МНОГОЗАХОДНАЯ ОБМОТКА СИЛОВОГО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ДРОССЕЛЯ

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано в качестве обмоток силовых высокочастотных дросселей.
Увеличение мощности и быстродействия силовых электрических ключей, главным образом на широкозонных полупроводниках типа карбида кремния, открывает возможность построения мощных преобразователей электроэнергии на повышенных частотах. Однако наличие скин-эффекта на высоких частотах требует раздробление тоководов на множество мелких параллельно соединяемых проводников. Это порождает задачу выравнивания токов по этим проводникам, иначе в силу квадратичной зависимости тепловых потерь от тока возрастают общие тепловые потери и проводники с повышенным током перегреваются. Степень выполнения этого требования определяет такие параметры изделия, как тепловые потери и, соответственно, надежность и массо-габариты.
Известна катушка индуктивности [RU 2334297, С1, H01F 27/30, H01F 41/04, 20.09.2008], имеющая цилиндрическую форму, содержащая витки, намотанные km параллельными проводами (где k, m - целые числа, k≥1, m≥2), начала которых расположены на одном ее торце, а концы - на другом торце, при этом,  параллельные провода разделены на m параллельных групп, каждая из которых содержит m последовательно соединенных частей, намотанных k параллельными проводами и расположенных на m этажах и m концентрах, один из которых внутренний, а другой - наружный, при этом части, образующие разные группы, чередуются в осевом и радиальном направлениях, а каждая группа параллельных проводов расположена на всех этажах и всех концентрах, где m - число групп, концентров, этажей в катушке и частей в каждой из групп, m - целое число ≥ 2, k - число параллельных проводов в группе, k - целое число ≥ 1.
Для изготовления такой катушки индуктивности используют способ, при котором осуществляют последовательную намотку витков параллельными проводами, причем, перед последовательной намоткой катушки параллельными проводами провода разделяют на m параллельных групп, затем в каждой из m параллельных групп поочередно наматывают m частей k параллельными проводами, образуя m этажей, таким образом, что начала (m-1) частей проводов каждого этажа соединяют с концами (m-1) частей проводов соседнего этажа и располагают провода каждой части параллельной группы, намотанной последующей, на соседнем концентре, при этом параллельные провода части, расположенной на внутреннем концентре, соединяют с параллельными проводами части, расположенной на наружном концентре соседнего этажа.
Недостатком этого технического решения является высокая сложность намотки при количестве обмоток более 8 и соответствующим повышением неравномерности магнитных потоков обмоток, что приводит к завышенным тепловым потерям с соответствующим снижением надежности устройства.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является катушка индуктивности токоограничивающего реактора [RU 2488185, С1, Н01F 27/30, H01F 41/04, 20.09.2008], включающая каркас цилиндрической формы и содержащая витки, намотанные km параллельными проводами, начала которых расположены на одном ее торце, а концы - на другом торце, при этом, параллельные провода разделены на m групп параллельных проводов, образующих n частей, каждая из которых размещена на определенном уровне по высоте и занимает m концентров, расположенных, по крайней мере, на одном основном каркасе, при этом, по крайней мере, две части, образующих одну группу, размещены на разных концентрах, причем, что она содержит (n-1) дополнительных каркасов, размещенных по высоте катушки, жестко соединенных между собой и с основным каркасом, и каждая из n частей размещена на соответствующем каркасе, а объединение параллельных проводов в группы выполнено таким образом, что, по крайней мере, две группы параллельных проводов из m групп параллельных проводов симметричны относительно средней линии по высоте катушки, где m - число групп, концентров, m - целое число ≥ 2, n - число частей в группе каркасов, n - целое число ≥ 4, k - число параллельных проводов в группе, где k - целое число = 1.
В этом техническом решении тепловые потери несколько снижены, однако принципиально не устранены недостатки, аналогичные недостаткам предыдущего устройства.
Задача, которая решается в заявленном техническом решении, заключается в создании многозаходной обмотки силового высокочастотного дросселя, в котором обеспечивается простота намотки любого требуемого количества параллельно соединенных обмоток при гарантированном выравнивании пронизывающих обмотки магнитных потоков, обеспечивающее снижение тепловых потерь и повышение надежности.
Требуемый технический результат заключается в снижении тепловых потерь и повышении надежности.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, обмотка силового высокочастотного дросселя, содержащая пары параллельных проводов, выполненные с возможностью намотки на катушку и образующих витки пар параллельных проводов, согласно техническому решению, витки пар параллельных проводов образуют любое требуемое количество обмоток, расположенных друг за другом вдоль магнитопровода, причем между обмотками нет специальных изолирующих перегородок, а обе половины каждой обмотки разделены специальными внутриобмоточными изолирующими перегородками с внутренними пазами, образуя секции из двух пар проводов половин соседних обмоток, при этом, обе пары проводов в каждой из секций укладываются слоями с попеременным по направлению сдвигом на радиус проводов между слоями и переходом на нижнем слое середины каждой обмотки через свою изолирующую внутриобмоточную перегородку без смены направления укладки, образуя выходы обмотки от внешних витков.
Кроме того, в качестве параллельных проводов пар используют провода типа литцендрат.
На чертежах представлены:
на фиг. 1 - многозаходная обмотка силового высокочастотного дросселя в разрезе и взаимодействующие с ней элементы;
на фиг. 2 - пример конструктивного выполнения многозаходной обмотки силового многочастотного дросселя.
На чертеже обозначены:
1 - катушка;
2 - пары параллельных проводов;
3 - внутриобмоточные перегородки;
4 - пазы внутриобмоточных перегородок;
5 - магнитопровод.
Многозаходная обмотка силового высокочастотного дросселя содержит пары 2 параллельных проводов, выполненные с возможностью намотки на катушку 1 и образующих витки пар параллельных проводов, при этом, витки пар 2 параллельных проводов образуют любое требуемое количество секций, разделенных соответствующими внутриобмоточными перегородками 3 с пазами 4, а пары 2 параллельных проводов в каждой из секций укладываются слоями с попеременным по направлению сдвигом на радиус проводов между слоями и переводе нижнего из слоев в паз соседней внутриобмоточной перегородки с продолжением их укладки без смены направления укладки в соседней секции.
В частном случае (фиг. 2) пары 2 параллельных проводов выполнены из проводов типа литцендрат и образуют 9 обмоток по 2 провода (всего 18 проводов), 8 полных и две краевые секции, каждая обмотка (фиг. 2) содержит 5 слоев пар параллельных проводов.
Таким образом, получается ряд одинаковых непересекающихся обмоток, что в предложенной конструкции обеспечивает простоту намотки любого требуемого количества параллельно соединенных обмоток при гарантированном выравнивании пронизывающих обмотки магнитных потоков, обеспечивающее снижение тепловых потерь и повышение надежности.