CN105185533A - 一种带有侧面板的电抗器铁芯结构及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有侧面板的电抗器铁芯结构及其制作工艺，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，所述硅钢件的两侧面分别设置有侧面板，在侧面板与硅钢件的结合面涂有粘合剂，使硅钢件的两侧面与侧面板牢固的粘结成一个整体；所述侧面板封闭气隙两端并同时与各硅钢件两端粘合固定，所述气隙板长度小于硅钢件长度，在侧面板与硅钢件的粘合面上形成凹槽。本发明通过设置侧面板，极大的抑制了硅钢件外侧或气隙两端的振动，具有极好的降噪效果。

Description

一种带有侧面板的电抗器铁芯结构及其制作工艺

技术领域

本发明涉及铁芯电抗器领域，尤其涉及的是一种带有侧面板的电抗器铁芯结构及其制作工艺。

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。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在两个硅钢件之间的缝隙中，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。同时，单单利用设置在两个硅钢件之间的缝隙中的气隙板对硅钢件进行固定，其固定效果较差，无法抑制从硅钢件外侧产生的振动。为了降低产品噪音，也有将整个电抗器采用环氧灌封，但这无疑会增加产品成本和体积，且不利于散热。

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带有侧面板的电抗器铁芯结构及其制作工艺，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。尤其是在气隙的两端，由于边缘磁通效应，硅钢片的两侧面产生振动的几率和振动所产生的影响远大于气隙内部。为了解决该问题，本发明优化了铁芯的结构，提出一种全新的带有侧面板的电抗器铁芯结构。

本发明的技术方案如下：一种带有侧面板的电抗器铁芯结构，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，其中，所述硅钢件的两侧面分别设置有侧面板，在侧面板上使用粘合剂将各个硅钢件的侧面进行粘结，所述侧面板封闭气隙两端并同时与各硅钢件两端粘合固定，所述气隙板长度小于硅钢件长度，在侧面板与硅钢件的粘合面上形成凹槽，同样的，粘结剂会布满整个凹槽，进一步降低噪音。设置侧面板减小电抗器噪音的基理为，当硅钢片在交变的磁场中发生潜在的位移时，由于硅钢件的两个侧面与侧面板牢固结合为一个整体，阻止其位移，防止了振动，避免或减小了产品噪音，其效果与将整个芯柱采用环氧灌封的效果相似，但确减小了产品体积和成本。侧面板的设置可以非常好的抑制硅钢件的侧面（尤其是气隙的两端）所产生的振动，利用本发明的铁芯制作的电抗器工作时的噪声得到极大的降低，同时电抗器工作的稳定性和寿命得到极大的提高，其寿命延长至少一倍。

进一步的，侧面板与硅钢件的粘合面为粗糙面。粗糙面的设置使侧面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，侧面板为纤维绝缘板。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，提高侧面板与硅钢件粘合的稳固性。

更进一步的，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。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或侧面板粘合固定，有利于提高硅钢件和气隙板或侧面板粘合的稳固性，同时具有较好的降低成品电抗器噪声的作用。

本发明开公开了该带有侧面板的电抗器铁芯结构的制作工艺，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，得到的硅钢件与气隙板或侧面板粘合的粘合面上各硅钢片的毛刺方向一致；

C、制作气隙板和侧面板，对侧面板进行打磨，使侧面板与硅钢件的粘合面粗糙；

D、向气隙板的粘合面涂抹粘合剂，将气隙板放在两个硅钢件的气隙中，将硅钢件挤压使之与气隙板粘合固定；

E、向侧面板的粘合面涂抹粘合剂，将侧面板粘附在硅钢件的侧面，初步形成铁芯结构，利用专用设备对铁芯芯柱的六个面进行压紧固化，挤压力适中，使粘合剂填充在侧面板与硅钢件两侧面之间的空位处，同时也填充在气隙板两端部凹槽以及渗入硅钢件中，待粘合剂固化后，得到电抗器铁芯结构。其效果与将整个芯柱采用环氧灌封的效果相似，但确减小了产品体积和成本。

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、气隙板和侧面板粘合后，置于温度为55℃~65℃的环境中烘烤30~60min，使粘合剂完全固化。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：本发明通过设置侧面板，极大的抑制了硅钢件外侧或气隙两端的振动，具有极好的降噪作用。其效果与将整个芯柱采用环氧灌封的效果相似，但确减小了产品体积和成本，相比环氧灌封由于没有全封闭所以更利于散热。

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是粘合固定后的电抗器铁芯结构的结构示意图。

图3是具有多个硅钢件的电抗器铁芯结构简图。

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带有侧面板的电抗器铁芯结构，如图1和2所示，包括两个硅钢件100，该硅钢件100由多个层叠设置的硅钢片组成，两个硅钢件100平行设置，两个硅钢件100之间形成气隙102，该气隙102中设置有气隙板200，气隙板200通过粘合剂与硅钢件100粘合固定（图中没有画出气隙板上的粘合剂）。硅钢件100的两侧面通过粘合剂300固定有侧面板400，侧面板400封闭气隙102两端并同时与各硅钢件两端粘合固定，参见图1和2，通过将侧面板400设置在该特定的位置上，才可以实现封闭气隙102两端同时保证侧面板400与组成硅钢件100的各硅钢片端部固定连接，提高各硅钢片的稳固性，达到极好的降噪效果。实际应用中，气隙板200长度小于硅钢件100长度，在侧面板400与硅钢件100的粘合面上形成凹槽500（参见图2），在粘合时，凹槽500的存在可以容纳更多的粘合剂，进一步提高降噪效果。侧面板400的设置可以非常好的抑制硅钢件100的侧面（尤其是气隙的两端）所产生的振动，利用本发明的铁芯制作的电抗器工作时的噪声得到极大的降低，同时电抗器工作的稳定性和寿命得到极大的提高，其寿命延长至少一倍。

本实施例的粘合剂采用传统的粘合剂（即环氧树脂）。

本实施例中的侧面板400采用玻璃板，该玻璃板表面光滑。

本实施例还公开了该带有侧面板的电抗器铁芯结构的制作工艺，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100，利用胶带101捆绑初步固定，得到的硅钢件100与气隙板200或侧面板400粘合的粘合面上各硅钢片的毛刺方向一致；

C、制作气隙板200和侧面板400；

D、向气隙板200的粘合面涂抹粘合剂，将气隙板200放在两个硅钢件100的气隙102中，将硅钢件100挤压使之与气隙板200粘合固定；

E、向侧面板的粘合面涂抹粘合剂，将侧面板粘附在硅钢件的侧面，初步形成铁芯结构，对铁芯结构的六个面进行挤压，挤压力一致，使粘合剂填充气隙板两端部凹槽500以及渗入硅钢件中，待粘合剂固化后，得到电抗器铁芯结构。

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与多个气隙板200、侧面板400组成形成的铁芯结构，参见图3，具体需要根据电抗器的产品需求选择。

实施例2

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例中的侧面板400与硅钢件100的粘合面为粗糙面。

实施例3

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例中的侧面板400为纤维绝缘板，纤维绝缘板表面粗糙，具有许多毛刺。

实施例4

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例中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。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、气隙板和侧面板粘合后，置于温度为55℃~65℃的环境中烘烤30~60min，使粘合剂完全固化。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，粘合剂中还添加促进剂，该促进剂为促进剂DMP-30和促进剂CT-152X以质量比为1:1.2混合而成。

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（表面光滑的玻璃板）粘合固定。

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号电抗器和5号电抗器的数据比较，发现本发明的铁芯结构相对于传统的铁芯结构对噪声的抑制效果更好，随着时间的流逝，1号电抗器的噪声只是缓慢的增加，而5号电抗器的噪声开始急剧增大。

（2）1号电抗器和2号电抗器的数据比较，发现侧面板的粘合面设置成粗糙面，对噪声的抑制作用得到提高。

（3）1号电抗器和3号电抗器的数据比较，发现侧面板采用表面粗糙的纤维绝缘板，对噪声的抑制作用得到提高。

（4）1号电抗器和4号电抗器的数据比较，发现使用本发明提出的粘合剂可以进一步降低电抗器的噪声。

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 (8)

1.一种带有侧面板的电抗器铁芯结构，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，所述硅钢件的两侧面分别设置有侧面板，在侧面板与硅钢件的结合面涂有粘合剂，使硅钢件的两侧面与侧面板牢固的粘结成一个整体；所述侧面板封闭气隙两端并同时与各硅钢件两端粘合固定，所述气隙板长度小于硅钢件长度，在侧面板与硅钢件的粘合面上形成凹槽。

2.根据权利要求1所述的带有侧面板的电抗器铁芯结构，其特征在于，所述侧面板与硅钢件的粘合面为粗糙面。

3.根据权利要求2所述的带有侧面板的电抗器铁芯结构，其特征在于，所述侧面板为纤维绝缘板。

4.根据权利要求1所述的带有侧面板的电抗器铁芯结构，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所述的带有侧面板的电抗器铁芯结构的制作工艺，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，得到的硅钢件与气隙板或侧面板粘合的粘合面上各硅钢片的毛刺方向一致；

C、制作气隙板和侧面板，对侧面板进行打磨，使侧面板与硅钢件的粘合面粗糙；

D、向气隙板的粘合面涂抹粘合剂，将气隙板放在两个硅钢件的气隙中，将硅钢件挤压使之与气隙板粘合固定；

E、向侧面板的粘合面涂抹粘合剂，将侧面板粘附在硅钢件的侧面，初步形成铁芯结构，利用挤压设备对铁芯的六个面进行压紧，使粘合剂填充侧面板与硅钢件两侧面之间的空位处，同时也填充气隙板两端部凹槽以及渗入硅钢件中，待粘合剂固化后，得到电抗器铁芯结构。

6.根据权利要求5所述的带有侧面板的电抗器铁芯结构的制作工艺，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。

7.根据权利要求6所述的带有侧面板的电抗器铁芯结构的制作工艺，其特征在于，将硅钢件、气隙板和侧面板粘合后，置于温度为55℃~65℃的环境中烘烤30~60min，使粘合剂完全固化。

8.根据权利要求6所述的带有侧面板的电抗器铁芯结构的制作工艺，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。