專利名稱：有磁屏蔽裝置的變壓器鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有由可磁化材料制成的磁屏蔽裝置的變壓器鐵芯。
技術(shù)背景在變壓器工作時除了在鐵芯內(nèi)導引的主磁通外，還形成漏磁通，漏磁 通部分垂直地進入變壓器鐵芯柱內(nèi)。往往圍繞鐵芯內(nèi)部的外側(cè)設(shè)置夾緊裝 置，該夾緊裝置通過軸向壓力固定分層的鐵芯和設(shè)在鐵芯周圍的線圈架。按照本發(fā)明意義的變壓器鐵芯，是按規(guī)定使用于電磁式機械，例如變 壓器或電感器中的任何可磁化的鐵芯。在本發(fā)明意義內(nèi)的鐵芯內(nèi)部，是用 于導引^磁通的變壓器鐵芯的可^f茲化的部分。漏磁通在鐵芯外段和/或在夾緊裝置內(nèi)產(chǎn)生渦流，渦流可能導致鐵芯或 夾緊裝置局部強烈地被加熱。迄今采取下列措施應(yīng)對此疑難問題，亦即將 鐵芯外部區(qū)分成寬度較小的分段以及通過使用狹窄或開縫的夾緊裝置，減 小功率損失和局部加熱。然而這樣做的缺點是，盡管可以減少功率損失， 但另一方面尤其對于大功率的變壓器并不能阻止局部加熱。由現(xiàn)有技術(shù)同樣已知一些圍繞整個線圈架的屏蔽裝置。例如在DE3627890A1中介紹了 一種有磁屏蔽裝置的變壓器以及一種制造這種屏蔽 裝置的方法。按照該發(fā)明，變壓器具有一個包括一些圍繞中間鐵芯柱巻繞 的變壓器繞組的三柱式疊片鐵芯，其中，磁屏蔽裝置由銅短路帶組成，銅 短路帶垂直于柱縱向地繞疊片鐵芯和繞組延伸。DE3940025A1公開了一種 由可磁化材料組成的變壓器屏蔽繞組。按此發(fā)明的屏蔽繞組巻繞在變壓器 的兩個繞組部分之間，在這里屏蔽繞組使用一種磁導率低的可磁化材料。 這種由現(xiàn)有技術(shù)已知的繞組所存在的缺點是，盡管防止了對整個線圈架的 外部干擾影響，但并沒有抑制在線圈架內(nèi)部、尤其在鐵芯外側(cè)上的漏磁通。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，減小或防止作用在鐵芯內(nèi)部的外
側(cè)上的漏磁通，以及若存在夾緊裝置，也減小或防止作用在鐵芯內(nèi)部外側(cè) 旁夾緊裝置內(nèi)部的漏磁通。上述技術(shù)問題通過權(quán)利要求1的主題內(nèi)容得以解決。有利地，圍繞鐵 芯內(nèi)部至少局部設(shè)置屏蔽裝置，其中，屏蔽裝置具有一種有至少一種可磁 化材料的層狀結(jié)構(gòu)。通過使用可磁化的分層材料，例如硅鋼片，將漏磁通 導引到硅鋼片內(nèi)以及在分層的屏蔽裝置中只引起小的功率損失。由于對漏 磁通的所述導引，在鐵芯內(nèi)部的外側(cè)中不產(chǎn)生渦流，從而顯著降低或完全 避免在此區(qū)域內(nèi)部的功率損失和局部加熱。與沒有本發(fā)明的屏蔽裝置的變 壓器鐵芯相比，在屏蔽裝置內(nèi)部的功率損失和局部加熱顯著減小。有利地，在鐵芯內(nèi)部與屏蔽裝置之間設(shè)置用于在鐵芯內(nèi)部造成軸向壓 力的裝置。使用分層的鐵芯內(nèi)部，要求在分層的鐵芯內(nèi)部上持續(xù)保持軸向 壓力。這種大多也稱為夾緊裝置的裝置直接設(shè)在鐵芯內(nèi)部旁。由于需要高 的強度，所以這些用于產(chǎn)生軸向壓力的裝置經(jīng)常用導電和導磁的材料制造， 例如鋼或其他金屬薄板。在有磁干擾影響時，在這些用于產(chǎn)生軸向壓力的 夾緊裝置內(nèi)部通過感應(yīng)渦流引起局部高溫和大的功率損失。按慣例這種夾 緊裝置由分層的金屬構(gòu)成，除此之外它們?nèi)玷F芯內(nèi)部的外部區(qū)那樣分段。 這按現(xiàn)有技術(shù)在使用所述的變壓器鐵芯時將變壓器的最大可能功率減到最 小程度。優(yōu)選地，將屏蔽裝置分成段。將屏蔽裝置分成段， 一方面允許屏蔽裝 置圍繞鐵芯內(nèi)部或圍繞施加軸向壓力的裝置快速和模塊式構(gòu)成。屏蔽裝置 的這種分段結(jié)構(gòu)同樣允許制成直接與變壓器相配的屏蔽裝置。由此防止用 于產(chǎn)生軸向壓力的裝置和/或鐵芯外部區(qū)有高度局部過熱的危險。從而能制 成比迄今更可靠地針對較大漏磁通的變壓器。同樣，使用按本發(fā)明的變壓 器鐵芯顯著地降低了功率損失。此外，可以實現(xiàn)每個變壓器鐵芯柱更高的功率。鐵芯內(nèi)部的外側(cè)區(qū)或 夾緊裝置的分段結(jié)構(gòu)在釆用按本發(fā)明的變壓器鐵芯時可以完全取消，由此 可以實現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)明顯更簡單和成本更低的變壓器結(jié)構(gòu)。按本發(fā)明規(guī)定，屏蔽裝置沿軸向的長度等于或大于圍繞變壓器鐵芯的 線圈架軸向長度。在極端情況下屏蔽裝置可以沿整個變壓器鐵芯柱布置， 并因而也減少漏石茲通對封閉的磁軛及其他可能存在的構(gòu)件的負面影響。優(yōu) 選地規(guī)定，屏蔽裝置的層狀結(jié)構(gòu)平行于磁場可能的漏磁通方向定向。在這
里，這種定向可鑒于變壓器內(nèi)部造成的或鑒于外部可能的漏磁通方向平行 地定向。磁通按理想的方式沿分層導引并因而在夾緊裝置旁或從鐵芯內(nèi)部 的外側(cè)區(qū)引開。本發(fā)明一項優(yōu)選的特征是，鐵芯內(nèi)部由分層的鐵芯段構(gòu)成，以及屏蔽 裝置沿鐵芯最外側(cè)分段的外側(cè)或沿用于產(chǎn)生軸向壓力的裝置設(shè)置。此外，屏蔽裝置與鐵芯內(nèi)部共同借助通常絕緣的扎帶固定。在扎帶內(nèi) 部，屏蔽裝置用一種絕緣材料，例如紙屑壓制板或澆鑄樹脂，附加地固定 和電絕緣。按理想的方式，屏蔽裝置的可磁化材料是如在電磁式機器中使 用的那種硅鋼片。
其他有利的設(shè)計可見權(quán)利要求書。下面借助附圖詳細說明本發(fā)明的內(nèi)容。附圖中圖1示意性表示按照本發(fā)明具有兩個在周圍的線圈架的變壓器鐵芯剖 的面圖；圖2a示意性表示按照本發(fā)明具有兩個整體式屏蔽裝置的變壓器鐵芯的 橫截面圖；以及圖2b示意性表示按照本發(fā)明具有兩個分別分段式結(jié)構(gòu)的屏蔽裝置的變 壓器鐵芯橫截面圖。
具體實施方式
圖1表示按照本發(fā)明的變壓器鐵芯1沿變壓器鐵芯1軸向的示意剖面 圖。沿分層的鐵芯內(nèi)部2的外側(cè)，可以看到一個用于在鐵芯內(nèi)部2和線圈 架5上產(chǎn)生軸向壓力的夾緊裝置3。圍繞夾緊裝置3設(shè)屏蔽裝置4，它防止 由周圍線圈架5內(nèi)的電流引起的漏磁通侵入鐵芯內(nèi)部2和夾緊裝置3中。 鐵芯內(nèi)部2、夾緊裝置3和屏蔽裝置4用扎帶6固定。在適當選擇材料時， 扎帶6滿足另一個作為圍繞鐵芯內(nèi)部2的絕緣外套的功能。圖中用虛線表 示沿變壓器鐵芯1的縱軸線。圖2a和2b分別表示按照本發(fā)明的變壓器鐵芯1橫截面圖。除了構(gòu)成 鐵芯內(nèi)部2的鐵芯段的分層結(jié)構(gòu)外，可以清楚看到圍繞鐵芯內(nèi)部2的夾緊 裝置3。夾緊裝置3沿徑向可以或是連續(xù)的或是分段結(jié)構(gòu)。在按圖2a和2b
的夾緊裝置3上連接屏蔽裝置4。如圖2a所示，屏蔽裝置4有沿整個要屏 蔽面的一種分層結(jié)構(gòu)。與之不同，鑒于變壓器鐵芯1及其屏蔽裝置的模塊 式結(jié)構(gòu)，按照圖2b由屏蔽裝置4的分層元件組成的分層結(jié)構(gòu)應(yīng)是有利的。 借助外扎帶6固定屏蔽裝置4，該屏蔽裝置或完全、但也可以至少沿磁軛的 方向圍繞變壓器鐵芯。與之不同地，圍繞鐵芯內(nèi)部2的屏蔽裝置4的固定 可借助與鐵芯內(nèi)部2、與夾緊裝置3或與其他固定元件(未表示)的連接件實 現(xiàn)。屏蔽裝置4的固定也可以借助屏蔽裝置的材料固化在鐵芯內(nèi)部2或夾 緊裝置3周圍的拉力或壓力作用下實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種變壓器鐵芯(1)，包括由可磁化材料制成的鐵芯內(nèi)部(2)，其特征為圍繞所述鐵芯內(nèi)部(2)至少局部設(shè)屏蔽裝置(4)，其中，所述屏蔽裝置(4)具有一種有至少一種可磁化材料的層狀結(jié)構(gòu)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的變壓器鐵芯(l)，其特征為，在所述鐵芯內(nèi)部 (2)與屏蔽裝置(4)之間設(shè)置用于在鐵芯內(nèi)部上造成軸向壓力的裝置(3)。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的變壓器鐵芯(1)，其特征為，所述屏蔽裝 置(4)分成段。
4. 按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的變壓器鐵芯(l),其特征為，所 述屏蔽裝置(4)沿軸向的長度等于或大于圍繞變壓器鐵芯(1)的線圈架(5)的 軸向長度。
5. 按照權(quán)利要求1至4任一項所述的變壓器鐵芯(1)，其特征為，所述 屏蔽裝置(4)的層狀結(jié)構(gòu)平行于外磁場可能的漏磁通方向定向。
6. 按照權(quán)利要求1至5任一項所述的變壓器鐵芯(1),其特征為，所述 鐵芯內(nèi)部(2)由分層的鐵芯段構(gòu)成，以及屏蔽裝置(4)沿最外側(cè)鐵芯段的外側(cè) 設(shè)置。
7. 按照權(quán)利要求1至6任一項所述的變壓器鐵芯(1),其特征為，所述 屏蔽裝置(4)借助圍繞屏蔽裝置(4)的扎帶(6)固定。
8. 按照權(quán)利要求1至7任一項所述的變壓器鐵芯(1),其特征為，在所 述屏蔽裝置(4)與扎帶(6)之間的絕緣材料固定該屏蔽裝置(4)。
9. 按照權(quán)利要求1至8任一項所述的變壓器鐵芯(1),其特征為，所述 屏蔽裝置(4)的可磁化材料是硅鋼片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變壓器鐵芯，其包括由可磁化的材料制成的鐵芯內(nèi)部。漏磁通在鐵芯外部區(qū)內(nèi)產(chǎn)生渦流，該渦流導致功率損失和局部高溫。通過用至少一種可磁化的分層材料組成局部包圍鐵芯內(nèi)部的屏蔽裝置，導引并從鐵芯內(nèi)部的外側(cè)區(qū)導出漏磁通。這導致顯著減小在鐵芯內(nèi)部的渦流形成，并因而防止變壓器鐵芯嚴重的局部受熱及功率損失。
文檔編號H01F27/34GK101120421SQ200680005103
公開日2008年2月6日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月16日
發(fā)明者克里斯托弗·普洛特納 申請人:西門子公司