МАГНИТОПРОВОД ИНДУКЦИОННОГО УСТРОЙСТВА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в конструкциях и технологии изготовления магнитопроводов для многофазных (многообмоточных) трансформаторов, реакторов и дросселей.
7
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой полезной модели является магнитопровод индукционного устройства (см. патент Украины на изобретение №46630 от 12.10.2001, опубл. 15.03.2005, М.Кл. H01F 27/24), включающий ярмо, намотанное из ленты электротехнической стали, стержни под обмотки в виде пакета слоев электротехнической стали, продольные кромки слоев которых примыкают к радиальной плоскости ярма, перекрывая продольные кромки слоев его витков в радиальном направлении, при этом стержни выполнены в виде многовитковых вытянутых по оси стержней петель, намотанных из лент электротехнической стали и спрессованных до сближения смежных плоскостей ленты внутреннего витка, ярмо разделено на два и более параллельных ярмовых участка, примыкающих к противоположным продольным кромкам слоев стержня.
Стержень под обмотки выполнен из нескольких смежных петель уменьшенной толщины, собранных в пакет, соответствующий сечению стержня. Магнитопровод содержит несколько стержней под обмотки, расположенных в одной плоскости и несколько ярмовых участков, ограничивающих и разделяющих стержни под обмотки.
Известный магнитопровод индукционного устройства характеризуется большими материалоемкостью и трудоемкостью в изготовлении, а также высокими энергетическими потерями и повышенным нагревом индукционных устройств с его использованием.
Это объясняется тем, что известный магнитопровод имеет большое количество угловых участков, то есть участков сопряжения стержневых и ярмовых участков. Каждый такой угловой участок обуславливает повышенный расход стали, так как, чем больше угловых участков, тем больше расход стали. В угловом участке направление линий магнитного потока перпендикулярно направлению проката электротехнической стали. При несовпадении направлений проката и линий магнитного потока, особенно при их перпендикулярном направлении относительно друг друга, энергетические потери в стали возрастают приблизительно в два раза. Повышенные энергетические потери вызывают повышенный нагрев стали. Процесс изготовления такого магнитопровода трудоемкий, так как он имеет большое количество элементов и возникает необходимость постоянно следить за сопряжением стержневых и ярмовых участков. Кроме того, при таком конструктивном выполнении магнитопровода невозможно добиться полной симметрии фаз, что не позволяет получить необходимые технические характеристики индукционного устройства.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать магнитопровод индукционного устройства путем нового конструктивного его выполнения и нового конструктивного выполнения его элементов, что обеспечивает уменьшение материалоемкости магнитопровода и трудоемкости его изготовления, а также энергетических потерь и нагрева индукционных устройств с его использованием.
Поставленная задача решается тем, что в магнитопроводе индукционного устройства, включающем ярмо, намотанное из ленты электротехнической стали, стержни под обмотки в виде пакета слоев электротехнической стали, продольные кромки слоев которых примыкают к радиальной плоскости ярма, перекрывая продольные кромки слоев его витков в радиальном направлении, при этом стержни выполнены в виде многовитковых вытянутых по осям стержней петель, намотанных из лент электротехнической стали и спрессованных до сближения смежных плоскостей ленты внутреннего витка, ярмо разделено на два и более параллельных ярмовых участка, примыкающих к противоположным продольным кромкам слоев стержня, согласно изобретению, новым является то, что многовитковые вытянутые по оси стержней петли изогнуты в средней части и собранны в пакеты с сечением, соответствующим сечению стержня, и количественно равные числу фаз устройства, стержни под обмотки расположены в одной плоскости, а их оси расположены радиально.
Новым является также то, что в поперечном сечении ярмо имеет форму кольца или многоугольника.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
За счет того, что, в совокупности с известными признаками, многовитковые вытянутые по осям стержней петли изогнуты в средней части и собранны в пакеты с сечением, соответствующим сечению стержня, и количественно равные числу фаз устройства, и при этом стержни под обмотки расположены в одной плоскости, а их оси расположены радиально, количество угловых участков, то есть участков сопряжения стержневых и ярмовых участков, уменьшается вдвое и равно количеству фаз (стержней), так как отсутствуют угловые участки в середине магнитопровода в местах изгибов стержней. При таком выполнении магнитопровода часть стержня одной фазы переходит в часть стержня другой фазы. Благодаря этому расход стали существенно снижается. В местах перехода части стержня одной фазы в часть стержня другой фазы направление проката электротехнической стали совпадает с направлением линий магнитного потока, что способствует снижению энергетических потерь. За счет снижения энергетических потерь уменьшается нагрев стали. Процесс изготовления заявляемого магнитопровода менее трудоемкий, так как значительно уменьшается количество элементов магнитопровода и угловых участков, на которых необходимо следить за сопряжением стержневых и ярмовых участков. При таком конструктивном выполнении магнитопровода обеспечивается полная симметрия фаз, что позволяет существенно повысить технические характеристики индукционного устройства.
Таким образом, заявляемый магнитопровод индукционного устройства обеспечивает решение поставленной задачи - существенное снижение материалоемкости магнитопровода и трудоемкости его изготовления, а также энергетических потерь и нагрева индукционных устройств с его использованием..
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично представлен магнитопровод индукционного устройства.
Магнитопровод индукционного устройства содержит ярмо 1, намотанное из ленты электротехнической стали, и стержни 2 под обмотки в виде пакета слоев электротехнической стали. Продольные кромки 3 слоев стержней 2 примыкают к радиальной плоскости ярма 1, перекрывая продольные кромки слоев 3 его витков в радиальном направлении. Стержни 2 выполнены в виде многовитковых вытянутых по осям стержней петель 4, намотанных из лент электротехнической стали и спрессованных до сближения смежных плоскостей ленты внутреннего витка. Ярмо 1 разделено на два и более параллельных ярмовых участка 5. Многовитковые вытянутые по оси стержней 2 петли 4 изогнуты в средней части и собранны в пакеты 6 с сечением, соответствующим сечению стержня 2, и количественно равные числу фаз устройства. Стержни 2 под обмотки расположены в одной плоскости, а их оси расположены радиально. Ярмо 1 в поперечном сечении имеет форму кольца или многоугольника.
Магнитопровод индукционного устройства изготавливают следующим образом.
При изготовлении заявляемого магнитопровода индукционного устройства рулон электротехнической стали раскраивают на ленты заданной ширины в направлении прокатки стали вдоль длины лент. Из полученных лент на цилиндрическую оправку наматывают ярмо 1, разделенное на два и более параллельных ярмовых участка 5. Многовитковые петли 4 стержней 2 под обмотки наматывают на цилиндрические оправки, снимают с оправки и спрессовывают их до сближения плоскостей ленты внутренних витков с образованием вытянутой по оси стержня петли с одновременным ее изгибом в средней части. Стержни 2, выполненные в виде многовитковых вытянутых по осям стержней петель 4, располагают так, что продольные кромки 3 слоев стержней 2 примыкают к радиальной плоскости ярма 1. Многовитковые вытянутые по оси стержней 2 петли 4 изгибают в средней части и собирают в пакеты 6 с сечением, соответствующим сечению стержня 2, и количественно равные числу фаз устройства. Стержни 2 под обмотки располагают в одной плоскости, а их оси располагают радиально. Ярмо 1 выполняют так, что оно в поперечном сечении имеет форму кольца или многоугольника.
Изготовленный таким образом магнитопровод индукционного устройства обеспечивает снижение трудоемкости и повышение технологичности его изготовления, а также уменьшение его габаритов, в частности длины. Это значительно улучшает электромагнитные и эксплуатационные характеристики индукционного устройства.
Заявляемый магнитопровод индукционного устройства может быть изготовлен на известном оборудовании с использованием известных материалов и средств, что подтверждает промышленную пригодность объекта.