变压器制造技术

本发明专利技术涉及一种变压器(3)。变压器(1)包括：磁芯(1)；围绕磁芯(1)的芯部段伸展的线圈(9)；以及设置在芯部段与线圈(9)之间的填充层(11)，所述填充层由可磁化的材料制成。所述填充层由可磁化的材料制成。所述填充层由可磁化的材料制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】变压器


[0001]本专利技术涉及一种变压器。

技术介绍

[0002]变压器通常具有磁芯，至少一个初级侧线圈和至少一个次级侧线圈围绕所述磁芯伸展。磁芯通常由电工钢板制成，以便抵抗磁芯中的涡流。为此，电工钢板层被层压并且彼此电绝缘地一起接合成磁芯。由此，磁芯具有带有由电工钢板层形成的棱边和/或台阶的表面。由此在线圈与磁芯的表面之间产生空气填充的中间空间，所述中间空间保持不用于磁通的传导。

技术实现思路

[0003]本专利技术所基于的目的在于，提供一种变压器，所述变压器在磁通的传导方面被改进。
[0004]所述目的根据本专利技术通过具有权利要求1的特征的变压器来实现。
[0005]本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
[0006]根据本专利技术的变压器包括：磁芯；围绕磁芯的芯部段伸展的线圈；以及设置在芯部段与线圈之间的填充层，所述填充层由可磁化的材料制成。
[0007]通过可磁化的填充层，变压器的磁芯与线圈之间通常空气填充的中间空间填充有可磁化的材料。填充层支持变压器的磁芯的磁通的传导，其方式为，所述填充层增大由线圈包围的、填充有可磁化的材料的横截面积。由此，与没有可磁化的填充层的传统的变压器相比，尤其在相同的线圈直径的情况下需要更少的电工钢板来实现相同的磁通。由此可以节省制造磁芯的材料和成本，而不增加磁芯中的电磁感应。此外，可以减少变压器中的支撑结构，如刨花板筒或纸筒，因为所述支撑结构的功能可以部分地由填充层来承担。由此也可以降低制造变压器的成本。
[0008]在本专利技术的一个设计方案中，填充层完全填充芯部段与线圈之间的中间空间。
[0009]本专利技术的上述设计方案有利地将磁芯与线圈之间的整个中间空间用于传导磁通。由此优化填充层的作用。
[0010]在本专利技术的另一设计方案中，填充层由顺磁材料制成。
[0011]通过使用顺磁材料，填充层的磁化依照通过线圈产生的磁场，从而有利地增加由磁芯传导的磁通。
[0012]在本专利技术的另一设计方案中，填充层具有比空气更大的磁导率值。
[0013]本专利技术的上述设计方案考虑，仅当填充层具有比空气更大的磁导率值时，填充层才与具有磁芯与线圈之间的空气填充的中间空间的变压器相比改进了磁通的传导。所述磁导率值越大，填充层对磁通的传导贡献就越大并且就越多地减轻磁芯的负荷，或者说就可以对于制造磁芯节省越多的电工钢板。
[0014]在本专利技术的另一设计方案中，填充层由软磁材料制成。特别优选地，填充层由软磁
复合材料制成。软磁复合材料也被称为软磁性复合材料(英文：Soft Magnetic Composite，SMC)。优选地使用具有高的机械强度和高的磁导率的软磁复合材料。例如，填充层通过对软磁粉末复合材料进行压制和烧结来制造。
[0015]软磁材料可以在磁场中容易地被磁化，从而特别好地适合作为填充层的材料。软磁复合材料尤其具有如下优点：所述软磁复合材料具有比空气明显更高的磁导率值，并且可以作为粉末被压制和烧结。因此，通过对软磁粉末复合材料进行压制和烧结，填充层可以被容易地制造为成形件，其中也可以制造具有复杂三维几何形状的填充层。
[0016]在本专利技术的另一设计方案中，填充层具有背向芯部段的外表面，所述外表面具有带有平滑的、优选地椭圆形的和尤其圆形的导向曲线(Leitkurve)的柱体的形状。
[0017]由此，与由电工钢板制成的磁芯的表面不同，填充层有利地获得平滑的外表面，线圈可以围绕所述外表面无间隙地设置。
[0018]在本专利技术的另一设计方案中，磁芯由电工钢板制成。
[0019]如已经在上文中所描述，变压器的磁芯通常由电工钢板制成，以便抵抗磁芯中的涡流，从而具有棱边和/或台阶。本专利技术能够实现利用填充层填充在这种磁芯的情况下出现的在磁芯与线圈之间的中间空间。
附图说明
[0020]本专利技术的上述特性、特征和优点以及如何实现所述特性、特征和优点的方式和方法结合以下对实施例的描述变得更清晰地和更清楚地易于理解，所述实施例结合附图更详细地阐述。在此示出：
[0021]图1示出变压器的一个实施例的磁芯的横截面示图，
[0022]图2示出变压器的一个实施例的立体剖面图。
[0023]彼此对应的部件在图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
[0024]图1(FIG 1)示出根据本专利技术的变压器3(参见图2)的一个实施例的磁芯1的横截面示图。磁芯1由电工钢板制成，其方式为，(未详细示出的)电工钢板层被层压并且彼此电绝缘地接合在一起。电工钢板层以不同的宽度实施和设置，使得磁芯1的横截面近似于圆面。通过电工钢板的分层，磁芯1的表面具有棱边5和台阶7。
[0025]图2(FIG 2)示出根据本专利技术的变压器3的一个实施例的立体剖面图。
[0026]变压器3包括磁芯1、围绕磁芯1的芯部段伸展的线圈9和设置在芯部段与线圈9之间的可磁化的填充层11。磁芯1如根据图1描述的磁芯1那样实施。
[0027]填充层11完全填充芯部段与线圈9之间的中间空间。填充层11由顺磁材料、例如由软磁材料制成，所述材料具有比空气更高的磁导率值。特别优选地，填充层11由软磁复合材料(SMC)、尤其通过对软磁粉末复合材料进行压制和烧结制成。填充层11具有背离芯部段的外表面13，所述外表面具有带有椭圆形的、尤其圆形的导向曲线15的柱体的形状。
[0028]填充层11支持变压器3的磁芯1的磁通的传导，其方式为，所述填充层以可磁化的材料完全填充由线圈9包围的横截面积。由此，与没有填充层11的传统的变压器相比，在相同的线圈直径的情况下需要更少的电工钢板来实现相同的磁通。具有直径为29cm、横截面
积为587.5cm2、磁导率值为2000、以及由线圈9包围的横截面积为660.5cm2的磁芯1的示例计算得出，如果填充层具有200的磁导率值，则磁芯1的横截面积可以减小大约1.3％，以便借助填充层11实现与在没有填充层11的情况下相同的磁通。此外，基于有限元方法的模拟得出，在所述示例中，由于通过填充层11增大的用于传导磁通的有效横截面，在通过12kA的线圈电流相同激励的情况下，磁芯1中的磁通密度从193.7mT降低到189mT，即与没有填充层11的实施方案相比降低了2％，并且与此对应地减轻磁芯1的负荷。具有更大的磁导率值的填充层11可以实现磁芯1的横截面积的进一步减小，从而可以实现用于制造磁芯1所需的电工钢板的数量的对应的减少或者说更大地减轻磁芯1的负荷。
[0029]尽管已经通过优选的实施例详细说明和描述了本专利技术的细节，但是本专利技术并不受所公开的示例限制，并且可以由本领域技术人员从中推导出其他变型方案，而不脱离本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种变压器(3)，包括：
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磁芯(1)，
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围绕所述磁芯(1)的芯部段伸展的线圈(9)，以及
‑
设置在所述芯部段与所述线圈(9)之间的填充层(11)，所述填充层由可磁化的材料制成。2.根据权利要求1所述的变压器(3)，其中所述填充层(11)完全填充所述芯部段与所述线圈(9)之间的中间空间。3.根据权利要求1或2所述的变压器(3)，其中所述填充层(11)由顺磁材料制成。4.根据上述权利要求中任一项所述的变压器(3)，其中所述填充层(11)具有比空气更大的磁导率值。5.根据上述权利要求中任一项所述的变压器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：