CN106847477A - 一种环型电源变压器替代ei型叠片硅钢铁芯变压器的方法和环形电源变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法以及一种环形电源变压器，替代方法主要包括如下步骤：获得EI型变压器铁芯重量、长度、宽度、高度；得到环形铁芯的重量、外径、厚度；将硅钢废料加工出宽型带料、窄型带料和片状角料；制作复合式卷绕带并卷绕环形铁芯；计算出环型变压器各初次级线圈匝数并在环形铁芯上进行绕线操作；制作环形变压器底座并安装。本发明方法流程简单，实施方便，能回收废旧资源，有助于环保，能提升变压器性能并能降低成本，有助于环形变压器的普及推广。本发明的环形电源变压器利用废旧资源制作铁芯，并在变压器内部安装自复式过流保护片，节省了资源，提高了变压器的性能。

Description

一种环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法和 环形电源变压器

技术领域

本发明涉及变压器生产加工领域，具体的说是一种环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法以及一种环形电源变压器。

背景技术

众所周知，环形电源变压器与EI型叠片硅钢铁芯变压器相比具有转换效率高、温升低、干扰小、设计灵活的优点。但是，环形电源变压器有一个致命的缺陷：造价高。

绕制环形变压器所用的铁心即环形铁心，是变压器造价高的重要原因。现有的环形铁芯一般采用冷轧晶粒取向硅钢片（片厚一般为0.35mm以下）整带沿着“取向”方向卷制而成，再经过热处理及浸渍，使铁心的磁性能得到恢复。由于其特殊的结构使环形铁心性能比EI形和C形的更佳，环形铁芯具有诸多优点，但是，尽管如此，铁芯的制作成本很高，因此，环型变压器多局限用于高级音响和仪器仪表等对性能要求高的领域，成本问题成为限制环形变压器推广应用的重要原因。

材料成本是影响环形铁芯成本的重要因素，即硅钢材料的成本。而在某些领域却存着大量的硅钢废料，例如：在钢铁企业制造硅钢的过程中，在制造大型变压器（例：电力变压器）铁芯的过程中，在拆解大功率变压器的过程中，在回收全球废旧变压器和废旧硅钢资源的过程中，均产生了大量（厚度0.35mm以下）的废旧硅钢带和角料，其中硅钢带一般为较短和较窄的带料，无法直接绕制成小规格的环形变压器。对于这些废旧资源的利用，目前有两种回收利用方法：1）冲压成更小的E型或EI矽钢片；2）重新冶炼。对于第一种利用方法，仍然会进一步的产生更小的废旧带料、角料资源，利用不彻底，对于第二种利用方法，会浪费资源和能源且不环保。

在铜包铝漆包线诞生以前，电子变压器线圈基本以铜漆包线为主，铝漆包线由于不易焊接、易氧化等劣根性，采用的较少。但是，铜资源全球匮乏，电力行业对铜过度依赖，使得铜成为除金银之外的带有金融性质的金属，铜线的价格也居高不下。铜包铝漆包线的诞生和SJ/T 11223-2000铜包铝线－中华人民共和国电子行业标准的出台，为本发明提供了物美价廉的电磁线资源和标准依据。尽管如此，在变压器制造领域，人们对铜包铝漆包线仍存在诸多担忧，主要是由于铜包铝漆包线具有不抗拉伸、电阻率高、易氧化、温升高、使用寿命短等缺陷。

基于上述问题，本案申请人借助环形变压器的优势，通过回收利用废旧硅钢资源制作环形铁芯，并利用铜包铝漆包线替代铜漆包线进行绕线，研发出一种利用环形变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法。

在替代方法的基础上，同时针对现有环形变压器使用中出现的其它问题，本案申请人还研发了一种新的环形电源变压器。该环形电源变压器的优势除了体现在废旧资源利用上之外，在耐短路和防雷击等安全性能上也进行了改进。下面对现有技术中的环形电源变压器的安全性能现状进行分析。

小功率电源变压器由于本身工作电流小，初级和次级电压差大，空载损耗要求很小，所以初级线径采用超微细漆包线且变压器采用高匝数比，初级绕线匝数一般有几千圈，这样的小功率电子变压器本身具有耐短路功能。但是，当功率达到一定程度，电源变压器再短路时，轻则烧毁，重则引发火灾爆炸等安全事故。

因此，针对电子变压器这个安全器件，世界各国都制定了相应安规标准。由于电子变压器在电子设备整机上，是一个独立的安全器件，任何试图在变压器的外围线路上或变压器各绕组的引出线上连接温度保险丝、电流保险丝、双金属断路保护器以及陶瓷元件的方法，虽然能够防止电子设备整机短路、过流、超温引发的安全问题，但仍然不符合各国对电子变压器这个独立安全器件的安规标准要求。

传统的办法是在变压器初级内置连接匹配的温度保险丝，来防止短路、过流、超温引发的安全问题，以满足各国的安规标准要求。但是，该办法只能保护一次，同时，由于温度保险丝采用热熔断原理，保险丝熔断的同时，使得整个变压器报废，造成极大的资源浪费。

另外，当变压器有多个次级绕组，某些次级绕组占总功率的比例很小，这些小绕组即使发生故障烧毁，也无法反馈到初级令温度保险丝动作，安全隐患问题依然存在。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法，该方法流程简单，实施方便，能回收废旧资源，有助于环保，能提升变压器性能并能降低成本，有助于环形变压器的普及推广。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种结构简单、制作方便、稳定可靠、能对废料进行综合应用从而大幅降低成本并能有效避免过流损害的环形电源变压器。

为解决上述第一个技术问题，本发明的环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法，其特征是包括如下步骤：

步骤1），取要替代的EI型叠片硅钢铁芯变压器，获得其铁芯重量M1，测得变压器长度L1、宽度W1、高度H1；

步骤2），获得环形电源变压器的环形铁芯参数，环形铁芯的重量M2= M1*（70±5）%，环形铁芯外径R≤L1且R≤L1，环形铁芯厚度H2≤H1；

步骤3），取硅钢废料，按照带料和角料分类，将带料分别加工成宽型带料和窄型带料、将角料加工成统一形状的片状角料，窄型带料与宽型带料长度一致，宽型带料1的宽度与铁芯的厚度一致，窄型带料的宽度小于宽型带料宽度的四分之一；

步骤4）将各片状角料依次拼接并沿宽型带料的长度方向平铺在宽型带料1正面的中部，形成带状的角料拼接区，两条窄型带料平铺在宽型带料1正面靠近两侧边沿的位置上并在角料拼接区的两侧形成两条围沿，形成复合式卷绕带；

步骤5）取多段复合式卷绕带，利用卷绕机开始卷绕环形铁芯，卷完其中一条后再对接另一条，直至环形铁芯达到外径R，此时用氩弧焊将卷绕带的起始端和末端焊接固定，得到环形铁芯；

步骤6）对步骤5）得到的环形铁芯进行优化处理；

步骤7）参照要替代的EI型变压器的功率、电压调整率、输入输出电压、电流、铜线线径，计算出环型变压器初次级线圈匝数；

步骤8）利用铜包铝漆包线替代原纯铜漆包线并借助绕线机，在环形铁芯上进行绕线操作；

步骤9）绕线完成后，制作初、次级线圈引出线，并在变压器最外层额外设置一层绝缘层，绝缘层内敷设可复位式的过流保护片；

步骤10）制作与要替代的EI型变压器底座尺寸相同的环形变压器底座，将制作完成的环形变压器固定安装在环形变压器底座上，替代完成。

所述步骤6）的优化处理具体的包括：

步骤6.1）去毛刺和倒角，用电磨工具磨去铁芯上的毛刺和倒角

步骤6.2）热处理，将卷绕好的环型铁芯进行热处理，去掉卷绕过程中的应力；

步骤6.3）浸漆并烘干， 铁芯浸绝缘漆，滴晾后再烘干；

步骤6.4）绝缘防护，将铁芯所有边沿部分用胶带防护后，密绕三层以上绝缘胶带或聚酯薄膜。

所述步骤7）具体的包括：依据步骤2）以及要替代的EI型变压器的功率和安装空间，确定环型铁芯的内径、外径和高度，确定好环形铁芯后，依据公式计算初级匝数，为变压器输入电压值，为电源频率,为磁感应强度值，为铁芯有效截面积；次级绕线匝数，为电压调整率。

所述步骤8）中，铜包铝线漆包线替代纯铜漆包线的线径，按如下步骤进行；

步骤8.1）测量原纯铜漆包线的线径R1，制作线径为1.17R1的铜包铝漆包线；

步骤8.2）以步骤8.1）中的铜包铝线漆包线制作样品，测得各绕组的直流电阻值，与要替代的EI变压器对应的绕组的直流电阻值相比较，按照线径与电阻成反比的原则，进一步调整铜包铝线漆包线的线径，直至铜包铝线漆包线绕组的直流电阻值与对应的纯铜漆包线绕组的电阻值一致，以微调后确定的线径批量生产。

步骤8）中绕线完成后，各绕组的引出线使用镀锡的多股铜线，具体的还包括如下引线焊接步骤：将镀锡的多股引出线缠绕铜包铝漆包线本线上3-5绞，蘸取适量助焊液，在温度420±10℃融锡槽内浸焊1-3秒；浸焊后保留锡尖，用大于焊锡部位总长度的套管防护，尾部折起，用胶带固定。

本发明的方法流程简单，实施方便，主要产生了如下三大有益效果：

1）利用废旧资源制作环形铁芯，降低了制造成本且有助于环保，同时，巧妙的利用环形变压器的结构优势，使得利用该环形铁芯制作的环形变压器能够达到了EI型变压器的性能要求，从而实现了对EI型变压器的替代，使得环形变压器得到了推广应用；

2）利用铜包铝线漆包线替代纯铜漆包线，通过精确调整线径，实现了同等替代，减少了铜耗，消除了对铜包铝漆包线的偏见，使得铜包铝漆包线得到了推广使用；

3）以重量计量的方式将环形铁芯替代EI型硅钢冲压叠片铁芯，功率相等的前提下，重量减少了30%左右，使得变压器更轻便实用。

为了解决第二个技术问题，本发明的环型电源变压器包括内置有环形铁芯的变压器本体，环形铁芯上绕制初级绕线、次级绕线以及绝缘层，其结构特点是所述环形铁芯由复合式卷绕带卷绕而成，该复合式卷绕带包括一条宽型带料、两条窄型带料和多块片状角料，窄型带料与宽型带料长度一致，宽型带料的宽度与铁芯的宽度一致，窄型带料的宽度小于宽型带料宽度的四分之一；各片状角料依次拼接并沿宽型带料的长度方向平铺在宽型带料正面的中部，形成带状的角料拼接区；两条窄型带料平铺在宽型带料正面靠近两侧边沿的位置上并在角料拼接区的两侧形成两条围沿；变压器本体的外层额外设置一层绝缘层，绝缘层内敷设至少一片可复位式的过流保护片；过流保护片设置一片且串联在初级绕线上或者串联在次级绕线上；或者，过流保护片设置多片且串联在初级绕线和其中一组或多组次级绕线上、或者串联在多组初级绕线上、又或者串联在多组次级绕线上。

所述环形铁芯包括多段复合式卷绕带，各段卷绕带通过卷绕机依次卷绕，相邻两段卷绕带的衔接部位无缝对接。

所述绝缘层包括内、外两层绝缘纸以及包覆在最外层的绝缘包覆层，所述过流保护片设置在两层环形绝缘纸之间；

所述过流保护片为正温度系数非线性热敏电阻器，其两端的连接引线分别连接在其正反面上，过流保护片及其两端的连接引线均通过绝缘胶带固定在内层的绝缘纸上。

当过流保护片仅串接在其中的一组或多组次级绕线上时，在其中一组或多组初级绕线上串接温度保险丝。

本发明的环形电源变压器的有益效果体现在如下方面：

1）对于环形铁芯，以宽型带料作为卷绕的基带，窄型带料在基带正面的两侧形成围沿，中部使用不同形状的角料拼接形成带状的角料拼接区，通过该种夹层式逐层卷绕的方式而最终得到需要规格的环形铁芯，其中，宽型带料和窄型带料均可由废旧硅钢带加工后得到，片状角料则可由废旧角料通过简单裁切后而直接得到，借助该复合式卷绕带的结构，充分有效的利用了废旧硅钢材料，大幅降低了成本；

2）由于废旧带料的长度一般不会很长，因此，一个环形铁芯往往需要多段复合式卷绕带，对于各段卷绕带，只需将衔接部位对接起来即可，加工制作十分方便；

3）过流保护片体积小，易焊接，将过流保护片设置在变压器的最外层，并与变压器制作成一体结构，结构简单，加工制作方便，能满足各国的安全标准要求；在具体安装结构上，设置双层绝缘纸夹层并配合绝缘包覆层对过流保护片进行绝缘和隔热防护，避免过流保护片在动作时产生的高温对相邻的绕组线造成影响，绝缘隔热和防护效果好；

4）在功能上，借助过流保护片的过流保护、自复位、耐大电流的和防雷击的优点，当出现线路短路或雷击时，能对被保护的变压器绕组瞬间限流，从而避免了过流损害，实现了耐短路和防雷击的目的，在故障清除后，变压器可自动恢复工作常态，从而实现了循环保护，避免了资源浪费；

5）根据需要以及各绕组的组合方式，确定需要保护的绕组，具体的，可单独保护初级或单独保护某组或某几组次级、或者初级和次级均保护，同时，当某些次级绕组占功率的比例很小时，可单独设置过流保护片对该绕组进行保护，从而能对变压器的各级输入和输出进行全方位的保护，使变压器更安全更可靠；

6）依据具体需求，在使用过流保护片保护次级绕组时，在初级可搭配温度保险丝使用，从而可对某些特殊的变压器进行多种不同形式的过流防护。

其中，环形铁芯在制作成本上的优势以及在废料回收领域的贡献是非常明显。然而，由于有了更多的接缝，不可避免地其漏磁和磁阻会比同等规格采用整条硅钢带卷绕的环形铁芯要增加，但是，与同等规格的EI型环形铁芯相比，其漏磁仍小得多,并能保留环形铁芯结构所固有的优点。因此，利用本发明的环形铁芯制作的变压器，在等功率替代EI型铁芯变压器时，可大幅减少变压器重量，且制作成本也小得多，即利用本发明制作的变压器完全可替代EI型变压器，能达到甚至能超过EI型变压器的要求，从而大大拓展了环形变压器的应用范围。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明方法的流程示意框图；

图2为本发明变压器的环形铁芯的结构示意图；

图3为图2中A部放大结构示意图；

图4为复合式卷绕带其中一种实施方式的结构示意图；

图5为复合式卷绕带另一种实施方式的结构示意图；

图6为复合式卷绕带又一种实施方式的结构示意图；

图7为本发明变压器的过流保护片的具体安装拆解结构示意图；

图8为过流保护片第一种设置方式的电路原理图；

图9为过流保护片第二种设置方式的电路原理图；

图10为过流保护片第三种设置方式的电路原理图。

具体实施方式

参照附图，本发明的环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法包括如下10个步骤，下面进行具体分析。

步骤1），取要替代的EI型叠片硅钢铁芯变压器，获得其铁芯重量M1，测得变压器长度L1、宽度W1、高度H1。

步骤2），获得环形电源变压器的环形铁芯参数，环形铁芯的重量M2= M1*（70±5）%，环形铁芯外径R≤L1且R≤L1，环形铁芯厚度H2≤H1。在功率相等的条件下，环型铁芯替代EI型铁芯，由于在重量上减少30%，两种铁芯比重相同，因此，体积上也就比EI型铁芯小，这样就为下面铜包铝线漆包线替代纯铜漆包线的线径加粗1.17倍，带来了空间设计余量，使得替代后的变压器，等同原有安装尺寸。使整机设备不必改变变压器的安装空间。

步骤3），取硅钢废料，按照带料和角料分类，利用机械设备或工装工具（如剪板机、切割机等）将带料分别加工成宽型带料1和窄型带料2、将角料加工成统一形状的片状角料3，窄型带料2与宽型带料1长度一致，宽型带料1的宽度与铁芯的厚度一致，窄型带料2的宽度小于宽型带料1宽度的四分之一。

步骤4）将各片状角料3依次拼接并沿宽型带料1的长度方向平铺在宽型带料1正面的中部，形成带状的角料拼接区，两条窄型带料2平铺在宽型带料1正面靠近两侧边沿的位置上并在角料拼接区的两侧形成两条围沿，形成复合式卷绕带。

步骤5）取多段复合式卷绕带，利用卷绕机开始卷绕，卷完其中一条后再对接另一条，直至环形铁芯达到外径R，此时用氩弧焊将卷绕带的起始端和末端焊接固定，得到环形铁芯。对于环形铁芯的具体结构，参照图2和图3,其中，片状角料的形状可以为三角形、梯形或方形，分别如图4、5、6所示。

步骤6）对步骤5）得到的环形铁芯进行优化处理。优化处理具体的包括：

步骤6.1）去毛刺和倒角，用电磨工具磨去铁芯上的毛刺和倒角

步骤6.2）热处理，将卷绕好的环型铁芯进行热处理，去掉卷绕过程中的应力。

步骤6.3）浸漆并烘干， 铁芯浸绝缘漆，滴晾后再烘干。

步骤6.4）绝缘防护，将铁芯所有边沿部分用胶带防护后，密绕三层以上绝缘胶带或聚酯薄膜。

步骤7）参照要替代的EI型变压器的功率、电压调整率、输入和输出电压、电流、铜线线径，计算出环型变压器初次级线圈匝数。具体的包括：依据步骤2）以及要替代的EI型变压器的功率和安装空间，确定环型铁芯的内径、外径和高度，确定好环形铁芯的尺寸后，依据公式计算初级匝数，为变压器输入电压值，为电源频率,为磁感应强度值，为铁芯有效截面积；次级绕线匝数，为电压调整率。

步骤8）利用铜包铝漆包线替代原纯铜漆包线并借助绕线机，在环形铁芯上进行绕线操作。其中，由于铜包铝漆包线较铜漆包线软，在绕铜包铝漆包线时涨力要比绕铜漆包线时，适度减小。受不同的环型绕线机和不同线径等因素影响，因此，确定涨力无法量化具体数值。但可用解剖首件变压器的绕组线，根据GB6109-90和 GB/T4074-1999系列标准规定方法（例：进行盐水针孔方法，测量线径法等），来保证不同绕线机不同线径的涨力合适度。这是保证铜包铝漆包线达到铜漆包线使用寿命的关键绝缘要素之一。

步骤9）绕线完成后，制作初、次级线圈引出线，并在变压器最外层额外设置一层绝缘层，绝缘层内敷设可复位式的过流保护片。

步骤10）制作与要替代的EI型变压器底座尺寸相同的环形变压器底座，将制作完成的环形变压器固定安装在环形变压器底座上，替代完成。

其中，步骤8）中，铜包铝线漆包线替代纯铜漆包线的线径，按如下步骤进行。

步骤8.1）测量原纯铜漆包线的线径R1，制作线径为1.17R1的铜包铝漆包线。

步骤8.2）以步骤8.1）中的铜包铝线漆包线制作样品，测得各绕组的直流电阻值，与要替代的EI变压器对应的绕组的直流电阻值相比较，按照线径与电阻成反比的原则，进一步调整铜包铝线漆包线的线径，直至铜包铝线漆包线绕组的直流电阻值与对应的纯铜漆包线绕组的电阻值一致，以微调后确定的线径批量生产。

步骤8）中绕线完成后，各绕组的引出线使用镀锡的多股铜线，具体的还包括如下引线焊接步骤：将镀锡的多股引出线缠绕铜包铝漆包线本线上3-5绞，蘸取适量助焊液，在温度420±10℃融锡槽内浸焊1-3秒。浸焊后保留锡尖，用大于焊锡部位总长度的套管防护，尾部折起，用胶带固定。该结构和焊接方式是保证铜包铝漆包线达到铜漆包线使用寿命的关键焊接要素之一。

本发明的方法流程简单，实施方便，主要产生了如下三大有益效果：

1）利用废旧资源制作环形铁芯，降低了制造成本且有助于环保，同时，巧妙的利用环形变压器的结构优势，使得利用该环形铁芯制作的环形变压器能够达到了EI型变压器的性能要求，从而实现了对EI型变压器的替代，使得环形变压器得到了推广应用。

2）利用铜包铝线漆包线替代纯铜漆包线，通过精确调整线径，实现了同等替代，减少了铜耗，消除了对铜包铝漆包线的偏见，使得铜包铝漆包线得到了推广使用。

3）以重量计量的方式将环形铁芯替代EI型硅钢冲压叠片铁芯，功率相等的前提下，重量减少了30%左右，使得变压器更轻便实用。

参照附图，本发明的环型电源变压器包括内置有环形铁芯的变压器本体，环形铁芯上绕制初级绕线、次级绕线以及绝缘层，环形铁芯由复合式卷绕带卷绕而成，该复合式卷绕带包括一条宽型带料1、两条窄型带料2和多块片状角料3，窄型带料2与宽型带料1长度一致，宽型带料1的宽度与铁芯的宽度一致，窄型带料2的宽度小于宽型带料1宽度的四分之一；各片状角料3依次拼接并沿宽型带料1的长度方向平铺在宽型带料1正面的中部，形成带状的角料拼接区；两条窄型带料2平铺在宽型带料1正面靠近两侧边沿的位置上并在角料拼接区的两侧形成两条围沿。

上述复合式卷绕带为双层结构，底层的宽型带料1为卷绕基带，顶层相当于由碎片拼接而成的拼接料层，对于拼接料层，其除了采用上述的两条窄型带料2和多块片状角料3的拼接方式外，也可仅由多块片状角料3拼接成，或者仅由多条窄型带料2拼接成，在此不再赘述。

参照附图，变压器本体的外层额外设置一层绝缘层，绝缘层内敷设至少一片可复位式的过流保护片4；过流保护片4设置一片且串联在初级绕线上或者串联在次级绕线上；或者，过流保护片4设置多片且串联在初级绕线和其中一组或多组次级绕线上、或者串联在多组初级绕线上、又或者串联在多组次级绕线上。环形铁芯包括多段复合式卷绕带，各段卷绕带通过卷绕机依次卷绕，相邻两段卷绕带的衔接部位无缝对接。

参照附图，绝缘层包括内、外两层绝缘纸5以及包覆在最外层的绝缘包覆层6，过流保护片4设置在两层环形绝缘纸5之间。其中，过流保护片4为正温度系数非线性热敏电阻器，其两端的连接引线分别连接在其正反面上，过流保护片4及其两端的连接引线均通过绝缘胶带7固定在内层的绝缘纸5上。另外，当过流保护片4仅串接在其中的一组或多组次级绕线上时，在其中一组或多组初级绕线上串接温度保险丝8。

对于片状角料的具体形状，依据废角料的形状而定，具体的，如图4和图5所示，片状角料3为三角形或梯形，各片状角料交错插接，相邻的边无缝拼接。或者如图6所示，片状角料3为方形，各片状角料依次排列，相邻的边无缝拼接。

本发明的环形电源变压器在环形铁芯以及绕组保护上均进行了改进，其产生的有益效果主要体现在如下几个方面：

1）对于环形铁芯，以宽型带料1作为卷绕的基带，窄型带料2在基带正面的两侧形成围沿，中部使用不同形状的角料拼接形成带状的角料拼接区，通过该种夹层式逐层卷绕的方式而最终得到需要规格的环形铁芯，其中，宽型带料1和窄型带料2均可由废旧硅钢带加工后得到，片状角料3则可由废旧角料通过简单裁切后而直接得到，借助该复合式卷绕带的结构，充分有效的利用了废旧硅钢材料，大幅降低了成本；

2）由于废旧带料的长度一般不会很长，因此，一个环形铁芯往往需要多段复合式卷绕带，对于各段卷绕带，只需将衔接部位对接起来即可，加工制作十分方便；

3）过流保护片4体积小，易焊接，将过流保护片4设置在变压器的最外层，并与变压器制作成一体结构，结构简单，加工制作方便，能满足各国的安全标准要求；在具体安装结构上，设置双层绝缘纸5夹层并配合绝缘包覆层6对过流保护片进行绝缘和隔热防护，避免过流保护片4在动作时产生的高温对相邻的绕组线造成影响，绝缘隔热和防护效果好；

4）在功能上，借助过流保护片4的过流保护、自复位、耐大电流的和防雷击的优点，当出现线路短路或雷击时，能对被保护的变压器绕组瞬间限流，从而避免了过流损害，实现了耐短路和防雷击的目的，在故障清除后，变压器可自动恢复工作常态，从而实现了循环保护，避免了资源浪费；

5）根据需要以及各绕组的组合方式，确定需要保护的绕组，具体的，可如图8所示单独保护初级，或者单独保护某组或某几组次级，或者如图9所示初级和次级均保护。同时，当某些次级绕组占功率的比例很小时，可单独设置过流保护片对该绕组进行保护，如图9和如图10所示，在功率占比较小的次级绕组上也加保护片，从而能对变压器的各级输入和输出进行全方位的保护，使变压器更安全更可靠；

6）依据具体需求，在使用过流保护片保护次级绕组时，在初级可搭配温度保险丝使用，从而可对某些特殊的变压器进行多种不同形式的过流防护。

其中，环形铁芯在制作成本上的优势以及在废料回收领域的贡献是非常明显。然而，由于有了更多的接缝，不可避免地其漏磁和磁阻会比同等规格采用整条硅钢带卷绕的环形铁芯要增加，但是，与同等规格的EI型环形铁芯相比，其漏磁仍小得多,并能保留环形铁芯结构所固有的优点。因此，利用本发明的环形铁芯制作的变压器，在等功率替代EI型铁芯变压器时，可大幅减少变压器重量，且制作成本也小得多，即利用本发明制作的变压器完全可替代EI型变压器，能达到甚至能超过EI型变压器的要求，从而大大拓展了环形变压器的应用范围。

综上所述，本发明不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更改或修饰。上述更改或修饰均落入本本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法，其特征是包括如下步骤：

步骤1），取要替代的EI型叠片硅钢铁芯变压器，获得其铁芯重量M1，测得变压器长度L1、宽度W1、高度H1；

步骤2），获得环形电源变压器的环形铁芯参数，环形铁芯的重量M2= M1*（70±5）%，环形铁芯外径R≤L1且R≤L1，环形铁芯厚度H2≤H1；

步骤3），取硅钢废料，按照带料和角料分类，将带料分别加工成宽型带料（1）和窄型带料（2）、将角料加工成统一形状的片状角料（3），窄型带料（2）与宽型带料（1）长度一致，宽型带料1的宽度与铁芯的厚度一致，窄型带料（2）的宽度小于宽型带料宽度的四分之一；

步骤4）将各片状角料（3）依次拼接并沿宽型带料（1）的长度方向平铺在宽型带料（1）正面的中部，形成带状的角料拼接区，两条窄型带料（2）平铺在宽型带料（1）正面靠近两侧边沿的位置上并在角料拼接区的两侧形成两条围沿，形成复合式卷绕带；

步骤5）取多段复合式卷绕带，利用卷绕机开始卷绕环形铁芯，卷完其中一条后再对接另一条，直至环形铁芯达到外径R，此时用氩弧焊将卷绕带的起始端和末端焊接固定，得到环形铁芯；

步骤6）对步骤5）得到的环形铁芯进行优化处理；

步骤7）参照要替代的EI型变压器的功率、电压调整率、输入输出电压、电流、铜线线径，计算出环型变压器初、次级线圈匝数；

步骤8）利用铜包铝漆包线替代原纯铜漆包线并借助绕线机，在环形铁芯上进行绕线操作；

步骤9）绕线完成后，制作初、次级线圈引出线，并在变压器最外层额外设置一层绝缘层，绝缘层内敷设可复位式的过流保护片；

步骤10）制作与要替代的EI型变压器底座尺寸相同的环形变压器底座，将制作完成的环形变压器固定安装在环形变压器底座上，替代完成。

2.如权利要求1所述的环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法，其特征是所述步骤6）中的优化处理具体的包括：

步骤6.1）去毛刺和倒角，用电磨工具磨去铁芯上的毛刺和倒角

步骤6.2）热处理，将卷绕好的环型铁芯进行热处理，去掉卷绕过程中的应力；

步骤6.3）浸漆并烘干， 铁芯浸绝缘漆，滴晾后再烘干；

步骤6.4）绝缘防护，将铁芯所有边沿部分用胶带防护后，密绕三层以上绝缘胶带或聚酯薄膜。

3.如权利要求1所述的环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法，其特征是所述步骤7）具体的包括：依据步骤2）以及要替代的EI型变压器的功率和安装空间，确定环型铁芯的内径、外径和高度，确定好环形铁芯后，依据公式计算初级匝数，为变压器输入电压值，为电源频率,为磁感应强度值,为铁芯有效截面积；次级绕线匝数，为电压调整率。

4.如权利要求1所述的环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法，其特征是所述步骤8）中，铜包铝漆包线替代纯铜漆包线的线径，按如下步骤进行；

步骤8.1）测量原纯铜漆包线的线径R1，制作线径为1.17R1的铜包铝漆包线；

步骤8.2）以步骤8.1）中的铜包铝线漆包线制作样品，测得各绕组的直流电阻值，与要替代的EI变压器对应的绕组的直流电阻值相比较，按照线径与电阻成反比的原则，进一步调整铜包铝线漆包线的线径，直至铜包铝线漆包线绕组的直流电阻值与对应的纯铜漆包线绕组的电阻值一致，以微调后确定的线径批量生产。

5.如权利要求1所述的环型电源变压器替代EI型叠片硅钢铁芯变压器的方法，其特征是步骤8）中绕线完成后，各绕组的引出线使用镀锡的多股铜线，具体的还包括如下引线焊接步骤：将镀锡的多股引出线缠绕铜包铝漆包线本线上3-5绞，蘸取适量助焊液，在温度420±10℃融锡槽内浸焊1-3秒；浸焊后保留锡尖，用大于焊锡部位总长度的套管防护，尾部折起，用胶带固定。

6.一种环型电源变压器，包括内置有环形铁芯的变压器本体，环形铁芯上绕制初级绕线、次级绕线以及绝缘层，其特征是所述环形铁芯由复合式卷绕带卷绕而成，该复合式卷绕带包括一条宽型带料（1）、两条窄型带料（2）和多块片状角料（3），窄型带料（2）与宽型带料（1）长度一致，宽型带料（1）的宽度与铁芯的宽度一致，窄型带料（2）的宽度小于宽型带料（1）宽度的四分之一；各片状角料（3）依次拼接并沿宽型带料（1）的长度方向平铺在宽型带料（1）正面的中部，形成带状的角料拼接区；两条窄型带料（2）平铺在宽型带料（1）正面靠近两侧边沿的位置上并在角料拼接区的两侧形成两条围沿；变压器本体的外层额外设置一层绝缘层，绝缘层内敷设至少一片可复位式的过流保护片（4）；过流保护片（4）设置一片且串联在初级绕线上或者串联在次级绕线上；或者，过流保护片（4）设置多片且串联在初级绕线和其中一组或多组次级绕线上、或者串联在多组初级绕线上、又或者串联在多组次级绕线上。

7.如权利要求6所述的环型电源变压器，其特征是所述环形铁芯包括多段复合式卷绕带，各段卷绕带通过卷绕机依次卷绕，相邻两段卷绕带的衔接部位无缝对接。

8.如权利要求6所述的环型电源变压器，其特征是所述绝缘层包括内、外两层绝缘纸（5）以及包覆在最外层的绝缘包覆层（6），所述过流保护片（4）设置在两层环形绝缘纸（5）之间。

9.如权利要求8所述的环型电源变压器，其特征是所述过流保护片（4）为正温度系数非线性热敏电阻器，其两端的连接引线分别连接在其正反面上，过流保护片（4）及其两端的连接引线均通过绝缘胶带（7）固定在内层的绝缘纸（5）上。

10.如权利要求6-9中任一项所述的环型电源变压器，其特征是当过流保护片（4）仅串接在其中的一组或多组次级绕线上时，在其中一组或多组初级绕线上串接温度保险丝（8）。