小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器的製作方法

2023-04-25 12:22:06 1

專利名稱：小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種變壓器，具體是指一種小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓 器。
背景技術：
目前，鋼鐵淬火已廣泛的採用感應加熱的方式來作為加熱源，而中頻淬火變壓器 作為其電能的轉換設備，其性能的穩定與否對鋼鐵的淬火具有至關重要的作用。傳統的 中頻淬火變壓器在長期的使用過程中雖能較好的滿足人們的各種需求，但其仍存在以下缺 點1、傳統的中頻淬火變壓器的體積較大、質量較重，同時由於該中頻淬火變壓器的初級、 次級及鐵芯均是由25路進水和25路出水所構成的冷卻系統來進行冷卻，因此使得傳統的 中頻淬火變壓器不僅結構非常複雜，而且維護極為不便。2、傳統的中頻淬火變壓器的鐵芯 為"E"型，且該鐵芯的冷卻是採用向纏繞在其表面上的銅管內通入冷卻水，由冷卻水間接吸 收其熱量的方式來實現的。由於鐵芯是通過銅管來間接帶走熱量的，因此其熱交換效率較 低，如果要將傳統的中頻淬火變壓器做成大功率密度淬火變壓器，就勢必會增加鐵芯截面 積(即增加鐵芯的重量和體積)，從而會導致增大該變壓器的體積和質量，進而增加製作成 本。3、傳統的中頻淬火變壓器的變比可調部分是採用串、並聯的方式來實現，因此也使得需 調節變比時調節非常複雜，不能很好的滿足人們快捷調節變比的需求。

發明內容
本發明的目的在於克服目前傳統中頻淬火變壓器體積大、質量重、結構複雜的缺 點，提供一種不僅體積小、質量輕，而且結構非常簡單的一種小體積大功率密度一體封裝中 頻淬火變壓器。 本發明的目的通過下述技術方案實現小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓 器，主要由鐵芯、纏繞在該鐵芯上的初級以及纏繞在該初級上的次級組成。同時，該小體積 大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器還包括有將鐵芯、初級和次級均嵌入在其內部的由有 機混合物所形成的變壓器機體，且所述的次級均設置於初級的外側，鐵芯的周邊與該變壓 器機體之間還形成有用於冷卻鐵芯的水槽。 進一步地，所述的初級由1路紫銅矩形銅管在鐵芯上連續繞制18匝構成，且在其 第0、2、4、6、8、15、17及18匝處均設有抽頭；同時，該紫銅矩形銅管的一端形成初級進水口 ， 另一端則形成初級出水口。 所述的次級則由4路紫銅矩形銅管分別在初級上單匝繞制而成的上次級，以及由 6路紫銅矩形銅管分別在初級上單匝繞制而成的下次級構成。同時，上次級的4路紫銅矩形 銅管的一端均並聯在一起形成上次級進水口，其另一端也並聯在一起形成上次級出水口 ； 所述的下次級的6路紫銅矩形銅管的一端均並聯在一起形成下次級進水口，其另一端也並 聯在一起形成下次級出水口 。 為了便於冷卻鐵芯，在水槽上也分別設有用於冷卻水流通的鐵芯進水口和鐵芯出水口。 為了更好的實現本發明，所述的鐵芯製作成"C"型，所述的有機混合物則由環氧樹 脂及石英粉混合而成。同時，在初級與次級之間、初級與鐵芯之間均設有高絕緣強度的絕緣 紙。 本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果 (1)本發明的變壓器機體由環氧樹脂及石英粉混合製作而成，因此不僅能大幅度 的降低整個變壓器的質量(如相同變壓器容量為800KVA時，可以將傳統的淬火變壓器的質 量由120Kg降至66Kg)，而且由於環氧樹脂具有較好的絕緣性能，從而使得該變壓器的絕緣 等級可以輕鬆的提高到5KV以上。 (2)本發明的冷卻系統將傳統的25路進水、25路出水簡化為4路進水和4路出 水，因此大幅度的簡化了整個變壓器的結構，大幅度地的降低了變壓器的體積(如相同變 壓器容量為800KVA時，可以將傳統的淬火變壓器的體積由420mmX480mmX420mm減小到 500mmX330mmX230mm)。 (3)由於本發明還在初級與次級、初級與鐵芯間還設有高絕緣強度的絕緣紙，加之 鐵芯的熱量直接由水槽內的冷卻水吸收，因此使得整個變壓器的性能更加穩定，其工作頻 率範圍也從1 8KHz提升到1 lOKHz。


圖1為本發明的正面整體結構示意圖。 圖2為本發明的背面整體結構示意圖。 圖3為圖1所示的A-A剖面結構示意圖。 圖4為本發明的初級、次級與鐵芯之間的剖面結構示意圖。 其中，圖中附圖標記對應的零部件名稱為 1-鐵芯，2-初級，3-次級，4-變壓器機體，5-水槽，6-抽頭，7_初級進水口 ， 8_初 級出水口 ， 9-上次級，10-下次級，11-上次級進水口 ， 12-上次級出水口 ， 13-下次級進水口 ， 14-下次級出水口 ， 15-鐵芯進水口 ， 16-鐵芯出水口 。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不 限於此。 實施例1 如圖1 4所示，本發明的鐵芯1與傳統的淬火變壓器所採用的鐵芯不同，本發明 的鐵芯採用日本新日鐵公司生產的型號為23ZDKH85的C型鐵芯。 在該C型的鐵芯1上纏繞有作為整個變壓器的初級2和纏繞在初級上的次級3，其 具體結構如圖4所示。該初級2由1路紫銅矩形銅管在鐵芯1上連續繞制18匝構成，且在 其第0、2、4、6、8、15、17及18匝處均設有抽頭6，以確保能方便、快捷的改變整個變壓器的變 比。該紫銅矩形銅管的內部是空心的，為了確保冷卻水能在該初級2的紫銅矩形銅管內部 流通，因此該紫銅矩形銅管的一端形成初級進水口 7，另一端則形成初級出水口 8。
次級3由上次級9和下次級10兩個部分組成，其中，上次級9由4路紫銅矩形銅
4管分別在初級2上單匝繞制而成，而下次級10則由6路紫銅矩形銅管分別在初級2上單 匝繞制而成。為了便於初級抽頭，上次級9的4路紫銅矩形銅管分別設置在初級2的紫銅 矩形銅管外側，並分布在初級2所形成的相鄰兩匝之間，即在初級2的兩匝紫銅矩形銅管之 間外側上便設有一匝上次級9的紫銅矩形銅管。同時，該上次級9的4路紫銅矩形銅管的 一端均並聯在一起形成上次級進水口 ll，其另一端也並聯在一起形成上次級出水口 12。運 行時，冷卻水從上次級進水口 11進入，在分別經4路紫銅矩形銅管後從上次級出水口 12流 出，從而達到冷卻上次級9的目的。 相應的，下次級10的6路紫銅矩形銅管也分別設置在初級2的每兩匝紫銅矩形銅 管外側間。同樣，下次級10的這6路紫銅矩形銅管的一端也均並聯在一起形成下次級進 水口 13，其另一端也並聯在一起形成下次級出水口 14。運行時，冷卻水從下次級進水口 13 進入，在分別經6路紫銅矩形銅管後從下次級出水口 14流出，從而達到冷卻下次級10的目 的。 為了降低整個變壓器的質量，提高整個變壓器的絕緣等級，本發明還用有機混合 物製作成變壓器機體4，從而將鐵芯1、初級2、上次級9和下次級IO均嵌入在其內部，即使 鐵芯1、初級2、上次級9和下次級10均鑲嵌在變壓器機體4的內部。為了確保絕緣效果， 該有機混合物優先採用環氧樹脂及石英粉混合而成。 由於初級2是纏繞在鐵芯1的外部，加之有變壓器機體4定型，因此在鐵芯1的四 周與變壓器機體4之間還形成有一個水槽5。鐵芯1便位於該水槽5的內部，同時，在該水 槽5上還設有鐵芯進水口 15和鐵芯出水口 16。運行時，冷卻水從鐵芯進水口 15進入，然後 直接與鐵芯1之間進行熱交換，再吸收鐵芯1的熱量後直接從鐵芯出水口 16排出，從而實 現冷卻鐵芯1的目的。由於該種冷卻方式是冷卻水直接與鐵芯l接觸，而不是由傳統的初 級2或次級3內部的冷卻水間接的吸收鐵芯1的熱量，因此採用該種方式能顯著的提高其 熱交換效率。 由於本發明的冷卻系統總共只有4路冷卻水路，即用於冷卻鐵芯1的鐵芯冷卻水 路、用於冷卻初級2的初級冷卻水路、用於冷卻上次級9的上次級冷卻水路和用於冷卻下次 級10的下次級冷卻水路，而每個冷卻水路都只具有一個進水水路和一個出水水路，因此本 發明的冷卻系統就形成了 4路進水和4路出水，較傳統淬火變壓器的25路進水和25路出 水相比，其冷卻系統結構非常精簡，能有效的提高其性能的穩定性和降低成本。
為了便於進一步的提高本發明的絕緣等級，在初級2與上次級9之間、初級2與下 次級IO之間及初級2與鐵芯1之間均設有高絕緣強度的絕緣紙。由於本發明的變壓器機體 4也具有高強度的絕緣性能，因此加上與這些絕緣紙的配合使用，本發明的整體絕緣等級可 達5KV以上。 如上所述，便可以很好的實現本發明。
權利要求
小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器，主要由鐵芯(1)、纏繞在該鐵芯(1)上的初級(2)以及纏繞在該初級(2)上的次級(3)組成，其特徵在於還包括將鐵芯(1)、初級(2)和次級(3)均嵌入在其內部的由有機混合物所形成的變壓器機體(4)，且所述的次級(3)均設置於初級(2)的外側，鐵芯(1)的周邊與該變壓器機體(4)之間還形成有用於冷卻鐵芯(1)的水槽(5)。
2. 根據權利要求1所述的小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器，其特徵在於 所述的初級(2)由l路紫銅矩形銅管在鐵芯(1)上連續繞制18匝構成，且在其第0、2、4、6、 8、15、17及18匝處均設有抽頭(6);同時，該紫銅矩形銅管的一端形成初級進水口 (7)，另 一端則形成初級出水口 (8)。
3. 根據權利要求2所述的小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器，其特徵在於 所述的次級(3)由4路紫銅矩形銅管分別在初級(2)上單匝繞制而成的上次級(9)，以及由 6路紫銅矩形銅管分別在初級(2)上單匝繞制而成的下次級(10)構成；所述上次級(9)的 4路紫銅矩形銅管的一端均並聯在一起形成上次級進水口 (ll)，其另一端也並聯在一起形 成上次級出水口 (12);所述的下次級(10)的6路紫銅矩形銅管的一端均並聯在一起形成 下次級進水口 (13)，其另一端也並聯在一起形成下次級出水口 (14)。
4. 根據權利要求1所述的小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器，其特徵在於 在水槽(5)上設有用於冷卻水流通的鐵芯進水口 (15)和鐵芯出水口 (16)。
5. 根據權利要求1 4任一項所述的小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器，其 特徵在於所述的鐵芯(1)為"C"型。
6. 根據權利要求5所述的小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器，其特徵在於 所述的有機混合物由環氧樹脂及石英粉混合而成。
7. 根據權利要求5所述的小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器，其特徵在於在初級(2)與次級(3)之間及初級(2)與鐵芯(1)之間均設有高絕緣強度的絕緣紙。
全文摘要
本發明公開了一種小體積大功率密度一體封裝中頻淬火變壓器，主要由鐵芯(1)、纏繞在該鐵芯(1)上的初級(2)以及纏繞在該初級(2)上的次級(3)組成，其特徵在於還包括將鐵芯(1)、初級(2)和次級(3)均嵌入在其內部的由有機混合物所形成的變壓器機體(4)，且所述的次級(3)均設置於初級(2)的外側，鐵芯(1)的周邊與該變壓器機體(4)之間還形成有用於冷卻鐵芯(1)的水槽(5)。本發明的變壓器機體由環氧樹脂及石英粉混合製作而成，因此不僅能大幅度的降低整個變壓器的質量，而且由於環氧樹脂具有較好的絕緣性能，從而使得該變壓器的絕緣等級可以輕鬆的提高到5kV以上。
文檔編號H01F27/32GK101777417SQ20101012159
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者胡成建, 青建輝 申請人:成都多林電器有限責任公司