CN1190243A

CN1190243A - 卷绕铁心式电力变压器及其制造装置

Info

Publication number: CN1190243A
Application number: CN97102412A
Authority: CN
Inventors: 河上佳之
Original assignee: KANEDA SEISAKUSHO CO Ltd
Current assignee: KANEDA SEISAKUSHO CO Ltd
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 1998-08-12

Abstract

一种费用低廉,可以进行使断面形状保持真圆的高精度加工的卷绕铁芯式电力变压器,其是通过由电子控制式锻压机,改变冲切尺寸冲切带状的硅钢板的边缘,卷绕于卷心7g,卷心7g部分的中空部分就成为线圈12卷绕空间,在具有卷绕线圈12的断面圆形或半圆形的脚部11的“口”字形的卷芯7g上,由卷绕工序精密卷绕适宜的积层厚度,用绝缘性树脂形成与上述圆柱形脚部11的外周保持微小间隙的具有稍大内径,并由纵向分割成2部分的构件1a、1b组成的。

Description

卷绕铁心式电力变压器及其制造装置

本发明涉及可以在由电子控制的锻造机上以极高的精度加工成的断面呈圆形的卷绕铁心上，使用适合的卷线架，以低廉的生产费用大量生产的，用于电子机器等上的卷绕铁心式电力变压器。

以往，这种电力变压器其组成是：将硅钢板冲出E形以及I形，或长方形，用剪断机冲切外形，将上述钢板对接，按要求的数量重叠，或插入线圈的卷线架，组成俯视：“日”字或“口”字形，形成铁心，在将导线卷绕在大体方形的卷线架上的中空部分上，插入配置上述钢板，形成铁心的脚部，使卷线和铁心形成电磁联系。

另外，以往的电力变压器，由于由一片片钢板重叠，因而上卷层和下卷层错位，存在着积层作为铁心形成后，很难保持断面形状绝对正方形的缺点。因而，卷线架的内侧方形部分与断面不协调一致，产生多余的空间，钢板的利用效率下降，另外，材料的成品率也下降，制造工时增大，结果，产品成本提高，进而，还存在不适于大批量生产等缺点。

本发明的目的就是为了解决这种以往的问题，提供一种装置的设备费用低廉，可以很容易进行保持断面形状为真圆的高精度加工，并且，利用钢板的轧制方向性而使铁损减少的卷绕铁心，在他动旋转的卷线架上实施绕线，使电磁连结紧密，外部漏磁少的卷绕铁心式电力变压器。

如果用针对实施例的图1至图15说明为实现上述目的的本发明的构成，则本发明是如下述那样形成的卷绕铁心式电力变压器。在由电子控制的锻压机7d，分阶段地裁剪同一宽度W的硅钢板7b，成形卷线的线圈12占据的空间部分21时，以线圈12郑线部分11的长度A为一定，并且按照从带板7b的端头的最小值W₀，依次增大至带板7b的宽度W那样冲切线圈12绕线部分11的宽度D，其后，相反地依次冲切直至减少到另一端宽度最小值W₀，并且，从带板7b的端头的最小值B₀开始，按照用(B₀+rπ)表示的增大尺寸依冲切卷绕铁心10的磁轭部分10a的长度成形，以与上述锻压机7d同步驱动转动的卷绕机7f上装着的卷心7g为轴，卷绕规定的积层厚度，对形成有卷绕线圈12的卷绕部11的断面呈圆形或半圆形的上述卷绕铁心10实施退火加工，用绝缘合成树脂形成与上述圆柱形脚部11的外周保持微小间隙那样的具有稍大内径，并且由纵向切割分割成2部分的构件1a、1b组成的，在两端具有凸边1f的断面圆形筒状的线圈12卷线用绕线架1，通过使该2构件1a、1b组合固定，就形成在其外周上具有与外部的转动驱动齿轮2a啮合的齿轮2的凸边1f的圆筒形卷线架1，插入嵌装该线圈12卷绕用卷线架1，使其可以在上述卷绕铁心10的断面圆形，或将断面半圆形背靠背组成断面圆形从而形成的脚部11的外周上转动，通过由外部的转动驱动齿轮2a转动驱动上述卷线架1的凸边1f的齿轮2，将固定于上述卷线架1的凸边1f一端的绝缘导线，卷绕在卷绕用卷线架1上。加工结束。

本发明是上述线圈12的卷绕部11的断面形状使圆形穿过内部，在与卷线架1之间形成间隙11a的形状的卷绕铁心式电力变压器。

本发明还是上述线圈12卷绕部11的断面形状为多角形的卷绕铁心10的卷绕铁心式电力变压器。

本发明由于是具有以上那样构成的卷绕铁心式电力变压器，因而，用于本发明的卷绕铁心10，在卷绕带状硅钢板7b之前，由电子控制的锻压机7d依次改变硅钢板7b的切边尺寸，形成线圈12卷绕部分11的冲切部分(线圈12的占积部分)21，切边加工后卷绕于卷心7g，由此，卷心7g的中空部分成为线圈12绕线的空间部分，自动精确地完成具有所希望的圆形或半圆形断面形状的，形成有线圈12的卷绕部分11(脚部)的“口”字形的卷绕铁心10。而且，上述断面为圆形的铁心11，是将断面为半圆形的铁心11的两个背靠背组合，形成具有适宜的积层厚度r_n的圆柱形脚部(线圈卷绕部)11的卷绕铁心10。

这样，在断面为圆形的脚部(线圈卷绕部)11形成后，在卷绕线圈12的卷线架1，用绝缘性合成树脂成形2个半圆筒形，使其内侧对齐接合形成圆筒形状，在将该卷绕架1嵌入上述断面为圆形的脚部(线圈卷线部)11后，通过形成于卷绕架1外周的齿轮与外部的转动驱动机的齿轮2a咬合驱动卷绕架1，卷绕导线12。通过这样的配置，不仅卷线方便，而且可以使卷绕铁心和线圈12之间的电磁连结特性显著提高。

图1是本发明实施例的铁心卷绕装置的一例。

图2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是铁心冲切尺寸图。

图3是卷绕铁心卷绕后的外观斜视图。

图4线圈卷绕架的斜视图。

图5是组合后的线圈卷绕架的横断面图。

图6是在卷绕架上绕线的状态的外观图。

图7是将心式卷绕铁心和线圈组合后一例的横断面图。

图8是组合心式卷绕铁心和线圈后一例的纵断面图。

图9是壳式铁心和线圈组合后一例的纵断面图。

图10是将壳式铁心的部件组成1组后一例的斜视图。

图11是壳式铁心与线圈组合后的纵断面图。

图12是壳式铁心与线圈组合后(图11的L-L线)的横断面图。

图13是壳式铁心与线圈组合后的侧面图。

图14是使绕线部的断面的圆形的一部分穿过内部的呈凸形的卷绕铁心一例的横断面图。

图15是卷线部的断面为多角形的卷绕铁心一例的横断面图。

以下，参照附图说明本发明的实施例。

图中，图1至图15是展示本发明实施例的图，图1是本发明实施例的铁心卷绕装置的一例。图2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是铁心冲切尺寸图。图3是卷绕铁心卷绕后的外观斜视图。图4线圈卷绕架的斜视图。图5是组合后的线圈卷绕架的横断面图。图6是在卷绕架上绕线的状态的外观图。图7是将心式卷绕铁心和线圈组合后一例的横断面图。图8是组合心式卷绕铁心和线圈后一例的纵断面图。图9是壳式铁心和线圈组合后一例的纵断面图。图10是将壳式铁心的部件组成1组后一例的斜视图。图11是壳式铁心与线圈组合后的纵断面图。图12是壳式铁心与线圈组合后(图11的L-L线)的横断面图。图13是壳式铁心与线圈组合后的侧面图。图14是使绕线部的断面的圆形的一部分穿过内部的呈凸形的卷绕铁心一例的横断面图。图15是卷线部的断面为多角形的卷绕铁心一例的横断面图。

即，在将同一宽度W的硅钢板7b的边缘，由电子控制的锻压机分阶段地冲切形成卷绕的线圈12占据的部分21时，将线圈12卷绕部11的长度A设为一定，并且，将线圈12卷绕部11的宽度D按照从带板7b的端部的最小值W₀依次增大至带板7b的幅宽那样地冲切，此后，相反依次冲切直至减少到另一端宽度的最小值W₀，而且，将卷绕铁心10的磁轭部10a的长度，从带板7b端部的最小值B₀开始，依次按照用(B₀+rπ)表示的增大尺寸冲切成形，以安装于与上述电子控制的锻压机7d同步驱动转动的卷绕机7f上的卷心7g为轴，在“口”字形上卷绕规定的积层厚度r_n，将形成的磁轭脚部11的卷绕线圈12有卷绕部11做成断面为圆形或半圆形，对溶敷了卷绕开始端10b以及卷绕结尾端10e的上述卷绕铁心10，实施退火处理。

如以附图详细说明以下步骤，则图3、图9及图10是展示由上述步骤制造的用于本发明的卷绕铁心的构造图。

要求图1说明用于本发明的卷绕铁心式电力变压器的卷绕铁心的构造和其制造过程的一例。根据图1说明卷绕本发明的卷绕铁心式电力变压器的卷绕铁心10的装置的一例。7a是安装由剪断机(纵剪切机)切成一定宽度W的硅钢板的带板7b，从带板7b的一端向下一个锻压机7d输送的带状板材支架。锻压机7d装有阴阳金属模7e，由电子控制装置和步进电机依次移动金属模7e的安装间隔，可以在每冲程改变冲压宽度。

即，由NC控制装置控制，向锻压机7d输出带板7b的“输送机”，在卷绕一圈规定尺寸中指定存储、写入、调出，同时还指定钢板的卷绕数(转数)。而且，还存储保存几种制作方法不同的铁心用钢板，由于对于每种方法调出软件号就可以使用，因而，可以在一台装置中使用多种方法制作。

还可以用控制盘或终端在极短的时间内改变尺寸。进而，NC控制机在控制输送装置的同时，还控制卷绕机的自动、微动、转动等的动作。

NC钢板输送机和NC控制机，以及锻压机7的金属模的伺服电机和NC控制机分别由接口电路连接。

即，工序的最初的卷绕加工，由伺服电机从起点0的设定开始，从钢板的冲切部，也就是从最小宽度处开始。

输送装置、锻造机、卷绕机材料(钢板)搭载机等的同步，由来自检测机(传感器)以及NC控制机的指令动作。

壳式铁心的卷绕开始，是在前一工序的卷绕结束后，(控制金属模型)从材料宽度最宽的位置，移动至冲切最大部分，回到0点，而此时，使输送机、冲压机、以及卷绕机停止，可以继续连续移动加工。

这样，边依次改变冲切尺寸和间隔边冲切形成线圈12的卷绕部11，并把同一宽度W的硅钢板7b，在接着的铁心卷绕机7f的卷心7g上，在厚度方向上积层，连续闭路状地卷绕的输送状态如图1所示。

此时冲切部分的尺寸如图2(a)～(e)所示，最内侧(卷绕开始端)的铁心的线圈12卷绕部11，为最狭幅宽W₀×长度A的尺寸，接着的磁轭部10a的尺寸冲切形成最内侧(最短)长度B₀×一定宽度W，即，分阶段地经过磁轭部分10a的最内侧的长度B₀冲切线圈12的占空部分21。接下来的线圈12的卷绕部11以及磁轭部分10a的尺寸，是与前述同样的幅宽W₀×长度A以及长度B₀×一定宽度W。

线圈12的卷绕部11的尺寸，幅宽D只相当于一张钢板的厚度，即，幅宽W₀+D＝W₁，长度＝A，也就是宽度W₁×长度A。与之连接的磁轭部分10a的尺寸，由于只增大带板1张厚度的曲率半径，因而成为长度(B₀+r₁π)×一定幅宽W。而后，与前述相同，接着为幅宽W₁×长度A的线圈12的卷绕部11和长度(B₀+r₁π)×一定幅宽W的磁轭部分10a。

如此依次增大铁心的线圈12卷绕部11的幅宽W₁～n以及磁轭部10a、10a的长度，最后，线圈12卷绕部11的幅宽为最大幅宽W＝W₃，磁轭部分10a的幅宽为(B₀+r₃π)(图2(c))，其后，线圈12卷绕部11的幅宽再次减少成为W₄，磁轭部分10a的长度变为(B₀+r₄π)(图2(d))，而后最外侧(另一端)的尺寸如图2(e)所示，线圈12卷绕部11的尺寸变为幅宽W₀×长度A，磁轭部10a的尺寸变为宽W×长(B₀+r₄π)。

以上，就各部分的尺寸的理论值进行了说明，但是在积层厚度r_n和钢板宽度W的值略有不同的情况下，即，线圈12卷绕部11的断面形状为WW₃r_n，也就是真圆形状，卷绕成的铁心10如图3所示的尺寸，将其卷绕开始端10b以及卷绕结束端10e用焊接或粘接剂固定于铁心10主体上，卷绕铁心10即完工。

由与锻压机7d同步转动的卷绕机7f，以卷心7g为轴卷绕成“口”字形之后，实施退火工序就完成了卷绕铁心10。

以上，如图3所示，说明了在心式铁心的变压器用的“口”字形上精密卷绕成的卷绕铁心10，但是，与以上不同，如图9～图10所示，也可以将在壳式铁心的变压器用的“口”字形上精密卷绕成的具有断面半圆形的脚部11的2个卷绕铁心10背对背接合，由焊接式粘接形成断面为圆形的线圈12的卷绕部11的壳式铁心型变压器。

另外，用于本发明的卷绕铁心式电力变压器的卷绕铁心10，在由电子控制的锻压机7d，将同一宽度W的硅钢板的板带7d的边缘分阶段冲压，形成卷绕线圈12所占据的空间21时，如前所述，只是卷绕线圈12的脚部11的一方，与用于本发明的卷绕成上述的“口”字形的卷绕壳式铁心不同。如图3所示，即使是成“口”字形卷绕的卷绕铁心10的两边的卷绕线圈12的脚部11，具有断面呈圆形的线圈12的卷绕部分，以及磁轭部10a位于上下外侧的心式卷绕铁心，不用说也完全是可以应用同样构造的卷绕铁心10。

另外，在卷绕时，如图14所示，将滑动于卷绕架2内周的卷绕铁心10的脚部11的断面形状，制成圆柱的一部分穿过内部，形成间隙11a的凸形状，或如图15所示，制成多角形，在可以使卷绕铁心10和卷线架1的转动摩擦减小的同时，在作为变压器使用时，由于铁心10和卷线架1之间形成有间隙，可以谋求空气的流通，抑制温度的上升。

如上所述那样的断面非圆形的卷绕铁心10，可以由电子控制的锻造机冲切用于本发明的带状硅钢板，以很高的精度由形成断面形状的卷绕制造工程极容易地制造出，另外，在浸于冷却用油时，具有使冷却用油的流动圆滑地进行的优点。

用尿素树脂等的绝缘性耐热合成树脂材料，形成如图4、5及图6所示的，与形成圆柱形的上述脚部11的外周保持少许间隙那样地具有稍大内径，并且，由在纵向(图4、5上下)分成2部分的构件1a、1b组成的，在两端具有凸边1f的断面为圆筒形的线圈12用卷线架1，它们的接合部位如两者相互咬合那样，形成嵌合用的凸状条纹1c以及凹状沟部1d，将该两构件沿着形成上述圆柱形的两脚部11的外周，将上述嵌合用凸状条纹1c以及凹状沟部1d嵌合粘接，形成卷绕线圈12的圆筒状的卷线架1，游嵌安装该卷线架1使其与脚部11保持上述少许间隙并可在圆柱状脚部11的外周转动，由形成于上述凸部1f的外周上的，与外部的转动驱动齿轮2a咬合的齿轮2转动，使该线圈12的卷绕用的卷线架1，可以在上述卷绕铁心10的断面为圆柱形脚部11的外周转动。

接着，在如此安装着的线圈12的卷绕用卷线架1的一端的凸部1f的外侧，在设置的固定部位上固定绝缘导线12的开始端12a，外部的转动驱动机的驱动轴啮合于上述卷线架1的凸部1f的外周的齿部，通过转动驱动，线圈12卷绕用卷线架1在形成上述圆柱形的脚部11的外周转动，因而，只按规定的圈数将导线卷绕于上述线圈12的卷线架1上，绕线完成后，固定绕线结束端12b。

这样一来，如图6所示，在制成的卷绕铁心10上，通过由外部的转动驱动机的驱动轴转动驱动线圈12，将导线12卷绕在卷线架1上，就可以制成电力变压器、电抗器、电感器等。

进而，如图11、12、14、15所示，在线圈12上安装与卷线架1同样构造的另一卷线架3，通过卷绕绕组22作为二次线圈22，就可以构成多层线圈。如图15所示，在卷绕架1上，将卷绕部分在轴方向上分成2部分，就可以卷绕成相邻的一次线圈12、二次线圈22。

以上，说明了具有代表性的本发明的实施例，但是，本发明并不仅限于这些实施例的构造，在具有本发明所述的上述构成必要条件，并且达到本发明的目的，具有以下效果的范围内，可以适宜改变实施。

用于本发明的卷铁心式电力变压器中的卷绕铁心，是分阶段地冲切带状钢板的边缘，安装在锻压机上的金属模，由于可以在电子控制下微量移动，因而可以达到自由地实现细微尺寸变更的效果。

另外，本发明构造的卷绕铁心式电力变压器，由电子控制装置依次移动硅钢板材，与此同时，可以微量移动阴阳金属冲模，依次变更直线形的冲切部分尺寸以及间隔，正确并且高精度地自动冲切加工，进而，不对其进行精加工，就可以直接以流水作业输送至下面的铁心卷绕工序，还可以直接进行绕组12的绕线工序，并且，钢板的利用率比以往节约约13％，精加工尺寸均一的卷绕铁心，不需要装配工序，是可以大量生成的制造成本低廉的卷绕铁心式电力变压器。

再有，用于本发明的卷绕铁心式电力变压器的卷绕铁心，由于硅钢板的压轧方向正如与磁束通过的方向一致，因而可以充分利用钢板的方向特性，由于线圈的卷心是圆形，长度变短，因而，阻抗损失小，密合性高，由于可以使卷铁心和线圈的电磁连系紧密，因而外部漏磁极少，从使用仪器产生出的电磁噪音也很少，发热量也很小，具有以往方法所不及的显著的优异效果。

Claims

1.一种卷绕铁心式电力变压器，其构成方式是：在由电子控制的锻压机(7d)，分段地冲切同一宽度(W)的硅钢板带(7b)，成形卷绕线圈(12)的占据空间(21)时，使线圈(12)卷绕部(11)的长度(A)为一定，并且，从带板(7b)的最小值(W₀)开始，依次增大至带板(7b)的宽度(W)那样地冲切线圈(12)的卷绕部(11)的宽度(D)，之后，相反地依次冲切直至减小到另一端的宽度的最小值(W₀)，而且，按照从带板(7b)端头的最小值(B₀)开始依次到用(B₀+rπ)表示的增大尺寸冲切卷绕铁心(10)的磁轭部分(10a)的长度成形，以安装在与上述锻压机(7d)同步转动的卷绕机(7f)上的卷心(7g)为轴，卷绕规定积层厚度，对形成卷绕线圈(12)的卷绕部分(11)的断面为圆形或半圆形的上述卷绕铁心实施退火加工，用绝缘性合成树脂形成与上述圆柱形脚部(11)的外周保持微小间隙那样的具有稍大内径，并且由纵向分割成2部分的构件(1a)、(1b)构成的，在两端具有凸边(1f)的断面呈圆筒形的线圈(12)的卷绕用卷线架(1)，通过合并固定该两部件(1a)、(1b)，形成在其外周上具有与外部的转动驱动齿轮(2a)咬合的齿轮(2)的凸边(1f)的圆筒形卷线架(1)，将该线圈(12)的卷绕用卷线架(1)，如可以在上述形成卷绕铁心(10)的断面圆形的圆柱形的脚部(11)的外周上转动那样地嵌插入安装，固定于上述卷线架(1)的凸边(1f)一端的绝缘导线(12)，通过由外部的转动驱动机的齿轮(2a)转动驱动卷线架(1)的凸边(1f)的齿轮(2)，而卷绕于卷绕用卷绕架(1)，从而形成卷绕铁心式电力变压器。

2.权利要求1中所述的卷绕铁心式电力变压器，其线圈(12)卷绕部(11)的断面形状是使圆形穿过内部，在与卷线架(1)之间形成间隙(11a)的形状。

3.权利要求1所述的卷绕铁心式电力变压器，其线圈(12)卷绕部(11)的断面形状是多角形的卷绕铁心(10)，其中，r表示从卷绕铁心的卷绕机(7f)的卷心(7g)的角部开始的曲率半径，r₂、r₃、r₄…表示上述r的任意值，π是圆周率。