[發明專利]一種井下高溫的中高頻變壓器及其參數獲取方法

有效

• 申請號: 201610444770.4
• 申請日: 2016-06-20
• 公開（公告）號: CN105931821B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 劉毅;張欽;林福昌;劉從聰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01F27/30
• 分類號: H01F27/30;H01F27/24;H01F27/28;H01F27/02;G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春

1.一種井下高溫的中高頻變壓器，其特征在于，包括磁芯單元(102)、原邊繞組(103)、副邊繞組(104)和固定架(105)；

所述磁芯單元(102)由多個環形納米晶磁芯組成；

所述原邊繞組(103)和所述副邊繞組(104)均勻繞制在每個環形納米晶磁芯上，且所述原邊繞組(103)在內層，所述副邊繞組(104)在外層，每個環形納米晶磁芯上的原、副邊繞組匝數都相同，且所有環形納米晶磁芯的原邊繞組之間通過串聯形式連接，所有環形納米晶磁芯的副邊繞組之間也通過串聯形式連接；

所述磁芯、所述原邊繞組(103)和所述副邊繞組(104)同軸縱向排列，并固定在所述固定架(105)上；

所述中高頻變壓器還包括原邊接線端子(107)和副邊接線端子(101)；

所有磁芯的原邊繞組串聯后構成了中高頻變壓器的原邊繞組，中高頻變壓器原邊繞組的引出線接在所述原邊接線端子(107)上；

所有磁芯的副邊繞組串聯后構成了中高頻變壓器的副邊繞組，中高頻變壓器副邊繞組的引出線接在所述副邊接線端子(101)上；

所述中高頻變壓器通過高溫環氧樹脂(106)灌封成型。

2.如權利要求1所述的中高頻變壓器，其特征在于，在所述磁芯單元(102)中相鄰的兩個環形納米晶磁芯之間留有一定的距離以增加散熱面積，從而降低變壓器內部的溫度。

3.如權利要求1所述的中高頻變壓器，其特征在于，所述原邊繞組(103)和所述副邊繞組(104)的繞線為耐熱等級是H級的聚酯亞胺漆包銅圓線。

4.如權利要求1-3任一項所述的中高頻變壓器，其特征在于，所述原邊繞組(103)和所述副邊繞組(104)的引出線附近套設有一層熱縮絕緣護套。

5.如權利要求1所述的中高頻變壓器，其特征在于，所述固定架(105)的材料為銅質材料。

6.一種基于權利要求1所述的中高頻變壓器的參數的獲取方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1：根據公式D_s-d_w>0.5d_n選擇磁芯尺寸；

其中，D_s為變壓器的直徑，d_w為環形磁芯外直徑，d_n為環形磁芯內直徑；

S2：根據公式nA_p>AP和確定磁芯個數；

其中，n為磁芯個數，A_p為步驟S1中選擇的單個磁芯的面面積，單位為cm⁴；AP為變壓器所需總的面面積，單位為cm⁴；P_T為變壓器的視在功率，單位為W；K₀為窗口使用系數，K_f為波形系數，f_s為變壓器工作頻率，單位為Hz；B_w為磁心工作磁感應強度，單位為T；K_j為電流密度比例系數，X為磁心的結構常數；

S3：根據公式V₁＝V_p/n和V₂＝V_s/n分別確定每個磁芯原邊繞組的額定電壓V₁和每個磁芯副邊繞組的額定電壓V₂；

其中，n為步驟S2中確定的磁芯個數，V_p為變壓器的原邊額定電壓，V_s為變壓器的副邊額定電壓；

S4：根據公式和分別確定每個磁芯的原邊繞組匝數N₁和每個磁芯的副邊繞組匝數N₂；

其中，V₁是步驟S3中確定的每個磁芯原邊繞組的額定電壓，V₂是步驟S3中確定的每個磁芯副邊繞組的額定電壓，K_f為波形系數，f_s為變壓器工作頻率，單位為Hz；B_w為磁心工作磁感應強度，單位為T；A_e是單個磁芯的有效截面積，單位為m²；

S5：通過判斷每個磁芯的窗口面積利用系數K是否滿足K<0.4，若是，則獲得滿足要求的參數，若否，則將磁芯個數增加一個并重新執行步驟S3～S5；

其中，S為每個磁芯需要的繞線面積，d_n為環形磁芯內直徑。