CN105185527B - 一种用于环形变压器的新型铁芯结构及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于环形变压器的新型铁芯结构及其生产工艺，包括若干个依次交替层叠设置的第一子铁芯和第二子铁芯；第一子铁芯和第二子铁芯均包括至少一个由导电材料卷绕形成环形状的环形件，第一子铁芯的环形件的卷绕方向与第二子铁芯的环形件的卷绕方向相反。本发明结构巧妙，利用卷绕方向相反的环形件交替层叠形成组合铁芯结构，该组合铁芯结构不但具有较强的束磁能力，而且具有极好的磁场耦合能力，能极大的减少漏磁。

Description

一种用于环形变压器的新型铁芯结构及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种变压器铁芯结构，尤其涉及的是一种用于环形变压器的新型铁芯结构及其生产工艺。

背景技术

在变压器生产制造领域中，漏磁特性是变压器性能的一个重要指标。为了减小漏磁，通常的手段是采用卷铁芯、环形磁芯等没有接缝的结构，以降低磁阻。传统的环形变压器就是采用环形铁芯制作的变压器，目前市场上的环形变压器一般采用单一磁芯，即将一根长条形的金属材料卷绕形成环形的铁芯结构。铁芯材料一般选用回收的冷轧取向硅钢带、全新的冷轧取向硅钢带或全新的无取向硅钢带。回收的冷轧取向硅钢带成本低，采用多条取向硅钢带对接后卷绕形成铁芯，这种铁芯的内部接口较多，磁阻大，漏磁严重不可控。全新的冷轧取向硅钢带价格昂贵，极大的提高变压器的成本，不适合实际应用。全新的无取向硅钢带损耗大，发热高，影响变压器的寿命，而且利用其制作的变压器漏磁不均匀，性能较差。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于环形变压器的新型铁芯结构及其生产工艺，旨在降低变压器的漏磁，提高变压器性能。

本发明的技术方案如下：一种用于环形变压器的新型铁芯结构，包括若干个依次交替层叠设置的第一子铁芯和第二子铁芯；第一子铁芯和第二子铁芯均包括至少一个由导电材料卷绕形成环形状的环形件，第一子铁芯的环形件的卷绕方向与第二子铁芯的环形件的卷绕方向相反。本发明提出的这种铁芯结构区别于传统的只有单一的一个环形件组成的铁芯，采用卷绕方向相反的多个环形件层叠组成，本发明的组合铁芯不但具有较强的束磁能力，而且具有极好的磁场耦合能力（卷绕方向相反的环形件所形成的部分磁场的磁感线方向相反，产生抵消，避免磁场向外辐射），能极大的减少漏磁。

本发明的铁芯结构的组合设置方式多种多样，但是为了保证其较好的减少漏磁性能，第一子铁芯的环形件的数量与第二子铁芯的环形件的数量的差值小于2。优选的，第一子铁芯的环形件的数量与第二子铁芯的环形件的数量相等。同时，第一子铁芯和第二子铁芯所包含的环形件数量不宜过多，最好是每个第一子铁芯（第二子铁芯）包含的环形件数量小于5个，优选为1个或2个。

本发明还公开了该用于环形变压器的新型铁芯结的生产工艺，包括以下步骤：

A、将长条形的导电材料按顺时针方向或逆时针方向卷绕形成圆环形，得到环形件。

B、将至少一个顺时针方向卷绕成型的环形件依次层叠形成第一子铁芯，将至少一个逆时针方向卷绕成型的环形件依次层叠形成第二子铁芯，将多个第一子铁芯和第二子铁芯依次交替层叠形成铁芯。

C、在相邻的两个环形件之间涂抹粘合剂，将铁芯静置待粘合剂固定粘合相邻的两个环形件，得到成品铁芯。粘合剂的添加，一方面可以提高铁芯的稳固性，另一方面可以使铁芯形成一个相连的整体（无缝隙），有利于降低铁芯的漏磁（磁场泄露）。

实际应用中，导电材料包括冷轧取向硅钢带或无取向硅钢带。

实际应用中，本发明所用的粘合剂区别于传统的粘合剂，其成分按照重量份计算，包括：环氧树脂15~20份、皂荚提取物0.5~1份、促进剂0.5~1.5份。环氧树脂具有较好的粘合固化性能，但是单纯的利用环氧树脂固化，铁芯的内部还存在许多细小的缝隙，因此铁芯还存在较为严重的漏磁现象，本发明通过在环氧树脂中添加皂荚提取物，该皂荚提取物具有极好的润滑性和流变性，同时具有一定的粘性，不但可以提高铁芯的密封度，减少内部缝隙的数量，有利于降低铁芯的漏磁，而且可以提高各环形件粘结的稳固性。最后，加入皂荚提取物后的环氧树脂，其磁屏蔽效果更佳，有利于减小漏磁。

实际应用中，皂荚提取物的制备方法如下：取皂荚树果实，粉碎，加入质量为粉碎物5~8倍的清水，搅拌30分钟后加热20分钟，加热温度为55℃~70℃，静置冷却至室温，过滤得到皂荚提取物。生产时，注意加热温度不宜过高，不然会破坏皂荚提取物的活性。同时在使用本发明的粘合剂粘合环形件时，需要将铁芯置于温度为40℃~55℃环境中静置1小时，以提高粘合效率和粘合程度，有利于减少铁芯内部存在的缝隙。

实际应用中，为了提高环氧树脂的固化效率以及环氧树脂与皂荚提取物的结合程度，本发明的粘合剂中还添加有促进剂。具体的，促进剂为促进剂DMP-30、促进剂EP-184、三乙醇胺、促进剂K-61B或促进剂CT-152X中的一种或多种混合。

本发明的有益效果：本发明结构巧妙，利用卷绕方向相反的环形件交替层叠形成组合铁芯结构，该组合铁芯结构不但具有较强的束磁能力，而且具有极好的磁场耦合能力，能极大的减少漏磁。

附图说明

图1是第一子铁芯或第二子铁芯含有一个环形件的新型铁芯结构的结构示意图。

图2是第一子铁芯或第二子铁芯含有两个环形件的新型铁芯结构的结构简图。

图3是另一实施例的铁芯结构的结构简图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供一种用于环形变压器的新型铁芯结构，参见图1，包括依次交替层叠设置的两个第一子铁芯100和两个第二子铁芯200，第一子铁芯100或第二子铁芯200均由一个环形件300构成，该环形件300是利用长条形的导电材料卷绕形成的圆环状零件。第一子铁芯100的环形件300的卷绕方向为顺时针（图中箭头表示长条形的导电材料的延伸方向），而第二子铁芯200的环形件300的卷绕方向为逆时针。

本实施例还公开了该用于环形变压器的新型铁芯结的生产工艺，包括以下步骤：

A、将长条形的导电材料按顺时针方向或逆时针方向卷绕形成圆环形，得到环形件。

B、将各顺时针方向卷绕成型的环形件（第一子铁芯）与各逆时针方向卷绕成型的环形件（第二子铁芯）依次层叠形成铁芯。

C、在相邻的两个环形件之间涂抹粘合剂，将铁芯静置待粘合剂固定粘合相邻的两个环形件，得到成品铁芯。

本实施例中，导电材料采用加工厂分切后剩余的全新的取向冷轧硅钢带，这样可以降低成本，同时全新的取向冷轧硅钢带的磁阻很小，有利于减小铁芯的漏磁。

本实施例中，粘合剂的成分按照重量份计算，包括：环氧树脂15份、皂荚提取物0.5份、促进剂0.5份，将以上组分混合均匀即可得到粘合剂。

皂荚提取物的制备方法如下：取皂荚树果实，粉碎，加入质量为粉碎物5倍的清水，搅拌30分钟后加热20分钟，加热温度为55℃，静置冷却至室温，过滤得到皂荚提取物。生产时，注意加热温度不宜过高，不然会破坏皂荚提取物的活性。同时在使用本发明的粘合剂粘合环形件时，需要将铁芯置于温度为40℃~55℃环境中静置1小时，以提高粘合效率和粘合程度，有利于减少铁芯内部存在的缝隙。

本实施例中，促进剂为促进剂DMP-30与促进剂EP-184以1:1.5比例混合得到。

本实施例的铁芯结构适合用于生产小功率（1000W以下）变压器，利用本实施例的铁芯结构制造的变压器结构漏磁小，性能优良。

实施例2

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例的铁芯结构如图2所示，包括依次交替层叠的两个第一子铁芯100和两个第二子铁芯200，第一子铁芯100或第二子铁芯200均包括两个环形件300。第一子铁芯100的两个环形件300的卷绕方向为顺时针，第二子铁芯200的两个环形件300的卷绕方向为逆时针。

本实施例中，粘合剂的成分按照重量份计算，包括：环氧树脂20份、皂荚提取物1份、促进剂1.5份，将以上组分混合均匀即可得到粘合剂。

皂荚提取物的制备方法如下：取皂荚树果实，粉碎，加入质量为粉碎物8倍的清水，搅拌30分钟后加热20分钟，加热温度为70℃，静置冷却至室温，过滤得到皂荚提取物。

本实施例中，促进剂为促进剂K-61B。

本实施例提供的铁芯结构适用于生产功率为3000W~5000W的变压器，利用本实施例的铁芯结构制造的变压器结构漏磁小，性能优良。

实施例3

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例的铁芯结构如图3所示，从上到下包括第一子铁芯100、第二子铁芯200和第一子铁芯100，其中第一子铁芯100包括一个顺时针卷绕的环形件，第二子铁芯200包括两个层叠设置的逆时针卷绕的环形件。

本实施例中，粘合剂的成分按照重量份计算，包括：环氧树脂18份、皂荚提取物0.7份、促进剂0.9份，将以上组分混合均匀即可得到粘合剂。

皂荚提取物的制备方法如下：取皂荚树果实，粉碎，加入质量为粉碎物6.5倍的清水，搅拌30分钟后加热20分钟，加热温度为60℃，静置冷却至室温，过滤得到皂荚提取物。

本实施例中，促进剂为三乙醇胺。

本实施例提供的铁芯结构适用于生产功率为1000W~2000W的变压器，利用本实施例的铁芯结构制造的变压器结构漏磁小，性能优良。

对比例1

本对比例与实施例1相同，不同的是，本对比例的粘合剂采用环氧树脂。

对比例2

传统的采用多条全新的取向硅钢带对接后卷绕形成铁芯。

利用实施例1~3、对比例1和2的五种铁芯结构制作成变压器结构，每种铁芯结构制作六个不同功率型号的变压器，六个变压器的功率规格分别为200W、500W、1000W、2000W、3000W和5000W。将制作得到的变压器结构通电，产生磁场，利用高斯计直接测量各变压器的漏磁，得到以下表格。

对象 功率

200W

500W

1000W

2000W

3000W

5000W

实施例1

32mG

78mG

161mG

268mG

375mG

613mG

实施例2

68mG

105mG

178mG

259mG

325mG

489mG

实施例3

65mG

98mG

145mG

207mG

364mG

575mG

对比例1

48mG

89mG

172mG

283mG

389mG

633mG

对比例2

550mG

823mG

1238mG

1819mG

2388mG

2510mG

实施例1~3与对比例2的测试数据比较，可以看出利用本发明的铁芯结构生产的变压器的漏磁大大小于传统的铁芯结构生产的变压器漏磁。

实施例1和实施例2、3的测试数据比较，可以看出实施例1的铁芯结构所生产的功率为200W和500W的变压器结构的漏磁比实施例2和3的小，说明实施例1的铁芯结构更适合生产200W和500W的变压器结构。

同理，实施例2和实施例1、3的测试数据比较，可以说明实施例2的铁芯结构更适合生产3000W和5000W的变压器结构。

同理，实施例3和实施例1、2的测试数据比较，可以说明实施例3的铁芯结构更适合生产1000W和2000W的变压器结构。

实施例1和对比例1的测试数据比较，可以看出采用添加了皂荚提取物的粘合剂粘合固定的铁芯结构比单纯的环氧树脂粘合剂粘合固定的铁芯结构的漏磁更小，即本发明的粘合剂具有进一步减小漏磁的作用。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于环形变压器的新型铁芯结构，其特征在于，包括若干个依次交替轴向上层叠设置的第一子铁芯和第二子铁芯；

所述第一子铁芯和第二子铁芯均包括至少一个由导电材料卷绕形成环形状的环形件，所述第一子铁芯的环形件的卷绕方向与第二子铁芯的环形件的卷绕方向相反。

2.根据权利要求1所述的用于环形变压器的新型铁芯结构，其特征在于，所述第一子铁芯的环形件的数量与第二子铁芯的环形件的数量的差值小于2。

3.根据权利要求2所述的用于环形变压器的新型铁芯结构，其特征在于，所述第一子铁芯的环形件的数量与第二子铁芯的环形件的数量相等。

4.根据权利要求3所述的用于环形变压器的新型铁芯结构，其特征在于，所述第一子铁芯和第二子铁芯均由一个环形件组成。

5.根据权利要求3所述的用于环形变压器的新型铁芯结构，其特征在于，所述第一子铁芯和第二子铁芯均由两个环形件组成。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的用于环形变压器的新型铁芯结构的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、将长条形的导电材料按顺时针方向或逆时针方向卷绕形成圆环形，得到环形件；

B、将至少一个顺时针方向卷绕成型的环形件依次层叠形成第一子铁芯，将至少一个逆时针方向卷绕成型的环形件依次层叠形成第二子铁芯，将多个第一子铁芯和第二子铁芯依次交替轴向上层叠形成铁芯；

C、在相邻的两个环形件之间涂抹粘合剂，将铁芯静置待粘合剂固定粘合相邻的两个环形件，得到成品铁芯。

7.根据权利要求6所述的用于环形变压器的新型铁芯结构的生产工艺，其特征在于，所述导电材料包括冷轧取向硅钢带或无取向硅钢带。

8.根据权利要求6所述的用于环形变压器的新型铁芯结构的生产工艺，其特征在于，所述粘合剂的成分按照重量份计算，包括：环氧树脂15~20份、皂荚提取物0.5~1份、促进剂0.5~1.5份；

所述皂荚提取物的制备方法如下：取皂荚树果实，粉碎，加入质量为粉碎物5~8倍的清水，搅拌30分钟后加热20分钟，加热温度为55℃~70℃，静置冷却至室温，过滤得到皂荚提取物。

9.根据权利要求6所述的用于环形变压器的新型铁芯结构的生产工艺，其特征在于，所述步骤C中，涂抹粘合剂后，将铁芯置于温度为40℃~55℃环境中静置1小时，使粘合剂固化粘合相邻的两个环形件。

10.根据权利要求8所述的用于环形变压器的新型铁芯结构的生产工艺，其特征在于，所述促进剂为促进剂DMP-30、促进剂EP-184、三乙醇胺、促进剂K-61B或促进剂CT-152X中的一种或多种混合。