CN112466642A - 一种铁心电抗器用非晶合金铁心饼的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种铁心电抗器用非晶合金铁心饼的制备工艺，共分为7个工序。按顺序依次为：非晶合金铁心带材裁剪、非晶合金铁心带材成卷、非晶合金铁心横剪、非晶合金铁心饼叠装、非晶合金铁心退火顺磁、真空浸漆固化、非晶合金铁心真空浇注固化；使用该电抗器用非晶合金铁心饼，降低铁心饼空载损耗，从而减小铁心电抗器的绕组体积、节约铁心电抗器的材料，降低成本。

Description

一种铁心电抗器用非晶合金铁心饼的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种铁心电抗器用非晶合金铁心饼的制备工艺。

背景技术

目前，铁心电抗器行业制造的铁心饼普遍采用硅钢片。硅钢是一种含硅（硅也称矽）的钢，其含硅量在0.8～4.8%。由硅钢做电抗器的铁芯，是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，在通电线圈中，它可以产生较大的磁感应强度，从而可以使电抗器的体积缩小。硅钢片分为有取向硅钢片和无取向硅钢片。

而在大容量铁心电抗器（容量在1000kvar以上），铁心饼制造存在着主要制约因素：铁心的主磁通在铁磁介质中流过时，磁通被限定在铁磁介质中，当主磁通流过气隙时，将发生磁通衍射现象。有一部分磁通从铁心外表面流出，并绕过气隙，流向铁心外表面，再进入铁心中去。这样一来，主磁通流过气隙时便分为两个并联支路，其一是直流过气隙的磁通，其二是绕过气隙的衍射磁通。绕过气隙的磁通存在垂直进入或射出其端面的磁通分量。这部分边缘磁通直接导致铁心端部产生较强涡流，引起局部发热，使大容量电抗器产生不可忽视的铁心损耗。为了减少边缘效应对铁心的影响，必须减小铁心端面的宽度（即将铁心的厚度方向作为铁心饼的外端面），采用电阻率更高的导磁材料或缩小气隙。

目前，国内外普遍采用取向硅钢片，形状为辐射式。常用的辐射取向铁心饼是由多组扇形取向铁心组成（一般分为32、60、104等），每组扇形铁心是由若干等长片和固定级差不等长片组成。该种取向铁心饼的铁心加工复杂，设备投入高。需要开卷机、床身、测长反馈装置、送料装置、剪床、托料装置、接料装置、气动系统及计算机电控系统组成。

该种取向铁心饼生产复杂，叠装工艺要求高，且制造出的铁心需通过人工叠装，效率低，空载损耗虽有降低但下降水平有明显的工艺系数叠加。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种电抗器用非晶合金铁心饼的制备工艺，使用该电抗器用非晶合金铁心饼，降低铁心饼空载损耗，从而减小铁心电抗器的绕组体积、节约铁心电抗器的材料，降低成本。

非晶合金铁心具有高电阻率，其电阻率为取向硅钢的200多倍，避免铁心涡流损耗的产生。且非晶合金的单位损耗为取向铁心单位损耗的1/2，降低同等体积铁心饼空载损耗45-60%。该非晶合金铁心饼生产加工操作方便，工艺稳定。

根据非晶合金铁心饼生产优化，共分为7个工序。按顺序依次为：非晶合金铁心带材裁剪、非晶合金铁心带材成卷、非晶合金铁心横剪、非晶合金铁心饼叠装、非晶合金铁心退火顺磁、真空浸漆固化、非晶合金铁心真空浇注固化，具体为：

a 非晶合金铁心带材裁剪：对非晶合金带材宽度（宽度一般为120mm、142mm、170mm、213mm）进行纵剪，以形成材宽度符合要求的卷材（宽度尺寸≥30mm）；

b非晶合金铁心带材压胶成卷：非晶合金带材的厚度为0.025mm，单片裁剪后不能进行以齐整为要求的工艺加工。本方案将纵剪分切的非晶合金带材在多卷缠绕为1卷（使得展开厚度为0.1mm及以上）的同时，卷间位置以设计单位长度（≥15 mm）为间隔压H级绝缘耐热等级胶印；

c 非晶合金铁心横剪：对收卷后的卷材进行横向剪切，以形成形状、大小相同的矩形片块。其中，矩形片块长度为该工序控制尺寸；

d 非晶合金铁心叠装：放置于 ‘口’字工装进行夹紧，以形成夹紧厚度满足要求（叠片系数0.85~0.97）、各边缘平齐的非晶合金铁心饼；

e 对非晶合金铁心饼进行退火、顺磁，以形成非晶合金铁心饼具有平行于非晶合金铁心饼高度方向的磁畴取向；具体为：

①将受‘口’字工装夹紧的非晶合金铁心饼送入退火炉，退火温度300℃~500℃，退火时间7~8小时；

② 当①步骤退火温度到达200±10℃时，施加平行于非晶合金铁心饼高度方向的直流磁场获得良好的磁畴取向；

通过退火增加非晶合金的机械强度，通过顺磁以形成非晶合金铁心饼具有平行于非晶合金铁心饼高度方向的磁畴取向；

f 真空浸漆固化：①将退火顺磁后的非晶合金铁心片放入盛有绝缘漆的铁质容器；②密封容量连接真空罗茨泵，抽真空直至真空度≤180Pa；③保持真空度≥30min；④取出真空浸漆的非晶合金铁心片放置在干燥烘箱，干燥固化；真空浸漆将退火顺磁后的非晶合金铁心片片间缝隙填满绝缘漆，固化后非晶合金铁心片成一个整体，增加内部机械强度；

g 真空浇注固化：①将浸漆后的非晶合金铁心片放入不锈钢浇注模具（模具内尺寸满足条件：比浸漆固化后的非晶合金铁心片外尺寸≥2mm）②密封浇注模具，放置真空浇注灌，参照真空浇注工艺进行浇注。③取出浇注后的带有浇注模具的非晶合金铁心饼放置在干燥烘箱，干燥固化。

真空浇注将真空浸漆后的非晶合金铁心片周围浇注环氧树脂，固化后非晶合金铁心片外层包裹一层环氧树脂，增加整体机械强度。

本发明具备的有益效果如下：

本申请对铁心柱磁密选取通过计算、实际生产相结合，通过无穷算法最大限度的优化铁心结构，减小绕组的半径，进而减轻绕组用料，减小电抗器尺寸，达到节省材料，减小体积的目的，可以在节约成本的同时，工艺操作方便。

附图说明

图1为带材收卷时压胶视图；

图2为为非晶合金铁心饼图；

图3为非晶合金铁心饼的剖面图。

图4为A部分放大图。

图5为铁心电抗器的铁心结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施对本发明进一步说明。

实施例1一种铁心电抗器用非晶合金铁心饼的制备工艺，包括如下步骤：

a 非晶合金铁心带材裁剪：对非晶合金带材宽度（宽度一般为120mm、142mm、170mm、213mm）进行纵剪，以形成材宽度符合要求的卷材（宽度尺寸≥30mm）；

b非晶合金铁心带材压胶成卷：非晶合金带材的厚度0.025mm，单片裁剪后不能进行以齐整为要求的工艺加工。本方案将纵剪分切的非晶合金带材在多卷缠绕为1卷（使得展开厚度为0.1mm及以上）的同时，卷间位置以设计单位长度（≥15 mm）为间隔压H级绝缘耐热等级胶印；如图1所示；

c 非晶合金铁心横剪：对收卷后的卷材进行横向剪切，以形成形状、大小相同的矩形片块。其中，矩形片块长度为该工序控制尺寸；

d 非晶合金铁心叠装：放置于 ‘口’字工装进行夹紧，以形成夹紧厚度满足要求（叠片系数0.85~0.97）、各边缘平齐的非晶合金铁心饼；如图2所示，该图示为去除工装后的可视图；

e 对非晶合金铁心饼进行退火、顺磁，以形成非晶合金铁心饼具有平行于非晶合金铁心饼高度方向的磁畴取向；具体为：

① 将受‘口’字工装夹紧的非晶合金铁心饼放置送入退火炉，退火温度300℃，退火时间7小时；

② 当①步骤退火温度到达200℃时，施加平行于非晶合金铁心饼高度方向的直流磁场获得良好的磁畴取向；

通过退火增加非晶合金的机械强度，通过顺磁以形成非晶合金铁心饼具有平行于非晶合金铁心饼高度方向的磁畴取向；

f 真空浸漆固化：①将退火顺磁后的非晶合金铁心片放入盛有绝缘漆的铁质容器；②密封容量连接真空罗茨泵，抽真空直至真空度≤180Pa；③保持真空度≥30min；④取出真空浸漆的非晶合金铁心片放置在干燥烘箱，干燥固化。真空浸漆将退火顺磁后的非晶合金铁心片片间缝隙填满绝缘漆，固化后非晶合金铁心片成一个整体，增加内部机械强度。

g 真空浇注固化：①将浸漆后的非晶合金铁心片放入不锈钢浇注模具（模具内尺寸满足条件：比浸漆后的非晶合金铁心片外尺寸≥2mm）②密封浇注模具，放置真空浇注灌，参照真空浇注工艺进行浇注。③取出浇注后的带有浇注模具的非晶合金铁心饼放置在干燥烘箱，干燥固化。

真空浇注将真空浸漆后的非晶合金铁心片片周围浇注环氧树脂，固化后非晶合金铁心片外层包裹一层环氧树脂，增加整体机械强度。

实施例2一种铁心电抗器用非晶合金铁心饼的制备工艺，包括如下步骤：

a 非晶合金铁心带材裁剪：对非晶合金带材宽度（宽度一般为120mm、142mm、170mm、213mm）进行纵剪，以形成材宽度符合要求的卷材（宽度尺寸≥30mm）；

b非晶合金铁心带材压胶成卷：非晶合金带材的厚度0.025mm，单片裁剪后不能进行以齐整为要求的工艺加工。本方案将纵剪分切的非晶合金带材在多卷缠绕为1卷（使得展开厚度为0.1mm及以上）的同时，卷间位置以设计单位长度（≥15 mm）为间隔压H级绝缘耐热等级胶印；

c 非晶合金铁心横剪：对收卷后的卷材进行横向剪切，以形成形状、大小相同的矩形片块。其中，矩形片块长度为该工序控制尺寸；

d 非晶合金铁心叠装：放置于 ‘口’字工装进行夹紧，以形成夹紧厚度满足要求（叠片系数0.85~0.97）、各边缘平齐的非晶合金铁心饼；

e 对非晶合金铁心饼进行退火、顺磁，以形成非晶合金铁心饼具有平行于非晶合金铁心饼高度方向的磁畴取向；具体为：

① 将受‘口’字工装夹紧的非晶合金铁心饼送入退火炉，退火温度500℃，退火时间8小时。

② 当步骤①退火温度到达210℃时，施加平行于非晶合金铁心饼高度方向的直流磁场获得良好的磁畴取向。

通过退火增加非晶合金的机械强度，通过顺磁以形成非晶合金铁心饼具有平行于非晶合金铁心饼高度方向的磁畴取向；

f 真空浸漆固化：①将退火顺磁后的非晶合金铁心片放入盛有绝缘漆的铁质容器；②密封容量连接真空罗茨泵，抽真空直至真空度≤180Pa；③保持真空度≥30min；④取出真空浸漆的非晶合金铁心片放置在干燥烘箱，干燥固化；真空浸漆将退火顺磁后的非晶合金铁心片片间缝隙填满绝缘漆，固化后非晶合金铁心片成一个整体，增加内部机械强度。

g 真空浇注固化：①将浸漆后的非晶合金铁心片放入不锈钢浇注模具（模具内尺寸满足条件：比浸漆后的非晶合金铁心片外尺寸≥2mm）②密封浇注模具，放置真空浇注灌，参照真空浇注工艺进行浇注。③取出浇注后的带有浇注模具的非晶合金铁心饼放置在干燥烘箱，干燥固化。

真空浇注将真空浸漆后的非晶合金铁心片片周围浇注环氧树脂，固化后非晶合金铁心片外层包裹一层环氧树脂，增加整体机械强度。

如图3、4所示，一种电抗器用非晶合金铁心饼，包括矩形铁心饼，所述矩形铁心饼2由非晶合金铁心片4叠装而成，非晶合金铁心片4放置于 ‘口’字工装进行夹紧，以形成夹紧厚度满足要求（叠片系数0.85~0.97）、各边缘平齐的非晶合金铁心饼；进而退火顺磁。再采用绝缘漆5进行真空浸漆固化，使得片间缝隙填满绝缘漆5，最后采用环氧树脂3真空浇注，使得非晶合金铁心片4外层还包裹一层环氧树脂3。

如图5所示，一种铁心电抗器铁心，包括铁心电抗器铁轭1、若干个矩形铁心饼2构成铁心柱。矩形非晶合金铁心饼2的加工工艺避免了硅钢铁心饼生产中的非常规‘L’型裁剪、开槽、去角、高强度人工叠装等工序，同时减少了以上工序设备投入。

应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议地得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims (5)

1.一种铁心电抗器用非晶合金铁心饼的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：

a 对非晶合金铁心带材进行纵向裁剪，以形成带材宽度符合要求的卷材（宽度尺寸≥30mm）；

b对纵向裁剪得到的卷材进行压胶收卷，以形成具有整体性且厚度为0.1mm及以上卷材；

c对收卷后的卷材进行横向剪切，以形成形状、大小相同的矩形片块；

d对横向剪切的矩形片块，放置于带有平台托板的‘口’字工装进行夹紧，以形成夹紧厚度满足要求（叠片系数0.85~0.97）、各边缘平齐的非晶合金铁心饼；

e对非晶合金铁心饼进行退火、顺磁，以形成非晶合金铁心饼具有平行于非晶合金铁心饼高度方向的磁畴取向；

f对退火、顺磁的非晶合金铁心饼进行真空浸漆固化，以形成内部具有整体性的非晶合金铁心饼；

g将真空浸漆固化的非晶合金铁心饼放进模具进行真空浇注固化，以形成具有整体性机械强度的非晶合金铁心饼。

2.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤b的具体步骤为：多卷非晶合金带材同步进压胶收卷，缠绕为1卷，使得展开厚度为0.1mm及以上。

3.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤e的具体步骤为：①将受‘口’字工装夹紧的非晶合金铁心饼送入退火炉，退火温度300℃~500℃，退火时间7~8小时；

② 当步骤①退火温度到达200±10℃时，施加平行于非晶合金铁心饼高度方向的直流磁场获得良好的磁畴取向。

4.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤f的具体步骤为：①将退火顺磁后的非晶合金铁心片放入盛有绝缘漆的铁质容器；

②密封容量连接真空罗茨泵，抽真空直至真空度≤180Pa；

③保持真空度≥30min；

④取出退火顺磁后的非晶合金铁心饼放置在干燥烘箱，干燥固化。

5.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤g的具体步骤为：①将浸漆固化后的非晶合金铁心饼放入不锈钢浇注模具（模具内尺寸满足条件：比浸漆固化后的非晶合金铁心饼外尺寸≥2mm）；

②密封浇注模具，放置真空浇注灌，参照真空浇注工艺进行浇注；

③取出浇注后的带有浇注模具的非晶合金铁心饼放置在干燥烘箱，干燥固化。

Images