CN201540804U - 卷铁芯变压器及其铁芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于卷铁芯变压器的铁芯，该铁芯利用铁芯材料卷制而成，且该铁芯沿其厚度延伸的方向具有拼接缝，所述拼接缝为弯曲形缝。由弯曲形拼接缝连接的铁芯，其拼接处的面积显著增加，使铁芯的磁阻显著减小；由该铁芯形成的开口式卷铁芯变压器能有效降低铁芯拼接面间的磁阻，明显降低了卷铁芯变压器的铁损，从而降低了卷铁芯变压器的空载损耗，提高了该卷铁芯变压器的效率。本实用新型还公开了一种包括上述铁芯的卷铁芯变压器，其工作效率较高。

Description

卷铁芯变压器及其铁芯

技术领域

本实用新型涉及工业制造领域，特别是涉及一种用于卷铁芯变压器的铁芯。本实用新型还涉及一种包括上述铁芯的卷铁芯变压器。

背景技术

变压器广泛应用于电力、冶金、化工行业，随着我国经济建设的快速发展，市场对于变压器的需求日益增大，不仅要求其性能稳定、运行安全，而且要求其效率高，低损耗已成为变压器的一个重要设计目标。

开发低损耗变压器的主要手段是采用新材料，应用新结构和新工艺。众所周知，新材料的开发很难在较短的时间内取得较好的开发效果；而变压器的结构经过多年优化，也很难在短期内使其结构发生大的变化；所以，想开发出损耗更低的变压器，需要在制造工艺上找解决方案。

卷铁芯变压器的铁芯是用硅钢片等铁芯材料连续卷制而成，其能保证磁通流通方向与硅钢带的晶粒取向一致，使材料的优良性能得到完全发挥，从而让变压器的铁损降低。因此，卷铁芯变压器在变压器行业中得到广大业内人士的认可。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的卷铁芯三相三柱式变压器的结构示意图。

将卷铁芯技术推广到三相变压器，可制成三相三柱式变压器铁芯，它由两个相同的内框1和一个外框2组成，每一铁芯柱都由两个不同的框柱组成。

卷铁芯变压器通电后，磁通在各铁芯里流动，因为铁芯本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁芯的断面上形成闭合回路并产生电流，使变压器的损耗增加，且铁芯里的磁阻越大，变压器的损耗越大。但封闭式卷铁芯制造时绕线麻烦，工艺复杂，无法维修。因此，卷铁芯变压器在我国变压器行业中得不到大力推广。

请参考图2和图3，图2为现有技术中铁芯的结构示意图；图3为图2所示铁芯的左视示意图。

为了简化卷铁芯变压器的制作工艺，提高卷铁芯的可维护性，日、韩、美等发达国家采用开口式铁芯形成卷铁芯变压器，其制造工艺为：铁芯3卷制完成后，先沿其轴线方向切开一条直线形缝隙4，然后将绕制好的导线包(图中未示出)从该缝套在铁芯3上，完成器身装配。从而有效简化绕线操作，解决了在卷铁芯上直接绕线和无法维修的缺陷。

相对于封闭式卷铁芯变压器，开口式变压器的制造工序相对简单，但是因为铁芯是通过直线形拼接的方式形成，使铁芯磁阻增加，从而引起卷铁芯的铁损增加，使卷铁芯变压器的效率降低。

如何降低铁芯拼接面间的磁阻，降低卷铁芯变压器的损耗，从而提高卷铁芯变压器的效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于卷铁芯变压器的铁芯，该铁芯工作时磁阻较小，利用该铁芯制作的卷铁芯变压器能有效降低卷铁芯变压器的铁损，从而提高卷铁芯变压器的工作效率。本实用新型还提供一种包括上述铁芯的卷铁芯变压器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种铁芯，用于卷铁芯变压器，该铁芯利用铁芯材料卷制而成，且该铁芯沿其厚度延伸的方向具有拼接缝，所述拼接缝为弯曲形缝。

优选地，所述弯曲形缝为锯齿形缝。

优选地，所述锯齿形缝中，相邻的锯齿边形成60度夹角。

优选地，所述铁芯采用至少两片铁芯材料首尾相接并卷制而成，相邻所述铁芯材料通过弯曲形缝拼接。

本实用新型还提供一种卷铁芯变压器，包括上述任意一项所述的铁芯。

本实用新型提供的铁芯，其拼接处采用弯曲形缝隙连接在一起，使拼接处的拼接面积显著增加，由于经过拼接面的磁力线数目是一定的，其接触面积增加势必导致经过拼接面的磁力线密度减小，从而有效降低铁芯拼接面间的磁阻，进而铁芯的铁损，降低铁芯的空载损耗。

在一种优选的实施方式中，制作所述铁芯的材料为非晶合金。由于非晶合金材料具有优越的导磁性，更易于以极少能耗磁化或消磁。因此，用非晶合金材料制作的铁芯的空载损耗更小，利用该铁芯制作的卷铁芯变压器的工作效率更高。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的卷铁芯三相三柱式变压器的结构示意图；

图2为现有技术中铁芯的结构示意图；

图3为图2所示铁芯的左视示意图；

图4为本实用新型所提供铁芯一个具体实施例的结构示意图；

图5为图4所示铁芯的左视示意图；

图6为本实用新型所提供拼接面一个具体实施例的结构示意图；

图7为本实用新型所提供拼接面另一个具体实施例的结构示意图；

图8为本实用新型所提供三相三柱式变压器一个具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种铁芯，该铁芯工作时磁阻较小，利用该铁芯制作的开口式卷铁芯变压器能有效降低卷铁芯变压器的铁损，从而提高卷铁芯变压器的工作效率。本实用新型还提供一种包括上述铁芯的卷铁芯变压器。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

为便于说明，先将有关术语解释如下：

变压器：由套在一个闭合铁芯上的两个或多个线圈(绕组)组成。其中，铁芯是变压器中电磁感应所需的主要磁路，通常由含硅量较高，表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成，片间用绝缘漆隔开；绕组是变压器的电路部分，它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。

变压器的铁损：当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁芯里流动，因为铁芯本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁芯的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁芯发热变压器的温升增加。变压器的铁损大部分由“涡流”产生的损耗形成。

变压器的空载损耗：主要由“铁损”和“铜损”形成。

在工程计算中，变压器的铁损是铁芯重量、单位铁损和工艺系数的乘积，单位铁损是制造铁芯的材料本身的一个性质，工艺系数的大小与变压器的磁阻相关，磁阻越大，单位铁损越大，而且随磁阻的增加，单位铁损的增加率也明显变大。

本实用新型提供的卷铁芯变压器，其铁芯5的拼接面为弯曲形面，相对于直线拼接来说，采用弯曲形拼接面使其拼接面积大幅度增加。由于单位铁损的大小和磁阻相关，磁阻越大，单位铁损越大；反之，磁阻越小，单位铁损越小。当拼接面积增大，拼接面上的磁阻减小，从而使铁芯5的单位铁损减小，卷铁芯变压器的空载损耗减小，变压器的工作效率增加。

需要说明的是，本文所述的弯曲形拼接缝，显然是有别于直线形拼接缝，只要其位于同一侧铁芯缝隙两端端点的连线与该拼接缝不在一条直线上，都应该属于本文所述的弯曲形拼接缝。

请参考图4和图5，图4为本实用新型所提供铁芯一个具体实施例的结构示意图；图5为图4中所示铁芯的左视示意图。

在一个具体的实施例中，上文所述的拼接缝6为锯齿形，其相邻锯齿边的夹角为α。锯齿形拼接缝能有效大幅度提高两拼接面之间的拼接面积，从而有效降低了磁阻，进而降低了变压器的铁损。同时，锯齿形拼接缝在生活中较为常见，在加工形成该缝时也较容易完成，故采用锯齿形的拼接缝能有效降低工艺难度，提高加工效率，降低加工成本。

请参考图6，图6为本实用新型所提供拼接面一个具体实施例的结构示意图。

具体地说，铁芯5的拼接缝6中，两个相邻锯齿边的夹角α的大小可以为0°-180°角中的任意一个角度，但是，由几何常识可知，当两邻锯齿边的夹角越小，拼接缝6间的拼接面积越大，使铁芯5的磁阻越小；但是，夹角越小，拼接缝6的制作越复杂，加工成本越高。经过实验得出，当夹角α的夹角为60°时，铁芯5的拼接面积较大，拼接缝6的制作工艺也相对简单，生产成本也相对较低，有利于制作性价比较高的铁芯。

请参考图7，图7为本实用新型所提供拼接面另一个具体实施例的结构示意图。

拼接缝6可以是锯齿形，但是显然不能仅局限于锯齿形，由其它具有非直线性拼接缝6(比如图7所示的弯曲弧形)的拼接方式也是可以的。只要不采用直线形的拼接方式，其它形状拼接的拼接面积都将大于用直线形拼接的拼接面积，使采用弯曲形拼接面拼接的铁芯5的磁阻小于直线拼接的磁阻。从而使铁芯5的损耗减少，变压器的效率提高。

请参考图8，图8为本实用新型所提供三相三柱式变压器一个具体实施例的结构示意图。

在一个具体的实施例中，在三相三柱式变压器中采用弯曲形的拼接缝6能进一步增大拼接面的面积，减小经过该拼接面的磁阻，使变压器的铁损进一步减小，变压器的效率进一步提高。

可以对上文所述卷铁芯变压器作进一步的改进。

铁芯在卷制过程中，为了尽可能地减小磁阻，使变压器的铁损降低，在生产铁芯时希望能采用一根完整的铁芯材料(比如说硅钢片或者非晶合金)卷制形成，但是这样容易导致铁芯材料浪费，增加生产成本。

为了提高铁芯材料的利用率，降低铁芯的生产成本，可以采用将两根或者两根以上的铁芯材料拼接在一起，并将相邻铁芯材料通过弯曲形结构拼接。其拼接形式与上述铁芯拼接形式一致，在此不再赘述。这样，既可以减少制作材料浪费，降低生产成本；又能有效降低铁芯产生的铁损。

除了上述铁芯，本实用新型还提供一种卷铁芯变压器，该卷铁芯变压器其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本实用新型所提供的卷铁芯变压器及其铁芯进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种铁芯，用于卷铁芯变压器，该铁芯利用铁芯材料卷制而成，且沿其厚度延伸的方向具有拼接缝，其特征在于，所述拼接缝为弯曲形缝。

2.根据权利要求1所述的铁芯，其特征在于，所述弯曲形缝为锯齿形缝。

3.根据权利要求2所述的铁芯，其特征在于，所述锯齿形缝中，相邻的锯齿边形成60度夹角。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的铁芯，其特征在于，所述铁芯采用至少两片铁芯材料首尾相接并卷制而成，相邻所述铁芯材料通过弯曲形缝拼接。

5.一种卷铁芯变压器，其特征在于，包括权利要求1至4任意一项所述的铁芯。

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