高频变压器及其应用制造技术

定义一高频旋转变压器、一机械以及一高频变压器，比现有变压器和机械更简单制造且更便宜。所述高频旋转变压器包括：一主变压器核心，包含复数个主核心元件，每个定义一主变压器绕组部；一副变压器核心，包含复数个副核心元件，每个定义一副变压器绕组部；一主绕组，与所述主核心元件的每一个相关联；以及一副绕组，与所述副核心元件的每一个相关联。所述主变压器核心和所述副变压器核心一起定义一变压器核心，所述变压器核心具有一通量路径连结所述主和副绕组，并且所述主变压器核心和所述副变压器核心被配置用以相对于彼此进行转动。可使用一磁通量集中器引导磁通量朝向所述旋转变压器的一内侧。器的一内侧。器的一内侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高频变压器及其应用


[0001]本专利技术涉及高频变压器。特别地，但不排他地，本专利技术涉及用于电动机和发电机的高频旋转变压器。

技术介绍

[0002]传统的绕线转子同步电机(SM)和双馈感应电机(DFIM)是将机械能转换为电能的机电换能器，反之亦然。它们由同步电动机和同步发电机所组成。这些机器由一静止定子组成，通常包含缠绕在一铁芯上的紧密铜线线圈，以及一转动转子，通常包含缠绕在一铁芯或一永磁体上的铜线线圈。
[0003]在一同步电动机的情况下，直流(DC)被提供给转子以产生一固定磁场，所述磁场又与定子磁场相互作用以在所述电动机的一轴处产生扭矩。通过一转动接口提供至转子的动力，所述接口包含在固定侧的多个电刷和在旋转侧的多个集电滑环。
[0004]在一同步发电机的情况下，转子被转动，且当所述转子经过定子时，会产生交流(AC)电。然后将其转换为直流(DC)电，可以通过使用DC/AC逆变器将其馈入电网或存储在电池中。这种发电机还包括一转动接口，所述接口包含固定侧的多个电刷和旋转侧的多个集电滑环。
[0005]现有技术的这种电动机和发电机的一个问题是它们容易因移动的滑环之间的机械接触和静电电刷的磨损而导致损坏和磨损。再者，随着电刷磨损，会产生粉末，这会导致电动机绝缘被损坏。此外，电接触的任何故障都会产生火花，导致应用受限(例如，仅在非爆炸性环境中使用)。总之，这些机器在长期耐用性(例如，电刷磨损)和可靠性(例如，电刷到滑环电接触在不利环境中的退化)方面表现出令人不满意的性能。
[0006]已经开发了无刷电动机以试图克服上述问题。无刷电动机本质上包含一种与上述传统的SM相反的设计，在转子上使用稀土永磁体代替铜线圈，且在定子上使用电磁铁而不是永磁体。三相AC电流被使用于对定子中的电磁铁充电，令它们转动所述转子。
[0007]虽然与传统SM电动机相比，无刷电动机通常表现出更高的效率，但它们有几个缺点。特别是，稀土永磁体的成本高，而且稀土磁体存在危险性。此外，高电流或高温会导致永磁体去磁化。
[0008]还进行了某些尝试，使用旋转变压器代替电刷和滑环。然而，以往的旋转变压器体积大且重量重，制造难度大，因此不适用于同步电机和双馈感应电机。
[0009]因此，显然有需要改进电动机、发电机和变压器。
[0010]应当清楚地理解，如果本文参照现有技术的公开出版物，则此参照并不构成承认公开出版物构成澳大利亚或任何其他国家的本领域公知常识的一部分。

技术实现思路

[0011]本专利技术直接是高频变压器且涉及机械，其可至少部分克服至少一个上述缺点或提供消费者一个有用的或有利的选择。
[0012]考虑到上述内容，本专利技术在一第一方面广泛存在于一高频旋转变压器，其包括：
[0013]一主变压器核心，包含复数个主核心元件，每个所述主核心元件定义一主变压器绕组部；
[0014]一副变压器核心，包含复数个副核心元件，每个所述副核心元件定义一副变压器绕组部；
[0015]一主绕组，与所述主核心元件中的每一个相关联；以及
[0016]一副绕组，与所述副核心元件中的每一个相关联；
[0017]其中所述主变压器核心和所述副变压器核心一起定义一变压器核心，所述变压器核心具有一通量路径连结所述主绕组和所述副绕组，以及
[0018]其中所述主变压器核心和所述副变压器核心配置为相对于彼此进行转动。
[0019]有利地，以此方式使用复数个主和副核心元件使主和副核心能够以一模块化方式被创建。这反过来又可以创建比现有核心更大、更便宜的核心。
[0020]优选地，所述主变压器绕组部包含一通道。用于接收所述主变压器绕组。优选地，所述副变压器绕组部包含一通道，用于接收所述副变压器绕组。优选地，所述主变压器绕组部的所述通道被排列以绕着所述旋转变压器的一轴线提供一半连续通道。优选地，所述副变压器绕组部的所述通道被排列以绕着所述旋转变压器的一轴线提供一半连续通道。
[0021]优选地，所述主变压器绕组部的所述通道面向对应的所述副变压器绕组部的所述通道。
[0022]优选地，所述主核心元件和所述副核心元件成对排列，以定义所述变压器核心。
[0023]优选地，所述主核心元件和所述副核心元件至少部分呈U形。适当地，所述主核心元件和所述副核心元件呈U形。
[0024]优选地，所述主变压器核心和所述副变压器核心每个大致为轴对称的。
[0025]优选地，所述主变压器核心和所述副变压器核心形状大致为圆形的。
[0026]优选地，所述主核心和所述副核心被一气隙分隔。适当地，所述气隙小于1厘米(cm)。优选地，所述气隙大约1毫米(mm)。
[0027]优选地，所述主变压器绕组和所述副变压器绕组每个形状大致为环状的。
[0028]优选地，所述主核心和所述副核心包含多个同心核心部。
[0029]或者，所述主核心和所述副核心包含多个轴分离的核心部。
[0030]优选地，所述主核心元件和所述副核心元件每个分别定义多个主变压器绕组部和副变压器绕组部，并且所述旋转变压器包含复数个主绕组和副绕组。
[0031]在一些实施例中，所述主核心元件每个定义两个主变压器绕组部，以及所述副核心元件每个定义两个副变压器绕组部。适当地，所述主核心元件和所述副核心元件呈E形。
[0032]在其他实施例中，所述主核心元件每个定义三个主变压器绕组部，以及所述副核心元件每个定义三个副变压器绕组部。
[0033]优选地，所述高频旋转变压器包括一磁通量集中器，配置用以引导磁通量朝向所述主核心元件和所述副核心元件。
[0034]适当地，所述高频旋转变压器包括一线圈，位于所述磁通量集中器与所述主核心元件和所述副核心元件之间。适当地，所述线圈耦合至所述主绕组。
[0035]优选地，所述变压器配置用以在大于50kHz的一频率下运行。
[0036]在一第二方面，本专利技术广泛存在于一电力机械，其包含：一静止定子和一转动转子，其中如所述第一方面的一高频旋转变压器提供一非接触式电耦合至所述转子。
[0037]有利地，所述电力机械可避免电刷和滑环的需要，可反过来增加机械的可靠性，同时保持相对较低的成本，因为它不需要使用稀土磁铁，就像无刷电动机的情况。
[0038]所述电力机械可包含一同步电机。所述电力机械可包含一双馈感应电机。所述电力机械可包含一电动机。所述电力机械可包含一发电机。
[0039]在另一种形式中，本专利技术广泛存在于一高频变压器，其包括：
[0040]一主变压器核心，包含复数个主核心元件，每个所述主核心元件定义一主变压器绕组部；
[0041]一副变压器核心，包含复数个副核心元件，每个所述副核心元件定义一副变压器绕组部；
[0042]一主绕组，与所述主核心元件中的每一个相关联；以及
[0043]一副绕组，与所述副核心元件中的每一个相关联；
[0044]其中所述主变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种高频旋转变压器，其特征在于，所述高频旋转变压器包括：一主变压器核心，包含复数个主核心元件，每个所述主核心元件定义一主变压器绕组部；一副变压器核心，包含复数个副核心元件，每个所述副核心元件定义一副变压器绕组部；一主绕组，与所述主核心元件中的每一个相关联；以及一副绕组，与所述副核心元件中的每一个相关联；其中所述主变压器核心和所述副变压器核心一起定义一变压器核心，所述变压器核心具有一通量路径连结所述主绕组和所述副绕组，以及其中所述主变压器核心和所述副变压器核心配置为相对于彼此进行转动。2.如权利要求1所述的高频旋转变压器，其特征在于：所述主变压器绕组部包含一通道，用于接收所述主变压器绕组，以及所述副变压器绕组部包含一通道，用于接收所述副变压器绕组。3.如权利要求2所述的高频旋转变压器，其特征在于：所述主变压器绕组部的所述通道被排列以绕着所述旋转变压器的一轴线提供一半连续通道，并且所述副变压器绕组部的所述通道被排列以绕着所述旋转变压器的一轴线提供一半连续通道。4.如权利要求2所述的高频旋转变压器，其特征在于：所述主变压器绕组部的所述通道面向对应的所述副变压器绕组部的所述通道。5.如权利要求1所述的高频旋转变压器，其特征在于：所述主核心元件和所述副核心元件成对排列，以定义所述变压器核心。6.如权利要求1所述的高频旋转变压器，其特征在于：所述主核心元件和所述副核心元件至少部分呈U形。7.如权利要求1所述的高频旋转变压器，其特征在于：所述主变压器核心和所述副变压器核心每个大致为轴对称的。8.如权利要求1所述的高频旋转变压器，其特征在于：所述主核心和所述副核心被一气隙分隔。9.如权利要求1所述的高频旋转变压器，其特征在于：所述主变压器绕组和所述副变压器绕组每个形状大致为环状的。10.如权利要求1所述的高频旋转变压器，其特征在于：所述主核心...

【专利技术属性】
技术研发人员：君伟，
申请(专利权)人：格里菲斯大学，
类型：发明
国别省市：