[发明专利]作为多路同步磁开关的高电压可饱和脉冲变压器

权利要求书

1.一种作为多路同步磁开关的高电压可饱和脉冲变压器，由变压器内芯部分、变压器初级绕组部分(P)和变压器次级绕组部分组成；变压器初级绕组部分(P)分组紧绕在变压器内芯部分分组的磁环上，变压器内芯部分关于变压器中心对称轴(1)具有旋转对称性，由磁芯(2)、磁芯隔板部分和内芯夹板部分组成；磁芯隔板部分位于磁芯(2)的磁环之间，内芯夹板部分位于磁芯(2)的顶部和底部，磁芯(2)由M块相同尺寸的磁环堆叠组成，每块磁环采用铁基非晶或铁基纳米晶材料制成的薄带卷绕成圆环状，再用玻璃钢材料浇灌封装而成，每块磁环封装后的内半径为R_mi，外半径为R_mo，厚度为h_m1；M块磁环均分为m组，从上至下依次为第一组磁环、…、第k组磁环、…、第m组磁环；每组磁环均由M/m块磁环沿变压器中心对称轴(1)方向堆叠组成，从上至下依次为第一块、…、第M/m块，1≤k≤m，m为正整数，M为m的整数倍数；变压器初级绕组部分(P)由第一路初级子绕组(P1)、……、第k路初级子绕组(Pk)、……、第m路初级子绕组(Pm)组成；第k路初级子绕组(Pk)绕线的外部输入端为第k路初级子绕组输入端(Pk-1)，第k路初级子绕组(Pk)绕线的外部输出端为第k路初级子绕组输出端(Pk-2)；第一路初级子绕组输入端(P1-1)、……、第k路初级子绕组输入端(Pk-1)、……、第m路初级子绕组输入端(Pm-1)全部并联焊接在输入端并联导线(Pa)上，输入端并联导线(Pa)宽度和厚度与每一路初级子绕组绕线整体的宽度和厚度相同，输入端并联导线(Pa)下端焊接在输入端引出导线(Pc)上，向外引出，作为初级绕组整体输入端(P_in)，输入端引出导线的厚度和宽度与输入端并联导线相同，初级绕组整体输入端(P_in)与外部初级能源相连；每一路初级子绕组均为单匝，由m₁根直径均为Φ_p的漆包线并联绕制而成，m₁为正整数，m1≥1，满足m₁×Φ_p小于磁芯顶板铣槽(7-2)槽宽；第一路初级子绕组(P1)由第一路初级子绕组输入端(P1-1)引入，穿入磁芯顶板铣槽(7-2)，从里面包围第一组磁环，再穿入第一组隔板中的隔板下板第二铣槽(9-2)，由第一路初级子绕组输出端(P1-2)引出；……；第k路初级子绕组(Pk)由第k路初级子绕组输入端(Pk-1)引入，穿入第k-1组隔板中的隔板下板第一铣槽(9-1)，从里面包围第k组磁环后，再穿入第k组隔板中的隔板下板第二铣槽(9-2)，初级绕线从该铣槽穿出后由第k路初级子绕组输出端(Pk-2)引出；……；按照相同的规律，一直到第m路初级子绕组(Pm)由第m路初级子绕组输入端(Pm-1)引入，穿入第m-1组隔板中的隔板下板第一铣槽(9-1)，从里面包围第m组磁环后，再穿入磁芯底板铣槽(10-1)，初级绕线从该铣槽穿出后由第m路初级子绕组输出端(Pm-2)引出；第一路初级子绕组输出端(P1-2)、……、第k路初级子绕组输出端(Pk-2)、……、第m路初级子绕组输出端(Pm-2)全部并联焊接在输出端并联导线(Pb)上，输出端并联导线(Pb)尺寸与输入端并联导线(Pa)尺寸相同，输出端并联导线(Pb)下端焊接在输出端引出导线(Pd)上并向外引出，作为初级绕组整体输出端P_out，输出端引出导线宽度和厚度与输出端并联导线相同，初级绕组整体输出端P_out与外部地端相连；其特征在于：

所述磁芯隔板部分由磁芯顶板(7)、磁芯中间隔板和磁芯底板(10)三部分组成，均采用绝缘材料制成；磁芯顶板(7)位于第一组磁环顶端，磁芯中间隔板将m组磁环分别隔离开，磁芯底板(10)位于第m组磁环的底部；磁芯顶板(7)为圆环状板，磁芯顶板(7)内半径为R₁，外半径为R₂，厚度不超过10mm；磁芯顶板(7)外侧壁边缘均布有3个磁芯顶板豁口(7-1)，3个磁芯顶板豁口(7-1)呈中心对称分布，半径均为R₀，每个磁芯顶板豁口(7-1)对应的圆心角度为θ₀，磁芯顶板豁口(7-1)底部相对于变压器中心对称轴(1)的距离为R_mo；3个磁芯顶板豁口(7-1)中的一个豁口中心位于磁芯顶板(7)俯视图的x轴上，且该豁口关于x轴对称；磁芯顶板(7)上表面的一象限内铣有磁芯顶板铣槽(7-2)，磁芯顶板铣槽(7-2)沿径向延伸，槽中心线与磁芯顶板(7)俯视图x轴夹角为θ₁；磁芯顶板(7)上表面与内芯顶盖(3)压紧，磁芯顶板(7)下表面与第一组磁环顶部压紧；磁芯中间隔板共分成相同的m-1组，从上到下依次为第一组隔板、…、第k组隔板、…、第m-1组隔板；每一组隔板均由磁芯隔板上板(8)和磁芯隔板下板(9)组成，磁芯隔板上板(8)位于磁芯隔板下板(9)上面，二者重叠在一起；磁芯隔板上板(8)的形状和半径尺寸与磁芯顶板(7)相同，磁芯隔板上板厚度不大于2mm；磁芯隔板上板外侧壁边缘挖有3个磁芯隔板上板豁口(8-1)，呈中心对称分布，3个磁芯隔板上板豁口(8-1)半径亦均为R₀，对应圆心角度亦为θ₀，3个磁芯隔板上板豁口(8-1)的位置与3个磁芯顶板豁口(7-1)完全相同；每一组隔板中的磁芯隔板上板(8)上表面均与磁环压紧，下表面与磁芯隔板下板(9)的上表面压紧；磁芯隔板下板(9)形状和尺寸与磁芯顶板(7)相同，但磁芯隔板下板(9)的上表面一象限内铣有两个槽，即隔板下板第一铣槽(9-1)和隔板下板第二铣槽(9-2)；隔板下板第一铣槽(9-1)与磁芯顶板铣槽(7-2)的结构、尺寸和位置完全相同，隔板下板第二铣槽(9-2)中心线与磁芯隔板下板(9)上表面的y轴方向夹角为θ₂，θ₂≤30°，隔板下板第二铣槽(9-2)几何尺寸与隔板下板第一铣槽(9-1)尺寸完全相同；磁芯隔板下板外侧壁边缘挖有3个中心对称的磁芯隔板下板豁口(9-3)，磁芯隔板下板豁口(9-3)尺寸和位置与磁芯顶板豁口(7-1)完全相同；每组隔板的磁芯隔板下板(9)下表面均与磁环压紧；m-1组隔板与m组磁环的连接关系如下：第一组磁环底部与第一组隔板中的磁芯隔板上板(8)上表面压紧，第一组隔板中的磁芯隔板上板(8)下表面与第一组隔板中的磁芯隔板下板(9)上表面压紧，第一组隔板中的磁芯隔板下板(9)下表面与第二组磁环顶部压紧；……；第k组磁环底部与第k组隔板中的磁芯隔板上板(8)上表面压紧，第k组隔板中的磁芯隔板上板(8)下表面与第k组隔板中的磁芯隔板下板(9)上表面压紧，第k组隔板中的磁芯隔板下板(9)下表面与第k+1组磁环顶部压紧；……；第m组磁环底部与磁芯底板(10)顶部压紧；磁芯底板(10)形状和尺寸与磁芯顶板(7)相同，但是磁芯底板(10)下表面的磁芯底板铣槽(10-1)中心线与隔板下板第二铣槽(9-2)的中心线平行且在变压器垂直方向对齐，磁芯底板铣槽(10-1)尺寸与磁芯顶板铣槽(7-2)和隔板下板第二铣槽(9-2)的尺寸相同；磁芯底板(10)外侧壁边缘挖有磁芯底板豁口(10-2)，磁芯底板豁口(10-2)的尺寸、数目和位置与磁芯顶板豁口(7-1)的尺寸、数目和位置分别相同；磁芯底板(10)下表面与内芯底板(4)上表面压紧；安装时应确保3个磁芯顶板豁口(7-1)、3个磁芯隔板上板豁口(8-1)、3个磁芯隔板下板豁口(9-3)、3个磁芯底板豁口(10-2)分别在3条直线上对齐；

所述内芯夹板部分由内芯顶盖(3)、内芯底板(4)、内芯底板支脚(5)、固定连杆(6)组成，均采用绝缘材料；固定连杆(6)在圆周方向以均匀分布的模式对内芯夹板部分进行锁紧；采用3根固定连杆(6)均匀分布并紧锁内芯夹板部分；内芯底板(4)为圆环板结构，内半径为R₁，外半径为R₃，满足R₁<R_mi<R_mo<R₂<R₃，厚度不小于15mm；内芯底板(4)上表面铣有3个呈扇形、在圆周方向均布的内芯底板扇形铣槽(4-1)，内芯底板扇形铣槽(4-1)对应的扇形圆心角均为Ψ₁，槽深不大于10mm，铣槽沿径向贯穿内芯底板(4)外缘和内缘，由于铣槽加工而在内芯底板(4)上表面出现3个相同且均布的扇形凸台即内芯底板扇形凸台(4-2)，与3个内芯底板扇形铣槽(4-1)相间交替分布，每个内芯底板扇形凸台圆心角均为Ψ₂，满足Ψ₁+Ψ₂=90°；内芯底板(4)下表面与3个内芯底板扇形凸台(4-2)相对的位置分别均布3个内芯底板螺孔，与3个内芯底板支脚(5)拧紧配合；3个内芯底板扇形凸台(4-2)的外边缘各开有1个内芯底板通孔(4-3)，3个内芯底板通孔(4-3)在圆周方向均布，通孔半径均为R₄，每个内芯底板通孔(4-3)中心距变压器中心对称轴(1)的距离为R_mo+R₄；内芯顶盖(3)的结构与内芯底板(4)的结构相同，亦为圆环板结构，内芯顶盖(3)内半径为R₁，外半径为R₃，厚度不小于15mm；在圆周方向，内芯顶盖(3)下表面在与内芯底板(4)相对的位置同样铣有3个均布的内芯顶盖扇形铣槽(3-1)，槽深不大于10mm，铣槽亦沿径向贯穿内芯顶盖(3)外缘和内缘，内芯顶盖扇形铣槽(3-1)对应的扇形中心角均为Ψ₁，内芯顶盖(3)下表面由于铣槽而出现的3个相同且均布的内芯顶盖扇形凸台(3-2)圆心角均为Ψ₂；内芯顶盖扇形凸台(3-2)上与3个内芯底板通孔(4-3)在垂直方向上正对的位置，亦均布有3个内芯顶盖通孔(3-3)，通孔半径均为R₄；固定连杆(6)是3根半径为R₄的圆柱体，其两端均有螺纹，3根固定连杆(6)的长度长于所有磁环厚度、磁芯隔板部分总厚度、内芯顶盖(3)厚度与内芯底板(4)厚度之和；固定连杆(6)紧靠对齐的磁芯顶板豁口(7-1)、磁芯隔板上板豁口(8-1)、磁芯隔板下板豁口(9-3)和磁芯底板豁口(10-2)，固定连杆(6)上端穿过3个内芯顶盖通孔(3-3)，由连杆螺帽锁紧，固定连杆(6)下端穿过3个内芯底板通孔(4-3)，由连杆螺帽锁紧；

所述变压器次级绕组部分由共磁芯的Q组次级绕组沿圆周方向排布而成，每一组次级绕组又由组内相邻的N路线绕式子绕组并联组成，N路线绕式子绕组共磁芯，均紧绕在全部M块磁环上，Q、N、M均为正整数且Q为3的正整数倍；变压器次级绕组部分由第一组次级绕组(S₁)、……、第s组次级绕组(S_s)、……、第Q/3组次级绕组(S_(Q/3))、第Q/3+1组次级绕组(S_(Q/3+1))、……、第Q/3+s组次级绕组(S_(Q/3+s))、……、第2Q/3组次级绕组(S_(2Q/3))、第2Q/3+1组次级绕组(S_(2Q/3+1))、……、第2Q/3+s组次级绕组(S_(2Q/3+s))、第Q组次级绕组(S_Q)组成，s为整数，且1≤s≤Q/3；Q组次级绕组完全相同；第一组次级绕组(S₁)、……、第s组次级绕组(S_s)、……、第Q/3组次级绕组(S_(Q/3))刚好位于第一个内芯顶盖扇形铣槽(3-1)和第一个内芯底板扇形铣槽(4-1)对应的区域，且依次沿磁环圆周逆时针方向排布；第Q/3+1组次级绕组(S_(Q/3+1))、……、第Q/3+s组次级绕组(S_(Q/3+s))、……、第2Q/3组次级绕组(S_(2Q/3))刚好位于第二个内芯顶盖扇形铣槽(3-1)和第二个内芯底板扇形铣槽(4-1)对应的区域，且依次沿磁环圆周逆时针方向排布；第2Q/3+1组次级绕组(S_(2Q/3+1))、……、第2Q/3+s组次级绕组(S_(2Q/3+s))、第Q组次级绕组(S_Q)刚好位于第三个内芯顶盖扇形铣槽(3-1)和第三个内芯底板扇形铣槽(4-1)对应的区域，且依次沿磁环圆周逆时针方向排布；这Q组次级绕组分别穿过3个内芯顶盖扇形铣槽(3-1)和3个内芯底板扇形铣槽(4-1)对应的区域，并包围全部磁芯；每一组次级绕组所占据的扇形空间的圆心角均为Ψ₃，0<Ψ₃≤3Ψ₁/Q，每一组次级绕组内的N路线绕式子绕组共磁芯，且N路线绕式子绕组相互紧挨，并沿圆周方向依次排列；

所述m路初级子绕组全部位于第1个内芯顶盖扇形铣槽(3-1)和第1个内芯底板扇形铣槽(4-1)所对应的圆心角为Ψ₁的扇形区域内。