变截面非晶合金立体卷铁心的制作方法

本发明涉及变压器铁心，尤其涉及一种变截面非晶合金立体卷铁心。

背景技术：

现有技术中的三相非晶合金变压器铁心，大都采用四框五柱或三框三柱结构，其铁心柱横截面呈矩形，为了套装变压器线圈，其单框铁心的一端铁轭的每层必须断开，以形成斜接缝。在装配高、低压线圈时，要将铁轭的每层断开处逐一打开捋直，当高、低压线圈套装上去后，再每层逐一合拢，接缝处用绝缘帶绑扎并用专用胶水粘接。

这种铁心的结构有许多缺点，首先它的铁心柱横截面呈矩形，绕线要比圆形截面的多消耗11.4％左右的铜材。其次由于每个单相铁心的一端铁轭都要断开，形成斜接缝，导致磁阻增加，铁心的空载损耗也随之增加。变压器运行时，在交变磁场的作用下，其接缝处极易引起颤动，从而产生很大的噪音。另外这种铁心的铁轭中的磁通密度是铁心柱中磁通密度的1.154倍，它也导致了铁心的空载损耗进一步增加。

因此如何进一步降低上述三相非晶合金变压器铁心的噪声和空载损耗成为本发明亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种变截面非晶合金立体卷铁心，以解决现有技术中的问题。本发明的变截面非晶合金立体卷铁心能够进一步降低现有技术中的三相非晶合金变压器铁心的噪声和空载损耗，并节约绕制线圈所消耗的铜材。

作为本发明的一个方面，提供一种变截面非晶合金立体卷铁心，包括三个结构相同的单相铁心，每个所述单相铁心均包括两个左右对称的铁心柱和两个上下对称的铁轭，两个所述铁心柱和两个所述铁轭共同围成矩形窗口，每个所述单相铁心均与另外两个所述单相铁心通过所述铁心柱连接，其中，每个所述单相铁心均由多段首尾连接的硅钢带和非晶合金帶卷绕而成，多段所述硅钢带和非晶合金带的第一段至第二段为所述硅钢带，其余均为所述非晶合金帶，二段所述硅钢帶均为直角梯形硅钢带，所述非晶合金帶均为矩形非晶合金带，每个所述单相铁心还包括长方形非晶合金垫片，所述长方形非晶合金垫片位于所述单相铁心的上，下铁轭上，且所述长方形非晶合金垫片位于所述铁轭上的第三段非晶合金带上，每层所述第三段非晶合金帶之间均设置一片至数片所述长方形非晶合金帶垫片。

优选地，所述多段首尾连接的硅钢帶和非晶合金帶的段数不大于20段，且第一段所述硅钢帶在所述单相铁心的內层，最后一段所述非晶合金帶位于所述单相铁心的外层。

优选地，所述多段首尾连接的硅钢帶和非晶合金帶的段数为17段，且所述硅钢帶的段数包括第一段至第二段，所述非晶合金帶的段数包括第3段至第17段。

优选地，所述长方形非晶合金帶垫片的宽度与所述第三段非晶合金帶的宽度相同，所述长方形非晶合金帶垫片的长度大于所述矩形窗口的宽度，且小于所述矩形窗口的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，所述圆弧在所述铁心柱和所述铁轭的连接位置，所述圆弧的圆心角为45度，所述圆弧的半径为所述单相铁心的铁心柱的外径圆直径的四分之一。

优选地，每个所述单相铁心的铁心柱分别与另外两个所述单相铁心的铁心柱之间设置绝缘网格并通过粘结剂连接。

优选地，所述铁心柱和所述铁轭的外表面均涂覆粘结剂并缠绕绝缘薄帶。

优选地，三个所述单相铁心的每个所述铁心柱上均套设一个分半的绝缘圆筒，且在所述绝缘圆筒与所述铁心柱的间隙里灌注粘结剂。

本发明提供的变截面非晶合金立体卷铁心，采用了非晶合金帶，根据其特性设计裁剪成不同尺寸的等宽度的料进行卷绕，且由于非晶合金帶材的铁损很小，从而大大降低了整个三相变压器铁心的空载损耗，另外由于在第三段的上下铁轭部分的每层之间都增加了长方形非晶合金垫片，通过该方式增加了铁轭的横截面积，从而减小了铁轭中的磁通密度，进一步降低了整个三相变压器铁心的空载损耗。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的变截面非晶合金立体卷铁心的结构示意图

图2为本发明提供的组成变截面非晶合金立体卷铁心的单相铁心的结构示意图。

图3为本发明提供的多段首尾连接的硅钢帶和非晶合金帶的结构示意图。

图4为本发明提供的单相铁心的铁心柱的横截面示意图

图5为本发明提供的单相铁心及单相铁心上圆弧的放大示竟图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。作为本发明的一个方面，如图1和图2所示，提供一种变截面非晶合金立体卷铁心10，包括三个结构相同的单相铁心100，每个所述单相铁心100均包括两个左右对称的铁心柱110和两个上下对称的铁轭120，两个所述铁心柱110和两个所述铁轭120共同围成矩形窗口130，每个所述单相铁心100均与另外两个所述单相铁心100通过所述铁心柱110连接，其中，每个所述单相铁心100均由多段首尾连接的硅钢帶140和非晶合金帶160卷绕而成，多段所述硅钢帶140和非晶合金帶160中的第一段至第二段为所述硅钢帶140，其余均为所述非晶合金帶160，二段所述硅钢帶140均为直角梯形硅钢帶142，所述非晶合金带160均为矩形非晶合金带，每个所述单相铁心100还包括长方形非晶合金垫片150，所述长方形非晶合金垫片150位于所述单相铁心100的上，下铁轭120上，且所述长方形非晶合金垫片150位于所述铁轭120上的第三段非晶合金帶上，每层所述第三段非晶合金带之间均设置一片至数片所述长方形非晶合金垫片150。

本发明提供的变截面非晶合金立体卷铁心，采用了硅钢帶和非晶合金两种材料，硅钢帶的材料厚度大约是非晶合金材料厚度的10倍，相比非晶合金材料有一定的強度，且硅钢带斜边开料容易，绕制紧密，不易塌踏，所以单相铁心起始卷绕的第一段和第二段采用硅钢带，另外，非晶合金帶根据设计要求裁剪成不同尺寸的等宽度的料再进行卷绕，由于非晶合金帶材本身铁损很小，从而能大幅度降低整个三相变压器铁心的损耗，再加上在第三段的上下铁轭部分的每层之间都增加了长方形非晶合金垫片，通过该方式增加了铁轭的横截面积，从而減小铁轭中的磁通密度，进一步降低了整个三相变压器铁心的空载损耗。

具体地，如图1和图2所示，所述变截面非晶合金立体卷铁心10包括三个结构完全相同的单相铁心100，每个单相铁心100与另外两个单相铁心100之间连接后形成如图1所示的立体三相变压器铁心结构，每个所述单相铁心100都包括铁心柱110和铁轭120，由图2可以看出，以图2中所示方向为例，每个所述单相铁心100包括左右对称的铁心柱110和上下对称的铁轭120，两个所述铁心柱110和两个所述铁轭120共同围成中间的矩形窗口130。需要说明的是，如图3所示，为多段首尾连接的硅钢带140和非晶合金带160的结构示意图，通过这样的硅钢帶140和非晶合金帶160卷绕得到的所述铁心柱的横截面为部分带锯齿状的截面，如图4所示铁心柱的横截面的示意图。

可以理解的是，为了进一步降低三相变压器铁心的空载损耗，降低三相变压器的噪音，并节约绕制线圈所消耗的铜材。本发明提供的变截面非晶合金立体卷铁心10由三个完全相同的，各自独立的单相铁心100立体拼合而成，每个单相铁心100是由若干条不同尺寸的硅钢帶140和非晶合金帶160卷绕而成，开始卷绕的第一段到第二段的帶材全部是硅钢帶140，从第三段开始直到最后卷绕的帶材全部是非晶合金帶160，每个所述单相铁心100的铁心柱110的横截面由若干个梯形和若干个平行四边形所组成，并在同一个外接圆的半圆中，每个平行四边形和梯形有一条边在该外接圆的半圆的同一条直径上，每个平行四边形有一个内角为60度。在每个单相铁心100的上，下铁轭120中由第三段非晶合金帶绕制的部分，在它的每层之间都左右对称夾垫一片或多片长方形非晶合金垫片150，长方形非晶合金垫片150的宽度与所述第三段非晶合金帶的宽度相同，所述长方形非晶合金垫片150的长度大于所述矩形窗口130的宽度，且小于所述矩形窗口130的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，所述圆弧在所述铁心柱和所述铁轭的连接位置，所述圆弧的圆心角为45度，所述圆弧的半径为所述单相铁心的铁心柱的外径圆直径的四分之一。这样使每个单相铁心的铁轭的横截面积大于它铁心柱的横截面积，

作为所述变截面非晶合金立体卷铁心的一种具体地实施方式，所述多段首尾连接的硅钢带140和非晶合金带160的段数不大于20段，且第一段所述硅钢带140靠近所述单相铁心100的内层，最后一段所述非晶合金带160位于所述单相铁心100的外层。

为了使得空载损耗降低的效果最优，作为一种优选地实施方式，如图3所示，所述多段首尾连接的硅钢帶140和非晶合金带160的段数为17段，且所述硅钢帶140的段数包括第一段至第二段，所述非晶合金带160的段数包括第3段至第17段。

具体地，如图3所示，以图3所示方向为例，位于右侧的a1至a2段为硅钢帶140，a3至a17段均为非晶合金帶160，所述硅钢帶140中的第一段a1和第二段a2均为直角梯形硅钢帶142.

为了使得空载损耗降低的效果最优，作为一种优选地实施方式，如图3所示，所述硅钢帶140包括二段首尾连接的硅钢带，即图3中的a1至a2，第三段为所述非晶合金帶，即图3中所示的a3非晶合金带，且第一段硅钢帶a1位于靠近所述单相铁心的内层，第二段硅钢帶a2位于第一段硅钢帶a1的外层，所述长方形非晶合金垫片150位于所述铁轭120上的每层第三段非晶合金带a3上。

需要说明的是，由图3可以看出，第一段硅钢带a1的尾宽与第二段硅钢带a2的头宽相同，第二段硅钢帶a2的尾宽与第三段非晶合金带a3的头宽相同，还需要说明的是，从图3可以看出，非晶合金帶160包括第三段非晶合金帶a3至第十七段非晶合金帶a17，每一段的非晶合金帶的宽度均不相同，第三段非晶合金带a3的宽度是最宽，从a3到a17，它们的宽度逐步递減。

应当理解的是，图3所示的硅钢带140和非晶合金帶160的结构仅为示例性的，且图3中的虚线框仅为划分硅钢带140和非晶合金帶160所需使用，并不属于硅钢帶140和非晶合金带160的结构的一部分。

作为所述长方形非晶合金垫片150的实施方式，所述长方形非晶合金垫片的宽度与所述第三段非晶合金帶a3的宽度相同，所述长方形非晶合金垫片的长度大于所述矩形窗口的宽度，且小于所述矩形窗口的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，所述圆弧在所述铁心柱和所述铁轭的连接位置，所述圆弧的圆心角为45度，所述圆弧的半径为所述单相铁心的铁心柱的外径圆直径的四分之一。

为了进一步的增加铁轭120的横截面积，具体地，如图5所示，所述长方形非晶合金垫片150的宽度(图中未示出)与所述第三段非晶合金帶a3的宽度相同，所述长方形非晶合金垫片150的长度l大于所述矩形窗口的宽度，且小于所述矩形窗口的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，如图5所示，所述圆弧101在所述铁心柱110和所述铁轭120的连接位置，所述圆弧101的圆心角为45度，所述圆弧101的半径为所述单相铁心100的铁心柱110的外径圆直径的四分之一。

为了使得每个所述单相铁心的铁心柱分别与另外两个所述单相铁心的铁心柱进行连接，每个所述单相铁心的铁心柱分别与另外两个所述单相铁心的铁心柱之间设置绝缘网格并通过粘結剂连接。

进一步具体地，所述铁心柱和所述铁轭的外表面均涂覆粘结剂并缠绕绝缘薄带。

优选地，三个所述单相铁心的每个所述铁心柱上均套设一个分半的绝缘圆筒，且在所述绝缘圆筒与所述铁心柱的间隙里灌注粘结剂。

如图1和图2所示，所述变截面非晶合金立体卷铁心10由三个完全相同的单相铁心100立体拼合而成，每个单相铁心100是由若干条不同尺寸的非晶合金带160和硅钢带140卷绕而成，其铁心柱110的横截面由若干个梯形和若干个平行四边形所组成，并在同一个外接圆的半圆中，每个单相铁心的窗口为矩形。

在对变截面非晶合金立体卷铁心进行卷绕时，根据所需的不同尺寸，用纵剪机分条切割非晶合金带料，用开料机斜边切割硅钢带。当这些不同尺寸的非晶合金带材和硅钢带准备好后，就可以开始卷绕。把矩形卷绕芯块安装在卷绕机的回转头上。先在芯块上卷绕硅钢带，依次从第一段卷绕到第二段，当第二段卷好后，单相铁心先要进行第一次退火，退火炉内的温度要控制在800-820℃之间，真空度保持在100帕以下。退火后的单相铁心再安装到卷绕机上进行第二次卷绕。卷绕从第三段开始，依次卷绕到第17段结束。在卷绕到第三段非晶合金带时，在它的上下铁轭部分上的每层之间都夹垫一片至多片长方形非晶合金垫片，第二次卷绕结束后，把单相铁心再放到非晶合金带专用的退火炉中进行第二次退火。炉温控制在350-400℃之间，炉内充高纯氮气(n2)保护。退火后的单相铁心表面涂刷胶水密封固定，然后把三个单相铁心立体拼装起来，拼缝间夹垫绝缘网格，用绝缘带把铁心柱和铁轭各自缠绕、捆紧。在变截面非晶合金立体卷铁心的每个铁心柱上都套上一个分半的绝缘圆筒，绝缘圆筒与铁心柱的间隙里灌注环氧树脂粘结固定。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。