CN105185530A - 一种斜面气隙型电抗器铁芯结构及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜面气隙型电抗器铁芯结构及其生产工艺，包括至少两个硅钢件，硅钢件由多个层叠设置的硅钢片组成，各硅钢件排列设置，相邻的两个硅钢件之间形成气隙，气隙中设置有气隙板，气隙板通过粘合剂与硅钢件粘合固定，气隙倾斜设置，气隙与磁路的夹角小于180°且不等于90°，所述气隙板置于气隙中，气隙板倾斜设置。本发明结构巧妙实用，通过倾斜设置的气隙，增大了硅钢件粘合面和气隙板的面积，使气隙处的磁通密度下降41.4%，减小了气隙处的磁压降和漏磁辐射量，使气隙处的噪音和损耗均大幅下降。

Description

一种斜面气隙型电抗器铁芯结构及其生产工艺

技术领域

本发明涉及铁芯电抗器领域，尤其涉及的是一种斜面气隙型电抗器铁芯结构及其生产工艺。

背景技术

在现代化工业中，铁芯电抗器作为电力电子领域不可或缺的重要部件，大量应用于输电电网的谐波抑制电路或功率补偿电路中，同时也广泛应用于电力机车、航海船舶、新能源、UPS等领域的滤波电路、谐振电路或限流电路等。实际应用中，流过铁芯电抗器的电流不仅仅只是50Hz或60Hz的正弦波电流，而往往是含有丰富的谐波（150Hz~2kHz）、高频调制波（1kHz~20kHz）等。由于铁芯电抗器的结构以及其应用限定，电抗器在实际工作中会产生各种各样的噪音、异响、振动等，这是人们难以忍受的。

传统的电抗器铁芯结构一般包括至少两个对称设置的硅钢件，该硅钢件由多个硅钢片层叠形成。为了调整电感量及确保电感量的线性度，通常在两个硅钢件之间的缝隙中设置有单个或多个气隙板，而为了抑制电抗器的噪声，传统的做法是将两叠或多叠硅钢片与气隙板利用环氧树脂粘合固定，放置硅钢片振动移位产生噪声。传统的电抗器铁芯的缝隙均与磁路方向呈垂直切割状态，这种设置方式，硅钢片在交变的磁场中很容易产生位移和振动从而产生噪音；其次，由于气隙处的磁阻远大于硅钢片，磁路能量集中在各气隙处，导致各气隙处的漏磁和磁力线外泄均会产生更多的额外损耗，当磁力线穿越线圈时，线圈的附件损耗则会大幅增加。

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斜面气隙型电抗器铁芯结构及其生产工艺，旨在降低电抗器的噪声和损耗。

实际应用中，由于气隙与磁路是垂直设置的，这种设置方式，硅钢片在交变的磁场中很容易产生位移和振动从而产生噪音。而随着时间的流逝，噪声会越来越大，并且噪声增大的速度越来越快。经研究发现，当降低气隙处的磁通密度，即通过增大气隙处的交接面积可以很好的抑制噪声和降低产品损耗，因此发明人提出以下电抗器铁芯结构。

本发明的技术方案如下：一种斜面气隙型电抗器铁芯结构，包括至少两个硅钢件，硅钢件由多个层叠设置的硅钢片组成，各硅钢件排列设置，相邻的两个硅钢件之间形成气隙，气隙中设置有气隙板，气隙板通过粘合剂与硅钢件粘合固定，实际应用中，气隙倾斜设置，气隙与磁路的夹角小于180°且不等于90°，气隙板置于气隙中，气隙板倾斜设置。倾斜设置的气隙和气隙板，可以明显降低气隙处的磁通密度和损耗，同时增加了气隙和气隙板的面积（增大了硅钢件粘合面的面积），使气隙中可以容纳更多的粘合剂，提高气隙板与硅钢件粘合的稳固性，达到降低噪声的效果。另外，气隙板与磁路形成一定的夹角，降低了气隙处磁通密度和损耗，从而使磁路的磁压降和磁路能力分散在倾斜设置的气隙板上，这种设置方式可以有效抑制气隙处的漏磁现象，减小磁力线外泄，避免产生额外的噪音和损耗。

实际应用中，结合材料加工及铁芯叠片工艺的可操作性，气隙（即气隙板）与磁路的夹角为45°或135°时，气隙面积（即硅钢件的粘合面）增大1.414倍，此时，气隙处的磁通密度可降低41.4%。经研究发现，同样的工艺条件下，铁芯的磁通密度每降低0.1T，噪音则可下降2～3dB,而铁芯损耗与磁通密度程平方倍关系下降。因此，这种设置方式可以达到极好的降噪效果和降低铁芯损耗的技术效果。

进一步的，气隙板与硅钢件的粘合面为粗糙面。粗糙面的设置使气隙板与硅钢件之间可以容纳更多的粘合剂，可以提高两者的粘合的稳固性，对降低噪声具有极大的促进作用。

进一步的，气隙板为纤维绝缘板。纤维绝缘板内部具有许多细小的缝隙，尤其是表面经过打磨的纤维绝缘板，其表面的缝隙更多，这些细小缝隙不但具有一定的降噪效果，同时有利于容纳更多的粘合剂，提高气隙板与硅钢件粘合的稳固性。

本发明还提供了该斜面气隙型电抗器铁芯结构的生产工艺，包括以下步骤：

A、加工硅钢片，倾斜切割硅钢片，再将各硅钢片层叠形成硅钢件，使硅钢件的粘合面倾斜设置。

B、将各硅钢件排列设置，各硅钢件之间形成倾斜的气隙；

C、裁剪气隙板，在气隙板两侧的粘合面、以及硅钢件的粘合面上涂上粘合剂，将气隙板放入气隙中，压紧相邻的两个硅钢件，夹紧气隙板，待粘合剂固化后，得到铁芯结构。

本发明的有益效果：本发明结构巧妙实用，通过倾斜设置的气隙，增大了硅钢件粘合面和气隙板的面积，在不增加铁芯用量的前提下使气隙处的磁通密度下降41.4%，减小了气隙处的磁压降和漏磁辐射量，使气隙处的噪音和损耗均大幅下降。

附图说明

图1是本发明铁芯结构的结构示意图。

图2是粘合面倾斜的硅钢件排列结构的结构示意图。

图3是位于铁芯结构中部的硅钢件的结构简图。

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

本实施例公开了一种斜面气隙型电抗器铁芯结构，如图1所示，包括至少多个排列设置的硅钢件100，硅钢件100由多个层叠设置的硅钢片组成，相邻的两个硅钢件100之间形成气隙，气隙中设置有气隙板200，气隙板200通过粘合剂与硅钢件粘合固定。本实施例中，气隙倾斜设置，气隙与磁路的夹角小于180°且不等于90°（图中箭头为磁路方向），气隙板200置于气隙中，气隙板200倾斜设置。

本实施例中的硅钢件设置有两种形状，参见图1和2，上下两侧的硅钢件（即标号101和102）设置成梯形结构，而中部的硅钢件则设置成平行四边体状，这种设置方式，使各硅钢件可以保持整齐排列设置，同时使硅钢件的粘合面倾斜设置，达到降噪的效果。

本实施例还提供了该斜面气隙型电抗器铁芯结构的生产工艺，包括以下步骤：

A、加工硅钢片，倾斜切割硅钢片，再将各硅钢片层叠形成硅钢件，使硅钢件的粘合面倾斜设置。

B、将各硅钢件排列设置，各硅钢件之间形成倾斜的气隙；

C、裁剪气隙板，在气隙板两侧的粘合面、以及硅钢件的粘合面上涂上粘合剂，将气隙板放入气隙中，压紧相邻的两个硅钢件，夹紧气隙板，待粘合剂固化后，得到铁芯结构。

本实施例中，气隙与磁路的夹角为75°。

本实施例中，气隙板采用表面光滑的环氧板。

实施例2

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例的气隙板采用表面粗糙的纤维绝缘板，纤维绝缘板表面具有无数细小毛刺。

实施例3

本实施例基本与实施例2相同，不同的是，本实施例的气隙与磁路的夹角为45°，参见图3，气隙的面积比传统的大1.414倍。

实施例4

本实施例基本与实施例3相同，不同的是，本实施例的气隙与磁路的夹角为30°。

对比例1

本对比例采用传统的电抗器铁芯结构，气隙与磁路垂直设置。

利用实施例1~4和对比例1的铁芯结构制作得到电抗器，分别标号为1~5号电抗器，对这些电抗器的噪声进行测量，具体测量方法为：将电抗器置于同一个噪声测试房内（内部环境噪声为35dB），对电抗器加入相同的工频电流和高频调制波电流，利用TES1350A测试仪器对各电抗器进行噪声测量，各电抗器的测量位置要求一致，记录测试数据，得到以下表格。

从上述表格数据可以得到以下结论：

（1）1号电抗器与2号电抗器的测试数据对比，可以看出，采用表面粗糙的纤维绝缘板作为气隙板比表面光滑的环氧板的降噪效果更佳。

（2）1号电抗器与3号和4号电抗器的测试数据对比，可以看出，气隙与磁路的夹角为45°比75°或30°的降噪效果更佳，同时随着时间的流逝，噪声的增加速度并不会发生明显变化。实际应用中，发明人还对不同的气隙与磁路的夹角制作的铁芯结构进行测试，最后发现气隙与磁路的夹角为45°或135°时，便于生产工艺的可操作性，和对降噪效果明显得到极大的提高，同时噪声的增加速度也得到极大的减缓。

（3）1~4号电抗器与5号电抗器的测试数据比较，可以看出，本发明的电抗器结构比起传统的电抗器结构的噪声小，同时随着时间的流逝，噪声的增大速度明显小于传统的电抗器结构。

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 (5)

1.一种斜面气隙型电抗器铁芯结构，包括至少两个硅钢件，所述硅钢件由多个层叠设置的硅钢片组成，各硅钢件排列设置，相邻的两个硅钢件之间形成气隙，所述气隙中设置有气隙板，所述气隙板通过粘合剂与硅钢件粘合固定，其特征在于，所述气隙倾斜设置，气隙与磁路的夹角小于180°且不等于90°，所述气隙板置于气隙中，气隙板倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的斜面气隙型电抗器铁芯结构，其特征在于，所述气隙板与硅钢件的粘合面为粗糙面。

3.根据权利要求1所述的斜面气隙型电抗器铁芯结构，其特征在于，所述气隙板为纤维绝缘板。

4.根据权利要求1所述的斜面气隙型电抗器铁芯结构，其特征在于，所述气隙与磁路的夹角为45°或135°。

5.一种如权利要求1~4任意一项所述的斜面气隙型电抗器铁芯结构的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、加工硅钢片，倾斜切割硅钢片，再将各硅钢片层叠形成硅钢件，使硅钢件的粘合面倾斜设置。

B、将各硅钢件排列设置，各硅钢件之间形成倾斜的气隙；

C、裁剪气隙板，在气隙板两侧的粘合面、以及硅钢件的粘合面上涂上粘合剂，将气隙板放入气隙中，压紧相邻的两个硅钢件，夹紧气隙板，待粘合剂固化后，得到铁芯结构。