CN110571024A - 一种缠绕式壳式变压器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种缠绕式壳式变压器，包括A相线圈、B相线圈、C相线圈和三组磁性材料；所述A相线圈和B相线圈的窗口都是一个矩形框，矩形框的内层由低压线圈绕制成的，低压线圈的外部绕制高压线圈；所述A相线圈和B相线圈结构和大小是一样；所述A相线圈和B相线圈的矩形框并拢在一起，组成双框四柱结构；所述A相线圈和B相线圈的矩形框组成的双框四柱结构外面外部绕制C相线圈的低压线圈，C相线圈的低压线圈的外部再绕制C相线圈的高压线圈，这样就完成了三相线圈的绕制，三相线圈的窗口为双框三柱结构；三组所述的磁性材料分别卷绕在双框三柱结构的三相线圈的三个立柱上，形成磁性材料包围高低压线圈的结构。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种缠绕式壳式变压器及其制造方法。
背景技术
变压器是应用于电网和电力系统中的一种最主要电力设备，变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要作用是实现电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等，变压器主要由铁心（或磁性材料）和线圈组成。如按铁心结构分类，主要分为叠片式铁心和卷铁心。
叠片式铁心通常为平面布置型，又可分为芯式和壳式两种。芯式变压器的铁心柱截面为圆形、放置方式为立放，线圈截面也为圆形，高、中、低压线圈依次同心地套在铁心柱上，线圈包围铁心，线圈为同心式排列。壳式变压器铁心结构较多，是线圈被铁心包围，铁心柱截面为长方形，铁心叠片只有一种片宽，多个铁心片叠加成一定的厚度，铁心柱截面的外接形状为长方形，放置方式为卧放，两边有旁铁轭，铁心包围线圈，线圈交错式排列。
上述叠片式铁心中，无论芯式还是壳式的主要优点是结构简单，便于标准化、通用化；但是，其主要缺点是由于铁轭与铁心柱采用对接式装配（即铁心都是拼接而成），由于每一芯柱是由两个分开的部分组成，在高磁密下，磁通在分开部分之间穿越时将对空载性能产生磁场不均匀，噪声震动等不良的影响。为减轻这一影响，应适当增加铁心柱截面积，但这将造成材料用量的增加。
卷铁心是沿着取向硅钢片的最佳导磁方向卷绕而成，完全充分地发挥了取向硅钢片的优越性能，磁路畸变小，无接缝、无空气间隙；每个框都是封闭形磁路导体，能充分发挥冷轧硅钢片的取向性能，所以空载性能提高明显。尤其空载电流中尤功分量降低明显，可以提高功率因数，改善电网供电质量。
卷铁心又分为平面卷铁心与立体卷铁心。平面卷铁心的主要结构为三角形结构，因而具有较高的稳定性，这种结构的优势是促使了铁心的机械强度高，增强了变压器的抗短路能力，在实际的运行过程中能够有效降低空载损耗以及电流。立体卷铁心由三个相同的单框拼合而成，每个单框由若干根料带依次连续卷绕而成，拼合后的单框经过固化和绑扎工艺处理，保证铁心成为一个牢固的整体，立体卷铁心的独特结构和工艺决定其具有较高的抗短路能力，且铁心无尖角，无接缝，大大减少了磁阻，空载电流较国家标准减少了60%～80%，提高了功率因数，降低了电网线损。从节能性能上来说，是卷铁心的优势。但卷铁心工艺要求高，先绕铁心，后绕绕组的模具不易通用化，且装模、脱模工艺复杂，制造较叠铁心变压器难度大，可维修性较后者弱等等。
综上所述，要制造节能降耗、节材低成本、环保又低噪音的新型变压器，改进铁心的结构便成了突破口。卷铁心在的工艺上类似叠铁心的心式结构，是线圈绕铁心，可称为缠绕式心式变压器。而本发明的缠绕式壳式变压器与卷铁心（缠绕式心式变压器）的结构相反，先缠绕组，后绕磁性材料，不仅具备卷铁心的所有优势，在制造工艺上简单，能够利用现有的工艺、模具实现自动化生产。缠绕式壳式变压器的结构优势更加出色，节能性能更加优异，成本更有优势，是目前最为理想的变压器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缠绕式壳式变压器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种缠绕式壳式变压器，包括A相线圈、B相线圈、C相线圈和三组磁性材料；所述A相线圈、B相线圈和C相线圈均由高压线圈和低压线圈组成；所述A相线圈和B相线圈的窗口都是一个矩形框，矩形框的内层由低压线圈绕制成的，低压线圈的外部绕制高压线圈；所述A相线圈和B相线圈结构和大小是一样；所述A相线圈和B相线圈的矩形框并拢在一起，组成双框四柱结构；所述A相线圈和B相线圈的矩形框组成的双框四柱结构外面外部绕制C相线圈的低压线圈，C相线圈的低压线圈的外部再绕制C相线圈的高压线圈，这样就完成了三相线圈的绕制，三相线圈的窗口为双框三柱结构；三组所述的磁性材料分别卷绕在双框三柱结构的三相线圈的三个立柱上，形成磁性材料包围高低压线圈的结构。
进一步地，所述磁性材料的窗口是圆形或者椭圆形；磁性材料由宽度相等的硅钢带或非晶合金带卷绕而成。
进一步地，所述双框三柱结构的三相线圈的每个角是方角或者过渡圆角结构。
进一步地，所有所述低压线圈和高压线圈之间设有绝缘层。
进一步地，所述磁性材料与C相线圈的高压线圈之间设有绝缘层。
进一步地，所述高压线圈和低压线圈的材质为铜或者铝。
进一步地，所述磁性材料的材质为曲线硅钢、硅钢带或非晶合金带中的一种。
进一步地，所述制造方法，包括以下步骤：
（1）A相线圈的低压线圈绕制成一个矩形框；矩形框的外部再绕制高压线圈，完成A相线圈的矩形框结构缠绕；
（2）B相线圈的低压线圈绕制成与步骤（1）中A相线圈的低压线圈一样的矩形框；然后在矩形框的外部再绕制B相线圈的高压线圈，完成A相线圈的矩形框结构缠绕；所述A相线圈和B相线圈的矩形框大小是一样的；
（3）把步骤（1）和步骤（2）中的A相线圈和B相线圈的矩形框并拢在一起，组成双框四柱结构；
（4）在A相线圈和B相线圈的矩形框组成的双框四柱结构的外部绕制C相线圈的低压线圈，在C相线圈的低压线圈外部再绕制C相线圈的高压线圈，完成了C相线圈的绕制；最后实现三相线圈的绕制，三相线圈的最终结构为双框三柱结构；
（5）在步骤（4）的双框三柱结构的三相线圈的立柱上安装可拆卸的绕制胎具；
（6）绕制胎具带动磁性材料转动，将磁性材料缠绕在双框三柱结构的三相线圈的立柱上；
（7）磁性材料缠绕完成后，将绕制胎具拆卸下来，这样就完成了三相节能变压器的制作。
进一步地，所述步骤（1）~（4）中，所有的高压线圈与低压线圈之间都设有绝缘层。
进一步地，所述步骤（6）中的磁性材料在双框三柱结构的三相线圈的立柱上缠绕成圆形或者椭圆形。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
把三相高低压线圈做成一个双框三柱结构，铁心绕在三立柱上，与传统的变压器线圈与铁心的互换，使磁场走了一个小圈；这种结构磁导率提高了10~20倍，无空隙，降低了空载电流，涡流损耗小，且铁损减少70%以上；另外，本结构能够实现线圈与铁心成本相近，最大限度的降低整体的成本，且结构简单，能够实现自动化生产，节约成本。
附图说明
图1为本发明的缠绕式壳式变压器第一种结构示意图。
图2为本发明的缠绕式壳式变压器第二种结构示意图。
图3为本发明的图2中的A线圈和B相线圈并拢结构示意图。
图4为本发明的图2中的三相线圈的结构示意图。
图5为本发明的缠绕式壳式变压器铁心绕制方法结构示意图。
图中：11、第一高压线圈；12、第二高压线圈；13、第三高压线圈；21、第一低压线圈；22、第二低压线圈；23、第三低压线圈； 3、磁性材料； 4、三相线圈；5、转动装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明实施例中，一种缠绕式壳式变压器，包括A相线圈、B相线圈、C相线圈和三组磁性材料3；所述A相线圈包括第一高压线圈11和第一低压线圈21；所述B相线圈包括第二高压线圈12和第二低压线圈22；所述C相线圈包括第三高压线圈13和第三低压线圈23。
所述第一低压线圈21绕制成一个矩形框；在第一低压线圈21外面包扎绝缘层，在绝缘层的外部再绕制第一高压线圈11；这样，第一低压线圈21和第一高压线圈11绕制成一个窗口为矩形框的A相线圈，所述A相线圈的矩形框包括两个立柱和两个横柱。
所述第二低压线圈22也绕制成一个矩形框；在第二低压线圈22外面包扎绝缘层，在绝缘层的外部再绕制第二高压线圈12；这样，第二低压线圈22和第二高压线圈12绕制成一个窗口为矩形框的B相线圈，所述B相线圈的矩形框也包括两个立柱和两个横柱；所述A相线圈和B相线圈的矩形框大小是一样的。
请参阅图3所示，所述A相线圈和B相线圈的矩形框并拢在一起，组成双框四柱结构。
请参阅图4所示，所述A相线圈和B相线圈的矩形框组成的双框四柱结构外面包扎绝缘层，在绝缘层的外部再绕制第三低压线圈23，在第三低压线圈23的外面包扎绝缘层，在绝缘层的外部再绕制第三高压线圈13，完成了C相线圈的绕制；最后实现三相线圈4的绕制，三相线圈4的最终结构为双框三柱结构。
请参阅图1所示，三组所述的磁性材料3分别卷绕在双框三柱结构的三相线圈4的三个立柱上，形成磁性材料3包围高低压线圈的结构；所述磁性材料3的窗口是圆形或者椭圆形；磁性材料3由宽度相等的硅钢带或非晶合金带卷绕而成。
所述双框三柱结构的三相线圈4的每个角是方角（参考图1）或者过渡圆角结构（参考图2）。
本实施例上述装置中，请参照图5所示，磁性材料3按照以下步骤装配：
（1）在双框三柱结构的三相线圈4的立柱上安装可拆卸的绕制胎具5；
（2）绕制胎具5的定子固定在双框三柱结构的三相线圈4的立柱上，绕制胎具5的转子带动磁性材料3转动，将磁性材料3缠绕在双框三柱结构的三相线圈4的立柱上；
（3）磁性材料3在双框三柱结构的三相线圈4的立柱上缠绕成圆形或者椭圆形；
（4）磁性材料3缠绕完成后，将绕制胎具5拆卸下来，这样就完成了三相节能变压器的制作。
以上所述高低压线圈的材料为铜或者铝。
所述磁性材料3的材质为曲线硅钢、硅钢带或非晶合金带中的一种。
所述磁性材料3的每层之间都涂油绝缘漆或者其他绝缘材料。
本发明把三相高低压线圈做成一个双框三柱结构，铁心绕在三立柱上，与传统的变压器线圈与铁心的互换，使磁场走了一个小圈；这种结构磁导率提高了10~20倍，无空隙，降低了空载电流，涡流损耗小，且铁损减少70%以上；另外，本结构能够实现线圈与铁心成本相近，最大限度的降低整体的成本，且结构简单。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种缠绕式壳式变压器，其特征在于，包括A相线圈、B相线圈、C相线圈和三组磁性材料；所述A相线圈、B相线圈和C相线圈均由高压线圈和低压线圈组成；所述A相线圈和B相线圈的窗口都是一个矩形框，矩形框的内层由低压线圈绕制成的，低压线圈的外部绕制高压线圈；所述A相线圈和B相线圈结构和大小是一样；所述A相线圈和B相线圈的矩形框并拢在一起，组成双框四柱结构；所述A相线圈和B相线圈的矩形框组成的双框四柱结构外面外部绕制C相线圈的低压线圈，C相线圈的低压线圈的外部再绕制C相线圈的高压线圈，这样就完成了三相线圈的绕制，三相线圈的窗口为双框三柱结构；三组所述的磁性材料分别卷绕在双框三柱结构的三相线圈的三个立柱上，形成磁性材料包围高低压线圈的结构。
2.根据权利要求1所述的一种缠绕式壳式变压器，其特征在于，所述磁性材料的窗口是圆形或者椭圆形；磁性材料由宽度相等的硅钢带或非晶合金带卷绕而成。
3.根据权利要求1所述的一种缠绕式壳式变压器，其特征在于，所述双框三柱结构的三相线圈的每个角是方角或者过渡圆角结构。
4.根据权利要求1所述的一种缠绕式壳式变压器，其特征在于，所有所述低压线圈和高压线圈之间设有绝缘层。
5.根据权利要求1所述的一种缠绕式壳式变压器，其特征在于，所述磁性材料与C相线圈的高压线圈之间设有绝缘层。
6.根据权利要求1所述的一种缠绕式壳式变压器，其特征在于，所述高压线圈和低压线圈的材质为铜或者铝。
7.根据权利要求1所述的一种缠绕式壳式变压器，其特征在于，所述磁性材料的材质为曲线硅钢、硅钢带或非晶合金带中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种缠绕式壳式变压器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）A相线圈的低压线圈绕制成一个矩形框；矩形框的外部再绕制高压线圈，完成A相线圈的矩形框结构缠绕；
（2）B相线圈的低压线圈绕制成与步骤（1）中A相线圈的低压线圈一样的矩形框；然后在矩形框的外部再绕制B相线圈的高压线圈，完成A相线圈的矩形框结构缠绕；所述A相线圈和B相线圈的矩形框大小是一样的；
（3）把步骤（1）和步骤（2）中的A相线圈和B相线圈的矩形框并拢在一起，组成双框四柱结构；
（4）在A相线圈和B相线圈的矩形框组成的双框四柱结构的外部绕制C相线圈的低压线圈，在C相线圈的低压线圈外部再绕制C相线圈的高压线圈，完成了C相线圈的绕制；最后实现三相线圈的绕制，三相线圈的最终结构为双框三柱结构；
（5）在步骤（4）的双框三柱结构的三相线圈的立柱上安装可拆卸的绕制胎具；
（6）绕制胎具带动磁性材料转动，将磁性材料缠绕在双框三柱结构的三相线圈的立柱上；
（7）磁性材料缠绕完成后，将绕制胎具拆卸下来，这样就完成了缠绕式壳式变压器的制作。
9.根据权利要求8所述的一种缠绕式壳式变压器的制造方法，其特征在于，所述步骤（1）~（4）中，所有的高压线圈与低压线圈之间都设有绝缘层。
10.根据权利要求8所述的一种缠绕式壳式变压器的制造方法，其特征在于，所述步骤（6）中的磁性材料在双框三柱结构的三相线圈的立柱上缠绕成圆形或者椭圆形。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111931310A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-13 | 西南交通大学 | 一种考虑相异磁场边界条件的卷铁心层间短路涡流损耗评估方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102054563A (zh) * | 2009-10-30 | 2011-05-11 | 黄上立 | 新型无缝卷铁心变压器 |
| CN103730243A (zh) * | 2012-10-14 | 2014-04-16 | 黄上立 | 壳式卷铁心三相立体变压器 |
| CN211858354U (zh) * | 2019-09-23 | 2020-11-03 | 北京中热信息科技有限公司 | 一种缠绕式壳式变压器 |
-
2019
- 2019-09-23 CN CN201910896693.XA patent/CN110571024A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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