RU2334297C1

RU2334297C1 - Inductors and methods of its manufacturing

Info

Publication number: RU2334297C1
Application number: RU2007124845/09A
Authority: RU
Inventors: ева Людмила Михайловна Пестр (RU); Людмила Михайловна Пестряева; Алексей Сергеевич Кожевин (RU); Алексей Сергеевич Кожевин; Николай Владимирович Гутов (RU); Николай Владимирович Гутов; нский Андрей Николаевич Земл (RU); Андрей Николаевич Землянский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "РОСЭНЕРГОТРАНС"
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2008-09-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in inductor which is of cylindricity and contains winds, reeled by km parallel wires (where k, m - integer, k≥1, m≥1), sources of which are located at one end of its face, and finish - on the other end. Parallel wires are divided into m parallel groups, every of which contains m tandem parts, reeled to by parallel wires and located at m floors and m concenters, one of which is inside, and other - outside. Parts, forming different groups, are interchanged in axial and radial direction. Each group of parallel wires is located on every floor and all concenters, at that m - quantity of groups, concenters, floors in inductor and parts in every of group, m - integer ≥ 2; k - quantity of parallel wires in group, k - integer ≥1. According to the second independent claim, it is introduced method of inductor manufacturing.

EFFECT: expansion of features by means of usage at high heavy current.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в производстве обмоток реакторов (индуктивных сопротивлений).The invention relates to electrical engineering, in particular to transformer building, and may find application in the production of reactor windings (inductive resistances).

Известна катушка индуктивности, имеющая цилиндрическую форму, содержащая витки, намотанные km параллельными проводами (где k, m - целые числа, k≥1, m≥1), начала которых расположены на одном торце катушки, а концы - на другом [Л.1].A known inductor having a cylindrical shape, containing turns, wound km parallel wires (where k, m are integers, k≥1, m≥1), the beginnings of which are located on one end of the coil, and the ends on the other [L.1 ].

Способ изготовления катушки индуктивности в соответствии с [Л.1] заключается в осуществлении последовательной намотки катушки km параллельными проводами (где k, m - целые числа, k≥1, m≥1).A method of manufacturing an inductor in accordance with [L.1] is to sequentially wind the km coil with parallel wires (where k, m are integers, k≥1, m≥1).

Описанные выше конструкция катушки индуктивности и способ ее изготовления характеризуются ограниченными функциональными возможностями, в частности, они не могут быть реализованы в случаях, когда значения токов катушки индуктивности достигают большой величины, требующей значительного числа параллельных проводов (например, при значениях токов 3000 А и более число параллельных проводов может достигать 32-х и более при сечении каждого многожильного алюминиевого провода 95 мм²).The design of the inductor described above and the method of its manufacture are characterized by limited functionality, in particular, they cannot be implemented in cases where the values of the currents of the inductor reach a large value, requiring a significant number of parallel wires (for example, at currents of 3000 A or more, the number parallel wires can reach 32 or more with a cross-section of each stranded aluminum wire 95 mm ² ).

Изобретением решается задача создания катушки индуктивности и способа ее изготовления, лишенных указанных выше недостатков, характеризующихся широкими функциональными возможностями благодаря обеспечению возможности создания катушки при любом требуемом достаточно большом количестве параллельных проводов.The invention solves the problem of creating an inductor and a method for its manufacture, devoid of the above disadvantages, characterized by wide functionality due to the possibility of creating a coil for any required sufficiently large number of parallel wires.

Для решения поставленной задачи в катушке индуктивности, имеющей цилиндрическую форму, содержащей витки, намотанные km параллельными проводами (где k, m - целые числа, k≥1, m≥2), начала которых расположены на одном ее торце, а концы - на другом торце, предложено согласно настоящему изобретению параллельные провода разделять на m параллельных групп, каждая из которых содержит m последовательно соединенных частей, намотанных k параллельными проводами и расположенных на m этажах и m концентрах, один из которых внутренний, а другой - наружный, а части, образующие разные группы, чередовать в осевом и радиальном направлениях, а каждую группу параллельных проводов расположить на всех этажах и всех концентрах, где m - число групп, концентров, этажей в катушке и частей в каждой из групп, m - целое число ≥ 2; k - число параллельных проводов в группе, k - целое число ≥ 1.To solve the problem in an inductance coil having a cylindrical shape, containing turns wound by km parallel wires (where k, m are integers, k≥1, m≥2), the beginnings of which are located on one of its ends, and the ends - on the other end, it is proposed according to the present invention to divide parallel wires into m parallel groups, each of which contains m series-connected parts wound k parallel wires and located on m floors and m concentrates, one of which is internal and the other external, and parts alternating in different axial and radial directions, and arrange each group of parallel wires on all floors and all concentrates, where m is the number of groups, concentrates, floors in the coil and parts in each group, m is an integer ≥ 2; k is the number of parallel wires in the group, k is an integer ≥ 1.

Для решения поставленной задачи в способе изготовления катушки индуктивности, при котором осуществляют последовательную намотку витков параллельными проводами, предложено согласно настоящему изобретению перед последовательной намоткой катушки параллельными проводами провода разделять на m параллельных групп, затем в каждой из m параллельных групп поочередно наматывать m частей k параллельными проводами, образуя m этажей таким образом, что начала (m-1) частей проводов каждого этажа соединять с концами (m-1) частей проводов соседнего этажа и располагать провода каждой части параллельной группы, намотанной последующей, на соседнем концентре, при этом параллельные провода части, расположенной на внутреннем концентре, соединять с параллельными проводами части, расположенной на наружном концентре соседнего этажа; при этом при m=2 намотка параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров может быть осуществлена одновременно в противоположных направлениях; при этом при m>2 намотка параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров может быть осуществлена поочередно в одном направлении, где m - число групп, концентров, этажей в катушке и частей в каждой из групп, m - целое число ≥ 2; k - число параллельных проводов в группе, k - целое число ≥ 1.To solve the problem in a method of manufacturing an inductor in which the coils are sequentially wound with parallel wires, it is proposed according to the present invention to divide the wires into m parallel groups before sequentially winding the coil with parallel wires, then in each of m parallel groups wrap m parts k with parallel wires , forming m floors in such a way that the beginning (m-1) of the parts of the wires of each floor is connected to the ends (m-1) of the parts of the wires of the next floor and arrange the wires of each part of the parallel group, wound next, on the adjacent concentrator, while parallel wires of the part located on the inner concentrate, connect with the parallel wires of the part located on the outer concentrator of the next floor; with m = 2, the winding of parallel wires of parts of different groups of each of the concentrates can be carried out simultaneously in opposite directions; moreover, when m> 2, the winding of parallel wires of parts of different groups of each of the concentrates can be carried out alternately in one direction, where m is the number of groups, concentrates, floors in the coil and parts in each of the groups, m is an integer ≥ 2; k is the number of parallel wires in the group, k is an integer ≥ 1.

Изобретение поясняется на примере выполнения чертежами (фиг.1, фиг.2), представляющими собой соответственно осевые разрезы катушки индуктивности для двух различных вариантов реализации изобретения.The invention is illustrated by the example of the drawings (Fig. 1, Fig. 2), which are respectively axial sections of an inductor for two different embodiments of the invention.

Представленная на фиг.1 катушка индуктивности 1, намотанная посредством восьми km=8 параллельных проводов, начала которых 2÷9 расположены на одном торце 10, а концы 11÷18 расположены на другом, противоположном торце 19 катушки 1. Параллельные провода разделены на m=4 (m>2) группы 20, 21, 22, 23, каждая из которых содержит m=4 последовательно соединенные части, а именно:The inductance coil 1 shown in FIG. 1, wound by eight km = 8 parallel wires, the beginning of which 2 ÷ 9 are located on one end 10, and the ends 11 ÷ 18 are located on the other opposite end 19 of coil 1. The parallel wires are divided by m = 4 (m> 2) groups 20, 21, 22, 23, each of which contains m = 4 series-connected parts, namely:

группа 20 содержит части 24, 25, 26, 27;group 20 contains parts 24, 25, 26, 27;

группа 21 содержит части 28, 29, 30, 31;group 21 contains parts 28, 29, 30, 31;

группа 22 содержит части 32, 33, 34, 35;group 22 contains parts 32, 33, 34, 35;

группа 23 содержит части 36, 37, 38, 39.group 23 contains parts 36, 37, 38, 39.

Часть 24, входящая в группу 20, часть 28, входящая в группу 21, часть 32, входящая в группу 22, и часть 36, входящая в группу 23, расположены на первом снизу этаже 40.Part 24, part of group 20, part 28, part of group 21, part 32, part of group 22, and part 36, part of group 23, are located on the first lower floor 40.

Часть 29, входящая в группу 21, часть 33, входящая в группу 22, часть 37, входящая в группу 23, и часть 25, входящая в группу 20, расположены на втором снизу этаже 41.Part 29, part of group 21, part 33, part of group 22, part 37, part of group 23, and part 25, part of group 20, are located on the second lower floor 41.

Часть 34, входящая в группу 22, часть 38, входящая в группу 23, часть 26, входящая в группу 20, и часть 30, входящая в группу 21, расположены на третьем снизу этаже 42.Part 34, part of group 22, part 38, part of group 23, part 26, part of group 20, and part 30, part of group 21, are located on the third lower floor 42.

Часть 39, входящая в группу 23, часть 27, входящая в группу 20, часть 31, входящая в группу 21, и часть 35, входящая в группу 22, расположены на втором снизу этаже 43.Part 39, part of group 23, part 27, part of group 20, part 31, part of group 21, and part 35, part of group 22, are located on the second lower floor 43.

Из фиг.1 видно, что каждая из групп проводов расположена на всех (четырех) этажах.From figure 1 it is seen that each of the groups of wires is located on all (four) floors.

В то же время часть 24, входящая в группу 20, часть 29, входящая в группу 21, часть 34, входящая в группу 22, и часть 39, входящая в группу 23, расположены на внутреннем, ближайшем к центру, концентре 44.At the same time, part 24, included in group 20, part 29, included in group 21, part 34, included in group 22, and part 39, included in group 23, are located on the inner concentrator 44 that is closest to the center.

Часть 28, входящая в группу 21, часть 33, входящая в группу 22, часть 38, входящая в группу 23, и часть 27, входящая в группу 20, расположены на втором от центра концентре 45.Part 28, part of group 21, part 33, part of group 22, part 38, part of group 23, and part 27, part of group 20, are located on the second center 45 from the center.

Часть 32, входящая в группу 22, часть 37, входящая в группу 23, часть 26, входящая в группу 20, и часть 31, входящая в группу 21, расположены на третьем от центра концентре 46.Part 32, part of group 22, part 37, part of group 23, part 26, part of group 20, and part 31, part of group 21, are located on the third center 46 from the center.

Часть 36, входящая в группу 23, часть 25, входящая в группу 20, часть 30, входящая в группу 21, и часть 35, входящая в группу 22, расположены на четвертом от центра, наружном, концентре 47.Part 36, part of group 23, part 25, part of group 20, part 30, part of group 21, and part 35, part of group 22, are located on the fourth from the center, outer, center 47.

Следовательно, каждая из групп проводов в радиальном направлении расположена на всех концентрах.Therefore, each of the groups of wires in the radial direction is located on all concentrates.

Представленная на фиг.2 катушка индуктивности 1, намотанная посредством восьми km=8 параллельных проводов, начала которых 2÷9 расположены на одном торце 10, а концы 11÷18 расположены на другом, противоположном торце 19 катушки 1. Параллельные провода разделены на m=2 группы 20 и 21, каждая из которых содержит m=2 последовательно соединенные части, а именно:The inductor 1 shown in FIG. 2 is wound through eight km = 8 parallel wires, the start of which 2 ÷ 9 are located on one end 10, and the ends 11 ÷ 18 are located on the other opposite end 19 of coil 1. The parallel wires are divided by m = 2 groups 20 and 21, each of which contains m = 2 series-connected parts, namely:

группа 20 содержит части 22 и 23;group 20 contains parts 22 and 23;

группа 21 содержит части 24 и 25.group 21 contains parts 24 and 25.

Часть 22, входящая в группу 20, и часть 24, входящая в группу 21, расположены на первом снизу по высоте этаже 26; часть 23, входящая в группу 20, и часть 25, входящая в группу 21, расположены на втором снизу по высоте этаже 27. Следовательно, каждая из групп проводов 20 и 21 в осевом направлении расположена на всех (двух) этажах.Part 22, which is part of group 20, and part 24, which is part of group 21, are located on the first floor 26, which is lower in height; part 23, which is part of group 20, and part 25, which is part of group 21, are located on the second lower floor floor 27. Therefore, each of the groups of wires 20 and 21 in the axial direction is located on all (two) floors.

В то же время часть 22, входящая в группу 20, и часть 25, входящая в группу 21, расположены на внутреннем концентре 28; часть 24, входящая в группу 21, и часть 23, входящая в группу 20, расположены на наружном концентре 29. Следовательно, каждая из групп проводов в радиальном направлении расположена на всех концентрах.At the same time, part 22, included in group 20, and part 25, included in group 21, are located on the inner concentrate 28; part 24, which is part of group 21, and part 23, which is part of group 20, are located on the outer concentrator 29. Therefore, each of the groups of wires in the radial direction is located on all concentrates.

Таким образом, на фиг.1 и 2 представлены катушки с витками, намотанными km параллельными проводами, начала которых расположены на одном торце катушки, а концы - на другом, противоположном, ее торце, а параллельные провода разделены на m параллельных групп, каждая из которых содержит m последовательно соединенных частей, намотанных k параллельными проводами и расположенных на m этажах и m концентрах, один из которых - внутренний, а другой - наружный, таким образом, что части, образующие разные группы параллельных проводов, чередуются в осевом и радиальном направлениях, при этом каждая группа расположена на всех этажах и на всех концентрах.Thus, Figs. 1 and 2 show coils with turns wound by km parallel wires, the beginnings of which are located on one end of the coil, and the ends - on the other, opposite, its end, and parallel wires are divided into m parallel groups, each of which contains m series-connected parts wound with k parallel wires and located on m floors and m concentrates, one of which is internal and the other external, so that the parts forming different groups of parallel wires alternate in axial and radial cial directions, wherein each group is located on every floor and all conc.

Способ изготовления описанной выше катушки индуктивности состоит в следующем.A method of manufacturing the inductor described above is as follows.

Перед последовательной намоткой катушки восемью параллельными проводами (в соответствии с фиг.1) провода разделяют на m=4 параллельных группы.Before sequential winding of the coil with eight parallel wires (in accordance with FIG. 1), the wires are divided into m = 4 parallel groups.

Сначала наматывают часть 24 группы 20 двумя параллельными проводами с началами 2 и 3 на внутреннем концентре 44, затем наматывают часть 28 группы 21 проводами с началами 4 и 5 на концентре 45, следующей наматывают часть 29, последовательно соединенную с частью 28 и расположенную на концентре 44, соседнем с концентром 45, затем проводами с началами 6 и 7 наматывают часть 32 группы 22 на концентре 46, поочередно наматывают часть 33 этой же группы на соседнем концентре 45, затем часть 34 группы 22 на соседнем концентре 44. И, наконец, проводами с началами 8 и 9 наматывают часть 36 группы 40 на концентре 47, затем последовательно соединенную с ней часть 37 группы 23 наматывают на концентре 46, соседнем с концентром 47, затем часть 38 группы 23 наматывают на концентре 45, соседнем с концентром 46, и, наконец, часть 39 группы 23 наматывают на внутреннем концентре 44, соседнем с концентром 45.First, part 24 of group 20 is wound with two parallel wires with beginnings 2 and 3 on the inner concentrate 44, then part 28 of group 21 is wound with wires with beginnings 4 and 5 on the concentrate 45, the next part is wound 29, connected in series with part 28 and located on the concentrate 44 adjacent to the concentrate 45, then part 32 of group 22 on the concentrate 46 is wound with wires with beginnings 6 and 7, part 33 of the same group in the neighboring concentrate 45 is alternately wound, then part 34 of group 22 on the neighboring concentrate 44. And, finally, with wires I start winding 8 and 9 t part 36 of group 40 on concentrate 47, then part 23 of group 23 connected in series to it is wound on concentrate 46 adjacent to concentrate 47, then part 38 of group 23 is wound on concentrate 45 adjacent to concentrate 46, and finally part 39 of group 23 are wound on an inner concentrate 44 adjacent to the concentrate 45.

После этого провода от частей, расположенных на внутреннем концентре 44, поочередно соединяют с проводами частей, расположенных на наружном концентре и соседнем этаже: часть 24 соединяют с частью 25, затем часть 26 с частью 27, поочередно переходя с одного концентра 47 на другой, соседний концентр 46, а с концентра 46 - на концентр 45.After this, the wires from the parts located on the inner concentrate 44 are alternately connected to the wires of the parts located on the outer concentrate and the next floor: part 24 is connected to part 25, then part 26 to part 27, alternately switching from one concentrate 47 to another, neighboring concentrate 46, and with concentrate 46 - to concentrate 45.

Провода части 29, расположенной на внутреннем концентре 44, соединяют с проводами части 30, расположенной на наружном концентре 47, затем наматывают витки части 31, расположенной на соседнем концентре 46. Провода части 34, расположенной на внутреннем концентре 44, соединяют с проводами части 35 и наматывают эту часть 35, располагая ее на наружном концентре 47.The wires of the part 29 located on the inner hub 44 are connected to the wires of the part 30 located on the outer hub 47, then the coils of the part 31 located on the adjacent hub 46 are wound. The wires of the part 34 located on the inner hub 44 are connected to the wires of the part 35 and wrap this part 35, placing it on the outer concentrate 47.

Таким образом, провода (m-1)=3 частей каждого этажа соединены с проводами (m-1)=3 частей следующего этажа, расположенных на соседних концентрах, при этом провода всех частей разных групп одного любого концентра наматывают в одном направлении.Thus, the wires (m-1) = 3 parts of each floor are connected to the wires (m-1) = 3 parts of the next floor located on adjacent concentrates, while the wires of all parts of different groups of one of any concentrate are wound in one direction.

При m=2 (см. фиг.2) параллельные провода делят на две группы, и намотку параллельных проводов частей разных групп осуществляют от торцов к середине, сначала наматывают части, расположенные на внутреннем концентре, затем - части, расположенные на наружном концентре; при этом намотку проводов каждого из концентров осуществляют одновременно в противоположных направлениях.When m = 2 (see figure 2), parallel wires are divided into two groups, and the parallel wires of parts of different groups are wound from the ends to the middle, first the parts located on the inner concentrate are wound, then the parts located on the external concentrate; while the winding of the wires of each of the concentrates is carried out simultaneously in opposite directions.

При m>2 (см. фиг.1) параллельные провода делят на m групп, и намотку параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров осуществляют в одном направлении; при этом намотку проводов каждого из концентров осуществляют одновременно в одном направлении.When m> 2 (see Fig. 1), parallel wires are divided into m groups, and the parallel wires of parts of different groups of each concentrate are wound in the same direction; while the winding of the wires of each of the concentrates is carried out simultaneously in one direction.

Благодаря тому что все группы параллельных проводов расположены на всех концентрах и на всех этажах, они находятся в одинаковых магнитных полях; что обеспечивает равномерное токораспределение по параллельным проводам.Due to the fact that all groups of parallel wires are located on all concentrates and on all floors, they are in the same magnetic fields; which provides uniform current distribution over parallel wires.

В то же время описанный способ изготовления катушки индуктивности значительно облегчает намотку катушки при большом количестве параллельных проводов, благодаря делению проводов на группы и одновременной намотке меньшим числом проводов.At the same time, the described method of manufacturing an inductor significantly facilitates the winding of the coil with a large number of parallel wires, due to the division of wires into groups and the simultaneous winding of a smaller number of wires.

В соответствии с заявляемым решением в ООО «Росэнерготранс» разработана техническая документация на катушку индуктивности и способ ее изготовления. Изготовлен в соответствии с заявляемым способом опытный образец катушки описанной конструкции. Проведенные испытания подтвердили работоспособность катушки индуктивности и широкие возможности ее практического применения в будущем.In accordance with the claimed decision, LLC Rosenergotrans developed the technical documentation for the inductor and the method for its manufacture. Made in accordance with the claimed method, a prototype coil of the described design. The tests carried out confirmed the operability of the inductor and the wide possibilities of its practical application in the future.

Литература:Literature:

1. Патент РФ №54694 на полезную модель, МПК H01F 27/30, 2006 г.1. RF patent No. 54694 for utility model, IPC H01F 27/30, 2006

Claims

1. Катушка индуктивности, имеющая цилиндрическую форму, содержащая витки, намотанные km параллельными проводами (где k, m - целые числа, k≥1, m≥2), начала которых расположены на одном ее торце, а концы - на другом торце, отличающаяся тем, что параллельные провода разделены на m параллельных групп, каждая из которых содержит m последовательно соединенных частей, намотанных k параллельными проводами и расположенных на m этажах и m концентрах, один из которых внутренний, а другой - наружный, при этом части, образующие разные группы, чередуются в осевом и радиальном направлениях, а каждая группа параллельных проводов расположена на всех этажах и всех концентрах, где m - число групп, концентров, этажей в катушке и частей в каждой из групп, m - целое число ≥ 2, k - число параллельных проводов в группе, k - целое число ≥ 1.1. An inductance coil having a cylindrical shape, containing turns wound km by parallel wires (where k, m are integers, k≥1, m≥2), the beginnings of which are located on one of its ends, and the ends - on the other end, different the fact that parallel wires are divided into m parallel groups, each of which contains m series-connected parts wound k parallel wires and located on m floors and m concentrates, one of which is internal and the other external, with parts forming different groups alternate axially and radial directions, and each group of parallel wires is located on all floors and all concentrates, where m is the number of groups, concentrates, floors in the coil and parts in each group, m is an integer ≥ 2, k is the number of parallel wires in the group, k is an integer ≥ 1.

2. Способ изготовления катушки индуктивности, при котором осуществляют последовательную намотку витков параллельными проводами, отличающийся тем, что перед последовательной намоткой катушки параллельными проводами провода разделяют на m параллельных групп, затем в каждой из m параллельных групп поочередно наматывают m частей k параллельными проводами, образуя m этажей, таким образом, что начала (m-1) частей проводов каждого этажа соединяют с концами (m-1) частей проводов соседнего этажа и располагают провода каждой части параллельной группы, намотанной последующей, на соседнем концентре, при этом параллельные провода части, расположенной на внутреннем концентре, соединяют с параллельными проводами части, расположенной на наружном концентре соседнего этажа.2. A method of manufacturing an inductor in which the coils are sequentially wound with parallel wires, characterized in that before sequentially winding the coils with parallel wires, the wires are divided into m parallel groups, then m parts k are alternately wound k with parallel wires in each of m parallel groups, forming m floors, so that the beginning (m-1) of the parts of the wires of each floor is connected to the ends (m-1) of the parts of the wires of the next floor and the wires of each part of the parallel group are placed subsequently wound on an adjacent concentrator, while the parallel wires of the part located on the inner concentrator are connected to the parallel wires of the part located on the outer concentrator of the adjacent floor.

3. Способ изготовления катушки индуктивности по п.2, отличающийся тем, что при m=2 намотку параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров осуществляют одновременно в противоположных направлениях.3. A method of manufacturing an inductor according to claim 2, characterized in that when m = 2, the winding of parallel wires of parts of different groups of each of the concentrates is carried out simultaneously in opposite directions.

4. Способ изготовления катушки индуктивности по п.2, отличающийся тем, что при m>2 намотку параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров осуществляют поочередно в одном направлении, где m - число групп, концентров, этажей в катушке и частей в каждой из групп, m - целое число ≥ 2, k - число параллельных проводов в группе, k - целое число ≥ 1.4. A method of manufacturing an inductor according to claim 2, characterized in that for m> 2, the parallel wires of parts of different groups of each concentrate are wound alternately in one direction, where m is the number of groups, concentrates, floors in the coil and parts in each of groups, m is an integer ≥ 2, k is the number of parallel wires in the group, k is an integer ≥ 1.