专利名称：六孔铁心的三相电抗器的制作方法
技术领域：
本发明是一种新型结构三相电抗器，用于三相交流电路滤除高次谐波，改善电路 波形的场合，属于电抗器设计制造领域。
背景技术：
由于各种变频器、换流器越来越广泛地应用于各种工业和自动化领域。这些设备 的使用造成电网波形变坏，由此引起的交流回路的电网污染问题和净化电网环境越来越受 到各方面关注。为了改善三相交流供电质量，三相交流电抗器的使用也越来越广泛，以三相 交流电抗器为主的滤波器，可大幅度减少因变频器和换流器造成对电网的谐波污染，同时 还可完全解决谐波在电机上的损耗问题，节约电能并提高可靠性。以往的三相交流电抗器已有经典的设计和计算方法，但从改善性能，降低成本方 面考虑，设计上仍然有改进的余地。以往的三相电抗器都是采用三个铁心柱、共同的铁轭， 将三个线圈套在这三个铁心柱上的结构。铁心柱细长，迫使总磁路长度较长，用铁多，不符 合磁路短捷设计原则；而且在窗口内的导体填充率很低，导体被铁心所包围的部分少，漏磁 通多、主磁通相对偏少，使得电抗器的体积偏大，消耗铁磁材料和导电材料较多，有待作出 改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以磁路短捷为基本思路电抗器结构，让导体 周围的铁心能紧靠着导体，铁心的磁路长度尽量短，使导磁材料和导电材料用量尽可能少。 因为电抗器的视在功率P决定于电压电流的乘积，而每匝导体的感生电势取决于铁心截面 积K,电流量决定于窗口面积A。，故视在功率P - AtA。。在确保AtA。的条件下，尽量减少铁 磁回路长度和导体总长度，使电抗器的尺寸紧凑、材料节省和能量损耗少。为解决上述技术问题，本发明采用六孔铁心三相电抗器，用六孔铁心的硅钢片叠 压成导磁部分1，在每两孔内填充一相线圈，由此构成三相线圈。铁心的叠厚很厚，导体效 填充率高，空隙小，磁路短捷。导体单匝用Π字形铝板22，端部用Z字形铝板23作联结，构 成多匝线圈。铁心分成多个小叠，两小叠之间插入铝散热片3，构成了整体多片散热片的结 构。本发明采用六孔铁心三相电抗器，铁心的叠厚设计得很厚，铁心孔内的导体效填 充率高，导体仅仅相隔绝缘层而紧贴铁心，空隙小，磁路短捷，导体在铁心外侧的连结部分 较短。由此构成的基本结构使电抗器的整体用铁量和导电材料的重量大幅度下降。该六孔铁心的硅钢片叠压成导磁部分1，在每片硅钢片上六孔的分布是横向两孔、 纵向三孔，在横向的两孔的中间铁心部分有气隙，六个孔内充满导体，每横向两孔内填充一 相线圈，由此构成三相线圈。每相线圈的单匝导体用多片Π字形铝板22置于铁心两个孔内，并外包绝缘。加上 外部Z字形铝板23作联结，这样串联构成多匝线圈。Π字形铝板和端部Z字形铝板的电气连接依靠强力螺栓压接，而且每匝Π字形铝板又分解成多片与端部Z字形铝板多片交叉压 接，使压接的接触电阻尽可能小。Π字形铝板与铁心孔壁之间有较薄的绝缘层，使导体的热 量可通过铁心向外传出。铁心分成多个小叠，每小叠厚度大约10 15mm，两小叠之间再夹三片六孔硅钢 片。这三片中，一、三片的两外侧是被加宽的形状，中间第两片形状同每小叠中其他硅钢片 一样，所形成的一、三片两侧的间隙里再插入矩形铝散热片3。也可简化为每叠间只夹一片 侧边剪窄硅钢片，叠好后两侧插入矩形铝散热片。这样，构成了整体有多片散热片的结构， 实现了良好的散热。以上主体部分再加压紧端板等必要辅助结构后，形成六孔铁心三相电抗器整体结 构，因磁路短路捷、窗口被导体充分填充，自带散热器，以铝代铜等措施，使本发明三相电抗 器比以往三相电抗器材料用量少和成本下降数倍。
图1是本发明6孔铁心三相电抗器的外观图；图2分别是铁心、散热片、铁心孔内导体等结构。其中Oa)是铁心叠压后的形状； (2b)是铁心的散热片局部区域放大；Oc)是散热片的形状；(2d)是铁心两侧加宽片形状； (2e)是硅钢片主要片形状；(2f)是铁心孔内导体的布置位置。图3是Π形导体和Z形导体形状和它们相互联接关系；其中(3a)多匝串联成线圈 的结构；(3b)是Π形和Z形导体在端部联接的局部放大图；图4是三相电抗器导体端部联接关系和对外的接线端头图；图5是图4的端部联接关系的局部放大图。图6本发明推广到单相或直流电抗器采用的铁心及整体形状。
具体实施例方式参看以上各图，本发明的六孔铁心三相电抗器的结构说明如下本发明的电抗器设计，外观如图1所示，它以磁路短捷为基本思路，采用如图2的 (2e)所示的六孔铁心的硅钢片1叠压成导磁部分，在每片硅钢片上六孔的分布是横向两 孔、纵向三孔，横向两孔的中间铁心有气隙1A，六个孔内充满导体22，每横向两孔内填充一 相线圈，三相同样的结构构成三相线圈。铁心的叠厚很厚，铁心孔内的导体22有效填充率高，导体22的外周隔着绝缘层 24(见图幻紧贴着铁心，没有什么空隙，磁路非常短捷，导体在铁心外侧的连结部分23 (见 图3)很短。由此构成的基本结构使电抗器的整体用铁重量和导电材料的重量得到下降。每相线圈的单匝导体(见图3)用多片Π字形铝板22置于铁心两个孔内，并外包绝 缘。加上外部Z字形铝板23作端部联结，这样多匝串联构成多匝线圈。Π字形铝板22和端 部Z字形铝板23的电气连接依靠强力螺栓6(见图1)压接，而且每匝Π字形铝板又分解成 多片与端部Z字形铝板多片交叉压接，使每匝压接的接触电阻极小。Π字形铝板22与铁心 孔壁之间有较薄的绝缘层24(见图幻，使导体的热量可通过铁心向外传出。导体在铁心孔中的安排见图2(2f)，导体在靠近铁心中间有气隙的附近留有较大 间隙1C，其目的是减少气隙边缘漏磁通在导体内引起的损耗。
铁心分成多个小叠，每小叠厚度大约10 15mm，两小叠之间夹三片六孔硅钢片， 见图2中Qc) (2d) Ce)。这三片中，一、三片的两外侧是被加宽的形状2(图Qd))，中间第 二片形状同每小叠中其他硅钢片形状1(图Oe)) —样，所形成的一、三片两侧的间隙里再 插入矩形铝散热片3(图Ce))。这样，构成了整体有多片散热片的结构，实现良好的散热。 图2中，IB和2B两处缺口是为了让开装配螺杆4 (见图1)和实现良好定位而设置的。以上主体部分再加上压紧端板5 (见图1)、拉紧螺杆4等必要辅助结构件构后，形 成六孔铁心三相电抗器整体铁心。六孔铁心整片1和2由冲床冲下后，内部六孔的余料用于其它产品的铁心作通盘 设计使用，无浪费。Π形导体的一边宽度和中空宽度相等，可以套裁，所以导体也基本无余 料，实现很高的材料利用率。本发明具体制造方法如下，根据设计图纸，用模具制作全部零部件，然后按以下步 骤装配六孔硅钢片1按设计叠厚，例如每10 15mm为一小叠，先予叠多组小叠，例如η 叠；另外，将两边加宽的硅钢片2两张、中间夹一张一般硅钢片1，预备η-1叠；把以上两种 硅钢片小叠交错叠装，两端部用压紧端板5、四根螺杆4和螺母垫圈17等压紧，使铁心成为 一个整齐坚固的整体。然后把与硅钢片厚度相等的散热铝片3沾上胶水插入每两片两边加 宽的硅钢片2的间隙里，胶水固化后能确保对铁心良好的散热，铁心部分制作完毕。这里， 对插入铝散热片的方法，也可简化为每叠间只夹一片侧边剪窄硅钢片，叠好后两侧插入矩 形铝散热片。Π形导体22是用铝板成型制作的，如图5所示它由五层铝板叠成，最外表第一层和 第五层都是22a、第三层22c、第二、四层是22b。其中2 和22c端部形状是简单矩形，宽度 相同于Π形片直线部分。而22b的形状为了让开Z形片23，端部缺少一块(见图3的B局 部放大(3b))。这样22b与23的联结通过22a、22c的平面部分压紧，形成22a、22b、22c和 23之间的平面间互相压紧联结。这里为了用螺杆6作压紧，导体压紧部位相应的地方开了 孔25(见图幻。而且，22和23的压紧部位加大了导体接触面积，以减少接触电阻。Π形导体的五层铝板叠好后，包上绝缘外层24(见图幻绝缘层的厚度等于或略小 于导体与铁心孔的间隙，由此构成一匝线圈。每相多匝线圈用这样多匝门形导体22和Z字 形导体23相互联结，为了压紧接触部位，使用高强度螺杆6、弹性垫圈7和螺母15等(见图 1)做强力压紧。压紧时螺杆6穿入孔25时要套上绝缘套管、垫上绝缘垫块8、16。Π形导体的对外接线端子9、10、11、12、13、14是每相线圈最靠外那一匝的导体延 长部分。接线端子处开孔，以备外部导体可用螺钉压接使用。在Π形导体装入铁心的另一端(见图1)，为了不让导体在铁心中串动，在端部压紧 端板5上安装紧定螺钉18、铁垫块19、绝缘垫块20、21，使导体可靠固定。以上Π形导体用5层铝板叠成是一个举例，根据具体设计规格不同，铝板层数可改 变为其他层数，相应地端部联接的Z形导体也作相应层数变更。全部安装完毕，用绝缘漆浸渍处理，使绝缘和导热良好。以上所述三相电抗器采用六孔铁心，从原理上和实际制作上完全可推广到单相电 抗器或直流电抗器，只不过铁心和线圈仅仅使用一相，以及做少量结构变更而已，具体结构 见图6。其中(6a)是单相或直流电抗器采用的铁心形状，它已经改为两孔铁心形状；(6b)是单相或直流电抗器的整体形状，包括同三相电抗器相同结构的单相线圈等在内。
权利要求
1.六孔铁心三相电抗器，其特征在于采用六孔铁心的硅钢片叠压成导磁部分，在每片 硅钢片上六孔的分布是横向两孔、纵向三孔，在横向的两孔的中间铁心部分有气隙，六个孔 内充满导体，每横向两孔内填充一相线圈，由此构成三相线圈。该六孔铁心三相电抗器铁心 的叠厚很厚，铁心孔内的导体有效填充率高，导体仅仅相隔绝缘层而紧贴铁心，空隙小，磁 路短捷，导体在铁心外侧的连结部分较短。
2.六孔铁心三相电抗器，其特征还在于每相线圈的单匝导体用多片Π字形铝板置于铁 心两个孔内，并外包绝缘。加上外部ζ字形铝板作联结，这样串联构成多匝线圈。Π字形铝 板和端部ζ字形铝板的电气连接依靠强力螺栓压接，，而且每匝Π字形铝板又分解成多片与 端部ζ字形铝板多片交叉压接，使压接的接触电阻尽可能小。π字形铝板与铁心孔壁之间有 较薄的绝缘层，使导体的热量可通过铁心向外传出。
3.根据权利要求1所属六孔铁心三相电抗器，其特征还在于铁心分成多个小叠，两小 叠之间插入铝散热片，构成了整体有多片散热片的结构，实现了良好的散热。
4.根据权利要求1、2、3的六孔铁心三相电抗器结构，可推广到单相电抗器或直流电抗 器，只不过铁心改为两孔、线圈仅仅使用一相及做少量结构变更而已。
全文摘要
本发明涉及电抗器结构，它是六孔铁心三相电抗器，用六孔铁心的硅钢片叠压成导磁部分(1)，在每两孔内填充一相线圈，由此构成三相线圈。铁心的叠厚很厚，导体有效填充率高，空隙小，磁路短捷。导体单匝用字形铝板(22)，端部用Z字形铝板(23)作联结，构成多匝线圈。铁心分成多个小叠，两小叠之间插入铝散热片(3)，构成了整体多片散热片的结构。
文档编号H01F27/30GK102082021SQ20091021642
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者刘永言 申请人:成都深蓝高新技术发展有限公司