CN113628849A

CN113628849A - 变压器铁心及变压器

Info

Publication number: CN113628849A
Application number: CN202110805751.0A
Authority: CN
Inventors: 周志录; 魏光; 宫衍圣; 黄文勋; 盛望群; 李琦; 夏梦怡; 刘若飞; 刘洋; 黄晓静
Original assignee: China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd
Current assignee: China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2021-11-09

Abstract

本发明涉及变压器铁心及变压器，所述变压器铁心包括多个单框铁心，多个单框铁心沿第一方向并排设置且依次对接；每个所述单框铁心包括多个沿与所述第一方向垂直的第二方向堆叠的铁心饼，每个铁心饼通过带材绕所述第二方向卷绕形成；相邻两个所述单框铁心对接形成铁心柱。上述变压器铁心中的单框铁心通过铁心饼沿第二方向堆叠形成，而每个铁心饼通过带材绕第二方向卷绕成型，每个铁心饼的径向尺寸与带材卷绕的圈数成正比，当需要制作大型变压器的铁心时，只需通过卷绕多圈带材增大铁心饼的径向尺寸，进而制备得到大尺寸的铁心饼及变压器铁心，进而可以方便地制作大型变压器。

Description

变压器铁心及变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种变压器铁心及变压器。

背景技术

变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等领域。变压器利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是线圈和铁心（磁芯），主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。

铁心是变压器中的重要部件，传统的铁心一般通过硅钢片层叠制成，但是受限于硅钢片的尺寸，制作大尺寸的变压器铁心较为困难，进而制作大型变压器较为困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器铁心及变压器，解决目前制作大型变压器较为困难的问题。

本发明所采用的技术方案为：

变压器铁心及变压器，其特征在于：

所述变压器铁心包括多个单框铁心，多个单框铁心沿第一方向并排设置且依次对接；

每个所述单框铁心包括多个沿与所述第一方向垂直的第二方向堆叠的铁心饼，每个铁心饼通过带材绕所述第二方向卷绕形成；

相邻两个所述单框铁心对接形成铁心柱。

每个所述铁心饼具有沿所述第二方向贯通的通孔，每个所述单框铁心中多个所述铁心饼上的多个所述通孔同轴设置且连通形成窗口；

多个所述单框铁心中，在相邻两个所述单框铁心的相邻两个所述窗口之间形成有所述铁心柱。

每个所述铁心饼具有朝向所述窗口的内周及套设于所述内周外的外周；

在所述第一方向上，每个所述铁心饼的所述内周具有第一内周边，每个所述铁心饼的所述外周具有套设于所述第一内周边外的第一外周边；每个所述单框铁心中多个所述铁心饼的多个所述第一内周边呈阶梯状排布，每个所述单框铁心中多个所述铁心饼的所述第一外周边呈阶梯状排布或平齐设置；

相邻两个所述单框铁心中，多个所述铁心饼的多个所述第一内周边围合形成所述铁心柱的外周。

每个所述铁心饼具有沿所述第一方向分别位于所述窗口两侧的两个所述第一内周边，两个所述第一内周边之间在所述第一方向上的距离为孔宽；

沿所述第二方向，每个所述单框铁心内多个所述铁心饼的所述孔宽先减小后增大。

在与所述第一方向及所述第二方向均垂直的第三方向上，每个所述铁心饼的所述内周具有与所述第一内周边相交的第二内周边；

所述单框铁心中多个所述铁心饼的多个所述第二内周边平齐设置。

所述单框铁心中多个所述铁心饼的多个所述第二内周边被构造为沿虚拟弧形排布，所述虚拟弧形在所述第三方向上向远离所述窗口弯曲。

每个所述单框铁心还包括第一胶体层，所述单框铁心内每个所述铁心饼外包裹固化有所述第一胶体层。

所述变压器铁心还包括第二胶体层，每个所述单框铁心外包裹固化有所述第二胶体层。

所述单框铁心的数量为两个，两个所述单框铁心沿所述第一方向并排设置且依次对接，相邻两个所述单框铁心对接形成所述铁心柱；

或者，所述单框铁心的数量为三个，三个所述单框铁心沿所述第一方向并排设置且依次对接，每相邻两个所述单框铁心对接形成所述铁心柱；

或者，所述单框铁心的数量为四个，四个所述单框铁心沿所述第一方向并排设置且依次对接，每相邻两个所述单框铁心对接形成所述铁心柱。

变压器，其特征在于：

所述变压器包括上述权利要求1-9任意一项所述的变压器铁心。

本发明具有以下优点：

1、本发明涉及的变压器铁心中，单框铁心通过铁心饼沿第二方向堆叠形成，而每个铁心饼通过带材绕第二方向卷绕成型，每个铁心饼的径向尺寸与带材卷绕的圈数成正比，当需要制作大型变压器的铁心时，只需通过卷绕多圈带材增大铁心饼的径向尺寸，进而制备得到大尺寸的铁心饼及变压器铁心，进而可以方便地制作大型变压器。

2、本发明涉及的变压器铁心结构中，线圈绕具有弧度的铁心柱卷绕，线圈内部不会形成过大的卷绕应力，能提高线圈使用寿命，且方便高效地卷绕铁心。

3、本发明涉及的变压器铁心结构中，单框铁心位于第三方向上的内厄平直，防止单框铁心的内厄向窗口内部弯曲而占用窗口的空间，以使窗口内部的空间更大，便于在铁心柱上卷绕更多的线圈，增大绕线空间，降低铁心的整体高度。

附图说明

图1为本发明一实施例中变压器铁心的结构示意图；

图2为图1所示变压器铁心一个视角的截面示意图；

图3为图1所示变压器铁心另一视角的截面示意图；

图4为图1所示变压器铁心中铁心饼的结构示意图；

图5为本发明另一实施例中变压器铁心的结构示意图；

图6为本发明又一实施例中变压器铁心的结构示意图。

图中标识为：100、变压器铁心；10、单框铁心；11、窗口；12、铁心饼；13、带材；15、内周；151、第一内周边；153、第二内周边；16、外周；161、第一外周边；30、铁心柱。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。如图1-图3，所述第一方向和第三方向互相垂直并位于同一平面，第二方向与第一方向和第三方向所处平面垂直。

本发明中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

参阅图1-图4，本发明一实施例中，提供一种变压器铁心100，包括多个单框铁心10，多个单框铁心10沿第一方向并排设置且依次对接，其中每个单框铁心10包括多个沿与第一方向相交的第二方向堆叠的铁心饼12，每个铁心饼12通过带材13绕第二方向卷绕形成，并且每相邻两个单框铁心10对接形成铁心柱 30。相当于，变压器铁心100中的单框铁心10通过铁心饼12沿第二方向堆叠形成，而每个铁心饼12通过带材13绕第二方向卷绕成型，每个铁心饼12的径向尺寸与带材13卷绕的圈数成正比，当需要制作大型变压器的铁心时，可通过卷绕多圈带材13增大铁心饼12的径向尺寸，进而制备得到大尺寸的铁心饼12及变压器铁心100，可以方便地制作大型变压器。

进一步地，每个铁心饼12具有沿第二方向贯通的通孔，每个单框铁心10中多个铁心饼12上的多个通孔同轴设置且连通形成窗口11，也就是说多个铁心饼12堆叠后形成的单框铁心10上形成有窗口11，该窗口11沿第二方向贯通。并且，多个单框铁心10中，在相邻两个单框铁心10的相邻两个窗口11之间形成有铁心柱30。如此，铁心柱30两侧均为窗口11，通过相邻的两个窗口11容置绕设于铁心柱 30上的线圈。

一些实施例中，每个铁心饼12具有朝向窗口11的内周15及套设于内周15外的外周16；在第一方向上，每个铁心饼12的内周15具有第一内周边151，每个铁心的外周16具有套设于第一内周边151外的第一外周边161。在相邻两个单框铁心10中，多个铁心饼12的多个第一内周边151围合形成铁心柱 30的外周16，且每个单框铁心10中多个铁心饼12的多个第一内周边151呈阶梯状排布，如此可使单框铁心10的内周15形成弧形面，相邻两个单框铁心10对接后，相邻两个单框铁心10的两个弧形内周15对接形成近似圆形或椭圆形的铁心柱30外周16，如此线圈绕具有弧度的铁心柱 30卷绕，线圈内部不会形成过大的卷绕应力，提高线圈使用寿命，且方便高效地卷绕铁心。

具体地，每个铁心饼12具有沿第一方向分别位于窗口11两侧的两个第一内周边151，两个第一内周边151之间在第一方向上的距离为孔宽；沿第二方向，每个单框铁心10内多个铁心饼12的孔宽先减小后增大。如此，使单框铁心10内多个铁心饼12的第一内周边151呈阶梯状设置，且随着多个铁心饼12孔宽先减小后增大，使窗口11同一侧的多个第一内周边151成型为类似在第一方向上向窗口11内部弯曲的弧形面，如此在单框铁心10的内周15形成类似半圆弧的内周15面，两个单框铁心10对接便可使两个单框铁心10的内周15面对接形成外周16类似圆形或椭圆形的铁心柱 30。

参阅图1及图3，一些实施例中，单框铁心10中多个铁心饼12的多个第二内周边153平齐设置，使单框铁心10位于第三方向上的内厄水平设置，如此在堆叠单框铁心10内的多个铁心饼12时，可以以第二内周边153为基准，使多个铁心饼12的第二内周边153对齐，进而可以方便快速地进行堆叠。同时，使单框铁心10位于第三方向上的内厄平直，防止单框铁心10的内厄向窗口11内部弯曲而占用窗口11的空间，以使窗口11内部的空间更大，便于在铁心柱 30上卷绕更多的线圈，增大绕线空间，降低铁心的整体高度。

可以理解地，另一些实施例中，第二方向与第一方向垂直，在与第一方向及第二方向均垂直的第三方向上，每个铁心饼12的内周15具有与第一内周边151相交的第二内周边153；单框铁心10中多个铁心饼12的多个第二内周边153被构造为沿虚拟弧形排布，虚拟弧形在第三方向上向远离窗口11弯曲。如此，通过单框铁心10内的多个第二内周边153沿虚拟弧形排布，使单框铁心10位于第三方向上的内厄向远离窗口11的方向弯曲，使窗口11内部的空间更大，便于在铁心柱 30上卷绕更多的线圈，增大绕线空间，降低铁心的整体高度。

参阅图2，每个单框铁心10中，多个铁心饼12的第一外周边161呈阶梯状或平齐设置。例如，相邻两个单框铁心10的对接处，每个单框铁心10的多个第一外周边161平齐设置，如此相邻两个单框铁心10相互朝向的外表面为水平面，方便相邻两个单框铁心10对接。又例如多个单框铁心10中尾端的单框铁心10朝向外侧的外周面上，多个的第一外周边161呈阶梯状设置，如此使尾端单框铁心10朝向外侧的外周面呈弧形，防止单框铁心10的外周面具有尖角不便于搬运，且防止被损坏。

一些实施例中，每个单框铁心10还包括第一胶体层（图未示），单框铁心10内每个铁心饼12外包裹固化有第一胶体层。例如，在每个铁心饼12的外周16包裹第一胶体层，然后加热固化第一胶体层，使第一胶体层固化包裹在铁心饼12外，进而固定铁心饼12内部卷绕的多层带材13。可选地，第一胶体层为树脂胶。

一些实施例中，变压器铁心100还包括第二胶体层（图未示），每个单框铁心10外包裹固定化有第二胶体层。例如，在每个单框铁心10的外周16包裹第二胶体层，然后加热固化第二胶体层，使第二胶体层固化包裹在单框铁心10外，进而固定单框铁心10中的多个铁心饼12，将多个铁心饼12可靠地固定为一个整体，提高变压器铁心100结构的可靠性。可选地，第二胶体层为树脂胶。

参阅图1，一些实施例中，单框铁心10的数量为两个，两个单框铁心10沿第一方向并排设置且依次对接，相邻两个单框铁心10对接形铁心柱 30，如此形成单相平面铁心。参阅图5，另一些实施例中，单框铁心10的数量为三个，三个单框铁心10沿第一方向并排设置且依次对接，每相邻两个单框铁心10对接形成铁心柱 30，如此三个单框铁心10对接形成两个铁心柱 30，当两个铁心柱 30上缠绕的线圈为同相，则形成单相四柱铁心；当两个铁心柱30上缠绕的线圈为不同相，而形成两相四柱铁心。

参阅图6，还可以理解地，另外一些实施例中，单框铁心10的数量为四个，四个单框铁心10沿第一方向并排设置且依次对接，每相邻两个单框铁心10对接形成铁心柱 30，如此四个单框铁心10对接形成三个铁心柱 30，即形成三相五柱平面铁心。对于沿第一方向拼接的单框铁心10的数量，在此不做限定。

基于同样的构思，本发明中，还提供一种变压器。变压器包括器身，器身包括上述变压器铁心100，变压器铁心100能够制作较大尺寸，进而可以较为方便地制作大型变压器。器身还包括线圈，线圈缠绕在铁心柱 30上，用于通电后与铁心内部进行电磁感应。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.变压器铁心，其特征在于：

所述变压器铁心（100）包括多个单框铁心（10），多个单框铁心（10）沿第一方向并排设置且依次对接；

每个所述单框铁心（10）包括多个沿与所述第一方向垂直的第二方向堆叠的铁心饼（12），每个铁心饼（12）通过带材（13）绕所述第二方向卷绕形成；

相邻两个所述单框铁心（10）对接形成铁心柱（30）。

2.根据权利要求1所述的变压器铁心，其特征在于：

每个所述铁心饼（12）具有沿所述第二方向贯通的通孔，每个所述单框铁心（10）中多个所述铁心饼（12）上的多个所述通孔同轴设置且连通形成窗口（11）；

多个所述单框铁心（10）中，在相邻两个所述单框铁心（10）的相邻两个所述窗口之间形成有所述铁心柱（30）。

3.根据权利要求2所述的变压器铁心，其特征在于：

每个所述铁心饼（12）具有朝向所述窗口（11）的内周（15）及套设于所述内周外的外周（16）；

在所述第一方向上，每个所述铁心饼（12）的所述内周具有第一内周边（151），每个所述铁心饼（12）的所述外周（16）具有套设于所述第一内周边（151）外的第一外周边（161）；每个所述单框铁心（10）中多个所述铁心饼（12）的多个所述第一内周边（151）呈阶梯状排布，每个所述单框铁心（10）中多个所述铁心饼（12）的所述第一外周边（161）呈阶梯状排布或平齐设置；

相邻两个所述单框铁心（10）中，多个所述铁心饼（12）的多个所述第一内周边（151）围合形成所述铁心柱（30）的外周。

4.根据权利要求3所述的变压器铁心，其特征在于：

每个所述铁心饼（12）具有沿所述第一方向分别位于所述窗口（11）两侧的两个所述第一内周边（151），两个所述第一内周边（151）之间在所述第一方向上的距离为孔宽；

沿所述第二方向，每个所述单框铁心（10）内多个所述铁心饼（12）的所述孔宽先减小后增大。

5.根据权利要求4所述的变压器铁心，其特征在于：

在与所述第一方向及所述第二方向均垂直的第三方向上，每个所述铁心饼（12）的所述内周（15）具有与所述第一内周边（151）相交的第二内周边（153）；

所述单框铁心（10）中多个所述铁心饼（12）的多个所述第二内周边（153）平齐设置。

6.根据权利要求4所述的变压器铁心，其特征在于：

所述单框铁心（10）中多个所述铁心饼（12）的多个所述第二内周边（153）被构造为沿虚拟弧形排布，所述虚拟弧形在所述第三方向上向远离所述窗口（11）弯曲。

7.根据权利要求5或6所述的变压器铁心，其特征在于：

每个所述单框铁心（10）还包括第一胶体层，所述单框铁心（10）内每个所述铁心饼（12）外包裹固化有所述第一胶体层。

8.根据权利要求7所述的变压器铁心，其特征在于：

所述变压器铁心（100）还包括第二胶体层，每个所述单框铁心（10）外包裹固化有所述第二胶体层。

9.根据权利要求8所述的变压器铁心，其特征在于：

所述单框铁心（10）的数量为两个，两个所述单框铁心（10）沿所述第一方向并排设置且依次对接，相邻两个所述单框铁心（10）对接形成所述铁心柱（30）；

或者，所述单框铁心（10）的数量为三个，三个所述单框铁心（10）沿所述第一方向并排设置且依次对接，每相邻两个所述单框铁心（10）对接形成所述铁心柱（30）；

或者，所述单框铁心（10）的数量为四个，四个所述单框铁心（10）沿所述第一方向并排设置且依次对接，每相邻两个所述单框铁心（10）对接形成所述铁心柱（30）。

10.变压器，其特征在于：

所述变压器包括上述权利要求1-9任意一项所述的变压器铁心（100）。