CN105185532A - 一种粘合面粗糙的电抗器铁芯结构及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粘合面粗糙的电抗器铁芯结构及其生产方法，包括至少两个硅钢件，该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板，硅钢件通过粘合剂与气隙板固定连接。实际应用中，气隙板与硅钢件的粘合面为粗糙面，粗糙的粘合面可以涂抹更多的粘合剂，使气隙板与硅钢件可以更加稳固的连接，极大的降低了电抗器芯柱硅钢片在交变的磁场中位移和振动而产生的噪声。本发明结构巧妙，气隙板与硅钢件粘合的稳固性强，生产工艺简单，不增加产品成本和体积，即可达到永久降低成品电抗器的噪音。

Description

一种粘合面粗糙的电抗器铁芯结构及其生产方法

技术领域

本发明涉及电抗器领域，尤其涉及的是一种粘合面粗糙的电抗器铁芯结构及其生产方法。

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。

为了抑制铁芯电抗器的噪音，专利号为200410096687.X的发明专利公开了一种技术方案，在两叠硅钢片之间设置一个气隙板，再利用胶水粘合固定，这种结构可以在一定程度上减少层叠的硅钢片在交变的磁场中由于振动、位移产生的噪声。但是，该技术存在以下不足：1、气隙板采用陶瓷、玻璃或环氧板等，气隙板表面光滑，粘合效果差，难以保证环氧胶能持续的对层叠硅钢片与气隙板形成牢固结合，并渡过产品实际工作中的日积月累的冷热冲击；2、粘合所用的环氧系或丙烯酸系粘合剂在温度交替变化时，粘合性能会降低，尤其是在高温环境下，粘合剂会出现软化现象，此时电抗器的噪声明显上升；3、加工工艺繁琐，层叠硅钢先浸漆固化，然后利用特定的设备将端部去漆，再涂环氧胶固化，最后产品再整体浸漆处理。4、由于各落硅钢件先采用绝缘漆固化成型，各硅钢件的形状已不能再改变，若其中出现一落硅钢件不为绝对的正方体，则整个芯柱无法紧固平整，使产品噪音激增。要确保所有的硅钢件均为绝对的正方体工艺难度会非常大。5、而为了容入更多的环氧胶，铁芯端面采用硅钢片高度不一的结构，增大铁芯的加工难度；同时，在电抗器的气隙处，磁通会集中从长的硅钢片处流通，从而使气隙处磁密不均匀，长的硅钢片磁密倍增，此时产品噪音会加剧增大。

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粘合面粗糙的电抗器铁芯结构及其生产方法，旨在降低电抗器的噪声。

本发明的技术方案如下：一种粘合面粗糙的电抗器铁芯结构，包括至少两个硅钢件，该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板，硅钢件通过粘合剂与气隙板固定连接。实际应用中，气隙板与硅钢件的粘合面为粗糙面，粗糙的粘合面可以涂抹更多的粘合剂，使气隙板与硅钢件可以更加稳固的连接，极大的降低了各硅钢片在交变的磁场中位移和振动而产生的噪声。

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板粘合固定，有利于提高硅钢件和气隙板粘合的稳固性，同时具有较好的降低成品电抗器噪声的作用。

优选的，气隙板与硅钢件的粘合面设置有毛刺。毛刺的设置可以提高气隙板与硅钢件的粘合度，有利于降低噪声。实际应用中，毛刺分为杂乱分布型或方向一致型，经研究发现，气隙板的同一粘合面上的毛刺方向一致比杂乱的毛刺对于成品电抗器噪声的削弱效果更佳。更进一步的，要求气隙板的同一粘合面上的毛刺方向和与其对应连接的硅钢件中硅钢片的毛刺方向不一致（例如相反），这时对于成品电抗器噪声的削弱效果最佳。

实际应用中，气隙板可为纤维绝缘板，经研究，经过特定双面粗磨后的纤维绝缘板表面具有较多的细小缝隙，而这些缝隙可以容纳更多的粘合剂，使气隙板和硅钢件粘合更加稳固。

本发明还公开了该粘合面粗糙的电抗器铁芯结构的生产方法，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、根据尺寸要求对气隙板进行特定双面粗磨、裁剪，将粘合剂涂抹在裁剪得到的气隙板的两个粘合面上，将硅钢件和气隙板连接固定，得到电抗器铁芯结构。

实际应用中，采用专用设备对气隙板进行特定的双面粗磨，要求每次打磨的方向一致，使打磨后形成的毛刺方向一致。

由于本发明采用纤维绝缘板，其表面甚至内部具有较多的细小缝隙，而这些细小缝隙的存在会加大成品电抗器的噪声，因此需要保证粘合剂完全将这些细小缝隙填充。传统的粘合剂一般采用环氧系或丙烯酸系粘合剂，这些粘合剂的渗透效果差，无法满足表面粗糙的气隙板的粘合要求，本发明提出一种针对粗糙面粘合的新型粘合剂，该粘合剂不但粘合性能好，而且渗透力强，能快速渗入纤维绝缘板的细小缝隙中，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。该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。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，与环氧树脂混合后，有助于提高环氧树脂的粘合性能，同时有助于环氧树脂快速渗入纤维绝缘板的细小缝隙中，添加皂荚提取物后的环氧树脂的耐热性能和磁屏蔽形均得到一定的加强。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，将硅钢件和气隙板连接后，置于温度为55℃~65℃的环境中烘烤30~60min，使粘合剂完全固化。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，气隙板与硅钢件粘合的稳固性强，有效减小或避免电抗器芯柱硅钢片在交变的磁场中位移和振动而产生的噪声。本发明生产工艺简单，不增加产品成本和体积，即可达到永久降低成品电抗器的噪音。

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是本发明未加粘合剂的电抗器铁芯结构的侧视图。

图3是已经粘合固定的电抗器铁芯结构的侧视图。

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粘合面粗糙的电抗器铁芯结构，参见图1~3，包括对称设置的两个硅钢件100，两个硅钢件100之间设置有气隙板200。具体的，硅钢件100采用多个硅钢片层叠组成，并且各硅钢片端部设置有毛刺110（参见图2），利用硅钢片层叠组成的硅钢件100的粘合面中的毛刺110的方向一致；气隙板200采用纤维绝缘板，气隙板200的两个粘合面粗糙，设置有毛刺，该毛刺的方向一致。并且，气隙板200的同一连接面上的毛刺方向和与其对应连接的硅钢件100中硅钢片的毛刺方向不一致。

本实施例还公开了该粘合面粗糙的电抗器铁芯结构的生产工艺，具体包括以下步骤：

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100，利用胶带101捆绑初步固定，得到的硅钢件100的粘合面上各硅钢片的毛刺方向一致（参见图1和2）。

C、根据尺寸要求对气隙板200进行特定的双面粗磨、裁剪，将粘合剂300涂抹在裁剪得到的气隙板200的两个粘合面上，将硅钢件100和气隙板200连接固定，得到电抗器铁芯结构（参见图1和3）。具体的，实际应用中，采用专用设备对气隙板200进行特定的双面粗磨，粗磨气隙板200时，粗磨方向一致，以保证粗磨后形成的毛刺方向基本一致。

本实施例中，粘合剂采用环氧树脂与皂荚提取物混合形成，具体的，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0.8份、促进剂1份（为三乙醇胺）。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。

实际应用中，电抗器的铁芯并不只是限定图1~3的结构，还可以包括有多个硅钢件100与多个气隙板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。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同的是，本实施例中，硅钢片的端部平滑设置，利用硅钢片层叠组成的硅钢件100的粘合面平滑。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同的是，本实施例中，气隙板200的两个粘合面中的毛刺杂乱分布。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，不同的是，本实施例中，气隙板200的两个粘合面粗糙，但是无毛刺。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同，不同的是，本实施例中，气隙板200表面平滑无毛刺。

实施例6

本实施例与实施例1基本相同，不同的是，本实施例中，粘合剂300采用单纯的环氧树脂。

对比例1

本对比例为传统的电抗器铁芯结构（该结构要求与实施例1中结构的尺寸一致），其生产工艺如下：将硅钢片层叠组成硅钢件，对硅钢件进行浸绝缘漆，然后将硅钢件的粘合面的绝缘漆磨掉，利用环氧树脂将两块硅钢件和气隙板粘合固定，其中气隙板采用环氧板。

将实施例1~6、对比例1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1~6、对比例1的电抗器铁芯制作成电抗器进行编号，分别为1~7号电抗器，对1~7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，得到以下五个表格。

开始工作时，数据如下表。

工作4小时后，数据如下表。

工作12小时后，数据如下表。

工作10天后，数据如下表。

工作一个月后，数据如下表。

从上述五个表格的数据可以得到以下结论：

（1）1号电抗器的噪声最小，其次是2~4号，再次是5号和6号，7号电抗器的噪声最大。

（2）1~6号电抗器工作12小时后，各参数基本稳定，而7号电抗器还存在变化，即1~6号电抗器的工作稳定性高于7号电抗器。

（3）1号电抗器的测试数据与2号电抗器的测试数据对比可以看出，硅钢件的粘合面有方向一致的毛刺有利于降低噪声。

（4）1号电抗器的测试数据与3号、4号电抗器的测试数据对比可以看出，气隙板的粘合面有方向一致的毛刺有利于降低噪声。

（5）1号电抗器的测试数据与6号电抗器的测试数据对比可以看出，粘合剂中添加皂荚提取物有利于降低噪声。

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)

1.一种粘合面粗糙的电抗器铁芯结构，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板，所述硅钢件通过粘合剂与气隙板固定连接，其特征在于，所述气隙板与硅钢件的连接面为粗糙面；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。

2.根据权利要求1所述的粘合面粗糙的电抗器铁芯结构，其特征在于，所述气隙板与硅钢件的连接面设置有毛刺。

3.根据权利要求2所述的粘合面粗糙的电抗器铁芯结构，其特征在于，设置在所述气隙板的同一连接面上的毛刺方向一致。

4.根据权利要求3所述的粘合面粗糙的电抗器铁芯结构，其特征在于，所述气隙板的同一连接面上的毛刺方向和与其对应连接的硅钢件中硅钢片的毛刺方向不一致。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的粘合面粗糙的电抗器铁芯结构，其特征在于，所述气隙板为纤维绝缘板。

6.一种如权利要求1所述的粘合面粗糙的电抗器铁芯结构的生产方法，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，得到的硅钢件的连接面上各硅钢片的毛刺方向一致；

C、根据尺寸要求对气隙板进行双面粗磨、裁剪，将粘合剂涂抹在裁剪得到的气隙板的两个粘合面上，将硅钢件和气隙板连接固定，得到电抗器铁芯结构。

7.根据权利要求6所述的粘合面粗糙的电抗器铁芯结构的生产方法，其特征在于，所述步骤C中，对气隙板进行双面粗磨，每次打磨的方向一致，使打磨后形成的毛刺方向一致。

8.根据权利要求6所述的粘合面粗糙的电抗器铁芯结构的生产方法，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。

9.根据权利要求8所述的粘合面粗糙的电抗器铁芯结构的生产方法，其特征在于，所述步骤C中，将硅钢件和气隙板连接后，置于温度为55℃~65℃的环境中烘烤30~60min，使粘合剂完全固化。

10.根据权利要求8所述的粘合面粗糙的电抗器铁芯结构的生产方法，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。