一种机车用辅助变压器结构的制作方法

本实用新型涉及一种变压器结构，特别是涉及一种应用在机车辅助逆变器中起变压滤波作用的辅助变压器。

背景技术：

2002年以后，我国自主研发的地铁车辆静止式辅助逆变电源(SIV)成功应用于国内地铁，拉近了与国外先进水平的差距。但是，这种地铁车辆SIV采用脉宽调制技术，主要由滤波电抗器和输出端电容组成低通滤波电路滤波，再经过变压器输出正弦波电源，为负载提供优质电源，其中，变压器和滤波电抗器是辅助电源中的核心磁性原件，随着铁路装备改善要求，重量轻、成本低、可靠性高的磁性原件是发展必然趋势，传统的变压器和滤波电抗器因总体价格高、重量重、体积大、部件多，而不利于降低造价，不利于减轻车辆重量，维护成本较高，必将逐渐退出应用舞台。

从原理上分析，变压器的漏抗可以起到滤波的作用，因此研究出一种变压器结构，合理设计变压器磁路和机械结构，完全可以取代传统辅助变压器和滤波电抗器。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种机车用辅助变压器结构，不仅可以同时起变换电压和滤波作用，而且通过合理地设计辅助变压器的结构，有效降低噪音，减小辅助变压器的电磁振动，避免振感传到客户箱体将振动量放大，其集成高漏抗的结构，显著降低设备重量，具有优良的绝缘性能和机械性能。

本实用新型采用的技术方案是：一种机车用辅助变压器结构，包括主铁芯、一次绕组、二次绕组，在主铁芯的下方增设三条分段可调式副铁芯，一次绕组绕在主铁芯和分段可调式副铁芯上，而二次绕组仅绕在主铁芯上。

上述技术方案中，所述的主铁芯上方和下方分别安装有主铁芯上夹件和主铁芯下夹件，主铁芯上夹件包括有底板和焊接固定在底板两端上面的折弯槽钢，折弯槽钢的端头下面焊接固定有客户安装板,折弯槽钢中间焊接固定有加强板，主铁芯下夹件包括有顶板和焊接固定在顶板两端下面的加强垫板；所述分段可调式副铁芯上、下两面分别设有副铁芯上夹板和副铁芯下夹板；所述主铁芯上夹件和主铁芯下夹件两端通过侧拉杆、螺母拉紧固定；所述主铁芯上夹件、主铁芯、主铁芯下夹件、副铁芯上夹件、副铁芯下夹件由拉杆依次穿过，并由螺母固定。

上述技术方案中，所述分段可调式副铁芯为长条形，一方面由二次绕组和一次绕组之间的撑条撑紧固定，另一方面副铁芯铁轭由副铁芯上夹件和副铁芯下夹件夹紧，用纵向拉杆拉紧固定。

上述技术方案中，所述分段可调式副铁芯为长条形，在副铁芯上夹件和副铁芯下夹件之间夹紧有多段独立的可调小铁芯块。

上述技术方案中，所述三条分段可调式副铁芯两端由铁轭对接固定，构成闭合副铁芯结构。

上述技术方案中，所述的主铁芯和二次绕组线圈之间设置撑条撑紧。

技术原理：

传统的辅助变压器，只有一个主铁芯，在磁路中起励磁作用，辅助变压器虽然有一定的漏抗，但是在有限的空间内，漏感较小，相对于滤波回路中的电感量来说可以忽略不计，在电路中需要额外增加滤波电抗器才能达到滤波效果；本实用新型的机车用辅助变压器结构，通过在变压器一次绕组和二次绕组之间，增加三条分段可调式副铁芯，变压器励磁主要依靠主铁芯，通过增加副铁芯，增加一次侧漏抗，用变压器漏抗取代传统辅助电源中的滤波电抗器。

本实用新型提出的集成高漏抗的机车用辅助变压器结构，不仅可以同时起变换电压，滤波作用；还通过合理的结构设计，将变压器夹件、侧拉杆通过螺栓夹紧主铁芯，客户通过上夹件四个吊耳安装到箱体，在设计时，考虑吊耳太长，容易引起共振等因素，上夹件吊耳处采用折弯槽钢焊接结构，在固定主铁芯位置处安装有加强板；主铁芯和线圈二次侧绕组之间放置撑条撑紧，将变压器主铁芯放置在上面，重心更稳，有效减小变压器的电磁振动，避免振感传导到客户箱体将振动量放大；副铁芯重量较主铁芯轻，放置在下面，通过专用夹件夹紧，通过拉杆固定，通过以上措施，再经过整体真空压力浸漆后，使变压器各部件成为一个整体，具有优良的绝缘性能和机械性能。本实用新型的机车用辅助变压器，比同容量240KVA三相变压器，二次侧等效电感达0.2mH，强迫风冷结构，只需要630kg;而采用传统结构三相变压器，需另外再增加额外的0.2mH三相电抗器，同等风量下，重量约达到700kg,而且体积也会大幅增加，可见本实用新型的集成高漏抗变压器结构具有显著降重优势。这是因为用一个原件替代两个原件，总的发热量小了，同时起到了降低温升的效果。如果重心离客户吊耳安装面较远、夹件悬臂太长，则辅助变压器容易引起共振，在列车上使用时，容易将变压器电磁振动传导放大，本实用新型的独特结构设计就能有效避免这个问题。

本实用新型的显著效果：

采用本实用新型的机车用辅助变压器在工作时，因结构设计的独创性，有效减少变压器的振动和噪音；降低变压器的温升；由于副铁芯是分段可调铁芯，可根据逆变电源系统滤波电感量要求调整铁芯以及气隙厚度来达到调整电感量要求。采用本实用新型的机车用辅助变压器，能够在逆变系统中同时起到滤波和隔离变压的作用，电磁兼容性好；和传统变压器与滤波电抗器比较，体积可以缩小30%以上，重量轻50~100kg，有效降低成本。

附图说明

图1为本实用新型结构正视图；

图2为本实用新型结构俯视图；

图3为本实用新型结构侧视图；

图4为吊耳及上夹件立体示意图；

图5为本实用新型立体示意图。

图6为主、副铁芯和一、二次绕组立体示意图；

图7为副铁芯平面图；

图8为副铁芯立体示意图；

图9为传统变压器结构正视图；

图10为传统变压器结构俯视图；

图11为传统变压器结构侧视图；

图12为传统变压器等效电路图；

图13为本实用新型等效电路图。

附图标记：

1—主铁芯，2—二次绕组，3—一次绕组，4—撑条，5—主铁芯上夹件，6—侧拉杆，7—主铁芯下夹件，8—副铁芯，9—可调气隙块，10—副铁芯上夹件，11—副铁芯下夹件，12—挡风板，13—底板，14—折弯槽钢，15—加强板，16—客户安装板。

具体实施方式

参见附图，本实用新型的机车用辅助变压器包括主铁芯、一次绕组、二次绕组，在主铁芯的下方增设三条分段可调式副铁芯，一次绕组绕在主铁芯和分段可调式副铁芯上，而二次绕组仅绕在主铁芯上，所述的主铁芯上方和下方分别安装有主铁芯上夹件和主铁芯下夹件，主铁芯上夹件包括有底板和焊接固定在底板两端上面的折弯槽钢作为吊耳结构，折弯槽钢作为吊耳结构的端头下面焊接固定有客户安装板。折弯槽钢中间焊接固定有加强板；主铁芯下夹件包括有顶板和焊接固定在顶板两端下面的加强垫板；所述分段可调式副铁芯上、下两面分别设有副铁芯上夹板和副铁芯下夹板；所述主铁芯上夹件和主铁芯下夹件两端通过侧拉杆、螺母拉紧固定；所述主铁芯上夹件、主铁芯、主铁芯下夹件、副铁芯上夹件、副铁芯下夹件由拉杆依次穿过，并由螺母固定，所述分段可调式副铁芯为长条形，绕制过程中，放置在线圈一次线圈和二次线圈之间，在副铁芯上夹件和副铁芯下夹件之间由副铁芯铁扼对接固定，构成闭合副铁芯结构，所述的主铁芯和二次绕组线圈之间设置撑条撑紧。

如图1~3所示，本实用新型的变压器漏抗要替代滤波电抗器电感的作用，其值不再是单纯的越小越好。如图所示，本实用新型是在传统变压器基础上的一次侧、二次侧之间增加副铁芯磁路，图中主铁芯、副铁芯被组合使用，变压器的一次绕组绕在主铁芯和副铁芯上，而二次绕组仅绕在主铁芯上，使漏感主要集中到一次侧，一部分来自空气闭合磁路的漏感，另一部分来自副铁芯闭合磁路的漏感，通过调节副铁芯磁路的气隙可以精确设计漏抗值的大小及等效线路中的电抗器电感，从而起到滤波作用。如前所述，通过夹件固定各部件，使变压器成为一个整体，具有结构简单的特点。

传统变压器等效电路如图12所示，

XL=X1σ+X2’σ； （式1）

X1σ—变压器一次侧漏感；

X2'σ—变压器二次侧等效漏感。

本实用新型高漏变压器绕组改进后如图13等效电路所示：漏抗

XL=X1σ+X2'σ+X1 （式2）

X1σ—变压器一次侧漏抗

X2'σ—变压器二次侧等效漏抗

X1—变压器副铁芯漏抗

本实用新型在传统变压器基础上的一次、二次绕组间增加三条分段可调式副铁芯，图中主铁芯、副铁芯被组合使用，变压器的一次绕组绕在主铁芯和副铁芯上，而二次绕组仅绕在主铁芯上，使漏感主要集中到一次侧，一部分来自空气闭合磁路的漏感X1σ，另一部分来自副铁芯闭合磁路的漏感X1，通过调节副铁芯的气隙精确控制漏抗X1的大小，实现对变压器集成高漏抗的精确设计，在逆变电路中与电容器组成L-C滤波电路，滤波后再经变压器输出，为负载提供绿色节能的电源。