ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1997 года по МПК H01F38/22 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в сильноточной аппаратуре, например, в устройствах для контактной сварки, для проверки токовых расцепителей, для питания индукционных печей, а также в электроэрозионных установках и т.п.

Известен трансформатор, содержащий первичную обмотку и вторичную обмотку, которая выполнена в виде составного контейнера, состоящего из цилиндров и дисков (см. а.с. СССР N 431561, кл. Н 01 F 27/26 от 1972 г).

Однако известное устройство отличается сложной конструкцией, требующей надежного электрического соединения между собой составных частей контейнера и отводных тоководов. Необходимость сварочного соединения осложняет технологию изготовления, причем процесс сварки требуется выполнять уже после намотки первичной обмотки, которая при этом может сильно перегреваться.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является трансформатор, содержащий размещенную на тороидальном сердечнике первичную обмотку и охватывающую ее вторичную обмотку (см. патент Франции N 2323215, кл. Н 01 F 31/06 от 1976 г).

Однако конструкция известного устройства отличается громоздкостью, относительно невысоким КПД из-за наличия значительных потерь от вихревых токов и трудностями в сборке вторичной обмотки.

Технической задачей является повышение технологичности, снижение габаритов и уменьшение потерь.

Для этого в трансформаторе, содержащем размещенную на тороидальном сердечнике первичную обмотку и охватывающую ее вторичную обмотку, вторичная обмотка выполнена n пучками неизолированных гибких проводников (где n целое число), уложенными изолированными секциями, причем на переходах из отверстия на наружную сторону и обратно в отверстие тороидального сердечника пучки имеют веерообразную форму, кроме того, толщина каждого пучка на внешней стороне тороидального сердечника равна h, а h равно толщине гибкого проводника, при этом коэффициент заполнения отверстия тороидального сердечника не менее 0,8.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение вторичной обмотки пучками неизолированных гибких проводников позволило облегчить намотку вторичной обмотки, уменьшить габариты за счет отсутствия изоляции, уменьшения длины витка, а выполнение изолированными секциями позволило обеспечить организацию витков, изолируя друг от друга пучки. Кроме того, в такой конструкции обмотки значительно снижаются вихревые токи, а следовательно, уменьшаются потери, чему также способствует организация веерообразной формы пучков вторичной обмотки.

Сравнение предлагаемого устройства с ближайшим аналогом позволяет судить о выполнении критерия "новизна", а отсутствие в аналогах отличительных признаков предлагаемого устройства говорит о выполнении критерия "изобретательский уровень". Макетные испытания подтверждают возможность промышленного использования.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого трансформатора.

Трансформатор содержит тороидальный сердечник 1, размещенную на нем первичную обмотку 2 и охватывающую ее вторичную обмотку 3, выполненную n пучками (на фиг.1 n1) неизолированных гибких проводников из щеточного провода типа ПЩ. Пучки вторичной обмотки 3 трансформатора уложены в отверстии и на внешней стороне тороидального сердечника 1 изолированными секциями 4,5,6 и при переходе из отверстия на наружную сторону тороидального сердечника 1 имеют веерообразную форму. Первичная и вторичная обмотки 2 и 3 разделены изоляционной лентой 7 и пропитаны лаком. Толщина пучка на внешней стороне тороидального сердечника 1 равна h, значение которой при однорядной вторичной обмотке равно толщине гибкого проводника.

Веерообразное построение пучка вторичной обмотки 3 необходимо для организации равномерного охвата магнитопровода для увеличения магнитосцепления и снижения мощности рассеяния.

Оптимальное значение "Коэффициента заполнения" отверстия тороидального сердечника должно быть не менее 0,8. При этом оставшееся свободное пространство может быть использовано для организации принудительного охлаждения устройства.

Процесс изготовления трансформатора осуществляется следующим образом. После намотки на тороидальный сердечник 1 известным способом первичной обмотки 2 и нанесения на нее изоляционной ленты 7 и пропитки лаком (или компаундом) берут пучок неизолированных гибких проводов, например, типа ПЩ, один конец его закрепляют на внешней стороне тороидального сердечника 1, расправив провода в виде веера для более полного и плотного охвата магнитопровода в виде веера для более полного и плотного охвата магнитопровода с внешней стороны, и производят первый виток, а при переходе из отверстия на внешнюю сторону вновь расправляют пучок в виде веера. Изолируют образовавшуюся первую секцию 4, а при переходе от внешней стороны тороидального сердечника 1 вновь собирают провода в виде веера в пучок. Далее производят второй виток с образованием соответствующей второй секции 5 и изоляцией ее от последующей третьей секции 6, конец которой на внешней стороне тороидального сердечника 1 также укладывают в виде веера и укрепляют обычным способом.

В результате получают вторичную обмотку, имеющую три витка и соответственно три секции.

Аналогичным образом могут быть организованы дополнительно вторичные обмотки, имеющие соответственно свои изолированные секции, если предварительно рассчитать параметры трансформатора.

При этом могут быть различные комбинации соединений концов пучков вторичных обмоток 3 в зависимости от требуемых задач.

Секции вторичной обмотки 3 также пропитывают лаком или компаундом для увеличения прочности и теплоотвода.

Таким образом выполнение вторичной обмотки 3 пучками неизолированных гибких проводников позволило облегчить намотку, уменьшить габариты за счет использования проводников без изоляции и более плотной намотки, уменьшить длину каждого витка и соответственно снизить потери активные и от вихревых токов, чему способствовала также и организация веерообразной формы пучков вторичной обмотки.

Использование: в электротехнике, в сильноточной аппаратуре, в частности в устройствах для контактной сварки, для питания индукционных печей и т.п. Сущность: трансформатор содержит размещенную на тороидальном сердечнике 1 первичную обмотку 2 и охватывающую ее вторичную обмотку 3, последняя выполнена пучками неизолированных гибких проводников, уложенными изолированными секциями 4, 5, 6, а на переходах из отверстия на наружную сторону тороидального сердечника 1 и обратно в отверстие пучки имеют веерообразную форму, что повышает технологичность, снижает габариты и уменьшает потери. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Трансформатор, содержащий размещенную на тороидальном сердечнике первичную обмотку и охватывающую ее вторичную обмотку, отличающийся тем, что вторичная обмотка выполнена из n пучков неизолированных гибких проводников, где n целое число, уложенными изолированными секциями, причем на переходах из отверстия на наружную сторону тороидального сердечника и обратно в отверстие пучки имеют веерообразную форму. 2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что толщина каждого пучка на внешней стороне тороидального сердечника равна h, где h равно толщине гибкого проводника. 5. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что коэффициент заполнения отверстия тороидального сердечника превышает 0,8.