CN101295577A - 一种立体三角形开口卷铁芯 - Google Patents
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Abstract
一种立体三角形开口卷铁芯。该铁芯用三只同形状的单相开口卷铁芯(4)、(5)、(6)按中心角120°的角度拼装组合成截面为圆形或多边形(外接圆形)的立体三角形铁芯。每只单相铁芯的芯柱截面为半圆形或多边形(外接半圆形)，每只单相铁芯轭的截面为大于每只单相铁芯的芯柱截面(2/－1)倍的半椭圆形。由于铁芯的开口性，使得线圈可单独绕制，在生产及维修时可在开口缝隙处将铁芯打开进行安装或更换线圈，线圈套装在三个芯柱(1)、(2)、(3)中。
Description
所属技术领域
本发明型涉及一种立体三角形开口卷铁芯，它的三个芯柱的截面全为圆形或多边形(外接圆形)，外观形状是横截面为等边三角形的柱体，它可以装配油浸式变压器和干式变压器。
背景技术
国内电力变压器的铁芯大致分为叠片式铁芯和卷绕式铁芯两大类：叠片式铁芯，它是由各种规格的单片硅钢带叠装而成；卷绕式铁芯又称卷铁芯，它是由一条宽度不等的硅钢带条料卷绕而成。叠片式铁芯由于在铁芯叠装时每层的交界处会有多处斜接缝，从而交界处的磁通密度变化过大，会导致产生了一系列技术难题，造成技术性能指标下降以及所用硅钢片较多。卷铁芯有两种结构形式：一种是平面呈横‘日’字形结构，这种结构三个铁芯柱都在一个平面上，三相磁路相互闭合，但三相磁路空载电流的不平衡，导致空载损耗大；另一种是立体三角形结构，铁芯结构由三个结构和大小相同且柱截面和轭截面均为半圆形的单相铁芯按照等边三角形结构拼装而成，拼装完的铁芯芯柱截面近似为圆形。这种铁芯结构下的三相磁回路完全相等，三相磁路空载电流平衡。但该技术本身存在轭的磁通密度与柱磁通密度不一致的问题。立体三角形铁芯的理想结构是每只单相铁芯铁轭的截面积应大于每只单相铁芯的芯柱截面积的倍(约16％)，目前难以实现这一工艺安装的要求。此外，无接缝卷铁芯也在诸多问题，如专用制造设备、生产能力受限、工序复杂繁琐、维修不便、不能生产大容量电力变压器等。
发明内容
本发明型提供了一种立体三角形开口卷铁芯。开口卷铁芯就是在卷铁芯制造过程中，曲线硅钢片条料在剪切断开后进行连续逐层绕制而成，从而每层都有一个断口，每层断口位置按有规律的线性排列，断口位置设在上轭或下轭。本发明型叙述的铁芯的三个芯柱的截面形状可以为圆形或多边形(外接圆形)。由于该铁芯具有开口特性，使得铁芯的制造与维修都极其方便。
本发明型解决其技术问题所采用的技术方案是：该铁芯用三个独立且形状相同的单相开口卷铁芯以中心角120°的角度拼装组合成立体三角形开口卷铁芯，本发明型的铁芯截面为圆形或多边形(外接圆形)。卷绕每只单相铁芯均采用厚度在0.18mm到0.35mm之间的冷轧硅钢带条料，这三只单相开口卷铁芯的芯柱截面为半圆形或多边形(外接半圆形)，每只单相铁芯轭的截面积为大于其芯柱截面积
倍。卷绕整个铁芯所采用的三只单相铁芯全部是硅钢带在剪切断开后连续绕制而成，而不是将绕制好的铁芯逐层割断，连续绕制的优点便是使铁芯更为紧密及铁芯断口整齐无毛刺。实现单相开口卷铁芯轭截面积大于柱截面积
倍的方案：在铁芯进行卷绕时，当卷绕到事先设定好的一定厚度内对上、下轭段进行有规律的双层卷绕动作。双层卷绕动作就是在卷绕这段厚度内时，每卷绕一圈只卷绕上、下轭和一个柱面，从而漏掉一个柱面，实际上是卷绕了3/4圈，所以上、下轭各增加一层(总计两层)时边柱只增加一层，在完成这段厚度的双层卷绕动作后便恢复正常的卷绕，这样便可以实现单相铁芯轭截面积大于柱截面积的倍。芯柱与芯柱之间的连接部分便是铁轭，在对铁芯的设计和生产过程中，在每层铁芯都剪断出一个断口位置，每层断口位置呈有规律的折线性排列，断口位置可在下轭，也可在上轭。
本发明型的有益效果是，铁芯磁路各相自成回路，具有磁路短、三相磁路完全对称，抗突发短路的能力强、节省材料、体积小、工艺性能好等特点，由它所装配的变压器完全符合中国电网的要求。在铁芯的生产制造过程中不需要专用的绕线设备，线圈可单独绕制，在安装或更换线圈时可将开口处层层打开直接更换，提高了生产效率。而且线圈一旦出现故障，可将铁芯开口处打开进行维修，使得维修极其方便。立体三角形开口卷铁芯的三相磁路各相自成回路平衡，三次谐波分量在单独框内形成闭合回路，较大程度地减少了空载电流的谐波分量，三相磁路完全对称相等。由于满足了理想状态下立体三角形铁芯铁轭的截面积大于其柱截面积
倍的条件，使得铁轭的磁通密度与其柱的磁通密度一致。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明型进一步说明。
图1本发明型的平面视图。
图2本发明型的立体视图。
图3断口位置在上轭的单相铁芯的视图。
图4断口位置在下轭的单相铁芯的视图。
图5本发明型的芯柱截面为圆形的视图。
图6本发明型的芯柱截面为多边形(外接圆形)的视图。
图7单相铁芯每层硅钢片的视图。
图1中对应不同容量铁芯的尺寸范围：H的范围是500mm到2000mm；H1的范围是400mm到1800mm；Hw的范围是300mm到1500mm；L1的范围是175mm到800mm；L的范围是400mm到1000mm；Mo的范围是300mm到800mm；圆的截面直径范围是60mm到450mm；轭宽范围是100mm到400mm。
图3中的(7)为断口位置，(10)为轭；图4中的(9)为断口位置，(10)为轭。
图6中芯柱截面外接圆的直径范围是60mm到450mm。
图7中(11)、(12)为进行双层叠绕动作的硅钢片形状；(14)为断口位置在上轭时每片的形状；(16)为断口位置在下轭时每片的形状。
具体实施方案
参见图2，该铁芯采用了三只同形状的单相开口卷铁芯(4)～(6)按中心角120°的角度拼装组合成立体三角形铁芯，线圈可套在三个柱(1)～(3)中，组装完毕的铁芯三个芯柱的截面均为圆形或多边形(外接圆形)。卷绕整个铁芯所采用的三只单相铁芯全部是硅钢带在切断后连续绕制而成，而不是将绕制好的铁芯逐层割断。参见图3、图7，每只单相开口卷铁芯是由曲线硅钢片条料绕制而成，铁芯开口缝隙是有规律的均匀分布，断口位置在上轭(7)时，每层的形状为(14)，断口位置(13)；参见图4、图8，断口位置在下轭(9)时，每层的形状为(16)，断口位置(15)。参见图5，若每只单相开口卷铁芯的截面形状为半圆形，组装完毕的铁芯三个芯柱的截面均为圆形。参见图6，若每只单相开口卷铁芯的截面形状为多边形(外接半圆形)，组装完毕的铁芯三个芯柱的截面均为多边形(外接圆形)。每只单相开口卷铁芯的开口缝隙是有规律的折线性均匀分布，在绕制每个单相铁芯时，当卷绕到一定厚度时上、下轭交替进行双层叠绕动作，使每只单相铁芯轭的截面积大于其柱截面积的倍，参见图7，双层叠绕的叠片形状为(11)、(12)，它们交替卷绕且上、下轭位置始终重叠。将拼装完毕的立体三角形开口卷铁芯在开口缝隙处打开成一U型，可将绕制好的线圈套装入三个铁芯柱中，再将铁芯层层闭合复原绑扎即可装配电力变压器。
Claims (8)
1.一种立体三角形开口卷铁芯，其特征是：整个铁芯是由三只形状相同的单相开口卷铁芯(4)、(5)、(6)按中心角120°的角度拼装组合而成。
2.根据权利要求1所述的一种立体三角形开口卷铁芯，其特征是：每只单相开口卷铁芯的断口位置在两个位置，断口位置在上轭(7)，每层硅钢片的状为(14)；断口位置在下轭(9)，每层硅钢片的形状为(16)。
3.根据权利要求1所述的一种立体三角形开口卷铁芯，其特征是：每只单相铁芯的芯柱截面为半圆形，组装完毕的铁芯三个芯柱的截面均为圆形，截面圆的直径范围是60mm到450mm。
4.根据权利要求1所述的一种立体三角形开口卷铁芯，其特征是：每只单相铁芯的芯柱截面为多边形(外接半圆形)，组装完毕的铁芯三个芯柱的截面均为多边形(外接圆形)，截面外接圆的直径范围是60mm到450mm。
5.根据权利要求1所述的一种立体三角形开口卷铁芯，其特征是：每只单相开口卷铁芯轭的截面积大于每只单相铁芯芯柱截面积
倍。
6.根据权利要求1所述的一种立体三角形开口卷铁芯，其特征是：卷绕每只单相铁芯均采用厚度在0.18mm到0.35mm之间的硅钢片条料。
7.根据权利要求1所述的一种立体三角形开口卷铁芯，其特征是：对应不同容量的铁芯的尺寸范围，H的范围是500mm到2000mm；H1的范围是400mm到1800mm；Hw的范围是300mm到1500mm；L1的范围是175mm到800mm；L的范围是400mm到1000mm；Mo的范围是300mm到800mm；轭宽范围是100mm到400mm。
8.根据权利要求1所述的一种立体三角形开口卷铁芯，其特征是：在进行双层叠绕动作的厚度内，硅钢片(11)、(12)为交替卷绕，上、下轭位置始终重叠。
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2007
- 2007-04-29 CN CNA2007100111678A patent/CN101295577A/zh not_active Withdrawn
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