CN1143329C - 用于变压器等的磁性组件 - Google Patents

Abstract

传感铁心变压器的叠片铆接对尺寸带来限制，在传感铁心的叠片组合中使用粘结剂并且使用额外的紧固装置，对该变压器的成本带来限制，通过使用在互补表面(32、34、40、42、116、118、128、130)压配合的两种叠片组件(10、12、100、102)，形成线圈组件(14)装配其上的一组叠片组件，可以消除上述问题。利用桩杆固定结构(80、144)可以把各个叠片(20、38、50、52、104、106)固定在一起。

Description

用于变压器等的磁性组件

发明领域

本发明涉及例如用于变压器或其它电气设备的叠片磁性组件。

发明的背景技术

众所周知，铁类材料片制成的叠片用于各种电气设备，提供磁路。变压器中，叠片提供围绕绕组或其它电导体流动的电流的磁路。

在某些使用中，当叠片组件用做过载继电器的电传感器磁心时，要求在低电流下线性响应，在整个期望的电流范围内持续线性输出，同时具有足够高的饱和电平，叠片组件需要大的截面积和最小的气隙。通常，这是通过使用相对薄的铁类材料片的叠片来实现的，其构形一般是“U”或“D”的形式。通过依次层叠“U-U”或“D-U”叠片制成叠片。这种类型的结构一般需要在叠片端部有额外的宽度用于补偿叠片组之间的留下的气隙。而且一般来讲，叠片铆接在一起或者采用清漆或环氧树脂粘结组合，或者甚至采用弹簧卡夹在一起。如果由于特定用途的特殊需要而不能存在额外的宽度，则每层采用两个叠片以使气隙最小。但是，当取消了额外宽度并且组件较窄时，则采用铆接把叠片固定在一起变得极为困难。而且，当组件较厚时，弹簧卡丧失了其有效性，使用清漆和/或环氧树脂来粘结会造成凌乱并且耗时。结果，用于变压器等的叠片制成的磁性组件或是笨重，亦即不希望地大，其所用于的设备体积随之增大，或是如果适当的尺寸满足了特定用途所需磁性效率，则制造成本变得不希望的昂贵。

本发明旨在提供一种可以用于变压器并且可以经济地制造的小型磁性组件。

EP-A2-0353029公开了第一束和第二束互补叠片，用于制造电磁装置的铁心，第一束和第二束叠片拼装在一起，通过弹性形变或永久形变固定在一起。

发明概述

本发明的目的在于提供一种用于变压器等的新型改进的磁性组件。更具体地讲，本发明的目的在于提供一种可以经济地制造并且体积小的组件，以便减少其在电气设备的一定部分中所占的空间。

本发明的示例性实施例实现了上述目的，用于变压器等的磁性组件包括第一组基本相同的叠片，每个叠片由铁类材料薄片制成，按对准关系相互紧贴。第一组叠片包括与隔开的相对第一表面侧面相接的第一开口区域。第一固定装置按组合关系固定第一组叠片。提供第二组基本相同的叠片，每个叠片由铁类材料薄片制成，按对准关系相互紧贴。第二固定装置按组合关系固定第二组叠片。第二组叠片构成为与第一组叠片组合，由此限定铁类材料的闭合回路。第二组叠片具有隔开的相对第二表面，构成为与第一表面对应之一互补并与其紧贴。在第一叠片与第二组叠片组合之前，第一表面之间的距离稍大于或稍小于第二表面之间的距离，以便通过第一组和第二组彼此的组合，在第一和第二组的第一和第二表面之间产生压配合，按组合关系固定第一和第二组叠片。电气绕组位于第一和第二组叠片的至少之一周围，至少部分占据开口区域。

在优选实施例中，第一表面彼此面对，而第二表面朝向彼此相反。

在优选实施例中，第一和第二表面之一是凹面，第一和第二表面的另一个是凸面。

在另一个优选实施例中，第一和第二表面相互平行。

更为优选的实施例包括第三组基本相同的叠片，每个由铁类材料薄片制成并且按对准关系相互紧贴。第三组叠片包括与隔开的相对第三表面侧面相接的第二开口区域。还有第四组基本相同的叠片，每个由铁类材料薄片制成并且按对准关系相互紧贴。第四组叠片构成为与第三组叠片组合，由此限定铁类材料的闭合回路。第四组叠片具有隔开的相对表面，构成为与第三表面对应之一互补并与其紧贴。在第三叠片与第四组叠片组合之前，第三表面之间的距离稍大于或稍小于第四表面之间的距离，以便通过第三组和第四组相互的组合，在第三和第四组的第三和第四表面之间产生压配合，按组合关系固定第三和第四组叠片。提供按紧贴关系固定第三组叠片的装置和按紧贴关系固定第四组叠片的装置。第三组叠片具有不同于第一组叠片的构型，而第二组叠片具有不同于第四组叠片的构型。采用装置使第一和第二组与已组合的第三和第四组进行组合，使第一和第二开口区域对准。电气绕组至少部分地占据两个开口区域，以使磁性组件包含两个铁类材料的闭合回路，两组叠片中的每一个均以一个回路叠片与另一个回路叠片搭接，实现要求的磁性效率。

在一个实施例中，第一和第四组叠片具有相同的构型，第二和第三组叠片具有相同的构型。在本发明的此实施例中，第一和第三组按紧贴关系组合，第二和第四组按紧贴关系组合，使明显存在的气隙最小化。

本发明的其它目的和优点将在以下的说明中给出、部分从说明中将可显而易见，或者通过本发明的实施将可了解。通过在权利要求书中特别指出的介绍和组合，可以实现和获得本发明的目的和优点。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，展示了本发明的优选实施例，与以上给出的概述和以下给出的优选实施例的具体说明一起用于解释本发明的原理。

图1是体现本发明的传感变压器的透视图。

图2是去掉其线圈的传感铁心的分解图。

图3是用于把叠片固定在一起的所谓“局部冲孔(perfing)”或桩杆锁扣结构的放大、局部剖面图。

图4是图1实施例所用的第一和第二组叠片的侧视图。

图5是图1实施例所用的第三和第四组叠片的侧视图。

图6是本发明另一实施例的透视图。

图7是图6所示实施例的分解图。

图8是图6和7所示实施例中使用的两个叠片组件的视图。

图9是图6实施例中使用的一个叠片构型的侧视图。

图10是图6实施例中使用的另一个叠片构型的侧视图。

图11是图9和10的叠片的一种组件构型的侧视图。

图12是图9和10的叠片的另一种组件构型的侧视图。

优选实施例的说明

一种磁性组件的示例性实施例如图1、2、4和5所示，其例如用于过载继电器中的传感铁心变压器。如图可见包括概括表示为10的第一叠片组件，概括表示为12的第二叠片组件并与叠片组件10的一侧紧贴，概括表示为14的安装其上的电气线圈组件。众所周知，在传感铁心变压器中，通常也使用另一种导体，例如按传统方式穿过叠片组件10和12延伸而设置的传统汇流条(未示出)。

线圈组件14是传统的，包括由传统绝缘材料例如塑料制成的线圈架16。电导体18围绕线圈架卷绕，形成电气线圈。

如图4可见，叠片组件10由一组U形叠片20制成，其具有相对的一般是平行的腿22和24并且被回路段26连接。由此限定了中央开口区域28。如图所示，开口区域28具有稍微扩大的上端30。正如从图1可见，线圈架16钉住在腿24上，除了扩大区域30之外基本添满了中央区域28。区域30留给上述汇流条(未示出)。

腿22分别终止于加工凹面32和34。腿22和24的端部还设置有用于开启的槽口36。

在凹面32和34之间延伸的是第二组叠片38，与第一组20一起限定铁类材料的闭合环路。叠片38终止于相反指向的凹面40和42，其与表面32和34互补及嵌合，从图4清晰可见。

如图5清晰可见，第二叠片组件12还包括一组通常是U形的叠片50，其具有的开口中央区域28如前所述具有扩大的开口端30。开口区域28可以被桥接叠片50的腿54、56的第四组叠片52封闭，再次形成铁类材料的闭合环路。

重要的是应注意叠片组件10的加工表面32和34之间的距离，稍微小于叠片28的相对反向指向的表面40、42之间的距离。一般，距离之差在0.020英寸的数量级。这样提供了一种措施，从而当表面32紧贴于表面40，表面34紧贴于表面42时，压配合将把叠片38固定于叠片20。

为了按组合对准的关系固定各个叠片20，一般用公知的局部冲孔(perfing)或桩杆锁扣的结构保持。桩杆锁扣的一个例子如图3所示，桩杆的最末端的叠片60包括开口62。邻接的叠片64、66、68和70全部具有位移进入邻接叠片的各自冲孔。于是，叠片64具有位移进入开口62的冲孔72，而叠片66包括位移进入冲孔72的冲孔74。叠片68包括位移进入冲孔74的冲孔76，而叠片70包括位移进入冲孔76的冲孔78。这种类型的结构在已有技术中是公知的，这里不再说明。形成局部冲孔或桩杆固定结构的设备可以例如从SwanbroCorporation of Elk Grove Village，lllinois or L.H.Carbide ofFort Wayne，Indiana获得。

如图2可见，构成部分第二叠片组件12的叠片50与构成部分第一叠片组件10的叠片20组装在一起，利用正如在80处所示的那类锁扣装置全部固定在位。如80所示的类似结构可以用于把叠片52彼此并且与叠片38紧固。

在图1-5所示实施例中，可以通过在槽口36放置工具并且对其施加张力；使第一叠片组件10的腿22和24稍微张开。这样可使叠片38构成的叠片组件10部分和叠片52构成的叠片组件12部分横向插入到位，当然这是在绕组组件14穿在叠片组件上之后。施加在槽口36的张力释放之后形成压配合。

在本发明的此实施例中可以特别看出，叠片20的构型不同于叠片50，同样也不同于叠片38，不同于叠片52。组装时，通常叠片38与叠片52对准，而叠片20与叠片50对准。但是，由于它们的构型存在差异，所以将考虑有搭接，防止产生影响组件磁性效率的任何单一连续的气隙。通过适当地选择每个组件10和12中的叠片数量，可以调节存在的气隙，使系统设定在使用铁心的设备特定部分所要求的电流强度范围。

而且，更为优选的实施例如图6-12所示。在此实施例中，也使用线圈组件14并且包括线圈架16，电气绕组18绕于其上。在本发明的此实施例中使用两个叠片组件，概括地表示为100和102。每个组件都是由多个叠片104和多个叠片106构成，两种叠片压配合成为组合关系。如图所示，每个组件100和102中采用的叠片数量是相同的，全部叠片均是由铁类材料、一般是钢的薄片构成。但是，在某些情况，可以使用叠片数量不同和/或厚度不同的组件100和102，提高特定的磁性能。

每个组件100和102依次由一组叠片104和一组叠片106构成。叠片104的构型如图9所示，基本是浅U形，具有与腿112和114侧面相接的中央回路段110。腿112和114分别具有通常是平行的相互面对的表面116和118。

腿112和114之间的空间限定了中央开口区域120，如图11所示，可以通过叠片106与叠片104的组合来封闭，如图11所示，形成磁性材料的闭合回路。而且，开口区域120具有扩大的上端122，用于容纳汇流条等，而开口区域120的其余部分容纳线圈架16的一部分。

每个叠片106也是类似U形的，但是在此例中，两个腿124的位置比腿112相互更为靠近，选取其尺寸以使其嵌套在腿112和114之内。按此方式，腿124和126具有一般是平行的相互面对的表面128和130，与组件104的腿112和114上的表面116和118压配合。最好表面128和130比表面116和118更为远离大约0.020英寸，以便实现要求的压配合。

每个叠片106的回路段132延伸稍微超过腿124和26，提供伸出部分134和136，与腿112和114的外表面一起形成矩形外周形状，如图11和12所示。

图11展示了如何配置叠片104和106，提供第一叠片组件100，而图12展示了形成第二叠片组件102的叠片104和106的配置。

腿124和126的最外棱角可以如140处所示稍成倒角。类似倒角142可以位于腿112和114的内棱角，帮助组合，以使腿112、114被腿124和126稍微弯曲偏离，从而在表面116和128与表面118和130之间实现要求的压配合。

一般来讲，桩杆固定结构如144所示，一般如结合第一实施例所述的用做固定装置。它们不仅用于固定叠片104和叠片106相互紧贴，而且还可以用于在组件100和102的界面使它们固足组合。

在仅需要两种不同叠片构型的情形，亦即仅需要叠片104和106的叠片形状的情形，如图6-12所示的实施例是优选的。相反，对于图1-5的实施例需要四种不同的叠片形状，因而意味着其加工较为昂贵。

在图6-12所示实施例中，通过使叠片104和106具有不同构型，然后使它们侧对侧地颠倒配置，使组件100与组件102紧贴堆叠，可以简单地实现搭接从而控制气隙损耗，如图所示。

从上述可知，根据本发明的用于变压器等的铁心可以相当小的尺寸制成。为了通过铆接来组装叠片所需要的叠片宽部分得以避免。采用桩杆装置使一定组的各个叠片彼此组装，也提供了一种消除以前采用的其它固定方法例如弹簧卡或粘结剂的措施。同时，使用压配合使叠片部分相互固定，限定至少局部被线圈占据的铁类材料的闭合回路，提供了又一种避免传统紧固方法的措施。最终，采用独特的结构和方法使得传感线圈结构经济化，体积缩小，从而可以容易和有利地装配在要求小尺寸的电气设备中。

此外，不同构型叠片的独特配置，可以根据传感铁心的最终用途，控制总体组件中的气隙，实现要求的磁性效率。

其它优点和改进对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本发明应做较宽的理解，并不限于这里展示和介绍的具体细节和代表性装置。所以，在不脱离由权利要求书及其等同物限定的本发明一般概念的精髓和范围的条件下，可以做出各种改进。

Claims (9)

1.一种磁性组件，包括：

第一组基本相同的叠片(20)，每个由铁类材料薄片制成，按对准关系相互紧贴；

所述第一组叠片包括与隔开的、对置面对的第一表面(40、42)侧面相接的第一开口区域(28)；

第一局部冲孔/桩杆锁扣，按组合关系固定所述第一组；

第二组基本相同的叠片(38)，每个由铁类材料薄片制成，按对准关系相互紧贴；

第二局部冲孔/桩杆锁扣，按组合关系固定所述第二组；

所述第二组叠片(38)构成为与所述第一组叠片(20)组合，由此限定所述铁类材料的闭合回路；

所述第二组叠片(38)具有隔开的朝向相反的第二表面(32、34)，构成为与所述第一表面(40、42)对应之一互补并与其紧贴；

在所述第一组叠片与所述第二组叠片组合之前，所述第一和第二表面(32、34、40、42)中的某一对表面之间的距离稍小于所述第一和第二表面(32、34、40、42)中的另一对表面之间的距离，以便通过所述第一组和第二组彼此的组合，在所述第一和第二组的所述第一和第二表面(32、34、40、42)之间产生压配合，按组合关系固定所述第一和第二组叠片；

其特征在于，第三组基本相同的叠片(50)，每个由铁类材料薄片制成并且按对准关系相互紧贴；

所述第三组叠片(50)包括与隔开的、对置面对的第三表面侧面相接的第二开口区域；

第四组基本相同的叠片(52)，每个由铁类材料薄片制成并且按对准关系相互紧贴；

按紧贴关系固定所述第四组叠片的装置；

使已组合的第一和第二组与已组合的第三和第四组进行组合的装置，使所述第一和第二开口区域(28)对准；

电气绕组(18)位于所述第一和第二组叠片的至少之一周围，至少部分占据所述开口区域(28)。

由此，所述磁性组件包含两个铁类材料的闭合回路，两组叠片(20、38、50、52)中的每一个均以一个回路叠片(20、38)与另一个回路叠片(50、52)搭接，实现要求的磁性效率。

2.根据权利要求1的磁性组件，其中，所述第一和第二表面之一是凹面，所述第一和第二表面另一个是凸面。

3.根据权利要求1的磁性组件，其中，所述第一和第二表面一般相互平行。

4.根据权利要求1的磁性组件，其中，所述第一和第四组叠片具有相同的构型，所述第二和第三组叠片具有相同的构型，其中所述组合装置按紧贴关系组合所述第一和第三组，按紧贴关系组合所述第二和第四组。

5.根据权利要求1的磁性组件，其中，所述表面中的互补表面是平行的。

6.根据权利要求1的磁性组件，其中，所述第四组叠片构成为与所述第三组叠片组合，由此限定所述铁类材料的闭合回路；

所述第四组叠片具有隔开的朝向相反的第四表面，构成为与所述第三表面对应之一互补并与其紧贴；并且还包括：

在所述第三组叠片与所述第四组叠片组合之前，所述第三和第四表面中的某一对表面之间的距离稍小于所述第三和第四表面中的另一对表面之间的距离，以便通过所述第三组和第四组相互的组合，在所述第三和第四组的所述第三和第四表面之间产生压配合，按组合关系固定所述第三和第四组叠片；

按紧贴关系固定所述第三组叠片的装置；

7.根据权利要求1的磁性组件，其中，所述第三组叠片具有不同于所述第一组叠片的构型；

所述第二组叠片具有不同于所述第四组叠片的构型。

8.根据权利要求1或2的磁性组件，其中，全部所述组叠片具有不同的构型。

9.根据权利要求2的磁性组件，其中，全部所述组叠片具有不同的构型，所述第二表面与所述第一表面拼合，所述第一和第三组的所述叠片一般是C状，所述第一表面延伸超过所述第三表面，所述第二组叠片短于所述第四组叠片。

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