[發(fā)明專(zhuān)利]低雜散損耗變壓器及其組裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410199830.1
• 申請(qǐng)日: 2014-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104157416B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.J.古鐵雷斯埃斯特拉達(dá)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01F27/28
• 分類(lèi)號(hào): H01F27/28;H01F27/30
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,傅永霄

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)大體上涉及變壓器，并且更具體而言，涉及一種變壓器組件，其設(shè)計(jì)成使雜散損耗最小化。

背景技術(shù)

變壓器為在配電、傳輸和控制系統(tǒng)中使用的常見(jiàn)電氣構(gòu)件，以將輸入電壓轉(zhuǎn)變成期望的輸出電壓。常規(guī)變壓器的效率由如下能量損耗限制，該能量損耗與變壓器繞組中的焦耳加熱、芯損耗(諸如芯中的滯后和渦流損耗)和雜散損耗(stray loss)相關(guān)聯(lián)。雜散損耗由變壓器芯的磁通量泄漏引起，且引起變壓器組件內(nèi)的傳導(dǎo)材料中的渦流。這些渦流最終通過(guò)電阻性熱生成來(lái)消散，這通?？捎兄谧儔浩鞯倪^(guò)熱和失效。此外，在將電壓供應(yīng)至非線(xiàn)性負(fù)載(諸如電子設(shè)備)的變壓器中，雜散損耗(和所得的渦流)通常顯著地放大。常規(guī)變壓器不設(shè)計(jì)成使此類(lèi)雜散損耗最小化。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面中，提供了一種變壓器。變壓器包括磁芯、第一繞組組件和第二繞組組件。磁芯包括多個(gè)柱(leg)，包括第一繞線(xiàn)柱。第一繞組組件包括圍繞第一繞線(xiàn)柱螺線(xiàn)地卷繞第一匝數(shù)的第一傳導(dǎo)導(dǎo)管。第一繞組組件具有第一磁性長(zhǎng)度。第二繞組組件包括圍繞多個(gè)柱中的一個(gè)卷繞第二匝數(shù)的第二傳導(dǎo)導(dǎo)管。第二繞組組件電感地耦合于第一繞組組件，且具有大致等于所述第一磁性長(zhǎng)度的第二磁性長(zhǎng)度。

在另一個(gè)方面中，提供了一種變壓器。變壓器包括磁芯、第一繞組組件和第二繞組組件。磁芯包括繞線(xiàn)柱。第一繞組組件包括多個(gè)第一層，且電感地耦合于磁芯。第二繞組組件電感地耦合于第一繞組組件。第二繞組組件包括多個(gè)第二層。第一和第二繞組組件以交錯(cuò)構(gòu)造圍繞繞線(xiàn)柱同心地卷繞，使得各個(gè)第二層設(shè)置在至少兩個(gè)相鄰的第一層之間。

在又一個(gè)方面中，描述了一種組裝變壓器的方法。該方法包括提供包括多個(gè)柱的磁芯，多個(gè)柱包括第一繞線(xiàn)柱；提供包括第一傳導(dǎo)導(dǎo)管的第一繞組組件；提供包括第二傳導(dǎo)導(dǎo)管的第二繞組組件；通過(guò)使第一傳導(dǎo)導(dǎo)管?chē)@第一繞線(xiàn)柱螺線(xiàn)地卷繞第一匝數(shù)來(lái)將第一繞組組件電感地耦合于磁芯，使得第一繞組組件具有第一磁性長(zhǎng)度；和通過(guò)使第二傳導(dǎo)導(dǎo)管?chē)@多個(gè)柱中的一個(gè)柱卷繞第二匝數(shù)來(lái)將第二繞組組件電感地耦合于第一繞組組件，使得第二繞組組件具有大致等于第一磁性長(zhǎng)度的第二磁性長(zhǎng)度。

在又一個(gè)方面中，描述了一種組裝變壓器的方法。該方法包括提供包括繞線(xiàn)柱的磁芯，提供包括多個(gè)第一層的第一繞組組件、提供包括多個(gè)第二層的第二繞組組件，并且以交錯(cuò)構(gòu)造圍繞磁芯的繞線(xiàn)柱同心地卷繞第一和第二繞組組件，使得各個(gè)第二層設(shè)置在至少兩個(gè)相鄰的第一層之間。

一種變壓器，包括：磁芯，其包括多個(gè)柱，多個(gè)柱包括第一繞線(xiàn)柱；第一繞組組件，其包括圍繞第一繞線(xiàn)柱螺線(xiàn)地卷繞第一匝數(shù)的第一傳導(dǎo)導(dǎo)管，第一繞組組件具有第一磁性長(zhǎng)度；和第二繞組組件，其電感地耦合于第一繞組組件，第二繞組組件包括圍繞多個(gè)柱中的一個(gè)卷繞第二匝數(shù)的第二傳導(dǎo)導(dǎo)管，第二繞組組件具有大致等于第一磁性長(zhǎng)度的第二磁性長(zhǎng)度。

優(yōu)選地，第二繞組組件圍繞第一繞線(xiàn)柱和第一繞組組件卷繞。

優(yōu)選地，第二傳導(dǎo)導(dǎo)管?chē)@多個(gè)柱中的一個(gè)螺線(xiàn)地卷繞。

優(yōu)選地，第一繞組組件具有第一軸向長(zhǎng)度，第二繞組組件具有第二軸向長(zhǎng)度，該第二軸向長(zhǎng)度大致等于

其中L_A為第一繞組組件的軸向長(zhǎng)度，N_A為第一匝數(shù)，且N_B為第二匝數(shù)。

優(yōu)選地，第二傳導(dǎo)導(dǎo)管為盤(pán)型繞組組件。

優(yōu)選地，第二繞組組件具有第一軸向長(zhǎng)度，第一繞組組件具有第二軸向長(zhǎng)度，該第二軸向長(zhǎng)度大致等于

其中L_B為第二繞組組件的軸向長(zhǎng)度，且N_A為第一匝數(shù)。

一種變壓器，包括：磁芯，其包括繞線(xiàn)柱；第一繞組組件，其包括多個(gè)第一層，第一繞組組件電感地耦合于磁芯；和第二繞組組件，其電感地耦合于第一繞組組件，第二繞組組件包括多個(gè)第二層，其中第一和第二繞組組件以交錯(cuò)構(gòu)造圍繞繞線(xiàn)柱同心地卷繞，其中，各個(gè)第二層設(shè)置在至少兩個(gè)相鄰的第一層之間。

優(yōu)選地，第一層中的各個(gè)包括圍繞繞線(xiàn)柱螺線(xiàn)地卷繞的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)導(dǎo)管，且第二層中的各個(gè)包括圍繞繞線(xiàn)柱螺線(xiàn)地卷繞的至少一個(gè)第二傳導(dǎo)導(dǎo)管。

優(yōu)選地，第一和第二層中的各個(gè)由至少一個(gè)絕緣層分開(kāi)。

優(yōu)選地，第一和第二繞組組件與繞線(xiàn)柱的縱軸線(xiàn)同軸地對(duì)準(zhǔn)。

優(yōu)選地，多個(gè)第二層以成對(duì)的相鄰第二層來(lái)進(jìn)行卷繞，其中，沒(méi)有第一層設(shè)置在形成一對(duì)的相鄰第二層之間，且其中，至少兩個(gè)第一層設(shè)置在相鄰的成對(duì)第二層之間。