CN107331495B - 一种三框三柱立体叠片式变压器铁芯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三框三柱立体叠片式变压器铁芯，由三个具有封闭磁路的截面为矩形的矩形框叠铁芯元件构成，其中每个矩形框叠铁芯元件包括两个竖直线部和两个横直线部，封闭的磁路由叠铁芯元件的两个竖直线部分别与两个横直线部首尾相接形成，三个矩形框叠铁芯元件的六个竖直线部相互两两结合组成立体叠铁芯的三个铁芯柱，三个矩形框叠铁芯元件的六个横直线部形成连接三个铁芯柱的上下各三个水平直线形铁轭。本发明消除了传统平面叠铁芯变压器三相磁路不对称、耗材多、损耗高和立体卷铁芯制成后需高温退火、制作周期长、制造成本高等缺点，其整体结构紧凑、体积小、材料省、制造简单、经济效益高，损耗低、散热好，噪音小、易于检修，高效节能。

Description

一种三框三柱立体叠片式变压器铁芯

技术领域：

本发明涉及变压器制造技术领域，主要涉及一种三框三柱立体叠片式变压器铁芯。

背景技术：

变压器是电力系统中大量使用的重要电器设备，随着电气工业的迅猛发展，对于电力变压器的电压、容量等功能要求和损耗、温升、绝缘、寿命等性能要求越来越高、越来越多，而改善功能和性能所涉及的核心技术之一在于变压器的铁芯和绕组。铁芯可分为叠片式铁芯和卷绕式铁芯（简称叠铁芯和卷鉄芯），前者通常是指平面叠铁芯，后者又分为平面卷铁芯和立体卷铁芯。立体卷铁芯具有三相磁路对称的结构优势，但也存在因卷绕过程中硅钢片弯折受损产生的内应力和磁性能降低，需增加铁芯退火处理工序，上下铁轭截面小、磁通密度高容易产生过激磁，以及因铁芯的夹紧方向是硅钢片的宽度方向，不能沿硅钢片的厚度方向夹紧铁心，使整个铁心在结构上不够牢固等缺陷，且线圈需要在成型的铁芯上绕制，工艺复杂、生产周期长，制作成本高；另一方面，立体卷铁芯受其卷绕工艺和结构限制，只适用于小容量的配电变压器，具有很大的局限性。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种三框三柱立体叠片式变压器铁芯，克服了现有平面叠铁芯变压器三相磁路不对称、磁路长、耗材多等缺点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种三框三柱立体叠片式变压器铁芯，其铁芯为三框三柱立体结构，由三个相同的截面为矩形的矩形框叠铁芯元件（11）拼装构成立体叠铁芯（1），其中每个矩形框叠铁芯元件具有封闭的磁路，其特征在于：

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）包括两个竖直线部（111）和两个横直线部（112），所述封闭磁路由每个矩形框叠铁芯元件（11）的两个竖直线部（111）分别与两个横直线部（112）首尾衔接形成，其纵断面为矩形；

所述三个矩形框叠铁芯元件（11）的六个竖直线部（111）相互两两结合组成立体叠铁芯的三个铁芯柱（12），三个矩形框叠铁芯元件（11）的六个横直线部（112）形成连接三个铁芯柱（12）的上下各三个水平直线形的铁轭；

所述的每个矩形框叠铁芯元件的两个竖直线部（111）和两个横直线部（112）均为45°的等腰梯形或缺角梯形两种硅钢片料叠积而成，其每层竖直线部（111）和横直线部（112）均为等腰梯形硅钢片料或缺角梯形硅钢片料，其叠加后组成的竖直线部（111）或横直线部（112）的等腰梯形硅钢片料或缺角梯形硅钢片料为间隔式错层分布。

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）中的两个竖直线部（111）的横截面均呈半圆形结构，由若干个不同宽度的等腰梯形硅钢片料或缺角梯形硅钢片料依次叠加组成，其组成的铁芯柱（12）的截面为圆形结构。

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）两个竖直线部（111）的横截面均为三角圆形结构，由若干个不同宽度的等腰梯形硅钢片料或缺角梯形硅钢片料依次叠加组成，其组成的铁芯柱（12）的截面为大三角圆形结构。

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）两个横直线部（112）即上下铁轭的横截面与两个相接的竖直线部的截面形状相同，且均由若干个不同高度的等腰梯形硅钢片料或缺角梯形硅钢片料依次叠加组成。

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）两个横直线部（112）即上下铁轭的横截面为D形结构，其在横截面不变情况下将最大几级硅钢片料的宽度尺寸减小、最小几级硅钢片料的宽度尺寸增大，形成D形横截面。

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）的竖直线部（111）与横直线部（112）铁芯片相接的部位为5～7级阶梯接缝结构，以提高变压器铁芯的性能指标。

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）的竖直线部（111）与横直线部（112）铁芯片剪切面接缝处涂刷双组分环氧树脂胶。

所述的组成铁芯柱（12）相邻的竖直线部（111）之间设置绝缘隔板（14），所述绝缘隔板两侧有叠片阶梯形成的铁芯柱内冷散热通道。

所述的三个铁芯柱（12）呈正三角形布置，由两个矩形框叠铁芯竖直部分的半圆形截面或三角圆形截面组合成一个铁芯柱，其铁芯柱（12）采用热缩性聚酯PET绑扎带（13）紧固成一体。

本发明的优点是：

本发明采用由矩形框结构的平面叠铁芯元件合成的三维立体叠铁芯结构，组成三框三柱立体叠铁芯，消除了传统平面叠铁芯变压器三相磁路不对称、耗材多、损耗高和立体卷铁芯制成后需高温退火、制作周期长、制造成本高等缺点，其整体结构紧凑、体积小、材料省、制造简单、经济效益高，损耗低、散热好，噪音小、易于检修，高效节能，适应低碳循环的绿色制造趋势，具有极为广阔的应用前景。

附图说明：

图1为本发明的铁芯柱截面呈圆形的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中单个矩形框叠铁芯元件的主视图。

图4为图3中的A-A剖视图。

图5为图3中的俯视图。

图6为等腰梯形硅钢片料的结构示意图。

图7为缺角梯形硅钢片料的结构示意图。

图8为本发明的铁芯柱截面呈大三角圆形的主视图。

图9为图8的俯视图。

图10为图8中单个矩形框叠铁芯元件的主视图。

图11为图10中的A-A剖视图。

图12为图10中的俯视图。

图13为缺角梯形硅钢片料构成的矩形框的主视图。

图14为矩形框叠铁芯元件实施例的上铁轭、下铁轭D形横截面示意图。

具体实施方式：

参见附图。

一种三框三柱立体叠片式变压器铁芯（铁芯柱为圆形）实施例的结构示意图（图1、图2），图中示意出了三框三柱立体叠铁芯（铁芯柱为圆形截面）的整体结构。图中示出了采用热缩性聚酯PET绑扎带紧固铁芯柱、绝缘隔板防止铁芯片间短路及铁芯柱内冷散热通道的总体结构。它的三个相同的铁芯柱12，各铁芯柱12呈对称三角形布置，其铁芯柱截面形状为圆形（图2）或三角圆形(图9)，在垂直于所述中心线的横截面上的三个铁芯柱12的中心的连线为等边三角形，铁芯1由三个矩形框叠铁芯元件11构成的三个矩形铁芯框组合而成，每个铁芯框架为矩形结构，铁芯1下端通过垫脚绝缘和铁芯垫脚固定在油箱底面上，铁芯上夹件和下夹件按常规通过拉板拉带和螺杆紧固。

本发明的三框三柱立体叠铁芯1由三个矩形框叠铁芯元件11合成，三个叠铁芯元件11成正三角形两两组合成三个铁芯柱12，其中每个叠铁芯元件11具有封闭的磁路。每个叠铁芯元件11包括两个竖直线部111和两个横直线部112，所述的封闭的磁路由每个叠铁芯元件11的两个竖直线部111分别与两个横直线部112首尾相接形成，其纵断面为矩形，三个叠铁芯元件11的六个竖直线部111相互两两结合组成三维立体叠铁芯1的三个铁芯柱12，三个叠铁芯元件11的六个横直线部112形成连接三个铁芯柱12的上下各三个铁轭。

内冷散热通道（叠片阶梯形成的多个小三角形间隙）沿铁芯柱12的中心线贯通整个铁芯柱的上下端，与变压器的冷却介质相连通，变压器内部的冷却介质循环流过该内冷散热通道，不断将铁芯内部的热量带走。绝缘介质为绝缘油或气体。

图4中矩形框叠铁芯元件11的横截面为半圆形，由三个矩形框叠铁芯元件11合成的三框三柱立体叠铁芯1的每个柱12的横截面为圆形。

图11中矩形框叠铁芯元件11的横截面为三角圆形，由三个矩形框叠铁芯元件11合成的三框三柱立体叠铁芯1的每个柱12的横截面为大三角圆形。

所述的每个矩形框叠铁芯元件11两个横直线部112即上下铁轭的横截面与两个相接的竖直线部的截面形状相同，且均由若干个不同高度的等腰梯形硅钢片料113（图6）或缺角梯形硅钢片料114（图7）依次叠加组成。

所述的每个矩形框叠铁芯元件11两个横直线部112即上下铁轭的横截面可为多级D形，在横截面不变情况下将最大几级硅钢片料的宽度尺寸减小、最小几级硅钢片料的宽度尺寸增大，形成D形横截面（图14）。一方面使矩形框叠铁芯元件11的上下铁轭内侧由圆形变为平面，可有效改善其电极形状，减小变压器绕组两端（靠近上下铁轭）的局部最大电场强度，提高变压器技术性能和可靠性；另一方面由于减小了上下铁轭的最大几级的硅钢片料宽度，使上下铁轭的高度减小，又可减小两个竖直线部的最长硅钢片料长度，使矩形框叠铁芯元件整体高度降低，即可减少硅钢片料的用量、又可降低变压器高度尺寸以减少绝缘油及其它材料的消耗，有效降低变压器产品成本。

每个矩形框叠铁芯元件11由两种梯形硅钢片料逐层横竖对接而成，对接处为45°斜接，层与层间的片料接缝相互错开为5～7级阶梯接缝（小铁芯柱为5级、大铁芯柱为6～7级）。

每个矩形框叠铁芯元件11叠装成型并夹紧后，在竖直线部111与下横直线部112铁芯片的剪切面涂刷双组分环氧树脂胶。

三个矩形框叠铁芯元件11的六个竖直线部111相互两两结合组成三个铁芯柱12并紧固后，在三个铁芯柱的外围分别用热缩性聚酯PET绑扎带13绑扎牢固。

上述各实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想情况下，对上述实例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求提到的创新性特征的最大范围。

Claims (4)

1.一种三框三柱立体叠片式变压器铁芯，其铁芯为三框三柱立体结构，由三个相同的截面为矩形的矩形框叠铁芯元件（11）拼装构成立体叠铁芯（1），其中每个矩形框叠铁芯元件具有封闭的磁路，其特征在于：

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）包括两个竖直线部（111）和两个横直线部（112），所述封闭磁路由每个矩形框叠铁芯元件（11）的两个竖直线部（111）分别与两个横直线部（112）首尾衔接形成，其纵断面为矩形；

所述三个矩形框叠铁芯元件（11）的六个竖直线部（111）相互两两结合组成立体叠铁芯的三个铁芯柱（12），三个矩形框叠铁芯元件（11）的六个横直线部（112）形成连接三个铁芯柱（12）的上下各三个水平直线形的铁轭；

所述的每个矩形框叠铁芯元件的两个竖直线部（111）和两个横直线部（112）均为45°的等腰梯形和缺角梯形两种硅钢片料叠积而成，其每层竖直线部（111）和横直线部（112）均为等腰梯形硅钢片料或缺角梯形硅钢片料，其叠加后组成的竖直线部（111）或横直线部（112）的等腰梯形硅钢片料或缺角梯形硅钢片料为间隔式错层分布；

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）中的两个竖直线部（111）的横截面均呈半圆形结构，由若干个不同宽度的等腰梯形硅钢片料和缺角梯形硅钢片料依次叠加组成，其组成的铁芯柱（12）的截面为圆形结构；

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）两个横直线部（112）即上下铁轭的横截面与两个相接的竖直线部的截面形状相同，且均由若干个不同高度的等腰梯形硅钢片料或缺角梯形硅钢片料依次叠加组成；

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）的竖直线部（111）与横直线部（112）铁芯片剪切面接缝处涂刷双组分环氧树脂胶；

所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）的竖直线部（111）与横直线部（112）铁芯片相接的部位为5～7级阶梯接缝结构，以提高变压器铁芯的性能指标；

所述的组成铁芯柱（12）相邻的竖直线部（111）之间设置绝缘隔板（14），所述绝缘隔板两侧有叠片阶梯形成的铁芯柱内冷散热通道。

2.根据权利要求1所述的三框三柱立体叠片式变压器铁芯，其特征在于：所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）两个竖直线部（111）的横截面均为三角圆形结构，由若干个不同宽度的等腰梯形硅钢片料和缺角梯形硅钢片料依次叠加组成，其组成的铁芯柱（12）的截面为大三角圆形结构。

3.根据权利要求1或2所述的三框三柱立体叠片式变压器铁芯，其特征在于：所述的每个矩形框叠铁芯元件（11）两个横直线部（112）即上下铁轭的横截面为D形结构，其在横截面不变情况下将最大几级硅钢片料的宽度尺寸减小、最小几级硅钢片料的宽度尺寸增大，形成D形横截面。

4.根据权利要求1所述的三框三柱立体叠片式变压器铁芯，其特征在于：所述的三个铁芯柱（12）呈正三角形布置，由两个矩形框叠铁芯竖直部分的半圆形截面或三角圆形截面组合成一个铁芯柱，其铁芯柱（12）采用热缩性聚酯PET绑扎带（13）紧固成一体。