CN110459385A - 一种变压器及其铁芯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器及其铁芯，涉及变压器技术领域，铁芯包括三个均由多个柱片并排叠合构成的心柱、两个均呈“Y”型结构的铁轭，各个心柱表面均呈阶梯状，相邻的两个柱片中其中一个柱片的上底边与另一个柱片的下底边的长度相同且对应连接，心柱的各个柱片的两个侧边分别构成该心柱的上端口和下端口；两个铁轭的各条边分别由多个折弯轭片并排叠合构成，各个折弯轭片均由呈阶梯结构的轭片折弯成夹角120度形成，相邻的两个轭片中其中一个轭片的上底边与另一个轭片的下底边的长度相同且对应连接，各个轭片的两个侧边构成各条边的第一端口，且两个铁轭的各个第一端口分别与各个心柱的上端口、下端口对应连接。如此设置，铁芯无磁阻、材料无浪费。

Description

一种变压器及其铁芯

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，更具体地说，涉及一种变压器及其铁芯。

背景技术

变压器的铁芯是变压器中主要的磁路部分，铁芯的磁路非常小，通过铁芯能够得到很强的感应磁场，铁芯是与绕在上面的线圈组成完整的电磁感应系统。铁芯包括套线圈的心柱以及不套线圈只起闭合磁路作用的铁轭，其中心柱是由多个柱片叠置构成，铁轭由多个轭片叠置构成，从而构成空心的铁芯结构，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组为初级线圈，其余的绕组为次级线圈。

三相变压器由三个单相变压器演变而成，每相的主磁通必须通过另外两相的磁路方能闭合，故三相磁路彼此相关。而一般三相变压器的铁芯呈平面结构形式，如附图中的图1所示，2为上铁轭，3为下铁轭，1为三个心柱中的任意一个心柱，也代表每相磁路，三相的磁路长度不等，中间一相的磁路短，其余两相的磁路长，导致三相磁阻稍有差别。当外施三相对称电压时，三相空载电流就会不相等，磁路长短不相同，磁路方向也不相同，而中间一相的电流小，另外两相大，从而对变压器的负载运行有影响，造成一部分损失。

现有技术中，三相变压器的平面结构的铁芯都是由原材料柱片和轭片拼接而成的，到时柱片构成的心柱与轭片构成的铁轭进行拼接。而现有的原材料柱片和轭片有很多不同长度的类型，但原材料的两端都是倾斜的，整体呈梯形，故做成的心柱的两端也是倾斜的，所以原材料柱片制成的心柱3时需要将其两端削去一部分，如图2所示，即将心柱1两端的多余的第一部分7和第二部分8削去，从而使三相变压器的铁芯的中间一相的心柱1的上端和下端均呈三角状，同时在上铁轭2和下铁轭3的中间位置也需要开设三角槽，如图3所示，同样需要削去一部分，即削去上铁轭2和下铁轭3中间的第三部分9，才能使中间一相的心柱1的上端和下端分别插接进上铁轭2和下铁轭3的三角槽内，从而实现拼接。整体会造成原材料的浪费，不能百分之百得到利用。根据实际生产过程，制成的铁芯只利用的原材料的90％左右，剩下的原材料只能浪费。

因此，如何解决现有技术中三相变压器的铁芯的磁路方向不一致、磁阻大、造成制作铁芯的原材料的浪费的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变压器及其铁芯以解决现有技术中三相变压器的铁芯存在的磁阻大、造成制作铁芯的原材料的浪费的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

本发明提供了一种变压器的铁芯，包括：

三个心柱，用于缠绕线圈，各个所述心柱均由多个柱片并排叠合构成、以使各个所述心柱的表面均呈阶梯状，各个所述柱片均呈第一梯形结构，所述第一梯形结构包括相互平行的第一上底边、第一下底边以及两个第一侧边，任意相邻的两个所述柱片中，其中一个所述柱片的所述第一上底边与另一个所述柱片的所述第一下底边的长度相同且对应连接，所述心柱的各个所述柱片的两个所述第一侧边分别构成该所述心柱的上端口和下端口；

上铁轭和下铁轭，分别设置在各个所述心柱的上端和下端，所述上铁轭和所述下铁轭均呈“Y”型结构，所述“Y”型结构的各条边分别由多个折弯轭片并排叠合而构成，各个所述折弯轭片均由呈第二阶梯结构的轭片折弯成夹角120度形成，各个所述折弯轭片的折弯部构成所述“Y”型结构的中心，所述第二梯形结构包括相互平行的第二上底边、第二下底边以及两个第二侧边，任意相邻的两个所述轭片中，其中一个所述轭片的所述第二上底边与另一个所述轭片的所述第二下底边的长度相同且对应连接，各个所述轭片的两个所述第二侧边构成所述“Y”型结构的各条边的第一端口，且所述上铁轭的各个所述第一端口、所述下铁轭的各个所述第一端口分别与各个所述心柱的所述上端口、所述下端口对应连接。

优选地，所述“Y”型结构的各条边上的所述轭片的数量与对应连接的所述心柱上的所述柱片的数量相同且一一对应，所述轭片与对应的所述柱片的厚度相同。

优选地，所述心柱具有中轴面，位于所述中轴面两侧的所述柱片、以及位于所述中轴面两侧的所述轭片分别相对所述中轴面对称，且位于所述中轴面同一侧的的所述柱片和所述轭片一一对应连接。

优选地，沿靠近所述中轴面的方向，位于所述中轴面同一侧的所述心柱的各个所述柱片、以及位于所述中轴面同一侧的所述“Y”型结构的各个所述轭片的宽度均依次递减、高度均依次递增。

优选地，所述上铁轭的各个所述第一端口、所述下铁轭的各个所述第一端口分别与对应连接的所述心柱的所述上端口、所述下端口的结构、大小完全相同。

优选地，同一所述心柱的所述上端口和所述下端口在所述中轴面上的投影分别为第一直线和第二直线，所述第一直线、所述第二直线与水平面之间的夹角分别为a和b，所述夹角a、b为30-60度。

优选地，所述“Y”型结构的三条边的结构、大小均相同。

优选地，各个所述心柱的结构、大小均相同，且所述上铁轭与所述下铁轭的结构、大小相同。

优选地，各个所述柱片和各个所述轭片均为硅钢片。

本发明还提供了一种变压器，包括上述实施例中的变压器的铁芯。

本发明提供的技术方案中，变压器的铁芯包括三个心柱、上铁轭和下铁轭，三个心柱用于缠绕线圈，各个心柱均由多个柱片并排叠合构成、以使各个心柱的表面均呈阶梯状，各个柱片均呈第一梯形结构，第一梯形结构包括相互平行的第一上底边、第一下底边以及两个第一侧边，任意相邻的两个柱片中，其中一个柱片的第一上底边与另一个柱片的第一下底边的长度相同且对应连接，心柱的各个柱片的两个第一侧边分别构成该心柱的上端口和下端口；上铁轭和下铁轭分别设置在各个心柱的上端和下端，上铁轭和下铁轭均呈“Y”型结构，“Y”型结构的各条边分别由多个折弯轭片并排叠合而构成，各个折弯轭片均由呈第二阶梯结构的轭片折弯成夹角120度形成，各个折弯轭片的折弯部构成“Y”型结构的中心，第二梯形结构包括相互平行的第二上底边、第二下底边以及两个第二侧边，任意相邻的两个轭片中，其中一个轭片的第二上底边与另一个轭片的第二下底边的长度相同且对应连接，各个轭片的两个第二侧边构成“Y”型结构的各条边的第一端口，且上铁轭的各个第一端口、下铁轭的各个第一端口分别与各个心柱的上端口、下端口对应连接。如此设置，此种铁芯的三相磁路长度相等，铁芯的三相的磁路方向一致，三相磁阻几乎相等，最终对变压器负载运行几乎无影响；此种铁芯重量轻，加工系数小，零序损耗为零。在制作铁芯的心柱和上铁轭或下铁轭时，直接选用适宜长度的柱片和轭片进行连接即可，无需再像现有技术中呈平面结构的三相铁芯一样、使得构成的上铁轭、下铁轭以及中间一相的心柱还需要削去一部分，此种铁芯不会造成制作铁芯的原材料的浪费，也就是不会浪费柱片和轭片，使材料百分百得到利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中三相铁芯的结构示意图；

图2是现有技术中三相铁芯的中间心柱的制作结构图；

图3是现有技术中三相铁芯的上铁轭的制作结构图；

图4是本发明实施例中变压器的铁芯的结构示意图；

图5是本发明实施例中变压器的铁芯的正视图；

图6是本发明实施例中变压器的铁芯的侧视图；

图7是本发明实施例中变压器的铁芯的俯视图；

图8是本发明实施例中心柱的结构示意图；

图9是本发明实施例中上铁轭的结构示意图；

图10是本发明实施例中柱片的结构示意图；

图11是本发明实施例中轭片的结构示意图。

图1-11中：

1-心柱，101-上端口，102-下端口，2-上铁轭，201-第一端口，3-下铁轭，4-柱片，401-第一上底边，402-第一下底边，403-第一侧边，5-轭片，501-第二上底边，502-第二下底边，503-第二侧边，6-线圈，7-第一部分，8-第二部分，9-第三部分。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供一种变压器及其铁芯，解决现有技术中三相变压器的铁芯的磁阻大、造成制作铁芯的原材料的浪费的问题。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

请参阅图,4-图7，其中图5-图7为构成的变压器的铁芯的三视图。在本实施例中，变压器的铁芯包括三个心柱1、上铁轭2和下铁轭3。其中三个心柱1都用于缠绕线圈6，各个心柱1均由多个柱片4并排设置且叠合构成，各个柱片4之间通过夹具实现连接，最终使构成的心柱1的表面呈阶梯状。柱片4即构成心柱1的原材料，各个柱片4本身均呈第一梯形结构，如图10所示，第一梯形结构包括相互平行的第一上底边401、第一下底边402以及两个第一侧边403，其中第一上底边401和第一下底板相平行，且第一上底边401和第一下底板所在方向即柱片4的长度方向。任意相邻的两个柱片4中，其中一个柱片4的第一上底边401与另一个柱片4的第一下底边402的长度相同且对应连接，如图10所示，图中两个柱片4的左右两边分别为第一梯形结构的第一上底边401和第一下底边402，上下两边为两个第一侧边403，左边的轭片5的第二下底边502与右边的轭片5的第二上底边501对应连接，各个柱片4均按此方式连接，最终各个柱片4的两个第一侧边403露出，构成心柱1的上端口101和下端口102。

上铁轭2、下铁轭3分别设置在各个心柱1的上端和下端，上铁轭2和下铁轭3均呈“Y”型结构，“Y”型结构的各条边分别由多个折弯轭片并排叠合而构成，各个折弯轭片均由呈第二阶梯结构的轭片5折弯成夹角120度形成，各个折弯轭片的折弯部构成“Y”型结构的中心，第二梯形结构包括相互平行的第二上底边501、第二下底边502以及两个第二侧边503，且任意相邻的两个轭片5中，其中一个轭片5的第二上底边501与另一个轭片5的第二下底边502的长度相同且对应连接。具体地，如图11所示，图中两个轭片5的上下两边分别为第二上底边501和第二下底边502，而左右两边为两个第二侧边503，上方的轭片5的第二下底边502与下方的轭片5的第二上底边501对应连接，各个轭片5均按此方式连接，最终各个轭片5的两个第二侧边503露出，构成“Y”型结构的各条边的第一端口201，而且上铁轭2的各个第一端口201、下铁轭3的各个第一端口201分别与各个心柱1的上端口101、下端口102对应连接，从而构成铁芯整体。

如此设置，此种铁芯的三相磁路长度相等，铁芯的三相的磁路方向一致，三相磁阻几乎相等，最终对变压器负载运行基本无影响；此种铁芯重量轻，加工系数小，零序损耗为零。在制作铁芯的心柱1和上铁轭2或下铁轭3时，直接选用适宜长度的柱片4和轭片5进行连接即可，无需再像现有技术中呈平面结构的三相铁芯一样、使得构成的上铁轭2、下铁轭3以及中间一相的心柱1还需要削去一部分，此种铁芯不会造成制作铁芯的原材料的浪费，也就是不会浪费柱片4和轭片5，使材料百分百得到利用。

作为可选地实施方式，如图7所示，“Y”型结构的各条边上的轭片5的数量与对应连接的心柱1上的柱片4的数量相同，轭片5与柱片4一一对应连接，且各个轭片5与对应的柱片4的厚度相同。

如此设置，任意一个轭片5都有相对应连接的柱片4，当上铁轭2或下铁轭3的轭片5上有磁通通过时，其上的磁通能够更顺畅地流向相对应的柱片4上。

作为可选地实施方式，心柱1具有中轴面，位于中轴面两侧的柱片4、以及位于中轴面两侧的轭片5分别相对中轴面对称，且位于中轴面同一侧的的柱片4和轭片5一一对应连接。优选地，各个心柱1均具有中轴面，各个心柱1的中轴面不相同，但任意一个心柱1的中轴面两侧的柱片4、轭片5都是分别关于中轴面对称的。

如此设置，三相磁路相对称，使得产生的感应电压和感应电流会更加平稳。

作为可选地实施方式，位于中轴面同一侧的心柱1的各个柱片4的宽度依次递减、高度依次递增，而且位于中轴面同一侧的“Y”型结构的各个轭片5也是宽度依次递减、高度依次递增。

由于缠绕的线圈6呈圆形，如此设置，呈此趋势三相磁路才会呈圆形，成为能够为适合线圈6缠绕的结构。

作为可选地实施方式，心柱1的上端口101与上铁轭2的第一端口201结构、大小相同，心柱1的下端口102与下铁轭3的第一端口201结构、大小相同。优选地，如图8和图9所示，心柱1的上端口101和下端口102的轮廓均呈不规则的半椭圆状，即心柱1上的各个柱片4的第一侧边403与水平面之间的角度均相同，同样地，上铁轭2或下铁轭3上的各个轭片5的第二侧边503与水平面之间的角度均相同。

如此设置，心柱1的上端口101与上铁轭2的第一端口201正好契合连接，直接就令心柱1上的各个柱片4与各个轭片5一一对应。若同一心柱1上的各个柱片4的第一侧边403的倾斜角度不相同，上铁轭2的第一端口201与心柱1的上端口101连接时要考虑一一对应连接，比较繁琐和复杂，因此这样设置会进一步简化和方便连接过程。

在优选的实施例中，同一心柱1的上端口101和下端口102在中轴面上的投影分别为第一直线和第二直线，第一直线、第二直线与水平面之间的夹角分别为a和b，如图6所示，夹角a、b为30-60度。优选地，夹角a与夹角b均为45度。

作为可选地实施方式，“Y”型结构的三条边的结构、大小均相同，即上铁轭2的三条边的结构、大小相同，下铁轭3的三条边的结构、大小相同。优选地，各个心柱1的结构、大小均相同，且上铁轭2与下铁轭3的结构、大小相同。

如此设置，将铁芯整体设置为对称结构，各相磁路完全相同，各个心柱1之间可互换，且上铁轭2与下铁轭3也可互换，任一者都不是固定的安装位置。对于制作铁芯来说，只需要一种规格的铁轭和一种规格的心柱1即可，同一规格的铁轭制作两个，同一规格的心柱1制作三个，制作铁芯过程简单，安装也方便，还不会产生磁阻。

作为可选地实施方式，各个柱片4和各个轭片5均为硅钢片。

硅钢片的导磁率较高，而且硅钢片的电阻大，各片硅钢片之间彼此绝缘，能够加大电流通过的难度，使涡流减小，从而减小热效应。如此设置，能够增大铁芯中的电阻，减小铁芯中的涡流，提高变压器的效率。

结合上述各个实施例对本变压器的铁芯进行具体说明，在本实施例中，变压器的铁芯包括三个用于缠绕线圈6的心柱1、上铁轭2和下铁轭3，各个心柱1的结构、大小均相同，且均由多个柱片4并排叠合构成、以使各个心柱1的表面均呈阶梯状，各个柱片4均呈第一梯形结构，第一梯形结构包括相互平行的第一上底边401、第一下底边402以及两个第一侧边403，任意相邻的两个柱片4中，其中一个柱片4的第一上底边401与另一个柱片4的第一下底边402的长度相同且对应连接，心柱1的各个柱片4的两个第一侧边403分别构成该心柱1的上端口101和下端口102，同一心柱1的上端口101和下端口102在中轴面上的投影分别为第一直线和第二直线，第一直线、第二直线与水平面之间的夹角分别为a和b，夹角a、b为30-60度。上铁轭2和下铁轭3的结构、大小相同且分别设置在各个心柱1的上端和下端，上铁轭2和下铁轭3均呈“Y”型结构，“Y”型结构的三条边的结构、大小均相同，“Y”型结构的各条边分别由多个折弯轭片5并排叠合而构成，各个折弯轭片5均由呈第二阶梯结构的轭片5折弯成夹角120度形成，各个折弯轭片5的折弯部构成“Y”型结构的中心，第二梯形结构包括相互平行的第二上底边501、第二下底边502以及两个第二侧边503，任意相邻的两个轭片5中，其中一个轭片5的第二上底边501与另一个轭片5的第二下底边502的长度相同且对应连接，各个轭片5的两个第二侧边503构成“Y”型结构的各条边的第一端口201，且上铁轭2的各个第一端口201、下铁轭3的各个第一端口201分别与各个心柱1的上端口101、下端口102结构、大小相同且对应连接。“Y”型结构的各条边上的轭片5的数量与对应连接的心柱1上的柱片4的数量相同且一一对应，轭片5与对应的柱片4的厚度相同。心柱1具有中轴面，位于中轴面两侧的柱片4、以及位于中轴面两侧的轭片5分别相对中轴面对称，且位于中轴面同一侧的的柱片4和轭片5一一对应连接；位于中轴面同一侧的心柱1的各个柱片4、以及位于中轴面同一侧的“Y”型结构的各个轭片5的宽度均依次递减、高度均依次递增。

如此设置，此种铁芯的三相磁路长度相等，三相磁阻相等，最终对变压器负载运行无影响；在制作铁芯的心柱和上铁轭或下铁轭时，直接选用适宜长度的柱片和轭片进行连接即可，不会浪费柱片和轭片，使材料百分百得到利用。

本发明还提供了一种变压器，包括铁芯和线圈6，铁芯为上述的变压器的铁芯。如此设置，该变压器的铁芯的三相磁阻相等，对变压器的负载运行无影响，且不会浪费柱片4和轭片5，使材料百分百得到利用。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本发明提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变压器的铁芯，其特征在于，包括：

三个心柱(1)，用于缠绕线圈(6)，各个所述心柱(1)均由多个柱片(4)并排叠合构成、以使各个所述心柱(1)的表面均呈阶梯状，各个所述柱片(4)均呈第一梯形结构，所述第一梯形结构包括相互平行的第一上底边(401)、第一下底边(402)以及两个第一侧边(403)，任意相邻的两个所述柱片(4)中，其中一个所述柱片(4)的所述第一上底边(401)与另一个所述柱片(4)的所述第一下底边(402)的长度相同且对应连接，所述心柱(1)的各个所述柱片(4)的两个所述第一侧边(403)分别构成该所述心柱(1)的上端口(101)和下端口(102)；

上铁轭(2)和下铁轭(3)，分别设置在各个所述心柱(1)的上端和下端，所述上铁轭(2)和所述下铁轭(3)均呈“Y”型结构，所述“Y”型结构的各条边分别由多个折弯轭片(5)并排叠合而构成，各个所述折弯轭片(5)均由呈第二阶梯结构的轭片(5)折弯成夹角120度形成，各个所述折弯轭片(5)的折弯部构成所述“Y”型结构的中心，所述第二梯形结构包括相互平行的第二上底边(501)、第二下底边(502)以及两个第二侧边(503)，任意相邻的两个所述轭片(5)中，其中一个所述轭片(5)的所述第二上底边(501)与另一个所述轭片(5)的所述第二下底边(502)的长度相同且对应连接，各个所述轭片(5)的两个所述第二侧边(503)构成所述“Y”型结构的各条边的第一端口(201)，且所述上铁轭(2)的各个所述第一端口(201)、所述下铁轭(3)的各个所述第一端口(201)分别与各个所述心柱(1)的所述上端口(101)、所述下端口(102)对应连接。

2.如权利要求1所述的变压器的铁芯，其特征在于，所述“Y”型结构的各条边上的所述轭片(5)的数量与对应连接的所述心柱(1)上的所述柱片(4)的数量相同且一一对应，所述轭片(5)与对应的所述柱片(4)的厚度相同。

3.如权利要求2所述的变压器的铁芯，其特征在于，所述心柱(1)具有中轴面，位于所述中轴面两侧的所述柱片(4)、以及位于所述中轴面两侧的所述轭片(5)分别相对所述中轴面对称，且位于所述中轴面同一侧的的所述柱片(4)和所述轭片(5)一一对应连接。

4.如权利要求3所述的变压器的铁芯，其特征在于，沿靠近所述中轴面的方向，位于所述中轴面同一侧的所述心柱(1)的各个所述柱片(4)、以及位于所述中轴面同一侧的所述“Y”型结构的各个所述轭片(5)的宽度均依次递减、高度均依次递增。

5.如权利要求3所述的变压器的铁芯，其特征在于，所述上铁轭(2)的各个所述第一端口(201)、所述下铁轭(3)的各个所述第一端口(201)分别与对应连接的所述心柱(1)的所述上端口(101)、所述下端口(102)的结构、大小完全相同。

6.如权利要求5所述的变压器的铁芯，其特征在于，同一所述心柱(1)的所述上端口(101)和所述下端口(102)在所述中轴面上的投影分别为第一直线和第二直线，所述第一直线、所述第二直线与水平面之间的夹角分别为a和b，所述夹角a、b为30-60度。

7.如权利要求3所述的变压器的铁芯，其特征在于，所述“Y”型结构的三条边的结构、大小均相同。

8.如权利要求1所述的变压器的铁芯，其特征在于，各个所述心柱(1)的结构、大小均相同，且所述上铁轭(2)与所述下铁轭(3)的结构、大小相同。

9.如权利要求1所述的变压器的铁芯，其特征在于，各个所述柱片(4)和各个所述轭片(5)均为硅钢片。

10.一种变压器，其特征在于，包括变压器的铁芯以及线圈(6)，所述变压器的铁芯为如权利要求1-9任一项所述的变压器的铁芯。