专利名称：一种卷绕式铁芯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种卷绕式铁芯。
(2)背景技术目前变压器等电器用铁芯绝大部分采用硅钢片或硅钢带制造，制造方法主要有叠片式和卷绕式二种。叠片式铁芯由于磁路中存在空气隙，硅钢片之间不够紧密，而且还存在着局部地方材料高导磁方向与磁路方向不一致，使铁芯的性能较差。卷绕式铁芯虽然克服叠片式铁芯的上述缺点，使制造的变压器空载损耗低、噪音低，性能有明显提高，但是，对于卷绕式铁芯的芯柱横截面为阶梯形或圆形，其存在着如下的缺点阶梯形截面卷铁芯，是用几根不同宽度的直带依次卷绕而成，带料数量多，卷绕较困难，横截面占空系数较低，仅0.9左右，因而线圈平均匝长较长，不但浪费铜材，也增加了变压器的负载损耗，降低了变压器的性能；圆截面卷铁芯(即R型铁芯)，是用一根宽度先窄后宽再窄的曲线形状的硅钢带卷绕而成，硅钢带材料利用率较低，双根套裁开料利用率仅为86～90％，浪费了较多昂贵的硅钢带，增加了制造成本。
因此本申请人在此基础上曾对卷绕式铁芯的芯柱的横截面形状作了改进，获得了实用新型名称为“具有复合形截面的卷铁芯”、专利号为00216872.3的专利权。该“具有复合形截面的卷铁芯”的结构，如图1所示，芯柱11、11′的横截面由内向外分为三个区域，内区6、7和外区8、9两个区域的横截面形状由梯形组成，中间区域13的横截面为圆台形，各截面的顶点共处一圆周上。上述方案，铁芯芯柱横截面形状非常接近圆形，截面占空系数高达0.98～0.99，因而减少了线圈的平均匝长，与相同横截面积的阶梯形截面卷铁芯相比，外接周长减少4～7％，这不但可节省铜材，而且降低了变压器的负载损耗。另外，由于梯形硅钢带套裁的材料利用率为100％，曲线硅钢带由于圆弧段位于截面中部，宽度变化小，因此材料套裁时，使得材料的利用率大大提高，比圆形截面卷铁芯材料的利用率提高9～13％。
但是，尽管上述专利已取得了相当的进步，但是，铁芯芯柱的排列方式由于采用的平面排列，形成了各个芯柱的磁路长度不一致，对于磁路短的芯柱不仅节省了材料，而且芯柱的性能好，而对于磁路长的芯柱浪费材料，而且性能差，因此各芯柱的性能不一致，影响变压器的性能。
(3)实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种克服上述缺陷，性能更优良，成本更低的卷绕式铁芯。
本实用新型所提供的一种卷绕式铁芯，它由铁轭和若干根芯柱组合而成，其特点是，所述芯柱呈立体排列，且由几个形状相同或形状相似的横截面接近于半圆的复合形截面的单框铁芯拼合而成，该复合形截面由内向外分成三个区域，内、外二个区域的外轮廓线为向圆弧逼近的折线，中间区域的外轮廓线为圆弧，并使拼合后各芯柱横截面接近圆形。
上述的卷绕式铁芯，其中，单框均是由二种不同的形状的多根硅钢带依次卷绕而成。
上述的卷绕式铁芯，其中，单框铁芯的窗口形状可以是四方形、也可以是跑道形。
上述的卷绕式铁芯，其中，芯柱的数量为3或3以上，当芯柱的数量为3时，芯柱可以呈立体等距离三角阵排列，当芯柱的数量为4时，芯柱可以呈立体方阵排列。
由于采用了上述的技术解决方案，即铁芯的几个芯柱呈立体排列，这样使每个芯柱的磁路长度一致，且均达到最短，从而使每个芯柱的损耗均达到最小。与芯柱呈平面排列的铁芯相比，本实用新型铁芯重量可减少10％，性能有较大提高，空载损耗降低10％以上。其次，铁芯芯柱横截面形状非常接近圆形，卷绕材料利用率可达98.5％以上，截面占空系数可达到0.98～0.99，因而减少了线圈平均匝长。与相同横截面面积的阶梯形截面卷铁芯相比，外接圆周长减少4～7％。这样不但节省了铜材，而且降低了变压器的负载损耗，提高了变压器的性能。另外，本实用新型使用的硅钢带数量比阶梯形卷铁芯硅钢带数量减少 ，因而加工工艺简单，卷绕紧密，加工成本低。而且还避免了阶梯形卷铁芯卷绕时产生的毛刺全部重叠现象，因而该种卷铁芯性能受毛刺影响的程度大大减少，使性能更稳定，更一致。
(4)
图1是已有具有复合形截面的卷铁芯的剖视图；图2是本实用新型实施例的铁芯整体结构示意图；图3是图2中的俯视图；图4是本实用新型铁芯的单框结构图；图5是图4中的A-A剖视图；图6是各条硅钢带形状图；图7是梯形硅钢带连续套裁方法；图8是曲线硅钢带连续套裁方法。
(5)具体实施方式
以三相三柱复合形截面立体卷铁芯为例来阐明本实用新型的具体内容如图2-5所示，本实用新型，即卷绕式铁芯2，芯柱呈立体排列，且由3个形状相同的横截面接近于半圆的单框铁芯21拼合而成，并使拼合后芯柱横截面接近圆形。
单框的芯柱横截面的外轮廓线为折线—圆弧—折线，内轮廓线为一条斜角为α的斜线，对于三相三柱复合形截面立体卷铁芯而言α＝60°。该截面由内、中、外三个区域213、212、211组成。内区域213形成一梯形截面，中间区域212形成一类似于圆台的截面，外部211由三种梯形截面组成。其外轮廓线顶点在同一个半圆周上。如图6所示，梯形截面部分由梯形硅钢带31、32、33、34卷绕而成；类圆台形截面部分由一条二头窄中间宽的曲线硅钢带35卷绕而成。故该铁芯由四根不同尺寸的梯形硅钢带和一根曲线硅钢带按一定次序重叠卷绕而成。见图7，梯形硅钢带的双根连续套裁方法。见图8，曲线硅钢带的双根连续套裁的方法。上述二种套裁加工都可在目前已有的微机控制的曲折线开料机上进行。
由于折线部分的梯形硅钢带和圆弧部分的曲线硅钢带均可双根套裁方法加工；梯形硅钢带可进行无废料套裁加工，材料利用率达100％；曲线硅钢带由于圆弧段位于截面中部，中部区域宽度变化小，且可进行双根套裁，因而曲线硅钢带加工时的材料利用率可达97％以上，因此该种铁芯硅钢带材料综合利用率达到98.5％以上。
权利要求1.一种卷绕式铁芯，它由铁轭和若干根芯柱组合而成，其特征在于，所述芯柱呈立体排列，且由几个形状相同或形状相似的横截面接近于半圆的复合形截面的单框铁芯拼合而成，该复合形截面由内向外分成三个区域，内、外二个区域的外轮廓线为向圆弧逼近的折线，中间区域的外轮廓线为圆弧，并使拼合后各芯柱横截面接近圆形。
2.根据权利要求1所述的一种卷绕式铁芯，其特征在于，所述的单框均是由二种不同的形状的多根硅钢带依次卷绕而成。
3.根据权利要求1所述的一种卷绕式铁芯，其特征在于，所述的单框铁芯的窗口形状可以是四方形、也可以是跑道形。
4.根据权利要求1所述的一种卷绕式铁芯，其特征在于，所述的芯柱的数量为3或3以上，当芯柱的数量为3时，芯柱可以呈立体等距离三角阵排列，当芯柱的数量为4时，芯柱可以呈立体方阵排列。
专利摘要一种卷绕式铁芯，它由铁轭和若干根芯柱组合而成，其特征在于，所述芯柱呈立体排列，且由几个形状相同或形状相似的横截面接近于半圆的复合形截面的单框铁芯拼合而成，该复合形截面由内向外分成三个区域，内、外二个区域的外轮廓线为向圆弧逼近的折线，中间区域的外轮廓线为圆弧，并使拼合后各芯柱横截面接近圆形。本实用新型由于铁芯的几个芯柱呈立体排列，使每个芯柱的磁路长度一致，且均达到最短，从而使每个芯柱的损耗均达到最小。本实用新型铁芯重量可减少10％，空载损耗降低10％以上。另外，铁芯芯柱横截面形状非常接近圆形，卷绕材料利用率可达98.5％以上，截面占空系数可达到0.98～0.99，不但节省了铜材，而且降低了变压器的负载损耗。
文档编号H01F3/00GK2549572SQ0125423
公开日2003年5月7日 申请日期2001年10月17日 优先权日2001年10月17日
发明者张明德 申请人:张明德