采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理的多相變壓器的制造方法
【專利摘要】采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理將三相電改變?yōu)槿我庀嗟亩嘞嘧儔浩?，是?duì)移相繞組或磁分路結(jié)構(gòu)將三相電轉(zhuǎn)化為多相電的傳統(tǒng)多相整流變壓器的重大技術(shù)改進(jìn)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器接線方便，設(shè)計(jì)、制造都很簡(jiǎn)單，而且各相之間是絕對(duì)對(duì)稱的，在原理上，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器的對(duì)稱性可以做到完全不受直流負(fù)載電流變化影響。本發(fā)明從硬件和散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各方面都能達(dá)到傳統(tǒng)變壓器無可比擬的更高對(duì)稱條件，實(shí)際上已為多相整流變壓器開辟了一條全新的技術(shù)路線。
【專利說明】采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理的多相變壓器 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電【技術(shù)領(lǐng)域】中的變壓器，涉及將三相輸入電壓變換為同一頻率的三相 以上所需任意相數(shù)對(duì)稱電壓的裝置，是一種全新結(jié)構(gòu)原理的多相變壓器。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電源變流技術(shù)中，整流是用得最多的變流形式，即需要將三相交流電整流成直 流電流以供應(yīng)用。由于不控型單向半導(dǎo)體器件整流裝置從交流電力系統(tǒng)取用的電流是非正 弦的，因此使電網(wǎng)的電流、電壓波形發(fā)生畸變，必須采用整流變壓器以增加相數(shù)而減輕高次 諧波對(duì)電網(wǎng)的影響。由于三相電網(wǎng)無法直接提供多相電流，目前整流裝置發(fā)展的趨勢(shì)是采 用大功率、多相數(shù)整流變壓器實(shí)現(xiàn)變相和變壓?，F(xiàn)有傳統(tǒng)整流變壓器大多采用移相繞組結(jié) 構(gòu)，即通過一次側(cè)、二次側(cè)移相的量、角聯(lián)結(jié)的繞組串聯(lián)實(shí)現(xiàn)移相方法，也有采用帶有磁分 路的特殊鐵心結(jié)構(gòu)，所以以現(xiàn)有方法和結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的技術(shù)路線，不能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的相對(duì)稱，多 相變壓器的設(shè)計(jì)、制作都很復(fù)雜，多相電的對(duì)稱性差，尤其是變負(fù)荷時(shí)，各相內(nèi)阻不同所產(chǎn) 生的相移和壓降會(huì)破壞各相的對(duì)稱性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明采用了與現(xiàn)有傳統(tǒng)多相整流變壓器完全不同的技術(shù)路線，那就是采用類似 交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理結(jié)構(gòu)，先由輸入三相電流在變壓器原邊產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，再將處于 該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)內(nèi)并與三相繞組緊耦合的多相繞組副邊輸出多相電流。
[0004] 本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器主要結(jié)構(gòu)由初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和公共磁路組成， 其特征為，初級(jí)繞組（1)為三相結(jié)構(gòu)并由三相電源供電，以在公共磁路（3)中產(chǎn)生一個(gè)徑向 流動(dòng)并在環(huán)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；次級(jí)繞組（2)為一組大于三相的多相繞組，該繞組與初級(jí) 繞組通過公共磁路（3)緊耦合；公共磁路（3)為連接初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的圓環(huán)形導(dǎo)磁體。
[0005] 與現(xiàn)有的變壓器技術(shù)結(jié)構(gòu)，即通過移相或磁分路技術(shù)將三相電轉(zhuǎn)化為多相電的方 法相比較，本發(fā)明的次級(jí)繞組類似于電機(jī)繞組，不管有多少相，都不需要考慮繁瑣的相位接 線，由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的原理構(gòu)成的三相變多相變壓器接線方便，設(shè)計(jì)、制造都很簡(jiǎn)單，而且各相 之間是絕對(duì)對(duì)稱的，絲毫不受直流負(fù)載電流變化的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1、本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0007] 圖1為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，三相變多相變壓 器的原邊相當(dāng)于繞線式感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，為三相星形或三角形結(jié)構(gòu)的繞組。所不同的是變 壓器不需要軸，也不需要靠近軸處的鐵心，而只要一個(gè)環(huán)狀體磁軛就可以完成磁回路。原邊 嵌入三相結(jié)構(gòu)的初級(jí)繞組，由初級(jí)繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向?yàn)閺较颍⒃诃h(huán)內(nèi)像時(shí)鐘一 樣旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。這一結(jié)構(gòu)與交流電機(jī)中的轉(zhuǎn)子繞組和磁路是基本一致的，原理也相同。
[0008] 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器的副邊嵌入多相結(jié)構(gòu)的N相次級(jí)繞組，N為任意正整數(shù)，次級(jí) 繞組通過公共磁路（3)與初級(jí)繞組緊耦合，次級(jí)繞組也是徑向分布，并經(jīng)由公共磁路（3)中 的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與初級(jí)繞組緊密交鏈耦合，并在次級(jí)繞組外端保留一個(gè)環(huán)狀體磁軛通路，相當(dāng) 于感應(yīng)電機(jī)的定子。其結(jié)構(gòu)和原理與交流電機(jī)中定子電樞繞組和磁路也是基本一致的，所 不同的是，在電機(jī)中的電樞繞組是三相結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明變壓器中所稱的次級(jí)繞組是按多相 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。
[0009] 圖1中的布置是，初級(jí)繞組在內(nèi)次級(jí)繞組在外，但初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的位置可 以互換，使次級(jí)繞組在內(nèi)而初級(jí)繞組在外，這就與繞線式感應(yīng)電機(jī)的輸入輸出關(guān)系更加接 近。
[0010] 所以說旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器的整體結(jié)構(gòu)基本上相當(dāng)于繞線式感應(yīng)電機(jī)。二者的區(qū) 別僅為：
[0011] 1、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器初級(jí)和次級(jí)間沒有氣隙，初次級(jí)繞組間的磁耦合更緊密， 磁阻、漏磁更小，因此所需要的勵(lì)磁電流也與普通變壓器相當(dāng)而遠(yuǎn)比電機(jī)為小。
[0012] 2、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器次級(jí)可以為環(huán)形連接的N相多相繞組，也可以是星形結(jié)構(gòu) 多相繞組。環(huán)形接法的繞組利用率高，效果好。
[0013] 在現(xiàn)有多相整流變壓器中，相數(shù)N必須是三的倍數(shù)，但是在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多 相變壓器中，N可以是任意正整數(shù)，既可以是單數(shù)，也可以是偶數(shù)，不必是三的倍數(shù)，單數(shù)的 效果更佳。
[0014] 為了保持繞組受熱后的對(duì)稱性，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器通常采用中心軸垂直的安裝 結(jié)構(gòu)，垂直安裝結(jié)構(gòu)也利于采用風(fēng)冷或油冷散熱，在風(fēng)冷結(jié)構(gòu)中，鼓風(fēng)機(jī)處于變壓器的下端 并向上吹風(fēng)，繞組間和鐵心間都設(shè)計(jì)有垂直方向的通風(fēng)道，使各相散熱均勻。
[0015] 也可采用逆向風(fēng)冷，即冷卻風(fēng)機(jī)處于變壓器的上端并向下吹風(fēng)，經(jīng)過繞組間和鐵 心間設(shè)計(jì)的垂直方向的通風(fēng)道，向下流到變壓器箱體底部，然后使熱空氣沿箱體四周的散 熱管排熱，使上層變壓器部分獲得更好的散熱效果。
[0016] 在油冷結(jié)構(gòu)中，則可以用中空的銅管部分或全部構(gòu)成繞組，而鐵心采用有間隔位 置的分段布置和垂直方向的油孔，利于冷卻油的流動(dòng)散熱。
[0017] 由于電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器的各相之間不存在類似現(xiàn)有傳 統(tǒng)變壓器各相間在繞組和磁路間的差異，整流后的諧波特別是低次諧波量將明顯減少，電 網(wǎng)電壓電流波形更接近純正弦波，電網(wǎng)的電磁污染將明顯降低。
【權(quán)利要求】
1. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器主要由初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和公共磁路組成，其特征為，初級(jí)繞 組（1)為三相結(jié)構(gòu)并由三相電源供電，以在公共磁路（3)中產(chǎn)生一個(gè)徑向流動(dòng)并在環(huán)內(nèi)旋 轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；次級(jí)繞組（2)為一組大于三相的多相繞組，該繞組與初級(jí)繞組通過公共磁 路（3)緊耦合；公共磁路（3)為連接初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的圓環(huán)形導(dǎo)磁體。
2. 權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器，其特征為，次級(jí)繞組（2)為N相繞組，N可 以是任意正整數(shù)，N既可以是單數(shù)，也可以是偶數(shù)，不必是三的倍數(shù)，單數(shù)的效果更佳。
3. 權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器，其特征為，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓 器次級(jí)可以為環(huán)形連接的N相多相繞組，也可以是星形結(jié)構(gòu)多相繞組。
4. 權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器，其特征為，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器為中心軸 垂直的安裝結(jié)構(gòu)，以達(dá)到散熱的對(duì)稱性。
5. 權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器，其特征為，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器采用風(fēng)冷 或油冷散熱結(jié)構(gòu)。
6. 權(quán)利要求1和權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器，其特征為，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓 器采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，冷卻風(fēng)機(jī)處于變壓器的下端并向上吹風(fēng)，繞組間和鐵心間都設(shè)計(jì)有垂直 方向的通風(fēng)道，使各相散熱均勻。
7. 權(quán)利要求1和權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器，其特征為，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓 器采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，冷卻風(fēng)機(jī)處于變壓器的上端并向下吹風(fēng)，經(jīng)過繞組間和鐵心間設(shè)計(jì)的垂 直方向的通風(fēng)道，向下流到變壓器箱體底部，然后使熱空氣沿箱體四周的散熱管排熱，使上 層變壓器部分獲得更好的散熱效果。
8. 權(quán)利要求1和權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓器，其特征為，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多相變壓 器采用中空的銅管部分或全部構(gòu)成繞組，而鐵心采用有間隔位置的分段布置和垂直方向的 油孔，利于冷卻油的流動(dòng)散熱。
【文檔編號(hào)】H01F27/08GK104103412SQ201310111574
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月1日
【發(fā)明者】於岳亮, 於宙 申請(qǐng)人:上海穩(wěn)得新能源科技有限公司