[发明专利]变换器芯

说明书

本发明涉及变换器芯，其中包括由磁性带状材料所缠绕的至少三个空心筒矩形芯盘，其中两个相对芯柱区域以及上轭区域和下轭区域沿周向通路形成，芯盘包括与隶属芯柱区域中的周向通路平行的一个第一倾斜区域和至少一个第二倾斜区域，并且至少三个芯盘按照多边形布局在它们的隶属第一倾斜区域连接，其相邻地面对面设置。

已知用于输电的变换器额定为例如10 kV、60 kV、110 kV或以上的电压水平，而额定功率达到例如1 MVA、10 MVA或者甚至100 MVA。这类变换器的变换器芯通常基于例如0.2 mm … 0.3 mm厚的堆叠金属片。由于这种变换器芯的操作期间的永磁重新取向，产生磁损，其对变换器芯还具有加热效果。

还已知与标准变换器芯相比，由非晶材料所制成的变换器芯提供降低的芯损耗。非晶材料通常作为带状耐火材料是可得到的，其针对任何机械应力极为敏感，并且具有例如30 μm或以下的厚度。因此，非晶变换器芯必须由这种带状材料来缠绕，而这种带的宽度可能达到例如30 cm，并且必须缠绕数千层。另外，缠绕非晶变换器芯对例如也通过机械碰撞所产生的机械应力敏感。而且承受这样的变换器的重量也认为是机械应力。

非晶材料的变换器芯在操作期间必须冷却，因为降低的芯损耗的效果仅在低于例如140°的温度范围中获得，否则芯损耗将不利地增加。由于非晶变换器芯的高脆弱性并且由于带状非晶材料的可用宽度的限制，具有非晶变换器的变换器的最大额定功率在当前局限到10 MVA。

还已知变换器芯能够按照多边形布局来构成，三相变换器优选地按照三角形布局来构成。由于这种优选完全对称的构造，这种变换器的电行为也是对称的。附加优点通过更紧凑和节省空间的布置来获得。另一方面，多边形和三角形变换器芯经受降低的稳定性，特别是在它由隶属芯盘来形成的情况下。一方面，这类芯盘更易于制造，另一方面，这样的芯盘因倾斜区域而更脆弱，并且相邻芯盘的机械稳定连接较难。

现有技术中的不利之处在于，具有多边形布局的变换器芯具有降低的稳定性，并且在由缠绕带状非晶材料来制成的非晶变换器芯的情况下，还具有极脆弱的结构。

基于这种现有技术，本发明的目的是提供一种具有增加的机械稳定性的多边形变换器芯、特别是非晶多边形变换器芯。这个问题通过上述种类的变换器芯得到解决。其特征在于，在各芯柱区域中预见至少一个平板，其与隶属相邻倾斜区域齐平和刚性连接。

本发明的基本思路在于，通过在隶属倾斜区域(其特征在于与非倾斜区域相比降低的机械稳定性)上连接平板，增加这种变换器芯的机械稳定性和硬度。因此，平板和倾斜区域必须关于其基本形状来适配。当然，也有可能在隶属弯曲倾斜区域上连接弯曲板。由于按照多边形—优选地为三角形—布局的芯的设计，缠绕磁性带状材料的宽度按照形成具有非矩形形状的隶属截面的方式逐层改变。优选地，隶属芯盘的芯柱区域中的截面按照在相邻芯盘的第一倾斜区域之间没有或者至少几乎没有构建间隙的方式来成形。因此，一方面相邻芯盘更易于并且更稳定地连接，以及另一方面，增加由相邻芯盘的两个隶属芯柱段来形成的芯柱的磁有效截面。在本发明的框架之内，具有圆角、即更对应于椭圆而不是矩形形状的布局的芯盘也必须被看作是矩形的。在最简易情况下，磁性带状材料可比拟堆叠变换器芯的典型金属片，并且厚度为例如0.2 mm或0.3 mm。又在这种情况下，缠绕芯盘的机械稳定性与堆叠变换器芯相比降低，而通过本发明有利地是稳定的。

按照本发明的变换器芯的原理例如还能够用于电抗器芯。

按照本发明的一优选实施例，缠绕磁性带状材料是非晶材料，其比类似形状的金属片明显更脆弱。此外，这种非晶材料的层的厚度明显要小，例如30 μm或以下。因此，按照本发明的非晶芯盘的机械稳定的效果再次增加。

按照本发明的一优选实施例，至少一个板至少在其平面侧之一上通过胶合接合与隶属相邻倾斜区域齐平和刚性地连接。基于胶合的连接相当容易制造，而缠绕带状材料的层的至少大多数随之固定。因此，有利地降低层的振动，并且增加机械稳定性。在其液态的胶合填充倾斜区域上的任何不匀性，并且以高机械稳定性实现机械连接。按照本发明的某些实施例，连接到芯盘的倾斜区域的平板包括一些孔、长孔或其它切口。机械稳定性没有随之降低，而是变换器的重量有利地随之减小。

按照本发明的另一实施例，隶属第一倾斜区域与隶属平板齐平和刚性地连接。板的机械稳定效果在第一倾斜区域是最高的，因为相邻芯盘之间的连接也通过使用那些第一区域来实现。这种连接可例如通过带状材料来实现，带状材料围绕相邻芯盘的相邻芯段来缠绕，使得永久压力施加在相邻板上。