CN204088012U - 一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心及变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电工和电器技术领域的变压器铁心结构，特别是涉及一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心；其特征在于：所述变压器铁心为卷绕式无接缝结构，由宽度不相等的非晶合金带材卷绕而成，所述变压器铁心截面为阶梯状多级结构。其有益效果是：采用多级型无接缝结构，铁心柱截面接近于圆形，铁心柱的磁通分布均匀，充分利用了材料并提高了填充系数，有效控制了非晶合金铁心尺寸，最大限度发挥非晶合金空载性能好的优势；改善了常规非晶合金变压器的噪声并从根本上解决碎屑进入油道造成匝间短路等问题，进一步降低了空载损耗，提升了非晶合金变压器性能。

Description

一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心及变压器

技术领域

本实用新型涉及电工和电器技术领域的变压器铁心结构、变压器，特别是涉及一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心、变压器。

背景技术

变压器铁心的主要作用是起到导磁还有骨架的作用。铁心提供磁回路，绕组通电以后产生磁场，磁力线经过铁心构成磁回路，使整个磁路的磁场强度达到最大，避免漏磁损耗，变压器铁心是变压器的重要部件。而非晶合金与硅钢片相比具有空载损耗值低的特点，被用来制备新型变压器铁心。

目前，国内市场非晶合金带材只有三种宽度：142mm，170mm，213mm，常规非晶合金变压器设计和生产局限于已有固定的带材宽度，限制了非晶合金铁心在截面形状变化上的灵活性。常规的非晶合金变压器铁心都采用横剪技术剪切非晶合金带材，带材宽度即为铁心宽度，带材长度约为铁心周长，多片成组后叠积卷绕，每卷绕一组就会形成一个接缝，导致铁心成型后会形成数十个接缝，如图1所示，其截面图如图2所示，接缝处的工艺处理是非晶合金变压器制造过程中的一个难题，对操作人员及生产工艺要求较高，严重影响和制约非晶合金变压器生产效率和性能。主要问题如下：变压器运行时，所述铁心本体产生磁路，由于磁路的励磁伸张磁力，使变压器铁心本体向外产生伸张力由此而产生变压器噪音；非晶合金由于其磁致伸缩现象会引发铁心振动及噪声，由于铁心存在接缝，接缝处的振动会愈加明显，导致增大噪声。非晶合金铁心接缝处磁阻较大，会导致非晶合金变压器的损耗和噪声增大。在套入线圈时需要打开非晶合金铁心接缝，套入绕组后再重新闭合接缝，这一开一合对操作人员及工艺要求较高，且易产生非晶合金碎屑，非晶合金碎屑易进到油道中造成匝间短路等故障而损坏变压器。常规带接缝非晶合金铁心均采用一种带材宽度叠积卷绕成带圆角的矩形结构，结构相对单一，套装线圈的铁心柱填充系数不高，材料利用率等得不到保证，且接缝处理工艺复杂。

常规非晶合金铁心均带有接缝，在制造过程中生产企业大多会在铁心接缝处涂抹3M胶水、使用夹件等措施以减小接缝处影响变压器性能，但这些措施无法从根本上解决铁心接缝导致的噪声和损耗增大等问题。虽然有相关单位就如何降低非晶合金变压器噪声做过一些研究并形成专利，但这些研究局限于在现有带接缝铁心结构上加以小改进，例如采取增加橡胶垫块等。

专利200910208868.X公开了一种新型无缝卷铁心变压器，由线圈、无缝卷铁心、支架和底座构成，其特征在于：变压器的铁心是由多个无缝卷铁心组成的，每个无缝卷铁心由宽度相等的硅钢带或非晶合金带卷绕在绝缘底筒上制成。单相无缝卷铁心变压器的线圈(平面)为矩形，线圈角部为弧形过渡，多个无缝卷铁心分为对称的两组，分别套在矩形线圈的左右两边。但是其无缝卷铁心由宽度相等的硅钢带或非晶合金带卷绕而成，不能自由设定“每级”带材宽度而卷制成“多级型”结构，其制成的铁心绕制线圈后填充系数较低，铁心尺寸大的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种噪声低、尺寸小、无接缝、填充系数高、空载损耗低、多级结构的卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心及变压器。

本实用新型所提供的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其技术方案为：

所述变压器铁心为卷绕式无接缝结构，由宽度不相等的非晶合金带材卷绕而成，所述变压器铁心截面为阶梯状多级结构。

本实用新型所提供的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，还可以包含以下技术方案：

所述阶梯状多级结构变压器铁心中的非晶合金带材的宽度范围为0mm～213mm。

所述变压器铁心截面的阶梯状多级结构包括第一级非晶合金带材，所述第一级非晶合金带材宽度为0.1mm～213mm，宽度依次递减或递增的非晶合金带材对称分布在第一级非晶合金带材的一侧或两侧；所述第一级非晶合金带材一侧或两侧的非晶合金带材的厚度依次递减或递增。

所述非晶合金带材为纵剪常规非晶合金带材制成的不同宽度的非晶合金带材；所述常规非晶合金带材宽度为142mm，170mm，213mm。

所述变压器铁心截面为对称形状；所述对称形状包括阶梯圆形、阶梯半圆形、多边形、阶梯椭圆形、圆内接多边形中的任一种。

所述非晶合金带材为铁基非晶合金、铁镍基非晶合金、钴基非晶合金、纳米非晶合金中的任一种。

所述变压器铁心结构为三相五柱式、三相三柱式、三相立体卷铁心，单相铁心、R型铁心中的任一种。

所述变压器铁心为四边形结构，所述四边形的角为圆角结构。

所述变压器铁心表面覆盖有隔音绝缘层，所述隔音绝缘层为硅橡胶板等隔音材料、纸壳中的任一种。

本实用新型还提供一种变压器，包括线圈、铁心、支架和底座，其特征在于：所述铁心为上述所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心。

本实用新型的实施包括以下技术效果：

使用多种宽度的非晶合金带材组合卷绕成多级型无接缝非晶合金变压器铁心，避开了非晶合金铁心接缝，提高了非晶合金带材利用率，改善了常规非晶合金变压器的噪声并从根本上解决碎屑进入油道造成匝间短路等问题，进一步降低了空载损耗，提升了非晶合金变压器性能。

由于非晶合金铁心为无接缝结构，可直接在铁心柱上绕制线圈，故无需开合接缝套装线圈，从根本上避免了非晶合金产生碎屑的问题。由于非晶合金铁心为无接缝结构，其空载损耗、振动、噪声等问题能够得到有效控制，变压器的整体性能将得到进一步提升。

采用多级型结构，铁心柱截面接近于圆形，铁心柱的磁通分布均匀，充分利用了材料并提高了填充系数，有效控制了非晶合金铁心尺寸，最大限度发挥非晶合金空载性能好的优势。

非晶合金带材厚度还不到普通硅钢片的十分之一，特别脆，其硬度是取向硅钢片的5倍，非晶合金的多级型无接缝结构与普通硅钢片多级型无接缝结构具有本质区别，非晶合金的磁滞伸缩量大，一旦受到挤压其空载性能会明显变坏。因此，如何避免非晶合金碎屑和接缝处处理是影响变压器噪声和空载性能的关键因素。此外，非晶合金变压器本体振动主要是由铁心的振动引起的，铁心片缝隙之间磁致伸缩而引起的铁心振动，以及铁心搭接处磁力线发生畸变产生的纵牵力与铁心中磁通分布不均在铁心片间产生的侧推力振动是产生铁心振动的主要原因，而本实用新型卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心能够解决上述问题。

附图说明

图1为常规带接缝非晶合金铁心结构示意图

图2为常规带接缝非晶合金铁心结构A-A截面示意图

图3为多级型无接缝非晶合金铁心结构示意图

图4为多级型无接缝非晶合金铁心结构B-B截面示意图

图5为三相五柱式多级型无接缝非晶合金铁心结构示意图

图6为三相三柱式多级型无接缝非晶合金铁心结构示意图

图7为三相五柱式多级型无接缝非晶合金铁心结构C-C截面示意图和三相三柱式多级型无接缝非晶合金铁心结构D-D截面示意图

1，常规变压器铁心接缝；2，第一级非晶合金带材。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例1

参见图3和图4，一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述变压器铁心为卷绕式无接缝结构，由宽度不相等的非晶合金带材卷绕而成，所述变压器铁心截面为阶梯状多级结构；所述非晶合金带材可以是铁基非晶合金、铁镍基非晶合金、钴基非晶合金、纳米晶合金中的任一种，本实施例优选铁基非晶合金。所述变压器铁心为四边形结构，所述四边形的角为圆角结构。

目前市场上常用的常规非晶合金带材宽度为142mm，170mm，213mm；采用非合金带材纵剪线把市场上的常规非合金带材根据需要纵剪为不同宽度的非晶合金带材，逐层卷绕成多级型无接缝非晶合金变压器铁心，采用退火工艺，消除卷制过程中的内应力。本实施例中所述变压器铁心截面为对称形状；所述对称形状可以是阶梯圆形、多边形、阶梯椭圆形、圆内接多边形中的任一种，本实施例优选阶梯圆形，所述变压器铁心截面的阶梯圆形多级结构包括第一级非晶合金带材2，所述第一级非晶合金带材2的宽度是多级结构中最宽的，所述第一级非晶合金带材2的宽度略等于所述阶梯圆形的直径，所述第一级非晶合金带材宽度可以为0.1mm～213mm，根据实际设计需要选择；本实施例中宽度为210mm，宽度依次递减的非晶合金带材对称分布在第一级非晶合金的一侧，本实施例中每隔10mm为一级，即阶梯圆形包括21级，宽度为210mm，200mm，190mm·······20mm，10mm依次递减，制成多级型铁心单体，如图3和图4所示。上述结构可根据设计需要，自由设定“每级”带材宽度，真正实现“多级型”结构，节约材料横断面也更加接近于圆形，铁心柱的磁通分布均匀，充分利用了材料并提高了填充系数，有效控制了非晶合金铁心尺寸，最大限度发挥非晶合金空载性能好的优势。所述变压器铁心表面可以覆盖有隔音绝缘层，例如硅橡胶板。

本实用新型还提供了一种变压器，包括线圈、铁心、支架和底座，其特征在于，所述铁心的结构为上述实施例所述的卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心。本实用新型中一种变压器的结构为常规结构，且本实用新型提供的变压器的改进仅涉及上述的变压器铁心，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对变压器铁心进行详述，对变压器的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型所述的变压器。

实施例2

参见图3和图4，一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述变压器铁心为卷绕式无接缝结构，由宽度不相等的非晶合金带材卷绕而成，所述变压器铁心截面为阶梯状多级结构；所述非晶合金带材可以是铁基非晶合金、铁镍基非晶合金、钴基非晶合金、纳米晶合金中的任一种，本实施例优选铁镍基非晶合金。所述变压器铁心为四边形结构，所述四边形的角为圆角结构。

目前市场上常用的常规非晶合金带材宽度为142mm，170mm，213mm；采用非合金带材纵剪线把市场上的常规非合金带材根据需要纵剪为不同宽度的非晶合金带材，逐层卷绕成多级型无接缝非晶合金变压器铁心，采用退火工艺，消除卷制过程中的内应力。本实施例中所述变压器铁心截面为对称形状；所述对称形状可以是阶梯圆形、多边形、阶梯椭圆形、圆内接多边形中的任一种，本实施例优选阶梯椭圆形，所述变压器铁心截面的阶梯椭圆形多级结构包括第一级非晶合金带材2，所述第一级非晶合金带材2的宽度是多级结构中最宽的，所述第一级非晶合金带材2的宽度略等于所述阶梯椭圆形的短半轴长度，宽度和厚度依次递减的非晶合金带材对称分布在第一级非晶合金的一侧，本实施例中每隔10mm为一级，即阶梯圆形包括21级，宽度为210mm，200mm，190mm·······20mm，10mm依次递减，制成多级型铁心单体，由四个多级型铁心单体制成三相五柱式铁心，如图5和图7所示。上述结构可根据设计需要，自由设定“每级”带材宽度，真正实现“多级型”结构，节约材料横断面，铁心柱的磁通分布均匀，充分利用了材料并提高了填充系数，有效控制了非晶合金铁心尺寸，最大限度发挥非晶合金空载性能好的优势。所述变压器铁心表面可以覆盖有隔音绝缘层，例如硅橡胶板。

本实用新型还提供了一种变压器，包括线圈、铁心、支架和底座，其特征在于，所述铁心的结构为上述实施例所述的卷绕式无接缝结构非晶合金变压器三相五柱式铁心。本实用新型中一种变压器的结构为常规结构，且本实用新型提供的变压器的改进仅涉及上述的变压器铁心，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对变压器铁心进行详述，对变压器的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型所述的变压器。

实施例3

参见图3和图4，一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述变压器铁心为卷绕式无接缝结构，由宽度不相等的非晶合金带材卷绕而成，所述变压器铁心截面为阶梯状多级结构；所述非晶合金带材可以是铁基非晶合金、铁镍基非晶合金、钴基非晶合金、纳米晶合金中的任一种，本实施例优选铁镍基非晶合金。所述变压器铁心为四边形结构，所述四边形的角为圆角结构。

目前市场上常用的常规非晶合金带材宽度为142mm，170mm，213mm；采用非合金带材纵剪线把市场上的常规非合金带材根据需要纵剪为不同宽度的非晶合金带材，逐层卷绕成多级型无接缝非晶合金变压器铁心，采用退火工艺，消除卷制过程中的内应力。本实施例中所述变压器铁心截面为对称形状；所述对称形状可以是阶梯圆形、阶梯半圆形、多边形、阶梯椭圆形、圆内接多边形中的任一种，本实施例优选阶梯椭圆形，所述变压器铁心截面的阶梯椭圆形多级结构包括第一级非晶合金带材2，所述第一级非晶合金带材2的宽度是多级结构中最宽的，所述第一级非晶合金带材2的宽度略等于所述阶梯椭圆形的短半轴长度，宽度依次递减的非晶合金带材对称分布在第一级非晶合金的一侧，所述第一级非晶合金带材宽度可以为0.1mm～213mm，根据实际设计需要选择；卷绕成多级型无接缝结构铁心单体，由三个多级型铁心单体制成三相三柱式铁心，如图6和图7所示，根据三相三柱式铁心单体的大小，本实施例中所述三相三柱式铁心外铁心单体每隔10mm为一级，即阶梯圆形包括21级，宽度为210mm，200mm，190mm·······20mm，10mm依次递减，内铁心单体根据需要选择纵剪后不同宽度的非晶合金带材卷绕而成。本实用新型中制成多级型铁心单体还可以制成三相立体卷铁心、R型铁心中的任一种结构，本实施例不再详述。上述结构可根据设计需要，自由设定“每级”带材宽度，真正实现“多级型”结构，节约材料横断面，铁心柱的磁通分布均匀，充分利用了材料并提高了填充系数，有效控制了非晶合金铁心尺寸，最大限度发挥非晶合金空载性能好的优势。所述变压器铁心表面可以覆盖有隔音绝缘层，例如硅橡胶板。

本实用新型还提供了一种变压器，包括线圈、铁心、支架和底座，其特征在于，所述铁心的结构为上述实施例所述的卷绕式无接缝结构非晶合金变压器三相三柱式铁心。本实用新型中一种变压器的结构为常规结构，且本实用新型提供的变压器的改进仅涉及上述的变压器铁心，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对变压器铁心进行详述，对变压器的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型所述的变压器。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述变压器铁心为卷绕式无接缝结构，由宽度不相等的非晶合金带材卷绕而成，所述变压器铁心截面为阶梯状多级结构。

2.根据权利要求1所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述阶梯状多级结构变压器铁心中的非晶合金带材的宽度范围为0mm～213mm。

3.根据权利要求1所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述变压器铁心截面的阶梯状多级结构包括第一级非晶合金带材，所述第一级非晶合金带材宽度为0.1mm～213mm，宽度依次递减或递增的非晶合金带材对称分布在第一级非晶合金带材的一侧或两侧；所述第一级非晶合金带材一侧或两侧的非晶合金带材的厚度依次递减或递增。

4.根据权利要求1所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述非晶合金带材为纵剪常规非晶合金带材制成的不同宽度的非晶合金带材；所述常规非晶合金带材宽度为142mm，170mm，213mm。

5.根据权利要求1所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述变压器铁心截面为对称形状；所述对称形状包括阶梯圆形、阶梯半圆形、多边形、阶梯椭圆形、圆内接多边形中的任一种。

6.根据权利要求1所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述非晶合金带材为铁基非晶合金、铁镍基非晶合金、钴基非晶合金、纳米非晶合金中的任一种。

7.根据权利要求1所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述变压器铁心结构为三相五柱式、三相三柱式、三相立体卷铁心、单相铁心、R型铁心中的任一种。

8.根据权利要求1所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述变压器铁心为四边形结构，所述四边形的角为圆角结构。

9.根据权利要求1所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心，其特征在于：所述变压器铁心表面覆盖有隔音绝缘层，所述隔音绝缘层为硅橡胶板、纸壳中的任一种。

10.一种变压器，包括线圈、铁心、支架和底座，其特征在于：所述铁心为权利要求1～9任一所述的一种卷绕式无接缝结构非晶合金变压器铁心。