CN106373736A - 一种机车牵引变压器的卷铁芯结构 - Google Patents

Abstract

一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，本发明涉及一种卷铁芯结构。目前，叠铁芯结构变压器损耗高、噪音大、低过载、频繁短路、重量大。本发明包括铁芯框、用绑扎带、4个夹件、紧固装置，铁芯框为硅钢片料带卷绕而成的单相两柱卷铁芯结构；铁芯框的上下铁轭位置设有与其截面外形相配的支撑垫块；铁芯框左右两铁芯柱的前后表面及左右表面贴设有撑板，撑板与铁芯贴合面开有油流通道，铁芯框的铁轭与夹件之间设有绝缘隔板；绑扎带包括绑扎铁芯柱的大绑扎带和绑扎在支撑垫块上的小绑扎带，大绑扎带绑扎住撑板和铁芯柱。本技术方案提升了结构的稳定性和可靠性，降低了变压器重量，空载损耗和空载低，噪音小，节能效果好，制造工艺简单。

Description

一种机车牵引变压器的卷铁芯结构

技术领域

本发明涉及一种卷铁芯结构，尤其是一种机车牵引变压器的卷铁芯结构。

背景技术

随着近年来我国电气化铁路的高速发展，使得机车牵引变压器的数量和容量越来越大，尽管机车牵引变压器的效率高，但是我国的电气化铁路牵引负荷率却不高，单台变压器等效平均负荷率仅为35%-45%之间，机车牵引变压器空载损耗问题就此凸显出来。变压器损耗中的空载损耗来自于铁芯损耗，主要发生在变压器铁芯叠片内，因交变的磁力线通过铁芯产生磁滞及涡流而带来的损耗。

以往机车牵引变压器铁芯采用叠铁芯结构，从结构方面面来说，由于机车牵引变压器运行条件的特殊性，变压器自身结构必须能够满足机车启动停止和加减速时的加速度和震动冲击，为了增加叠铁芯结构的稳定性，一般都会在铁芯上下铁轭处使用穿心拉杆来防止硅钢片每层之间相互错位，这种结构固然能够满足现有机车变压器的运行要求，但其铁芯毕竟不是一个整体，频繁的震动冲击必然会使硅钢片之间产生气隙，加之铁轭穿心螺杆处开孔，必然会增加铁芯的涡流损耗；从制造工艺方面来说，叠铁芯结构制造工艺复杂，铁芯叠片由人工一片一片叠装而成，受操作者操作技能影响较大，且需要进行线圈套装和上铁轭插片，生产工序复杂且生产周期较长；从铁芯重量上来说，叠铁芯重量相对较重，且为了增加铁芯叠片的稳定性，会增加一些固定装置，这都会使变压器的整个重量增加。由于以上叠铁芯的结构、制造工艺等因素导致变压器的空载损耗大、空载电流大、噪音大、重量高、铁芯稳定性差，叠铁芯结构变压器难以满足铁路牵引线路的低损耗、低噪音、高过载、频繁短路、重量轻等特殊使用要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，以提升结构可靠性和降低空载损耗为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，包括铁芯框、用于绑扎铁芯框的绑扎带、用于夹持铁芯上下铁轭的4个夹件、用于固定夹件和铁芯框的紧固装置，所述的铁芯框为硅钢片料带卷绕而成的单相两柱卷铁芯结构；铁芯框的上下铁轭位置设有与其截面外形相配的支撑垫块；铁芯框左右两铁芯柱的前后表面及左右表面贴设有撑板，撑板与铁芯贴合面开有油流通道，铁芯框的铁轭与夹件之间设有绝缘隔板；所述的绑扎带包括绑扎铁芯柱的大绑扎带和绑扎在支撑垫块上的小绑扎带，大绑扎带绑扎住撑板和铁芯柱。通过采用卷铁芯结构替代传统机车牵引变压器的叠铁芯结构，取消了传统叠铁芯的穿心拉杆，增强了铁芯的结构稳定性和可靠性，降低了铁芯的重量， 由于卷铁芯的磁通分布与温度分布更均匀，整个磁路中无气隙，磁阻小，空载损耗和空载电流比常规叠铁芯变压器更低。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

所述的上下铁轭共设有1组或多组对称的支撑垫块，每组支撑垫块包括4个对称的直角三角形支撑垫块，其中支撑垫块的三角形斜边与铁轭截面相配合。通过设置支撑垫块，使夹件夹紧处更加平整，便于夹件夹紧，提升了夹件夹紧的稳定性和可靠性。

所述的每个支撑垫块的直角角部设有与铁轭截面同向的绑带槽。通过增加绑带槽，使小绑扎带能够稳定牢固的绑扎在铁轭的支撑垫块上。

所述的绑带槽为倒角槽，倒角面与两侧的三角形直角边平面之间为圆弧过渡。倒角槽便于加工，圆弧过渡去掉了锐角，不会损伤小绑扎带。

所述的紧固装置包括长拉杆、短拉杆及铁轭支板，所述的长拉杆固接住铁芯框同侧夹件，所述的短拉杆固接住铁芯前后方向的前后夹件，所述的铁轭支板贴合设置于上下铁轭的外侧支撑垫块，并且铁轭支板的前后两端与两侧的夹件固接。通过在夹件上不同方向设置拉杆等固定结构，使铁芯框和夹件更加牢固可靠。

所述的长拉杆和短拉杆均为双头螺杆，并通过螺栓与夹件固接。通过螺栓固接，便于拆装维护。

每个夹件均包括夹持铁芯的长方形夹持平板、固接于夹持平板两长边侧的用于固定长拉杆的长拉杆固定板和用于固定铁轭支板的支板固定板，所述的长拉杆固定板和支板固定板两侧的端部之间固接有支撑板。长方形夹持平板便于夹持铁轭，长拉杆固定板、支板固定板及支撑板一方面增强了夹件的结构强度，另外也便于长拉杆和铁轭支板的固定。

每个夹件上均设有多个左右对称的加强筋，所述的加强筋与固定板和夹持平板均垂直连接。通过设置加强筋，增强了夹件的结构强度。

所述的每块夹持平板均设有左右对称的2个穿设短拉杆的拉杆孔；每块长拉杆固定板设有左中右3个穿设长拉杆的拉杆孔。通过合理数量和位置的拉杆孔的设置，使紧固装置的夹紧结构更合理、更牢固。

每个夹件的夹持平板上均设有接地线柱。通过设置接地线柱方便铁芯实现接地操作。

铁芯框上下铁轭位置和夹件紧固时无穿心拉杆，铁芯框上下铁轭处无用于穿心拉杆的拉杆穿孔。结构简单，加工简便。

有益效果：在机车牵引变压器中，通过应用卷铁芯代替传统的叠铁芯结构，提升了结构的稳定性和可靠性，降低了变压器重量，使空载损耗和空载电流比常规叠铁芯变压器大大降低，有效地降低了噪音，节能效果显著，并且制造工艺更简单，变压器硅钢片原材料利用率高，制造工艺精度更易控制，生产能力大幅提高，满足电气化铁路机车牵引变压器的使用及绿色节能要求。

附图说明

图1是本发明正视结构示意图。

图2是本发明侧视结构示意图。

图3是本发明俯视结构示意图。

图中：1-铁芯框；2-撑板；3-大绑扎带；4-支撑垫块；5-绝缘隔板；6-夹件；7-铁轭支板；8-接地线柱；9-长拉杆；10-短拉杆；11-小绑扎带；601-夹持平板；602-长拉杆固定板；603-支板固定板；604-支撑板；605-加强筋。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1-3所示，一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，包括铁芯框1、用于绑扎铁芯框1的绑扎带、用于夹持铁芯上下铁轭的4个夹件6、用于固定夹件6和铁芯框1的紧固装置，铁芯框1为硅钢片料带卷绕而成的单相两柱卷贴芯结构；铁芯框1的上下铁轭位置设有与其截面外形相配的支撑垫块4；铁芯框1左右两铁芯柱的前后表面及左右表面贴设有撑板2，撑板与铁芯贴合面开有油流通道，铁芯框1的铁轭与夹件6之间设有绝缘隔板5；绑扎带包括绑扎铁芯柱的大绑扎带3和绑扎在支撑垫块4上的小绑扎带11，大绑扎带3绑扎住撑板2和铁芯柱。通过采用卷铁芯结构替代传统机车牵引变压器的叠铁芯结构，取消了传统叠铁芯的穿心拉杆，增强了铁芯的结构稳定性和可靠性，降低了铁芯的重量， 由于卷铁芯的磁通分布与温度分布更均匀，整个磁路中无气隙，磁阻小，空载损耗和空载电流比常规叠铁芯变压器更低。

为了方便夹件6夹紧，上下铁轭共设有4组对称的支撑垫块4，每组支撑垫块4包括4个对称的直角三角形支撑垫块4，其中支撑垫块4的三角形斜边与铁轭截面相配合。通过设置支撑垫块4，使夹件6夹紧处更加平整，便于夹件6夹紧，提升了夹件6夹紧的稳定性和可靠性。

为了便于绑扎带绑扎，每个支撑垫块4的直角角部设有与铁轭截面同向的绑带槽。通过增加绑带槽，使小绑扎带11能够稳定牢固的绑扎在铁轭的支撑垫块4上。

为了便于加工和不损伤绑扎带，绑带槽为倒角槽，倒角面与两侧的三角形直角边平面之间为圆弧过渡。倒角槽便于加工，圆弧过渡去掉了锐角，不会损伤小绑扎带11。

为了使夹件6和铁芯框1更加牢固，紧固装置包括长拉杆9、短拉杆10及铁轭支板7，长拉杆9固接住铁芯框1同侧夹件6，短拉杆10固接住铁芯前后方向的前后夹件6，铁轭支板7贴合设置于上下铁轭的外侧支撑垫块4，并且铁轭支板7的前后两端与两侧的夹件6固接。通过在夹件6上不同方向设置拉杆等固定结构，使铁芯框1和夹件6更加牢固可靠。

为了便于拆装，长拉杆9和短拉杆10均为双头螺杆，并通过螺栓与夹件6固接。通过螺栓固接，便于拆装维护。

为了使夹件6的结构稳定牢固，每个夹件6均包括夹持铁轭的长方形夹持平板601、固接于夹持平板601两长边侧的用于固定长拉杆9的长拉杆固定板602和用于固定铁轭支板7的支板固定板603，长拉杆固定板602和支板固定板603两侧的端部之间固接有支撑板604。长方形夹持平板601便于夹持铁轭，长拉杆固定板602、支板固定板603及支撑板604一方面增强了夹件6的结构强度，另外也便于长拉杆9和铁轭支板7的固定。

为了更好的提升夹件6的结构强度，每个夹件6上均设有6个左右对称的加强筋605，加强筋605与固定板和夹持平板601均垂直连接。通过设置加强筋605，增强了夹件6的结构强度。

为了使夹件6紧固受力均匀，每块夹持平板601均设有左右对称的2个穿设短拉杆10的拉杆孔；每块长拉杆固定板602设有左中右3个穿设长拉杆9的拉杆孔。通过合理数量和位置的拉杆孔的设置，使紧固装置的夹紧结构更合理、更牢固，夹件6及铁芯框1的夹紧力分布更均匀。

为了方便铁芯框1的接地，每个夹件6上均设有接地线柱8。通过设置接地线柱8方便铁芯实现接地操作。

制作时，首先整好铁芯卷绕设备的相关参数，使不同宽度的硅钢片料带依次连续卷绕，最终卷制成截面接近圆的铁芯框1，将撑板2贴设在铁芯芯柱前后表面和左右表面，用大绑扎带3包扎紧；在上下铁轭的前后两侧均放置支撑垫块4，一共4组，每组4块放置于铁轭侧面的台阶处，放置时注意与铁芯框1、铁轭支板7的配合，用小绑扎带11包扎紧；将4个夹件6放置到铁芯框1的上下铁轭处，夹件6和铁轭之间放置绝缘隔板5；用长拉杆9、短拉杆10及铁轭支板7连接紧固4个夹件6，最后先将铁芯框1与夹件6通过接地引线一点连接，再将夹件6的接地线柱8与变压器的箱盖通过接地引线连接，并由箱盖引出后接地。本实例的卷铁芯硅钢料带之间没有接缝，铁芯的磁通分布与温度分布近乎趋于均匀，由于工作磁通的方向始终沿着轧制方向，还可以充分发挥方向性，实现硅钢片优越的电磁性能，铁损工艺系数下降明显，铁芯在制造过程中经过真空退火处理，能基本消除内应力，磁路各处均无高磁阻存在，空载损耗和空载电流比常规叠铁芯变压器可降低30%左右，噪音水平可降低7-10dB、铁芯截面填充系数高、过负荷及抗短路能力强。

以上图1-3所示的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (11)

1.一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，包括铁芯框（1）、用于绑扎铁芯框（1）的绑扎带、用于夹持铁芯上下铁轭的4个夹件（6）、用于固定夹件（6）和铁芯框（1）的紧固装置，其特征在于：所述的铁芯框（1）为硅钢片料带卷绕而成的单相两柱卷铁芯结构；铁芯框（1）的上下铁轭位置设有与其截面外形相配的支撑垫块（4）；铁芯框（1）左右两铁芯柱的前后表面及左右表面贴设有撑板（2），铁芯框（1）的铁轭与夹件（6）之间设有绝缘隔板（5）；所述的绑扎带包括绑扎铁芯柱的大绑扎带（3）和绑扎在支撑垫块（4）上的小绑扎带（11），大绑扎带（3）绑扎住撑板（2）和铁芯柱。

2.根据权利要求1所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：所述的上下铁轭共设有1组或多组对称的支撑垫块（4），每组支撑垫块（4）包括4个对称的直角三角形支撑垫块（4），其中支撑垫块（4）的三角形斜边与铁轭截面相配合。

3.根据权利要求1所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：所述的每个支撑垫块（4）的直角角部设有与铁轭截面同向的绑带槽。

4.根据权利要求3所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：所述的绑带槽为倒角槽，倒角面与两侧的三角形直角边平面之间为圆弧过渡。

5.根据权利要求1所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：所述的紧固装置包括长拉杆（9）、短拉杆（10）及铁轭支板（7），所述的长拉杆（9）固接住铁芯框（1）同侧夹件（6），所述的短拉杆（10）固接住铁芯前后方向的前后夹件（6），所述的铁轭支板（7）贴合设置于上下铁轭的外侧支撑垫块（4），并且铁轭支板（7）的前后两端与两侧的夹件（6）固接。

6.根据权利要求5所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：所述的长拉杆（9）和短拉杆（10）均为双头螺杆，并通过螺栓与夹件（6）固接。

7.根据权利要求1所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：每个夹件（6）均包括夹持铁轭的长方形夹持平板（601）、固接于夹持平板（601）两长边侧的用于固定长拉杆（9）的长拉杆固定板（602）和用于固定铁轭支板（7）的支板固定板（603），所述的长拉杆固定板（602）和支板固定板（603）两侧的端部之间固接有支撑板（604）。

8.根据权利要求7所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：每个夹件（6）上均设有多个左右对称的加强筋（605），所述的加强筋（605）与固定板和夹持平板（601）均垂直连接。

9.根据权利要求7所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：所述的每块夹持平板（601）设有左右对称的2个穿设短拉杆（10）的拉杆孔；每块长拉杆固定板（602）设有左中右3个穿设长拉杆（9）的拉杆孔。

10.根据权利要求1所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：每个夹件（6）上均设有接地线柱（8）。

11.根据权利要求1所述的一种机车牵引变压器的卷铁芯结构，其特征在于：铁芯框（1）上下铁轭位置和夹件（6）紧固时无穿心拉杆，铁芯框上下铁轭处无用于穿心拉杆的拉杆穿孔。