CN107845494A - 五段混合式立体卷铁心 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种五段混合式立体卷铁心，包括三个结构相同的单相铁心，每个单相铁心均包括两个左右对称的铁心柱和两个上下对称的铁轭，每个单相铁心均与另外两个单相铁心通过铁心柱相连接，其中，每个单相铁心均由首尾连接的四段硅钢带和一段非晶合金带卷绕而成，一段非晶合金带卷绕在靠近单相铁心的中间位置，四段硅钢带分别卷绕在非晶合金带的里层和外层，每个单相铁心还包括长方形非晶合金垫片。本发明提供的五段混合式立体卷铁心能够进一步降低变压器的空载损耗，减小噪音和节约铜铁成本。
Description
技术领域
本发明涉及变压器铁心，尤其涉及一种五段混合式立体卷铁心。
背景技术
现有技术中的三相非晶合金变压器铁心，大都采用四框五柱或三框三柱结构，其铁心柱横截面呈矩形，为了套装变压器线圈，其单框铁心的一端铁轭的每层必须断开，以形成斜接缝。在装配高、低压线圈时，要将铁轭的每层断开处逐一打开捋直，当高、低压线圈套装上去后，再每层逐一合拢，接缝处用绝缘带绑扎并用专用胶水粘接。
上述这种铁心的结构有许多缺点，首先它的铁心柱横截面呈矩形，绕线要比圆形截面的多消耗11.4％左右的铜材。其次由于每个单相铁心的一端铁轭都要断开，形成斜接缝，导致磁阻增加，铁心的空载损耗也随之增加。变压器运行时，在交变磁场的作用下，其接缝处极易引起颤动，从而产生很大的噪音。另外这种铁心的铁轭中的磁通密度是铁心柱中磁通密度的1.154倍，这也导致了铁心的空载损耗进一步增加。
因此，如何进一步降低上述三相变压器铁心的空载损耗和噪音，并节约铜材，成为本发明亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种五段混合式立体卷铁心，以解决现有技术中存在的问题。本发明的五段混合式立体卷铁心能够进一步降低现有技术中的三相变压器铁心的空载损耗，减小噪音，并且节约铜材。
作为本发明的一个方面，提供一种五段混合式立体卷铁心，包括三个结构相同的单相铁心，每个所述单相铁心均包括两个左右对称的铁心柱和两个上下对称的铁轭，两个所述铁心柱和两个所述铁轭共同围成矩形窗口，每个所述单相铁心均与另外两个所述单相铁心通过所述铁心柱连接，其中，每个所述单相铁心均由四段首尾连接的硅钢带和一段非晶合金带卷绕而成，一段所述非晶合金带卷绕在靠近所述单相铁心的中间位置，且为矩形非晶合金带，四段所述硅钢带分别卷绕在一段所述非晶合金带的里层和外层，且均为直角梯形硅钢带，每个所述单相铁心还包括长方形非晶合金垫片，所述长方形非晶合金垫片位于所述单相铁心的上，下铁轭的所述非晶合金带上，每层所述非晶合金带之间都夾垫一至数片长方形非晶合金垫片，所述长方形非晶合金垫片的宽度等于所述非晶合金带的宽度。
优选地所述长方形非晶合金垫片的宽度与所述非晶合金带的宽度相同，且等于所述单相铁心的铁心柱的外接圆半径。所述长方形非晶合金垫片的长度大于所述矩形窗口的宽度，小于所述矩形窗口的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，所述圆弧在所述铁心柱和所述铁轭的连接位置，所述圆弧的圆心角为45°，所述圆弧的半径为所述单相铁心的铁心柱的外接圆半径的二分之一。
优选地，所述首尾连接的硅钢带和非晶合金带的总共段数为五段，其中第一段，第三段，第四段和第五段为所述硅钢带，第二段为所述非晶合金带。
优选地，每个所述单相铁心的铁心柱分别与另外两个所述单相铁心的铁心柱之间设置绝缘网格并通过粘结剂连接。
优选地，三个所述单相铁心的每个所述铁心柱上均套设一个分半的绝缘圆筒，且所述绝缘圆筒与所述铁心柱的间隙里灌注粘结剂。
本发明的优点是：1.由于五段混合式立体卷铁心采用了硅钢带和非晶合金两种材料，其中非晶合金带根据其特性设计裁剪成不同尺寸的等宽度的带料进行卷绕，因为非晶合金带材料的本身铁损很小，从而大大降低了三相变压器铁心的空载损耗，再加上在非晶合金带的上，下铁轭部分的每层之间都夾垫了一片至数片长方形非晶合金垫片，通过该方法进一步增加了铁轭的横截面积，从而减小了铁轭中的磁通密度，进一步降低了整个三相变压器铁心的空载损耗和噪音，经测算，比老式的四框五柱非晶三相变压器的空载损耗平均下降15％，噪声平均下降10个分贝。2.由于硅钢带比非晶合金带厚，并绕制在非晶合金带的里层和外层，将非晶合金带包围起来，确保在绕制线圈时不易擦伤非晶合金带和使其掉粉，极大提高了变压器的抗短路的冲击能力。3.整个单相铁心一共只有五段组成，所以开料极其简单容易，其中，非晶合金带设计成等宽的，硅钢带设计成互补的直角梯形形状，因此非晶合金带和硅钢带的材料利用率能达到100％！上述技术措施使得整个生产工艺变得简单快捷，提高了劳动效率，节约了原材料，大幅度降低了材料成本，经计算，铜铁成本可比原来下降15-20％。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的五段混合式立体卷铁心的结构示意图。
图2为本发明提供的组成五段混合式立体卷铁心的单相铁心的结构示意图。
图3为本发明提供的首尾连接的硅钢带和非晶合金带的结构示意图。
图4为本发明提供的单相铁心的铁心柱的横截面示意图。
图5为本发明提供的单相铁心及单相铁心上圆弧的放大示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，如图1和图2所示，提供一种五段混合式立体卷铁心10，包括三个结构相同的单相铁心100，每个所述单相铁心100均包括两个左右对称的铁心柱110和两个上下对称的铁轭120，两个所述铁心柱110和两个所述铁轭120共同围成矩形窗口130，每个所述单相铁心100均与另外两个所述单相铁心100通过所述铁心柱110连接。如图3和图4所示，每个所述单相铁心100均由四段硅钢带140和一段非晶合金带160卷绕而成，四段所述硅钢带140中的第一段A1，第三段A3，第四段A4和第五段A5为所述硅钢带140，第二段A2为所述非晶合金带160。如图5所示，每个所述单相铁心100还包括长方形非晶合金垫片150，所述长方形非晶合金垫片150位于所述单相铁心100的上、下铁轭120上，且所述长方形非晶合金垫片150位于所述铁轭120上的第二段非晶合金带A2上，每层所述第二段非晶合金带A2之间均夾垫一片至数片所述长方形非晶合金垫片150，所述长方形非晶合金垫片150的宽度与所述第二段非晶合金带A2的宽度相同，且等于所述单相铁心100的铁心柱110的外接圆的半径。
所述长方形非晶合金垫片150的长度大于所述矩形窗口130的宽度，小于所述矩形窗口的宽度与两倍圆弧弧长之和。其中，所述圆弧在所述铁心柱110与所述铁轭120的连接位置，所述圆弧的圆心角为45度，所述圆弧的半径为所述单相铁心10的铁心柱110的外接圆半径的二分之一。
本发明提供的五段混合式立体卷铁心，采用了硅钢带和非晶合金两种材料，并在第二段采用了等宽的非晶合金带材进行卷绕，由于非晶合金本身铁损很小，从而大大降低了整个三相变压器铁心的损耗。并且在第二段非晶合金带的上，下铁轭部分的每层之间都夾垫一片至数片非晶合金垫片，通过该方法增加了铁轭的横截面积，从而减小了铁轭中的磁通密度，进一步降低了铁心的空载损耗
另外由于硅钢带比非晶合金材料厚，斜边开料容易，因此所述单相铁心的第一段，第三段，第四段和第五段都采用硅钢带。
为了使得每个所述单相铁心的铁心柱分别与其他两个单相铁心的铁心柱进行连接，每个所述单相铁心的铁心柱分别与另外两个所述单相铁心的铁心柱之间设置绝缘网格并通过粘结剂连接。
优选地，三个所述单相铁心的每个所述铁心柱上均套设一个分半的绝缘圆筒，且所述绝缘圆筒与所述铁心柱的间隙灌注粘结剂。
在对所述五段混合式立体卷铁心进行绕制时，根据所需的不同尺寸，用纵剪机分条切割非晶合金带料，用开料机斜边切割硅钢带。当这些不同尺寸的非晶合金带材和硅钢带准备好后，就可以开始卷绕。绕制分二部分进行：1.把第一绕制芯块安装在卷绕机的回转头上，在上面卷绕第一段硅钢带，卷绕好第一段硅钢带后的第一绕制芯块要进行第一次退火，炉内温度控制在摄氏800-820度之间，真空度保持在100帕以下。退火后的第一绕制芯块再安装到卷绕机上进行第二次卷绕，当卷绕第二段非晶合金带时，在它的上下铁轭部分的每层之间都夹垫一至数片长方形非晶合金垫片。卷绕好第二段非晶合金带后的第一绕制芯块要进行第二次退火，此时炉温控制在摄氏350-400度之间，炉内充氮气(N2)保护，并加磁埸退火。退火结束后第一绕制芯块从退火炉中取出冷却，用胶水涂复它上面卷绕的硅钢带和非晶合金带，并脱模取出第一绕制芯块，形成铁芯1。2.把第三段，第四段和第五段硅钢带卷绕在第二绕制芯块上。用卷绕机把把它们依次绕制好以后，也要放到退火炉中进行退火，退火工艺与第一次退火工艺相同。退火结束后第二绕制芯块从退火炉中取出冷却，用胶水涂复它上面卷绕的硅钢带，并脱模取出第二绕制芯块，形成铁芯2。这样把铁芯1和铁芯2进行套装拼接，形成一个单相铁心。同样在其表面涂刷胶水密封固定，然后把三个单相铁心立体拼装起来，拼缝间夹垫绝缘网格，用绝缘带把铁心柱和铁轭各自缠绕，捆紧。在五段混合式立体卷铁心的每个铁心柱上都套上一个分半的绝缘圆筒，绝缘圆筒与铁心柱的间隙里灌注环氧树脂粘结固定。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种五段混合式立体卷铁心，包括三个结构相同的单相铁心，每个所述单相铁心均包括两个左右对称的铁心柱和两个上下对称的铁轭，两个所述铁心柱和两个所述铁轭共同围成矩形窗口，每个所述单相铁心均与另外两个所述单相铁心通过所述铁心柱相连接，其特征在于，每个所述单相铁心均由首尾连接的四段硅钢带和一段非晶合金带卷绕而成，其中一段所述非晶合金带卷绕在靠近所述单相铁心的中间位置，且为矩形非晶合金带，四段所述硅钢带卷绕在一段所述非晶合金带的里层和外层，且均为直角梯形硅钢带，每个所述单相铁心还包括长方形非晶合金垫片，所述长方形非晶合金垫片在所述单相铁心的上、下铁轭的非晶合金带部分，每层所述非晶合金带之间均來垫一片或数片所述长方形非晶合金垫片。
2.根据权利要求1所述的五段混合式立体卷铁心，其特征在于，首尾连接的所述硅钢带和所述非晶合金带的段数总共为5段，其中，第1段，第3段，第4段和第5段为所述硅钢带，第2段为所述非晶合金带。
3.根据权利要求1所述的五段混合式立体卷铁心，其特征在于，所述非晶合金带的宽度等于所述单相铁心的铁心柱的外接圆的半径。
4.根据权利要求1至2中任意一项所述的五段混合式立体卷铁心，其特征在于，所述长方形非晶合金垫片的宽度与所述非晶合金带的宽度相同，所述长方形非晶合金垫片的长度大于所述矩形窗口的宽度，小于所述矩形窗口的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，所述圆弧在所述铁心柱和所述铁轭的连接位置，所述圆弧的圆心角为45°，所述圆弧的半径为所述单相铁心的铁心柱的外接圆半径的二分之一。
5.根据权利要求1所述的五段混合式立体卷铁心，其特征在于，每个所述单相铁心的铁心柱分别与另外两个所述单相铁心的铁心柱之间设置绝缘网格并通过粘结剂连接。
6.根据权利要求1所述的五段混合式立体卷铁心，其特征在于，三个所述单相铁心的每个所述铁心柱上均套设一个分半的绝缘圆筒，且所述绝缘圆筒与所述铁心柱的间隙里灌注粘结剂。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180327 |