CN109698056A - 一种三相立体叠铁芯结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三相立体叠铁芯结构，由梯形料叠积部分和矩形料叠积部分组合在一起形成的半圆铁芯截面做为铁芯单框，三个铁芯单框在竖直方向两两拼接，形成立体铁芯；梯形料叠积部分采用卷铁芯纵向斜线开料，再按设计角度及单片硅钢片的长度进行横剪，形成多个单片硅钢片，多个单片硅钢片采用叠积形式组成截面为梯形的级，多个相同或不同梯形的级再采用叠积形式组成截面为多个梯形级叠积的梯形料叠积部分。本发明增大了铁芯截面填充系数；单层或多层间采用步进结构，多层口字形铁芯片叠装组成一种三相立体叠铁芯，省去了铁芯绕制设备；单层或多层间采用步进结构形成具有三个铁芯柱横截面为圆形的三相立体叠铁芯结构。

Description

一种三相立体叠铁芯结构
技术领域
本发明涉及一种变压器铁芯结构，具体为一种三相立体叠铁芯结构。
背景技术
目前国内三相立体卷铁芯的铁芯开料方法有梯形料闭口立体卷铁芯结构、梯形料开口折叠式立体铁芯结构和矩形料叠片式立体铁芯结构。
如图1A～1C所示，梯形料闭口卷铁芯是立体卷铁芯变压器传统结构，由几种规格的梯形料带依次卷绕而成，硅钢带之间绕制紧密，铁芯填充面积大。但传统的绕线机满足不了这种工艺需求，必须购买专用的绕制设备，绕制效率很低，另一方面线圈必须在铁芯绕制完成并且试验合格以后才能进行线圈绕制，延长了生产周期。
如图2A～2B所示，梯形料开口折叠式铁芯结构在传统的梯形料闭口卷铁芯的基础上，将传统矩形叠铁芯结构与闭口式立体卷铁芯结构通过剪折工艺进行完美的融合，上铁轭是开口的，可以使用传统绕线机将线圈绕制完成后套入铁芯，不必增加其它绕线设备，提前生产线圈并能够快速装配，线圈与铁芯可以分开制作，缩短生产制造周期。铁芯填充面积小于梯形料闭口卷铁芯结构，但空载工艺系数偏大，增加材料成本。
如图3所示，矩形料叠片式立体铁芯结构，采用传统的叠片式开料方法，每层同一个平面内由4组单片组合成一个框体，多个框体组合成一个半圆截面，三个半圆截面框体组合成一个立体铁芯，铁芯填充面积小，单片加工去尖角，增加生产制造工序，铁芯制造周期长。
近年来，国内对于立体卷铁芯变压器的需求量逐步提升。因立体卷铁芯在空间上完全对称，比叠铁芯更容易保证各项电磁参数。这种铁芯具有节材节能、三相磁路对称、励磁电流小、空载损耗低、谐波小和噪声低等特点。但因立体卷铁芯在制造工艺上具有严格的要求，性能参数与工艺过程控制具有密切关系。
叠铁芯产品制造过程简单、性能控制措施简单，但此种开料及叠装结构应用于三相立体叠铁芯结构时，截面积填充系数较低。
发明内容
针对现有技术中梯形料闭口立体卷铁芯制作过程需要专用设备、工艺控制要求严格、制造工期长；梯形料开口折叠式立体铁芯结构折片过程需要专用设备、空载损耗工艺系数过高、产品套装、插片较难；以及矩形料叠片式立体铁芯结构截面填充系数过低、叠片需要去尖角处理等不足之处，本发明要解决的问题是提供一种叠、卷组合式开料三相立体叠铁芯结构。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种三相立体叠铁芯结构，由梯形料叠积部分和矩形料叠积部分组合在一起形成的半圆铁芯截面做为铁芯单框，三个铁芯单框在竖直方向两两拼接，形成立体铁芯。
梯形料叠积部分采用卷铁芯纵向斜线开料，再按设计角度及单片硅钢片的长度进行横剪，形成多个单片硅钢片，多个单片硅钢片采用叠积形式组成截面为梯形的级，多个相同或不同梯形的级再采用叠积形式组成截面为多个梯形级叠积的梯形料叠积部分。
矩形料叠积部分采用卷铁芯纵向直线开料，再按设计角度对单片硅钢片的长度进行横剪，形成多个单片硅钢片，多个单片硅钢片采用叠积形式组成截面为矩形的级，多个不同宽度的矩形的级再采用叠积形式组成截面为矩形料叠积部分。
半圆铁芯截面是以半圆形直径的一个端点为顶点，以直径为边取30°角做直线，该直线即为梯形料叠积部分和矩形料叠积部分的分界线，其中弓形部分即为矩形料叠积部分，其余部分为梯形料叠积部分。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明综合三种铁芯结构优点，将铁芯截面拼接线所包含级采用斜线开料，其余级数按照直线开料，增大铁芯截面填充系数；单层或多层间采用步进结构，多层口字形铁芯片叠装组成一种三相立体叠铁芯，省去了铁芯绕制设备；单层或多层间采用步进结构形成具有三个铁芯柱横截面为圆形的三相立体叠铁芯结构。
2.叠铁芯产品制造过程简单、性能控制措施简单，本发明在上述产品结构及性能特点之上，采用叠、卷组合式开料的方法，不仅能够增大铁芯截面积填充系数，而且组合式开料方式提高硅钢片的利用率，同时此种结构能够采用降低铁轭高度的方法，进一步降低材料消耗。
3.本发明中铁芯芯柱横截面积采用与卷铁芯相近的横截面，对梯形料闭口卷铁芯料材采用叠片形式，改变原有的梯形料闭口卷铁芯卷绕结构，不需采用退火等工艺措施，制造工艺同常规叠铁芯制造工艺。
4.本发明横截面由闭口立体卷铁芯料材(即梯形料)叠积部分与直线开料叠铁芯料材(即矩形料)叠积部分组合而成的结构，使铁芯截面填充系数接近于梯形料闭口立体卷铁芯；铁芯铁轭部分通过采用降低铁轭高度的结构，达到降低材料用量的效果。
5.本发明立体叠铁芯的磁路结构与立体卷铁芯磁路结构相同，因此与立体卷铁芯一样，具有励磁电流小、空载损耗小、谐波小和噪声低等特点。
6.本发明立体叠铁芯结构有效截面积介于立体卷铁芯和叠铁芯之间，铁芯截面积填充率较高；梯形截面积梯部分下料及开料使用量等同于立体卷铁芯下料、开料部分，硅钢片余料较少，节约效果明显；直线开料(即矩形料)截面积部分下料与开料，同常规矩形料叠铁芯，制造过程简单。
7.本发明立体叠铁芯结构取消原立体卷铁芯退火工艺；组合式截面立体叠铁芯结构能够降低铁轭叠片高度，降低材料用量。
附图说明
图1A为传统梯形料闭口立体卷铁芯单框结构示意图；
图1B为图1A的侧面视图；
图1C为传统梯形料闭口立体卷铁芯立体结构俯视图；
图2A为传统梯形料开口立体卷铁芯单框结构示意图；
图2B为传统梯形料开口立体卷铁芯立体结构俯视图；
图3为传统矩形料立体叠铁芯结构；
图4A为本发明立体叠铁芯单框结构示意图；
图4B为图4A的侧面视图；
图4C为本发明立体叠铁芯立体结构俯视图；
图4D为本发明中梯形料叠积部分和矩形料叠积部分组合后的结构示意图。
其中，1为梯形料叠积部分，2为矩形料叠积部分，3为铁芯单框。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图4A～4C所示，本发明一种叠、卷组合式开料三相立体叠铁芯结构，由梯形料叠积部分1和矩形料叠积部分2组合在一起形成的半圆铁芯截面做为铁芯单框3，三个铁芯单框3在竖直方向两两拼接，形成立体铁芯。
梯形料叠积部分1采用卷铁芯纵向斜线开料，再按设计角度及单片硅钢片的长度进行横剪，形成多个单片硅钢片，多个单片硅钢片采用叠积形式组成截面为梯形的级，多个相同或不同梯形的级再采用叠积形式组成截面为多个梯形级叠积的梯形料叠积部分1，相比传统直线开料叠片式立体铁芯结构，增大了铁芯截面填充率，同时硅钢片余料较少，节约效果明显。
矩形料弧形(即120°)叠积部分采用硅钢纵向直线开料，再按设计45°斜角对单片硅钢片的长度进行横剪，形成多个单片硅钢片，多个单片硅钢片采用叠积形式组成截面为矩形的级，多个不同宽度的矩形的级再采用叠积形式组成截面为弧形叠积部分。此部分结构的铁芯截面填充率同常规圆形或长圆铁芯填充率，制造过程简单。
如图4D所示，梯形料叠积部分1和矩形料形叠积2部分组合在一起为：半圆铁芯截面以半圆形直径的一个端点为顶点，以直径为边取30°角做直线，该直线即为梯形料叠积部分1和矩形料叠积部分2的分界线，其中弓形部分即为矩形料叠积部分2，其余部分为梯形料叠积部分1。
拼接结构的立体叠铁芯整体成品性能高于常规矩形料材圆形截面叠铁芯性能，接近于常规立体卷铁芯性能；工艺管控措施上接近于常规叠铁芯制造工艺，操作简便。
组合式截面立体叠铁芯结构取消原立体卷铁芯退火工艺，即可满足性能参数要求；铁芯结构有效截面积介于立体卷铁芯和叠铁芯之间，能够降低铁轭叠片高度，降低材料用量；铁芯截面积填充率较高。
本发明综合现有技术中三种铁芯结构优点，将铁芯截面拼接线所包含级采用斜线开料，其余级数按照直线开料，增大铁芯截面填充系数。
单层或多层间采用步进结构多层口字形铁芯片(即铁芯单框)叠组装成一种三相立体叠铁芯，省去了铁芯绕制设备。单层或多层间采用步进结构形成具有三个铁芯柱横截面为圆形的三相立体叠铁芯结构
本发明在上述产品结构及性能特点之上，采用叠、卷组合式开料的方法，不仅能够增大铁芯截面积填充系数，而且组合式开料方式提高硅钢片的利用率，同时此种结构能够采用降低铁轭高度的方法，进一步降低材料消耗。

Claims (4)

1.一种三相立体叠铁芯结构，其特征在于：由梯形料叠积部分和矩形料叠积部分组合在一起形成的半圆铁芯截面做为铁芯单框，三个铁芯单框在竖直方向两两拼接，形成立体铁芯。
2.根据权利要求1所述的三相立体叠铁芯结构，其特征在于：梯形料叠积部分采用卷铁芯纵向斜线开料，再按设计角度及单片硅钢片的长度进行横剪，形成多个单片硅钢片，多个单片硅钢片采用叠积形式组成截面为梯形的级，多个相同或不同梯形的级再采用叠积形式组成截面为多个梯形级叠积的梯形料叠积部分。
3.根据权利要求1所述的三相立体叠铁芯结构，其特征在于：矩形料叠积部分采用卷铁芯纵向直线开料，再按设计角度对单片硅钢片的长度进行横剪，形成多个单片硅钢片，多个单片硅钢片采用叠积形式组成截面为矩形的级，多个不同宽度的矩形的级再采用叠积形式组成截面为矩形料叠积部分。
4.根据权利要求1所述的三相立体叠铁芯结构，其特征在于：半圆铁芯截面是以半圆形直径的一个端点为顶点，以直径为边取30°角做直线，该直线即为梯形料叠积部分和矩形料叠积部分的分界线，其中弓形部分即为矩形料叠积部分，其余部分为梯形料叠积部分。
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