一種干式鐵芯電抗器制造技術

本發明專利技術公開了一種干式鐵芯電抗器，包括骨架、線圈、芯柱、下鐵軛、拉板、上鐵軛和穿心拉螺桿；上鐵軛的下方設有水平排列的三個骨架，三個骨架的下方設有下鐵軛；每個骨架的內部均設有芯柱，每個骨架的外側繞制有線圈，線圈的相鄰層之間設有間隙，線圈的橫截面呈橢圓形；上鐵軛的兩端均設有拉板，上鐵軛的兩側均設有穿心拉螺桿；本發明專利技術干式鐵芯電抗器中每個骨架的外側繞制有線圈，線圈的橫截面呈橢圓形，滿足電抗器線圈散熱，有效提高導線電流密度，減少銅線的使用量；本發明專利技術干式鐵芯電抗器通過拉板和穿心拉螺桿實現上下鐵軛的夾持功能，最大程度增加鐵軛的散熱效果；本發明專利技術干式鐵芯電抗器中芯柱采用模塊化堆疊原理，可以適用不同容量的同類產品。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電抗器
，特別是一種干式鐵芯電抗器。
技術介紹
電抗器，又稱電感，在電路中作為一種基本無源器件，在現代各種電路系統中應用越來越廣泛。在低壓領域內，隨著變頻器的應用推廣，鐵芯電抗器在工業自動化領域大量為變頻器配套所用，分為進線電抗器、出線電抗器、平波電抗器等。另外，在電力系統中通過與電容器串、并聯，使用于功率因數改善電路中，或諧波抑制受電端電壓上升的解諧電抗器。在這些大量應用中，其中低壓干式鐵芯電抗器占主要的部分，而在低壓干式鐵芯電抗器的設計和制造中，電抗器通常會與其他電子器件一起安裝在電柜里，這就要求電抗器的溫升要足夠低，從而不會影響其本身壽命和對其他器件因輻射導致的高溫環境。電抗器溫升是關鍵的性能參數指標。為了滿足低溫升的目標，生產廠商通常采取增加導線截面、磁性材料、添加散熱冷卻板，或增加散熱風道等基本思路來解決損耗發熱帶來的高溫升問題。然而，通過簡單增加銅、鐵磁材料的使用量來降溫顯然會增加成本，既不經濟，也達不到節能的目的。另外，傳統的通過在繞線層間放置撐條來增加風道的做法必然會增加線包幅向尺寸，而線包在沿電抗器窗口方向幅向尺寸的增加也就導致鐵芯需要增加窗口尺寸，必然導致要加強鐵軛長度，結果導致磁性材料的用量提高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種結構簡單、生產成本低、散熱性好、低溫升、線圈分布電容小的干式鐵芯電抗器。實現本專利技術目的的技術解決方案為：一種干式鐵芯電抗器，其特征在于，包括骨架、線圈、芯柱、下鐵軛、拉板、上鐵軛和穿心拉螺桿；所述上鐵軛的下方設置有水平排列的三個骨架，三個骨架的下方設置有下鐵軛；所述每個骨架的內部均設置有芯柱，每個骨架的外側繞制有線圈，線圈的相鄰層之間設置有間隙，線圈的橫截面呈橢圓形；所述上鐵軛的兩端均設置有拉板，拉板的一端與上鐵軛相連接，拉板的另一端與下鐵軛相連接；所述上鐵軛的兩側均設置有穿心拉螺桿，穿心拉螺桿的一端與上鐵軛相連接，穿心拉螺桿的另一端與下鐵軛相連接。優選地，所述芯柱均由若干個芯塊堆疊而成，每個芯塊的大小相等。優選地，所述下鐵軛上設置有氣隙板，氣隙板位于下鐵軛與芯柱之間。優選地，所述骨架的側面上均設置有溫度傳感器，溫度傳感器通過溫度傳感器支架固定在骨架的側面上。優選地，所述上鐵軛的一側設置有接線端子，接線端子通過支架固定在上鐵軛上。優選地，所述下鐵軛的兩側均設置有支撐腳。優選地，所述穿心拉螺桿上套有螺桿絕緣套。優選地，所述線圈采用銅線或鋁線制成。優選地，所述拉板采用鋁板制成。本專利技術與現有技術相比，其顯著優點：(1)本專利技術干式鐵芯電抗器中每個骨架的外側繞制有線圈，線圈的橫截面呈橢圓形，顛覆傳統的圓形或者矩形線圈外形，也不同于通過放置撐條來實現風道,滿足電抗器線圈散熱，有效提高導線電流密度，減少銅線的使用量；且線圈在繞制時，處理方便，不需要特別復雜的工裝或者繞制工藝，保證了經濟性的實用原則。(2)本專利技術干式鐵芯電抗器通過拉板和穿心拉螺桿實現上下鐵軛的夾持功能，最大程度增加鐵軛的散熱效果；且拉板采用鋁板制成，利用了鋁板對磁的屏蔽原理,減少因漏感造成的損耗。(3)本專利技術干式鐵芯電抗器中芯柱采用模塊化堆疊原理，可以適用不同容量的同類產品，以實現生產的高效化原則，獲得更經濟的產品。下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細描述。附圖說明圖1為本專利技術干式鐵芯電抗器的俯視圖。圖2為本專利技術干式鐵芯電抗器的正視圖。圖3為本專利技術干式鐵芯電抗器的爆炸圖。圖4為本專利技術干式鐵芯電抗器中骨架與線圈的結構示意圖。圖5為本專利技術干式鐵芯電抗器中骨架與溫度傳感器的結構示意圖。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術干式鐵芯電抗器作進一步詳細描述。實施例1：如圖1、圖2和圖3所示，一種干式鐵芯電抗器，包括骨架1、溫度傳感器2、溫度傳感器支架3、線圈4、芯柱、下鐵軛6、氣隙板7、拉板8、接線端子9、支架10、支撐腳11、上鐵軛12和穿心拉螺桿13；所述上鐵軛12的下方設置有水平排列的三個骨架1，三個骨架1的下方設置有下鐵軛6；所述每個骨架1的內部均設置有芯柱，芯柱均由3個磁粉芯塊5堆疊而成，每個芯塊5的大小相等；如圖4所示，每個骨架1的外側繞制有線圈4，線圈4的相鄰層之間設置有間隙，線圈4的橫截面呈橢圓形；如圖5所示，所述骨架1的側面上均設置有溫度傳感器2，溫度傳感器2通過溫度傳感器支架3固定在骨架1的側面上；所述上鐵軛12的兩端均設置有拉板8，拉板8的一端通過螺栓與上鐵軛12相固定連接，拉板8的另一端通過螺栓與下鐵軛6相固定連接；所述上鐵軛12的兩側均設置有三根穿心拉螺桿13，每個穿心拉螺桿13的一端與上鐵軛12相連接，穿心拉螺桿13的另一端與下鐵軛6相連接，每個穿心拉螺桿13上套有螺桿絕緣套；所述上鐵軛12的一側設置有接線端子9，接線端子9通過支架10固定在上鐵軛12上；所述下鐵軛6上設置有氣隙板7，氣隙板7位于下鐵軛6與芯柱之間；所述下鐵軛6的兩側均設置有支撐腳11；其中，所述線圈4采用銅線或鋁線制成，所述拉板8采用鋁板制成。本專利技術干式鐵芯電抗器核心部件線圈結構的改進是基于干式電抗器導線散熱計算模型來進行的，線圈在卷繞第二層時沒用采用常規的圓形或者矩形的結構，而是通過在電抗器寬度方向繞制一個橢圓形線圈出來，而在線圈的寬度方向上第二層線圈和普通繞制方法一樣，緊挨第一層線圈進行繞制；其目的是保證線圈在電抗器長度方向的幅向尺寸沒有變化，也就是不會增大電抗器的窗口尺寸，自然也就不會因為線圈結構變化導致增加電抗器的鐵磁性材料。在沿電抗器的寬度方向的第二層線圈橢圓形狀，其與第一層線圈之間形成一個充裕的散熱空間，每匝線的散熱效率提高可以推導計算,實際應用又是靈活的,按需求調整設計線圈的高度和寬度尺寸。本專利技術對線圈的溫升計算基于按干式鐵芯電抗器溫升計算理論模型，如下：式中,q0,q1,q2——鐵芯及內外繞組的單位熱負荷，W/m2P0、P1、P2——鐵芯及內、外繞組的損耗，W；S1、S2——鐵芯及外繞組露在外面的三熱面，m2ΣS0′、ΣS1′、ΣS2′——鐵芯及內、外繞組被遮蔽的三熱面，m2kα0、kα1、kα2——鐵芯及內、外繞組被遮散熱面的散熱系數。在具體應用本專利技術提供的線圈結構設計時，對線圈的內繞組散熱面S1需要進行修正，因為內繞組和外繞組之間存在一個橢圓散熱空間，也就是這里的散熱面S1已經不再像傳統的內繞組那樣只有熱傳導,在沒有加風道情況下，散熱面被外繞組完全覆蓋；由于橢圓線圈的構造，兩次線圈之間有橢圓形散熱空間的存在，第二層線圈遠離第一層線圈，這里第二層線圈的散熱面計算需要增加熱輻射面項；特別地，其不同于放置撐條形成風道的理論計算，因為這里沒有因為撐條導致的散熱面遮擋；同時，kα0、kα1、kα2表示的散熱系數也需要修正，電抗器前后兩個面沒有其他物體阻擋，對空氣流通順暢，起著主要的散熱功效，即使是安裝在電控柜里，通常也是保證前后兩個面有足夠散熱空間，散熱系數增加25％以上。在按照功耗溫升要求計算完成對產品的溫升設計計算以后，需要解決的是本專利技術提供的橢圓線圈在具體生產制造時，如何能簡單快速實現，保證產品的最終整體成本的經濟性；骨架1是常規的電抗器骨架，不需要作任何修改或特殊設計，直接安裝在電抗器卷繞機上進行繞制，第一層線圈與常規電抗器一樣繞制，當完成第一層線圈后，需放置按設計要求的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種干式鐵芯電抗器，其特征在于，包括骨架(1)、線圈(4)、芯柱、下鐵軛(6)、拉板(8)、上鐵軛(12)和穿心拉螺桿(13)；所述上鐵軛(12)的下方設置有水平排列的三個骨架(1)，三個骨架(1)的下方設置有下鐵軛(6)；所述每個骨架(1)的內部均設置有芯柱，每個骨架(1)的外側繞制有線圈(4)，線圈(4)的相鄰層之間設置有間隙，線圈(4)的橫截面呈橢圓形；所述上鐵軛(12)的兩端均設置有拉板(8)，拉板(8)的一端與上鐵軛(12)相連接，拉板(8)的另一端與下鐵軛(6)相連接；所述上鐵軛(12)的兩側均設置有穿心拉螺桿(13)，穿心拉螺桿(13)的一端與上鐵軛(12)相連接，穿心拉螺桿(13)的另一端與下鐵軛(6)相連接。

【技術特征摘要】
1.一種干式鐵芯電抗器，其特征在于，包括骨架(1)、線圈(4)、芯柱、下鐵軛(6)、拉板(8)、上鐵軛(12)和穿心拉螺桿(13)；所述上鐵軛(12)的下方設置有水平排列的三個骨架(1)，三個骨架(1)的下方設置有下鐵軛(6)；所述每個骨架(1)的內部均設置有芯柱，每個骨架(1)的外側繞制有線圈(4)，線圈(4)的相鄰層之間設置有間隙，線圈(4)的橫截面呈橢圓形；所述上鐵軛(12)的兩端均設置有拉板(8)，拉板(8)的一端與上鐵軛(12)相連接，拉板(8)的另一端與下鐵軛(6)相連接；所述上鐵軛(12)的兩側均設置有穿心拉螺桿(13)，穿心拉螺桿(13)的一端與上鐵軛(12)相連接，穿心拉螺桿(13)的另一端與下鐵軛(6)相連接。2.根據權利要求1所述的干式鐵芯電抗器，其特征在于，所述芯柱均由若干個芯塊(5)堆疊而成，每個芯塊(5)的大小相等。3.根據權利要求1所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫先春，
申請(專利權)人：柯貝爾電能質量技術上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31