塊狀非晶合金平面變壓器研究與設計分析.pdf

1、目前平面變壓器設計技術面臨二個工程難題:一是平面變壓器單個功率小,結(jié)構(gòu)特殊,不易標準化;二是平面變壓器設計分析繞組特殊結(jié)構(gòu)較多,而對平面變壓器的關鍵部件鐵芯研究分析較少。本文針對平面變壓器的這二個工程難題展開研究,提出用并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊和用塊體非晶合金制造鐵芯,進行平面變壓器的優(yōu)化設計,并以此工作為基礎,開展了相關的理論和設計研究。
　　首先,引入電場數(shù)值計算方法和磁場能量推導方法,分析了平面變壓器的動態(tài)電容,平面變壓

2、器漏感,平面變壓器最佳繞組層間距,平面變壓器窗口填充系數(shù)及研發(fā)出一種低損耗平面變壓器的繞組結(jié)構(gòu)。從理論上探索了一條了如何解決設計平面變壓器時面臨的損耗和繞組結(jié)構(gòu)問題的途徑,進而對優(yōu)化設計和制作平面變壓器提供了一套實用的方法。
　　針對平面變壓器的漏感和分布電容有效抑制的需求和關鍵問題,研究分析了如何減少平面變壓器產(chǎn)生的漏感能及分布電容電場能,以期達到平面變壓器的總損耗最小的效果,研究分析得出單層徑向繞組結(jié)構(gòu)使變壓器的動態(tài)分布電容近

3、似為零,變壓器的漏感只由繞組本身產(chǎn)生,并可通過增加繞組寬度和降低繞組高度減小變壓器的漏感。盡管單層徑向繞組結(jié)構(gòu)的平面變壓器具有良好的性能,但它的功率小,難以作為較大功率變壓器使用,針對該問題,本文研究了利用多層電路板把單層的平面徑向繞組并聯(lián)起來作為平面變壓器模塊,來解決單層徑向繞組結(jié)構(gòu)平面變壓器的功率小和大電流難題。
　　針對并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊功率不足的問題,本文研究分析了當設計的平面變壓器功率大于單個并聯(lián)的徑向繞組平面

4、變壓器模塊的功率時,將并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊并聯(lián)起來使用的可能性,通過對并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊并聯(lián)運行的條件和狀態(tài)進行理論分析,得出可根據(jù)需要的變壓器功率來決定并聯(lián)平面變壓器模塊的數(shù)量,同時,平面變壓器模塊的最佳并聯(lián)模塊數(shù)由變壓器的總損耗最小來確定,導出了塊狀非晶平面變壓器模塊的最佳并聯(lián)模塊數(shù)模型。
　　為了滿足并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊的性能和結(jié)構(gòu)特點的要求,研究探索了并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊的性能和結(jié)構(gòu)最優(yōu)化

5、設計技術,分析得出:對并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊來說,提高工作頻率和改進磁芯損耗是提高并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊可傳輸功率的有效途徑,減小并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊渦流損耗的主要途徑是提高鐵芯材料的電阻率,從鐵芯材料微觀結(jié)構(gòu)考慮,應用均勻的小晶粒以及同電阻的晶界和晶粒來提高鐵芯材料的電阻率,而常規(guī)磁芯材料如硅鋼它們的電阻率不能滿足并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器的要求?；诖?本文進行了一種電阻率高和渦流損耗小的鐵芯材料的應用研究,研究發(fā)

6、現(xiàn)鐵基塊體非晶合金不僅電阻率高和渦流損耗小,而且有優(yōu)異的軟磁性能,非常適合作為并聯(lián)的徑向繞組平面變壓器模塊的鐵芯材料。同時,本文研究了利用工業(yè)純鐵以及Fe-B合金,通過適量Co對Fe的替換和通過適量Zr對Nb的替換,成功地合成了φ5mm的塊體鐵基非晶磁性合金,使471.2244.896)(FeBYNb合金體系非晶形成的范圍被大大拓寬,研發(fā)出了471.2244.8961])[(BYNbFe?xCox(x=0,0.1,0.2,0.3和0.4