專利名稱：立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鐵心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，屬于ー種變壓器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前制作變壓器鐵芯的材料主要有硅鋼帶和非晶合金ニ種，非晶合金與硅鋼帶相比，是ー種更節(jié)能的制造變壓器鐵芯的材料。因非晶合金材料利于被磁化和去磁，這種材料用于變壓器鐵芯，變壓器磁化過程 非常容易，從而大大可以降低變壓器的空載損耗。然而，因非晶合金帶材比硅鋼帶薄得多，脆得多，且硬度幾乎為硅鋼帶的5倍，加工困難。故目前非晶合金帶材主要依賴進(jìn)ロ，進(jìn)ロ的非晶合金帶材寬度尺寸規(guī)格很少，無法滿足不同容量變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)要求，對(duì)于不同容量的鐵芯需要不同截面積時(shí)，往往只能主要通過改變鐵芯截面的矩形形狀的厚度尺寸來實(shí)現(xiàn)。因此，現(xiàn)有的非晶合金鐵芯主要存在以下問題a、由于國外進(jìn)ロ的非晶合金帶材只有三種寬度的直帶，因此做成的鐵芯橫截面形狀只能是矩形ー種，對(duì)于有些容量的鐵芯橫截面矩形的長(zhǎng)寬比達(dá)到4，不能呈圓形或多邊形。眾所周知，同樣截面積形狀中圓的周長(zhǎng)最小，矩形的周長(zhǎng)較大，特別是長(zhǎng)寬比越大，周長(zhǎng)就越長(zhǎng)。而周長(zhǎng)長(zhǎng)必然使變壓器線圈的平均匝長(zhǎng)就長(zhǎng)，不但浪費(fèi)寶貴的銅，而且會(huì)増加變壓器的負(fù)載損耗和變壓器溫升。b、由于目前非晶合金材料的鐵芯，橫截面只能是矩形，不能是圓形，因此線圈形狀也只能是矩形，而不能是圓形，無法帶鐵芯繞線。因此鐵芯只能做成開ロ式鐵芯，而不能是閉ロ式鐵芯。對(duì)于更適合采用閉ロ卷鐵芯的小容量變壓器也只能采用開ロ式卷鐵芯。C、開ロ式鐵芯的開ロ部位材料要經(jīng)過多次折彎，特別是材料經(jīng)退火后的折彎，使材料增加應(yīng)力，使鐵芯的性能下降，空載損耗上升。d、開ロ式鐵芯開ロ部位非晶合金材料對(duì)接處存在空隙，以及拼合不夠緊密等原因，噪聲要比同容量閉ロ鐵芯的噪聲大。e、開ロ部位非晶合金材料在閉合時(shí),非晶合金材料受到彎曲，非晶合金材料表面容易脫落，產(chǎn)生魚鱗片狀物，這些片狀物飄浮在變壓器油中容易引起變壓器故障，使變壓器的安全性下降。f、非晶合金材料由于太薄，所以做成的鐵芯剛性很差，必須利用線圈或増加支承件來承受鐵芯的重量，増加器身裝配的難度。g、非晶合金材料比較昂貴，材料來源単一，不利于大量推廣。綜上所述，如何改善非晶合金卷鐵芯的結(jié)構(gòu)，使之即保持非晶材料的優(yōu)點(diǎn)，又能實(shí)現(xiàn)鐵心柱的形狀接近于圓形，是本領(lǐng)域技術(shù)人員追求的目標(biāo)，因此，200610116272. 3號(hào)發(fā)明專利公開了ー種非晶合金卷鐵芯，其特征在干該卷鐵芯是由若干個(gè)不同截面形狀卷繞形成的單框拼合而成，并使拼合后鐵芯截面形狀呈預(yù)定的準(zhǔn)圓形、準(zhǔn)多邊形或復(fù)合形，又該卷鐵芯采用非晶合金材料或非晶合金和硅鋼帶ニ種材料制成。在若干個(gè)單框中，以截面最大者為主框，該主框是由非晶合金直帶料連續(xù)卷繞而成，其余單框是由不同形狀的硅鋼帶連續(xù)卷繞而成。然而，該非金合金材料卷鐵心由于受到原材料的限制，只能是鐵心截面的中心部分取一矩形部 分用非晶合金材料制成，而其中心外的邊緣處均需采用硅鋼片制作，因此，非晶合金占整個(gè)鐵心的占有比率得不到提尚，因此，一種結(jié)構(gòu)合通提聞非晶合金占有率，從而提高鐵心的空耗成為本領(lǐng)域技術(shù)人員追求的目標(biāo)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有的卷鐵心的非晶合金材料不易卷繞的問題以及解決現(xiàn)有卷鐵心的非晶合金材料占有率不合通，鐵心空載損耗較聞的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為ー種立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，它由鐵軛和三個(gè)心柱構(gòu)成，所述鐵軛和三個(gè)心柱由三個(gè)尺寸和形狀完全相同的單框拼合而成，其特征在于所述每個(gè)單框由若干級(jí)單元框組成，每級(jí)單元框的兩側(cè)為由硅鋼帶卷繞而成的硅鋼帶層、中間為由非晶合金帶材卷繞而成的非晶合金層，用于卷繞各級(jí)單元框的條形料帶的寬度從中間到內(nèi)外兩側(cè)逐級(jí)減小，各級(jí)單元框組合后的單框的截面為外接于半圓形的多邊形；所述兩相鄰的單框拼合成截面為外接于整圓形的多邊形的心柱，鐵軛的截面為外接半圓形的多邊形。作為優(yōu)選，每級(jí)單元框中所述兩側(cè)的硅鋼帶層的厚度與中間部分非晶合金層的厚度比為1:1-1: 20。作為優(yōu)選，所述每個(gè)單框由5-10級(jí)單元框組成。作為優(yōu)選，所述每個(gè)單框的各級(jí)單元框由內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐級(jí)卷繞，所述單框的兩邊柱的外側(cè)邊形成兩個(gè)相対稱的、與該單框所在平面呈30度夾角的傾斜平面狀的對(duì)接面，與所述對(duì)接面相對(duì)的ー側(cè)形成接近半圓形的多邊形狀，所述三個(gè)單框經(jīng)對(duì)接面拼合后三個(gè)心柱呈立體等邊三角形排列。本實(shí)用新型的另ー技術(shù)方案為ー種立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，它由鐵軛和三個(gè)心柱構(gòu)成，所述鐵軛和三個(gè)心柱由三個(gè)尺寸和形狀完全相同的單框拼合而成，其特征在于所述每個(gè)單框由若干級(jí)單元框組成，其中位于中部、最大寬度的中心單元框包括位于兩側(cè)的由硅鋼帶卷繞而成的硅鋼帶層和位于中間位置的由非晶合金帶材卷繞而成的非晶合金層，所述最大寬度的中心單元框兩邊的其他單元框包括由內(nèi)向外排列的由非晶合金帶材卷繞而成的非晶合金層和娃鋼帶卷繞而成的娃鋼帶層，中心單元框外的兩側(cè)的各級(jí)單元框的寬度逐級(jí)減小，各級(jí)單元框組合后的單框的截面為外接于半圓形的多邊形；所述兩相鄰的單框拼合成截面為外接于半圓形的多邊形的心柱，鐵軛的截面為外接半圓形的多邊形。作為優(yōu)選，所述每ー級(jí)單元框的硅鋼帶層和非晶合金層是用長(zhǎng)度方向連續(xù)的等腰梯形或直角梯形料帶卷繞而成。作為優(yōu)選，兩個(gè)對(duì)接的單框中的非晶合金帶材層和硅鋼帶層一一對(duì)應(yīng)。作為優(yōu)選，所述每個(gè)單框的各級(jí)單元框中的硅鋼帶層的厚度占比從中間向外側(cè)逐漸變大。本實(shí)用新型中所述硅鋼帶層的厚度占比是指在每ー級(jí)單元框中的硅鋼帶的厚度占該單元框總厚度的比。即在單框的外側(cè)的硅鋼帶層的厚度加大，有利于提高外側(cè)的單框的支撐強(qiáng)度，提高鐵心的整體機(jī)械強(qiáng)度。本實(shí)用新型由于采用上述技術(shù)方案，將每個(gè)單框由若干級(jí)組成，每級(jí)的最外層和最里層由硅鋼帶卷繞而成、中間部分由非晶合金帶材卷繞而成。因此，卷繞后的每ー級(jí)鉄心帶的內(nèi)外層有強(qiáng)度高的硅鋼帶，中間為韌性底的非晶合金卷鐵芯，使每ー級(jí)既保證了硅鋼帶的韌性和強(qiáng)度，又克服了非晶合金脆性太大，不易卷繞的缺陷。每級(jí)單元框的硅鋼片起到骨架的作用，增加鐵心使用過程中的エ藝性，非晶合金材料在每ー級(jí)的中間位置，受到彎曲時(shí)，非晶合金材料表面脫落產(chǎn)生魚鱗片狀物受到硅鋼片的保護(hù)而不會(huì)脫落，同時(shí)因兩側(cè)有硅鋼帶保護(hù)，進(jìn)而可以改善非晶合金的占有率。每個(gè)單框的截面為外接于半圓形的多級(jí)多邊形，其更為接近圓形，因此可以降低卷繞線圈的銅線的長(zhǎng)度，從而降低銅線成本。而且采用了上述方案可使鉄心空載性能提高，且使變壓器的三相磁路對(duì)稱等長(zhǎng)，三相輸出電壓相
坐寸ο同時(shí)，本實(shí)用新型采用另一技術(shù)方案，所述每個(gè)單框由若干級(jí)單元框組成，位于中部最大寬度的中心單元框，其位于兩側(cè)的是硅鋼帶層、位于中間位置的是非晶合金層，而位于所述中心単元框兩邊的其他單元框包括由內(nèi)向外排列的非晶合金層和硅鋼帶層，中心單元框外的兩側(cè)的各級(jí)單元框的寬度逐級(jí)減小。這樣同樣保證每ー單元框中的非晶合金層的外側(cè)均有硅鋼帶層保護(hù)，同樣可以達(dá)到上述技術(shù)效果。

圖I是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鐵心的俯視圖。圖3A是本本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鐵心的截面視圖。圖3B是圖3A的A處局部放大視圖。圖4A是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鐵心的單框主視圖。圖4B是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鐵心的單框的截面圖。圖5A是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鐵心的截面圖。圖5B是圖5A中B處局部放大視圖。圖6A、6B是本實(shí)用新型的卷繞式非晶合金變壓器鐵心的繞制所用硅鋼帶和非晶合金帶材的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1、2、3A、3B，4A、4B，圖中展示本實(shí)用新型的卷繞式非晶合金變壓器鐵心結(jié)構(gòu)，它由鐵軛10和三個(gè)心柱20構(gòu)成，所述鐵軛10和三個(gè)心柱20由三個(gè)尺寸和形狀完全相同的單框I拼合而成，如圖4所示，每個(gè)單框I為矩形狀，三個(gè)單框I拼合后三個(gè)心柱20呈立體等邊三角形排列；參見圖3A、3B，每個(gè)單框I由7級(jí)單元框11、12、13、14、15、16、17組成，每個(gè)單框I中的單元框的級(jí)數(shù)根據(jù)鐵心的大小確定，一般為5-10級(jí)單元框組成。每級(jí)單元框的兩側(cè)為由O. 3mm娃鋼帶卷繞而成的娃鋼帶層101、中間為由O. 03mm的非晶合金帶卷繞而成的非晶合金層102，參見圖6A，在每ー級(jí)單元框中的硅鋼帶層101和非晶合金層102是用長(zhǎng)度方向連續(xù)的等腰梯形料帶卷繞而成，也可以采用圖6B所示的直角梯形料帶卷繞而成，所述硅鋼帶1010位于料帶的兩端，非晶合金帶1020位于料帶的中間位置，卷繞后形成內(nèi)、外為硅鋼帶層101、中間部分為非晶合金層102。采用于卷繞各級(jí)單元框的條形料帶的寬度從中間到內(nèi)外兩側(cè)逐級(jí)減小，即第一級(jí)、第七級(jí)的寬度最小，中間的各級(jí)寬度依次増加。卷繞時(shí)，所述每個(gè)單框的各級(jí)單元框由內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐級(jí)卷繞，本實(shí)施例中，采用最窄的等腰梯形料帶卷繞成截面為等腰梯形的第一級(jí)單元框11，第二級(jí)單元框12采用寬于第ー級(jí)單元框11的料帶進(jìn)行卷繞成梯形的單元框12，第三級(jí)單元框13采用寬于第二級(jí)單元框12的料帶卷繞成截面為梯形的單元框13，再依次采用寬度漸小的等腰梯形料帶卷繞截面為梯形的第四-第七級(jí)單元框14-17。同時(shí)，三個(gè)單框I中的各級(jí)單元框相對(duì)應(yīng)，其中硅鋼帶層101和非晶合金層102分別一一對(duì)應(yīng)。如圖3A、3B示，在卷繞的同時(shí)，所述單框I的兩邊柱la、lb的外側(cè)邊形成兩個(gè)相対稱的、與該單框I所在平面的夾角α為30度的傾斜平面狀的對(duì)接面111，與所述對(duì)接面111相対的ー側(cè)形成接近半圓弧狀的多邊形；從而兩相
鄰的單框I中的7級(jí)單元框拼合成截面為外接于整圓形的多邊形的心柱20，鐵軛10的截面為外接半圓形的多邊形(如圖4Α、4Β示)。為了提高非晶合金材料的占有率，改善鉄心性能，降低變壓器的空載損耗，最好每級(jí)單元框中所述兩側(cè)的硅鋼帶層的厚度與中間部分非晶合金層的厚度比為I : 1-1 20。本實(shí)施例中，第一級(jí)單元框11中的硅鋼帶層101與非晶合金層102的厚度比值為I : 2，第ニ級(jí)單元框12中兩者厚度比為I : 5，第三級(jí)、四級(jí)...7級(jí)單元框13-17中兩者厚度比依次為I : 8、1 12、1 13、1 IOU 8。將靠近外層的單元框中的硅鋼帶層101與非晶合金層102的厚度比值提高，有利于提高整個(gè)單框以及鐵心柱的強(qiáng)度。實(shí)施例ニ。參見圖5Α、5Β，圖中展示了本實(shí)用新型的另ー實(shí)施例，該非晶合金鐵心由鐵軛10和三個(gè)心柱20構(gòu)成，與上一實(shí)施例不同之處是構(gòu)成每個(gè)單框I的7級(jí)單元框，其中位于中部、最大寬度的中心單元框13包括位于兩側(cè)的由硅鋼帶卷繞而成的硅鋼帶層101和位于中間位置的由非晶合金帶材卷繞而成的非晶合金層102，位于所述最大寬度的中心單元框兩邊的其他單元框11、12、14、15、16、17包括由內(nèi)向外排列的由非晶合金帶材卷繞而成的非晶合金層102和硅鋼帶卷繞而成的硅鋼帶層101，且中心單元框13外的兩側(cè)的各級(jí)單元框的寬度逐級(jí)減小，中心單元框13是采用圖6Α或6Β所示等腰梯形或直交梯形料帶卷繞而成，兩邊的各級(jí)單元框是采用圖6Α或6Β中去掉大端的硅鋼帶1010的料帶卷繞而成，各級(jí)單元框組合后的單框I的截面為外接于半圓形的多邊形；所述兩相鄰的單框I拼合成截面為外接于半圓形的多邊形的心柱20，鐵軛10的截面為外接半圓形的多邊形。本實(shí)施例中的另一點(diǎn)不同之處是，第一級(jí)、第二級(jí)...第七級(jí)單元框11-17中硅鋼帶層101與非晶合金層102的厚度比值依次為I : 3、1 8、1 13、1 16、1 15、I IOU 8。本實(shí)施例中最外兩側(cè)的單元框中的硅鋼帶層的厚度占比系那個(gè)對(duì)于中間的占比大。有利于提聞鐵心柱整體機(jī)械強(qiáng)度。以上實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明，而非作限制性的概括，本實(shí)用新型旨在提供一種卷繞式非晶合金變壓器鉄心，其采用非晶合金材料和硅鋼帶進(jìn)行繞制，并將鐵心框分為若干級(jí)，每ー級(jí)的最外層和最內(nèi)層為硅鋼帶繞制而成，中間為非晶合金材料繞制而成，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思的指導(dǎo)下，還可以做出很多常規(guī)結(jié)構(gòu)上的修改與替換，例如級(jí)數(shù)或者改變每ー級(jí)的非晶合金卷繞的厚度，或者硅鋼帶的厚度。這些修改與替換也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.ー種立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，它由鐵軛和三個(gè)心柱構(gòu)成，所述鐵軛和三個(gè)心柱由三個(gè)尺寸和形狀完全相同的單框拼合而成，其特征在于所述每個(gè)單框由若干級(jí)單元框組成，每級(jí)單元框的兩側(cè)為由硅鋼帶卷繞而成的硅鋼帶層、中間為由非晶合金帶材卷繞而成的非晶合金層，用于卷繞各級(jí)單元框的條形料帶的寬度從中間到內(nèi)外兩側(cè)逐級(jí)減小，各級(jí)單元框組合后的單框的截面為外接于半圓形的多邊形；所述兩相鄰的單框拼合成截面為外接于整圓形的多邊形的心柱，鐵軛的截面為外接半圓形的多邊形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，其特征在于每級(jí)單元框中所述兩側(cè)的硅鋼帶層的厚度與中間部分非晶合金層的厚度比為I :1-1:20。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，其特征在于所述每個(gè)單框由5-10級(jí)單元框組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，其特征在于所述每個(gè)單框的各級(jí)單元框由內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐級(jí)卷繞，所述單框的兩邊柱的外側(cè)邊形成兩個(gè)相対稱的、與該單框所在平面呈30度夾角的傾斜平面狀的對(duì)接面，與所述對(duì)接面相對(duì)的ー側(cè) 形成接近半圓形的多邊形狀，所述三個(gè)單框經(jīng)對(duì)接面拼合后三個(gè)心柱呈立體等邊三角形排列。
5.ー種立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，它由鐵軛和三個(gè)心柱構(gòu)成，所述鐵軛和三個(gè)心柱由三個(gè)尺寸和形狀完全相同的單框拼合而成，其特征在于所述每個(gè)單框由若干級(jí)單元框組成，其中位于中部、最大寬度的中心單元框包括位于兩側(cè)的由硅鋼帶卷繞而成的硅鋼帶層和位于中間位置的由非晶合金帶材卷繞而成的非晶合金層，所述最大寬度的中心単元框兩邊的其他單元框包括由內(nèi)向外排列的由非晶合金帶材卷繞而成的非晶合金層和硅鋼帶卷繞而成的硅鋼帶層，中心單元框外的兩側(cè)的各級(jí)單元框的寬度逐級(jí)減小，各級(jí)単元框組合后的單框的截面為外接于半圓形的多邊形；所述兩相鄰的單框拼合成截面為外接于半圓形的多邊形的心柱，鐵軛的截面為外接半圓形的多邊形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或5所述的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，其特征在于所述每ー級(jí)單元框的硅鋼帶層和非晶合金層是用長(zhǎng)度方向連續(xù)的等腰梯形或直角梯形料帶卷繞而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或5所述的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，其特征在于兩個(gè)對(duì)接的單框中的非晶合金帶材層和硅鋼帶層一一對(duì)應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，其特征在于兩個(gè)對(duì)接的單框中的非晶合金帶材層和娃鋼帶層--對(duì)應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2或5所述的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，其特征在于所述每個(gè)單框的各級(jí)單元框中的硅鋼帶層的厚度占比從中間向外側(cè)逐漸變大。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鉄心，其特征在于所述每個(gè)單框的各級(jí)單元框中的硅鋼帶層的厚度占比從中間向外側(cè)逐漸變大。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種立體結(jié)構(gòu)卷繞式非晶合金變壓器鐵心，它由鐵軛和三個(gè)心柱構(gòu)成，所述鐵軛和三個(gè)心柱由三個(gè)單框拼合而成，所述每個(gè)單框由若干級(jí)組成，每級(jí)單元框的兩側(cè)為硅鋼帶層、中間為非晶合金層，用于卷繞各級(jí)單元框的條形料帶的寬度從中間到內(nèi)外兩側(cè)逐級(jí)減小；所述單框的截面為外接于半圓形的多邊形；所述兩相鄰的單框拼合成截面為外接于整圓形的多邊形的心柱，鐵軛的截面為外接半圓形的多邊形。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有的卷鐵心的非晶合金材料占有率不合理以及鐵心空載損耗較高的問題。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使鐵心空載性能提高，且使變壓器的三相磁路對(duì)稱等長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01F41/02GK202487343SQ20112055316
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者李錫強(qiáng), 譚勇 申請(qǐng)人:新華都特種電氣股份有限公司