CN210039876U - 铁芯和变压器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种铁芯和变压器，涉及变压器技术领域。本公开提供的铁芯和变压器，通过在铁芯心柱的周侧设置多个支撑件，将固定件绕设于铁芯心柱和各支撑件，固定铁芯心柱，并通过在铁芯心柱的中间设置气隙，增加了铁芯的饱和度，进而使得直流电流进入铁芯后，铁芯不会出现饱和现象，有效改善了直流电流进入铁芯引起磁通饱和导致的铁芯异常震动、损耗增大、噪声增加等问题。

Description

铁芯和变压器

技术领域

本公开涉及变压器技术领域，具体而言，涉及一种铁芯和变压器。

背景技术

经济的迅速发展带来电力需求的增大，而地区性经济发展的不平衡导致对需求的不一致，再加上发电资源区域性分布与经济分布的不一致性，导致跨区域输电的需求越来越大，同样也为直流输电行业带来更多的发展机会。

随着越来越多直流线路尤其是直流电站的建立，对周围交流电站带来巨大负面影响，其中影响最深刻的是，直流电流通过中性点进入变压器，导致变压器磁路饱和，从而导致变压器出现振动增大、噪声增加、损耗增大等问题。

实用新型内容

基于上述研究，本公开提供了一种铁芯和变压器。

第一方面，本公开提供一种铁芯，所述铁芯包括至少一个铁芯心柱、多个固定件以及多个支撑件；

所述铁芯心柱的中间设置有气隙；

各所述支撑件设置于所述铁芯心柱的周侧，用于支撑所述铁芯心柱，各所述固定件绕设于所述铁芯心柱和各所述支撑件，以固定所述铁芯心柱。

在可选的实施方式中，所述铁芯心柱通过多个铁芯片叠积而成；

各所述支撑件设置于多个所述铁芯片叠积所形成的空隙中。

在可选的实施方式中，所述铁芯还包括第一拉板以及第二拉板；

所述第一拉板以及所述第二拉板分别设置于叠积的铁芯片的两侧，且各所述固定件绕设于所述第一拉板、所述第二拉板；

所述第一拉板以及所述第二拉板沿所述铁芯片的叠积方向设置、用于夹紧叠积的所述铁芯片。

在可选的实施方式中，所述铁芯还包括第一撑板以及第二撑板；

所述第一撑板以及所述第二撑板分别设置于叠积的铁芯片的两侧，且各所述固定件绕设于所述第一撑板、所述第二撑板；

所述第一撑板以及所述第二撑板沿与所述铁芯片的叠积方向垂直的方向设置、用于固定所述铁芯片。

在可选的实施方式中，所述气隙采用非导磁材料制成。

在可选的实施方式中，所述铁芯还包括铁芯上铁轭、铁芯下铁轭、第一夹件以及第二夹件；

所述铁芯上铁轭与所述铁芯下铁轭分别设置于所述铁芯心柱的两端，与所述铁芯心柱连接；

所述第一夹件设置于所述铁芯上铁轭，所述第二夹件设置于所述铁芯下铁轭；

所述第一夹件和所述第二夹件用于固定所述铁芯心柱、铁芯上铁轭以及铁芯下铁轭。

在可选的实施方式中，所述第一夹件包括第一高压夹件、第一低压夹件、第一侧板以及第二侧板；

所述第一高压夹件和第一低压夹件相对设置，所述第一侧板与所述第二侧板相对设置于所述第一高压夹件和第一低压夹件之间；

所述第一高压夹件、第一低压夹件、所述第一侧板和所述第二侧板形成第一空间，所述铁芯上铁轭设置于所述第一空间中。

在可选的实施方式中，所述第二夹件包括第二高压夹件、第二低压夹件、第三侧板以及第四侧板；

所述第二高压夹件和第二低压夹件相对设置，所述第三侧板与所述第四侧板相对设置于所述第二高压夹件和第二低压夹件之间；

所述第二高压夹件、第二低压夹件、所述第三侧板和所述第四侧板形成第二空间，所述铁芯下铁轭设置于所述第二空间中。

在可选的实施方式中，所述铁芯还包括至少一个上梁和至少一个垫脚；

各所述上梁设置于所述第一夹件，各所述垫脚设置于所述第二夹件。

第二方面，本公开提供一种变压器，所述变压器包括绕组以及前述实施方式任一项所述的铁芯；

所述绕组套设于铁芯心柱，所述绕组与所述铁芯心柱的数量相同。

本公开提供的铁芯和变压器，通过在铁芯心柱的周侧设置多个支撑件，将固定件绕设于铁芯心柱和各支撑件，固定铁芯心柱，并通过在铁芯心柱的中间设置气隙，增加了铁芯的饱和度，进而使得直流电流进入铁芯后，铁芯不会出现饱和现象，有效改善了直流电流进入铁芯引起磁通饱和导致的铁芯异常震动、损耗增大、噪声增加等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本公开所提供的铁芯的一种结构示意图。

图2为本公开所提供的铁芯的另一种结构示意图。

图3为本公开所提供的铁芯的又一种结构示意图。

图4为本公开所提供的铁芯的又一种结构示意图。

图5为本公开所提供的变压器的一种结构示意图。

图标：100-铁芯；10-铁芯心柱；11-铁芯片；20-气隙；30-固定件；40-支撑件；50-第一拉板；51-第二拉板；52-第一撑板；53-第二撑板；60-铁芯上铁轭；70-铁芯下铁轭；80-第一夹件；801-第一低压夹件；802-第一高压夹件；803-第一侧板；81-第二夹件；811-第二低压夹件；812-第二高压夹件；813-第三侧板；814-第四侧板；82-上梁；83-垫脚；200-绕组；201-低压绕组；202-高压绕组；203-调压绕组。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开中的附图，对本公开中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本公开的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例中的特征可以相互结合。

经济的迅速发展带来电力需求的增大，而地区性经济发展的不平衡导致对需求的不一致，再加上发电资源区域性分布与经济分布的不一致性，导致跨区域输电的需求越来越大，同样也为直流输电行业带来更多的发展机会。随着越来越多直流线路尤其是直流电站的建立，对周围交流电站带来巨大负面影响，其中影响最深刻的是，直流电流通过中性点进入变压器，导致变压器磁路饱和，从而导致变压器出现振动增大、噪声增加、损耗增大和局部过热等问题；而对于直流电站的换流变压器，该类问题更是严重。

基于上述研究，本公开提供一种铁芯，以改善上述问题。

请参考图1和图2，本公开提供的铁芯100包括至少一个铁芯心柱10、多个固定件30以及多个支撑件40。

所述铁芯心柱10的中间设置有气隙20。

各所述支撑件40设置于所述铁芯心柱10的周侧，用于支撑所述铁芯心柱10，各所述固定件30绕设于所述铁芯心柱10和各所述支撑件40，以固定所述铁芯心柱10。

其中，气隙20采用非导磁材料制成，例如环氧板、玻璃纤维板、大理石块等。气隙20的大小根据变压器需要承受的直流量而设置，若需要承受的直流量越大，则气隙20越大。

作为一种可选的实施方式，气隙20可以设置于铁芯心柱10的任意位置。因铁芯心柱10设置有气隙20，气隙20处磁通会发生衍射、外散现象，空载电压比误差会较理论值有细微增加，为了减少变压器的电压比误差，本公开将气隙20设置于铁芯心柱10的中间位置，通过气隙20将铁芯心柱10分为等高的铁芯上柱和铁芯下柱。

进一步的，为了提高设置有气隙20的铁芯心柱10的稳定性，本公开将各支撑件40设置于铁芯心柱10的周侧，以支撑铁芯心柱10，然后通过各固定件30绕设于铁芯心柱10和各支撑件40进行绑扎固定，防止铁芯心柱10移动，引起振动增加、噪声增大等问题。

作为一种可选的实施方式，本公开所提供的固定件30可以为绑带。

本公开通过在铁芯心柱10的周侧设置多个支撑件40，将各固定件30绕设于铁芯心柱10和各支撑件40，固定铁芯心柱10，并通过在铁芯心柱10的中间设置气隙20，增加了铁芯100的饱和度，使得直流电流进入铁芯100后，铁芯100不会出现饱和现象，有效改善了直流电流进入铁芯100引起磁通饱和导致的铁芯100异常震动、损耗增大、噪声增加和局部过热等问题，同时，本公开通过在铁芯心柱10的中间设置气隙20，增加了铁芯100的磁阻，使得变压器在空载损耗和噪声几乎无增加的情况下，大幅增加了激磁电流。

在可选的实施方式中，所述铁芯心柱10通过多个铁芯片11叠积而成。

各所述支撑件40设置于多个所述铁芯片11叠积所形成的空隙中。

其中，铁芯心柱10通过多个铁芯片11按照层级叠积而成。在叠积时，以气隙20为基准进行叠积，中间的铁芯片11为最大级，然后向两侧逐级递减。

如图2所示，图2为本公开所提供的铁芯心柱10的横剖面的截面图，位于圆心的铁芯片11为最大级，从圆心向轴向两侧，各铁芯片11逐级递减，横向宽度逐渐减小，因此，每一层的铁芯片11在上一层的铁芯片11的基础上进行叠积时，均有空隙形成。为了支撑铁芯心柱10，提高铁芯心柱10的稳定性，本公开将各支撑件40设置于各铁芯片11叠积时所形成的空隙中。其中，各支撑件40的形状、大小根据各铁芯片11叠积时所形成的空隙的形状和大小决定。

为了进一步固定铁芯心柱10，提高铁芯心柱10的稳定性，本公开所提供的铁芯心柱10还包括第一拉板50、第二拉板51、第一撑板52以及第二撑板53。

所述第一拉板50以及所述第二拉板51分别设置于叠积的铁芯片11的两侧，且各所述固定件30绕设于所述第一拉板50、所述第二拉板51。

所述第一拉板50以及所述第二拉板51沿所述铁芯片11的叠积方向设置、用于夹紧叠积的所述铁芯片11。

所述第一撑板52以及所述第二撑板53分别设置于叠积的铁芯片11的两侧，且各所述固定件30绕设于所述第一撑板52、所述第二撑板53。

所述第一撑板52以及所述第二撑板53沿与所述铁芯片11的叠积方向垂直的方向设置、用于固定所述铁芯片11。

其中，在各铁芯片11叠积完成后，在铁芯片11叠积方向的两侧分别设置第一拉板50和第二拉板51，以夹紧叠积的铁芯片11，在与铁芯片11叠积方向垂直的方向的两侧设置第一撑板52和第二撑板53，用于固定各铁芯片11。

在设置第一拉板50、第二拉板51、第一撑板52、第二撑板53以及各支撑件40后，通过各固定件30绕设于第一拉板50、第二拉板51、第一撑板52、第二撑板53以及各支撑件40，对铁芯心柱10进行绑扎固定，进而提高了铁芯心柱10的稳定性。

可选的，本公开所提供第一拉板50、第二拉板51为绝缘拉板。

本公开提供的铁芯100，通过在铁芯片11叠积时所形成的空隙中设置支撑件40，在铁芯片11叠积方向的两侧分别设置第一拉板50和第二拉板51，在与铁芯片11叠积方向垂直的方向的两侧设置第一撑板52和第二撑板53，再通过多个固定件30绕设进行绑扎固定，实现了对铁芯心柱10的可靠固定，提高了铁芯心柱10的稳定性。

在可选的实施方式中，请结合参阅图3，本公开所提供的铁芯100还包括铁芯上铁轭60、铁芯下铁轭70、第一夹件80以及第二夹件81。

所述铁芯上铁轭60与所述铁芯下铁轭70分别设置于所述铁芯心柱10的两端，与所述铁芯心柱10连接。

所述第一夹件80设置于所述铁芯上铁轭60，所述第二夹件81设置于所述铁芯下铁轭70。

所述第一夹件80和所述第二夹件81用于固定所述铁芯心柱10、铁芯上铁轭60以及铁芯下铁轭70。

其中，铁芯上铁轭60和铁芯下铁轭70分别设置于铁芯心柱10的两端，与铁芯心柱10固定连接。第一夹件80设置于铁芯上铁轭60，第二夹件81设置于铁芯下铁轭70，用于固定铁芯上铁轭60、铁芯下铁轭70以及铁芯心柱10，防止铁芯100整体发生移动。

在可选的实施方式中，请结合参阅图3和4，所述第一夹件80包括第一高压夹件802、第一低压夹件801、第一侧板803以及第二侧板(图中未示出)。

所述第一高压夹件802和第一低压夹件801相对设置，所述第一侧板803与所述第二侧板相对设置于所述第一高压夹件802和第一低压夹件801之间。

所述第一高压夹件802、第一低压夹件801、所述第一侧板803和所述第二侧板形成第一空间，所述铁芯上铁轭60设置于所述第一空间中。

所述第二夹件81包括第二高压夹件812、第二低压夹件811、第三侧板813以及第四侧板814。

所述第二高压夹件812和第二低压夹件811相对设置，所述第三侧板813与所述第四侧板814相对设置于所述第二高压夹件812和第二低压夹件811之间。

所述第二高压夹件812、第二低压夹件811、所述第三侧板813和所述第四侧板814形成第二空间，所述铁芯下铁轭70设置于所述第二空间中。

其中，高压夹件即为面向变压器高压侧的夹件，低压夹件即为面向变压器低压侧的夹件。通过将铁芯上铁轭60设置于第一高压夹件802、第一低压夹件801、第一侧板803以及第二侧板形成的第一空间中，对铁芯上铁轭60、以及铁芯上铁轭60与铁芯心柱10连接的部分进行固定。通过将铁芯下铁轭70设置于第二高压夹件812、第二低压夹件811、所述第三侧板813和所述第四侧板814形成第二空间中，对铁芯下铁轭70、以及铁芯下铁轭70与铁芯心柱10连接的部分进行固定，避免了铁芯上铁轭60、铁芯心柱10以及铁芯下铁轭70出现移位。

作为一种可选的实施方式，第一侧板803和第二侧板可通过螺栓的方式设置于第一高压夹件802以及第一低压夹件801之间。第三侧板813和第四侧板814可通过螺栓的方式设置于第二高压夹件812以及第二低压夹件811之间。

在可选的实施方式中，请结合参阅图1、图3和图4，所述铁芯100还包括至少一个上梁82和至少一个垫脚83。

各所述上梁82设置于所述第一夹件80，各所述垫脚83设置于所述第二夹件81。

其中，当上梁82、垫脚83的数量为多个时，各上梁82间隔设置于第一夹件80，各垫脚83间隔设置于第二夹件81。当上梁82、垫脚83的数量为一个时，上梁82可设置于第一夹件80的中间，也可以设置于第一夹件80的两端，垫脚83可设置于第二夹件81的中间，也可以设置于第二夹件81的两端，上梁82和垫脚83的具体设置位置可根据实际使用情况而定，本公开不做限制。

作为一种可选的实施方式，设置于第一夹件80的上梁82可以和设置于第二夹件81的垫脚83相对，例如，在第一夹件80的某位置处设置一上梁82，则在第二夹件81与该位置对应的位置处设置垫脚83。

作为一种可选的实施方式，各上梁82可通过螺栓的方式设置于第一夹件80，各垫脚83可通过螺栓的方式设置于第二夹件81。如图3所示，各上梁82的一端可通过螺栓设置于第一高压夹件802，各上梁82的另一端可通过螺栓设置于第一低压夹件801，各垫脚83的一端可通过螺栓设置于第二高压夹件812，各垫脚83的另一端可通过螺栓设置于第二低压夹件811，进而可通过调节螺栓实现对铁芯100轴向上的压力控制，防止铁芯100在轴向方向上出现窜动。通过调节各上梁82与各垫脚83在铁芯100的轴向上的压力，避免了铁芯心柱10的引线过紧或过松引起的振动增加、噪声增大。

本公开提供的铁芯100，通过在铁芯上铁轭60设置第一夹件80，在铁芯下铁轭70设置于第二夹件81，避免了铁芯100在水平方向上出现移位现象，通过在第一夹件80上设置上梁82、在第二夹件81上设置垫脚83，实现了对铁芯100轴向上的压力控制，避免了铁芯心柱10的引线过紧或过松引起的振动增加、噪声增大。

在上述基础上，请结合参阅图5，本公开提供一种变压器，所述变压器包括绕组200以及前述实施方式任一项所述的铁芯100。其中，图5的左侧为本公开所提供的变压器的外视图，图5的右侧为本公开所提供的变压器的横剖面的截面图。

所述绕组200套设于铁芯心柱10，所述绕组200与所述铁芯心柱10的数量相同。

其中，铁芯心柱10的数量由变压器本身性质而决定，例如，对于三相变压器，其铁芯心柱10的数量为三个，对于单相变压器，其铁芯心柱10的数量为一个或两个。绕组200套设于铁芯心柱10，因此绕组200的数量于铁芯心柱10的数量相同。

如图5所示，本公开所提供的绕组200包括低压绕组201，高压绕组202以及调压绕组203，其中，低压绕组201位于内层，高压绕组202位于中间层，调压绕组203位于最外层。

在本公开中，每个铁芯心柱10的中间均设置有气隙20，绕组200的套设于铁芯心柱10，在变压器激磁时，在绕组200的束缚下，气隙20处磁通衍射、外散现象细微，对内层线圈(即低压绕组201)产生的损坏增加、局部过热等负面效应几乎可以忽略。

综上，本公开提供的铁芯和变压器，通过在铁芯心柱的周侧设置多个支撑件，将固定件绕设于铁芯心柱和各支撑件，固定铁芯心柱，并通过在铁芯心柱的中间设置气隙，增加了铁芯的饱和度，进而使得直流电流进入铁芯后，铁芯不会出现饱和现象，有效改善了直流电流进入铁芯引起磁通饱和导致的铁芯异常震动、损耗增大、噪声增加等问题。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种铁芯，其特征在于，所述铁芯包括至少一个铁芯心柱、多个固定件以及多个支撑件；

所述铁芯心柱的中间设置有气隙；

各所述支撑件设置于所述铁芯心柱的周侧，用于支撑所述铁芯心柱，各所述固定件绕设于所述铁芯心柱和各所述支撑件，以固定所述铁芯心柱。

2.根据权利要求1所述的铁芯，其特征在于，所述铁芯心柱通过多个铁芯片叠积而成；

各所述支撑件设置于多个所述铁芯片叠积所形成的空隙中。

3.根据权利要求2所述的铁芯，其特征在于，所述铁芯还包括第一拉板以及第二拉板；

所述第一拉板以及所述第二拉板分别设置于叠积的铁芯片的两侧，且各所述固定件绕设于所述第一拉板、所述第二拉板；

所述第一拉板以及所述第二拉板沿所述铁芯片的叠积方向设置、用于夹紧叠积的所述铁芯片。

4.根据权利要求2所述的铁芯，其特征在于，所述铁芯还包括第一撑板以及第二撑板；

所述第一撑板以及所述第二撑板分别设置于叠积的铁芯片的两侧，且各所述固定件绕设于所述第一撑板、所述第二撑板；

所述第一撑板以及所述第二撑板沿与所述铁芯片的叠积方向垂直的方向设置、用于固定所述铁芯片。

5.根据权利要求1所述的铁芯，其特征在于，所述气隙采用非导磁材料制成。

6.根据权利要求1所述的铁芯，其特征在于，所述铁芯还包括铁芯上铁轭、铁芯下铁轭、第一夹件以及第二夹件；

所述铁芯上铁轭与所述铁芯下铁轭分别设置于所述铁芯心柱的两端，与所述铁芯心柱连接；

所述第一夹件设置于所述铁芯上铁轭，所述第二夹件设置于所述铁芯下铁轭；

所述第一夹件和所述第二夹件用于固定所述铁芯心柱、铁芯上铁轭以及铁芯下铁轭。

7.根据权利要求6所述的铁芯，其特征在于，所述第一夹件包括第一高压夹件、第一低压夹件、第一侧板以及第二侧板；

所述第一高压夹件和第一低压夹件相对设置，所述第一侧板与所述第二侧板相对设置于所述第一高压夹件和第一低压夹件之间；

所述第一高压夹件、第一低压夹件、所述第一侧板和所述第二侧板形成第一空间，所述铁芯上铁轭设置于所述第一空间中。

8.根据权利要求6所述的铁芯，其特征在于，所述第二夹件包括第二高压夹件、第二低压夹件、第三侧板以及第四侧板；

所述第二高压夹件和第二低压夹件相对设置，所述第三侧板与所述第四侧板相对设置于所述第二高压夹件和第二低压夹件之间；

所述第二高压夹件、第二低压夹件、所述第三侧板和所述第四侧板形成第二空间，所述铁芯下铁轭设置于所述第二空间中。

9.根据权利要求6所述的铁芯，其特征在于，所述铁芯还包括至少一个上梁和至少一个垫脚；

各所述上梁设置于所述第一夹件，各所述垫脚设置于所述第二夹件。

10.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括绕组以及权利要求1-9任一项所述的铁芯；

所述绕组套设于铁芯心柱，所述绕组与所述铁芯心柱的数量相同。

Images