен внутреннему диаметру другого листа внешнего магнитопровода. Кольцевые листы с различным внешним диаметром внутреннего магнитопровода при сборке в пакет чередуются, с возможностью сопряжения с листами внешнего магнитопровода соответствующего размера. Достигается уменьшение осевой длины трансформатора и повышение его к.п.д.The utility model relates to electrical engineering. A multiphase transformer comprises a multiphase primary winding, a multiphase secondary winding, and a charged magnetic circuit consisting of internal and external magnetic circuits. The external magnetic circuit is made of stamped sheets of circular steel of two sizes, having the same outer diameter and the same grooves, open from the inside, but different inside diameters - large and small. Two types of sheets of the external magnetic circuit are alternating during stacking in a bag in the axial direction; coils of the primary and secondary windings are placed in the grooves of the package. The inner magnetic circuit is made of sheets of annular shape, consisting of two or more parts of two sizes, having the same inner diameter but different outer diameter. The outer diameter of the first ring is equal to the inner diameter of one sheet of the external magnetic circuit, and the outer diameter of the second ring is equal to the inner diameter of the other sheet of the external magnetic circuit. Ring sheets with different external diameters of the internal magnetic circuit are alternated during assembly into a package, with the possibility of interfacing with sheets of an external magnetic circuit of an appropriate size. Achieving a reduction in the axial length of the transformer and increasing its efficiency

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в многофазных полупроводниковых преобразователях, например, в выпрямителях, инверторах и преобразователях частоты, в электроэнергетических системах для изменения величины и повышения качества переменного напряжения, а также для изменения числа фаз напряжения.The utility model relates to electrical engineering and can be used in multiphase semiconductor converters, for example, in rectifiers, inverters and frequency converters, in electric power systems to change the magnitude and improve the quality of alternating voltage, as well as to change the number of voltage phases.

Аналогом является, например, многофазный трансформатор и способ его сборки (патент РФ №2401470, опубликован 10.10.2010), который содержит средний витой (шихтованный) кольцевой магнитопровод из двух колец равной высоты, шлифованных с одного торца и склеенных по торцовым не шлифованным поверхностям. Шихтованные зубцы прямоугольной формы наклеены на торцовые шлифованные поверхности колец. Каждая фазная обмотка трехфазной первичной обмотки выполнена в виде m/3 катушек. Многофазная вторичная обмотка уложена в пазы между зубцами.An analogue is, for example, a multiphase transformer and its assembly method (RF patent No. 2401470, published 10.10.2010), which contains an average twisted (sheathed) ring magnetic core of two rings of equal height, polished from one end and glued to non-polished end surfaces. Squared teeth of a rectangular shape are glued to the polished end surfaces of the rings. Each phase winding of a three-phase primary winding is made in the form of m / 3 coils. A multiphase secondary winding is laid in the grooves between the teeth.

Наиболее близок к предлагаемому многофазному трансформатору многофазный трансформатор и способ его сборки (патент РФ №2486620, опубликован 27.06.2013), который содержит многофазную первичную обмотку, многофазную вторичную обмотку и шихтованный магнитопровод. Шихтованный магнитопровод состоит из внутреннего и внешнего магнитопроводов. Внутренний магнитопровод выполнен из штампованных листов электротехнической стали круглой формы с одинаковыми пазами, открытыми с внешней стороны, но двух различных внешних диаметров - большого и малого, причем большой и малый листы магнитопровода при наборе в пакет в осевом направлении чередуются. В пазах пакета магнитопровода размещены катушки указанных выше первичной и вторичной обмоток. Внешний магнитопровод выполнен из листов кольцевой формы, состоящих из двух или более частей, двух размеров, имеющих одинаковый наружный диаметр, но различный внутренний диаметр, внутренний диаметр одного кольца равен внешнему диаметру большого листа внутреннего магнитопровода, а внутренний диаметр второго кольца равен внешнему диаметру малого листа внутреннего магнитопровода, при этом кольцевые листы с различным внутренним диаметром внешнего магнитопровода при сборке в пакет также, как и листы внутреннего магнитопровода, чередуются с возможностью сопряжения с листами внутреннего магнитопровода соответствующего размера.Closest to the proposed multiphase transformer is a multiphase transformer and a method for assembling it (RF patent No. 2486620, published 06/27/2013), which contains a multiphase primary winding, a multiphase secondary winding and a charged magnetic circuit. A charged magnetic circuit consists of an internal and external magnetic circuit. The inner magnetic circuit is made of stamped sheets of electrical steel of circular shape with the same grooves open from the outside, but two different external diameters - large and small, with the large and small sheets of the magnetic circuit alternating when stacked in a bag in the axial direction. Coils of the above primary and secondary windings are placed in the grooves of the magnetic circuit package. The external magnetic circuit is made of sheets of ring shape, consisting of two or more parts, two sizes having the same outer diameter, but different inner diameter, inner diameter of one ring is equal to the outer diameter of a large sheet of the inner magnetic circuit, and the inner diameter of the second ring is equal to the outer diameter of the small sheet an internal magnetic circuit, while ring sheets with different internal diameters of the external magnetic circuit, when assembled into a bag, as well as sheets of the internal magnetic circuit, alternate to mate with the internal magnetic sheets of appropriate size.

Недостатком прототипа является большая длина лобовых частей первичной и вторичной обмоток. Для того, чтобы разместить в пазах внутреннего магнитопровода две многофазные обмотки пазы в пакете внутреннего магнитопровода необходимо выполнить большой радиальной длины. Катушки обмотки размещаются в пазах магнитопровода с определенным относительным шагом, например, часто применяется относительный шаг 5/6. Длина периметра катушек должна быть достаточной, чтобы катушку можно было «растянуть» и установить в пазы магнитопровода с заданным шагом. По мере продвижения катушки в глубину паза расстояние между пазами, в которых размещены стороны катушки уменьшается, и длина лобовых частей катушки увеличивается. В результате при выполнении пазов открытых с внешней стороны магнитопровода длина лобовых частей катушек оказывается чрезмерно большой. Вследствие большой длины выступающих из магнитопровода лобовых частей обмоток увеличивается общее активное сопротивление первичной и вторичной обмоток, падает КПД трансформатора, возрастает общая осевая длина трансформатора.The disadvantage of the prototype is the large length of the frontal parts of the primary and secondary windings. In order to place two multiphase windings of the grooves in the grooves of the internal magnetic circuit in the package of the internal magnetic circuit, it is necessary to carry out a large radial length. The winding coils are placed in the grooves of the magnetic circuit with a certain relative step, for example, a relative step of 5/6 is often used. The length of the perimeter of the coils should be sufficient so that the coil can be "stretched" and installed in the grooves of the magnetic circuit with a given step. As the coil advances into the depth of the groove, the distance between the grooves in which the sides of the coil are located decreases and the length of the frontal parts of the coil increases. As a result, when performing grooves open from the outside of the magnetic circuit, the length of the frontal parts of the coils is excessively large. Due to the large length of the frontal portions of the windings protruding from the magnetic circuit, the total active resistance of the primary and secondary windings increases, the efficiency of the transformer decreases, and the total axial length of the transformer increases.

Предлагаемая полезная модель позволит уменьшить длины лобовых частей обмоток и создать многофазный трансформатор с более высоким к.п.д. и меньшей осевой длиной.The proposed utility model will reduce the length of the frontal parts of the windings and create a multiphase transformer with a higher efficiency and shorter axial length.

Это достигается тем, что в многофазном трансформаторе, содержащем многофазную первичную обмотку, многофазную вторичную обмотку и шихтованный магнитопровод, состоящий из внутреннего и внешнего магнитопроводов, согласно полезной модели, внешний магнитопровод выполнен из штампованных листов электротехнической стали круглой формы, имеющих одинаковый наружный диаметр и одинаковые пазы, открытые с внутренней стороны, но различный внутренний диаметр - большой и малый, причем два вида листов внешнего магнитопровода при наборе в пакет в осевом направлении чередуются. В пазах пакета внешнего магнитопровода размещены катушки указанных выше первичной и вторичной обмоток. Внутренний магнитопровод выполнен из листов кольцевой формы, состоящих из двух или более частей, двух размеров, имеющих одинаковый внутренний диаметр, но различный внешний диаметр. Внешний диаметр первого кольца равен внутреннему диаметру одного листа внешнего магнитопровода, а внешний диаметр второго кольца равен внутреннему диаметру другого листа внешнего магнитопровода, при этом кольцевые листы с различным внешним диаметром внутреннего магнитопровода при сборке в пакет чередуются, чтобы обеспечить сопряжение с листами внешнего магнитопровода соответствующего размера.This is achieved by the fact that in a multiphase transformer containing a multiphase primary winding, a multiphase secondary winding and a charged magnetic circuit, consisting of internal and external magnetic circuits, according to a utility model, the external magnetic circuit is made of stamped sheets of electrical steel of round shape having the same outer diameter and the same grooves open from the inside, but different internal diameters - large and small, moreover, two types of sheets of the external magnetic circuit when typing in a packet in the axle m direction alternate. In the grooves of the package of the external magnetic circuit there are coils of the above primary and secondary windings. The inner magnetic circuit is made of sheets of annular shape, consisting of two or more parts, two sizes, having the same inner diameter but different outer diameter. The outer diameter of the first ring is equal to the inner diameter of one sheet of the outer magnetic core, and the outer diameter of the second ring is equal to the inner diameter of another sheet of the outer magnetic core, while the ring sheets with different outer diameters of the inner magnetic core are alternated when assembled into a bag to ensure interfacing with the sheets of the outer magnetic core of the appropriate size .

Предлагаемая конструкция многофазного трансформатора позволит уменьшить длину лобовых частей обмоток и за счет этого создать многофазный трансформатор с меньшей осевой длиной и более высоким к.п.д.The proposed design of a multiphase transformer will reduce the length of the frontal parts of the windings and thereby create a multiphase transformer with a shorter axial length and a higher efficiency.

На фиг. 1 приведены один лист внешнего магнитопровода многофазного трансформатора и кольцевой лист внутреннего магнитопровода, наружный диаметр которого совпадает с внутренним диаметром листа внешнего магнитопровода. На фиг. 2 - другой лист внешнего магнитопровода с меньшим внутренним диаметром, чем первый лист, и кольцевой лист внутреннего магнитопровода, который сопрягается с данным листом внешнего магнитопровода. На фиг. 3 показан пакет внешнего магнитопровода в сборе. На фиг. 4 показана пакет внешнего магнитопровода с первичной обмотки в пазах пакета. На фиг.5 - пакет внешнего магнитопровода с первичной и вторичной обмотками. На фиг. 6 показан многофазный трансформатор в сборе с установленным внутренним магнитопроводом.In FIG. Figure 1 shows one sheet of the external magnetic circuit of a multiphase transformer and an annular sheet of the internal magnetic circuit, the outer diameter of which coincides with the inner diameter of the sheet of the external magnetic circuit. In FIG. 2 - another sheet of the external magnetic circuit with a smaller inner diameter than the first sheet, and an annular sheet of the internal magnetic circuit that mates with this sheet of the external magnetic circuit. In FIG. 3 shows an assembly of an external magnetic circuit. In FIG. 4 shows the package of the external magnetic circuit with the primary winding in the grooves of the package. Figure 5 - package of the external magnetic circuit with primary and secondary windings. In FIG. 6 shows a multi-phase transformer assembly with an installed internal magnetic circuit.

На фиг. 1 показан лист 1 внешнего магнитопровода круглой формы с пазами, открытыми с внутренней стороны, внешний диаметр которого равен D, а внутренний D1. Кольцевой лист внутреннего магнитопровода, предназначенный для сопряжения с листом 1, состоит из четырех частей, двух частей 2 и двух частей 3 и имеет наружный диаметр D1 и внутренний диаметр D3. На фиг. 2 лист 4 внешнего магнитопровода с такими же пазами и внешним диаметром D, как и у листа 1. Внутренний диаметр D2 листа 4 меньше внутреннего диаметра D1 листа 1. Кольцевой лист внутреннего магнитопровода, предназначенный для сопряжения с листом 4, состоит из частей 5 и 6 и имеет наружный диаметр D2 и внутренний диаметр D3.In FIG. 1 shows a sheet 1 of an outer circular magnetic circuit with grooves open on the inside, the outer diameter of which is D and the inner D1. The annular sheet of the inner magnetic circuit, designed to interface with the sheet 1, consists of four parts, two parts 2 and two parts 3 and has an outer diameter D1 and an inner diameter D3. In FIG. 2 sheet 4 of the external magnetic circuit with the same grooves and external diameter D as that of sheet 1. The inner diameter D2 of sheet 4 is smaller than the internal diameter D1 of sheet 1. The annular sheet of the internal magnetic circuit designed to interface with sheet 4 consists of parts 5 and 6 and has an outer diameter D2 and an inner diameter D3.

На фиг. 3 показан пакет внешнего магнитопровода многофазного трансформатора, набранный из чередующихся листов 1 и 4. По краям пакета располагаются нажимные листы 7, выполненные из диэлектрика, например, из стеклотекстолита. На фиг. 4 показан пакет внешнего магнитопровода с установленной в пазах первичной обмоткой 8. Для примера в двенадцати пазах внешнего магнитопровода установлена трехфазная двухслойная распределенная обмотка с шагом 5/6. На фиг. 5 показано размещение в пазах внешнего магнитопровода вторичной обмотки 9. На фиг. 5 показана обмотка 9, состоящая из двенадцати катушек, имеющих зубцовый шаг. Обмотка 9 позволяет получить двенадцатифазное вторичное напряжение.In FIG. 3 shows a package of an external magnetic core of a multiphase transformer, drawn from alternating sheets 1 and 4. On the edges of the package are pressure sheets 7 made of a dielectric, for example, fiberglass. In FIG. 4 shows a package of an external magnetic circuit with a primary winding 8 installed in the grooves. For example, a three-phase two-layer distributed winding with a step of 5/6 is installed in the twelve grooves of the external magnetic circuit. In FIG. 5 shows the placement in the slots of the external magnetic circuit of the secondary winding 9. FIG. 5 shows a winding 9 consisting of twelve coils having a tooth pitch. The winding 9 allows you to get a twelve-phase secondary voltage.

После размещения в пазах пакета внешнего магнитопровода первичной 8 и вторичной 9 обмоток в многофазном трансформаторе устанавливаются кольцевые листы внутреннего магнитопровода. Сначала в зазоры между листами 4, имеющими внутренний диаметр D2, устанавливаются кольцевые листы, состоящие из частей 2 и 3 и имеющие наружный диаметр D1 больший, чем D2. При этом первыми устанавливают части 2, а затем части 3. Кольцевые листы, состоящие из частей 2 и 3 сопрягаются встык с листами 1, имеющими внутренний диаметр D1. После этого в зазор между кольцевыми листами, состоящими из частей 2 и 3, устанавливают кольцевые листы, состоящие из частей 5 и 6 и имеющие наружный диаметр D2, которые сопрягаются встык с листами 4, имеющими внутренний диаметр D2. Первыми устанавливают части 5, а затем части 6. На фиг. 6 показан многофазный трансформатор после установки внутреннего магнитопровода. Верхний кольцевой лист состоит из частей 2 и 3.After placing the primary 8 and secondary 9 windings in the grooves of the package of the external magnetic circuit, ring sheets of the internal magnetic circuit are installed in the multiphase transformer. First, annular sheets consisting of parts 2 and 3 and having an outer diameter D1 larger than D2 are installed in the gaps between sheets 4 having an inner diameter D2. In this case, the parts 2 and then the parts 3 are installed first. The annular sheets consisting of parts 2 and 3 are mated end-to-end with the sheets 1 having an inner diameter D1. After that, in the gap between the annular sheets consisting of parts 2 and 3, set annular sheets consisting of parts 5 and 6 and having an outer diameter D2, which are mated end-to-end with sheets 4 having an inner diameter D2. Parts 5 and then parts 6 are installed first. In FIG. 6 shows a multiphase transformer after installing the internal magnetic circuit. The upper annular sheet consists of parts 2 and 3.

После установки внутреннего магнитопровода элементы магнитопровода фиксируются конструктивными приспособлениями (например, скобки, шпильки), не показанными на фиг. 6, и выполняются завершающие технологические операции - пропитка, просушка и т.д.After installing the internal magnetic circuit, the elements of the magnetic circuit are fixed with structural devices (for example, brackets, pins), not shown in FIG. 6, and the final technological operations are carried out - impregnation, drying, etc.

Предлагаемый многофазный трансформатор работает следующим образом: на первичную обмотку подается исходное многофазное (например, трехфазное) переменное напряжение, многофазный ток первичной обмотки создает в магнитопроводе вращающееся магнитное поле, которое индуцирует в фазах вторичной обмотки э.д.с., и на выходе вторичной обмотки можно получить многофазное напряжение с заданным числом фаз и заданной амплитудой.The proposed multiphase transformer operates as follows: the initial multiphase (for example, three-phase) alternating voltage is supplied to the primary winding, the multiphase current of the primary winding creates a rotating magnetic field in the magnetic circuit, which induces an emf in the phases of the secondary winding, and at the output of the secondary winding it is possible to obtain a multiphase voltage with a given number of phases and a given amplitude.

В предлагаемом многофазном трансформаторе катушки обмоток устанавливаются в пазы пакета внешнего магнитопровода, открытые с внутренней стороны. Расстояние между пазами с внутренней стороны пакета магнитопровода мало, а по мере продвижения катушек в глубины паза расстояние между пазами увеличивается. Это дает возможность выполнять катушки с минимально необходимым периметром и сократить длину лобовых частей катушек. В результате осевая длина трансформатора за счет уменьшения выступающих лобовых частей обмоток уменьшается. Уменьшается сопротивление проводников обмоток трансформатора и повышается КПД.In the proposed multiphase transformer, the coil of the windings are installed in the grooves of the package of the external magnetic circuit, open from the inside. The distance between the grooves on the inside of the magnetic circuit pack is small, and as the coils advance into the depths of the groove, the distance between the grooves increases. This makes it possible to perform coils with the minimum necessary perimeter and reduce the length of the frontal parts of the coils. As a result, the axial length of the transformer due to the reduction of the protruding frontal parts of the windings is reduced. The resistance of the conductors of the transformer windings decreases and the efficiency increases.

Claims (1)

Многофазный трансформатор, содержащий многофазную первичную обмотку, многофазную вторичную обмотку и шихтованный магнитопровод, состоящий из внутреннего и внешнего магнитопроводов, отличающийся тем, что внешний магнитопровод выполнен из штампованных листов электротехнической стали круглой формы двух размеров, имеющих одинаковый наружный диаметр и одинаковые пазы, открытые с внутренней стороны, но различный внутренний диаметр - большой и малый, причем два вида листов внешнего магнитопровода при наборе в пакет в осевом направлении чередуются, в пазах пакета размещены катушки первичной и вторичной обмоток, а внутренний магнитопровод выполнен из листов кольцевой формы, состоящих из двух или более частей двух размеров, имеющих одинаковый внутренний диаметр, но различный внешний диаметр, внешний диаметр первого кольца равен внутреннему диаметру одного листа внешнего магнитопровода, а внешний диаметр второго кольца равен внутреннему диаметру другого листа внешнего магнитопровода, при этом кольцевые листы с различным внешним диаметром внутреннего магнитопровода при сборке в пакет чередуются, с возможностью сопряжения с листами внешнего магнитопровода соответствующего размера.A multiphase transformer comprising a multiphase primary winding, a multiphase secondary winding and a lined magnetic circuit, consisting of internal and external magnetic circuits, characterized in that the external magnetic circuit is made of stamped sheets of circular steel of two sizes having the same outer diameter and the same grooves open from the inner sides, but different internal diameters - large and small, moreover, two types of sheets of the external magnetic circuit when typing into a bag in the axial direction rides, coils of the primary and secondary windings are placed in the grooves of the package, and the inner magnetic core is made of sheets of a ring shape, consisting of two or more parts of two sizes having the same inner diameter but different outer diameter, the outer diameter of the first ring is equal to the inner diameter of one outer sheet the magnetic circuit, and the outer diameter of the second ring is equal to the inner diameter of another sheet of the external magnetic circuit, while ring sheets with different external diameters of the internal magnetic circuit when orc in alternate packet, to mate with the external magnetic sheets of appropriate size.

Images