CN114974824A - 一种三相五柱非晶合金卷铁心及其制造方法、变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三相五柱非晶合金卷铁心，包括两个第一单框非晶合金卷铁心、两个第二单框非晶合金卷铁心，两个第一单框非晶合金卷铁心和两个第二单框非晶合金卷铁心并列设置，且两个第一单框非晶合金卷铁心处于两个第二单框非晶合金卷铁心之间，第一单框非晶合金卷铁心包括两个第一心柱，第一心柱和第一心柱拼合形成第一铁心柱，第二单框非晶合金卷铁心包括一个第二心柱、一个第三心柱，第二心柱与第一心柱拼合形成第二铁心柱，第三心柱形成第三铁心柱，且第一铁心柱的表面、所述第二铁心柱的表面均为凸弧面。本发明还公开一种变压器、三相五柱非晶合金卷铁心的制造方法。本发明可提高抗短路能力，降低空载损耗，提高生产效率，降低生产成本。

Description

一种三相五柱非晶合金卷铁心及其制造方法、变压器

技术领域

本发明具体涉及一种三相五柱非晶合金卷铁心及其制造方法、以及包括该三相五柱非晶合金卷铁心的变压器。

背景技术

传统的三相五柱非晶合金变压器的铁心柱的截面形状为矩形，配套的线圈也为矩形状绕制，由于矩形状的线圈的抗短路能力非常差，对变压器长期运行会造成质量隐患；另外，传统三相五柱非晶合金变压器在装配线圈时需把铁心的铁轭部分打开，待线圈套装完后再把打开的铁轭部分合上。在打开和合上的过程中：一方面，容易对铁心造成伤害；另一方面，由于铁轭打开部分有空隙，在三相五柱非晶合金变压器运行时铁心振动会产生比较大的噪声；又一方面，由于铁心中的非晶合金带材非常脆，铁心的铁轭部分在来回打开/合上的操作过程中容易产生较多的非晶合金带材碎片，这些非晶合金带材碎片都是金属导体，如果进入到三相五柱非晶合金变压器的器身内部会造成绝缘击穿事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种三相五柱非晶合金卷铁心、以及含有该三相五柱非晶合金卷铁心的变压器，可大大提高抗短路能力，降低空载损耗，并且，还提供一种上述三相五柱非晶合金卷铁心的制造方法，可以有效提高生产效率，降低生产成本。

根据本发明的一个方面，提供一种三相五柱非晶合金卷铁心，其技术方案如下：

一种三相五柱非晶合金卷铁心，包括两个第一单框非晶合金卷铁心、两个第二单框非晶合金卷铁心，

两个所述第一单框非晶合金卷铁心和两个所述第二单框非晶合金卷铁心并列设置，且两个第一单框非晶合金卷铁心处于两个第二单框非晶合金卷铁心之间，

所述第一单框非晶合金卷铁心包括两个第一心柱，其中一个第一单框非晶合金卷铁心中的一个所述第一心柱和另一个第一单框非晶合金卷铁心中的一个第一心柱拼合形成第一铁心柱，所述第二单框非晶合金卷铁心包括一个第二心柱、一个第三心柱，两个第二单框非晶合金卷铁心的第二心柱分别与两个第一单框非晶合金卷铁心中的另一个第一心柱拼合形成第二铁心柱，两个第二单框非晶合金卷铁心的第三心柱分别形成两个第三铁心柱，

且所述第一铁心柱的表面、所述第二铁心柱的表面均为凸弧面。

本发明的三相五柱非晶合金卷铁心，相比于现有技术，不仅可以大大提升线圈的抗短路能力、空载损耗、以及噪声，有利于提高变压器的运行可靠性，还可以大幅减小三相五柱非晶合金卷铁心的高度，有利于降低变压器的运输高度，解决大型变压器运输困难即运输成本高的问题，可适用于大容量、高电压的变压器产品，而且，加工方便，便于进行标准化模块化生产，可大大提高三相五柱非晶合金卷铁心的生产效率。

根据本发明的另一个方面，提供一种变压器，其技术方案如下：

一种变压器，包括铁心，所述铁心采用以上所述的三相五柱非晶合金卷铁心。

本发明的变压器，由于采用了以上所述的三相五柱非晶合金卷铁心，且以上已述其优点，因此，本变压器具有抗短路能力强、空载损耗低，噪声小等优点，并且，相比于现有技术，由于采用三相五柱结构的铁心，铁心高度大幅减小，从而可以大大降低变压器的运输高度，解决大型变压器运输困难即运输成本高的问题。此外，由于铁心柱的横截面为圆形或长圆形或椭圆形的形状，填充率高，可减少铜线、变压器油等其它材料使用量，降低生产成本。

根据本发明的又一个方面，提供一种三相五柱非晶合金卷铁心的制造方法，其技术方案如下：

一种三相五柱非晶合金卷铁心的制造方法，包括：

S1，将非晶合金带材卷绕成截面形状为圆环形的铁心饼；

S2,将铁心饼由截面形状为圆环形加工成矩形，以形成第一铁心饼和第二铁心饼；

S3，将多个第一铁心饼以第一框边的外边为基准进行堆叠、固化后，得到第一单框非晶合金卷铁心，

同时，将多个第二铁心饼以第三框边的外边为基准进行堆叠、固化后，得到第二单框非晶合金卷铁心；

S4，将两个第一单框非晶合金卷铁心和两个第二非晶合金卷铁心进行拼合，得到三相五柱非晶合金卷铁心。

本发明的三相五柱非晶合金卷铁心的制造方法，可以有效降低三相五柱非晶合金卷铁心的空载损耗和噪声，提高抗短路性能，且操作简单，生产效率高，还有利于实现自动化生产。

附图说明

图1为本发明实施例中三相五柱非晶合金卷铁心(第一铁心柱、第二铁心柱为圆形时)的结构示意图；

图2为图1的D-D剖视图；

图3为图1的C-C剖视图；

图4为图1中的第一单框非晶合金卷铁心的结构示意图；

图5为图4的G-G剖视图；

图6为图4的H-H剖视图；

图7为图1中的第二单框非晶合金卷铁心的结构示意图；

图8为图7的E-E剖视图；

图9为图7的F-F剖视图；

图10为本发明实施例中三相五柱非晶合金卷铁心的第一铁心柱、第二铁心柱为长圆形心柱结构示意图；

图11为图10的M-M剖视图；

图12为图10的K-K剖视图；

图13为图10中的第一单框非晶合金卷铁心的结构示意图；

图14为图13的N-N剖视图；

图15为图13的P-P剖视图；

图16为图10中的第二单框非晶合金卷铁心的结构示意图；

图17为图16的Q-Q剖视图；

图18为图16的R-R剖视图；

图19为本发明实施例中三相五柱非晶合金卷铁心的第一铁心柱、第二铁心柱为椭圆形时的结构示意图；

图20为图19的T-T剖视图；

图21为图19的S-S剖视图；

图22为图19中的第一单框非晶合金卷铁心的结构示意图；

图23为图22的U-U剖视图；

图24为图22的V-V剖视图；

图25为图19中的第二单框非晶合金卷铁心的结构示意图；

图26为图25的W-W剖视图；

图27为图25的X-X剖视图；

图28为本发明实施例中的第一铁心饼的结构示意图；

图29为图28的B1-B1剖视图；

图30为本发明实施例中的第二铁心饼的结构示意图；

图31为图30的B2-B2剖视图；

图32为本发明实施例中的第一铁心饼和第二铁心饼在加工成型之前的结构示意图；

图33为图32的A-A剖视图。

图中：1-支撑件；2-非晶合金带材；31-第一铁心柱；32-第二铁心柱；33-第三铁心柱；311-第一心柱；312-第二心柱；313-第三心柱；314-第一框边；315-第二框边；316-第三框边；317-第四框边；318-第五框边；4-铁轭；5-第一对称轴；6-第二单框非晶合金卷铁心；61-第二铁心饼；7-第一单框非晶合金卷铁心；71-第一铁心饼；8-接地件；9-绝缘件；10-第一外围台阶边；11-第二对称轴；121-第一拼接组合直边；122-第二拼接组合直边；123-第三拼接组合直边；13-第二外围台阶边；14-第三外围台阶边。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

针对现有技术中的三相五柱非晶合金铁心存在线圈抗短路能力差、空载损耗较高等问题，本发明公开一种三相五柱非晶合金卷铁心，包括两个第一单框非晶合金卷铁心、两个第二单框非晶合金卷铁心，

两个所述第一单框非晶合金卷铁心和两个所述第二单框非晶合金卷铁心并列设置，且两个第一单框非晶合金卷铁心处于两个第二单框非晶合金卷铁心之间，

所述第一单框非晶合金卷铁心包括两个第一心柱，其中一个第一单框非晶合金卷铁心中的一个所述第一心柱和另一个第一单框非晶合金卷铁心中的一个第一心柱拼合形成第一铁心柱，

所述第二单框非晶合金卷铁心包括一个第二心柱、一个第三心柱，两个第二单框非晶合金卷铁心的第二心柱分别与两个所述第一单框非晶合金卷铁心中的另一个第一心柱拼合形成第二铁心柱，两个第二单框非晶合金卷铁心的第三心柱分别形成两个第三铁心柱，且所述第一铁心柱的表面、所述第二铁心柱的表面均为凸弧面。

实施例1

如图1-图30所示，本实施例公开一种三相五柱非晶合金卷铁心，包括两个第一单框非晶合金卷铁心7、两个第二单框非晶合金卷铁心6，其中：两个第一单框非晶合金卷铁心7和两个第二单框非晶合金卷铁心6并列设置，且两个第一单框非晶合金卷铁心7处于两个第二单框非晶合金卷铁心6之间；第一单框非晶合金卷铁心7包括两个第一心柱311，其中一个第一单框非晶合金卷铁心7中的一个第一心柱311和另一个第一单框非晶合金卷铁心7中的一个第一心柱311拼合形成第一铁心柱31；第二单框非晶合金卷铁心6包括一个第二心柱312、一个第三心柱313，两个第二单框非晶合金卷铁心6的第二心柱312分别与两个第一单框非晶合金卷铁心7中的另一个第一心柱311拼合形成第二铁心柱32，两个第二单框非晶合金卷铁心6的第三心柱313分别形成两个第三铁心柱33；并且，第一铁心柱31的表面、第二铁心柱32的表面均为凸弧面，用于装配线圈。

需要注意的是，两个第一单框非晶合金卷铁心7的形状及尺寸相同，两个第二单框非晶合金卷铁心6的形状及尺寸都相同，且第一单框非晶合金卷铁心7的形状和尺寸与第二单框非晶合金卷铁心的形状和尺寸相同。

进一步的，第一铁心柱31、第二铁心柱32的横截面形状相同，第三铁心柱33的横截面的形状为第一铁心柱31或第二铁心柱32的横截面的半形。

具体来说，在一些实施方式中，如图2-图9所示，第一铁心柱31、第二铁心柱32的横截面的形状均为圆形，更准确来说，为近似于圆形，这样就可以使得与本实施例三相五柱非晶合金卷铁心配套的线圈为圆形线圈，第三铁心柱33的横截面的形状为第一铁心柱31或第二铁心柱32的横截面的半形，即第三铁心柱33的横截面的形状为对应的半圆形或近似半圆形。

在另一些实施方式中，如图10-图18所示，第一铁心柱31、第二铁心柱32的横截面的形状也可以均为长圆形，更准确来说，为近似于长圆形，使得本实施例三相五柱非晶合金卷铁心配套的线圈为长圆形线圈结构，第三铁心柱33的横截面的形状为第一铁心柱31或第二铁心柱32的横截面的半形，即第三铁心柱33的横截面的形状为所对应的半长圆形或近似半长圆形。

在又一些实施方式中，如图19-图27所示，第一铁心柱31、第二铁心柱32的横截面的形状还可以均为椭圆形，更准确来说，为近似于椭圆形，使得本实施例三相五柱非晶合金卷铁心配套的线圈为椭圆形线圈结构，第三铁心柱33的横截面的形状为第一铁心柱31或第二铁心柱32的横截面的半形，即第三铁心柱33的横截面的形状为所对应的半椭圆形或近似半椭圆形。

本实施例的三相五柱非晶合金卷铁心的铁心柱结构(包括第一铁心柱31、第二铁心柱32)为圆形或长圆形或椭圆形等凸弧面形，其配套的线圈也相应采用圆形或长圆形或椭圆形线圈结构。相比于现有技术中采用的矩形线圈结构，如变压器在运行过程中遇到短路电动力的作用，矩形线圈结构的直边部分在短路力的作用下比较容易发生变形造成线圈损坏，而圆形或长圆形或椭圆形线圈结构的整个圆周方向的受力比较均匀且圆弧部分的抗变形能力比较强，短路力对圆形或长圆形或椭圆形线圈造成的损害相对较小，且圆形线圈抗短路能力最好，长圆形或者椭圆形线圈次之，矩形线圈抗短路能力最差，即圆形或长圆形或椭圆形线圈结构的抗短路能力更强，可大大提升对应的变压器的运行可靠性。并且，通过将第一铁心柱31、第二铁心柱32的截面设置成圆形、长圆形、以及椭圆形等形状，可得到不同的铁心柱横截面，从而可适应于不同的产品需求。

此外，由于本实施例的三相五柱非晶合金卷铁心的配套线圈为对应的圆形或长圆形或椭圆形线圈结构，相比于现有技术，线圈的装配方式可采用套装方式，具体来说，可采用切割等方式将三相五柱非晶合金铁心的铁心柱分割为两段，将已绕制成型的线圈套装在对应的第一铁心柱31、第二铁心柱32上，再将分割成的两段的三相五柱非晶合金铁心重新拼合为一体，即可完成线圈装配；线圈的装配方式还可以采用直接绕制的方式，即直接在第一铁心柱31、第二铁心柱32上沿第一铁心柱31、第二铁心柱32的表面绕制线圈，相比于套装装配方式，直接绕制方式不需要对本三相五柱非晶合金卷铁心进行任何处理，不会对成型后的三相五柱非晶卷铁心造成损害，可避免对铁心进行二次操作而产生非晶碎片而影响铁心的性能，不仅有利于降低空载损耗，还可以降低噪声，更环保。

进一步的，第一单框非晶合金卷铁心7的铁轭4的横截面的形状与第一心柱311的横截面的形状相同，即第一单框非晶合金卷铁心7的铁轭4的横截面的形状为与第一心柱311的横截面的形状为对应的近似的半圆形(如图3、图5所示)或半长圆形(如图12、图14所示)或半椭圆形(如图21、图23所示)。第二单框非晶合金卷铁心6的铁轭4的横截面的形状与第二心柱312或第三心柱313的横截面的形状相同，即第一单框非晶合金卷铁心7的铁轭4的横截面的形状为对应的近似的半圆形(如图8所示)或半长圆形(如图17所示)或半椭圆形(如图26所示)。

进一步的，如图1-图27所示，第一单框非晶合金卷铁心7包括多层前后叠合在一起的周长不同的第一铁心饼71，每层第一铁心饼71的形状为矩形，更准确来说，为近似于矩形，即第一铁心饼71为矩形框架结构，第一单框非晶合金卷铁心7由多个矩形框架结构的第一铁心饼71叠合而成，每层第一铁心饼71具有两个第一框边314和两个第二框边315，多个第一框边314用于形成第一单框非晶合金卷铁心7的第一心柱311，多个第二框边315用于形成第一单框非晶合金卷铁心7的铁轭4。并且，第一框边314的内边、第二框边315的内边均为直边。

第二单框非晶合金卷铁心6包括多层前后叠合在一起的周长不同的第二铁心饼61，每层第二铁心饼72的形状为矩形，更准确来说，为近似于矩形，即第二铁心饼72为矩形框架结构，第二单框非晶合金卷铁心6由多个矩形框架结构的第二铁心饼72叠合而成，每层第二铁心饼61具有一个第三框边316、一个第四框边317、以及两个第五框边318，多个第三框边316用于形成第二单框非晶合金卷铁心6的第二心柱312，多个第四框边317用于形成第二单框非晶合金卷铁心6的第三心柱313，多个第五框边318用于形成第二单框非晶合金卷铁心6的铁轭4。并且，第三框边316的内边、第四框边317、以及第五框边318的内边均为直边。

并且，各第一铁心饼71的第一框边314和各第二铁心饼61的第三框边316、第四框边317的长度相同，其叠合后形成的第一心柱311和第二心柱312的高度相同。

具体来说，如图6、图15、图24所示，第一心柱311的横截面由第一拼接组合直边121、第一外围台阶边10围合而成。第一外围台阶边10包括依次设置的多个第一台阶，各个第一台阶的顶点均处于同一个外接弧面(记为第一外接弧面)上，该第一外接弧面的形状为半圆形或半长圆形或半椭圆形等形状，从而通过一个第一单框非晶合金卷铁心7中的其中一个第一心柱311的第一拼接组合直边121的和另一个第一单框非晶合金卷铁心7中的其中一个第一心柱311的第一拼接组合直边121拼合形成横截面为圆形或长圆形或椭圆形等形状的第一铁心柱31。更具体来说，比如，第一单框非晶合金卷铁心7中包括两组第一铁心饼71，每组第一铁心饼71根据其宽度(即第一铁心饼71的内侧边到外侧边的距离)大小由小到大依次记为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、……、An-1、An，两组第一铁心饼71按宽度大小顺序依次叠合，其中，两个宽度最大的An处于中间，两个宽度最小的A1分别处于两侧最外层，A2至An-1依次处于A1和An之间，即按A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、……、An-1、An、An、An-1、……、A8、A7、A6、A5、A4、A3、A2、A1的顺序依次排列，各层第一铁心饼71以第一单框非晶合金卷铁心7的第二对称轴11为中心对称分布，并且，各层第一铁心饼71上的第一框边314的对称轴与第一单框非晶合金卷铁心7的第一对称轴5处于同一直线上，各层第一铁心饼71的第一框边314的外边相齐平，各层第一铁心饼71的第二框边315的内边相齐平，以在各层第一铁心饼71的第一框边314的外边侧构成第一拼接组合直边121和在各层第一铁心饼71的第一框边314的内边侧构成第一外围台阶边10(即叠合后的各层第一铁心饼71的第一框边314的内边成阶梯状分布)。在实际操作中可根据对第一铁心柱31的横截面的需求调整第一铁心饼71的数量和宽度，对应的An可具体表示为bn、cn、en(具体如图6、图15、图24所示),即可得到横截面的形状为近似于圆形(如图2、图6所示)、长圆形(如图11、图15所示)、以及椭圆形(如图20、图24所示)的第一铁心柱31，以满足适应于不同线圈结构需求的产品。本实施例中，第一单框非晶合金卷铁心7中的第一铁心饼71的数量优选为3-100个，第一单框非晶合金铁心的净厚度(即多个第一铁心饼71叠合的高度)为50-1000mm。如图9、图18、图27所示，第二心柱312的横截面由第二拼接组合直边122、第二外围台阶边13围合而成。第二外围台阶边13包括依次设置的多个第二台阶，该第二心柱312上各个第二台阶的顶点与该第一心柱311的各个第一台阶的顶点均处于同一个弧面(记为第二外接弧面)上，该第二外接弧面的形状为为半圆形或半长圆形或半椭圆形等形状。第二拼接组合直边122的尺寸与第一拼接组合直边121的尺寸相匹配，从而通过两个第二单框非晶合金卷铁心6的第二心柱312的第二拼接组合直边122分别与两个第一单框非晶合金卷铁心7中的另一个第一心柱311的第一拼接组合直边121拼合形成横截面为圆形或长圆形或椭圆形等形状的第二铁心柱32。第三心柱313的横截面由第三拼接组合直边123和第三外围台阶边14围合而成，第三外围台阶边14包括依次设置的多个第三台阶，各个第三台阶的顶点均处于同一个弧面(记为第三外接弧面)上，该第三外接弧面的形状为半圆形或半长圆形或半椭圆形等形状，叠合后得到的第三心柱即为横截面为半圆形或半长圆形或半椭圆形的。更具体来说，比如，第二单框非晶合金卷铁心6中包括两组第二铁心饼61，每组第二铁心饼61根据其宽度(即第二铁心饼61的内侧边到外侧边的距离)大小由小到大依次记为B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、……、Bm-1、Bm，两组第二铁心饼61按宽度大小顺序依次叠合，其中，两个宽度最大的Bm处于中间，两个宽度最小的B1分别处于两侧最外层，B2至Bm-1依次处于B1和Bm之间,即按B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、……、Bn-1、Bn、Bn、Bn-1、……、B8、B7、B6、B5、B4、B3、B2、B1的顺序依次排列，各层第二铁心饼61以第二单框非晶合金卷铁心6的第二对称轴11为中心对称分布，并且，各层第二铁心饼61上的第三框边316和第四框边317的对称轴与第二单框非晶合金卷铁心6的第一对称轴5处于同一直线上，各层第一铁心饼71的第三框边316的外边相齐平，各层第一铁心饼71的第五框边318的内边相齐平，以在各层第二铁心饼61的第三框边316的外边侧构成第二拼接组合直边122、在各层第二铁心饼61的第三框边316的内边侧构成第二外围台阶边13(即叠合后的各层第二铁心饼61的第三框边316的内边成阶梯状分布)、以及在各层第二铁心饼61的第四框边317的外边侧构成第三外围台阶边14(即叠合后的各层第二铁心饼61的第四框边317的外边成阶梯状分布)，在实际操作中，可根据对第二铁心柱32、点铁心柱的横截面的需求调整第二铁心饼61的数量和宽度，对应的Bm可具体表示为am、dm、fm(具体如图9、图18、图27所示),即可得到横截面的形状为近似于圆形(如图2、图9所示)、长圆形(如图11、图18所示)、以及椭圆形(如图20、图28所示)的第二铁心柱32和横截面的形状为近似于半圆形(如图2、图9所示)、半长圆形(如图11、图18所示)、以及半椭圆形(如图20、图28所示)的第三铁心柱33，以满足适应于不同线圈结构需求的产品。本实施例中，第二单框非晶合金卷铁心6中的第二铁心饼61的数量优选为3-100个，第二单框非晶合金铁心的净厚度(即多个第二铁心饼61叠合的高度)为50-1000mm。

进一步的，如图1、图10、图19所示，本实施例的三相五柱非晶合金卷铁心，还包括绝缘件9，绝缘件9设于第一单框非晶合金卷铁心7与第一单框非晶合金卷铁心7拼合的拼合面之间、以及第一单框非晶合金卷铁心7与第二单框非晶合金卷铁心6拼合的拼合面之间，从而使两个相邻单框非晶合金卷铁心绝缘隔开，避免直接接触造成的多点接地，从而可防止变压器在运行中烧毁。

进一步的，如图28所示，第一框边314的内边和第二框边315的内边之间、第三框边316的内边和第五框边318的内边之间、以及第四框边317的内边和第五框边318的内边之间均通过圆弧连接，第一铁心饼71和第二铁心饼61为类似矩形框架结构，该圆弧的半径r为：2≤r≤20mm，比如，圆弧的半径r可以为2mm、5mm、10mm、15mm、20mm等值，当然，也可以为2mm～20mm范围内的其它任意值，具体的可根据其应用的变压器的容量进行选择。通过圆弧连接，不仅可以便于矩形框架结构的第一铁心饼71和第二铁心饼61成型，有利于提高生产效率，减少成型过程中内部应力的产生，还可以降低第一单框非晶合金铁心和第二单框非晶合金铁心的空载损耗。

进一步的，如图28、图29所示，第一铁心饼71、第二铁心饼61均包括卷绕成型的非晶合金带材和包裹在非晶合金带材表面的支撑件1，更准确的说，支撑件1设置在卷绕成型的非晶合金带材的内侧和外侧，支撑件1可以起到支撑和防护作用，从而提高第一铁心饼71、第二铁心饼61的整体强度等性能。第一铁心饼71、第二铁心饼61呈矩形框架状，叠合后的各第一铁心饼71中的两个第一框边314对称设置构成第一心柱311，叠合后的各第一铁心饼71中的第二框边315对称设置构成第一单框非晶合金卷铁心7的铁轭4，叠合后的各第二铁心饼61中的第三边框构成第二单框非晶合金卷铁心6的第二心柱312，叠合后的各第二铁心饼61中的第四边框构成第二单框非晶合金卷铁心6的第三心柱313，叠合后的各第二铁心饼61中的第五边框构成第二单框非晶合金卷铁心6的铁轭4。

进一步的，非晶合金带材优选采用铁基非晶合金材料制成，空载损耗低，其厚度优选为0.01-0.03mm，其宽度优选为10-150mm。各层第一铁心饼71、第二铁心饼61中的非晶合金带材的卷绕层数优选为1-20层，非晶合金带材的卷绕层数影响第一铁心饼71和第二铁心饼61两者中的各个框边的内边到外边的距离(即各框边的宽度)，同一个心柱中，各层铁心饼的非晶合金带材的卷绕层数由外层向中部递增，从而得到横截面为近似于半圆形或半长圆形或椭圆形的第一心柱311、第二心柱312、以及第三心柱313。并且，为了提升第一心柱311、第二心柱312、以及第三心柱313的横截面的填充率,即为了使第一心柱311、第二心柱312、以及第三心柱313的横截面越接近对应的半圆形或长半圆形或椭圆形，各个铁心饼的非晶合金带材的宽度可以相同，也可以不同，具体，可根据所需形成的心柱的横截面的形状进行选择。

进一步的，支撑件1优选采用硅钢带制成，当然，也可以采用类似功能的其它金属材料制成，其厚度优选为0.1-1mm，其宽度与该层第一铁心饼71或第二铁心饼61中的非晶合金带材的宽度相适应。

在生产第一铁心饼71和第二铁心饼61的过程中，先卷绕1-3层硅钢带作为支撑件1，再在支撑件1外卷绕所需层数的非晶合金带材，最后在非晶合金带材外层卷绕1-3层硅钢带作为支撑，即可得到第一铁心饼71或第二铁心饼61。

在一些可选的实施方式中，首先是将硅钢带卷绕成圆形支撑件1，再在圆形支撑件1的外侧卷绕所需层数的非晶合金带材，然后，在卷绕的非晶合金带材的外侧再卷绕硅钢带，得到圆环状的铁心饼(如图30、图31所示)，再经过圆撑方工艺加工成型得到如图28所示的方形环状的第一铁心饼71或第二铁心饼61。也就是说，本实施例的三相五柱非晶合金卷铁心为卷绕结构，铁心中没有接缝，不仅在铁心励磁过程中振动情况会减弱，有利于降低噪声，还可以进一步降低空载损耗。

进一步的，本实施例的三相五柱非晶合金卷铁心，还包括固化层(图中未示出)，固化层设于各层第一铁心饼71之间、各层第二铁心饼61之间，使各第一铁心饼71固化为一个整体以形成第一单框非晶合金卷铁心7，使各第二铁心饼61固化为一个整体以形成第二单框非晶合金卷铁心6；固化层还包裹在各第一铁心饼71、各第二铁心饼61之外，使各第一单框非晶合金卷铁心7和各第二单框非晶合金卷铁心6固化为一个整体。固化层不仅可提高三相五柱非晶合金卷铁心的结构强度和抗短路能力，降低三相五柱非晶合金卷铁心的噪声，还可以在采用套装方式装配线圈时防止非晶碎片的产生，从而提高生产的变压器的运行安全性。本实施例中，固化层可采用树脂胶或树脂漆固化而成，在实际生产过程中，固化层可先采用浸、刷、以及涂覆等处理方式再经过固化后得到。

进一步的，如图1、图10、图19所示，本实施例的三相五柱非晶合金卷铁心，还包括接地件8，接地件8设于的第一单框非晶合金卷铁心7的铁轭4和第二单框非晶合金卷铁心6的铁轭4上，用于在装配变压器时接地，以确保制得的变压器的安全性。

进一步的，本实施例的三相五柱非晶合金卷铁心，还可以包括固定件(图中未示出)。固定件可采用绑扎带，绑扎带采用绝缘材料制成，且具有一定的拉伸强度，绑扎带绑扎在拼合得到第一铁心柱31、第二铁心柱32、以及各单框非晶合金卷铁心的铁轭4上，可进一步提高多个卷单框非晶合金铁心组合拼合后的整体强度。

本实施例的三相五柱非晶合金卷铁心的有益效果如下：

(1)用于装配线圈的第一铁心柱、第二铁心柱为表面为圆、长半圆、以及椭圆等形状的凸弧面，使得配套的线圈为对应的圆、长半圆、以及椭圆等形状的线圈结构，相比于现有技术的矩形线圈结构，不仅可大大提升线圈的抗短路能力，有利于提高变压器的运行可靠性，还可以大幅减小三相五柱非晶合金卷铁心的高度，有利于降低变压器的运输高度，解决大型变压器运输困难即运输成本高的问题，可适用于大容量、高电压的变压器产品。

(2)三相五柱非晶合金卷铁心的整体结构采用单饼铁心饼组装而成，单饼铁心饼加工方便，便于进行标准化模块化生产，可大大提高三相五柱非晶合金卷铁心的生产效率。

(3)单饼铁心饼采用卷绕方式制成，铁心饼内部基本上不存在接缝，与传统的拼合方式相比，可大大减少内部的接缝数量，降低由铁心饼内部接缝产生的噪声，同时，卷绕结构可以使各层非晶合金带材之间连接更紧密，使得三相五柱非晶合金卷铁心在运行过程中的震动空间变的非常小，从而进一步降低噪声。

(4)铁轭和心柱采用圆弧过渡，可以进一步降低非晶合金带材内部应力和减少卷绕过程中对非晶合金带材的损伤，从而降低非晶合金带材的空载损耗，还可以减少铁心饼叠合过程中的修整过程，提升生产效率。

实施例2

本实施例公开一种变压器，包括铁心，且铁心采用实施例1所述的三相五柱非晶合金卷铁心。

其中，变压器可以为油浸式变压器，也可以为干式变压器，还可以是其它类型的变压器。

本实施例变压器，由于采用了实施例1所述的三相五柱非晶合金卷铁心，因此，具有抗短路能力强、空载损耗低，噪声小等优点，并且，相比于现有技术，由于采用三相五柱结构的铁心，铁心高度大幅减小，从而可以大大降低变压器的运输高度，解决大型变压器运输困难即运输成本高的问题。此外，由于铁心柱的横截面为近似于圆形或长圆形或椭圆形的形状，填充率高，可减少铜线、变压器油等其它材料使用量，降低生产成本。

实施例3

本实施例公开一种非晶合金立体卷铁心制造方法，包括：

S1，将非晶合金带材卷绕成截面形状为圆环形的铁心饼。

具体来说，首先，用硅钢带卷绕成所需内径大小的圆环，作为支撑件；然后，在该圆环的硅钢带外层卷绕足够层数的非晶合金带材，非晶合金带材的卷绕层数(比如1-20层)根据所需的铁心饼的外径进行确定；再然后，在卷绕的非晶合金带材外层再卷绕若干层(比如1-3层)硅钢带作为支撑件，即可得到具有所需内径和所需外径的截面为圆环形的铁心饼(如图30所示)。

S2，再将铁心饼从截面形状为圆环形加工成矩形，以形成第一铁心饼71和第二铁心饼61。

具体来说，采用圆撑方工艺，利用成型设备(如成型机)及模具，将圆环形铁心饼从内向外撑制成类似矩形框架结构的第一铁心饼71和第二铁心饼61。各第一铁心饼71的第一框边314和各第二铁心饼61的第三框边316、第四框边317的长度相同。

需要注意的是，本实施例中，也可以通过更换不同形状和尺寸的模具，将圆环形铁心饼从内向外撑制成正方形等其它形状、大小的框架结构的第一铁心饼71和第二铁心饼61，而不限于加工成矩形的第一铁心饼71和第二铁心饼61。

S3，将多个第一铁心饼71以第一框边314的外边为基准进行堆叠、固化后，得到第一单框非晶合金卷铁心7，同时，将步骤S2制得的多个第二铁心饼61以第三框边316的外边为基准进行堆叠、固化后，得到第二单框非晶合金卷铁心6。

具体来说，第一单框非晶合金卷铁心6的制作过程包括：取两组第一铁心饼71(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、……、An-1、An)，将宽度最小的A1放置在最下层作为堆叠的第一个第一铁心饼71，再依次在A1上堆叠A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、……、An-1、An，直至完成一组第一铁心饼71的堆叠，然后，再依次在An上堆叠An-1、……、A3、A2、A1,直至完成另一组第一铁心饼71的堆叠，在实际操作中，可根据对第一铁心柱31的横截面形状的需求调整第一铁心饼71的数量和宽度，对应的An可具体表示为bn、cn、en(具体如图6、图15、图24所示)并且，在各层第一铁心饼71之间涂刷树脂胶或树脂漆进行固化，在堆叠的过程中保持各个第一铁心饼71的第一框边314的外边相齐平和保持各个第一铁心饼71的第二框边315的内边相齐平，使得各层第一铁心饼71以第一单框非晶合金卷铁心7的第二对称轴11为中心对称分布，各层第一铁心饼71的第一框边314的对称轴与第一单框非晶合金卷铁心7的第一对称轴5处于同一直线上，，从而在堆叠后的各个第一铁心饼71的第一框边314的外边侧构成第一拼接组合直边121、在堆叠后的各个第一铁心饼71的第一框边314的内边侧构成阶梯状的第一外围台阶边10，得到叠合后的第一单框非晶合金卷铁心7；之后，可在堆叠形成的第一单框非晶合金卷铁心7的外部涂刷涂刷树脂胶或树脂漆进行固化处理，使第一单框非晶合金卷铁心7固化成稳定的整体，并确保第一单框非晶合金卷铁心7的电磁性能不发生改变。在实际操作过程中，第一铁心饼71的堆叠过程可借助自动化定位设备等装置，以提高堆叠效率和效果。

第二单框非晶合金卷铁心6的制作过程包括：取两组第二铁心饼61(B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、……、Bm-1、Bm)，将宽度最小的B1放置在最下层作为堆叠的第一个第二铁心饼61，再依次在B1上堆叠B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、……、Bm-1、Bm，直至完成一组第二铁心饼61的堆叠，然后，再依次在Bm上堆叠Bm-1、……、B3、B2、B1,直至完成另一组第二铁心饼61的堆叠，在实际操作中，可根据对第二铁心柱32的横截面形状的需求调整第二铁心饼61的数量和宽度，对应的Bm可具体表示为am、dm、fm(具体如图9、图18、图27所示),并且，在各层第二铁心饼61之间涂刷树脂胶或树脂漆进行固化，在堆叠的过程中保持各个第二铁心饼61的第三框边316的外边相齐平和保持各个第二铁心饼61的第五框边318的内边相齐平，使得各层第二铁心饼61以第二单框非晶合金卷铁心6的第二对称轴11为中心对称分布，各层第一铁心饼71上的第三框边316和第四框边317的对称轴与第二单框非晶合金卷铁心6的第一对称轴处于同一直线上，从而在堆叠后的各个第二铁心饼61的第三框边316的外边侧构成第二拼接组合直边122、在堆叠后的各个第二铁心饼61的第三框边316的内边侧构成阶梯状的第二外围台阶边13、以及在堆叠后各个第二铁心饼61的第四框边317的外边侧构成阶梯状的第三外围台阶边14，得到叠合后的第二单框非晶合金卷铁心6；之后，可在堆叠形成的第二单框非晶合金卷铁心6的外部涂刷涂刷树脂胶或树脂漆进行固化处理，使第二单框非晶合金卷铁心6固化成稳定的整体，并确保第二单框非晶合金卷铁心6的电磁性能不发生改变。在实际操作过程中，第二铁心饼61的堆叠过程可借助自动化定位设备等装置，以提高堆叠效率和效果。

本实施例中，步骤S3中固化处理的温度优选为60-150℃，固化处理的时间优选为60-120min。固化处理过程优选在隧道式改烘箱中进行。

进一步的，在步骤S2之后、以及步骤S3之前，还包括：

S201,对上述制得的类似矩形框架结构的第一铁心饼71和第二铁心饼61进行热处理退火，热处理退火过程不仅可以消除铁心饼卷绕过程中以及圆撑方过程中产生的内应力，有利于降低第一铁心饼71和第二铁心饼61的空载损耗，而且可以对第一铁心饼71和第二铁心饼61进行定形，稳定尺寸，防止第一铁心饼71和第二铁心饼61反弹变形，还可以改善第一铁心饼71和第二铁心饼61中非晶合金带材内部的磁畴排列方向，改善导磁性能，热处理退火成型后的铁心饼稳定性强，可进行吊装、移动等操作。

本实施例中，热处理退火的温度优选为300-400℃，热处理退火的时间优选为30-150min。

本实施例中，热处理退火过程是在保护气体氛围下进行，保护气体为氮气或惰性气体，以防止热处理退火过程中铁心饼发生锈蚀。

本实施例中，热处理退火过程是在直流磁场条件进行，即在热处理退火过程时对第一铁心饼71和第二铁心饼61附加直流磁场，以改善第一铁心饼71和第二铁心饼61中的非晶合金带材的工作磁畴方向，从而可以全面消除第一铁心饼71和第二铁心饼61成型应力和改善铁心饼的磁性能。

S4，将两个第一单框非晶合金卷铁心7和两个第二非晶合金卷铁心6进行拼合，得到三相五柱非晶合金卷铁心。

具体来说，将其中一个第一单框非晶合金卷铁心7中的其中一个第一心柱311的第一拼接组合直边121和另一个第一单框非晶合金卷铁心中7的其中一个第一心柱311的第一拼接组合直边121拼合，以形成第一铁心柱31；将两个第二单框非晶合金卷铁心6的第二心柱312的第二拼接组合直边122分别与两个第一单框非晶合金卷铁心7中的另一个第一心柱311的第一拼接组合直边121拼合，以形成第二铁心柱32；并且，在两个拼合的拼接组合直边之间放置绝缘层9，使两个相邻单框非晶合金卷铁心绝缘隔开，避免直接接触造成的多点接地，从而可防止变压器在运行中烧毁；然后，通过浸、刷、涂覆等任意方式在三相五柱非晶合金卷铁心中的各单框非晶合金卷铁心的外围形成树脂胶层或树脂漆层，使四个单框非晶合金卷铁心固化成一个整体，从而提高三相五柱非晶合金卷铁心的强度和抗短路性能，以及降低三相五柱非晶合金卷铁心的噪声。在各单框非晶合金卷铁心的拼合过程可以借助专用的组合设备，以提高堆叠效率和效果。

本实施例的三相五柱非晶合金卷铁心的制造方法，可以有效降低三相五柱非晶合金卷铁心的空载损耗和噪声，提高抗短路性能，且操作简单，生产效率高，还有利于实现自动化生产。

可以理解的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，然而本发明并不局限于此。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变形和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种三相五柱非晶合金卷铁心，其特征在于，包括两个第一单框非晶合金卷铁心(7)、两个第二单框非晶合金卷铁心(6)，

两个所述第一单框非晶合金卷铁心和两个所述第二单框非晶合金卷铁心并列设置，且两个第一单框非晶合金卷铁心处于两个第二单框非晶合金卷铁心之间，

所述第一单框非晶合金卷铁心包括两个第一心柱(31)，其中一个第一单框非晶合金卷铁心中的一个所述第一心柱和另一个第一单框非晶合金卷铁心中的一个第一心柱拼合形成第一铁心柱，

所述第二单框非晶合金卷铁心包括一个第二心柱(32)、一个第三心柱(33)，两个第二单框非晶合金卷铁心的第二心柱分别与两个所述第一单框非晶合金卷铁心中的另一个第一心柱拼合形成第二铁心柱，两个第二单框非晶合金卷铁心的第三心柱分别形成两个第三铁心柱，

且所述第一铁心柱的表面、所述第二铁心柱的表面均为凸弧面。

2.根据权利要求1所述的三相五柱非晶合金卷铁心，其特征在于，所述第一铁心柱、所述第二铁心柱的横截面形状相同，其形状均为圆形、长圆形、以及椭圆形中的一种，

所述第三铁心柱的横截面的形状为半圆形、半长圆形、以及半椭圆形中的一种。

3.根据权利要求2所述的三相五柱非晶合金卷铁心，其特征在于，所述第一单框非晶合金卷铁心的铁轭(4)的横截面的形状与所述第一心柱的横截面的形状相同，

所述第二单框非晶合金卷铁心的铁轭(4)的横截面的形状与所述第二心柱或所述第三心柱的横截面的形状相同。

4.根据权利要求2所述的三相五柱非晶合金卷铁心，其特征在于，所述第一单框非晶合金卷铁心包括多层前后叠合在一起的周长不同的第一铁心饼(71)，

每层所述第一铁心饼为矩形，其具有两个第一框边(314)和两个第二框边(315)，多个所述第一框边用于形成第一单框非晶合金卷铁心的所述第一心柱，多个所述第二框边用于形成所述第一单框非晶合金卷铁心的铁轭，

所述第二单框非晶合金卷铁心包括多层前后叠合在一起的周长不同的第二铁心饼(61)，

每层所述第二铁心饼为矩形，其具有一个第三框边(316)、一个第四框边(317)、以及两个第五框边(318)，多个所述第三框边用于形成所述第二单框非晶合金卷铁心的第二心柱，多个所述第四框边用于形成所述第二单框非晶合金卷铁心的第三心柱，多个所述第五框边用于形成所述第二单框非晶合金卷铁心的铁轭。

5.根据权利要求4所述的三相五柱非晶合金卷铁心，其特征在于，所述第一心柱的横截面由第一拼接组合直边(121)和第一外围台阶边(10)围合而成，

所述第一外围台阶边包括依次设置的多个第一台阶，各个所述第一台阶的顶点均处于第一外接弧面上，所述第一外接弧面的形状为半圆形或半长圆形或半椭圆形；

所述第二心柱的横截面由第二拼接组合直边(122)和第二外围台阶边(13)围合而成，

所述第二外围台阶边包括依次设置的多个第二台阶，各个所述第二台阶的顶点均处于第二外接弧面上，所述第二外接弧面的形状为半圆形或半长圆形或半椭圆形；

所述第三心柱的横截面由第三拼接组合直边(123)和第三外围台阶边(14)围合而成，

所述第三外围台阶边包括依次设置的多个第三台阶，各个所述第三台阶的顶点均处于第三外接弧面上，所述第三外接弧面的形状为半圆形或半长圆形或半椭圆形。

6.根据权利要求5所述的三相五柱非晶合金卷铁心，其特征在于，还包括绝缘件(9)，所述绝缘件设于所述第一单框非晶合金卷铁心与所述第一单框非晶合金卷铁心拼合的拼合面之间、以及所述第一单框非晶合金卷铁心与所述第二单框非晶合金卷铁心拼合的拼合面之间。

7.根据权利要求4所述的三相五柱非晶合金卷铁心，其特征在于，所述第一框边的内边和所述第二框边的内边之间、所述第三框边的内边和所述第五框边的内边之间、以及所述第四框边的内边和所述第五框边的内边之间均通过圆弧连接，该圆弧的半径r为：2≤r≤20mm。

8.根据权利要求4所述的三相五柱非晶合金卷铁心，其特征在于，所述第一铁心饼、所述第二铁心饼均包括卷绕成型的非晶合金带材(2)和包裹在所述非晶合金带材表面的支撑件(1)，

所述非晶合金带材采用铁基非晶合金材料制成，其厚度为0.01-0.03mm，其宽度为10-150mm；

所述支撑件采用硅钢带制成，其厚度为0.1-1mm。

9.根据权利要求4所述的三相五柱非晶合金卷铁心，其特征在于，还包括固化层，所述固化层设于各层第一铁心饼之间、各层第二铁心饼之间、以及包裹在各所述第一铁心饼、各所述第二铁心饼之外。

10.一种变压器，包括铁心，其特征在于，所述铁心采用权利要求1-9任意一项所述的三相五柱非晶合金卷铁心。

11.一种三相五柱非晶合金卷铁心的制造方法，包括：

S1，将非晶合金带材卷绕成截面形状为圆环形的铁心饼；

S2,将铁心饼由截面形状为圆环形加工成矩形，以形成第一铁心饼(71)和第二铁心饼(61)；

S3，将多个第一铁心饼以第一框边(314)的外边为基准进行堆叠、固化后，得到第一单框非晶合金卷铁心(7)，

同时，将多个第二铁心饼以第三框边(316)的外边为基准进行堆叠、固化后，得到第二单框非晶合金卷铁心(6)；

S4，将两个第一单框非晶合金卷铁心和两个第二非晶合金卷铁心进行拼合，得到三相五柱非晶合金卷铁心。

12.根据权利要求11所述的三相五柱非晶合金卷铁心的制造方法，其特征在于，所述步骤S2之后、以及所述步骤S3之前，还包括：

S201,对第一铁心饼和第二铁心饼进行热处理退火，其中，热处理退火的温度为300-400℃，热处理退火的时间为30-150min。

13.根据权利要求12所述的三相五柱非晶合金卷铁心的制造方法，其特征在于，所述热处理退火过程在保护气体氛围下进行，所述保护气体为氮气或惰性气体，且所述热处理退火过程在直流磁场环境下进行。

Images