КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК H01F27/30 H01F41/04 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в производстве обмоток реакторов (индуктивных сопротивлений).

Известна катушка индуктивности, имеющая цилиндрическую форму, содержащая витки, намотанные km параллельными проводами (где k, m - целые числа, k≥1, m≥1), начала которых расположены на одном торце катушки, а концы - на другом [Л.1].

Способ изготовления катушки индуктивности в соответствии с [Л.1] заключается в осуществлении последовательной намотки катушки km параллельными проводами (где k, m - целые числа, k≥1, m≥1).

Описанные выше конструкция катушки индуктивности и способ ее изготовления характеризуются ограниченными функциональными возможностями, в частности, они не могут быть реализованы в случаях, когда значения токов катушки индуктивности достигают большой величины, требующей значительного числа параллельных проводов (например, при значениях токов 3000 А и более число параллельных проводов может достигать 32-х и более при сечении каждого многожильного алюминиевого провода 95 мм²).

Изобретением решается задача создания катушки индуктивности и способа ее изготовления, лишенных указанных выше недостатков, характеризующихся широкими функциональными возможностями благодаря обеспечению возможности создания катушки при любом требуемом достаточно большом количестве параллельных проводов.

Для решения поставленной задачи в катушке индуктивности, имеющей цилиндрическую форму, содержащей 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, предложено согласно настоящему изобретению параллельные провода разделять 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, а части, образующие разные группы, чередовать в осевом и радиальном направлениях, а каждую группу параллельных проводов расположить 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 решения поставленной задачи в способе изготовления катушки индуктивности, при котором осуществляют последовательную намотку витков параллельными проводами, предложено согласно настоящему изобретению перед последовательной намоткой катушки параллельными проводами провода разделять на m параллельных групп, затем в каждой из m параллельных групп поочередно наматывать m частей k параллельными проводами, образуя m этажей таким образом, что начала (m-1) частей проводов каждого этажа соединять с концами (m-1) частей проводов соседнего этажа и располагать провода каждой части параллельной группы, намотанной последующей, на соседнем концентре, при этом параллельные провода части, расположенной на внутреннем концентре, соединять с параллельными проводами части, расположенной на наружном концентре соседнего этажа; при этом при m=2 намотка параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров может быть осуществлена одновременно в противоположных направлениях; при этом при m>2 намотка параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров может быть осуществлена поочередно в одном направлении, 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.

Изобретение поясняется на примере выполнения чертежами (фиг.1, фиг.2), представляющими собой соответственно осевые разрезы катушки индуктивности для двух различных вариантов реализации изобретения.

Представленная на фиг.1 катушка индуктивности 1, намотанная посредством восьми km=8 параллельных проводов, начала которых 2÷9 расположены на одном торце 10, а концы 11÷18 расположены на другом, противоположном торце 19 катушки 1. Параллельные провода разделены на m=4 (m>2) группы 20, 21, 22, 23, каждая из которых содержит m=4 последовательно соединенные части, а именно:

группа 20 содержит части 24, 25, 26, 27;

группа 21 содержит части 28, 29, 30, 31;

группа 22 содержит части 32, 33, 34, 35;

группа 23 содержит части 36, 37, 38, 39.

Часть 24, входящая в группу 20, часть 28, входящая в группу 21, часть 32, входящая в группу 22, и часть 36, входящая в группу 23, расположены на первом снизу этаже 40.

Часть 29, входящая в группу 21, часть 33, входящая в группу 22, часть 37, входящая в группу 23, и часть 25, входящая в группу 20, расположены на втором снизу этаже 41.

Часть 34, входящая в группу 22, часть 38, входящая в группу 23, часть 26, входящая в группу 20, и часть 30, входящая в группу 21, расположены на третьем снизу этаже 42.

Часть 39, входящая в группу 23, часть 27, входящая в группу 20, часть 31, входящая в группу 21, и часть 35, входящая в группу 22, расположены на втором снизу этаже 43.

Из фиг.1 видно, что каждая из групп проводов расположена на всех (четырех) этажах.

В то же время часть 24, входящая в группу 20, часть 29, входящая в группу 21, часть 34, входящая в группу 22, и часть 39, входящая в группу 23, расположены на внутреннем, ближайшем к центру, концентре 44.

Часть 28, входящая в группу 21, часть 33, входящая в группу 22, часть 38, входящая в группу 23, и часть 27, входящая в группу 20, расположены на втором от центра концентре 45.

Часть 32, входящая в группу 22, часть 37, входящая в группу 23, часть 26, входящая в группу 20, и часть 31, входящая в группу 21, расположены на третьем от центра концентре 46.

Часть 36, входящая в группу 23, часть 25, входящая в группу 20, часть 30, входящая в группу 21, и часть 35, входящая в группу 22, расположены на четвертом от центра, наружном, концентре 47.

Следовательно, каждая из групп проводов в радиальном направлении расположена на всех концентрах.

Представленная на фиг.2 катушка индуктивности 1, намотанная посредством восьми km=8 параллельных проводов, начала которых 2÷9 расположены на одном торце 10, а концы 11÷18 расположены на другом, противоположном торце 19 катушки 1. Параллельные провода разделены на m=2 группы 20 и 21, каждая из которых содержит m=2 последовательно соединенные части, а именно:

группа 20 содержит части 22 и 23;

группа 21 содержит части 24 и 25.

Часть 22, входящая в группу 20, и часть 24, входящая в группу 21, расположены на первом снизу по высоте этаже 26; часть 23, входящая в группу 20, и часть 25, входящая в группу 21, расположены на втором снизу по высоте этаже 27. Следовательно, каждая из групп проводов 20 и 21 в осевом направлении расположена на всех (двух) этажах.

В то же время часть 22, входящая в группу 20, и часть 25, входящая в группу 21, расположены на внутреннем концентре 28; часть 24, входящая в группу 21, и часть 23, входящая в группу 20, расположены на наружном концентре 29. Следовательно, каждая из групп проводов в радиальном направлении расположена на всех концентрах.

Таким образом, на фиг.1 и 2 представлены катушки с витками, намотанными km параллельными проводами, начала которых расположены на одном торце катушки, а концы - на другом, противоположном, ее торце, а 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, таким образом, что части, образующие разные группы параллельных проводов, чередуются в осевом и радиальном направлениях, при этом каждая группа расположена на всех этажах и на всех концентрах.

Способ изготовления описанной выше катушки индуктивности состоит в следующем.

Перед последовательной намоткой катушки восемью параллельными проводами (в соответствии с фиг.1) провода разделяют на m=4 параллельных группы.

Сначала наматывают часть 24 группы 20 двумя параллельными проводами с началами 2 и 3 на внутреннем концентре 44, затем наматывают часть 28 группы 21 проводами с началами 4 и 5 на концентре 45, следующей наматывают часть 29, последовательно соединенную с частью 28 и расположенную на концентре 44, соседнем с концентром 45, затем проводами с началами 6 и 7 наматывают часть 32 группы 22 на концентре 46, поочередно наматывают часть 33 этой же группы на соседнем концентре 45, затем часть 34 группы 22 на соседнем концентре 44. И, наконец, проводами с началами 8 и 9 наматывают часть 36 группы 40 на концентре 47, затем последовательно соединенную с ней часть 37 группы 23 наматывают на концентре 46, соседнем с концентром 47, затем часть 38 группы 23 наматывают на концентре 45, соседнем с концентром 46, и, наконец, часть 39 группы 23 наматывают на внутреннем концентре 44, соседнем с концентром 45.

После этого провода от частей, расположенных на внутреннем концентре 44, поочередно соединяют с проводами частей, расположенных на наружном концентре и соседнем этаже: часть 24 соединяют с частью 25, затем часть 26 с частью 27, поочередно переходя с одного концентра 47 на другой, соседний концентр 46, а с концентра 46 - на концентр 45.

Провода части 29, расположенной на внутреннем концентре 44, соединяют с проводами части 30, расположенной на наружном концентре 47, затем наматывают витки части 31, расположенной на соседнем концентре 46. Провода части 34, расположенной на внутреннем концентре 44, соединяют с проводами части 35 и наматывают эту часть 35, располагая ее на наружном концентре 47.

Таким образом, провода (m-1)=3 частей каждого этажа соединены с проводами (m-1)=3 частей следующего этажа, расположенных на соседних концентрах, при этом провода всех частей разных групп одного любого концентра наматывают в одном направлении.

При m=2 (см. фиг.2) параллельные провода делят на две группы, и намотку параллельных проводов частей разных групп осуществляют от торцов к середине, сначала наматывают части, расположенные на внутреннем концентре, затем - части, расположенные на наружном концентре; при этом намотку проводов каждого из концентров осуществляют одновременно в противоположных направлениях.

При m>2 (см. фиг.1) параллельные провода делят на m групп, и намотку параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров осуществляют в одном направлении; при этом намотку проводов каждого из концентров осуществляют одновременно в одном направлении.

Благодаря тому что все группы параллельных проводов расположены на всех концентрах и на всех этажах, они находятся в одинаковых магнитных полях; что обеспечивает равномерное токораспределение по параллельным проводам.

В то же время описанный способ изготовления катушки индуктивности значительно облегчает намотку катушки при большом количестве параллельных проводов, благодаря делению проводов на группы и одновременной намотке меньшим числом проводов.

В соответствии с заявляемым решением в ООО «Росэнерготранс» разработана техническая документация на катушку индуктивности и способ ее изготовления. Изготовлен в соответствии с заявляемым способом опытный образец катушки описанной конструкции. Проведенные испытания подтвердили работоспособность катушки индуктивности и широкие возможности ее практического применения в будущем.

Литература:

1. Патент РФ №54694 на полезную модель, МПК H01F 27/30, 2006 г.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к трансформаторостроению, и может найти применение в производстве обмоток реакторов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей путем использования при токах большой величины. Для достижения указанного технического результата в катушке индуктивности, имеющей цилиндрическую форму, содержащей 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, параллельные провода разделяют 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. Части, образующие разные группы, чередуют в осевом и радиальном направлениях. Каждую группу параллельных проводов располагают на всех этажах и всех концентрах, причем 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. Согласно второму независимому пункту, предложен способ изготовления катушки. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Катушка индуктивности, 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, отличающаяся тем, что 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 ≥ 1.2. Способ изготовления катушки индуктивности, при котором осуществляют последовательную намотку витков параллельными проводами, отличающийся тем, что 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.3. Способ изготовления катушки индуктивности по п.2, отличающийся тем, что при m=2 намотку параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров осуществляют одновременно в противоположных направлениях.4. Способ изготовления катушки индуктивности по п.2, отличающийся тем, что при m>2 намотку параллельных проводов частей разных групп каждого из концентров осуществляют поочередно в одном направлении, 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.