本發(fā)明涉及變壓器的一般領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及三相/雙相變壓器。

背景技術(shù)：
在特定情況中，必須以平衡的方式將電能從三相電源傳送至雙相電源。已經(jīng)存在三相/雙相靜態(tài)變壓器，特別是已知為斯柯特連接電路的一種靜態(tài)變壓器和已知為勒布朗克連接電路的另一種靜態(tài)變壓器。然而，不存在三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器。為了實(shí)施這種功能，一個(gè)解決方案基于使用三相/雙相靜態(tài)變壓器和兩個(gè)單相旋轉(zhuǎn)變壓器。另一個(gè)解決方案基于使用應(yīng)用勒布朗克連接的三個(gè)單相旋轉(zhuǎn)變壓器。然而，這些解決方案均需要較大的重量和較大的體積。而且，在第一種解決方案中，當(dāng)接通時(shí)存在剩余磁化強(qiáng)度和電流浪涌的問(wèn)題。還需要一種改進(jìn)的解決方案，其使得能夠以平衡的方式將電能從三相電源傳送至雙相電源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出了一種三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器，其包括三相部分和雙相部分，所述三相部分和所述雙相部分能夠相對(duì)于彼此圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?！と嗖糠职ㄓ设F磁材料和三相線圈制成的第一體，雙相部分包括由鐵磁材料和雙相線圈制成的第二體；·第二體限定了軸線A的第一環(huán)槽和軸線A的第二環(huán)槽，第一環(huán)槽由第一側(cè)支腿、中央支腿和環(huán)形部限定，第二環(huán)槽由中央支腿、第二側(cè)支腿和環(huán)形部限定；并且·雙相線圈包括位于第一環(huán)槽中的軸線A的第一環(huán)形線圈、第一環(huán)槽中的軸線A的第二環(huán)形線圈、和第二環(huán)槽中的軸線A的第三環(huán)形線圈和第二環(huán)槽中的軸線A的第四環(huán)形線圈，第一線圈和第二線圈串聯(lián)，并且第二線圈和第三線圈串聯(lián)。其中，給定線圈的卷繞方向和連接方向，第一線圈和第四線圈中的電流就第一線圈而言對(duì)應(yīng)于第一磁勢(shì)而對(duì)于第四線圈而言對(duì)應(yīng)于與所述第一磁勢(shì)相反的第二磁勢(shì)，并且第二線圈和第三線圈中的電流就第二線圈而言對(duì)應(yīng)于第三磁勢(shì)而就第三線圈而言對(duì)應(yīng)于與所述第二磁勢(shì)相反的第四磁勢(shì)。因此，在同一三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器中實(shí)施兩個(gè)參考系之間的三相/雙相轉(zhuǎn)換和傳輸，其中一個(gè)參考系相對(duì)于另一個(gè)參考系旋轉(zhuǎn)。這種變壓器具有有限的重量和體積。有利地，第一線圈和第三線圈各個(gè)均具有na匝，第二線圈和第四線圈各個(gè)均具有nb匝，其中在這種情況下，變壓器能夠?qū)嵤┢胶獾娜?雙相變壓器傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，三相部分圍繞軸線A圍繞雙相部分，或者相反。這對(duì)應(yīng)于制成稱作“U狀”的變壓器。三相部分和雙相部分可以沿著軸線A方向位于一側(cè)并置。這對(duì)應(yīng)于制成稱作“E狀”或者“罐狀”的變壓器。在一個(gè)實(shí)施例中，由鐵磁材料制成的第一和第二體完全圍繞三相和雙相線圈。在這種情況下，變壓器為磁屏蔽型。在一個(gè)實(shí)施例中，第一體限定了軸線A的第三環(huán)槽和軸線A的第四環(huán)槽，由第三側(cè)支腿、第二中央支腿和第二環(huán)形部限定所述第三環(huán)槽，由第二中央支腿、第四側(cè)支腿和第二環(huán)形部限定所述第四環(huán)槽?！と嗑€圈包括位于第三環(huán)槽中的軸線A的第五環(huán)形線圈、第三環(huán)槽中的軸線A的第六環(huán)形線圈、第四環(huán)槽中的軸線A的第七環(huán)形線圈和第四環(huán)槽中的軸線A的第八環(huán)形線圈，第六線圈和第七線圈串聯(lián)。在這種情況下，三相部分具有有助于限制變壓器的體積和重量的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而且，能夠僅僅使用環(huán)形線圈制成變壓器并且因此不需要具有更為復(fù)雜形狀的線圈。在一個(gè)實(shí)施例中，雙相部分還包括至少一組三相線圈。以已知方式，變壓器可以具有多個(gè)二次繞組。在這個(gè)示例中，使用平衡的雙相二次繞組和至少一個(gè)三相二次繞組使得能夠針對(duì)任意數(shù)量的電源實(shí)施平衡的傳輸。附圖說(shuō)明參照附圖從以下描述中本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見(jiàn)，所述附圖示出了不具有限制特征件的實(shí)施方式。在所述附圖中：圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例中的強(qiáng)制連結(jié)的磁通的磁屏蔽三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器的截面圖；圖2是圖1變壓器的磁路的分解透視圖；圖3A至圖3E是示出了用于連接圖1變壓器的線圈的多個(gè)變型方案的電路圖；圖4A至圖4C示出了在針對(duì)線圈的不同定位變型方案中的圖1的相應(yīng)細(xì)節(jié)；圖5是在本發(fā)明的第二實(shí)施例中的具有強(qiáng)制連結(jié)的磁通的磁屏蔽三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器的截面圖；和圖6是圖5變壓器的磁路的分解透視圖。具體實(shí)施方式圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例中的旋轉(zhuǎn)變壓器1的截面圖。變壓器10是具有強(qiáng)制連結(jié)的磁通的磁屏蔽的三相/雙相旋轉(zhuǎn)變壓器。變壓器10包括三相部分11和雙相部分12，所述三相部分11和所述雙相部分12適于圍繞軸線A相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。舉例說(shuō)明，三相部分11是定子而雙相部分12是轉(zhuǎn)子，或者反之。在變型方案中，三相部分11和雙相部分12相對(duì)于靜止參照系(未示出)可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。雙相部分12包括軸線A的環(huán)形部13和由鐵磁材料制成的三條支腿14、15和16。支腿14、15和16中的每一條均從環(huán)形部13開(kāi)始徑向延伸遠(yuǎn)離軸線A。支腿14位于環(huán)形部13的一個(gè)端部處，支腿16位于環(huán)形部13的另一個(gè)端部處，支腿15位于支腿14和16之間。環(huán)形部13和支腿14以及15限定了環(huán)槽34，所述環(huán)槽34沿著徑向向外的方向開(kāi)口。環(huán)形部13和支腿15以及16限定了沿著徑向向外方向開(kāi)口的環(huán)槽35。一般而言，環(huán)形部13和支腿14、15以及16形成了限定了兩條環(huán)槽34和35的鐵磁材料體，所述環(huán)槽34和35沿著徑向向外的方向開(kāi)口。三相部分11包括軸線A的環(huán)形部17和由鐵磁材料制成的三條支腿18、19和20。環(huán)形部17圍繞環(huán)形部13。支腿18、19和20中的每一條均起始于環(huán)形部17徑向朝向軸線A延伸。支腿18位于環(huán)形部17的一個(gè)端部處，支腿20位于環(huán)形部17的另一個(gè)端部處，支腿19位于支腿18和20之間。環(huán)形部17和支腿18以及19限定了沿著徑向向內(nèi)方向開(kāi)口的環(huán)槽17。環(huán)形部17和支腿19以及20限定了沿著徑向向內(nèi)方向開(kāi)口的環(huán)槽23。一般而言，環(huán)形部17和支腿18、19以及20形成了鐵磁材料體，所述鐵磁材料體限定了兩條環(huán)槽22和23，所述環(huán)槽22和23沿著徑向向內(nèi)方向開(kāi)口。支腿14和18、15和19以及16和20彼此面對(duì)，以便限定氣隙21，由此形成變壓器10的柱。環(huán)形部13和17連同支腿14至16和18至20形成了變壓器10的磁路。變壓器10因此是三柱式變壓器。更加確切地，變壓器10的磁路具有第一柱(對(duì)應(yīng)于支腿14和18)、第二柱(對(duì)應(yīng)于支腿15和19)和第三柱(對(duì)應(yīng)于支腿16和20)。圖2是示出了變壓器10的磁路的分解透視圖。再一次參照?qǐng)D1，三相部分11包括線圈24、25、26和27，雙相部分12包括線圈28、29、30和31。在下文中，參照這樣的構(gòu)造使用符號(hào)p和s，在所述構(gòu)造中，線圈24和27是變壓器10的一次線圈，線圈28至31是變壓器10的二次線圈。而且，一次和二次可以相對(duì)于描述的示例自然顛倒。線圈24是軸線A的對(duì)應(yīng)于變壓器10的相Up的環(huán)形線圈。其位于槽22中。線圈25是軸線A的位于槽22中的環(huán)形線圈。線圈26是軸線A的位于槽23中的環(huán)形線圈并且與線圈25串聯(lián)。線圈25和26對(duì)應(yīng)于變壓器10的相Vp。最后，線圈27是軸線A的對(duì)應(yīng)于變壓器10的相Wp的環(huán)形線圈。所述線圈27位于槽23中。線圈24至27中的每一個(gè)均具有n1匝。術(shù)語(yǔ)“軸線A的環(huán)形線圈”用于表示具有卷繞在軸線A上的匝的線圈。在此，術(shù)語(yǔ)“環(huán)形”并不旨在以限制的方式表示通過(guò)使得線圈圍繞軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的實(shí)體。與此相反，如在示出的示例中，特別地，環(huán)形線圈的截面可以是矩形。線圈28是軸線A的環(huán)形線圈且位于槽34中。線圈29是軸線A的環(huán)形線圈且位于槽34中。線圈30是軸線A的環(huán)形線圈且位于槽35中。最后，線圈31是軸線A的環(huán)形線圈且位于槽35中。線圈28和線圈30串聯(lián)并且對(duì)應(yīng)于雙相部分12的相V1。以對(duì)應(yīng)方式，線圈29和線圈31串聯(lián)并且對(duì)應(yīng)于雙相部分12的相V2。線圈24、25、28和29圍繞位于環(huán)形部13中的磁芯32。術(shù)語(yǔ)“磁芯”用于表示磁路中的這樣的部分，在所述部分中，由線圈產(chǎn)生的同向磁通占大多數(shù)。在線圈24和25中流動(dòng)的電流因此對(duì)應(yīng)于磁芯32中的磁勢(shì)。以對(duì)應(yīng)方式，線圈26、27、30和31圍繞位于環(huán)形部13中的磁芯33。線圈26和27中的電流因此對(duì)應(yīng)于磁芯33中的磁勢(shì)。參照?qǐng)D3A，以下解釋變壓器10如何操作。在下文以及在圖3中，使用以下符號(hào)。Ap、Bp和Cp是變壓器10的三相線圈的進(jìn)入點(diǎn)。圖1中的相U、V和W分別對(duì)應(yīng)于圖3A的相A、B和C，但是所有其它類(lèi)型的對(duì)應(yīng)皆是可行的?！ap、Ibp、和Icp是點(diǎn)Ap、Bp和Cp處的相應(yīng)進(jìn)入電流?！ap是三相部分11的相A的電壓。·Oap、Obp、和Ocp是使得可能的電偶和等同于所有種類(lèi)的靜態(tài)三相變壓器(星-星、星形-三角形、三角形-三角形、三角形-星形、之字形等)的連接點(diǎn)。·黑點(diǎn)示出了線圈中的電流和對(duì)應(yīng)磁勢(shì)的方向之間的關(guān)系；如果點(diǎn)位于線圈左側(cè)上，則線圈沿著這樣的方向纏繞：其使得產(chǎn)生的磁勢(shì)與進(jìn)入電流的方向相同(順時(shí)針繞組)。如果點(diǎn)位于線圈的右側(cè)上，則繞組方向致使沿著與進(jìn)入電流的方向相反的方向產(chǎn)生磁勢(shì)(逆時(shí)針?lè)较虻睦@組)。Pa、-Pb、Pb和Pc是磁芯32和33分別對(duì)應(yīng)于電流Iap、Ibp、和Icp的磁勢(shì)；na是線圈29和30的匝數(shù)；nb是線圈28和31的匝數(shù)；nt＝na+nb為每個(gè)相V1和V2的總匝數(shù)；Is1、Is2是雙相部分12的相V1和V2中的相應(yīng)電流；Vs1、Vs2是雙相部分12的相V1和V2的相應(yīng)電壓。給定在圖3A中示出的線圈25和26的繞組方向和串聯(lián)方式，磁芯32中的電流Ibp對(duì)應(yīng)于與磁勢(shì)Pa方向相反的方向上的磁勢(shì)-Pb，而在磁芯33中，電流Ibp對(duì)應(yīng)于與磁勢(shì)Pc方向相反的方向上的磁勢(shì)Pb。圖3B至圖3E是與圖3A類(lèi)似的簡(jiǎn)圖，其中，僅僅示出了三相一次繞組，并且它們示出了使得能夠獲得相同效果的變型串聯(lián)和繞組方向。因此，變壓器10使得能夠在每個(gè)磁芯32和33上產(chǎn)生模量(modulus)相同但是方向相反的磁勢(shì)Pa、Pb和Pc并且所述磁勢(shì)Pa、Pb和Pc相對(duì)于兩個(gè)磁芯之間的對(duì)稱軸線B對(duì)稱。由圖3A至圖3E的具有繞組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的磁路實(shí)施的磁耦合使得能夠具有相對(duì)于單相變壓器如在具有強(qiáng)制磁通的靜態(tài)三相變壓器上產(chǎn)生的磁通的相同的3/2耦合系數(shù)。為了具有最佳的耦合系數(shù)，磁選柱(magneticcolumn)中的每一個(gè)的磁阻(主要因氣隙產(chǎn)生)必須相等。具體地，如在具有強(qiáng)制磁通的靜態(tài)三相變壓器中，磁選柱中的每一個(gè)中必須產(chǎn)生相等的磁阻，所述磁阻高于磁性材料的磁阻。在旋轉(zhuǎn)變壓器中，這通過(guò)氣隙輕而易舉的實(shí)現(xiàn)。變壓器10的三相部分11的相可以在電感和電阻方面平衡。具體地，由總共2*n1匝的線圈25和26形成的相的電感無(wú)論如何均等于具有n1匝的其它相的電感，這是因?yàn)榇怕返膸缀谓Y(jié)構(gòu)用于抵消每個(gè)半節(jié)線圈中的一半磁通。更加精確地，線圈25的匝數(shù)與線圈24的匝數(shù)相同并且具有相同的磁路，而且以上內(nèi)容同樣適用于線圈26和27。然而，線圈24和27對(duì)稱且具有相同的匝數(shù)，因此它們的電感相等。線圈25沿著與線圈26相反的方向卷繞并且因此由于中央磁選柱(由支腿15和19形成)的并聯(lián)其一半磁通被抵消，并且同樣內(nèi)容也適用于線圈26。因此線圈25和26的總電感等于線圈24和27的總電感。能夠通過(guò)以適當(dāng)?shù)姆绞竭x擇線圈的導(dǎo)體的截面來(lái)平衡電阻。具有n1匝的相U和W的截面相等，而具有2*n1匝的相V的截面是前述截面的兩倍。具體地，為了保持相中平衡的電阻，長(zhǎng)度為兩倍的相也必須具有兩倍的截面面積，以為了彌補(bǔ)其很長(zhǎng)的長(zhǎng)度。在雙相側(cè)上，為了確保適當(dāng)?shù)剡B結(jié)磁通，分布在磁芯32和33中的每一個(gè)上的給定相中的兩個(gè)線圈中的每一個(gè)的安培匝數(shù)(磁勢(shì))必須具有相反的方向。電流方向和繞組方向的若干構(gòu)造使得能夠滿足這個(gè)條件。對(duì)于的比而言，雙相部分12中的電壓具有相同的值并且它們正交。每個(gè)相V1和V2均具有相同的線圈匝數(shù)nt，并且因此相對(duì)于磁路對(duì)稱。因此每個(gè)相的電阻和自感以及互感是平衡的。同樣，憑借幾何結(jié)構(gòu)，還平衡了漏電感。換言之，比率使得能夠以平衡的方式將電能和/或信號(hào)從三相電源傳輸?shù)诫p相電源。如果遵守關(guān)于安培匝數(shù)方向的上述條件，則變壓器10的構(gòu)造將不會(huì)對(duì)雙相側(cè)的電壓和電流之間的九十度相位差(相位相互偏移±π/2)產(chǎn)生影響，而是僅僅對(duì)于三相部分11和雙相部分12之間的相位差產(chǎn)生影響。通過(guò)以下等式給出電流比：IapIs1=23na+nbn1]]>通過(guò)以下等式給出電壓比V1sVap=12na+nbn1]]>變壓器10因此用于以平衡的方式在相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)的三相電源和雙相電源之間傳輸電能和/或信號(hào)，而同時(shí)又不需要包括多個(gè)定子和轉(zhuǎn)子變壓器的電路。變壓器10還具有其它優(yōu)勢(shì)。特別地，可以看出磁路完全圍繞線圈24至31。變壓器10因此被磁屏蔽。而且，線圈24至31全部是軸線A的環(huán)形線圈。變壓器10因此不需要復(fù)雜形狀的線圈。最后，變壓器10的重量得以減輕體積縮小。圖1中示出的線圈24至31的位置構(gòu)成一個(gè)示例，其它位置也是可行的。圖4A至圖4C示出了定位線圈24至31的相應(yīng)不同可行方案，所述圖4A至圖4C對(duì)應(yīng)于圖1中的細(xì)節(jié)IV。在圖4A中，在槽22或者23中，三相線圈沿著軸向方向彼此相鄰并且它們沿著相反的方向纏繞。雙相線圈同樣沿著軸向方向彼此相鄰并且它們沿著相反的方向纏繞。在圖4B中，在槽22或者23中，三相線圈圍繞軸線A相互纏繞，并且它們沿著相反的方向纏繞。雙相線圈相對(duì)于軸線A彼此纏繞，并且它們沿著同一方向纏繞。在圖4C中，在槽22或者23中，三相線圈沿著軸向方向彼此相鄰，并且它們沿著同一方向纏繞。雙相線圈同樣沿著軸向方向彼此相鄰，并且它們沿著同一方向纏繞。在未示出的變型方案中，混合槽22或者23中的線圈。而且，圖4A至圖4C中的任意一個(gè)中的三相線圈的定位可以與圖4A至圖4C中的每一張中的雙相線圈的定位組合。圖5示出了本方明的第二實(shí)施例中的變壓器110。變壓器110可以認(rèn)為是圖1的“U狀”變壓器的“E狀”或者“罐狀”變型方案。因此，在圖5中使用與圖1相同的附圖標(biāo)記，而不存在混淆風(fēng)險(xiǎn)，并且將省略變壓器110的詳細(xì)描述。如能夠在作為變壓器110的磁路的分解透視圖的圖6中所見(jiàn)，將僅僅描述的是，附圖標(biāo)記13和17對(duì)應(yīng)于兩個(gè)軸向間隔開(kāi)的環(huán)形部，支腿14至16和18至20在兩個(gè)環(huán)形部13和17之間軸向延伸并且這個(gè)示例中的磁芯位于磁選柱中。以變壓器領(lǐng)域中已知的方式，變壓器可以具有多個(gè)二次繞組。因此，在未示出的實(shí)施例中，變壓器包括：一次繞組處的三相部分；二次繞組處的部分，所述部分具有與變壓器10的部分12相同的磁結(jié)構(gòu)；至少一組三相線圈(例如，基于與線圈24至27相同的原理連接)；和如變壓器10的一組雙相線圈。二次繞組的三相線圈和雙相線圈處于相同的槽34和35中。這使得能夠以平衡的方式從三相電源供給任意數(shù)量的負(fù)載。例如，為了供給十一個(gè)荷載，能夠使用三個(gè)三相二次繞組和一個(gè)雙相二次繞組(11＝3*3+2)。如上文解釋的那樣，三相部分11的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得能夠復(fù)制具有強(qiáng)制鏈接的磁通的三柱靜態(tài)變壓器的磁通。因此，在變型方案中，變壓器的三相部分的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與所示出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雖不同，但仍能夠復(fù)制相同的磁通。