CN104867665A - 一种相切圆式线圈及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种相切圆式线圈及其制作方法，包括线圈本体，所述线圈本体缠绕在变压器的长圆形铁芯上，所述线圈本体的横截面呈类椭圆形，该类椭圆形由两个小圆弧和两个大圆弧相切连接构成，所述小圆弧的半径小于大圆弧的半径，所述两个小圆弧分别位于铁芯左右两侧，所述小圆弧的圆心与铁芯的中心存在间隙，所述两个大圆弧分别位于铁芯上下两端，相邻的小圆弧和大圆弧的端部相切连接，以使整个类椭圆形的圆和圆弧顺滑过渡。本装置保留了长圆形线圈的优点，使变压器结构更加紧凑，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种相切圆式线圈及其制作方法。
背景技术
长圆形线圈又名跑道形线圈，顾名思义，就是将圆形线圈分为两半，中间增加了一段直线部分，类似于运动场中的跑道形状，故而得名。相比于传统的圆形线圈变压器，采用长圆形线圈(铁芯也相应地将主级加厚)后，变压器的中心距相应会减小，铁芯的窗宽变窄，在相同铁芯截面积、铁芯窗高的情况下，变压器在长度方向上的尺寸更加紧凑，使用硅钢片更少，在硅钢片单位铁损相同的情况下，变压器整体的空载损耗也得以降低。
现在变压器普遍采用的是圆形线圈，但是圆形线圈存在成本较高的问题。因此在中小型配变中已经开始采用长圆形线圈代替圆形线圈，如图1所示，长圆形线圈在相同的容量下占用更小的空间，硅钢片和铜的用量更少，使成本大大降低。但是长圆形线圈5由于边缘存在直线部分，并且由曲线过渡到直线存在尖角，在绕线过程中会绕不紧实，需要边绕边将导线敲打紧实，增加了人力物力，延长了绕制时间。更重要的是由于存在间隙，线圈的幅向裕度需要留的较大，一般取8%，浪费了空间，增加了成本。线圈绕制完还需要辐向带压烘干才能保证设计尺寸，增加了制造时间和成本，给车间生产带来很大的压力。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种相切圆式线圈及其制作方法，使变压器结构更加紧凑，降低了成本，节约了绕制周期，还能加强线圈机械强度。
为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：一种相切圆式线圈，包括线圈本体，所述线圈本体缠绕在变压器的长圆形铁芯上，所述线圈本体的横截面呈类椭圆形，该类椭圆形由两个小圆弧和两个大圆弧相切连接构成，所述小圆弧的半径小于大圆弧的半径，所述两个小圆弧分别位于铁芯左右两侧，所述小圆弧的圆心与铁芯的中心存在间隙，所述两个大圆弧分别位于铁芯上下两端，相邻的小圆弧和大圆弧的端部相切连接，以使整个类椭圆形的圆和圆弧顺滑过渡。
进一步的，所述相切圆式线圈适用于配变中的线绕式线圈和箔式线圈。
进一步的，所述相切圆式线圈使用在线绕式线圈时，当线圈上下两端符合温升要求，线圈两端部的散热油道压平以节省空间。
进一步的，所述相切圆式线圈使用在箔式线圈时，由于要做铜箔上焊接铜排，所述线圈的一低压侧应压平用于放置引线。
进一步的，所述最内层线圈的内径比铁芯外径大3mm，该3mm间隙内用纸板或点胶纸填满。
为了解决上述技术问题，本发明的另一种技术方案是：一种相切圆式线圈的制作方法，按以下步骤进行：
（1）绕线模具制作：该绕线模具的横截面呈类椭圆形，该类椭圆形由两个小圆弧和两个大圆弧相切连接构成，所述小圆弧的半径小于大圆弧的半径，所述两个小圆弧分别位于绕线模具中心点的左右两侧，所述小圆弧的圆心与绕线模具中心点存在间隙，所述两个大圆弧分别位于绕线模具中心点上下两端，相邻的小圆弧和大圆弧的端部相切连接，以使整个类椭圆形的圆和圆弧顺滑过渡；
（2）相切圆式线圈制作：将铜线或铜箔填入绕线模具内，制作出符合要求的相切圆式线圈，再将线圈取下套设在长圆形铁芯上即可。
进一步的，步骤（2）中的相切圆式线圈适用于配变中的线绕式线圈和箔式线圈。
进一步的，所述相切圆式线圈使用在线绕式线圈时，当线圈上下两端符合温升要求，线圈两端部的散热油道压平以节省空间。
进一步的，所述相切圆式线圈使用在箔式线圈时，由于要做铜箔上焊接铜排，所述线圈的一低压侧应压平用于放置引线。
进一步的，所述线圈套设在铁芯上时，位于最内层线圈的内径比铁芯外径大3mm，该3mm间隙内用纸板或点胶纸填满。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、保留了长圆形线圈的优点，使变压器结构更加紧凑，降低了成本；
2、圆和圆弧过渡自然，不存在尖角和直线部分，导线绕制紧凑，不仅减少了敲打等繁琐的工序，节约了绕制周期，还能加强线圈机械强度；
3、间隙的减小可以缩小设计时线圈的幅向裕度，由原来的8%减小到3~4%，使变压器的结构更加紧凑合理，降低了制作成本，同时线圈绕制完不需要辐向带压烘干就能保证设计尺寸，缩短了产品制造周期，产品竞争力更强。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为原有长圆形线圈的构造示意图。
图2为本发明实施例相切圆线圈使用在线绕式线圈的构造示意图。
图3为本发明实施例相切圆线圈使用在箔式线圈的构造示意图。
图中：1-长圆形铁芯，2-线绕式线圈，3-箔式线圈，31-铜排，4-散热油道，5-长圆形线圈，R1-小圆弧的半径，R2-大圆弧的半径，A-小圆弧与铁芯中心的距离。
具体实施方式
实施例一：如图2~3所示，一种相切圆式线圈，包括线圈本体，所述线圈本体缠绕在变压器的长圆形铁芯1上，所述线圈本体的横截面呈类椭圆形，该类椭圆形由两个半径为R1的小圆弧和两个半径为R2的大圆弧相切连接构成，所述R1<R2，所述两个小圆弧分别位于铁芯1左右两侧，所述小圆弧的圆心与铁芯的中心存在距离A，所述两个大圆弧分别位于铁芯上下两端，相邻的小圆弧和大圆弧的端部相切连接，以使整个类椭圆形的圆和圆弧顺滑过渡。
本实施例中，所述相切圆式线圈适用于配变中的线绕式线圈和箔式线圈。
本实施例中，如图2所示，所述相切圆式线圈使用在线绕式线圈2时，当线圈上下两端符合温升要求，线圈两端部的散热油道4压平以节省空间。
本实施例中，如图3所示，所述相切圆式线圈使用在箔式线圈3时，由于要做铜箔上焊接铜排31，所述线圈的一低压侧应压平用于放置引线。
本实施例中，所述最内层线圈的内径比铁芯外径大3mm，该3mm间隙内用纸板或点胶纸填满。
下面我们对长圆形线圈和相切圆式线圈进行比较。以型号S13-M-50/10配电变压器为例。在设计时选用了等效直径接近，大约122mm，并且铁心总重量相等，同为132kg的铁心尺寸，计算得出两台的低压线圈导线重量都为29kg左右。因此，在相同的设计尺寸下，两种线圈所用材料基本相当。图1为长圆形线圈。
可以看出两种形式线圈不管长轴还是短轴方向尺寸都接近相等。但是相切圆式线圈有两个优点：（1）相切圆式线圈结构更加紧凑，工艺绕制时过渡自然紧实。这在上文中有详细提及；（2）如图所示，在同样的尺寸下，相切圆式线圈中增加了一个油道。油道的作用是增加线圈的散热面积，降低绕组对油的温升。这样对于高过载等变压器来说温升的降低可以大大降低线圈绝缘的老化程度。所以在同样的尺寸下，相切圆式线圈散热更好结构更加紧凑合理。
综上所述，对比这两种线圈的外形以及性能，相切圆式线圈都有很大的发展空间。对产品制造周期的缩短和性能都有所提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种相切圆式线圈，包括线圈本体，所述线圈本体缠绕在变压器的长圆形铁芯上，其特征在于：所述线圈本体的横截面呈类椭圆形，该类椭圆形由两个小圆弧和两个大圆弧相切连接构成，所述小圆弧的半径小于大圆弧的半径，所述两个小圆弧分别位于铁芯左右两侧，所述小圆弧的圆心与铁芯的中心存在间隙，所述两个大圆弧分别位于铁芯上下两端，相邻的小圆弧和大圆弧的端部相切连接，以使整个类椭圆形的圆和圆弧顺滑过渡。
2.根据权利要求1所述的相切圆式线圈，其特征在于：所述相切圆式线圈适用于配变中的线绕式线圈和箔式线圈。
3.根据权利要求2所述的相切圆式线圈，其特征在于：所述相切圆式线圈使用在线绕式线圈时，当线圈上下两端符合温升要求，线圈两端部的散热油道压平以节省空间。
4.根据权利要求2所述的相切圆式线圈，其特征在于：所述相切圆式线圈使用在箔式线圈时，由于要做铜箔上焊接铜排，所述线圈的一低压侧应压平用于放置引线。
5.根据权利要求3或4所述的相切圆式线圈，其特征在于：所述最内层线圈的内径比铁芯外径大3mm，该3mm间隙内用纸板或点胶纸填满。
6.一种相切圆式线圈的制作方法，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）绕线模具制作：该绕线模具的横截面呈类椭圆形，该类椭圆形由两个小圆弧和两个大圆弧相切连接构成，所述小圆弧的半径小于大圆弧的半径，所述两个小圆弧分别位于绕线模具中心点的左右两侧，所述小圆弧的圆心与绕线模具中心点存在间隙，所述两个大圆弧分别位于绕线模具中心点上下两端，相邻的小圆弧和大圆弧的端部相切连接，以使整个类椭圆形的圆和圆弧顺滑过渡；
（2）相切圆式线圈制作：将铜线或铜箔填入绕线模具内，制作出符合要求的相切圆式线圈，再将线圈取下套设在长圆形铁芯上即可。
7.根据权利要求6所述的相切圆式线圈的制作方法，其特征在于：步骤（2）中的相切圆式线圈适用于配变中的线绕式线圈和箔式线圈。
8.根据权利要求7所述的相切圆式线圈的制作方法，其特征在于：所述相切圆式线圈使用在线绕式线圈时，当线圈上下两端符合温升要求，线圈两端部的散热油道压平以节省空间。
9.根据权利要求7所述的相切圆式线圈的制作方法，其特征在于：所述相切圆式线圈使用在箔式线圈时，由于要做铜箔上焊接铜排，所述线圈的一低压侧应压平用于放置引线。
10.根据权利要求8或9所述的相切圆式线圈的制作方法，其特征在于：所述线圈套设在铁芯上时，位于最内层线圈的内径比铁芯外径大3mm，该3mm间隙内用纸板或点胶纸填满。
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