[发明专利]一种基于宇称-时间对称原理的无铁芯变压器

说明书

本发明公开了一种基于宇称‑时间对称原理的无铁芯变压器，所述无铁芯变压器由宇称‑时间对称电路构成，所述宇称‑时间对称电路包括一次回路和二次回路，所述一次回路包括串联连接的一次线圈、一次串联电容、负电阻和一次回路内阻，所述二次回路包括串联连接的二次线圈、二次串联电容、负载和二次回路内阻，所述一次线圈和二次线圈之间没有变压器铁芯。本发明将变压器一次回路和二次回路构成宇称‑时间对称电路使得其在无铁芯的情况下仍能高效和高功率工作，解决了传统变压器重量大和成本高的问题。

技术领域

本发明涉及变压器的技术领域，尤其是指一种基于宇称-时间对称原理的无铁芯变压器。

背景技术

1831年，法拉第发明了一个“电感环”，称为“法拉第感应线圈”，实际上是世界上第一只变压器雏形，1885年，西屋公司的工程师威廉·史坦雷制造了第一台实用的变压器，此后变压器开始成为一种用途极为广泛的电力装置，主要被用于功率传送、电压变换和绝缘隔离。传统的变压器是基于电磁感应原理来实现改变交流电压的装置，主要包括是一次线圈、二次线圈和铁芯(磁芯)，一次线圈和二次线圈通过铁芯耦合。然而，变压器由于铁芯的存在，使得其成本高，重量大。

1998年华盛顿大学的的Bender.C.M教授创立了宇称-时间(PT)对称量子理论，该理论已被成功应用到光学、材料学等多个领域并展现出了巨大的优势。本发明利用宇称-时间(PT)对称电路实现在一种无需铁芯的变压器，可以替代传统有铁芯的变压器，使变压器降低成本和重量成为了可能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于宇称-时间对称原理的无铁芯变压器，可以替代传统有铁芯的变压器，使变压器降低成本和重量成为了可能。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于宇称-时间对称原理的无铁芯变压器，所述无铁芯变压器由宇称-时间对称电路构成，所述宇称-时间对称电路包括一次回路和二次回路，所述一次回路包括串联连接的一次线圈、一次串联电容、负电阻和一次回路内阻，所述二次回路包括串联连接的二次线圈、二次串联电容、负载和二次回路内阻，所述一次线圈和二次线圈之间没有变压器铁芯。

进一步，所述一次回路和二次回路的参数需满足的宇称-时间对称条件如下：

式中，-R_N为负电阻阻值,R_S1和R_S2分别为一次回路内阻值和二次回路内阻值,R_L为负载电阻值；为一次回路的串联频率；为二次回路的串联频率；L₁和L₂分别为一次线圈和二次线圈的电感值，C₁和C₂分别为一次串联电容和二次串联电容的电容值，k为一次线圈和二次线圈之间的互感系数。

进一步，所述负电阻的电压、电流关系满足：V₁＝-R_NI_RN，相位关系满足：其中，I_RN为流过负电阻的电流，V₁为负电阻两端的电压，-R_N为负电阻的阻值,且自动可调。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本变压器结构简单，无需铁芯。

2、相比传统变压器，本变压器重量与成本大幅降低。

3、本变压器电能传输效率高。

附图说明

图1为本发明的无铁芯变压器结构电路图。

图2为实施方式中传统变压器与无铁芯变压器在不同负载下的功率曲线图。

图3为实施方式中传统变压器与无铁芯变压器在不同负载下的效率曲线图。