一種高頻電抗器的製造方法

2024-04-11 09:43:05

一種高頻電抗器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高頻電抗器，包括附加油枕、高低壓引出套管、油箱、散熱裝置、溫度監測裝置、電抗器本體、電抗器絕緣油、底座和端子箱，電抗器本體包括鐵心部份，鐵心部分包括鐵心、鐵心夾件和鐵心拉緊裝置，其特徵在於所述鐵心由電工鋼板JNEX或JNHF衝裁疊層拼裝成。這種電抗器具有低鐵損、低噪音、低成本和體積小的優點。
【專利說明】一種高頻電抗器

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電力系統中的不可缺少的限流和無功補償裝置，尤指太陽能發 電、風力發電領域的中大型高頻電抗器，屬於特殊變壓器製造領域。

【背景技術】
[0002] 隨著國民經濟的高速增長，國內電力工業得到蓬勃發展，並可預見在未來的電力 市場仍將保持高速發展的態勢。電抗器是一種高效節能的限流和無功補償裝置。隨著超高 壓逐步引入電力市場，它作為一種限流和無功補償裝置而被市場逐漸的認知。在國內也有 一些廠家規模化生產，但由於使用的大多是與普通電力變壓器一樣的材料，所以生產出來 的產品不但體大，而且成本也高。特別是在整個人類社會對地球環境問題，如減少環境負荷 物排放及與之相關的降低能源消耗和能源的再利用等問題越來越關心的背景下，上述缺陷 就顯得尤為突出。用於變換變頻器機中的高頻電抗器無論是使用AC(交流）還是DC(直 流）電抗器時，都包含源於電流波形轉換的高頻成分。因此，第一，高頻電抗器用鐵心必須 具備優良的高頻磁特性，特別是為了降低電抗器損失而具備的高頻低鐵損；第二，為了實現 電抗器的小型化就需具備高飽和磁通密度；第三，為了降低電抗器噪音就需具備低磁致伸 縮特性。
[0003] 目前，用於製作電抗器的最好鐵心材料是Fe系非晶質材料，其厚度極薄，固有電 阻高，在全頻範圍鐵損都低，但其磁飽和強度低，磁滯伸縮大，用作電抗器製造難以實現小 型化和低噪音的目標。而超薄取向電工鋼板的磁飽和強度高，但因鐵損大而存在電抗器發 熱和效率低下的問題，並且非晶質材料和超薄取向鋼都是有取向的。目前的高頻電抗器採 用Fe系非晶質材料以及超薄取向電工鋼板，鐵心採用卷鐵心結構，即鐵心是由薄板卷繞成 封閉的環的結構，因此為消除卷繞產生的應力還需要退火，因而會增大鐵損。 實用新型內容
[0004] 本實用新型旨在克服上述缺陷，提供一種兼具有鐵損低和噪音低的高頻電抗器。
[0005] 具體地，本實用新型的高頻電抗器，包括電抗器本體及附屬器件，電抗器本體包括 鐵心部份，鐵心部分包括鐵心、鐵心夾件和鐵心拉緊裝置，其特徵在於所述鐵心由多塊電工 鋼板JNEX或JNHF平板疊層，多個疊層拼裝成的疊鐵心結構。由於將卷鐵心結構變成疊鐵 心，不需要退火消除應力，鐵損低，同時也進一步降低了噪音。
[0006] 所述油箱與外部聯接件間均用耐油、耐腐蝕、防老化的密封件作為過渡密封聯接。
[0007] 所述電抗器本體與油箱接觸處有下部定位釘定位器身，油箱和器身的四面設置了 限位裝置，在上部用吊螺杆與箱蓋連接。
[0008] 在高低壓引線的設置上選用電工木作為引線固定的載體。
[0009] 所述鐵心由兩個水平疊層和三個堅向疊層拼成"日"字形，其中堅向疊層採用圓形 橫截面，水平疊層橫截面中與堅向疊層銜接一側為平面，背側為橢圓截面形狀。
[0010] 線圈的設置均繞在硬紙筒製作的骨架上，並有撐條支撐外加墊塊和外撐條鎖緊。 toon] 根據本實用新型的高頻抗電器具有以下特性：
[0012] 1、電工鋼板JNEX或JNHF磁滯伸縮性為零，不用卷鐵心而採用拼裝的疊鐵心結構， 無需退火處理，具有高頻低鐵損，其鐵損低，磁飽和特性平衡優良，當頻率 5KHz 時鐵損都更小，頻率可以從ΙΚΗζ?ΙΟΟΚΗζ左右。
[0013] 2、磁滯伸縮性為零，從而實現最低噪音化。
[0014] 3、高磁通密度Bs = 1. 8?1. 87T，非晶質材料只能在1. 5及以下。
[0015] 4、因為無取向加工生產方便，採用率高又不發熱，特別適合再生產使用的能源，是 高節能、環保產品的最佳選用材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型高頻電抗器的結構示意圖；
[0017] 圖2是圖1的右視圖；
[0018] 圖3為鐵心裝配結構示意圖；
[0019] 圖4為圖3的A向示意圖；
[0020] 圖5為鐵心部分結構示意圖；
[0021] 圖6和圖7分別為圖5的A-A、B-B剖視圖；
[0022] 圖中：1.附加油枕、2.高低壓引出套管、3.油箱、4.散熱裝置、5.溫度監測裝置、 6.電抗器本體、7.電抗器絕緣油、8.底座、9.端子箱、10.鐵心、11.鐵心夾件、12.鐵心拉緊 裝直。

【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以助於理解本實用新型 的內容。
[0024] 如附圖1和圖2所示，本實用新型的超級鐵心高頻電抗器包括：附加油枕1、高低 壓引線和高低壓出套管2、油箱3、散熱裝置4、溫度監測裝置5、油箱3內的電抗器本體6、油 箱3內的電抗器絕緣油7、底座8和端子箱9組成。
[0025] 圖3和圖4則是本實用新型的高頻電抗器的鐵心部份，其包括鐵心10、鐵心夾件 11和鐵心拉緊裝置12。結合圖5和圖6、圖7所示，鐵心是由電工鋼板JNHF或JNEX衝裁成 所需形狀的條形平板後，多片疊層成一起，再將三個堅向疊層和兩個水平疊層拼裝成"日" 字形，由圖3、4中的鐵心夾件11和鐵心拉緊裝置固定成。JNHF鐵心本身就比Fe - Si合金 中磁性最優良的6. 5%矽鋼板的鐵損更低，加之又採用疊鐵心結構，不需要退火處理，因此 鐵損明顯低於現有高頻電抗器鐵心。而現有高頻電抗器，使用超薄取向矽鋼板時，因僅將磁 性優良的軋制方向作為磁化方向，故採用卷繞成的卷鐵心；鐵心材料採用非晶質材料時，因 其薄到0. 025mm，且為了降低成本並便於管理，仍以卷繞鐵心最佳。但本實用新型採用JNHF 鐵心時，因其無取向，製作成為衝裁疊層鐵心，防止了卷繞鐵心因需要熱處理而惡化磁性。
[0026] 結合圖5和圖6所不，鐵心中堅向疊層部分米用圓形橫截面。結合圖5和圖7所 示，水平疊層部分橫截面則採用下面的形狀，與堅向疊層部分銜接一側為平面，以利於對線 圈的支持和提高與堅向疊層部分銜接面積，背側為橢圓截面形狀，以保證磁通面積與堅向 部分相等。這種結構能夠進一步降低損耗和噪音，還有利於散熱。
[0027] 本實用新型在運行中的低噪音，保護了環境；也大大地降低了本實用新型局部放 電量，
[0028] 防止了絕緣體的老化延長了本實用新型的使用了壽命。
[0029] 作為最佳實施例，油箱3與油枕1等外部聯接件間均用耐油、耐腐蝕、防老化的密 封件作為過渡密封聯接，從而保證了本實用新型零滲漏的特性。
[0030] 電抗器本體6與油箱3接觸處，本實用新型不僅僅有下部定位釘定位器身，還可在 油箱3和電抗器本體6的四面間隙處設置了墊塊等限位裝置，在上部用吊螺杆與箱蓋連接。 真正做到在本實用新型中從上下、前後、左右限位，使得本實用新型無論是在惡劣的運輸條 件下，還是在惡劣的運行情況下器身都不會發生位移。在電抗器本體6與油箱3箱底間還 設置彈簧等防震裝置。從而大大降低了因震動產生的噪音，保護了環境。
[0031] 在高低壓引線的設置上，本實用新型首先選用優質電工木作為引線固定的載體， 引線在經過木夾件處本實用新型不但加強了絕緣，還增加了引線與木夾件的固定，從而提 高了本實用新型運行時的可靠性和安全性。
[0032] 由JNHF鐵心有很高磁通密度，所以本實用新型的磁密可取到1. 8?1. 87T，根據 et = BmAz/45, N = U/et得到比用Fe - Si合金作鐵心更少的線圈匝數，銅線的重量使用銅導 線的長度有密切的關係G= pXIXs而l=nXr，因線圈匝數的減少，故所用的銅材大大 地減少。節約了產品的製造成本，提高了產品的競爭力。
[0033] 本實用新型線圈的設置均可以繞在有硬紙筒作為骨架，並有撐條支撐外加墊塊和 外撐條鎖緊，使得線圈更加堅固，提高其抗短路能力；並在線圈的適當位置加設擋油裝置， 讓絕緣油按設定的路線流動，以達到最佳的散熱效果，降低溫升，防止絕緣體的老化，延長 了本實用新型的使用了壽命。
[0034] 本實用新型的超級鐵心高頻電抗器的油箱部份，是高強度的優質鋼板精製而成， 它是本實用新型所用絕緣油和器身等的載體，是本實用新型的重要組成部份。
[0035] 1、低鐵損
[0036] 在高頻範圍，本實用新型的超級鐵心比Fe - Si合金中磁性最優良的6. 5% Si鋼 板的鐵損更低。因此，超級鐵心是解決電抗器鐵損大的問題，而作為轉換頻率> ΙΟΚΗζ的高 頻電抗器用的最佳超級鐵心。
[0037] 試驗方法
[0038] 將超級鐵心製作成一定尺寸的疊層鐵心，並分別將超薄取向Si鋼板和非晶質材 料製作成相同尺寸的卷繞鐵心，以各自最適宜各自材料的鐵心結構，對此評價了其不同的 高頻電抗器性能。
[0039] 實驗結果
[0040] 實驗所得相關數據表明：雖然在使用上述兩種材料製作卷繞鐵心的過程中實施了 消除應力退火，但其鐵損還是增大了，其中非晶質材料的增大率最顯著；而使用超級鐵心時 卻無鐵損的增大（即鐵心與材料的鐵損相同）。
[0041] 2、低噪音
[0042] JNEX、JNHF的磁滯伸縮率為零，這是其他鐵心都沒有的優良性能特徵，因此由此超 級鐵心製作電抗器噪音極低。
[0043] 試驗方法：
[0044] 採用JNHF的超級鐵心（板厚0. 1mm)、超薄取向Si鋼（板厚0. 1mm)、鐵系非晶材 料（板厚〇. 〇25mm)製成規定尺寸的卷繞鐵心和相同尺寸的切割環形鐵心；然後在規定條件 下測定了上述鐵心製成的電抗器的噪音水平。
[0045] 試驗結果：
[0046] 查明了被PWM激磁時，噪音與磁通密度的關係：高頻電抗器的噪音值反映出材料 的磁滯伸縮特性，故本實用新型鐵心的噪音水平極低；且此超級鐵心與其他材料鐵心的噪 音差別隨磁通密度的增高而擴大。
[0047] 高頻電抗器通過電工鋼板JNEX、JNHF和代表性高頻材料--超薄取向電工鋼板、 鐵系非晶材料分別製作了高頻電抗器，並對各自的特性做了實驗研究和對比評價；通過對 其結構的獨特設計，獲得了以下結論：
[0048] (1)本實用新型高頻電抗器體積要比超薄取向電工鋼板、鐵系非晶材料製作的卷 鐵心商頻電抗器小許40 %左右，可大大地節約成本。
[0049] (2)本實用新型高頻電抗器損耗低，比普通產品低35%左右，具有重要節能意義。
[0050] (3)本實用新型高頻電抗器，可以大幅度降低高頻電抗器的噪音。具有重要的環保 意義。
[0051] 作為上述的本實用新型具有優性能的高頻電抗器，除廣泛用作電力轉換電源設備 夕卜，也正在為當今方興未艾的混合動力（油、氣+電動）汽車的電源採用，從而已成為對環 保和節能都可作出貢獻的重要產品。
【權利要求】
1. 一種高頻電抗器，包括附加油枕、高低壓引出套管、油箱、散熱裝置、溫度監測裝置、 電抗器本體、電抗器絕緣油、底座和端子箱，電抗器本體包括鐵心部份，鐵心部分包括鐵心、 鐵心夾件和鐵心拉緊裝置，其特徵在於所述鐵心由多塊電工鋼板JNEX或JNHF平板疊層，多 個疊層拼裝成的疊鐵心結構。
2. 根據權利要求1所述的高頻電抗器，其特徵在於油箱與外部聯接件間均用耐油、耐 腐蝕、防老化的密封件作為過渡密封聯接。
3. 根據權利要求2所述的高頻電抗器，其特徵在於所述電抗器本體與油箱接觸處有下 部定位釘定位器身，油箱和器身的四面設置了限位裝置，在上部用吊螺杆與箱蓋連接。
4. 根據權利要求3所述的高頻電抗器，其特徵在於在高低壓引線的設置上選用電工木 作為引線固定的載體。
5. 根據權利要求1至4中之一所述的高頻電抗器，其特徵在於所述鐵心由兩個水平疊 層和三個堅向疊層拼成"日"字形，其中堅向疊層採用圓形橫截面，水平疊層橫截面中與堅 向疊層銜接一側為平面，背側為橢圓截面形狀。
6. 根據權利要求5所述的高頻電抗器，其特徵在於線圈的設置均繞在硬紙筒製作的骨 架上，並有撐條支撐外加墊塊和外撐條鎖緊。
【文檔編號】H01F17/04GK203910417SQ201420344706
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】陳金奎, 何朝陽 申請人:江蘇天利機電有限公司