专利名称：新型立体卷铁心变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电气设备领域，具体来说是一种立体卷铁心变压器。
背景技术：
三相立体卷铁心变压器是一种结构更合理、性能更优良和制造成本更低的新型高性能变压器。其铁心是采用硅钢带材或非晶合金带材经过卷绕形成铁心单框，再将三个铁心单框拼成立体等边三角形构成的立体卷铁心结构。这种三相立体卷铁心变压器的大量推广使用将会节省大量的能源和材料，经济效益十分显著。其优点I、三相立体卷铁心卷绕紧密，使其填充系数增加。2、三相立体卷铁心的三相磁路完全对称、磁阻及励磁电流小、空载损耗和噪音水平低。3、节省材料成本。三相立体卷铁心变压器，主要组成除铁心外，还有线圈绕组、夹件。由于线圈绕组和铁心在工作过程中均会产生热量，因此变压器需要采取散热手段。例如对于干式变压器，除采用自然冷却的外，大部分要通过风机强度空气流动实现强制散热。要取得良好的强制散热效果，需要在线圈绕组和铁心周围的表面有好的空气流动条件，以利用流动空气将热量带走。变压器夹件作为变压器中必不可少的一个构件，用于固定铁心和线圈绕组，同时也是影响变压器铁心和线圈绕组散热主要因素之一。现有的三相立体卷铁心变压器的夹件采用拉螺杆结构进行夹紧和拉紧变压器铁心和线圈绕组，上下夹件一般为由钢材焊成的大体成正三角形的框架，如中国专利文献CN201196898中广东海鸿变压器有限公司的“立体卷铁心干式变压器夹件”，其夹件包括由角钢焊接成的大体为三角形框架的上夹件和下夹件，上夹件和下夹件内部相对设有各边与框架边平行的三角形的定位架构成，由于三角形框架与三角形定位架独立，所以上夹件和下夹件通过至少三根放在变压器的线圈绕组相间位置压紧螺杆和一根中心拉紧螺杆连接和拉紧，为固定螺杆，上夹件和下夹件的框架边的外侧相对应地还要设有压板。因此这种角钢焊成的正三角形框架结构复杂，上夹件和下夹件由角钢焊成的正三角形框架以及中部的三角形定位架，使得变压器铁心和线圈绕组上端面和下端面大部分被夹件覆盖，因此轴向空气流动性能差，变压器主体散热性能差。由于相间位置拉紧螺杆及其支撑件的存在，也影响了三相立体卷铁心干式变压器线圈绕组相间位置的通风，使其局部通风较差，也进一步影响了散热效果。另外，这种变压器还存在由于夹件结构复杂，用钢量大，不但成本高，同时自重也大，装配复杂的问题。并且，由于采用拉紧螺杆结构的变压器需要在线圈绕组相间位置加装至少三根拉紧螺杆，不但增加了外线圈绕组与拉紧螺杆之间绝缘的难度；同时对外部引线较多的三相立体卷铁心干式变压器，引线与相间拉紧螺杆距离较近，增加了其与引线间绝缘处理的难度，并且可能会增加了此类变压器的体积及成本。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型在于提供一种新型立体卷铁心变压器，以解决上述三相立体卷铁心变压器由于采用三角形框架夹件存在的变压器散热差、成本高和重量大的问题。为解决上述问题，本实用新型提供的新型立体卷铁心变压器，包括吊环、由三个卷铁心单框拼成的立体卷铁心和线圈绕组，还包括上夹件、下夹件和中心拉紧螺杆以及紧固螺母，所述上夹件和下夹件通过所述中心拉紧螺杆和所述紧固螺母拉紧连接，将所述铁心和线圈绕组夹紧固定在所述上夹件和下夹件之间。所述上夹件包括上夹件上压件，所述下夹件包括与所述上夹件上压件相向的下夹件下压件；所述上夹件上压件由以正Y形径向压臂和固定在邻近径向压臂外端的与径向压臂垂直的切向压臂以及切向压臂端部的安装的压钉构成，压钉下方有绝缘上垫块压在所述线圈绕组上端面上，正Y形径向压臂中心结合部设置有中心孔；所述下夹件下压件由正Y形径向支臂和固定在邻近径向支臂外端的与径向支臂垂直的切向支臂以及切向支臂端部安装的压钉构成，正Y形径向支臂中心结合部设置有中心孔，切向支臂端部的压钉上方设置 有绝缘下垫块垫在所述线圈绕组下端面上；所述铁心被夹紧固定在所述径向压臂和径向支臂之间。在所述径向压臂和所述径向支臂上相向的一面均设置有卡口，以用于卡固所述铁心边缘。为增加拉紧力和机械强度，也可以在所述相对的径向压臂与径向支臂之间用钢板或螺杆拉紧。所述上夹件还包括一个短于所述上夹件上压件的上夹件下压件，所述上夹件下压件包括为正Y形压板，正Y形压板端部安装有压钉，中部设置中心孔套在所述中心拉紧螺杆上，并且上夹件下压件正Y形压板与所述上夹件上压件的径向压臂呈60度夹角；所述下夹件还包括一个短于所述下夹件下压件的下夹件上压件，所述下夹件上压件包括端部安装有压钉的正Y形臂，中部设置中心孔套在所述中心拉紧螺杆上，并且下夹件上压件Y形臂与所述下夹件下压件的径向支臂呈60度夹角；所述上夹件下压件上的压钉下方有绝缘垫块压在所述线圈绕组的上端面上，所述下夹件上压件上的压钉均通过绝缘垫块托在所述线圈绕组下端面上。本实用新型的这种新型立体卷铁心变压器，与采用传统的由三角形框架和三角形定位架构成的夹件的变压器相比，具有如下优点I、采用星形结构与采用三角形框架结构相比，结构简单，重量轻，材料用量小，材料成本低。2、采用正星形结构与采用三角形夹件结构相比，相对于线圈绕组的投影面积小，改善了三相立体卷铁心干式变压器线圈绕组上下端面通风条件，使散热效果更好，可降低成本。3、所述上夹件下压件以及下夹件上压件均为星形，改善了三相线圈绕组之间中部区域的通风条件，也进一步提高了散热效果。4、可以只用一个中心拉紧螺杆，不需要三个相间拉紧螺杆，避免了拉紧螺杆与外线圈绕组及引线之间绝缘问题，节约了材料改善了三相立体卷铁心干式变压器线圈绕组相间位置通风条件。[0020]5、产品外观更简洁。
图I为本实用新型的新型立体卷铁心变压器夹件立体结构图。图2为上夹件的另一种实施例平面示意图。图3为本实用新型的新型立体卷铁心变压器的立体结构图。图4为上夹件下压件压于线圈绕组上端面的立体结构图。图中 I-吊环，2-上夹件，3-中心拉紧螺杆，4-下夹件，5-底座；6_紧固螺母，21-上夹件上压件211-径向压臂，211A-卡口，211B-端部；212-切向压臂，212A-弓背；213-压钉，214-钢管22-紧固螺母，23-上夹件下压件，231-压板，232-压钉，41-下夹件上压件，411-钢管，412-支板，413-压钉，42-下夹件下压件，421-钢管，422-径向支臂，422A-卡口，422B-端部；423-切向支臂，424-托板，425-压钉，100-卷铁心单框，200-绝缘上垫块，300-线圈绕组，500-绝缘下垫块，600-风机，700-绝缘垫块。
具体实施方式
为清楚说明本实用新型中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。如图3和图4所示，立体卷铁心变压器包括三个卷铁心单框100按正三角形拼成的立体卷铁心，以及铁心上的线圈绕组300，和夹持固定铁心和线圈绕组的上夹件2、下夹件4、底座5、三组风机600。还有一根中心拉紧螺杆3以及紧固螺母6、吊环1，上夹件和下夹件通过中心拉紧螺杆3和紧固螺母6拉紧连接，将铁心和线圈绕组夹紧固定在所述上夹件2和下夹件4之间，实现对铁心和线圈绕组300的固定和保护。吊环I是通过螺孔安装在所述中心拉紧螺杆3的上端。三组风机600安装在底座5上。如图I所示，是本实用新型涉及的新型立体卷铁心变压器夹件的一个实佳实施例。该夹件包括上夹件2、下夹件4和中心拉紧螺杆3以及吊环I、紧固螺母6，上夹件2和下夹件4中心处设置有通孔，用于穿过中心拉紧螺杆3，通过中心拉紧螺杆3和紧固螺母6拉紧连接，将变压器铁心和线圈绕组夹紧固定在上夹件2和下夹件4之间。上夹件2和下夹件4均为星形结构，在图I所示的实施例中是采用三个“分枝”的正Y形。使得正Y形各“分枝”之间形成有利于散热的空隙。下夹件4设置在底座5上。上夹件2和下夹件3从上下两端将铁心和线圈绕组夹紧。上夹件2包括上夹件上压件21，下夹件4包括与上夹件上压件21相向的下夹件下压件42，下夹件下压件42将铁心和线圈绕组从下部托住，上夹件上压件21在中心拉紧螺杆3和紧固螺母6作用下从上方将铁心和线圈绕组压住，使铁心和线圈绕组被夹紧在上夹件上压件21和下夹件下压件42之间。结合图I和图3、图4所示，上夹件2包括上夹件上压件21，下夹件4包括与上夹件上压件21相向的下夹件下压件42 ;所述上夹件上压件21由正Y形径向压臂211和固定在径向压臂外端的与径向压臂垂直的切向压臂212以及切向压臂端部的安装的压钉213构成，压钉213下方有如图3所示的绝缘上垫块200压在所述线圈绕组300上端面上，正Y形 径向压臂211中心结合部设置有中心孔用于穿中心拉紧螺杆3 ;下夹件下压件42由正Y形径向支臂422和固定在径向支臂外端的与径向支臂垂直的切向支臂423以及切向支臂端部安装的压钉425构成，正Y形径向支臂422中心结合部设置有中心孔用于穿所述中心拉紧螺杆3，切向支臂端部的压钉425上方如图2所示设置有绝缘下垫块500垫在线圈绕组300下端面上；卷铁心单框100被夹紧固定在所述径向压臂211和径向支臂422之间。如图3所示，上夹件上压件和下夹件下压件通过压钉和绝缘垫块对称夹持在线圈绕组的上下端面，本实施例中由于每个径向压臂和每个径向支臂两端均用压钉，相邻切向压臂和相邻切向支臂相对的端部均压在同一个线圈绕组上端面上的铁轭垫块上，采用三个压紧点能够提供强较和稳定的夹持。且无论是相邻切向支臂之间还是相邻切向压臂之间均存在较大间隙，构成线圈绕组上下端面的空气流通散热通道，有利于空气流通，同样由于相邻径向压臂之间以及相邻径向支臂之间也有很大的间隙，使得变压器的三个线圈绕组之间中心处形成有效的空气流通散热通道，有利于散热。同时又具有结构简单，材料用量少和重量轻的特点，特别是只需一根中心拉紧螺杆3拉紧，可以减少现有技术中的三个相间位置的拉紧螺杆，也有利于装配和减少成本。为便于利用上夹件和下夹件稳定固定铁心，作为一个较佳实施例，在所述径向压臂211和所述径向支臂422上相向的一面均设置有卡口，例如图I中梯形卡口 211A与梯形卡口 422B，卡口的形状与卷铁心相吻合，如图3和图4所示利用卡口卡在卷铁心单框100上、下边缘实现对铁心的夹紧和定位。采用这种卡口结构与用其它固定件固定铁心相比结构更为简单有效，不需额外增加其它部件，有利于降低材料成本、重量和有利于减少对散热通道的占用。在径向支臂422位于所述卡口两侧设置有与径向支臂垂直的托板424，增大对铁心的支承面，提高支撑稳定性且避免径向支臂卡口处压强过大对径向支臂的破坏。所述切向压臂212和切向支臂423均为弓形，用切向压臂的弓背212A方向与切向支臂的弓背方向相背离，除有利于提高受力抗弯能力外，还使切向压臂和切向支臂中部与相应的变压器线圈绕组之间的距离增大，有利于空气流通、散热。所述上夹件上压件21和下夹件下压件42均可以为一体铸造成型结构，也可以焊接成型。径向压臂、径向支臂和切向压臂、切向支臂可以采用不同截面形状的杆件或管件，例如圆形、方形、多边形、椭圆形等。本实施例中上夹件上压件21和下夹件下压件42则由中心处的钢管214、421和钢板焊接成，构成压臂211、212和支臂422、423的钢板均为竖向设置。采用竖向钢板的益处在于1、在同样强度下钢板水平投影面积小有利于提高变压器端面处的空气流通面积，利于散热。2、同等截面积下材料的抗弯能力强，有利于减少材料成本和重量。钢板可以以端面贴在钢管上直接焊接，为提高焊接强度所述钢板端部插入与其对应的所述钢管的管壁上加工的直坡口或斜坡口内焊接。对于中大容量变压器，为增加拉紧力和机械强度，上夹件上压件21中的径向压臂端部211B凸出于切向压臂212，下夹件下压件42中的径向支臂端部422B凸出于切向支臂 423，竖向相对的径向压臂211端部与径向支臂422端部有螺杆或钢板(图中省略)拉紧。所用紧固螺母可以为普通螺母，也可以为防松螺母。虽然这种方式要增加三个间位螺杆或钢板，但通过改变径向压臂211和径向支臂422端部伸出长度能够保证相间位置的螺杆或钢板远离线圈绕组足够远的距离，因此仍然能够保证线圈绕组的良好散热以及线圈绕组与螺杆或钢板之间的绝缘性。利用上夹件上压件21和下夹件下压件42能够实现对铁心和线圈绕组的夹持固定，每个线圈绕组同一端面保证有两个压钉压紧，可以使两个压钉对称设置。进一步地也可以采用每个线圈绕组端面用三点夹持，以进一步提高夹持稳定性，特别是对于大功率变压器线圈绕组直径较大时。此时如图I所示，则可以使所述上夹件21再包括一个短于所述上夹件上压件21的上夹件下压件23。上夹件下压件23包括也由三个臂形成正Y形压板231，压板231的Y形臂端部安装有压钉(图中未示出)，中部设置中心孔套在所述中心拉紧螺杆3上，并且上夹件下压件Y形臂与所述上夹件上压件的径向压臂呈60度夹角。对应地，所述下夹件4还包括一个短于所述下夹件下压件42的下夹件上压件41，下夹件上压件41包括端部安装有压钉的正Y形臂构成支板412，中部设置钢管411构成中心孔套在所述中心拉紧螺杆3上，并且下夹件上压件Y形臂与所述下夹件下压件的径向支臂呈60度夹角。上夹件下压件23上的压钉232下方如图4所示有绝缘垫块700压在所述线圈绕组300的上端面上，对应地所述下夹件上压件41上的压钉均通过绝缘垫块托在所述线圈绕组下端面上。上夹件下压件21和下夹件上压件41除压钉以外的部分一体铸造成型。如图I所示，下夹件上压件41由三个Y形臂构成的支板412是由三块竖向钢板焊接在对应钢管411上，竖向钢板端部焊接有水平钢板。钢管411与钢管421靠在一起，当然也可以为同一根钢管。上夹件下压件23则由一整块正Y形压板231构成，相邻Y形臂根部为弧形过渡，钢板中部有穿过中心拉紧螺杆3的中心孔。在所述上夹件下压件上方还有一个紧固螺母22安装在所述中心拉紧螺杆上，利用紧固螺母可以调整上夹件下压件23对线圈绕组的压紧力和位置。当然还可以包括一个钢管使压板231焊接在钢管上。这时该钢管可以与钢管214靠在一起，亦可以为同一根钢管。上夹件下压件23可以采用与图I中所示下夹件上压件41相同的结构。下夹件上压件41也可以采用与图I中所示上夹件下压件相同的结构。图2则示出了上夹件和下夹件的另一种星形结构形式，每个压钉是安装在一个径向压臂或支臂上，这种结构与图I所示方式相比取消了切向压臂和切向支臂，增加了径向压臂和径向支臂。 对于本实用新型各个实施例中所阐述的方法和装置，凡在本实用新型的精神和原
则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种新型立体卷铁心变压器，包括吊环(I)、由三个卷铁心单框(100)拼成的立体卷铁心和线圈绕组(300)，还包括上夹件(2)、下夹件(4)和中心拉紧螺杆(3)以及紧固螺母(6)，其特征在于所述上夹件⑵和下夹件⑷通过所述中心拉紧螺杆(3)和所述紧固螺母(6)拉紧连接，将所述铁心和线圈绕组夹紧固定在所述上夹件(2)和下夹件(4)之间。
2.如权利要求I所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述上夹件(2)和所述下夹件(4)均为星形结构。
3.如权利要求2所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述上夹件(2)包括上夹件上压件(21)，所述下夹件(4)包括与所述上夹件上压件(21)相向的下夹件下压件(42);所述上夹件上压件(21)由正Y形径向压臂(211)和固定在径向压臂外端的与径向压臂垂直的切向压臂(212)以及切向压臂端部的安装的压钉(213)构成，压钉(213)下方有绝缘上垫块(200)压在所述线圈绕组(300)上端面上，正Y形径向压臂(211)中心结合部设置有中心孔用于穿所述中心拉紧螺杆(3);所述下夹件下压件(42)由正Y形径向支臂(422)和固定在径向支臂外端的与径向支臂垂直的切向支臂(423)以及切向支臂端部安装的压钉(425)构成，正Y形径向支臂(422)中心结合部设置有中心孔用于穿所述中心拉紧螺杆(3)，切向支臂端部的压钉(425)上方设置有绝缘下垫块(500)垫在所述线圈绕组(300)下端面上；所述卷铁心单框(100)被夹紧固定在所述径向压臂(211)和径向支臂(422)之间。
4.如权利要求3所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于在所述径向压臂(211)和所述径向支臂(422)上相向的一面分别设置有卡口(211A、422A)卡在所述卷铁心单框(100)上、下边缘上。
5.如权利要求4所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于在所述径向支臂(422)位于所述卡口(422A)两侧设置有与径向支臂垂直的托板(424)托在所述卷铁心单框(100)底部。
6.如权利要求2所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述切向压臂(212)和切向支臂(423)均为弓形，并且切向压臂(212)的弓背方向与切向支臂(423)的弓背方向相背离。
7.如权利要求3至6中之一所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述上夹件上压件(21)和下夹件下压件(42)均为一体铸造成型结构。
8.如权利要求3至6中之一所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述上夹件上压件(21)和下夹件下压件(42)均由中心处的钢管和钢板焊接成，所述钢板均为竖向设置。
9.如权利要求8所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述钢板端部插入与其对应的所述钢管的管壁上加工的直坡口或斜坡口内焊接。
10.如权利要求3至6中之一所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述上夹件上压件的径向压臂(211)端部凸出于所述切向压臂(212)，所述下夹件下压件的径向支臂(422)端部凸出于所述切向支臂(423)，竖向相对的径向压臂(211)端部与径向支臂(422)端部有螺杆或钢板拉紧。
11.如权利要求3至6中之一所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述上夹件(2)还包括一个短于所述上夹件上压件的上夹件下压件(23)，所述上夹件下压件(23)包括正Y形压板(231)，正Y形压板(231)端部安装有压钉(232)，中部设置中心孔套在所述中心拉紧螺杆(3)上，并且上夹件下压件(23)的正Y形压板(231)与所述上夹件上压件(21)的径向压臂呈60度夹角；所述下夹件(4)还包括一个短于所述下夹件下压件的下夹件上压件(41)，所述下夹件上压件(41)包括端部安装有压钉(413)的正Y形臂，中部设置中心孔套在所述中心拉紧螺杆(3)上，并且下夹件上压件(41)的Y形臂与所述下夹件下压件的径向支臂(422)呈60度夹角，所述上夹件下压件(23)上的压钉(232)下方有绝缘垫块(700)压在所述线圈绕组(300)的上端面上，所述下夹件上压件(41)上的压钉均通过绝缘垫块托在所述线圈绕组(300)下端面上。
12.如权利要求11所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述上夹件下压件(23)和下夹件上压件(41)除压钉以外的部分一体成型。
13.如权利要求11所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于上夹件下压件(23)和/或下夹件上压件(41)由三块竖向钢板焊接在对应钢管上构成，竖向钢板端部焊接有水平钢板，所述压钉安装在水平钢板上。
14.如权利要求11所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于上夹件下压件(23)和/或下夹件上压件(41)均为一块正Y形钢板，正Y形钢板相邻分支根部为弧形过渡，钢板中部有穿过所述中心拉紧螺杆的中心孔。
15.如权利要求11所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于在所述上夹件下压件(23)上方还有一个紧固螺母(22)安装在所述中心拉紧螺杆(3)上。
16.如权利要求2至5中之一所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于所述吊环(I)是通过螺孔安装在所述中心拉紧螺杆(3)的上端。
17.如权利要求I至5中之一所述的新型立体卷铁心变压器，其特征在于还包括位于所述底座外侧的三组风机￠00)，所述风机安装在底座(5)上。
专利摘要本实用新型公开了一种新型立体卷铁心变压器，包括吊环(1)、由三个卷铁心单框(100)拼成的立体卷铁心和线圈绕组(300)，还包括上夹件(2)、下夹件(4)和中心拉紧螺杆(3)以及紧固螺母(6)，其特征在于所述上夹件(2)和下夹件(4)通过所述中心拉紧螺杆(3)和所述紧固螺母(6)拉紧连接，将所述铁心和线圈绕组夹紧固定在所述上夹件(2)和下夹件(4)之间。这种变压器不但结构简单、重量轻、成本低，而且有利于变压器线圈绕组和铁心的散热。
文档编号H01F41/02GK202473534SQ20122002670
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者宗宝峰, 张文华, 李锡强, 谭勇, 邓旭锋 申请人:北京新特电气有限公司