CN105185531A - 一种新型电抗器铁芯结构及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型电抗器铁芯结构及其生产工艺，包括至少两个硅钢件，各硅钢件之间设置有气隙件，硅钢件通过粘合剂与气隙件固定连接；气隙件包括两个平行设置的固定件，固定件平行硅钢片的层叠方向设置，两个固定件的距离小于硅钢片的宽度，固定件外侧面与两个硅钢件共同形成凹槽；两个固定件之间设置有连接件，连接件垂直于固定件，连接件两端分别固定连接两个固定件，连接件将两个固定件之间的空间分割形成至少两个凹腔；粘合剂将凹槽和凹腔填充形成粘合件。本发明结构巧妙，气隙件和硅钢件之间可以容纳更多的粘合剂，提高粘合固定效果，有效减小或避免硅钢片之间的位移、振动、磁致伸缩应力等所产生的噪音，从而降低产品噪音。

Description

一种新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，尤其涉及的是一种新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。

为了调整电感量及确保电感量的线性度，通常在铁芯电抗器芯柱中设置有单个或多个气隙块，其铁芯柱由一叠或多叠层叠硅钢与气隙块交错放置而成；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。这种做法在一定程度上抑制了电抗器的噪声，但是由于传统的气隙板一般设置成方形板状（方形铁芯时），其大小与层叠的硅钢片的粘合面尺寸一致，这种结构的气隙板在粘合时，只能容入小量的环氧树脂，因此其粘合效果较差。

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新型电抗器铁芯结构及其生产工艺，旨在降低电抗器的噪声。

经研究，在交变的磁场中，浸漆后的电抗器铁芯的层叠硅钢件产生噪音的基理是从外向内的，即，外面的硅钢片首先松动发生位移，硅钢片在交变的磁场中出现振动，从而产生噪音；紧接着，外面的硅钢片位移和振动会带动内部的硅钢片产生位移和振动，日积月累，以同样的方式一层一层的向内发生松动现象，从而出现噪音的加剧化。为了解决该问题，本发明优化了气隙件的结构，提出一种全新的气隙件结构以及气隙件与硅钢件的粘合结构。

本发明的技术方案如下：一种新型电抗器铁芯结构，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，各硅钢件之间设置有气隙件，硅钢件通过粘合剂与气隙件固定连接。包括两个平行设置的固定件，固定件平行硅钢片的层叠方向设置，两个固定件的外侧距离小于硅钢片的宽度（片宽），固定件外侧面与两个硅钢件共同形成凹槽；两个固定件之间设置有至少一个连接件，连接件垂直于固定件，连接件两端分别固定连接两个固定件，多个连接件将两个固定件之间的空间分割形成至少两个凹腔；粘合剂将凹槽和凹腔填充形成粘合件。固定件外侧面与两个硅钢件共同形成的凹槽在被粘合剂填充后，会形成粘合长条，该粘合长条沿着硅钢片的层叠方向延伸，直接并极好的粘合固定上下硅钢件的外侧，阻止松动向内扩散，该结构具有极好的降噪效果。而位于中间的凹腔被粘合剂填充后，在硅钢件的粘合面内部形成粘合件，可以进一步对上下层叠硅钢件进行直接的粘合固定，避免硅钢片松动。本发明的气隙件结构能容纳更多的粘合剂，因此对硅钢件的粘合固定效果更佳，能极大的降低噪声。

实际应用中，两个固定件的外侧距离比硅钢片的宽度(片宽)小15~25mm，优选为20mm，即固定件外侧面距离整个硅钢件的外侧面的距离为10mm（凹槽的深度为10mm），粘合剂可以完全填充该凹槽，实现固定粘合上下硅钢件的外侧面。

在一个优选的实施方式中，连接件设置一个，连接件和两个固定件形成H形气隙件结构。

优选的，硅钢片的端面设置有毛刺（由加工工艺决定），各硅钢片层叠形成硅钢件后，各硅钢片端面的毛刺方向一致。这种设置结构，一方面可以保证各硅钢片之间层叠紧密，基本无缝，提高叠片系数和产品一致性，加工得到的硅钢件尺寸精度高，有利于提高产品性能；另一方面，方向一致的毛刺可以更好的通过粘合剂与气隙件粘合固定，有利于提高硅钢件和气隙件粘合的稳固性，同时具有较好的降低成品电抗器噪声的作用。

本发明还公开了该新型电抗器铁芯结构的生产工艺，包括以下步骤：

A、加工切割硅钢片，每一件硅钢片的切割方向一致，使硅钢片切割得到的毛刺方向一致；

B、将多个硅钢片层叠形成硅钢件，利用胶带捆绑初步固定，得到的硅钢件的粘合面上各硅钢片的毛刺方向一致；

C、制作气隙件，向硅钢件的粘合面涂抹粘合剂，将气隙件放在已经涂抹粘合剂的硅钢件的粘合面上，气隙件的中心对准硅钢件的粘合面的中心，气隙件的固定件方向平行于硅钢件的硅钢片层叠方向，向气隙件上灌注粘合剂，使粘合剂填充气隙件的凹腔和外侧的凹槽，再将另一个硅钢件的粘合面盖合在气隙件上表面，待粘合剂粘合固定气隙件和两个硅钢件，得到电抗器铁芯结构。

实际应用中，粘合剂可以采用市面上的粘合剂，例如采用环氧系（环氧树脂）或丙烯酸系粘合剂。

本发明为了提高粘合剂的粘合固定效果，提出一种新型粘合剂，该粘合剂不但粘合性能好，而且渗透力强，同时该粘合剂具有较好的耐热性以及磁屏蔽性，十分适合电抗器铁芯的生产使用。具体的，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。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。

优选的，将硅钢件和气隙件连接后，置于温度为55℃~65℃的环境中烘烤30~60min，使粘合剂完全固化形成粘合件。实际应用中，烘烤温度不宜过高，避免破坏皂荚提取物的活性。

实际应用中，为提高环氧树脂的固化效率，同时提高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促进剂，该促进剂为促进剂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：本发明结构巧妙实用，气隙件和硅钢件之间可以容纳更多的粘合剂，提高粘合固定效果，同时粘合剂分布合理，不但实现对硅钢件的内部粘合固定，同时兼顾硅钢件的外侧，对硅钢件进行全方位粘合固定，有效减小或避免硅钢片之间的位移、振动、磁致伸缩应力等所产生的噪音，从而降低产品噪音。

附图说明

图1是本发明电抗器铁芯结构的结构示意图。

图2是本发明已经添加粘合剂的电抗器铁芯的主视图。

图3是本发明已经添加粘合剂的电抗器铁芯的侧视图。

图4是具有多个硅钢件的电抗器铁芯结构简图。

图5是利用电抗器铁芯组装得到的电抗器的结构示意图。

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新型电抗器铁芯结构，如图1~3所示，包括两个硅钢件100，硅钢件100由多个层叠设置的硅钢片组成，两个硅钢件100之间设置有气隙件200，硅钢件100通过粘合剂与气隙件200固定连接。气隙件200包括两个平行设置的固定件210，固定件210平行硅钢片的层叠方向设置（参见图1），两个固定件210的外侧距离小于硅钢片的宽度(片宽)，固定件210外侧面与两个硅钢件共同形成凹槽；两个固定件210之间设置有一个连接件220，连接件220垂直于固定件210，连接件220两端分别固定连接两个固定件210，连接件220将两个固定件210之间的空间分割形成两个凹腔230；粘合剂将所述凹槽和凹腔填充形成粘合件300（包括粘合长条310和粘合块320）。

固定件210外侧面与两个硅钢件100共同形成的凹槽在被粘合剂填充后，会形成粘合长条310，该粘合长条310沿着硅钢片的层叠方向延伸（参见图1和图3），极好的粘合固定上下硅钢片的外侧，阻止松动向内扩散，该结构具有极好的降噪效果。而位于中间的凹腔被粘合剂填充后，在硅钢件的粘合面内部形成粘合块320（参见图1和图2），可以进一步对硅钢件100进行粘合固定，避免硅钢片松动。本实施例的气隙件结构能容纳更多的粘合剂，因此对硅钢件的粘合固定效果更佳，能极大的降低噪声。

优选的，硅钢片的端面设置有毛刺（由加工工艺决定），各硅钢片层叠形成硅钢件200后，各硅钢片端面的毛刺方向一致。

实际应用中，电抗器的铁芯结构还可以包括有多个硅钢件100与多个气隙件200组成形成的铁芯结构，参见图4，具体需要根据电抗器的产品需求选择。

本实施例还公开了该新型电抗器铁芯结构的生产工艺，包括以下步骤：

A、加工切割硅钢片，每一件硅钢片的切割方向一致，使硅钢片切割得到的毛刺方向一致；

B、将多个硅钢片层叠形成硅钢件，利用胶带101捆绑初步固定（参见图1），得到的硅钢件的粘合面上各硅钢片的毛刺方向一致；

C、制作气隙件，向硅钢件的粘合面涂抹粘合剂，将气隙件放在已经涂抹粘合剂的硅钢件的粘合面上，气隙件的中心对准硅钢件的粘合面的中心，气隙件的固定件方向平行于硅钢件的硅钢片层叠方向，向气隙件上灌注粘合剂，使粘合剂填充气隙件的凹腔和外侧的凹槽，再将另一个硅钢件的粘合面盖合在气隙件上表面，待粘合剂粘合固定气隙件和两个硅钢件，得到电抗器铁芯结构。

本实施例中，粘合剂的成分按照重量份计算，包括：环氧树脂15~20份、皂荚提取物0.5~1份、促进剂0.5~1.5份。具体的，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。

优选的，将硅钢件和气隙件连接后，置于温度为55℃~65℃的环境中烘烤30~60min，使粘合剂完全固化形成粘合件。实际应用中，烘烤温度不宜过高，避免破坏皂荚提取物的活性。

实际应用中，为提高环氧树脂的固化效率，同时提高环氧树脂与皂荚提取物的结合程度，本实施例的粘合剂中还添加促进剂，该促进剂为促进剂DMP-30和促进剂EP-184以质量比为5:4混合得到。

实施例2

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例的硅钢件的硅钢片的毛刺方向不一致。

实施例3

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例采用环氧树脂作为粘合剂。

对比例1

本对比例基本与实施例1相同，不同的是，本对比例的气隙件采用大小与硅钢件的粘合面一样的长方体板状。

对比例2

本对比例基本与实施例1相同，不同的是，本对比例的气隙件的两个固定件的外侧面刚好与硅钢件的外侧面持平，即两个硅钢件的外侧面的距离与硅钢片的长度一致，凹槽不存在，粘合剂无法填充凹槽形成粘合长条。

将实施例1~3、对比例1和2的电抗器铁芯制作成电抗器，参见图5，具体方法为：将线圈400套在铁芯上，装好上下横轭500，利用纵锁螺栓600紧固，放入烤箱预烘，使电抗器铁芯及整体固化成型，待粘合剂完全固化后，取出冷确至相应温度，然后产品整体真空浸漆处理，烘烤出炉，得到电抗器成品。

对利用实施例1~3、对比例1和2的电抗器铁芯制作成电抗器进行编号，分别为1~5号电抗器，对1~5号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号电抗器的噪声最小，质量最好，然后是2号和3号，最差是4号和5号。

（2）1~3号电抗器在工作12小时候，噪声的变化不大，稳定性高，而4号和5号电抗器在工作12小时候，噪声还在逐渐增大，同时随着时间流逝，噪声继续增大明显，说明4号和5号电抗器内部铁芯的硅钢片松动发生扩散。

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 (8)

1.一种新型电抗器铁芯结构，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，各硅钢件之间设置有气隙件，所述硅钢件通过粘合剂与气隙件固定连接，其特征在于，所述气隙件包括两个平行设置的固定件，所述固定件平行硅钢片的层叠方向设置，两个固定件的外侧距离小于硅钢片的宽度，固定件外侧面与两个硅钢件共同形成凹槽；所述两个固定件之间设置有至少一个连接件，所述连接件垂直于固定件，连接件两端分别固定连接两个固定件，多个连接件将两个固定件之间的空间分割形成至少两个凹腔；粘合剂将所述凹槽和凹腔填充形成粘合件。

2.根据权利要求1所述的新型电抗器铁芯结构，其特征在于，所述两个固定件的外侧距离比硅钢片的宽度小15~25mm。

3.根据权利要求1所述的新型电抗器铁芯结构，其特征在于，所述连接件设置一个，连接件和两个固定件形成H形气隙件结构。

4.根据权利要求1所述的新型电抗器铁芯结构，其特征在于，所述硅钢片的端面设置有毛刺，各硅钢片层叠形成硅钢件后，各硅钢片端面的毛刺方向一致。

5.一种如权利要求1所述的新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、加工切割硅钢片，每一件硅钢片的切割方向一致，使硅钢片切割得到的毛刺方向一致；

B、将多个硅钢片层叠形成硅钢件，利用胶带捆绑初步固定，得到的硅钢件的粘合面上各硅钢片的毛刺方向一致；

C、制作气隙件，向硅钢件的粘合面涂抹粘合剂，将气隙件放在已经涂抹粘合剂的硅钢件的粘合面上，气隙件的中心对准硅钢件的粘合面的中心，气隙件的固定件方向平行于硅钢件的硅钢片层叠方向，向气隙件上灌注粘合剂，使粘合剂填充气隙件的凹腔和外侧的凹槽，再将另一个硅钢件的粘合面盖合在气隙件上表面，待粘合剂粘合固定气隙件和两个硅钢件，得到电抗器铁芯结构。

6.根据权利要求5所述的新型电抗器铁芯结构的生产工艺，其特征在于，所述步骤C中，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。

7.根据权利要求6所述的新型电抗器铁芯结构的生产工艺，其特征在于，所述步骤C中，将硅钢件和气隙件粘合后，置于温度为55℃~65℃的环境中烘烤30~60min，使粘合剂完全固化形成粘合件。

8.根据权利要求6所述的新型电抗器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。