CN104658743A - 一种低噪声变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低噪声变压器，包括铁芯，铁芯包括芯柱和铁轭，芯柱包括多个层叠设置的第一铁芯片，铁轭包括多个层叠设置的第二铁芯片，第一铁芯片和与第一铁芯片相对应的第二铁芯片交错叠接；第一铁芯片的两端朝向端部方向缩小，第二铁芯片上与第一铁芯片对应的位置设有凹槽；芯柱包括边柱和中心柱；芯柱和铁轭的叠接处形成接缝，铁轭的横截面呈矩形或D形；相邻的第一铁芯片之间和相邻的第二铁芯片之间均形成有间隙空间；间隙空间填充有环氧树脂层，且间隙空间中还设有玻璃网格，玻璃网格置于环氧树脂层之中；多个第一铁芯片通过接线片依次串联连接。本发明变压器的铁芯的重量较轻、耗材少，制造成本低、噪音小和空载损耗小的特点。

Description

一种低噪声变压器

技术领域

本发明涉及变压器领域，更具体地，涉及一种低噪声变压器。

背景技术

变压器由铁芯和线圈组成，是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置。其中，铁芯包括铁轭和芯柱，铁轭和芯柱在接缝处吻合连接。参照图3，传统的变压器中芯柱和铁轭的截面形状都是O形，芯柱与铁轭的此种连接方式使得铁芯的重量较重，并且的耗材较多，增加了生产成本，同时铁芯工作时的损耗和噪声也与铁芯的重量成类正比关系。

铁轭和芯柱均由多个铁芯叠片层叠形成，但是叠加后片与片之间存在缝隙，当铁芯工作时，铁芯叠片上会产生较大涡流，不仅增加了变压器的铁芯损耗，而且当涡流发热量较大，甚至会造成铁芯烧毁，同时相邻的铁芯叠片之间容易短路。

另外，在变压器正常运行的时候，铁芯叠片会因相互间的电磁作用产生振动，并且生产噪音。

变压器铁芯中，用于层叠形成芯柱的铁芯片的最大尺寸较大，而现有的芯柱均由多个铁芯片组成呈圆形，使得芯柱的直径也非常大，在多个芯柱间间距要求一定的情况下，造成整个变压器的长度过长、体积过大和重量较重的现象，进而导致铁芯的制造成本增加，损耗和噪音增大的问题。当后续需要增加变压器内的芯柱数量时，上述问题尤为明显。

现有的高压线圈包括铜线和预浸布，线圈绝缘结构由铜线绕成的多个子线圈层组成，预浸布放置于相邻两个子线圈之间，但是因为预浸布本身为一个密闭实体，使得线圈层与预浸布之间不容易形成间隙，导致环氧树脂不能充分渗入到子线圈层之间，进而使得子线圈层之间形成气泡，在高电压情况下容易放电，引起线圈绝缘层老化，甚至烧毁线圈，即使变压器铁芯正常运行，子线圈内也会有电流存在，使得线圈因电磁作用而产生振动，形成噪声。

传统的铁轭与芯片由1-3级铁芯片层叠而成，但接缝处的铁芯叠片之间容易发生短路，而且磁通密度也容易产生畸变，导致变压器的空载损耗和噪音增大。

发明内容

本发明提供一种低噪声变压器，以解决现有变压器铁芯重量较重、耗材较多、铁芯叠片铁芯损耗较大和噪声较大的技术问题。

本发明提供了一种低噪声变压器，包括铁芯，铁芯包括芯柱和铁轭，芯柱包括多个层叠设置的第一铁芯片，铁轭包括多个层叠设置的第二铁芯片，第一铁芯片和与第一铁芯片相对应的第二铁芯片交错叠接，用以形成磁通回路；

第一铁芯片的两端朝向端部方向缩小，第二铁芯片上与第一铁芯片对应的位置设有凹槽，凹槽沿第一铁芯片缩小的方向凹陷，第一铁芯片的缩小端与第二铁芯片的凹槽叠接；

芯柱包括边柱和中心柱，边柱平行于第一铁芯片的截面呈梯形，中心柱平行于第一铁芯片的截面呈平行四边形；芯柱和铁轭的叠接处形成接缝，接缝呈阶梯状，且铁轭的横截面呈矩形或D形；

相邻的第一铁芯片之间和相邻的第二铁芯片之间均形成有间隙空间；间隙空间填充有环氧树脂层，且间隙空间中还设有玻璃网格，玻璃网格置于环氧树脂层之中；

多个第一铁芯片通过接线片依次串联连接。

进一步地，芯柱的横截面呈矩形或D形。

进一步地，玻璃网格设有两层以上。

进一步地，第一铁芯片与第二铁芯片的端面上在叠接的位置均设有聚酯胶层，用以吸收低噪声铁芯工作时产生的振动。

进一步地，接缝的斜角呈45度，接缝设有至少5级。

进一步地，芯柱外侧均绕接有高压线圈，高压线圈包括线圈本体，线圈本体包括两层以上的线匝，其中，第一层线匝设置成二段，第二层以上线匝则设置成四段，且相邻的匝段之间形成间隔；

高压线圈还包括玻璃纤维网格，玻璃纤维网格置于相邻层的线匝之间；间隔中垫充有两块玻璃纤维网格，相邻层的线匝之间渗入有环氧树脂层；

环氧树脂层内设有第一散热气道，第一散热气道贯穿线圈本体的外侧面和内侧面；线圈本体的内外两个侧面各设有一层定位网。

进一步地，线圈本体上设有第二散热气道，第二散热气道贯穿高压线圈的顶端和底端。

进一步地，多个第一散热气道和第二散热气道横竖交叉排列，且在交汇于同一个交叉点的第一散热通道和第二散热气道均在交叉点处连通。

进一步地，设置于芯柱高压侧的第一铁芯片级数比设置于芯柱低压侧的第一铁芯片级数少一级。

本发明的有益效果：

本发明低噪声变压器，包括铁芯，铁芯包括芯柱和铁轭，在间隙空间中浸渍填充环氧树脂，加热固化后，铁芯片之间形成一个整体，能提高变压器绝缘系统的抗电强度和绝缘电阻,以提高其电气绝缘性能，有效降低第一铁芯片和第二铁芯片上的涡流效应，进而降低了铁芯损耗，同时环氧树脂能增加变压器机械强度，提高变压器铁芯在运输和使用过程的耐振动和耐冲击性能，而玻璃网格的设置，使得固化后的环氧树脂不易因热应力或机械应力产生收缩形变，进一步保证了本发明低噪声铁芯的机械强度，从而使得固化后的环氧树脂能有效着附于铁芯片上，同时，还能降低变压器铁芯使用中因电磁力的作用所产生的噪声。同时，本发明通过接线片将第一铁芯片依次首尾相连，串接形成一个整体，进一步减少了铁芯片上涡流效应的发生，并增加了变压器铁芯的强度。阶梯状接缝能有效减少变压器的空载铁芯损耗，采用横截面呈矩形或D形的铁轭，在保证芯柱与铁轭叠接效果的同时，大幅减少铁芯的重量和制作耗材并降低噪声，在节约生产成本的同时还进一步减小了噪音和空载损耗。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例变压器的铁芯的结构示意图；

图2是图1所示A处的局部放大结构示意图；

图3是图1中沿E-E线剖视后第一铁芯片的排列结构示意图；

图4是图1中沿F-F线剖视后第二铁芯片的排列结构示意图；

图5是本发明实施例两个相邻第一铁芯片之间的结构示意图；

图6是本发明实施例的高压线圈简易结构示意图；

图7本发明实施例高压线圈的截面结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1和图2，本发明实施例提供了一种低噪声变压器，包括铁芯，铁芯包括芯柱10和铁轭20，参照图3，芯柱10包括多个层叠设置的第一铁芯片11，参照图4，铁轭20包括多个层叠设置的第二铁芯片21，第一铁芯片11和与第一铁芯片11相对应的第二铁芯片21交错叠接，用以形成磁通回路；第一铁芯片11的两端朝向端部方向缩小，第二铁芯片21上与第一铁芯片11对应的位置设有凹槽，凹槽沿第一铁芯片11缩小的方向凹陷，第一铁芯片11的缩小端与第二铁芯片21的凹槽叠接；芯柱10包括边柱和中心柱，边柱平行于第一铁芯片11的截面呈梯形，中心柱平行于第一铁芯片11的截面呈平行四边形；芯柱10和铁轭20的叠接处形成接缝，接缝呈阶梯状，且铁轭20的横截面呈矩形或D形；参照图5，相邻的第一铁芯片11之间和相邻的第二铁芯片21之间均形成有间隙空间；间隙空间填充有环氧树脂层，且间隙空间中还设有玻璃网格30，玻璃网格30置于环氧树脂层之中；多个第一铁芯片11通过接线片依次串联连接。

在间隙空间中浸渍填充环氧树脂，加热固化后，铁芯片之间形成一个整体，能提高变压器绝缘系统的抗电强度和绝缘电阻,以提高其电气绝缘性能，有效降低第一铁芯片11和第二铁芯片21上的涡流效应，进而降低了铁芯损耗，同时环氧树脂能增加变压器机械强度，提高变压器铁芯在运输和使用过程的耐振动和耐冲击性能，而玻璃网格30的设置，使得固化后的环氧树脂不易因热应力或机械应力产生收缩形变，进一步保证了本发明低噪声铁芯的机械强度，从而使得固化后的环氧树脂能有效着附于铁芯片上，还能降低变压器铁芯使用中因电磁力的作用所产生的噪声。同时，本发明通过接线片将第一铁芯片11依次首尾相连，串接形成一个整体，进一步减少了铁芯片上涡流效应的发生，并增加了变压器铁芯的强度。

阶梯状接缝能有效减少变压器的空载铁芯损耗，在阶梯接缝的情况下，磁力线能垂直地进入相邻的铁芯片，空载电流也减少了，此时作用在铁芯片上的电磁力就很小，而且在插叠区内电磁力的作用使铁芯片被压紧，这样变压器的噪声就明显地降低了。

采用横截面呈矩形或D形的铁轭20，在保证芯柱10与铁轭20叠接效果的同时，大幅减少铁芯的重量和制作耗材并降低噪声，在节约生产成本的同时还进一步减小了噪音和空载损耗。

更进一步地，芯柱10的横截面呈矩形或D形。采用此种方式，芯柱10的耗材减少，使得变压器的重量更轻、空载损耗更小。

具体地，玻璃网格30设有两层以上。采用此种设计方式能更好实现对芯柱10的支撑，并且能有效减少环氧树脂在浸入芯柱10的过程中残留的气泡，使得减震效果和机械强度得到进一步的提高。

优选地，第一铁芯片11与第二铁芯片21的端面上在叠接的位置均设有聚酯胶层，用以吸收低噪声铁芯工作时产生的振动，进一步使得本实施例的静噪和减震效果更佳。 

另外，本发明低噪声铁芯，还有效改善了变压器铁芯的导热性能，因为变压器浸渍环氧树脂后，铁芯和绕组的空隙被环氧树脂层填充，可改善变压器整体的导热性，降低变压器的温升，使得变压器的铁芯损耗大幅降低的同时，其转换效率则大幅提升。

更进一步地，接缝的斜角呈45度，接缝设有至少5级。斜接缝的结构能有效改善本实施例低噪声铁芯接缝处的磁场分布，使得铁芯的磁漏更底，大幅提升变压器的效率，并且接缝的数量有5级以上亦能增加芯柱10与铁轭20叠接后的机械连接强度。

每一个变压器均包括铁芯和和高压线圈，且高压线圈绕接于芯柱10外，参照图6和图7，高压线圈包括线圈本体43，线圈本体43包括两层以上的线匝42，其中，第一层线匝42设置成二段，第二层以上线匝42则设置成四段，且相邻的匝段之间形成间隔41；高压线圈还包括玻璃纤维网格，玻璃纤维网格置于相邻层的线匝42之间；间隔41中垫充有两块玻璃纤维网格，相邻层的线匝42之间渗入有环氧树脂层；环氧树脂层内设有第一散热气道，第一散热气道贯穿线圈本体43的外侧面和内侧面；线圈本体43的内外两个侧面各设有一层定位网44。

玻璃纤维网格的设置使得环氧树脂能充分渗入至各线匝42之间，且各线匝42之间不会产生气泡，有效解决了现有变压器高压线圈各层绝缘性能不足，线圈绝缘层老化速度加快、线圈振动且噪声较大的技术问题，并且散热气道的设置也能有效地将高压线圈内侧空间的热能导至外侧，大幅降低变压器工作时的温度，进而提高变压器的效率。同时，本实施例还设置了定位网44，使得高压线圈的形状更加规则美观，进而使得置于高压线圈内部空腔的铁芯亦能采用一致规格，采用此种设计，使得变压器更便于批量生产，既保证了产品质量的一致性，又进一步降低了生产成本。

更进一步地，线圈本体43上设有第二散热气道，第二散热气道贯穿高压线圈的顶端和底端。具体地，多个第一散热气道和第二散热气道横竖交叉排列，且在交汇于同一个交叉点的第一散热通道和第二散热气道均在交叉点处连通。不管铁芯内的热量大小及分布如何，第一散热气道和第二散热气道内所形成散热气流均能快速无阻碍地流出铁芯外，采用此种结构极大的增加了本实施例的散热效率，从而进一步提高了变压器的转换效率。

特别地，设置于芯柱10高压侧的第一铁芯片11级数比设置于芯柱10低压侧的第一铁芯片11级数少一级。采用此种设计，使得高压侧和低压侧的接线端子能设置于外侧，使得该变压器铁芯的接线方式更加便利，进而减少作业人员的工作强度，节约人力成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低噪声变压器，包括铁芯，所述铁芯包括芯柱（10）和铁轭（20），其特征在于，所述芯柱（10）包括多个层叠设置的第一铁芯片（11），所述铁轭（20）包括多个层叠设置的第二铁芯片（21），所述第一铁芯片（11）和与所述第一铁芯片（11）相对应的所述第二铁芯片（21）交错叠接，用以形成磁通回路；所述第一铁芯片（11）的两端朝向端部方向缩小，所述第二铁芯片（21）上与所述第一铁芯片（11）对应的位置设有凹槽，所述凹槽沿所述第一铁芯片（11）缩小的方向凹陷，所述第一铁芯片（11）的缩小端与所述第二铁芯片（21）的凹槽叠接；所述芯柱（10）包括边柱和中心柱，所述边柱平行于所述第一铁芯片（11）的截面呈梯形，所述中心柱平行于所述第一铁芯片（11）的截面呈平行四边形；所述芯柱（10）和所述铁轭（20）的叠接处形成接缝，所述接缝呈阶梯状，且所述铁轭（20）的横截面呈矩形或D形；相邻的所述第一铁芯片（11）之间和相邻的所述第二铁芯片（21）之间均形成有间隙空间；所述间隙空间填充有环氧树脂层，且所述间隙空间中还设有玻璃网格（30），所述玻璃网格（30）置于所述环氧树脂层之中；多个所述第一铁芯片（11）通过接线片依次串联连接。

2.根据权利要求1所述的低噪声变压器，其特征在于，所述芯柱（10）的横截面呈矩形或D形。

3.根据权利要求1所述的低噪声变压器，其特征在于，所述玻璃网格（30）设有两层以上。

4.根据权利要求1所述的低噪声变压器，其特征在于，所述第一铁芯片（11）与所述第二铁芯片（21）的端面上在叠接的位置均设有聚酯胶层，用以吸收所述低噪声铁芯工作时产生的振动。

5.根据权利要求1所述的低噪声变压器，其特征在于，所述接缝的斜角呈45度，所述接缝设有至少5级。

6.根据权利要求1所述的低噪声变压器，其特征在于，所述芯柱（10）外侧均绕接有高压线圈，所述高压线圈包括线圈本体（43），所述线圈本体（43）包括两层以上的线匝（42），其中，第一层所述线匝（42）设置成二段，第二层以上所述线匝（42）则设置成四段，且相邻的匝段之间形成间隔（41）；所述高压线圈还包括玻璃纤维网格，所述玻璃纤维网格置于相邻层的所述线匝（42）之间；所述间隔（41）中垫充有两块所述玻璃纤维网格，相邻层的所述线匝（42）之间渗入有所述环氧树脂层；所述环氧树脂层内设有第一散热气道，所述第一散热气道贯穿所述线圈本体（43）的外侧面和内侧面；所述线圈本体（43）的内外两个侧面各设有一层定位网（44）。

7.根据权利要求6所述的低噪声变压器，其特征在于，所述线圈本体（43）上设有第二散热气道，所述第二散热气道贯穿所述高压线圈的顶端和底端。

8.根据权利要求7所述的低噪声变压器，其特征在于，多个所述第一散热气道和所述第二散热气道横竖交叉排列，且在交汇于同一个交叉点的所述第一散热通道和所述第二散热气道均在所述交叉点处连通。

9.根据权利要求1至8任一所述的低噪声变压器，其特征在于，设置于所述芯柱（10）高压侧的所述第一铁芯片（11）级数比设置于所述芯柱（10）低压侧的所述第一铁芯片（11）级数少一级。