Устройство для крепления и охлаждения трансформатора

Полезная модель относится к области конструирования устройств для крепления и охлаждения моточных узлов, работающих в широком диапазоне частот, и предназначена для использования в устройствах электропитания различных технических средств.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, заключается в обеспечении надежного крепления и эффективного охлаждения силового трансформатора.

Результат достигается тем, что устройство для крепления и охлаждения трансформатора содержит фиксирующее устройство и трансформатор, включающий сердечник и обмотку. При этом оно отличается от прототипа тем, что фиксирующее устройство, охватывающее поверхность сердечников, выполнено в виде упругого ленточного хомута с петлями на концах и размещенными внутри них вкладышами. Ленточный хомут контактирует с корпусом, выполненным в виде каркаса с внутренними пазами на боковых стенках и основании для размещения трансформатора, зацепами и зажимами. При этом зажимы расположены на боковых стенках, направлены внутрь корпуса и выполнены с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями сердечников. Упорное ребро основания выполнено с возможностью взаимодействия с нижней поверхностью сердечников. Зацепы являются продолжением боковых стенок и выполнены с возможностью прохождения через отверстия, образованные торцевыми поверхностями хомута и вкладышей фиксирующего устройства, с последующим отгибом до взаимодействия их с вкладышами. В основании корпуса выполнены отверстия для крепления устройства к изделию.

Полезная модель относится к области конструирования устройств для крепления и охлаждения моточных узлов, работающих в широком диапазоне частот, и предназначена для использования в устройствах электропитания различных технических средств.

Известно устройство (Заявка на изобретение RU №93039896, 1996 г., МПК: Н01F 27/08) для охлаждения моточного узла, герметизированного электроизоляционным теплопроводным компаундом, содержащее тороидальный сердечник с обмоткой, узел крепления в виде винта с пластиной, прилегающей к торцевой поверхности обмотки, и теплопроводный элемент, выполненный в виде пластины с оребрением.

Недостатком данного устройства является его ограниченное применение в связи с малой эффективностью охлаждения.

Известно устройство (Заявка на изобретение RU №93039890, 1996 г., МПК: Н01F 27/08) для охлаждения моточного узла, содержащее тороидальный сердечник с обмоткой, монтажную плату, узел крепления в виде винта с пластиной, прилегающей к торцевой поверхности обмотки, и теплопроводный элемент, укрепленный на боковой поверхности обмотки и выполненный в виде разрезного кольца с ребрами по образующей, имеющими вырезы, обращенные к монтажной плате. При этом моточный узел герметизирован электроизоляционным теплопроводным компаундом.

Недостатком данного устройства является невысокая эффективность охлаждения.

Известно устройство (Патент на полезную модель RU №65287, 2007 г., МПК: H01F 27/08) для охлаждения и экранирования моточного узла, преимущественно тороидального моточного узла, содержит теплопроводный элемент, охватывающий моточный узел, включающий

тороидальный сердечник с обмоткой, и электроизоляционную нетеплопроводную подставку, прилегающую к внешней торцевой поверхности обмотки и контактирующую с теплопроводным элементом. При этом теплопроводный элемент выполнен многослойным из различных металлов, а объем между обмоткой и теплопроводным элементом заполнен электроизоляционным теплопроводным компаундом.

Недостатком данного устройства является его ограниченное применение, преимущественно для охлаждения моточных узлов с тороидальным сердечником.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является узел крепления трансформатора (свидетельство на полезную модель RU №21694, 27.01.2002 г., МПК: H01F 27/06, H01F 27/08). Узел крепления трансформатора содержит монтажные платы с отверстиями для крепления и центральными отверстиями, на одной из которых размещен трансформатор. При этом между параллельными платами установлено фиксирующее устройство, включающее прижимы, охватывающие корпус трансформатора и взаимодействующие своими выступами с отверстиями в платах. Прижимы установлены на крепежных элементах, фиксирующих платы.

Недостатком данного устройства является невысокая надежность крепления и охлаждения трансформатора.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, заключается в обеспечении надежного крепления и эффективного охлаждения силового трансформатора.

Технический результат достигается тем, что устройство для крепления и охлаждения трансформатора содержит фиксирующее устройство и трансформатор, включающий сердечник и обмотку. При этом оно отличается от прототипа тем, что фиксирующее устройство, охватывающее поверхность сердечников, выполнено в виде упругого ленточного хомута с петлями на концах и размещенными внутри них

вкладышами. Ленточный хомут контактирует с корпусом, выполненным в виде каркаса с внутренними пазами на боковых стенках и основании для размещения трансформатора, зацепами и зажимами. При этом зажимы расположены на боковых стенках, направлены внутрь корпуса и выполнены с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями сердечников. Упорное ребро основания выполнено с возможностью взаимодействия с нижней поверхностью сердечников. Зацепы являются продолжением боковых стенок и выполнены с возможностью прохождения через отверстия, образованные торцевыми поверхностями хомута и вкладышей фиксирующего устройства, с последующим отгибом до взаимодействия их с вкладышами. В основании корпуса выполнены отверстия для крепления устройства к изделию.

Сущность полезной модели поясняется чертежами (Фиг.1-Фиг.8), где:

Фиг.1 - общий вид устройства для крепления и охлаждения трансформатора;

Фиг.2 - вид трансформатора;

Фиг.3 - вид фиксирующего устройства;

Фиг.4 - вид ленточного хомута;

Фиг.5 - вид корпуса;

Фиг.6 - вид ленточного хомута с вкладышами;

Фиг.7 - вид корпуса с торца Фиг.5;

Фиг.8 - вид корпуса сбоку Фиг.5.

Устройство для крепления и охлаждения трансформатора содержит фиксирующее устройство 1 и трансформатор 2 (Фиг.1-2). Фиксирующее устройство 1 включает ленточный хомут 3 с вкладышами 4 и корпус 5 (Фиг.3). Трансформатор 2 (Фиг.1-2) включает сердечники 6 в виде скоб, симметрично размещенных в обмотке в виде катушки 7 и охватывающих ее. Трансформатор 2 (Фиг.3) размещен внутри корпуса 5 и зафиксирован крепежными элементами корпуса и ленточным хомутом 3, который

охватывает одну из поверхностей сердечников 6 и фиксируется вкладышами 4 на корпусе 5.

Ленточный хомут 3 (Фиг.3-4) выполнен в виде пластинчатой пружины, на концах которой в средней их части выполнены прямоугольные пазы 8, а по краям - удлиненные прямоугольные петли 9. (Фиг.4). Вкладыши 4 (Фиг.3, 4, 6) выполнены в виде пластин со скругленными торцами, толщина которых соразмерна с размером внутренних прямоугольных отверстий петель 9 ленточного хомута 3, в которых они размещены.

Корпус 5 (Фиг.1, 5) выполнен в виде каркаса, образованного боковыми стенками 10 и основанием 11. Внутренние части боковых стенок 10 и основания 11 имеют пазы 12 П-образной формы, образованные отбортовкой ребер 13 трапециевидной формы, обеспечивающих жесткость конструкции.

Форма и ширина пазов 12 идентична форме и соразмерна ширине сердечников 6 трансформатора 2 (Фиг.2).

Основание 11 корпуса 5 выполнено с симметричным пазом 14 криволинейной формы, вогнутым внутрь и образующим упорное ребро 15, перпендикулярное боковым стенкам 10 (Фиг.5, 7). Поверхность упорного ребра 15 является опорой нижней поверхности сердечников 6 (Фиг.2, 5). Высота ребер 13 паза 12 основания 11 (Фиг.5, 7) больше высоты упорного ребра 15.

В средней части боковых стенок 10 (Фиг.5, 7, 8) выполнены зажимы 16 в виде лепестков, образованные просечкой, вогнутые внутрь пазов 12 корпуса 5 и взаимодействующие с боковыми поверхностями сердечников 6 (Фиг.2).

Боковые стенки 10 (Фиг.5, 7, 8) переходят в зацепы 17 в виде пластин прямоугольной формы, отогнутых в противоположные стороны и образующих тупые углы с внешней поверхностью стенок.

Ширина h зацепов 17 (Фиг.5, 7) меньше ширины Н прямоугольных пазов 8 ленточного хомута 3 (Фиг.4, 6).

Зацепы 17 проходят через прямоугольные отверстия 18 фиксирующего устройства 1 (Фиг.6). При отгибе зацепов 17 вниз они взаимодействуют с вкладышами 4 (Фиг.3). При этом ленточный хомут 3 охватывает верхнюю поверхность сердечников 6, принимая криволинейную форму, идентичную форме сердечников, и стягивая боковые стенки 10, которые, в свою очередь, обжимают трансформатор 2 и прижимают его к упорному ребру 15 основания 11, фиксируя все элементы устройства.

Учитывая, что высота ребер 13 паза 12 основания 11 (Фиг.5, 7) больше высоты упорного ребра 15, между основанием 11 и нижней поверхностью сердечников 6 образуется полость для циркуляции воздуха. При этом выполнение ребер 13 (Фиг.5) в виде элементов трапециевидной формы, охватывающих торцевую поверхность сердечников 6, также позволяет обеспечить охлаждение последних циркулирующим потоком воздуха.

В основании 11 выполнены выступы с отверстиями 19 для крепления заявляемого устройства к изделию.

Сборка устройства и крепление трансформатора осуществляется следующим образом. Скобы, образующие сердечник 6, (Фиг.2), устанавливают в центральное отверстие каркаса катушки 7, охватывая ее поверхности и образуя трансформатор 2.

Трансформатор 2 боковой поверхностью сердечников 6 устанавливают в пазы 12 П-образной формы на внутренних поверхностях стенок каркаса, форма и ширина которых идентична форме сердечников 6, до упора нижних поверхностей сердечников 6 в упорное ребро 15 основания 11 (Фиг.2, 3, 5, 7).

Ребра 13, в виде элементов трапециевидной формы, контактируют с торцевой поверхностью сердечников 6, а зажимы 16, выполненные в средней части боковых стенок 10 в виде лепестков и вогнутые внутрь пазов

12 корпуса 5, взаимодействуют с боковыми поверхностями сердечников 6, обеспечивая фиксацию трансформатора 2 (Фиг.1, 5, 7, 8).

В отверстия удлиненных прямоугольных петель 9 ленточного хомута 3 устанавливают вкладыши 4, образуя фиксирующие прямоугольные отверстия 18 (Фиг.4, 6).

Ленточный хомут 3 с вкладышами 4 (Фиг.5, 6) прямоугольными отверстиями 18 устанавливают на зацепы 17 с последующим отгибом последних вниз (Фиг.3). При этом ленточный хомут 3, выполненный в виде пластинчатой пружины, охватывает верхнюю поверхность сердечников 6, принимая криволинейную форму, идентичную форме сердечников 6, стягивает боковые стенки 10, которые обжимают трансформатор 2, а также прижимают его к упорному ребру 15 основания 11, фиксируя все элементы устройства (Фиг.3, 6) Посредством отверстий 19 (Фиг.5), выполненных в выступах основания 11, заявляемое устройство крепится к изделию.

Примером использования устройства для крепления и охлаждения трансформатора может служить трансформатор силовой, установленный в устройствах электропитания различных технических средств.

Устройство для крепления и охлаждения трансформатора включает фиксирующее устройство 1 и трансформатор 2 (Фиг.1).

Трансформатор 2 включает сердечники 6 в виде скоб, размещенных симметрично в обмотке в виде катушки 7 и охватывающих катушку (Фиг.2).

Скобы сердечников 6 выполнены в виде прямоугольной рамки с радиусами в углах, из ленты стальной электротехнической холоднокатаной анизотропной, марки 3423, методом намотки с последующей разрезкой на скобы. Скобы сверху и снизу установлены в центральное отверстие каркаса катушки 7, охватывая ее поверхности и образуя трансформатор 2.

Фиксирующее устройство 1 включает ленточный хомут 3 с вкладышами 4 и корпус 5.

Корпус 5 (Фиг.5, 7, 8) выполнен в виде штампованного каркаса из листового материала. Трансформатор 2 устанавливают внутрь корпуса 5.

Взаимодействие сердечников 6 трансформатора 2 с корпусом 5 и его фиксация осуществляются посредством пазов 12 П-образной формы на внутренних поверхностях стенок корпуса 5, упорного ребра 15 основания 11, контактирующего с нижней поверхностью сердечников 6 и пазов 12 зажимов 16. Зажимы 16 выполнены в средней части боковых стенок 10 в виде лепестков и вогнуты внутрь пазов 12 корпуса 5, взаимодействующих с боковыми поверхностями сердечников 6. При этом форма и ширина пазов 12 идентична форме сердечников 6.

Ленточный хомут 3 фиксирующего устройства 1, выполненный в виде пластинчатой пружины, охватывая верхнюю поверхность сердечников 6 и принимая криволинейную форму, идентичную форме сердечников 6, позволяет обеспечить их взаимное контактирование.

Боковые стенки 10 (Фиг.5, 7, 8) переходят в зацепы 17, в виде пластин прямоугольной формы, отогнутых в противоположные стороны, и образуют тупые углы с внешней поверхностью стенок. Ширина Н прямоугольных пазов 8 ленточного хомута 3 больше, чем ширина h зацепов 17 (Фиг.4, 5, 7).

Зацепы 17 свободно проходят через прямоугольные отверстия 18 (Фиг.6) фиксирующего устройства 1. При отгибе зацепов 17 вниз, они взаимодействуют с вкладышами 4. При этом ленточный хомут 3 охватывает верхнюю поверхность сердечников 6, принимая криволинейную форму, идентичную форме сердечников, и стягивая боковые стенки 10, которые, в свою очередь, обжимают трансформатор 2 и прижимают его к упорному ребру 15 основания 11, создавая надежное крепление всех элементов устройства.

Между нижней поверхностью сердечников 6, установленных на упорное ребро 15 основания 11 и основанием 11 образован зазор, а упорное ребро 15 является стенкой симметричного паза, выполненного криволинейной формы и вогнутым во внутрь, что обеспечивает циркуляцию воздуха как внутри симметричного паза, так и в зазоре, увеличивая тем самым теплоотдачу трансформатора.

Учитывая, что высота ребер 13 паза 12 основания 11 (Фиг.5, 7) больше высоты упорного ребра 15, то между основанием 11 и нижней поверхностью сердечников 6 образована полость для циркуляции воздуха. Выполнение ребер 13 в виде элементов трапециевидной формы, охватывающих торцевую поверхность сердечников 6, также позволяет обеспечить максимальное охлаждение последних циркулирующим потоком воздуха.

Выполнение пазов 12 корпуса 5, идентичными форме сердечников 6, трансформатора 2 (Фиг.2, 5, 7), а также выполнение зажимов 16 в виде лепестков, вогнутых внутрь пазов 12, и взаимодействующих с боковыми поверхностями сердечников 6, позволяет увеличить эффективность крепления и теплоотвода посредством корпуса 5.

В основании 11 (Фиг.5) выполнены выступы со сквозными отверстиями 19, посредством которых обеспечивается крепление заявляемого устройства к изделию.

1. Устройство для крепления и охлаждения трансформатора, содержащее фиксирующее устройство и трансформатор, включающий сердечник и обмотку, отличающееся тем, что фиксирующее устройство, охватывающее поверхность сердечников, выполнено в виде упругого ленточного хомута с петлями на концах и размещенными внутри них вкладышами, контактирующего с корпусом, выполненным в виде каркаса с внутренними пазами на боковых стенках и основании для размещения трансформатора, зацепами и зажимами, при этом зажимы расположены на боковых стенках, направлены внутрь корпуса и выполнены с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями сердечников, а упорное ребро основания выполнено с возможностью взаимодействия с нижней поверхностью сердечников, при этом зацепы, являющиеся продолжением боковых стенок, выполнены с возможностью прохождения через отверстия, образованные торцевыми поверхностями хомута и вкладышей фиксирующего устройства, и последующего отгиба до взаимодействия их с вкладышами, в основании корпуса выполнены отверстия для крепления устройства к изделию.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что петли ленточного хомута, выполнены прямоугольными.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вкладыши выполнены в виде пластин, толщина которых соразмерна с шириной прямоугольных отверстий петель ленточного хомута.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пазы каркаса выполнены П-образной формы и образованны ребрами трапециевидной формы.

5. Устройство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что форма и ширина пазов каркаса идентична форме сердечников и соразмерна их ширине.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зажимы, выполненные в виде лепестков, образованных просечкой, размещены в средней части боковых стенок и направлены внутрь пазов каркаса.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зацепы выполнены в виде пластин прямоугольной формы и отогнуты в противоположные стороны, образуя тупые углы с внешней поверхностью боковых стенок.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ширина отверстий, образованных торцевыми поверхностями ленточного хомута и вкладышей, больше ширины зацепов.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упорное ребро основания направлено внутрь корпуса, образуя симметричный паз, перпендикулярный боковым стенкам, и имеющий криволинейную форму.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота ребер паза основания больше высоты упорного ребра.