專利名稱：基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到變壓器技術(shù)，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變壓器是電力系統(tǒng)中最為主要的靜止型電壓變換設(shè)備，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效 率高，可靠性高，在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。研究提高變壓器的性能，增強(qiáng) 變壓器的功能對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸、靈活分配和安全使用具有重要意義。
變壓器的最主要部件是鐵心和繞組，相互絕緣的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組套在 共同的鐵心上，它們之間有磁的耦合，但沒(méi)有電的直接聯(lián)系(圖1)。變壓器 的初級(jí)和次級(jí)電壓之比決定于初級(jí)和次級(jí)繞組匝數(shù)之比，只要改變初級(jí)和次級(jí) 繞組的匝數(shù)，便可以達(dá)到改變次級(jí)輸出電壓大小的目的。
根據(jù)變壓器的工作原理分析可知，變壓器的輸出電壓波形取決于初級(jí)施加 的電源電壓波形，通?？梢哉J(rèn)為接在電網(wǎng)上的變壓器的初級(jí)電壓波形為正弦 波；變壓器次級(jí)電流波形則取決于負(fù)載的性質(zhì)，如果負(fù)載是非線性的，則次級(jí) 電流便會(huì)發(fā)生畸變，不再是正弦波。而正是由于變壓器是基于磁場(chǎng)強(qiáng)耦合實(shí)現(xiàn) 能量從初級(jí)到次級(jí)傳遞的，所以，初級(jí)電流的負(fù)載分量也會(huì)產(chǎn)生畸變，波形與 次級(jí)電流相同，只是大小不同而已，即變壓器不會(huì)改變畸變電流的波形，只能 改變電流的大小， 一旦負(fù)載電流產(chǎn)生畸變，輸入電流也會(huì)同樣產(chǎn)生畸變，變壓 器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)輸入與輸出電壓的隔離，但卻不能實(shí)現(xiàn)輸入與輸出電流諧波的 隔離。同時(shí)，普通的電力變壓器不能進(jìn)行相數(shù)變換，即通常都是輸入繞組的相 數(shù)與輸出繞組的相數(shù)相同。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有電源變壓器存在的不能夠?qū)崿F(xiàn)輸入與輸出電流諧波的隔離， 以及不能夠?qū)崿F(xiàn)相數(shù)的變換的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換 器。
本發(fā)明所述的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器包括外電樞鐵心、電樞繞組和內(nèi) 導(dǎo)磁軛，外電樞鐵心是圓筒形，在其內(nèi)壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，所述電樞 繞組由一套或多套輸入繞組和一套或多套輸出繞組組成，每套繞組為m相對(duì) 稱繞組，所述m"，所述電樞繞組嵌放在所述槽中；內(nèi)導(dǎo)磁軛為圓柱形或圓筒形，所述內(nèi)導(dǎo)磁軛的外壁與外電樞鐵心的內(nèi)壁緊密接觸，所述內(nèi)導(dǎo)磁軛的軸向 長(zhǎng)度與外電樞鐵心的軸向長(zhǎng)度相等。
本發(fā)明還提供一種基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器，它包括外電樞鐵心、電樞 繞組和內(nèi)電樞鐵心，外電樞鐵心是圓筒形，在其內(nèi)壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽， 內(nèi)電樞鐵心為圓筒或圓柱形，在其外壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，所述內(nèi)電樞 鐵心的外壁與外電樞鐵心的內(nèi)壁緊密接觸，所述內(nèi)電樞鐵心的軸向長(zhǎng)度與外電
樞鐵心的軸向長(zhǎng)度相等；所述電樞繞組由一套或多套輸入繞組和一套或多套輸 出繞組組成，每套繞組為m相對(duì)稱繞組，所述mM，所述電樞繞組嵌入在外 電樞鐵心和內(nèi)電樞鐵心的槽中。
本發(fā)明還提供一種基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器，它包括內(nèi)電樞鐵心、電樞 繞組和外導(dǎo)磁軛；內(nèi)電樞鐵心為圓筒形或圓柱形，在所述內(nèi)電樞鐵心的外壁上 沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，電樞繞組由一套或多套輸入繞組和一套或者多套輸出 繞組組成，每套繞組為m相對(duì)稱繞組，所述mM，所述電樞繞組嵌放在內(nèi)電 樞鐵心的槽中；外導(dǎo)磁軛為圓筒形，所述外導(dǎo)磁軛的內(nèi)壁與電樞鐵心的外壁緊 密接觸，所述外導(dǎo)磁軛的軸向長(zhǎng)度與電樞鐵心的軸向長(zhǎng)度相等。
本發(fā)明還提供一種基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器，它包括兩個(gè)電樞鐵心和電 樞繞組，兩個(gè)電樞鐵心為中心帶有通孔的圓盤，所述兩個(gè)電樞鐵心的一個(gè)平面 緊密接觸、并且同心，在兩個(gè)電樞鐵心相對(duì)的平面上沿徑向均勻開(kāi)有多個(gè)槽， 所述電樞繞組由一套或多套輸入繞組和一套或多套輸出繞組組成，每套繞組為 m相對(duì)稱繞組，所述mM，每套繞組嵌放在兩個(gè)電樞鐵心的軸向?qū)?yīng)的槽中。
本發(fā)明的電壓變換器在應(yīng)用的時(shí)候，輸入繞組與輸入電源相連接，輸出繞 組與負(fù)載相連接。
本發(fā)明的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器中的輸入繞組和輸出繞組的線圈匝 數(shù)根據(jù)需要的電壓變換比計(jì)算獲得，計(jì)算方法與現(xiàn)有變壓器的計(jì)算方法相同。 本發(fā)明中的輸出繞組的套數(shù)，根據(jù)負(fù)載對(duì)電壓等級(jí)和數(shù)量的需要來(lái)確定，具體 確定方法與現(xiàn)有變壓器次級(jí)線圈的組數(shù)的確定方法相同。
本發(fā)明的電壓變換器能夠?qū)崿F(xiàn)交流電壓變換與輸入輸出隔離，隔離電源側(cè) 和負(fù)載側(cè)的諧波，還能夠?qū)崿F(xiàn)輸入與輸出的相數(shù)變換，在電力系統(tǒng)以及電網(wǎng)終 端用戶具有良好的應(yīng)用前景。


圖1是現(xiàn)有電源變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體實(shí)施方式
一所述的電壓 變換器在應(yīng)用時(shí)的連接示意圖；圖3是實(shí)施方式一所述的電壓變換器的結(jié)構(gòu)示 意圖，圖4是具體實(shí)施方式
一所述的電壓變換器為三相輸入、六相輸出的結(jié)構(gòu) 示意圖；圖5是具體實(shí)施方式
一所述的電壓變換器為兩個(gè)輸入繞組、 一個(gè)輸出 繞組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是具體實(shí)施方式
二所述的電壓變換器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖具體實(shí)施方式
四所述的電壓變換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一參見(jiàn)圖2、圖3說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式所述的
基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器包括外電樞鐵心1、電樞繞組2和內(nèi)導(dǎo)磁軛3，外 電樞鐵心1是圓筒形，在其內(nèi)壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，所述電樞繞組2 由一套或多套輸入繞組和一套或多套輸出繞組組成，每套繞組為m相對(duì)稱繞 組，所述mM，所述電樞繞組2嵌放在所述槽中；內(nèi)導(dǎo)磁軛3為圓柱形或圓筒 形，所述內(nèi)導(dǎo)磁軛3的外壁與外電樞鐵心1的內(nèi)壁緊密接觸，所述內(nèi)導(dǎo)磁軛3 的軸向長(zhǎng)度與外電樞鐵心1的軸向長(zhǎng)度相等。
本實(shí)施方式所述的電壓變換器的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有圓筒形縱向磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電 機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，主要區(qū)別是沒(méi)有氣隙。本實(shí)施方式中所述的外電樞鐵心與普通 縱向磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī)的電樞鐵心相似，也是圓筒形，在其內(nèi)圓周壁上沿軸向 開(kāi)有齒槽，電樞繞組嵌放在外電樞鐵心的槽中。
本實(shí)施方式的電壓變換器在應(yīng)用的時(shí)候，一套或者多套輸入繞組連接供電 電源， 一套或者多套輸出繞組連接負(fù)載。
輸入繞組和輸出繞組的套數(shù)，根據(jù)實(shí)際需要而定。
參見(jiàn)圖4所示，輸入繞組與輸出繞組的相數(shù)不同，輸入繞組為三相對(duì)稱繞 組，而輸出繞組為六相對(duì)稱繞組，從而實(shí)現(xiàn)由三相電力向六相電力的變換。
參見(jiàn)圖5所示，當(dāng)輸入繞組為多套繞組的時(shí)候，多套輸入繞組連接不同的 電源。
具體實(shí)施方式
二參見(jiàn)圖6說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式所述的基于旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器與具體實(shí)施方式
一的區(qū)別在于，它將內(nèi)導(dǎo)磁軛采用電樞鐵 心替換，具體結(jié)構(gòu)為它包括外電樞鐵心l、電樞繞組2和內(nèi)電樞鐵心4，外 電樞鐵心l是圓筒形，在其內(nèi)壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，內(nèi)電樞鐵心4為圓 筒或圓柱形，在其外壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，所述內(nèi)電樞鐵心4的外壁與外電樞鐵心1的內(nèi)壁緊密接觸，所述內(nèi)電樞鐵心4的軸向長(zhǎng)度與外電樞鐵心1 的軸向長(zhǎng)度相等；所述電樞繞組2由一套或多套輸入繞組和一套或多套輸出繞 組組成，每套繞組為m相對(duì)稱繞組，所述mW，所述電樞繞組2嵌入在外電 樞鐵心1和內(nèi)電樞鐵心4的槽中。
本實(shí)施方式中的電壓變換器有兩個(gè)電樞鐵心，所述電樞繞組2可以分別嵌 放在兩個(gè)電樞鐵心的槽中。根據(jù)實(shí)際情況，可以將輸入繞組和輸出繞組分別嵌 放在兩個(gè)鐵心當(dāng)中。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式所述的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器與具體 實(shí)施方式一的區(qū)別在于，它為外導(dǎo)磁軛、內(nèi)電樞結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)為它包括內(nèi) 電樞鐵心、電樞繞組和外導(dǎo)磁軛；內(nèi)電樞鐵心為圓筒形或圓柱形，在所述內(nèi)電 樞鐵心的外壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，電樞繞組由一套或多套輸入繞組和一 套或者多套輸出繞組組成，每套繞組為m相對(duì)稱繞組，所述mM，所述電樞 繞組嵌放在內(nèi)電樞鐵心的槽中；外導(dǎo)磁軛為圓筒形，所述外導(dǎo)磁軛的內(nèi)壁與電 樞鐵心的外壁緊密接觸，所述外導(dǎo)磁軛的軸向長(zhǎng)度與電樞鐵心的軸向長(zhǎng)度相 等。
具體實(shí)施方式
四參見(jiàn)圖7說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式所述的基于旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器包括兩個(gè)電樞鐵心和電樞繞組，兩個(gè)電樞鐵心為中心帶有 通孔的圓盤，所述兩個(gè)電樞鐵心的一個(gè)平面緊密接觸、并且同心，在兩個(gè)電樞 鐵心相對(duì)的平面上沿徑向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，所述電樞繞組由一套或多套輸入繞 組和一套或多套輸出繞組組成，每套繞組為m相對(duì)稱繞組，所述m〉1，每套 繞組嵌放在兩個(gè)電樞鐵心的軸向?qū)?yīng)的槽中。
權(quán)利要求
1、一種基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器，基特征在于它包括旬電樞鐵心(1)、電樞繞組(2)和內(nèi)導(dǎo)磁軛(3)，旬電樞鐵心(1)是圓筒形，在其內(nèi)壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，所述電樞繞組(2)由一套或多套輸入繞組和一套或多套輸出繞組組成，每套繞組為m相對(duì)稱繞組，所述m＞1，所述電樞繞組(2)嵌放在所述槽中；內(nèi)導(dǎo)磁軛(3)為圓柱形或圓筒形，所術(shù)內(nèi)導(dǎo)磁軛(3)的外壁與外電樞鐵心(1)的內(nèi)壁緊密接觸，所述內(nèi)導(dǎo)磁軛(3)的軸向長(zhǎng)度與外電樞鐵心(1)的軸向長(zhǎng)度相等。
2、 一種基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器，其特征在于它包括外電樞鐵心 (1)、電樞繞組(2)和內(nèi)電樞鐵心(4)，外電樞鐵心(1)是圓筒形，在其內(nèi)壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，內(nèi)電樞鐵心(4)為圓筒或圓柱形，在其外壁上 沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，所述內(nèi)電樞鐵心(4)的外壁與外電樞鐵心(1)的內(nèi) 壁緊密接觸，所述內(nèi)電樞鐵心(4)的軸向長(zhǎng)度與外電樞鐵心(1)的軸向長(zhǎng)度 相等；所述電樞繞組(2)由一套或多套輸入繞組和一套或多套輸出繞組組成， 每套繞組為m相對(duì)稱繞組，所述mM，所述電樞繞組(2)嵌入在外電樞鐵心 (1)和內(nèi)電樞鐵心(4)的槽中。
3、 一種基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器，其特征在于它包括內(nèi)電樞鐵心、 電樞繞組和外導(dǎo)磁軛；內(nèi)電樞鐵心為圓筒形或圓柱形，在所述內(nèi)電樞鐵心的外 壁上沿軸向均勻開(kāi)有多個(gè)槽，電樞繞組由一套或多套輸入繞組和一套或者多套 輸出繞組組成，每套繞組為m相對(duì)稱繞組，所述m"，所述電樞繞組嵌放在 內(nèi)電樞鐵心的槽中；外導(dǎo)磁軛為圓筒形，所述外導(dǎo)磁軛的內(nèi)壁與電樞鐵心的外 壁緊密接觸，所述外導(dǎo)磁軛的軸向長(zhǎng)度與電樞鐵心的軸向長(zhǎng)度相等。
4、 一種基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器，其特征在于它包括兩個(gè)電樞鐵心 和電樞繞組，兩個(gè)電樞鐵心為中心帶有通孔的圓盤，所述兩個(gè)電樞鐵心的一個(gè) 平面緊密接觸、并且同心，在兩個(gè)電樞鐵心相對(duì)的平面上沿徑向均勻開(kāi)有多個(gè) 槽，所述電樞繞組由一套或多套輸入繞組和一套或多套輸出繞組組成，每套繞 組為m相對(duì)稱繞組，所述m》，每套繞組嵌放在兩個(gè)電樞鐵心的軸向?qū)?yīng)的
全文摘要
基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電壓變換器，它涉及到變壓器技術(shù)。它解決了現(xiàn)有電源變壓器存在的不能夠?qū)崿F(xiàn)輸入與輸出電流諧波的隔離，以及不能夠?qū)崿F(xiàn)相數(shù)的變換的問(wèn)題。本發(fā)明的電壓變換器由電樞鐵心、電樞繞組和導(dǎo)磁軛構(gòu)成，它可以是外電樞結(jié)構(gòu)，或者是內(nèi)電樞結(jié)構(gòu)，電樞繞組由輸入繞組和輸出繞組組成，所述電樞繞組嵌放在電樞鐵心的槽中。所述電壓變換器中的導(dǎo)磁軛還可以由電樞鐵心替換。所述電壓變換器中的電樞鐵心還可以由兩個(gè)圓筒形鐵心組成，所述兩個(gè)圓筒形鐵心相對(duì)的側(cè)壁上徑向均勻開(kāi)有多個(gè)槽。本發(fā)明的電壓變換器能夠?qū)崿F(xiàn)交流電壓變換與輸入輸出隔離、諧波隔離、相數(shù)變換功能，在電力系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01F38/00GK101615500SQ20091007206
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者寇寶泉, 曹海川, 白崟儒 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)