CN1029651C - 制造卷片磁芯的方法 - Google Patents

Abstract

制造卷片磁芯的方法，一带状磁性材料被沿着一纵向延伸的折线切割以形成两条连续的材料，其每一个都由卷绕材料的顺序连接构成，且每一卷绕材料为一窄长的五边形，其在首端变窄，中部加宽，尾端又变窄，且一侧边呈直线而另一边呈折线。将一卷绕材料进行卷绕同时保持其中心点在宽度方向上的一个固定位置以形成一具有六角形截面的卷片磁芯。该方法没有材料的浪费并且卷绕过程中不需要材料的连接。

Description

本发明涉及一种制造用于诸如变压器或电抗器的芯体，特别是用窄长形磁性材料卷绕而成的卷片磁芯的方法。

对于一大约5-200千伏安的低或中功率的变压器，通常，一种具有阶梯圆形截面的卷片磁芯1被使用，如图6和7所示。这种卷片磁芯1通过卷绕三种宽度各不相同的带状材料而制成。即，一种窄宽度的材料首先绕一轴（图中未显示）卷绕形成2a部分，然后卷绕暂停一下以便将一中等宽度的材料与第一种卷绕材料连接。随后卷绕继续以形成2b部分，卷绕再一次暂停一下以便连接一种宽宽度的材料。随后卷绕继续以形成2c部分。之后，2d部分用中等宽度的材料而2e部分用窄宽度材料以同样的方式分别依次形成，于是卷片磁芯在移出轴以后便完成了。

一可分离的圆筒形线圈架被安装在具有阶梯形截面的卷片磁芯腿部附近，当线圈架旋转时，导线被绕在线圈架上。这种卷片磁芯被制成变压器或其它装置。

在这种有着圆形阶梯形截面的卷片磁芯中，这样的阶梯被用来增加环形卷绕的线圈中的磁性材料的截面占有率，同时为了传导气或油流动通过阶梯形成的空间以冷却它自己。对于如图中所示有着五阶梯的芯体，其截面的占有率大约为85%。提供更多阶梯，将获得更大的占有率。如果提供一简单的三阶梯结构，占有率约79%，在实际的变压器中，具有三至九个阶梯的卷片磁芯 通常被使用。

除了具有如上所述阶梯的卷片磁芯以外，如图8和图9所示的具有阶梯的断开式芯体3也是可行的。在这种具有阶梯形的断开式芯体中，卷片磁芯形成后被切割并分离，一线圈4被装入使两分开的部分被互相连接起来使用。此断开式芯体的截面形状因为线圈被装入此芯体而可以是方形的。然而由于线圈导线弯曲半径的限制，方形的角部要被去掉而形成具有三阶梯形的截面。

在制造前面提到的具有阶梯圆形截面的卷片磁芯或具有阶梯的断开式芯体二者中任一种时，每次都必须要暂停卷绕工作来连接材料以改变材料宽度。工作效率因此而降低并且做好的产品具有磁阻增加以及由于连接部分而产生噪音这样一些问题。另外，由于数种不同材料被使用，控制材料很复杂。

另外，一具有圆形截面的卷片磁芯被普遍使用（日本专利公告号60-28375，日本专利公告号61-22851）。为制造这样一种卷片磁芯，一种材料被切割以使宽度逐渐改变且边缘形成一椭圆曲线，然后此切割过的材料被卷绕。

尽管高的截面占有率可以被具有圆形截面的卷片磁芯所获得，但会有材料上的浪费且经济效益因此而降低，因为这种以等宽的带状形状提供的材料的边缘要被切割掉而成为曲线形状以供使用。再有，刮削和切割的处理过程要花相当大的力量。因此，这种卷片磁芯仅能用于小功率容量的弱电装置而不能用于大功率的设备上。

另外，一种具有多边形截面的卷片磁芯已是众所周知的了（日本专利公告号44-24605）。这种卷片磁芯按照下面的方法制造。一带状材料被暂时卷绕，然后沿 斜向移动以使边缘末端形成圆锥形。然后将其在一平面内切割并重新卷绕使其形成狭长的梯形卷绕材料，几种不同的此卷绕材料被卷绕在一轴上，并被互相连接，形成一有多边形截面的卷片磁芯。

这种具有多边形截面的卷片磁芯具有使材料的浪费减少的优点，但是因为它仍具有连接部分，因此在实际应用中存在着潜在的问题，就如同前面提到的具有阶梯形截面的卷片磁芯的情况一样。另外，材料的切割也很麻烦困难。所以这种卷片磁芯没有投入实际使用。

本发明的目的就是提供一种制造卷片磁芯的改进方法以解决上面提到的各种卷片磁芯的不便，同时不引起材料的浪费，并且能够高效地制造，从而切实地改进变压器的性能。

本发明是制作卷片磁芯的方法，包含这样一些步骤：

沿一纵向延伸的折线切割一带状磁性材料形成两条延续的材料，每一条由顺次连接的卷绕材料构成，这些卷绕材料的每一条都具有狭长的五边形形状，其首端宽度变窄，在中部变宽，尾端又变窄，其一侧边呈直线，其另一边呈折线;

卷绕上述一卷绕材料，保持其中心在宽度方向上的一个固定位置，以形成有六边形截面的卷片磁芯。

附图简要说明

图1是一显示根据本发明的切割材料的方法的平面图，它的纵向比例比其宽度方向比例缩小到了几百分之一。

图2是一显示本发明的一卷绕材料的平面图，其纵向比例缩小到其宽度方向比例的几百分之一。

图3是一显示根据本发明制造的卷片磁芯的实施例 的平面图。

图4是一沿图3中Ⅳ-Ⅳ线的剖面图。

图5是一显示根据本发明制作的卷片磁芯的另一实施例的与图4相类似的剖面图。

图6是一具有阶梯形截面的传统卷片磁芯的平面图。

图7是沿图6中Ⅶ-Ⅶ线的剖面图。

图8是一传统的断开式芯体的透视图。

图9是沿图8中Ⅺ-Ⅸ线的剖面图。

本发明将在下文参照图示进行具体描述。

首先，如图1所示，一带状磁性材料被沿着一沿其纵向延伸的折线11切割。为了图示方便，图1和图2中的纵向长度的比例缩小为横向长度比例的几百分之一。在这种方式下，折线11的两边都提供了一连续的材料13，其由图2所示的卷绕材料12的顺次连接构成，每一卷绕材料12都具有一狭长的五边形的形状，其首端变窄，中间部分加宽而尾端又变窄，且它的一侧边呈直线而另一边呈折线。在这个实施例中，作为一个完成了的卷片磁芯它具有一等边六角形的截面，卷绕材料12的首端14和尾端15具有同样的宽度，而在中间部分的最宽位置16的宽度等于首端14或尾端15的两倍。另外，从首端14到最宽位置16的长度比从最宽处16到尾端15的长度要小，以使当这种材料将首端14放在里面绕一轴卷绕时，最宽处16被设置在卷片磁芯截面的厚度的中央。

接下来，连续材料13从一卷绕材料12的首端14绕一轴（图中未显示）进行卷绕，并在宽度方向上相对于轴被移动，以保持中央17在材料的宽度方向上的一固定位置，然后在尾端15处被切割，卷绕完成。卷绕期间，在宽度方向上的移动会引起材料某些部分的变形，即由于 最宽处16一侧边附近的张力和其它边附近的压力而引起材料的某些部位的变形。然而，这种变形是可以忽略的，因为这种材料很长而窄而变形引起的角度也很小。之后，和传统卷片磁芯一样，尾端15被固定，而轴被拔出，再经过热处理等过程，最后如图3和4所示的具有等边六角形截面的卷片磁芯即完成了。

在上述磁材料的切割过程中，一种与被用于制造具有圆形截面的卷片磁芯的切割机结构相同的装置能够通过简单地改变一下切割曲线的设置而被使用。在卷绕中，一种与用于制造具有圆形截面的卷片磁芯的装置结构相同的装置能够被使用。当然，可以利用切割线为一折线这一事实来制造一种用于上述过程的简单结构的特殊装置。

在上述方法中，连续材料13同原来一样被卷绕并且在卷绕完成后切开为卷绕材料12。另外，也可以使用连续材料13先被切成卷绕材料12然后卷绕材料再被卷绕的方法。

按上述方式完成的卷片磁芯18同具有阶梯圆形截面的传统卷片磁芯的情形一样被接上一圆筒形线圈架，被导线卷绕并被用于变压器或其它装置。此线圈内磁性材料的截面占有率约为83%，与具有五阶梯环形截面的卷片磁芯几乎相等。

在上述实施例中，截面为一等边六角形，不过本发明也可用于使截面呈细长的六角形，如图5中的卷片磁芯19。

卷片磁芯19可被应用于一断开式芯体。由于角部具有-120度的角度，所以绕在芯体19周围的线圈导线在角部的弯曲率相当小。因此，这种卷片磁芯19可以用来 取代具有阶梯的传统断开式芯体。再有，卷片磁芯19能够实现比具有阶梯的传统断开式芯体高的截面占有率。

上述具有细长的六角形截面的卷片磁芯可以与绕为环形的线圈一起使用，同前述的具有等边六角形截面的卷片磁芯的情况一样。在这种情况下，截面占有率降低而空余空间增加以获得有效的冷却。

如上所述，根据本发明，一材料被沿着一切割线切成两个窄条，并且两个窄条都被用作卷绕材料，所以没有材料上的浪费且能获得较好的经济效益。尤其对于如用大量取向性磁硅钢做成的用作配电变压器的电能装置或用诸如非晶体磁性材料、镍基磁性材料及很薄的磁硅钢等很贵的材料做成的卷片磁芯来说，具有显著的经济利益。另外因为没有材料的上的浪费，刮削过程被避免，因而切割的效率得以提高。

再有，由于两个窄条材料通过仅切割一个部分而获得，因而诸如切割工具磨损的控制，切割后毛刺的控制及形状和尺度的控制这些生产制作上的控制仅对两窄条之一要求。所以，整个操作的控制工作能够被简化。

按照本发明的卷片磁芯仅通过卷绕一种材料就可完成，这样，传统的具有阶梯或具有多边形截面的卷片磁芯所要求的连接操作不再需要，生产效率能得到提高。因为只有一种材料被使用，材料的控制也被简化。

按照本发明制造的卷片磁芯提供了极好的磁特性并降低了噪音。

本发明所运用的切割装置能够很容易地制造，因为如上所述，切割工具仅在一固定位置被使用，且切割线是一通过简单地连接两直线而形成的简单折线，而且不需要刮削装置。

Claims (1)

1、一种制造卷片磁芯的方法，包括以下步骤：

沿一条纵向延伸的折线切割一带状磁性材料以形成两条连续的材料，每条连续材料都由卷绕材料的顺次连接构成，该每一卷绕材料都为一窄长的五边形，其宽度在首端变窄，中部加宽，尾端又变窄，一侧边呈直线而另一边呈折线，且从首端到最宽处的长度比从最宽处到尾端的长度要小；

卷绕上述一卷绕材料同时保持其中心点在宽度方向上的一个固定位置以形成一具有六角形截面的卷片磁芯。

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