CN106128687B - 一种降低非晶铁芯铁损的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要属非晶铁芯技术领域，具体涉及一种降低非晶铁芯铁损的方法。所述方法用于降低搭接式非晶铁芯的铁损，所述方法用制备所述非晶铁芯的非晶合金带材为原料，制备获得气隙填充物；将所述气隙填充物压入非晶铁芯搭接部分的气隙中，并所述气隙的两端涂胶密封，以消除非晶铁芯搭接部分的气隙，实现磁路闭合，降低非晶铁芯的损耗。所述方法通过将气隙填充物压入搭接式铁芯的气隙处，消除非晶铁芯的气隙，降低非晶铁芯的损耗，提高变压器效率。

Description

一种降低非晶铁芯铁损的方法
技术领域
本发明主要属非晶铁芯技术领域，具体涉及一种降低非晶铁芯铁损的方法。
背景技术
非晶合金的生产是采用超极速冷凝固使得原子来不及排列结晶，从而得到各向同性的铁磁性材料。目前，以铁、硅、硼等元素为主制备的非晶合金，因其没有晶粒、晶界的存在而具有比硅钢更低的铁损、更高的电阻率，逐步成为配电变压器铁芯的首选。
配电变压器中非晶铁芯的制造方法，其生产工艺流程主要包括：带材剪切、铁芯成型、热处理、中间测试以及固化。其中，搭接式铁芯制造过程中需要将剪切好的非晶带材进行码放和搭接，使得每组非晶合金片两端搭接。最后使得除搭接部分外的所有气隙全部排除。要求搭接长度不小于8mm，尺寸公差在0～-2.0mm之间。
配电变压器厂购入搭接式非晶铁芯后需从搭接处打开装入绕组，再将打开的非晶铁芯闭合即可装入变压器中使用。变压器挂网运行必然会存在空载损耗，空载损耗的大小对变压器的制造成本与运行经济性都有较大影响。非晶变压器在农村电网中被大力推广，主要是因为其空载损耗比硅钢变压器低70～80%。通常空载损耗包括铁芯的磁致损耗、涡流损耗及附加损耗三部分。根据磁路中的基尔霍夫定律可知，搭接缝处空气隙对整个磁路工作情况的影响极大。一般铁芯的磁导率要远远大于空气隙磁导率，也就是空气隙的磁阻要远大于铁磁材料的磁阻，因而磁路总磁动势绝大部分降落在空气隙磁阻上。因此在磁路中总是希望空气隙尽可能小，以降低气隙磁阻，使相应的磁动势建立更大的磁通。沿着非晶带材所构成的磁路传播的磁力线在空气隙处发生偏转，从相邻非晶带材处通过，造成非晶带材局部磁饱和；非晶带材磁路不完全闭合，导致漏磁通的产生。由此可见，安装有搭接式非晶铁芯的搭接型非晶变压器铁芯中气隙的存在将增大空载损耗。
非晶变压器比硅钢变压器的空载损耗低，而消除非晶变压器中因搭接缝而产生的气隙，将有利于进一步提高非晶变压器的效率，对落实节能减排，保护环境有着重要意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种降低非晶铁芯铁损的方法，所述方法用制备非晶铁芯的非晶带材作为制备气隙填充物的原材料；通过将气隙填充物压入搭接式铁芯的气隙处，消除非晶铁芯的气隙，降低非晶铁芯的损耗，提高变压器效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种降低非晶铁芯铁损的方法，所述方法用于降低搭接式非晶铁芯的铁损，所述方法采用非晶合金带材为原料，制备获得气隙填充物；将所述气隙填充物压入非晶铁芯搭接部分的气隙中，并在所述气隙的两端涂胶密封，以消除非晶铁芯搭接部分的气隙，实现磁路闭合，降低非晶铁芯的损耗；其中，用于制备气隙填充物的非晶合金带材与用于制备非晶铁芯的非晶合金带材的材质相同。
进一步地，所述气隙填充物的制备过程具体为：将非晶合金带材进行脆化处理，获得脆化处理后的非晶合金带材，然后将所述脆化处理后的非晶合金带材进行破碎细磨获得非晶粉末，将所述非晶粉末压制成型，获得气隙填充物。
进一步地，所述脆化处理具体为：在氮气气氛保护下，将非晶合金带材加热至300～400℃，保温时间10～60min，随炉冷却，获得脆化处理后的非晶合金带材。脆化处理过程中的处理温度及处理时间需要严格控制，若非晶带材在过低温度下进行，脆化处理后的脆化程度较低，不利于后续加工；反之，若处理温度过高，可能导致材料晶华，降低材料软磁性能。
进一步地，所述破碎细磨具体为：用球磨机将脆化处理后的非晶合金带材进行初步破碎，再用气流磨进行细磨，获得粒度为100～200um的非晶粉末；其中，在该步骤中，非晶粉末的粒度需要控制在100～200um，若粒度过大可增大气隙填充物的磁导率，但是带来损耗的增加；粒度过小可降低气隙填充物的损耗，但导致了磁导率的降低。
进一步地，所述压制成型具体为：将非晶粉末以及粘接剂混合搅拌均匀，放入模具中压制成型；其中，所述粘接剂的质量为所述非晶粉末质量的2～5%。
进一步地，所述粘接剂为环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、酚醛树脂和聚氨酯中的任意一种；其中本发明所选用的粘接剂可方便气隙填充物的成型，同时也可起到绝缘作用。
进一步地，所述气隙填充物长度为150～300mm。
进一步地，采用非晶铁芯生产过程中的产生的非晶合金带材边角料来制备气隙填充物。
本发明的有益技术效果：
本发明选用同非晶铁芯相同的非晶带材作为制备气隙填充物的原材料，可以保证磁路各处的导磁率一致，不会因为导磁率的不同而导致磁力线的偏聚，造成铁芯局部过饱和。
本发明制备气隙填充物的原材料可以直接采用非晶铁芯生产过程中的产生的非晶合金带材边角料，不会过多增加铁芯成本。
将气隙填充物压入气隙后，在其两侧涂胶密封可以防止磁粉在使用过程中混入变压器油。综合以上效果，本发明所述方法可以提高安装有搭接式非晶铁芯的非晶配电变压器效率，降低损耗。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
一种降低非晶铁芯铁损的方法，所述方法用于降低搭接式非晶铁芯的铁损，所述方法采用用于制备所述非晶铁芯的非晶合金带材为原料，制备获得气隙填充物；将所述气隙填充物压入非晶铁芯搭接部分的气隙中，并在所述气隙的两端涂胶密封，以消除非晶铁芯搭接部分的气隙，实现磁路闭合，降低非晶铁芯的损耗。
采用170mm的铁硅硼非晶带材（牌号为1K101）制备气隙填充物。气隙填充物具体制备过程如下：
脆化热处理，保温温度380℃，保温时间20min，氮气保护，随炉冷却。
脆化后的非晶带材用球磨机进行初步破碎，再放入气流磨进行细磨，最终获得140um的非晶粉末。
将非晶粉末以及粘接剂混合搅拌均匀，放入模具中压制成型；其中，所述粘接剂为环氧树脂，所述粘接剂的质量为所述非晶粉末质量的2%。
最终获得底面直径为4～6mm，长度为180mm的圆柱状气隙填充物。
打开容量为50kVA，宽度为170mm的非晶铁芯装入绕组后，将铁芯对接并固定好。将上述制备的气隙填充物压入气隙处，并在气隙的两端涂胶密封。
测量压入气隙填充物后的非晶铁芯的性能，在1.3T，50Hz的测试条件下，单位空载损耗为0.16W/kg；而没有进行填充的非晶铁芯在1.3T，50Hz的测试条件下，单位空载损耗为0.18W/kg。可见，利用本实施例制备的气隙填充物进行填充气隙后，非晶铁芯的空载损耗进一步降低。
实施例2
一种降低非晶铁芯铁损的方法，所述方法用于降低搭接式非晶铁芯的铁损，所述方法采用用于制备所述非晶铁芯的非晶合金带材为原料，制备获得气隙填充物；将所述气隙填充物压入非晶铁芯搭接部分的气隙中，并在所述气隙的两端涂胶密封，以消除非晶铁芯搭接部分的气隙，实现磁路闭合，降低非晶铁芯的损耗。
采用生产容量为50kVA，宽度为170mm的非晶铁芯产生的废料作为原材料制备气隙填充物。具体制备过程如下：
脆化热处理，保温温度380℃，保温时间20min，氮气保护，随炉冷却。
脆化后的非晶带材用球磨机进行初步破碎，再放入气流磨进行细磨，最终获得140um的非晶粉末。
将非晶粉末以及粘接剂混合搅拌均匀，放入模具中压制成型；其中，所述粘接剂为聚酰胺，所述粘接剂的质量为所述非晶粉末质量的3%。
最终获得长度180mm的柱状气隙填充物。
打开容量为50kVA，宽度为170mm的非晶铁芯装入绕组后，将铁芯对接并固定好。将上述制备的气隙填充物压入气隙处，并在气隙的两端涂胶密封。
测量压入气隙填充物后的非晶铁芯的性能，在1.3T，50Hz的测试条件下，单位空载损耗为0.16W/kg；而没有进行填充的非晶铁芯在1.3T，50Hz的测试条件下，单位空载损耗为0.18W/kg。可见，利用本实施例制备的气隙填充物进行填充气隙后，非晶铁芯的空载损耗进一步降低。
对比实施例1与实施例2，最大不同之处在于，实施例2中用于制备气隙填充物的原料为制备非晶铁芯所产生的废料，但是从测量数据来看，实施例1与实施例2的测试结果一致，因此，测试结果表明，将生产非晶铁芯产生的废料用来生产气隙填充物是完全可行的，该方法可以大大降低成本。

Claims (5)

1.一种降低非晶铁芯铁损的方法，其特征在于，所述方法用于降低搭接式非晶铁芯的铁损，所述方法采用非晶合金带材为原料，制备获得气隙填充物；将所述气隙填充物压入非晶铁芯搭接部分的气隙中，并在所述气隙的两端涂胶密封，以消除非晶铁芯搭接部分的气隙，实现磁路闭合，降低非晶铁芯的损耗；其中，用于制备气隙填充物的非晶合金带材与用于制备非晶铁芯的非晶合金带材的材质相同。
2.根据权利要求1所述一种降低非晶铁芯铁损的方法，其特征在于，所述气隙填充物的制备过程具体为：将非晶合金带材进行脆化处理，获得脆化处理后的非晶合金带材，然后将所述脆化处理后的非晶合金带材进行破碎细磨获得非晶粉末，将所述非晶粉末压制成型，获得气隙填充物。
3.根据权利要求2所述一种降低非晶铁芯铁损的方法，其特征在于，所述脆化处理具体为：在氮气气氛保护下，将非晶合金带材加热至300～400℃，保温时间10～60min，随炉冷却，获得脆化处理后的非晶合金带材。
4.根据权利要求2所述一种降低非晶铁芯铁损的方法，其特征在于，所述破碎细磨具体为：用球磨机将脆化处理后的非晶合金带材进行初步破碎，再用气流磨进行细磨，获得粒度为100～200um的非晶粉末。
5.根据权利要求2所述一种降低非晶铁芯铁损的方法，其特征在于，所述压制成型具体为：将非晶粉末以及粘接剂混合搅拌均匀，放入模具中压制成型；其中，所述粘接剂的质量为所述非晶粉末质量的2～5%；
所述粘接剂为环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、酚醛树脂和聚氨酯中的任意一种；
所述气隙填充物长度为150～300mm。
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