在一种三相变压器铁芯中，非晶态金属带被卷绕成环，将该环组成框架并组合框架以形成铁芯，所述铁芯具有多于4个边的支柱横截面以有利于使用卷绕管将变压器绕组卷绕在支柱上。将非晶态金属层相对于彼此固定，并且通过使用树脂、在非晶态铁芯中包含硅钢层或者使用捆扎或绑扎装置以使所述铁芯更加刚硬。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种变压器。特别地，涉及一种由非晶态金属制成的变压器。
技术介绍
变压器运行所依据的原理是当安排两根导线彼此邻近、并且在其中一根导线上通入交流电流时，由于已知的电磁感应效应另一根导线上感生出交流电流。通过将导线卷绕成线圈并将线圈沿一共同轴放置，线圈中的电磁耦合量和因此的感生电流量将相较于直线平行的导线而言有所增加。还可通过将两个线圈在彼此之上卷绕以进一步增加耦合。也可以通过在线圈内置入被称作铁芯的铁磁质以增加耦合。在过去时间里铁芯已被改进以减小损耗。在低频应用中，例如在国家电网(通常 50-60Hz)中使用的变压器，为减小在铁芯中的可导致热损的涡流，铁芯通常被制成层状。在美国所生产的用作商业和工业应用的电是三相电。用于家庭应用的电通常也被生产具有三相，但在大多数的应用中只有一个相在使用，其它相被用在其它家庭中使用。如上文所提及的，在变压器设计中一个重要的问题是能量损耗，并且在分布式能源行业中能量损耗的机率是巨大的。从发电站开始，使用升压变压器在高压下沿输电线输送电力，该升压变压器在这里也被称为发电变压器。然后使用各级降压变压器，包括变电站变压器和配电变压器以降低电压至可使用的水平，例如110-240伏特，用于住宅和工业用户。估计所有发电中的10%由于配电的低效性损耗掉了。在变压器中形成的损耗有两种类型随变压器负载变化的负载损耗或线圈损耗，以及开路损耗或铁损，该开路损耗发生在磁芯中并且无论有无负载其在变压器中始终存在。在配电中开路损耗代表了能量损耗中很重要的一部分。因此很多工作都致力于改进变压器铁芯就不再让人惊讶了。为易于理解在变压器制造中所涉及的各种问题，需区分两种类型的变压器单相变压器和三相变压器。就单相变压器而言，单独的初级绕组与单独的次级绕组一起共享其电磁通量。为提高磁通流量，一般使用铁磁芯为两个线圈提供一共同的磁通路径。在图1中示出一个单相铁芯的形状，即环状变压器铁芯100。然而应当清楚的是，一旦铁芯形成，为将作为初级线圈102的铜绕组置于铁芯100上，将一足够小的能穿过该铁芯的窗口 106的缠线管重复穿过所述窗口，以使线圈卷绕在该铁芯上。至于次级绕组106，缠线管必须足够小以适应因初级绕组导致的减小的窗口大小。一可供选择的方法是单独形成绕组，为了使该线圈滑入到铁芯之上需切割铁芯。但铁芯的切割在铁芯材料的连续性中造成无数的中断，这在磁通路径中导致干扰以及铁损。通常通过随后退火铁芯材料以极小化这些损耗来解决该问题，这将在下文中进行详细讨论。在三相电力中，初级绕组和次级绕组或以三角形接法(图幻连接，或以Y形接法 (图3)连接。多年以来已经发展出多种铁芯形状，包括图4所示的E型铁芯，该铁芯包括E字形的三支柱部分400以及一直杆部分402，该直杆部分闭合E形部分的开口侧。所述E形部分包括中支柱404，顶支柱406，以及从轭架(yoke) 410延伸出的底支柱408。E形铁芯被普遍用在50-60HZ，并且既可呈壳式结构(将初级和次级绕组围绕中杆或支柱404在彼此之上卷绕)，也可呈芯式结构(将初级和次级绕组分别围绕顶支柱406和底支柱408卷绕)。为了减小涡流损耗，该铁芯通常由在彼此之上堆叠的金属薄层构成。例如在E形铁芯中，从金属带中裁切出具有定长和适当形状的轭架410、支柱404、406、408以及直杆402，该金属带通常以卷筒形式运送。然后将各种裁切部分在彼此之上堆叠成层以形成预期形状。已经发展出各种在拐角处的叠合层形状，例如搭接接头和阶梯接缝形状，以极小化由于在拐角处磁通方向的变化弓丨起的损耗。已经发展出一类型的变压器以避免一些与铁芯的拐角处的铁损相关的问题，其包括将被称为绕组变压器铁芯的铁芯。替代在彼此之上堆叠金属层来确定铁芯的支柱和轭架部分，通过卷绕数个多层金属环并将金属环组合成不同结构以形成铁芯。Cogent Power和Metglas已经生产出大型的单相卷绕铁芯，以及一些三相卷绕铁芯。由安大略省伯灵顿市的Cogent Power有限公司制造的三相铁芯与Metglas的三相铁芯的设计相同，包含一 5-支柱的设计，如图5所示，其包括4个并排设置的圆角方形、环状或环形铁芯元件。另一个Cogent Power三相铁芯的设置利用三个圆角矩形形状的铁芯，如图6所示，一个大的环形铁芯形成该结构的外周边以及两个较小的环形铁芯设置在较大铁芯的内部。这些铁芯具有的优势在于可避免用在拐角处的叠合铁芯层，并因此在铁芯上放置(接合)线圈之前提供一连续磁通路径。然而，为将铜绕组或线圈放置在芯柱上，这些结构通常都需要切割铁芯材料并在线圈安装后重新接合切割条。该切割和重新接合的过程在芯层中产生裂纹，该裂纹明显地增加铁芯损耗。在专利号为6，668，444的美国专利中还讨论了另一种结构，该专利于2001年4月 25日提出申请并在2003年12月30日获得授权，专利权人Ngo。该结构如在图7中所示， 其需要切割铁芯材料的带，然后将切割后的带重组成组合700，这些组合700按照错开排列形状设置以确定一台阶重叠形状的带束702，随后将多个台阶重叠形状的带束在彼此之上放置并与相邻的台阶重叠形状的带束组接合。应当清楚的是，虽然这些铁芯结构利用具有卷绕形状的层可消除在铁芯层中的带有中断的尖锐转角，但是在非晶态金属带中该结构通常包含数百个甚至数千个裂纹，该裂纹在磁通路径中导致大量的阻断，并因此在铁芯中导致损耗。这就促使了卷绕铁芯结构的发展，该铁芯结构卷绕而成而避免了为将变压器线圈放置在支柱上而切割铁芯支柱的需要。为了本申请起见，这种不切割的卷绕铁芯被定义为连续磁通路径变压器铁芯，因其消除了铁芯层中方向的骤变以及磁路中断。特别地，为获得该连续磁通路径结构，变压器线圈需被卷绕在铁芯支柱上而不是被单独卷绕然后再将其放置在支柱上。这可通过两种方法实现。一种方法是利用缠线管穿过变压器铁芯的窗口。然而如上文所提及的，缠线管的使用非常受设计约束的限制，因在芯柱之间需要足够的窗口面积以允许缠线管穿过窗口，即使当其它芯柱上已经卷绕有线圈时，这种情况具有减小窗口大小的作用。作为本专利技术基础的另一个方法需要使用绕线管，该绕线管以可旋转方式围绕支柱附接在其上，并因此可通过旋转该管使线圈卷绕在支柱上。然而，这需要支柱截面大体呈圆形以极小化铁芯支柱和线圈绕组之间的间隙。为了本申请起见，术语“大体呈圆形的截面，， 将指的是具有多于4个边(比简单的正方形或矩形多)的多边横截面，其用以增大线圈绕组所确定的圆周内的铁芯材料的填充因数，该绕组绕芯柱卷绕，并相较于正方形或矩形的截面芯柱所提供的填充因数而言，其可提供一更大的填充因数。为获得这种非矩形横截面， 铁芯由一组复杂的斜边环构成，与具有简单的环形铁芯元件组的情况相比，该构成需要一明显更加复杂的工艺过程并需要更多的操作。一个这样的铁芯结构是hexaformer铁芯，该铁芯如在图8中示出，从2000年3月 16日起已经可公开获得。这种铁芯结构在美国专利申请09/623，观5(美国专利6，683，524， 专利权人Hoglund，于1999年9月2日提出PCT申请)中得以详细的讨论。所述hexaformer 铁芯设置了具有六边形截面的支柱，其足够圆因此可以使用绕线管将线圈卷绕在支柱上同时具有高的填充因本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种三相变压器铁芯，包括：连续磁通路径铁芯结构，其特征在于，铁芯中至少部分包含非晶态金属。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·雪莉·胡斯特，于尔根·福尔拉特，
申请(专利权)人：哈克萨弗尔默公司，
类型：发明
国别省市：SE
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