CN108597795A - 非晶干式变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种非晶干式变压器，包括高压线圈、低压线圈以及非晶合金铁芯，非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，非晶条带是由如下步骤制备的：提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；按照分子式Fe(100‑a‑b‑c‑d‑e)SiaBbCucCodGde称量纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；将称量好的纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；对待用料进行真空熔炼，得到母合金；对母合金进行第一热处理；利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；以及对非晶合金条带进行第二热处理。本发明的非晶合金饱和磁化强度大、矫顽力低、电阻值大，非晶形成能力强，综合性能优异。

Description

非晶干式变压器
技术领域
本发明涉及非晶合金领域，特别涉及一种非晶干式变压器。
背景技术
伴随着我国国民经济和现代化水平的发展，我国的城镇化率越来越高。而随着城镇化的发展，人口越来越密集，商业越来越发达，对于防火有更高要求的场所，如大型商场、火车站、医院、机场、地铁等越来越多，因此人们对于变压器的安全性能提出了更高的要求。由于油浸式变压器可能会因为运行故障而导致变压器油发生爆炸和火灾的危险，因此其不适用于上述场所。而干式变压器则不会发生类似的危险，而且干式变压器的绝缘材料均为难燃材料，即使在运行中发生火灾，也不会扩大火灾灾情。因此，运行安全可靠、维护简单的干式变压器的应用范围正在不断的扩大。与此同时，伴随着节能降耗政策的不断深入，国家越来越鼓励发展节能型配电变压器。而用非晶合金代替传统硅钢片作为铁心的非晶合金变压器其显著特点便是空载损耗低。非晶合金变压器的空载损耗与S9系列变压器相比下降了约80％；而目前国家已经广泛使用的S11系列配电变压器的空载损耗与S9系列相比低20％；正在推广的S13系列变压器的空载损耗与S9系列相比低25％。由以上对比可知，非晶合金变压器具有明显的节能效果。非晶合金干式变压器集干式变压器和非晶合金变压器特点于一身，不仅能满足城镇化发展所需的高防火、防爆等安全要求，而且也满足国家节能、环保的倡议。因此，非晶合金干式变压器的推广有着重要的意义。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种饱和磁化强度大、非晶形成能力强、综合性能优异的非晶干式变压器。
本发明提供了一种非晶干式变压器，非晶干式变压器包括高压线圈、低压线圈以及非晶合金铁芯，非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，非晶条带是由如下步骤制备的：提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；按照分子式Fe(100-a-b-c-d-e)SiaBbCucCodGde称量纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；将称量好的纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；对待用料进行真空熔炼，得到母合金；对母合金进行第一热处理；利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；以及对非晶合金条带进行第二热处理。
优选地，上述技术方案中，其中，a＝6-8，b＝5-7，c＝1-2，d＝8-10，e＝2-4。
优选地，上述技术方案中，在将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中时，首先将纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料放入坩埚，随后将纯B铺在纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料上，最后将纯Co以及纯Gd放在纯B上。
优选地，上述技术方案中，其中，真空熔炼时间为30-40min，熔炼过程中至少需要翻料5-8次。
优选地，上述技术方案中，第一热处理具体为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为300-400℃，热处理时间为30-40min。
优选地，上述技术方案中，单辊急冷工艺具体为：真空度优于0.01Pa，铜辊转速为3000-4000r/min，条带宽度为1-2cm，喷射压力为0.06-0.08Mpa，喷射温度1000-1200℃。
优选地，上述技术方案中，第二热处理具体为：热处理温度为200-300℃，热处理时间为8-10h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：如前所述，相比于其它形式的变压器，干式非晶变压器具有非常大的优势，但是目前由于非晶合金本身的性能参数较低，极大的限制了非晶干式变压器的发展。目前非晶合金的缺陷在于：非晶形成能力较差，无法通过单辊急冷法制备出宽带，而工业应用又要求非晶合金条带具有较大的带宽。非晶磁性能较差，众所周知的是，利用单辊急冷法几乎是不可能制备出非晶态纯铁的，所以为了能够形成非晶合金，所以需要向合金中加入非常磁性元素，这就导致非晶条带磁性下降，如何提高非晶合金的磁性能也是目前的一大难题。本发明为了解决现有技术的困难，提出了一种新型非晶合金及制备方法，该种合金饱和磁化强度大、矫顽力低、电阻值大，非晶形成能力强，综合性能优异。
附图说明
图1是根据现有技术的干式非晶变压器的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1是根据现有技术的干式非晶变压器的结构示意图。如图1所示现有技术的干式非晶变压器包括高压线圈1、低压线圈2、非晶合金铁芯3、铁芯拉板4、线圈绝缘压块5、铁芯夹件6以及变压器底座7，高压线圈1、低压线圈2采用椭圆形。
实施例1
根据本发明一优选实施方式的非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，非晶条带是由如下步骤制备的：提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；按照分子式Fe(100-a-b-c-d-e)SiaBbCucCodGde称量纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；将称量好的纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；对待用料进行真空熔炼，得到母合金；对母合金进行第一热处理；利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；以及对非晶合金条带进行第二热处理。
其中，a＝6，b＝5，c＝1，d＝8，e＝2。在将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中时，首先将纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料放入坩埚，随后将纯B铺在纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料上，最后将纯Co以及纯Gd放在纯B上。其中，真空熔炼时间为30min，熔炼过程中至少需要翻料5次。第一热处理具体为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为300℃，热处理时间为40min。单辊急冷工艺具体为：真空度优于0.01Pa，铜辊转速为3000r/min，条带宽度为1cm，喷射压力为0.06Mpa，喷射温度1000℃。第二热处理具体为：热处理温度为200℃，热处理时间为10h。
实施例2
根据本发明一优选实施方式的非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，非晶条带是由如下步骤制备的：提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；按照分子式Fe(100-a-b-c-d-e)SiaBbCucCodGde称量纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；将称量好的纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；对待用料进行真空熔炼，得到母合金；对母合金进行第一热处理；利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；以及对非晶合金条带进行第二热处理。
其中，a＝8，b＝7，c＝2，d＝10，e＝4。在将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中时，首先将纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料放入坩埚，随后将纯B铺在纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料上，最后将纯Co以及纯Gd放在纯B上。其中，真空熔炼时间为40min，熔炼过程中至少需要翻料8次。第一热处理具体为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为400℃，热处理时间为30min。单辊急冷工艺具体为：真空度优于0.01Pa，铜辊转速为4000r/min，条带宽度为2cm，喷射压力为0.08Mpa，喷射温度1200℃。第二热处理具体为：热处理温度为300℃，热处理时间为8h。
实施例3
根据本发明一优选实施方式的非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，非晶条带是由如下步骤制备的：提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；按照分子式Fe(100-a-b-c-d-e)SiaBbCucCodGde称量纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；将称量好的纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；对待用料进行真空熔炼，得到母合金；对母合金进行第一热处理；利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；以及对非晶合金条带进行第二热处理。
其中，a＝7，b＝6，c＝1.5，d＝9，e＝3。在将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中时，首先将纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料放入坩埚，随后将纯B铺在纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料上，最后将纯Co以及纯Gd放在纯B上。其中，真空熔炼时间为35min，熔炼过程中至少需要翻料6次。第一热处理具体为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为350℃，热处理时间为35min。单辊急冷工艺具体为：真空度优于0.01Pa，铜辊转速为3500r/min，条带宽度为1.5cm，喷射压力为0.07Mpa，喷射温度1100℃。第二热处理具体为：热处理温度为250℃，热处理时间为9h。
实施例4
根据本发明另一优选实施方式的非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，非晶条带是由如下步骤制备的：提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；按照分子式Fe(100-a-b-c-d-e)SiaBbCucCodGde称量纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；将称量好的纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；对待用料进行真空熔炼，得到母合金；对母合金进行第一热处理；利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；对非晶合金条带进行第二热处理。
其中，a＝10，b＝10，c＝3，d＝5，e＝1。在将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中时，首先将纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料放入坩埚，随后将纯B铺在纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料上，最后将纯Co以及纯Gd放在纯B上。其中，真空熔炼时间为35min，熔炼过程中至少需要翻料6次。第一热处理具体为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为350℃，热处理时间为35min。单辊急冷工艺具体为：真空度优于0.01Pa，铜辊转速为3500r/min，条带宽度为1.5cm，喷射压力为0.07Mpa，喷射温度1100℃。第二热处理具体为：热处理温度为250℃，热处理时间为9h。
实施例5
根据本发明另一优选实施方式的非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，非晶条带是由如下步骤制备的：提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；按照分子式Fe(100-a-b-c-d-e)SiaBbCucCodGde称量纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；将称量好的纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；对待用料进行真空熔炼，得到母合金；对母合金进行第一热处理；利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；以及对非晶合金条带进行第二热处理。
其中，a＝7，b＝6，c＝1.5，d＝9，e＝3。在将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中时，将所有原料混合均匀然后放入坩埚。其中，真空熔炼时间为60min，熔炼过程中至少需要翻料2次。第一热处理具体为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为350℃，热处理时间为35min。单辊急冷工艺具体为：真空度优于0.01Pa，铜辊转速为3500r/min，条带宽度为1.5cm，喷射压力为0.07Mpa，喷射温度1100℃。第二热处理具体为：热处理温度为250℃，热处理时间为9h。
实施例6
根据本发明一优选实施方式的非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，非晶条带是由如下步骤制备的：提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；按照分子式Fe(100-a-b-c-d-e)SiaBbCucCodGde称量纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；将称量好的纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；对待用料进行真空熔炼，得到母合金；对母合金进行第一热处理；利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；对非晶合金条带进行第二热处理。
其中，a＝7，b＝6，c＝1.5，d＝9，e＝3。在将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中时，首先将纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料放入坩埚，随后将纯B铺在纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料上，最后将纯Co以及纯Gd放在纯B上。其中，真空熔炼时间为35min，熔炼过程中至少需要翻料6次。第一热处理具体为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为500℃，热处理时间为50min。单辊急冷工艺具体为：真空度优于0.01Pa，铜辊转速为3500r/min，条带宽度为1.5cm，喷射压力为0.07Mpa，喷射温度1100℃。第二热处理具体为：热处理温度为400℃，热处理时间为12h。
实施例7
根据本发明另一优选实施方式的非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，非晶条带是由如下步骤制备的：提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；按照分子式Fe(100-a-b-c-d-e)SiaBbCucCodGde称量纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；将称量好的纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；对待用料进行真空熔炼，得到母合金；对母合金进行第一热处理；利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；以及对非晶合金条带进行第二热处理。
其中，a＝7，b＝6，c＝1.5，d＝9，e＝3。在将待用料放入真空熔炼炉的坩埚中时，首先将纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料放入坩埚，随后将纯B铺在纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料上，最后将纯Co以及纯Gd放在纯B上。其中，真空熔炼时间为35min，熔炼过程中至少需要翻料6次。第一热处理具体为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为350℃，热处理时间为35min。单辊急冷工艺具体为：真空度优于0.01Pa，铜辊转速为5000r/min，条带宽度为3cm，喷射压力为0.1Mpa，喷射温度1300℃。第二热处理具体为：热处理温度为250℃，热处理时间为9h。
对实施例1-7进行饱和磁化强度和矫顽力测试，为了便于比较，将所有实施例的实验结果与实施例1进行比较。
表1
饱和磁化强度 矫顽力
实施例1 100％ 100％
实施例2 104％ 108％
实施例3 109％ 106％
实施例4 73％ 76％
实施例5 75％ 73％
实施例6 72％ 77％
实施例7 71％ 75％
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种非晶干式变压器，所述非晶干式变压器包括高压线圈、低压线圈以及非晶合金铁芯，其特征在于：所述非晶合金铁芯是由非晶条带缠绕而成，所述非晶条带是由如下步骤制备的：
提供纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料；
按照分子式Fe(100-a-b-c-d-e)SiaBbCucCodGde称量所述纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd；
将称量好的所述纯Fe、FeSi合金、纯B、纯Cu、纯Co、纯Gd原料进行清洗和干燥，得到待用料；
将所述待用料放入真空熔炼炉的坩埚中；
对所述待用料进行真空熔炼，得到母合金；
对所述母合金进行第一热处理；
利用第一热处理后的母合金作为原料，利用单辊急冷法制备非晶合金条带；以及
对所述非晶合金条带进行第二热处理。
2.如权利要求1的非晶干式变压器，其特征在于：其中，a＝6-8，b＝5-7，c＝1-2，d＝8-10，e＝2-4。
3.如权利要求1的非晶干式变压器，其特征在于：在将所述待用料放入真空熔炼炉的坩埚中时，首先将所述纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料放入所述坩埚，随后将所述纯B铺在所述纯Fe、FeSi合金以及纯Cu原料上，最后将所述纯Co以及纯Gd放在所述纯B上。
4.如权利要求1的非晶干式变压器，其特征在于：其中，真空熔炼时间为30-40min，熔炼过程中至少需要翻料5-8次。
5.如权利要求1的非晶干式变压器，其特征在于：所述第一热处理具体为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为300-400℃，热处理时间为30-40min。
6.如权利要求1的非晶干式变压器，其特征在于：单辊急冷工艺具体为：真空度优于0.01Pa，铜辊转速为3000-4000r/min，条带宽度为1-2cm，喷射压力为0.06-0.08Mpa，喷射温度1000-1200℃。
7.如权利要求1的非晶干式变压器，其特征在于：所述第二热处理具体为：热处理温度为200-300℃，热处理时间为8-10h。
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