CN106067367B - 变压器铁心 - Google Patents

Abstract

一种变压器铁心，包括：多个铁心钢叠片；至少一个导向槽，其在形成多个铁心钢叠片中的每一个的钢板的表面上；和至少一个形状保持架，其附接于将多个钢板接到一起的至少一个导向槽。

Description

变压器铁心

技术领域

本发明一般涉及变压器铁心，电力系统中使用的配电/输电变压器的一体的部分，且更具体地，涉及变压器铁心的多个铁心钢叠片(core steel lamination)以及多个铁心钢叠片的组装方法。

背景技术

变压器是一种具有铁心和缠绕在铁心上两个或更多个绕组的静电起电机(staticmachine)。这样的变压器通过电磁感应在不改变频率的情况下将一个电路的电力变换为另一个电路的电力。

电磁感应横跨暴露于随时间变化的磁场的导体而产生电动势。且大多数变压器都用于在电力应用中增加或减小交流电的电压。

对于大型电力变压器，通过排列多个铁心钢叠片来组装变压器铁心。且多个铁心钢叠片中的每一个都包括多个具有3％至4％硅含量和0.23mm至0.35mm厚度的钢板。

一般说来，这种大容量变压器的叠片铁心具有大约1,000mm的厚度或比1,000mm大的厚度。它因而需要堆叠几千个0.23mm至0.35mm厚度的硅钢板。而且，为了便于堆叠这些硅钢板，根据制造需要，过去常在每个硅钢板上钻一个或多个孔。

图1示出在形成用于大型电力变压器的成品变压器铁心的组装中的传统变压器铁心100的示例。

此处，多个铁心钢叠片110、120、130和140被排列以接收更多的硅钢板。

例如，当叠片铁心完全组装好时，则铁心钢叠片110可以为铁心底部磁轭。且由于此，叠片130可以为铁心顶部磁轭，而叠片120和140可以为连接铁心底部磁轭和铁心顶部磁轭的一对腿。

为了构造叠片铁心100，这四个堆叠组装的铁心钢叠片110、120、130和140通过各种手段结合在一起。

图1并未给出如何组装四个铁心钢叠片的细节。但在图2A和2B中，钢板211和221具有拼接接头使得每个板的前端接至另一个板的前端。

在图1中，形成铁心钢叠片110、120、130和140的每一个钢板中的每一个在其表面都分别具有至少一个预设尺寸的孔。例如，这些孔指示钢板至第一铁心钢叠片110上的位置150和170的区域。

在组装形成成品叠片形状的同时，这些孔还保持其叠片处于恰当形状。为了类似快速堆叠的目的，第二铁心钢叠片120由具有多个孔的钢板组成。而且，这些孔具有20mm至30mm的平均直径。

在图1中，钢板上描绘的多条箭头线示出当电流流过缠绕在铁心钢叠片110、120、130和140上的绕组(未示出)时示例性的磁场的流。

此处，由于这些孔，磁通量在钢板的整个表面上并不是很均匀。更确切来说，邻近孔的磁通量线比远离孔的其他区域的磁通量线更集中。而且，这样变形的磁通量分布降低了变压器的电气性能。

如图1所示，这些钻孔占用了钢板的材料使得减小了铁心的叠层系数。此外，在每个钢板上冲制堆叠孔时形成毛边。

毛边形成堆叠钢板之间的间隙，从而造成铁心的叠层系数减小。另外，当交流电(AC)流过缠绕在铁心上的绕组时，具有堆叠孔的变压器铁心产生噪声。每个堆叠钢板之间的间隙使振动噪声更大。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种利用中空容器覆盖铁心钢叠片用于快速且安全地堆叠形成铁心钢叠片的多个的一个或多于一个铁心钢板材的方法。

然而，因为本方法仅消除了固定叠片的钢板的孔的需要，所以部分有效。问题在于，使中空容器的形状对应于变压器铁心钢叠片的独特形状，例如大肚皮形状，是一项困难且既耗时又耗成本的任务。

发明内容

本发明旨在解决上述问题。使用形状保持架便于组装铁心钢叠片。

此形状保持架通过相应的导向槽固定或附接于叠片铁心，使得导向槽不会减弱铁心钢叠片的期望的电磁特征。

附接于铁心钢叠片的一个或多个形状保持架提高了叠片铁心的叠层系数并减小了来自传统孔的振动噪声。这些保持架还有效防止因使用传统变压器铁心带来的温度升高。

此外，接受形状保持架的相应的导向槽位于具有最弱强度的磁场强度的位置处。

因此，形状保持架附接于导向槽有效地使由传统堆叠孔导致的钢板表面的磁通量密度变化最小化，从而提高变压器性能。

本发明的示例性实施例提供了一种叠片变压器铁心，包括：多个铁心钢叠片；至少一个导向槽，其在形成多个铁心钢叠片中的每一个的钢板的表面上；和至少一个形状保持架，其附接于将多个钢板接在一起的至少一个导向槽。

在这种情况下，至少一个导向槽形成于如下位置处：当电流流过叠片变压器铁心时，在所述位置处，钢板的磁通量密度的任何变化被最小化。

在这种情况下，至少一个导向槽形成于叠片变压器铁心的外周侧处。

在这种情况下，至少一个导向槽具有曲线形状或多边形形状。

在这种情况下，导向槽的数量与其中形成有至少一个导向槽的每个钢板的尺寸成比例。

在这种情况下，至少一个导向槽中的每一个都具有与形状保持架的横截面相同的形状。

在这种情况下，形状保持架与至少一个导向槽中的每一个能分离。

在这种情况下，形状保持架的长度与多个铁心钢叠片中每一个的厚度成比例。

附图说明

所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，其并入本说明书中且构成本说明书一部分，附图中示出了示例性的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1是示出传统变压器铁心的示例的剖视图；

图2A是示出根据本发明的示例性实施例的变压器的剖视图；

图2B是显示根据本发明的变压器的钢板的接头的剖视图；

图3是示出根据本发明的导向槽和形状保持架的示例的剖视图；以及

图4是显示根据本发明的堆叠变压器铁心的钢板的工序的流程图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述根据本发明的叠片变压器铁心结构及其制造方法。

参照图2A，示出了根据本发明的示例性实施例的变压器铁心200。叠片变压器铁心200具有四个铁心钢叠片210、220、230和240。这四个钢叠片210、220、230和240是由多个沿着变压器铁心200的厚度方向堆叠的薄钢板制成。

形状保持架250、260、270和280分别植入四个钢叠片210、220、230和240的边缘的中部。形状保持架250、260、270和280沿着变压器铁心200的厚度方向竖立或垂直于地面竖立。

这些形状保持架的长度被设定为与铁心钢叠片210、220、230和240的厚度成比例，且可以根据其他技术需求来变化。

借助于形状保持架250、260、270和280，将薄钢板211、221、231和241快速堆叠在其相应的铁心钢叠片210、220、230和240上。并且，接合至部分组装好的铁心钢叠片的形状保持架，在形成铁心200的完整形状的同时，有助于保持铁心处于其恰当形状。

如图2A所示，多个导向槽211a、221a、231a和241a可以排布在钢板211、221、231和241的外缘处。它们的位置被限定在于使导向槽避开磁通流的路径。因此，当电流流过缠绕在变压器铁心200上的绕组(未示出)时，能够使由于孔(导向槽)而预期发生的磁场线密度的任何变化被最小化。也就是，导向槽占用钢板中不影响原始通量密度的任意位置。

当铁心在组装中时，植入铁心的保持架250、260、270和280能够便于钢板的安置和轻松组装。形状保持架250、260、270和280分别填入导向槽211a、221a、231a和241a。而且，这些被填充的槽能够使惯常于由如上所述的堆叠孔引起的钢板的磁通量密度的任何变化最小化。

作为本发明的示例，形状保持架的材料可以与硅钢板的材料相同。

作为本发明的示例，形状保持架250、260、270和280可以与导向槽211a、221a、231a和241a能分离。

导向槽211a、221a、231a和241a的形状和数量通过考虑诸如制造变压器铁心的容易性、变压器噪声的降低，以及磁通量密度的变化的因素来确定。

导向槽的数量可以与在其中待形成导向槽的钢板的面积成比例。导向槽的数量还通过考虑铁心的铁心钢叠片210、220、230和240的宽度，铁心200的高度等来确定。

形状保持架250、260、270和280的长度通过用户的技术需求确定。

如图2B所示，钢板211、221、231和241可以具有拼接接头290使得每一个钢板的前端能够接合至另一个钢板的前端。

图3示出如本发明实施例的形成在钢板中的导向槽的形状和附接于导向槽的形状保持架的形状。

作为本发明的示例性实施例，变压器铁心200的钢板300具有楔形的形状保持架320和接受楔形的形状保持架320的插入的楔形的导向槽310。

在本发明另一示例性实施例中，变压器铁心200的钢板300具有矩形的形状保持架350和接受矩形的形状保持架350的插入的矩形的导向槽340。

然而，导向槽的形状以及形状保持架和导向槽的形状并不局限于上述形状。也就是，根据其他技术需求，钢板中的导向槽可以形成曲线形状，而附接于曲线的导向槽的形状保持架可以具有相同的曲线形状。

一个或多个导向槽可以具有基于在其中形成导向槽的钢板的面积的上述具体形状。另外，根据本发明的形状保持架可以由容易制造的材料制成。

图4显示制成根据本发明的变压器铁心的工序。

第一步骤为步骤S1：在形成变压器铁心200的多个钢板上形成一个或多个导向槽。导向槽形成于当电流流动于成品变压器铁心200中时给第一个钢板的磁通量密度带来最小影响的一个或多个区域中。导向槽的形状和数量通过考虑包括铁心的制造的简易性、变压器噪声的降低，以及铁心的叠层系数的提高的技术问题来确定。

第二步骤为步骤S2：组装形状保持架和多个钢板中的第一钢板。当形状保持架插入导向槽时，钢板的整个表面可以是平面的。因此，可以除去钢板上的定向导致磁通量密度的不均匀性的孔。形状保持架可以由允许形状保持架的长度被轻松调整而与铁心体对齐的材料制成。

第三步骤为步骤S3：通过与地面垂直竖立的形状保持架将多个钢板中的第二钢板堆叠在第一钢板上。通过使用形状保持架，可以显著省时地制造变压器铁心。

第四步骤为步骤S4：继续堆叠钢板以形成成品变压器铁心。

Claims (7)

1.一种叠片变压器铁心，包括：

多个铁心钢叠片，每个铁心钢叠片由沿变压器铁心的厚度方向堆叠的多个钢板形成；

至少一个导向槽，其在所述多个钢板中的每一个钢板的表面上；

至少一个形状保持架，其附接于将所述多个钢板接到一起的所述至少一个导向槽中的每一个导向槽；

其中，所述多个铁心钢叠片中的每个铁心钢叠片的横截面包括接合在一起以形成方形的4个相同的梯形；

其中，所述至少一个形状保持架中的每个形状保持架形成在所述多个钢板的外周侧的中心，并且

其中，所述多个钢板中的每一个钢板的两端形成为与相邻的钢板以交替重叠的方式相接的阶梯。

2.如权利要求1所述的叠片变压器铁心，其中所述至少一个导向槽形成于如下位置处：当电流流过所述叠片变压器铁心时，在所述位置处所述钢板的磁通量密度的任何变化被最小化。

3.如权利要求1所述的叠片变压器铁心，其中所述至少一个导向槽具有曲线形状或多边形形状。

4.如权利要求1所述的叠片变压器铁心，其中导向槽的数量与在其中形成所述至少一个导向槽的每一个钢板的尺寸成比例。

5.如权利要求1所述的叠片变压器铁心，其中所述至少一个导向槽中的每一个具有与所述形状保持架的横截面相同的形状。

6.如权利要求1所述的叠片变压器铁心，其中所述形状保持架与所述至少一个导向槽中的每一个能分离。

7.如权利要求1所述的叠片变压器铁心，其中所述形状保持架的长度与所述多个铁心钢叠片中的每一个的厚度成比例。