專利名稱：六孔鐵心的三相電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種新型結(jié)構(gòu)三相電抗器，用于三相交流電路濾除高次諧波，改善電路 波形的場合，屬于電抗器設(shè)計制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于各種變頻器、換流器越來越廣泛地應用于各種工業(yè)和自動化領(lǐng)域。這些設(shè)備 的使用造成電網(wǎng)波形變壞，由此引起的交流回路的電網(wǎng)污染問題和凈化電網(wǎng)環(huán)境越來越受 到各方面關(guān)注。為了改善三相交流供電質(zhì)量，三相交流電抗器的使用也越來越廣泛，以三相 交流電抗器為主的濾波器，可大幅度減少因變頻器和換流器造成對電網(wǎng)的諧波污染，同時 還可完全解決諧波在電機上的損耗問題，節(jié)約電能并提高可靠性。以往的三相交流電抗器已有經(jīng)典的設(shè)計和計算方法，但從改善性能，降低成本方 面考慮，設(shè)計上仍然有改進的余地。以往的三相電抗器都是采用三個鐵心柱、共同的鐵軛， 將三個線圈套在這三個鐵心柱上的結(jié)構(gòu)。鐵心柱細長，迫使總磁路長度較長，用鐵多，不符 合磁路短捷設(shè)計原則；而且在窗口內(nèi)的導體填充率很低，導體被鐵心所包圍的部分少，漏磁 通多、主磁通相對偏少，使得電抗器的體積偏大，消耗鐵磁材料和導電材料較多，有待作出 改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以磁路短捷為基本思路電抗器結(jié)構(gòu)，讓導體 周圍的鐵心能緊靠著導體，鐵心的磁路長度盡量短，使導磁材料和導電材料用量盡可能少。 因為電抗器的視在功率P決定于電壓電流的乘積，而每匝導體的感生電勢取決于鐵心截面 積K,電流量決定于窗口面積A。，故視在功率P - AtA。。在確保AtA。的條件下，盡量減少鐵 磁回路長度和導體總長度，使電抗器的尺寸緊湊、材料節(jié)省和能量損耗少。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用六孔鐵心三相電抗器，用六孔鐵心的硅鋼片疊 壓成導磁部分1，在每兩孔內(nèi)填充一相線圈，由此構(gòu)成三相線圈。鐵心的疊厚很厚，導體效 填充率高，空隙小，磁路短捷。導體單匝用Π字形鋁板22，端部用Z字形鋁板23作聯(lián)結(jié)，構(gòu) 成多匝線圈。鐵心分成多個小疊，兩小疊之間插入鋁散熱片3，構(gòu)成了整體多片散熱片的結(jié) 構(gòu)。本發(fā)明采用六孔鐵心三相電抗器，鐵心的疊厚設(shè)計得很厚，鐵心孔內(nèi)的導體效填 充率高，導體僅僅相隔絕緣層而緊貼鐵心，空隙小，磁路短捷，導體在鐵心外側(cè)的連結(jié)部分 較短。由此構(gòu)成的基本結(jié)構(gòu)使電抗器的整體用鐵量和導電材料的重量大幅度下降。該六孔鐵心的硅鋼片疊壓成導磁部分1，在每片硅鋼片上六孔的分布是橫向兩孔、 縱向三孔，在橫向的兩孔的中間鐵心部分有氣隙，六個孔內(nèi)充滿導體，每橫向兩孔內(nèi)填充一 相線圈，由此構(gòu)成三相線圈。每相線圈的單匝導體用多片Π字形鋁板22置于鐵心兩個孔內(nèi)，并外包絕緣。加上 外部Z字形鋁板23作聯(lián)結(jié)，這樣串聯(lián)構(gòu)成多匝線圈。Π字形鋁板和端部Z字形鋁板的電氣連接依靠強力螺栓壓接，而且每匝Π字形鋁板又分解成多片與端部Z字形鋁板多片交叉壓 接，使壓接的接觸電阻盡可能小。Π字形鋁板與鐵心孔壁之間有較薄的絕緣層，使導體的熱 量可通過鐵心向外傳出。鐵心分成多個小疊，每小疊厚度大約10 15mm，兩小疊之間再夾三片六孔硅鋼 片。這三片中，一、三片的兩外側(cè)是被加寬的形狀，中間第兩片形狀同每小疊中其他硅鋼片 一樣，所形成的一、三片兩側(cè)的間隙里再插入矩形鋁散熱片3。也可簡化為每疊間只夾一片 側(cè)邊剪窄硅鋼片，疊好后兩側(cè)插入矩形鋁散熱片。這樣，構(gòu)成了整體有多片散熱片的結(jié)構(gòu)， 實現(xiàn)了良好的散熱。以上主體部分再加壓緊端板等必要輔助結(jié)構(gòu)后，形成六孔鐵心三相電抗器整體結(jié) 構(gòu)，因磁路短路捷、窗口被導體充分填充，自帶散熱器，以鋁代銅等措施，使本發(fā)明三相電抗 器比以往三相電抗器材料用量少和成本下降數(shù)倍。


圖1是本發(fā)明6孔鐵心三相電抗器的外觀圖；圖2分別是鐵心、散熱片、鐵心孔內(nèi)導體等結(jié)構(gòu)。其中Oa)是鐵心疊壓后的形狀； (2b)是鐵心的散熱片局部區(qū)域放大；Oc)是散熱片的形狀；(2d)是鐵心兩側(cè)加寬片形狀； (2e)是硅鋼片主要片形狀；(2f)是鐵心孔內(nèi)導體的布置位置。圖3是Π形導體和Z形導體形狀和它們相互聯(lián)接關(guān)系；其中(3a)多匝串聯(lián)成線圈 的結(jié)構(gòu)；(3b)是Π形和Z形導體在端部聯(lián)接的局部放大圖；圖4是三相電抗器導體端部聯(lián)接關(guān)系和對外的接線端頭圖；圖5是圖4的端部聯(lián)接關(guān)系的局部放大圖。圖6本發(fā)明推廣到單相或直流電抗器采用的鐵心及整體形狀。
具體實施例方式參看以上各圖，本發(fā)明的六孔鐵心三相電抗器的結(jié)構(gòu)說明如下本發(fā)明的電抗器設(shè)計，外觀如圖1所示，它以磁路短捷為基本思路，采用如圖2的 (2e)所示的六孔鐵心的硅鋼片1疊壓成導磁部分，在每片硅鋼片上六孔的分布是橫向兩 孔、縱向三孔，橫向兩孔的中間鐵心有氣隙1A，六個孔內(nèi)充滿導體22，每橫向兩孔內(nèi)填充一 相線圈，三相同樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成三相線圈。鐵心的疊厚很厚，鐵心孔內(nèi)的導體22有效填充率高，導體22的外周隔著絕緣層 24(見圖幻緊貼著鐵心，沒有什么空隙，磁路非常短捷，導體在鐵心外側(cè)的連結(jié)部分23 (見 圖3)很短。由此構(gòu)成的基本結(jié)構(gòu)使電抗器的整體用鐵重量和導電材料的重量得到下降。每相線圈的單匝導體(見圖3)用多片Π字形鋁板22置于鐵心兩個孔內(nèi)，并外包絕 緣。加上外部Z字形鋁板23作端部聯(lián)結(jié)，這樣多匝串聯(lián)構(gòu)成多匝線圈。Π字形鋁板22和端 部Z字形鋁板23的電氣連接依靠強力螺栓6(見圖1)壓接，而且每匝Π字形鋁板又分解成 多片與端部Z字形鋁板多片交叉壓接，使每匝壓接的接觸電阻極小。Π字形鋁板22與鐵心 孔壁之間有較薄的絕緣層24(見圖幻，使導體的熱量可通過鐵心向外傳出。導體在鐵心孔中的安排見圖2(2f)，導體在靠近鐵心中間有氣隙的附近留有較大 間隙1C，其目的是減少氣隙邊緣漏磁通在導體內(nèi)引起的損耗。
鐵心分成多個小疊，每小疊厚度大約10 15mm，兩小疊之間夾三片六孔硅鋼片， 見圖2中Qc) (2d) Ce)。這三片中，一、三片的兩外側(cè)是被加寬的形狀2(圖Qd))，中間第 二片形狀同每小疊中其他硅鋼片形狀1(圖Oe)) —樣，所形成的一、三片兩側(cè)的間隙里再 插入矩形鋁散熱片3(圖Ce))。這樣，構(gòu)成了整體有多片散熱片的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)良好的散熱。 圖2中，IB和2B兩處缺口是為了讓開裝配螺桿4 (見圖1)和實現(xiàn)良好定位而設(shè)置的。以上主體部分再加上壓緊端板5 (見圖1)、拉緊螺桿4等必要輔助結(jié)構(gòu)件構(gòu)后，形 成六孔鐵心三相電抗器整體鐵心。六孔鐵心整片1和2由沖床沖下后，內(nèi)部六孔的余料用于其它產(chǎn)品的鐵心作通盤 設(shè)計使用，無浪費。Π形導體的一邊寬度和中空寬度相等，可以套裁，所以導體也基本無余 料，實現(xiàn)很高的材料利用率。本發(fā)明具體制造方法如下，根據(jù)設(shè)計圖紙，用模具制作全部零部件，然后按以下步 驟裝配六孔硅鋼片1按設(shè)計疊厚，例如每10 15mm為一小疊，先予疊多組小疊，例如η 疊；另外，將兩邊加寬的硅鋼片2兩張、中間夾一張一般硅鋼片1，預備η-1疊；把以上兩種 硅鋼片小疊交錯疊裝，兩端部用壓緊端板5、四根螺桿4和螺母墊圈17等壓緊，使鐵心成為 一個整齊堅固的整體。然后把與硅鋼片厚度相等的散熱鋁片3沾上膠水插入每兩片兩邊加 寬的硅鋼片2的間隙里，膠水固化后能確保對鐵心良好的散熱，鐵心部分制作完畢。這里， 對插入鋁散熱片的方法，也可簡化為每疊間只夾一片側(cè)邊剪窄硅鋼片，疊好后兩側(cè)插入矩 形鋁散熱片。Π形導體22是用鋁板成型制作的，如圖5所示它由五層鋁板疊成，最外表第一層和 第五層都是22a、第三層22c、第二、四層是22b。其中2 和22c端部形狀是簡單矩形，寬度 相同于Π形片直線部分。而22b的形狀為了讓開Z形片23，端部缺少一塊(見圖3的B局 部放大(3b))。這樣22b與23的聯(lián)結(jié)通過22a、22c的平面部分壓緊，形成22a、22b、22c和 23之間的平面間互相壓緊聯(lián)結(jié)。這里為了用螺桿6作壓緊，導體壓緊部位相應的地方開了 孔25(見圖幻。而且，22和23的壓緊部位加大了導體接觸面積，以減少接觸電阻。Π形導體的五層鋁板疊好后，包上絕緣外層24(見圖幻絕緣層的厚度等于或略小 于導體與鐵心孔的間隙，由此構(gòu)成一匝線圈。每相多匝線圈用這樣多匝門形導體22和Z字 形導體23相互聯(lián)結(jié)，為了壓緊接觸部位，使用高強度螺桿6、彈性墊圈7和螺母15等(見圖 1)做強力壓緊。壓緊時螺桿6穿入孔25時要套上絕緣套管、墊上絕緣墊塊8、16。Π形導體的對外接線端子9、10、11、12、13、14是每相線圈最靠外那一匝的導體延 長部分。接線端子處開孔，以備外部導體可用螺釘壓接使用。在Π形導體裝入鐵心的另一端(見圖1)，為了不讓導體在鐵心中串動，在端部壓緊 端板5上安裝緊定螺釘18、鐵墊塊19、絕緣墊塊20、21，使導體可靠固定。以上Π形導體用5層鋁板疊成是一個舉例，根據(jù)具體設(shè)計規(guī)格不同，鋁板層數(shù)可改 變?yōu)槠渌麑訑?shù)，相應地端部聯(lián)接的Z形導體也作相應層數(shù)變更。全部安裝完畢，用絕緣漆浸漬處理，使絕緣和導熱良好。以上所述三相電抗器采用六孔鐵心，從原理上和實際制作上完全可推廣到單相電 抗器或直流電抗器，只不過鐵心和線圈僅僅使用一相，以及做少量結(jié)構(gòu)變更而已，具體結(jié)構(gòu) 見圖6。其中(6a)是單相或直流電抗器采用的鐵心形狀，它已經(jīng)改為兩孔鐵心形狀；(6b)是單相或直流電抗器的整體形狀，包括同三相電抗器相同結(jié)構(gòu)的單相線圈等在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.六孔鐵心三相電抗器，其特征在于采用六孔鐵心的硅鋼片疊壓成導磁部分，在每片 硅鋼片上六孔的分布是橫向兩孔、縱向三孔，在橫向的兩孔的中間鐵心部分有氣隙，六個孔 內(nèi)充滿導體，每橫向兩孔內(nèi)填充一相線圈，由此構(gòu)成三相線圈。該六孔鐵心三相電抗器鐵心 的疊厚很厚，鐵心孔內(nèi)的導體有效填充率高，導體僅僅相隔絕緣層而緊貼鐵心，空隙小，磁 路短捷，導體在鐵心外側(cè)的連結(jié)部分較短。
2.六孔鐵心三相電抗器，其特征還在于每相線圈的單匝導體用多片Π字形鋁板置于鐵 心兩個孔內(nèi)，并外包絕緣。加上外部ζ字形鋁板作聯(lián)結(jié)，這樣串聯(lián)構(gòu)成多匝線圈。Π字形鋁 板和端部ζ字形鋁板的電氣連接依靠強力螺栓壓接，，而且每匝Π字形鋁板又分解成多片與 端部ζ字形鋁板多片交叉壓接，使壓接的接觸電阻盡可能小。π字形鋁板與鐵心孔壁之間有 較薄的絕緣層，使導體的熱量可通過鐵心向外傳出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所屬六孔鐵心三相電抗器，其特征還在于鐵心分成多個小疊，兩小 疊之間插入鋁散熱片，構(gòu)成了整體有多片散熱片的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了良好的散熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3的六孔鐵心三相電抗器結(jié)構(gòu)，可推廣到單相電抗器或直流電抗 器，只不過鐵心改為兩孔、線圈僅僅使用一相及做少量結(jié)構(gòu)變更而已。
全文摘要
本發(fā)明涉及電抗器結(jié)構(gòu)，它是六孔鐵心三相電抗器，用六孔鐵心的硅鋼片疊壓成導磁部分(1)，在每兩孔內(nèi)填充一相線圈，由此構(gòu)成三相線圈。鐵心的疊厚很厚，導體有效填充率高，空隙小，磁路短捷。導體單匝用字形鋁板(22)，端部用Z字形鋁板(23)作聯(lián)結(jié)，構(gòu)成多匝線圈。鐵心分成多個小疊，兩小疊之間插入鋁散熱片(3)，構(gòu)成了整體多片散熱片的結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01F27/30GK102082021SQ20091021642
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者劉永言 申請人:成都深藍高新技術(shù)發(fā)展有限公司