[发明专利]混合变压器芯

说明书

技术领域

本公开涉及混合变压器芯，特别是这种将非晶钢轭部与晶粒取向钢的支柱结合的混合变压器芯。

背景技术

在过去的几十年中，全世界社会已经共同努力，为了降低全球变暖的风险。不幸的是，这个问题没有唯一解决方案。因此，在未来几十年，能量效率将会是降低碳排放和对抗全球变暖的关键因素。发电工业和输配电工业(T&D)产生了社会中的大部分能量损耗。仅在T&D体系中的损耗就是传输的T&D能量的全球平均值的整整10％。

因此需要投资能源的有效使用、电力基础设施的能量效率和可再生资源。开发一种使用电力的高效系统可以使得与目前情况相比更大规模地使用电能作为主要能量。

占据总T&D损耗的至少三分之一，变压器和分流电抗器通常是电力系统中最昂贵的部件，并因此这些电力装置的高效设计可以降低T&D损耗。

此外，欧洲委员会(EC)已经制定了一系列目标，要求在2020年之前达到气候和能量目标，称为“20-20-20”目标。为了达到“20/20/20”目标，制订变压器标准的欧洲委员会(EC)和组织目前正在致力于开发指引以减小变压器损耗。

一种减小变压器损耗的方法不仅购买例如标准EN50464-1限定的具有最小损耗的变压器，还需要将损耗估算值应用在采购过程中。

将变压器损耗减小到低于现有水平是可用科学方法是非常少的。然而，用于配电变压器的一种方法是使用非晶钢作为芯部材料。利用这种非晶技术可以将空载损耗降低高达70％。同样，通过将电流密度和/或磁通密度降低到低于可靠变压器所需的极限，可以使用更多材料实现具有更低损耗的大范围的变压器设计。

US4668931公开了一种变压器芯，其具有一个或多个由多个硅钢叠片构成的绕线柱和一对由多个非晶钢叠片构成的轭部。轭部和绕线柱通过硅钢-非晶钢叠片接头串联接合，以形成磁性回路电路，因此提供了一种变压器芯，相比于不是由硅钢叠片形成的电力变压器芯，其具有显著改善的芯损耗性能。

然而，仍然需要一种改进的变压器设计。

发明内容

鉴于上述内容，本发明的总体目的是提供一种导致低损耗的改进的变压器设计。已经识别了许多不同的因素其可以减小不同种类的损耗。

本公开的一个特定目的是提供一种改进的混合变压器芯，其将非晶钢轭部与晶粒取向钢支柱相结合。

因此，根据本公开的第一方面，提供了一种混合变压器芯。该混合变压器芯包括非晶钢的第一轭部和非晶钢的第二轭部。混合变压器芯还包括至少两个晶粒取向钢的支柱，它们在第一轭部和第二轭部之间延伸。至少两个支柱中的每一个的第一端在第一连接平面内被耦合到第一轭部的第一表面，而且其中，至少两个支柱中的每一个的第二端在第二连接平面内被耦合到第二轭部的第二表面。所述第一表面在所有方向上沿着第一连接平面延伸超过至少两个支柱中的每一个的第一端。所述第二表面在所有方向上沿着第二连接平面延伸超过至少两个支柱中的每一个的第二端。

有利的是，混合变压器芯提供了产业精炼钢的改进，允许比目前使用的更薄的钢板。在变压器中非晶各向同性芯材料与高各向异性和产业精炼钢的结合是具有能量效率的。

有利的是，所公开的混合变压器芯通过提供的芯接头提供了芯通量的高级控制。芯材料的各向异性以及芯尺寸具有很大的潜力来减少芯部损耗。

有利的是，所公开的混合变压器芯提供了漏磁通量控制方法，以降低绕组、箱和其它结构、磁性支撑材料中的损耗。

根据实施例，轭部的高度约为支柱直径的1.3倍。因此：所述至少两个支柱中的每一个具有一直径，其中所述第一轭部可以从第一连接平面垂直地延伸所述直径的1.1-1.5倍，优选1.2-1.4倍，最优选1.3倍，并且其中所述第二轭部从第二连接平面垂直地延伸所述直径的1.1-1.5倍，优选1.2-1.4倍，最优选1.3倍。

根据本公开的第二方面，提供了一种电抗器，其包含根据第一方面的至少一个混合变压器芯。

根据第三方面，提供了一种制造混合变压器芯的方法，优选根据第一方面的混合变压器芯。该方法包括由非晶钢带构建轭部作为梁；通过使用构建的梁组装混合变压器芯；以及安装、测试、和/或操作组装的混合变压器芯。