零间隙磁路自封闭型变压器的制造方法
【专利摘要】零间隙磁路和自封闭型变压器新结构，采用铁心和磁轭分别制造，磁轭做成封闭环形，将初、次级绕组在铁心上制造完工后，对铁心和磁轭的结合面作精加工，然后用热套方法形成完整无缝磁路，因此可以将接缝磁阻降到最低，降低变压器励磁电流和噪声，变压器效率提高，静音不扰人；简化叠片和拆封工序；自封闭后无需紧固即能投运，节约材料和安装成本，适合功率从瓦级到几十上百万瓩级的单相、三相和多相变压器，适用低频高频，是变压器结构和制造工艺的重大创新。
【专利说明】零间隙磁路自封闭型变压器发明领域
[0001]本发明属于电【技术领域】中的变压器，涉及变压器的铁心结构的改进，具体地说是一种新磁路结构原理的变压器。
【背景技术】
[0002]变压器的基本原理是绕组(电路)和磁路的交链，要将绕组放进磁路，磁路就必须分段制作后嵌入绕组，磁路上必然留下接缝间隙。在变压器制造领域，磁体材料的剪裁、叠装分割直至磁路的封闭，操作程序复杂，远比绕组制作化时多，而磁路的间隙很难完全消除，接缝间隙处是产生磁阻和噪声的重要原因，大的间隙既会增加励磁电流，降低变压器效率，同时，由于磁路接缝间隙存在的变压器噪声，会扰人和影响环境，所以变压器在施工中，如何缩短接缝间隙，是工艺要点，也是变压器质量控制的重要内容之一。
【发明内容】
[0003]本发明采用了与现有传统变压器完全不同的结构和工艺路线，那就是采用零间隙磁路和自封闭型的新结构。为了使铁心与磁轭结合面零间隙紧密配合，除了对结合面精加工处理外，如何装配也是一个不小的难点，如何才能在实际变压器中消除铁心与磁轭结合面的磁路间隙，这就需要将结构和施工相结合加一综合考虑，既要结构简单合理，又要施工简便易行。
[0004]本发明的零间隙磁路自封闭型变压器，主要结构由绕组、铁心和磁轭三大部分组成，其特征为，铁心(I)和磁轭(3)为独立的分体部件，分别制造完成后，将绕组(2)套入铁心；然后对铁心和磁轭的结合面作精加工；采用过盈配合和热套法工艺将铁心放入磁轭内，待铁心和磁轭的温度一体化后，就可以使磁路完美结合消除接缝间隙；一次成型后的整个磁路具有自封闭紧固性能。
[0005]本发明的技术效果是明显的，首先，零间隙磁路和自封闭型的新结构变压器可以有效减小变压器磁路接缝间隙，减少磁阻，意味着变压器有较小的空载励磁电流，提高了变压器的效率；其次，接缝间隙处产生的磁致伸缩和磁场扰动会产生噪音，零间隙磁路就可以有效降低变压器接缝处的噪声，变压器工作安静，不会扰人；此外，自封闭型的紧密结构可以省略紧固件，降低变压器的材料成本和安装成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1、本发明的零间隙磁路自封闭型变压器的分解结构示意图。
[0007]图2、装配结束后的零间隙磁路自封闭型单相变压器实体图。
[0008]图3、本发明的三相变压器实体图。
[0009]图4、圆环形磁体结构的三相变压器的分体结构示意图。
[0010]图5、将绕组套在三相环形铁心齿上的装配示意图。
[0011]图6、装配完工的三相环形铁心变压器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]本发明结构的变压器将主要结构分成三大部分一铁心、绕组和磁轭。铁心(I)为安装绕组的部件，也是绕组中电流产生磁力线流的源头；绕组(2)为电磁耦合的重要环节一电链，绕组能够在铁心中产生磁力线，也能通过磁力线的变化产生感应电压；磁轭
(3)是磁路的一部分，是供铁心中的磁力线流通的、完成磁链的通道，铁心和磁轭组成磁路，也就是说构成了电磁耦合的磁链。
[0013]图1为本发明的零间隙磁路自封闭型变压器分解结构示意图。图中所示为单相变压器，其中的铁心(I)为圆柱形，在铁心上绕制绕组(2)，或者将绕组在线圈架上绕好后套入铁心。磁轭(3)为长方形环，需要将铁心连同绕组一起装入磁轭完成闭合磁路。按本发明的结构，可以事先在铁心和磁轭的结合处(图中所标的A和B位置)，分别对铁心和磁轭作精加工，并使铁心上A、B 二平行面的距离等于或略大于磁轭中A、B 二平行面的距离，属于过盈配合，所以通常很难直接将铁心装入磁轭，但可以采用热套工艺，将铁心维持常温而将磁轭加热，由于加热的磁轭体积膨胀，使AB间的距离增大超过铁心配合面AB间的距离，因此就很容易按AB配合面的设计公差将铁心放进磁轭，一旦铁心和磁轭的温度趋于一致，二者的结合处将达到密切结合，消除间隙，并形成自封闭的结构，也不需要额外的夹紧装置。按照热胀冷缩的原理，或者也可将铁心冷冻而磁轭保持常温，当然在将铁心冷冻的同时加热磁轭的办法就更容易安装。
[0014]铁心截面可以按需要而确定，在圆形、方形、矩形、椭圆形中做选择，磁轭的截面以方形、长方形为主，二者的接合面则采用平面或圆环面。只要配合面一致，而且配合面经精加工后采用过盈配合装配就行，过盈的量根据材料和产品需要而定。过盈量不足可能无法长久保持自封闭，过盈太多既可能影响安装，而且太大的过盈量也会在铁心和磁轭内部产生局部应力而增加磁损，所以过盈量应该按达到磁路零间隙和保持自封闭结构，但铁心和磁轭基本不变形为原则。
[0015]铁心和磁轭可以选用铁硅系合金(硅钢片)叠制，此外还有多种软磁材料可用在各种不同频率的变压器中，例如，铁铝系合金、铁硅铝系合金、镍铁系合金、铁钴系合金、羰基铁、软磁铁氧体、非晶态软磁合金、超微晶软磁合金、铁基非晶合金、非晶纳米晶合金软磁复合材料等等。
[0016]对于小型变压器，特别是电子电路中的变压器，利用本发明的结构中线圈架上的出线头，可以将变压器固定在印刷电路板上，一般不需要额外的固定物。
[0017]图2为装配结束后的零间隙磁路自封闭型单相变压器实体图。
[0018]图3为本发明的三相变压器实体图，图3实际上是将图1中的磁轭放宽后将三个相的铁心和绕组放进去从而装配成的一种三相变压器，相当于一具五心柱三相变压器。
[0019]可以采用本发明制作成单相、三相以外的其他多相变压器。
[0020]磁轭除了采用传统的方形结构外，还可以采用其他形状，比如，六边形或圆形，圆形的磁路短，用材省，通过套裁，可以充分利用硅钢片材料。
[0021]图4即为本发明的圆环形磁体结构的三相变压器的分体结构示意图。图中，铁心
(I)为带有3个大齿的圆环形，3个绕组(2)按齿的形状在绕线机上绕制，磁轭(3)为圆环形，磁轭圆环的内径与铁心齿的外径根据本发明经精加工后作过盈配合装配。
[0022]图5为将绕组(2)套在三相环形铁心齿上的装配示意图。图中只画出一个绕组，另外二个绕组按样套在另二个齿上(图中未画出)即可。
[0023]绕组安装结束后，将铁心(I)的齿外圆精加工成所设计的尺寸，与已精加工过内圆的磁轭(3)按照热套工艺套入结合为一体，就成为一具圆环形的零间隙磁路自封闭型三相变压器。
[0024]图6为装配完工的三相环形铁心变压器的结构示意图。
[0025]为使绕组的能够尽量多的填充在铁心空间，可以采用绕组(2)为分布绕组，铁心为多齿的结构。
[0026]C型铁心变压器的接触面是平面，也必须经过精加工，使接触面非常平整，但是C型铁心变压器没有自封闭能力，必须用外加的紧固件扎紧，方能使用，这是本发明的自封闭型变压器在结构上的第三个优点。
【权利要求】
1.零间隙磁路自封闭型变压器，主要结构由绕组、铁心和磁轭三大部分组成，其特征为，铁心(I)和磁轭(3)为独立的分体部件，分别制造完成后，将绕组(2)套入铁心；然后对铁心和磁轭的结合面作精加工；采用过盈配合和热套法工艺将铁心放入磁轭内，待铁心和磁轭的温度一体化后，就可以使磁路完美结合消除接缝间隙；一次成型后的整个磁路具有自封闭紧固性能。
2.权利要求1所述的变压器，其特征为，热套方法可以铁心维持常温而将磁轭加热，可以铁心冷冻而磁轭保持常温，也可以将铁心冷冻的同时加热磁轭。
3.权利要求1所述的变压器，其特征为，铁心的截面采用圆形、方形、矩形或椭圆形；磁轭的截面以方形、长方形为主；二者的接合面则采用平面或圆环面。
4.权利要求1和权利要求3所述的变压器，其特征为，铁心和磁轭可以选用铁硅系合金(娃钢片)，铁招系合金、铁娃招系合金、镍铁系合金、铁钴系合金、羰基铁、软磁铁氧体、非晶态软磁合金、超微晶软磁合金、铁基非晶合金或非晶纳米晶合金软磁复合材料。
5.权利要求1所述的变压器，其特征为，变压器可以是单相、三相或多相结构。
6.权利要求1和权利要求5所述的变压器，其特征为，铁心(I)为带有3个大齿的圆环形，3个绕组(2)按齿的形状在绕线机上绕制，磁轭(3)为圆环形，磁轭圆环的内径与铁心齿的外径经精加工后作过盈配合装配。
7.权利要求1和权利要求5所述的变压器，其特征为，绕组(2)为分布绕组，铁心为多齿结构。
【文档编号】H01F27/24GK104134521SQ201310160702
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年5月3日 优先权日:2013年5月3日
【发明者】於岳亮, 於宙 申请人:上海稳得新能源科技有限公司