CN114189113A - 一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，步骤如下：S1.将高导磁性软磁材料加工成粉末或编织成片状半成品；在S1中加工成粉末时：S12.获得混合粉末状软磁材料；S13.获得中间制件；S14.制作成新型合金变压器铁芯成品和磁屏蔽体产品；在S1中编织成片状半成品时：S22.通过耐高温绝缘胶或通过背胶，组合成新型合金铁芯和磁屏蔽体产品；S23.对产品进行加热、固化、干燥处理，使其具有一定强度。采用本发明中工艺材料生产的产品具有无接缝、无毛刺、无锈蚀、无噪音危害、无退火涂层工艺的优点，同时减小涡流损耗、人工及用电成本，抗压能力强，采用计算机控制，可以机械化生产，提高劳动生产率。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，具体是指一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺。
背景技术
大型油浸式变压器是电力系统中的重要设备之一。电力变压器铁芯又是变压器主要的一个组成单元。铁芯在电力变压器进行能量转换和电磁转换过程中起着非常重要的媒介作用。也是电力变压器的安装骨架。现存的变压器铁芯有两种：1.传统的硅钢切片叠加制作方式2.干式变压器中的非晶合金带材卷曲叠加方式；磁屏蔽体也是变压器中重要的主城部分，起到分解和疏通漏磁通的作用。磁屏蔽体包括围屏、磁屏蔽垫块、磁屏蔽垫板、磁屏蔽衬条，以下简称磁屏蔽体。变压器内的磁屏蔽体都是用硅钢切片叠加的方式制作。
分析传统硅钢片变压器铁芯、非晶合金变压器铁芯、磁屏蔽体的缺点：
1.传统硅钢片制作的变压器铁芯的制造工艺非常复杂，质量要求比较高。目前传统的硅钢片叠加式变压器铁芯在制造中存在的缺陷有：
1)接缝：传统的硅钢片叠加生产方式导致产生大量接缝，接缝处过多，会增大空载电流和空载损耗。
2)损伤：加工过程擦碰会损伤层间绝缘，绝缘损伤导致涡流损耗增加。
3)噪音：磁通密度的大小、材料、几何形状还有励磁电压的波形都会对变压器铁芯的噪声大小及频率产生影响。传统的硅钢片叠加式变压器铁芯产生的机械共振会对变压器的振动频率产生重大影响，最终形成噪声。噪声直接影响变压器的安装区域受到限制。
4)毛刺：机械加工硅钢片，在剪切过程中产生毛刺，毛刺很容易导致变压器铁芯及磁屏蔽各层之间出现短路的情况，形成尖角放电，增大涡流损耗。
5)退火：为了让铁片在加工之后的电磁性能恢复，需要进行退火处理。增加制作成本。
6)涂层：硅钢片表面需做涂层处理。
7)锈蚀：电力变压器铁芯在制作和进口过程中，表面容易生锈，锈蚀严重影响变压器绝缘性能。
8)装配复杂：电力变压器铁芯在装配和制作过程中，为确保几何尺寸和形状，装配工艺非常复杂，人工工时长。
9)工艺落后制作工期漫长、需要操作工人多、劳动生产率低、增加铁芯制造成本。
2.现有的干式非晶合金变压器铁芯，由于非晶合金材料矫顽力低的特性，存在着固有缺陷：
(1)非晶合金片生产工艺复杂，硬度很高加工困难，用常规工具难以剪切。
(2)非晶合金单片厚度极薄，铁芯填充系数较低。
(3)非晶合金对机械应力非常敏感即矫顽力极低。结构设计时，必须避免采用以铁芯作为主承重结构件的传统设计方案。夹持困难。不够紧实有缝隙，所以噪声很大。
(4)为了获得优良的低损耗特性，非晶合金铁芯片必须进行退火处理。
(5)从电气性能上。为了减少铁芯片的剪切量，整台产品的铁芯由四个单独的铁芯框并列组成，并且每相绕组是套在磁路独立的两框上。每个框内的磁通除基波磁通外，还有三次谐波磁通的存在，一个绕组中的两个卷铁芯框内，其三次谐波磁通正好在相位上相反，数值上相等，因此，每一组绕组内的三次谐波磁通向量和为零。如一次侧是D接法，有三次谐波电流的回路，当在感应出的二次侧电压波形上，就不会有三次谐波电压的分量。
(6)由于非晶合金材料本身的属性，脆，不能进行二次加工、不能承受高强度的压力，目前非金合金变压器铁芯只能使用非晶带材制作铁芯，而且只能生产小型干式变压器铁芯。
(7)售后：电力变压器生产工艺复杂，售后不易维修。由于产品结构特殊，线圈铁芯结构复杂拆装困难，造成许多变压器，不能进行二次维修。
3.传统硅钢片制作的磁屏蔽体在制造中存在的缺陷有：
1)接缝：接缝处过多，造成磁屏蔽体的导磁、漏磁的效果折损。
2)涡流大：涡流损耗增加，不能使热量及时散出从而变压器箱体箱壁过热。
3)噪音：磁通密度的大小、材料、几何形状还有励磁电压的波形都会对磁屏蔽的噪声大小及频率产生影响。传统的硅钢片叠加式变压器铁芯及磁屏蔽产生的机械共振会对变压器的振动频率产生重大影响，最终形成噪声。噪声直接影响变压器的安装区域受到限制。
4)毛刺：机械加工硅钢片，在剪切过程中产生毛刺，毛刺很容易导致磁屏蔽体各层之间出现短路的情况，形成尖角放电，增大涡流损耗。
5)退火：为了让铁片在加工之后的电磁性能恢复，需要进行退火处理。增加制作成本。
6)涂层：硅钢片表面需做涂层处理。
7)锈蚀：磁屏蔽体在制作和进口过程中，表面容易生锈，锈蚀严重影响变压器绝缘性能。
8)装配复杂：磁屏蔽体在装配和制作过程中，为确保几何尺寸和形状，装配工艺非常复杂，人工工时长。
9)工艺落后制作工期漫长、需要操作工人多、劳动生产率低、增加磁屏蔽体制造成本。
综上所述为传统的硅钢片电力变压器铁芯、干式非金合金变压器铁芯、磁屏蔽体表现的缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺：一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，所述制作工艺的具体步骤如下：
S1.将高导磁性软磁材料加工成粉末或编织成片状半成品；
在S1中加工成粉末时：
S12.用此粉末状高导磁性软磁材料添加粘合剂，搅拌均匀，获得混合粉末状软磁性材料；
S13.将混合粉末状软磁性材料注射、塑压、挤出成定型为预定形状，获得中间制件；
S14.对中间制件进行干燥、加温、固化措施，通过注射成型或塑压成型或挤出成型的方式制作成新型合金变压器铁芯成品和各种形状的磁屏蔽体产品；
在S1中编织成片状半成品时；
S22.将编制的高导磁性软磁合金片状半成品，通过耐高温绝缘胶将片状单品编织、固定、粘接在一起组合成新型合金铁芯和各种形状的磁屏蔽体产品；或通过背胶，将编织好的片状单品与绝缘纸、绝缘板组合成具有硬度的、可组成任意形状的新型合金铁芯和磁屏蔽体产品；
S23.对产品进行加热、固化、干燥处理，使其具有一定强度。
作为改进，在S1中，所述高导磁性软磁材料为非晶合金、坡莫合金、硅铁铝合金及其他软磁合金材料。
作为改进，在S12中，所述粘合剂为多种绝缘、树脂粘合剂。
作为改进，在S13中，通过设备将混合磁性材料注入至设定模具中。
作为改进，在S14中，经过加温、加压、真空、干燥的方式对中间制件进行干燥、固化。
作为改进，在S13中，通过设备将混合粉末状软磁材料按照程序自动化注塑，获得注射成型、塑压成型、挤出成型的中间制件。
作为改进，在S14中，通过自动化设备将注射成型、塑压成型、挤出成型的新型合金铁芯及磁屏蔽体产品干燥固化。
作为改进，在S1中，所述高导磁性软磁材料包括线材、带材，片材类材料。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1.本发明与现有传统硅钢切片制作电力变压器铁芯及磁屏蔽体技术相比的优点在于：
1)无接缝：新型合金变压器铁芯及导磁屏蔽体自成一体，磁路畅通无阻。
2)材料本身的原因，高磁感应能力，涡流减少。降低能源损耗。
3)无毛刺：由于没有接缝毛刺产生的损耗及其尖角放电问题，提高磁性感应能力。降低变压器安全运行风险
4)无锈蚀：变压器铁芯及磁屏蔽体材料没有生锈的基本条件。降低变压器安全运行风险。
5)无噪音危害：根本上杜绝变压器噪音扰民社会公害问题的产生。同时提高安全运行可靠性。
6)无退火涂层工艺。
7)计算机控制，无人为因素干扰，避免人工制作偏差，制作精致，提高变压器铁芯及磁屏蔽体质量。
8)可以机械化生产，降低劳动强度，提高劳动生产率。
9)减少了生产成本。
10)环保节能
2.本发明与非晶带材制作电力变压器铁芯技术相比的优点在于：
1)无噪音危害：根本上杜绝变压器噪音扰民社会公害问题的产生。同时提高安全运行可靠性。
2)减少涡流。
3)减少输变电运营成本。
4)无接缝：变压器铁芯自成一体，磁路畅通无阻，一次成型。
5)抗压能力增强，使用面积增大，从根本上解决了非金合金材料无法制作大型变压器铁芯的缺陷。
6)计算机控制，无人为因素干扰，避免人工制作偏差，制作精致，提高电力变压器铁芯质量。
7)可以机械化生产，降低劳动强度，提高劳动生产率。
8)减少了人工生产成本。
具体实施方式
下面对本发明一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺做进一步的详细说明。
一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺：
实施例一
一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，制作工艺的具体步骤如下：
S1.将高导磁性软磁材料加工成粉末或编织成片状半成品；
在S1中加工成粉末时：
S12.用粉末状高导磁性软磁材料添加粘合剂，搅拌均匀，获得混合粉末状软磁材料；
S13.将混合软磁材料注射、塑压、挤出成定型为预定形状，获得中间制件；
S14.对中间制件进行干燥、加温、固化措施，通过注射成型或塑压成型或挤出成型的方式制作成新型合金变压器铁芯成品和各种形状的磁屏蔽体产品；
在S1中编织成片状半成品时；
S22.将编制的高导磁性软磁合金片状半成品，通过耐高温绝缘胶将片状单品编织、固定、粘接在一起组合成新型合金铁芯和各种形状的磁屏蔽体产品；或通过背胶，将编织好的片状单品与绝缘纸、绝缘板组合成具有一定强度的、可组成任意形状的新型合金铁芯和磁屏蔽体产品；
S23.对产品进行加热、固化、干燥处理，使其具有一定强度。根据对产品磁通量的大小及厚度要求，可以调整编织片状单品的层数进行叠加使用。
本实施例中，在S1中，高导磁性软磁材料为非晶合金、坡莫合金、硅铁铝合金及其他软磁合金材料。
本实施例中，在S12中，粘合剂为多种绝缘、树脂粘合剂。
本实施例中，在S13中，通过设备将混合粉末状软磁材料注入至设定模具中。
本实施例中，在S14中，经过加温、加压、真空、干燥的方式对中间制件进行干燥、固化。
本实施例中，在S13中，通过设备将混合粉末状软磁材料按照程序自动化注塑，获得注射成型、塑压成型、挤出成型的中间制件。
本实施例中，在S14中，通过自动化设备将注射成型、塑压成型、挤出成型的新型合金铁芯及磁屏蔽体产品体干燥固化。
本实施例中，在S1中，高导磁性软磁材料包括线材、带材，片材类材料。
实施例二
将实施例一中采用加工成粉末高导磁性能材料生产的新型合金铁芯及磁屏蔽体产品与采用编织成片状半成品高导磁性软磁材料生产的新型合金铁芯及磁屏蔽体产品组合使用，形成组合型新型非金合金铁芯和和各种形状的磁屏蔽体产品，进行混合使用。
从生产的角度来看，由于大量传统变压器铁芯及磁屏蔽体产品需要针对每一个客户的不同要求以及项目所处的不同地理位置、自然环境等多方面因素单独进行设计。安全性、可靠性是新型合金变压器铁芯及磁屏蔽体产品的特点，设计能力强，独特性是新型合金变压器铁芯及磁屏蔽体产品的特色。新型合金变压器铁芯及磁屏蔽体使用新型节能材料，适用于生产大型的变压器铁芯及磁屏蔽体产品，它与硅钢晶体结构完全不同，更利于被磁化和去磁，这种材料制作的变压器铁芯，使变压器磁化过程更容易，从而大幅度降低变压器的空载损耗。
生产新型合金变压器铁芯及磁屏蔽体这项技术在变压器行业的应用，使传统的变压器行业发生改变。不再需要传统的刀具、夹具和机械，变压器铁芯实现设计制造一体化，从而大幅降低了生产成本和缩短了加工周期，提高了原材料和能源的利用率，减少了对环境的影响，并且能实现复杂结构产品的设计制造，成型产品的密度也更加均匀。
本发明注射、塑压、挤出成型的新型合金变压器铁芯及磁屏蔽体，可以大幅降低空载损耗近70％，从而提升变压器整体的工作效率，节约能源。新型合金的变压器铁芯使用面积增大、耐热等级高、温升低、空载损耗降低、运行产生热量少、噪音低确保注塑、挤压成型的新型合金的电力变压器铁芯噪音低于现行国家标准4-5dB、过载能力强、抗谐波、抗短路能力强、使用寿命长、绿色环保无污染，可回收利用。新型合金铁芯具有高导磁率、低损耗特性，在一些领域正逐步取代传统的硅钢片和铁氧体材料铁芯，成为一种新型的高导磁变压器铁芯。
因而进一步推广注射、塑压、挤出成型的新型合金变压器铁芯及磁屏蔽体的应用，能较好的解决我国能源利用率低的问题，提高变压器的磁电转换效率，降低能源损耗。提高经济效益和社会效益。使用注射成型、塑压成型、挤出成型的新型合金铁芯及磁屏蔽制作而成的变压器，是目前节能效果较理想的配电变压器。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，其特征在于：所述制作工艺的具体步骤如下：
S1.将高导磁性软磁材料加工成粉末或编织成片状半成品；
在S1中加工成粉末时：
S12.用此粉末状高导磁性软磁材料添加粘合剂，搅拌均匀，获得混合粉末状软磁材料；
S13.将混合粉末状软磁材料注射、塑压、挤出成定型为预定形状，获得中间制件；
S14.对中间制件进行干燥、加温、固化措施，通过注射成型或塑压成型或挤出成型的方式制作成新型合金变压器铁芯成品和各种形状的磁屏蔽体产品；
在S1中编织成片状半成品时：
S22.将编制的高导磁性软磁合金片状半成品，通过耐高温绝缘胶将片状单品编织、固定、粘接在一起组合成新型合金铁芯和各种形状的磁屏蔽体产品；或通过背胶，将编织好的片状单品与绝缘纸、绝缘板组合成具有硬度的、可组成任意形状的新型合金铁芯和磁屏蔽体产品；
S23.对产品进行加热、固化、干燥处理，使其具有一定硬度。
2.根据权利要求1所述的一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，其特征在于：在S1中，所述高导磁性软磁材料为非晶合金、坡莫合金、硅铁铝合金及其他软磁合金材料。
3.根据权利要求1所述的一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，其特征在于：在S12中，所述粘合剂为多种绝缘、树脂粘合剂。
4.根据权利要求1所述的一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，其特征在于：在S13中，通过设备将混合磁性材料注入至设定模具中。
5.根据权利要求1所述的一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，其特征在于：在S14中，经过加温、加压、真空、干燥的方式对中间制件进行干燥、固化。
6.根据权利要求1所述的一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，其特征在于：在S13中，通过设备将混合磁性材料按照程序自动化注塑，获得注射成型、塑压成型、挤出成型的中间制件。
7.根据权利要求1所述的一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，其特征在于：在S14中，通过自动化设备将注射成型、塑压成型、挤出成型的新型合金铁芯及磁屏蔽体产品干燥固化。
8.根据权利要求1所述的一种电力变压器铁芯和磁屏蔽体的材料及制作工艺，其特征在于：在S1中，所述高导磁性软磁材料包括线材、带材，片材类材料。
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