一種非閉合磁路電抗器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非閉合磁路電抗器，包括空心的線包組件和設(shè)置在線包組件空心內(nèi)的磁性柱體；所述磁性柱體與線包組件的空腔相匹配；所述磁性柱體包括至少四個磁性柱，每個磁性柱依次層疊設(shè)置，相鄰的兩個磁性柱之間通過氣隙板分隔開。該電抗器利用現(xiàn)有空心電抗器的不飽和特性，創(chuàng)造性地在空心電抗器中心空腔中置入磁性材料組成非閉合磁路，不但電抗器隨著電流增大電抗器不會失效，而且能非常理想的滿足牽引變流器所需的特定電感?電流曲線，具有完美的直流偏置性能。
【專利說明】
一種非閉合磁路電抗器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及有軌電車技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種非閉合磁路電抗器，該電抗器用于城市軌道交通車的牽引驅(qū)動變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市軌道交通技術(shù)的大力發(fā)展，現(xiàn)在城市有軌電車成突飛猛進發(fā)展之勢，現(xiàn)在該有軌電車不是通過在線取電，而是站站快速充電，作為該軌道車最關(guān)鍵部件的牽引驅(qū)動變流器電抗器的性能好壞，直接關(guān)系到該變流器的效率高低、安全穩(wěn)定與否。
[0003]傳統(tǒng)的鐵芯電抗器(含閉合回路的磁性材料)，在通電狀況下，隨著電流的增大，電感量在有效范圍內(nèi)，電感量基本不變(即電感-電流曲線為一直線)，但當電流達到某一值時，電感量會突然變?yōu)镺，即電抗器失效；
[0004]傳統(tǒng)空心電抗器(不含磁性材料)，在通電狀況下，隨著電流的增大，電感量基本不變(即電感-電流曲線為一直線)，但電感不會失效，而軌道牽引變流器要求電抗器性能符合特定曲線(電感量隨電流增大而減少，但當電流大于某值時，電感量能穩(wěn)定在某一大于O的值不變)，亦即直流偏置性能差且噪聲大，易飽和失效。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種非閉合磁路電抗器，該電抗器利用現(xiàn)有空心電抗器的不飽和特性，創(chuàng)造性地在空心電抗器中心空腔中置入磁性材料組成非閉合磁路，不但電抗器隨著電流增大電抗器不會失效，而且能非常理想的滿足牽引變流器所需的特定電感-電流曲線，具有完美的直流偏置性能。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種非閉合磁路電抗器，包括空心的線包組件和設(shè)置在線包組件空心內(nèi)的磁性柱體;所述磁性柱體與線包組件的空腔相匹配;所述磁性柱體包括至少四個磁性柱，每個磁性柱依次層疊設(shè)置，相鄰的兩個磁性柱之間通過氣隙板分隔開。
[0007]本實用新型所述的非閉合磁路電抗器，其中，所述磁性柱的數(shù)量為N個，所述氣隙板的數(shù)量為N-1個。
[0008]本實用新型所述的非閉合磁路電抗器，其中，所述磁性柱的周緣上設(shè)置有鋸齒狀的通風通道。該通風通道的作用有二: 一是利于磁性柱體與線包組件之間的通風散熱;二是由于磁性柱體與線包組件的空腔形狀相匹配，該通風通道便于磁性柱體組裝至線包組件內(nèi)。
[0009]本實用新型所述的非閉合磁路電抗器，其中，所述氣隙板為在板的兩面上涂覆有環(huán)氧樹脂的陶瓷片。
[0010]本實用新型所述的非閉合磁路電抗器，其中，所述氣隙板的厚度為0.1-10_。
[0011]本實用新型所述的非閉合磁路電抗器，其中，所述線包組件包括空心骨架、多層繞設(shè)在空心骨架上的漆包線。
[0012]本實用新型所述的非閉合磁路電抗器，其中，所述空心骨架包括內(nèi)環(huán)、與內(nèi)環(huán)同心設(shè)置的外環(huán)和輻射狀分布在內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的風道條;每層漆包線同心繞設(shè)，并依次從內(nèi)環(huán)外繞設(shè)至外環(huán)內(nèi)；每個風道條設(shè)置在相鄰兩層漆包線之間。該風道條的作用在于間隔相鄰兩層漆包線的距離，另外一個作用在于為每層漆包線之間提供散熱用的風道，從而提高電抗器的工作性能。
[0013]本實用新型所述的非閉合磁路電抗器，其中，所述內(nèi)環(huán)、外環(huán)和風道條均一體成型。
[0014]實施本實用新型的非閉合磁路電抗器，具有以下有益效果:
[0015](I)本實用新型利用現(xiàn)有空心電抗器的不飽和特性，創(chuàng)造性地在空心電抗器中心空腔中置入磁性柱體組成非閉合磁路，該結(jié)構(gòu)的電抗器不但隨著電流增大電抗器不會失效，而且能非常理想的滿足牽引變流器所需的特定電感-電流曲線(即電感量隨電流增大而減少，但當電流大于某值時，感量能穩(wěn)定在某一大于O的值不變)，具有完美的直流偏置性能;此外，該結(jié)構(gòu)的電抗器不僅能解決傳統(tǒng)電抗器易飽和、直流偏置性能差，還能解決噪聲高、效率低下、性價比低等問題，該實用新型應(yīng)用在電抗器設(shè)計中，能解決長期以來軌道變流器的這種特定需求，而且，該實用新型也可以推廣到目前電動汽車變流器中；
[0016](2)另外，通過設(shè)置輻射狀分布在內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的風道條，該風道條的作用在于間隔相鄰兩層漆包線的距離，另外一個作用在于為每層漆包線之間提供散熱用的風道，從而提尚電抗器的工作性能；
[0017](3)每個所述磁性柱的周緣上均設(shè)置有鋸齒狀的通風通道，若干磁性柱以及氣隙板依次層疊之后，形成數(shù)條豎直方向上的通風通道，該通風通道的作用有二: 一是利于磁性柱體與線包組件之間的通風散熱；二是由于磁性柱體與線包組件的空腔形狀相匹配，該通風通道便于磁性柱體組裝至線包組件內(nèi)。
【附圖說明】
[0018]下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0019]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電抗器的磁性材料組件圍合成的閉合磁路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型較佳實施例的非閉合磁路電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3是磁性柱體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]其中，1、線包組件；101、空心骨架；1011、內(nèi)環(huán)；1012、外環(huán)；1013、風道條；102、漆包線;2、磁性柱體;201、磁性柱;202、氣隙板;203、通風通道。
【具體實施方式】
[0023]下面，結(jié)合附圖以及【具體實施方式】，對本實用新型做進一步描述:
[0024]如圖2-3所示，一種非閉合磁路電抗器，包括空心的線包組件I和設(shè)置在線包組件空心內(nèi)的磁性柱體2;所述磁性柱體與線包組件的空腔相匹配;所述磁性柱體包括至少四個磁性柱201，每個磁性柱依次層疊設(shè)置，相鄰的兩個磁性柱之間通過氣隙板202分隔開，氣隙板的作用是用來調(diào)整電感量的大小，磁性柱體層數(shù)的多少以及氣隙板的厚度取決于不同變流器所需電流-電感曲線的需要。
[0025]本實用新型利用現(xiàn)有空心電抗器的不飽和特性，創(chuàng)造性地在空心電抗器中心空腔中置入磁性柱體組成非閉合磁路，該結(jié)構(gòu)的電抗器不但隨著電流增大電抗器不會失效，而且能非常理想的滿足牽引變流器所需的特定電感-電流曲線(即電感量隨電流增大而減少，但當電流大于某值時，感量能穩(wěn)定在某一大于O的值不變)，具有完美的直流偏置性能；此夕卜，該結(jié)構(gòu)的電抗器不僅能解決傳統(tǒng)電抗器易飽和、直流偏置性能差，還能解決噪聲高、效率低下、性價比低等問題，該實用新型應(yīng)用在電抗器設(shè)計中，能解決長期以來軌道變流器的這種特定需求，而且，該實用新型也可以推廣到目前電動汽車變流器中。
[0026]而現(xiàn)有技術(shù)中電抗器的磁性材料組件是由至少四個磁性材料柱體首尾相連圍合成，形成一個或幾個四邊形的閉合磁路，如圖1所示。該傳統(tǒng)電抗器在通電使用過程中，其電感量隨著電流增大變化很小，但當電流大于某一值時，電感量會突變成0(直流偏置性能差)，即電抗器瞬間失效，而在機車牽引供電系統(tǒng)中，存在電流突變的可能性，如果該突變超出電抗器電流設(shè)計范圍，電路諧波將對電路其它元器件造成致命傷害，繼而造成變流器損毀，機車牽引失效。
[0027]所述線包組件I包括空心骨架101、多層繞設(shè)在空心骨架上的漆包線102。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)變流器功率大小選定，選用足夠?qū)щ娒娣e的漆包線繞制線包組件。所述空心骨架由耐溫絕緣材料制成，如環(huán)氧樹脂。所述空心骨架101包括內(nèi)環(huán)1011、與內(nèi)環(huán)同心設(shè)置的外環(huán)1012和輻射狀分布在內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的風道條1013;所述內(nèi)環(huán)、外環(huán)和風道條均一體成型。每層漆包線同心繞設(shè)，并依次從內(nèi)環(huán)外繞設(shè)至外環(huán)內(nèi)；每個風道條設(shè)置在相鄰兩層漆包線之間。該風道條的作用在于間隔相鄰兩層漆包線的距離，另外一個作用在于為每層漆包線之間提供散熱用的風道，從而提高電抗器的工作性能。
[0028]所述磁性柱為硅鋼片或鐵氧體中的一種。所述氣隙板為在板的兩面上涂覆有環(huán)氧樹脂的陶瓷片。所述磁性主體的制作過程如下:將磁性柱一層一層堆疊成如圖3示，每一層之間加陶瓷片作為氣隙板，并且，氣隙板的兩面均均勻涂抹環(huán)氧樹脂膠，然后用壓力機器將上述鐵芯柱壓制成中柱，到環(huán)氧樹脂膠干燥后即成如圖3示的磁性主體的結(jié)構(gòu)。
[0029]磁性柱與氣隙板的個數(shù)以及各自的厚度均由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)定感量的大小計算而得，優(yōu)選地，所述氣隙板的厚度為0.1-10_。在本實用新型較佳實施例的非閉合磁路電抗器中，所述磁性柱的數(shù)量為4個，所述氣隙板的數(shù)量為3個;其中每個磁性柱的厚度為10mm，氣隙板的厚度為0.6mm。當然，該實施例中磁性柱與氣隙板的個數(shù)以及各自的厚度僅僅是示意作用，并非真實代表本實用新型的最終的實用新型宗旨。
[0030]優(yōu)選地，每個所述磁性柱的周緣上均設(shè)置有鋸齒狀的通風通道203。每個氣隙板的形狀與磁性柱的橫截面的形狀相匹配，四個磁性柱以及氣隙板依次層疊之后，形成數(shù)條豎直方向上的通風通道，該通風通道均勻分布在磁性柱體的周緣上。該通風通道的作用有二:一是利于磁性柱體與線包組件之間的通風散熱;二是由于磁性柱體與線包組件的空腔形狀相匹配，該通風通道便于磁性柱體組裝至線包組件內(nèi)。
[0031]本實用新型非閉合磁路電抗器的工作原理如下:兩端不閉合磁路部分是空氣，可等效為2段大氣隙；該電抗器就是介于傳統(tǒng)空心電抗器和傳統(tǒng)鐵芯電抗器之間的一種新型電抗器;因中心磁柱的引入，比相同尺寸的空心電抗器電感量大很多，電感量會隨電流增大而減??；因兩端開口大氣隙的存在，電感量隨電流增大而減小的幅度比鐵芯電抗器小很多，而且永不飽和，即電感量不會下降到零。
[0032]該結(jié)構(gòu)的非閉合磁路電抗器與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0033](I)滿足特定電流電感曲線，現(xiàn)有技術(shù)中的空心電感或鐵芯電感在通電狀況下，電感量基本不變，尤其是鐵芯電抗器，當電流增大到某一值時，電感量會突然降為O即電抗器失效，空心電抗器不會失效，但電感量為一不變的直線，無法滿足諸如軌道變流器之類的特性需要，而本實用新型的非閉合磁路電抗器的電感量會隨著電流增大，電感量緩慢下降，但當電流大于某一值時，電感量不再下降，且不會變?yōu)?.完全滿足軌道變流器的特性需要。
[0034](2)整體效率提高15%，噪聲顯著降低，工作穩(wěn)定可靠。本實用新型的非閉合磁路電抗器由于具備(I)的特性，磁路損耗顯著降低，從而提高整體效率，由于不會隨電流增大而電感量變?yōu)镺即電感失效造成噪聲。
[0035]對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種非閉合磁路電抗器，其特征在于，包括空心的線包組件和設(shè)置在線包組件空心內(nèi)的磁性柱體;所述磁性柱體與線包組件的空腔相匹配;所述磁性柱體包括至少四個磁性柱，每個磁性柱依次層疊設(shè)置，相鄰的兩個磁性柱之間通過氣隙板分隔開。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非閉合磁路電抗器，其特征在于，所述磁性柱的數(shù)量為N個，所述氣隙板的數(shù)量為N-1個。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非閉合磁路電抗器，其特征在于，所述磁性柱的周緣上設(shè)置有鋸齒狀的通風通道。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非閉合磁路電抗器，其特征在于，所述氣隙板為在板的兩面上涂覆有環(huán)氧樹脂的陶瓷片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非閉合磁路電抗器，其特征在于，所述氣隙板的厚度為0.1-1Omm06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非閉合磁路電抗器，其特征在于，所述線包組件包括空心骨架、多層繞設(shè)在空心骨架上的漆包線。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非閉合磁路電抗器，其特征在于，所述空心骨架包括內(nèi)環(huán)、與內(nèi)環(huán)同心設(shè)置的外環(huán)和輻射狀分布在內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的風道條;每層漆包線同心繞設(shè)，并依次從內(nèi)環(huán)外繞設(shè)至外環(huán)內(nèi)；每個風道條設(shè)置在相鄰兩層漆包線之間。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非閉合磁路電抗器，其特征在于，所述內(nèi)環(huán)、外環(huán)和風道條均一體成型。
【文檔編號】H01F27/08GK205595155SQ201620425955
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】周海峰
【申請人】深圳市英大科特技術(shù)有限公司