一种三相电抗器的三相立体叠片式铁芯的制作方法

本发明属于电抗器技术领域，涉及三相电抗器的铁芯，特别涉及一种三相电抗器的三相立体叠片式铁芯。

背景技术：

传统三相电抗器的铁芯如图5所示，由上铁轭、芯柱和下铁轭依次连接构成，上铁轭和下铁轭均为山字形铁轭(001)，由山字形的硅钢片叠积而成，在叠积时，在中心和两端均预留穿心螺杆孔(007)；芯柱在水平方向上呈一条线排列，芯柱为铁饼(005)与气隙垫(006)交替穿过穿心螺杆而成，芯柱的两端与山字形铁轭(001)的支脚部分连接。这种结构的铁芯存在的问题是：三相磁路的长度不等，具体为，a相和c相相比b相的磁路长；且三根芯柱相互之间的距离不相等，导致三相电抗器的线圈相互之间的距离也不相等，空间位置相互不对称，从而导致三相电抗器的电抗值不相等。

对于传统三相电抗器的铁芯而言，如图6.1所示，k为磁通扩散宽度，g5为铁饼高，g6为气隙高，当主磁通通过芯柱时，磁通由一铁饼(005)经过气隙垫(006)后进入另一铁饼(005)，当主磁通通过气隙垫(006)所在的间隙时，由于边缘效应部分磁通会向外扩散，造成了附加损耗；传统三相电抗器的铁芯的铁饼(005)由沿轴向设置的多个硅钢片叠积而成，其俯视图如图6.2所示，多个硅钢片平行叠积且紧密贴合，其中心的硅钢片上还设置有一个穿心螺杆孔(007)，按上述方式叠积的铁饼(005)，向外扩散的磁通平行方向上可以直接进入硅钢片，但垂直方向上的那部分磁通则会垂直于硅钢片进入铁饼(005)，这会引起很大的涡流损耗，容易造成严重的局部过热。

因此，针对上述问题，本发明提出了一种三相电抗器的三相立体叠片式铁芯。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供了一种三相电抗器的三相立体叠片式铁芯，解决了传统三相电抗器的铁芯中，芯柱相互之间的距离不相等导致三相电抗器的电抗值不相等的问题，以及铁饼按传统叠积方式叠积导致三相电抗器存在磁通损耗和局部过热的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种三相电抗器的三相立体叠片式铁芯，包括上铁轭、下铁轭，位于上铁轭和下铁轭之间的芯柱，以及用于固定铁轭和芯柱的固定机构，所述上铁轭和下铁轭均为三角形的三相铁轭，所述三相铁轭包括三个单相铁轭，三个单相铁轭两两拼接组成等边三角形；

所述芯柱的数量为三根，对应连接三相铁轭的三个角，所述芯柱包括穿心螺杆、穿在穿心螺杆上的铁饼和气隙垫，所述铁饼和气隙垫交替放置。

进一步地，所述铁饼中的硅钢片由铁饼中心呈辐射状叠积成多个扇形体。

更进一步地，所述铁饼还包括轮辋、轮辐和轮毂，所述硅钢片设置在轮辋和轮辐构成的扇形体中，所述轮毂环绕在穿心螺杆外部。

进一步地，所述单相铁轭包括由外向内依次设置的外夹件、铁轭叠片和内夹件，所述外夹件与内夹件之间通过拉紧机构对铁轭叠片进行拉紧。

进一步地，所述铁轭叠片包括由外向内依次层层叠加的n个叠片，叠加到第i层后的叠片与其下一层叠片的棱边对应点的连线，与水平方向的夹角均为30°，且第j层与其前后相等数量层的叠片的棱边与穿心螺杆轴向相切，所述棱边为靠近相邻单相铁轭的棱边，其中，n与i、j的关系为：i、j和n均为大于1的整数。

更进一步地，所述铁轭叠片包括由外向内依次层层交错叠加的n层倒u型叠片，其中，每层倒u型叠片均由横向叠片，长叠片和短叠片相互连接而成，所述长叠片的高度超过横向叠片的高度，所述短叠片的高度为长叠片的高度减去横向叠片的高度；

其中，单数层的倒u型叠片连接方式为：横向叠片的左端与芯柱在轴向上外切，且外接一个轴向放置的长叠片，横向叠片的右端与圆内切，所述圆的直径d和芯柱的直径一样大，横向叠片的下表面连接一个轴向放置的短叠片，所述短叠片的右端与横向叠片的右端齐平；

其中，双数层的倒u型叠片连接方式为：横向叠片的左端与圆内切，所述圆的直径d和芯柱的直径一样大，横向叠片的下表面连接一个轴向放置的短叠片，所述短叠片的左端与横向叠片的左端齐平；横向叠片的右端与芯柱在轴向上外切，且外接一个轴向放置的长叠片。

更进一步地，所述铁轭叠片包括由外向内依次层层叠加的n个长方形叠片，叠加到第i层后的叠片与其下一层叠片的棱边对应点的连线，与水平方向的夹角均为30°，且第j层与其前后相等数量层的叠片的棱边与穿心螺杆7轴向相切，其中，n与i、j的关系为：i、j和n均为大于1的整数，所述棱边为靠近相邻单相铁轭的棱边；对于未超过第i层的叠片，可以将其重叠成长方体，也可以将其重叠为其他结构，如倒立的等腰阶梯形体，未超过第i层的叠片的棱边与圆内切，所述圆的直径d和芯柱的直径一样大。

进一步地，所述外夹件为弓形槽钢，包括外夹件腹板和外夹件支板，所述外夹件两端弯折处的外夹件腹板上设置有铁轭螺孔，所述单相铁轭按等边三角形进行两两拼接，通过铁轭螺杆连接两个外夹件的铁轭螺孔进行固定。

进一步地，所述拉紧机构包括设置在外夹件的一侧外夹件支板上的u型固定板、固定在u型固定板上的u型螺杆，以及一端固定在u型螺杆上、另一端固定在拉带槽孔上的拉带，所述拉带槽孔设置在外夹件的另一侧外夹件支板上。

进一步地，所述固定机构包括盆形垫圈和固定螺丝，所述每根芯柱的穿心螺杆均穿过上铁轭的三个角和下铁轭的三个角，所述盆形垫圈设置在穿心螺杆的两端，所述固定螺丝锁在所述盆形垫圈的两端。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.一种三相电抗器的三相立体叠片式铁芯，将三个单相铁轭拼接成三角形的三相铁轭，在三相铁轭的三个角对应连接芯柱，使每个芯柱之间的空间位置相互对称，并通过固定机构固定住上铁轭、芯柱和下铁轭之间的连接，构成了三相电抗器的三相立体铁芯，使用该铁芯的电抗器，三个线圈之间的空间位置均相等，从而使包含该铁芯的三相电抗器的电抗值也相等。

2.本发明中所述铁饼中的硅钢片由铁饼中心呈辐射状叠积成多个扇形体，当由于边缘效应向外扩散的磁通进入铁饼时，无论哪个方向的磁通都将平行于硅钢片进入铁饼，可以减少涡流损耗。

3.本发明中所述铁饼还包括轮辋、轮辐和轮毂所述轮毂环绕在穿心螺杆外部，不需要在硅钢片上穿孔，减少了损耗；所述硅钢片设置在轮辋和轮辐构成的扇形体中，减少了硅钢片的叠装工时和难度，且可以充分利用短小的硅钢片，使硅钢片的利用率更高。

4.本发明中所述外夹件与内夹件之间通过拉紧机构对铁轭叠片进行拉紧，所述拉紧机构包括设置在外夹件的一侧外夹件支板上的u型固定板、固定在u型固定板上的u型螺杆，以及一端固定在u型螺杆上、另一端固定在拉带槽孔上的拉带，所述拉带槽孔设置在外夹件的另一侧外夹件支板上。所述拉带从外夹件的一侧外夹件支板拉出，绕过内夹件和铁轭叠片固定在外夹件的另一侧外夹件支板上，将内夹件和铁轭叠片进行拉紧，设置更简单、安装方便。

5.本发明中所述铁轭叠片包括由外向内依次层层交错叠加的n层倒u型叠片，这种倒u型叠片由外向内依次层层交错叠加的方式可以使铁轭的结构更牢固。

6.本发明中所述铁轭叠片包括由外向内依次层层叠加的n个长方形叠片，叠加到第i层后的叠片与其下一层叠片的棱边对应点的连线，与水平方向的夹角均为30°，对于未超过第i层的叠片，可以将其重叠成长方体，操作更简单，也可以将其重叠为其他结构，如倒立的等腰阶梯形体，更节省材料，可以满足不同的实际需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是本发明的立体结构图；

图2是本发明的正视图；

图3是图2中a-a处的截面图；

图4.1是本发明中铁饼的截面示意图；

图4.2是本发明中铁饼的正视图；

图4.3是本发明中铁饼的结构示意图；

图4.4是本发明中硅钢片的叠积方式示意图；

图5是传统三相电抗器的铁芯结构示意图；

图6.1是传统三相电抗器的芯柱结构示意图；

图6.2是传统三相电抗器的铁饼俯视示意图；

图7是本发明实施例一的单相铁轭结构图；

图8是本发明实施例一的倒u型叠片示意图；

图9是本发明实施例二的单相铁轭结构图；

图10是本发明实施例三的单相铁轭结构图；

图中标记：001.山字形铁轭、005.铁饼、006.气隙垫、007.穿心螺杆孔、1.外夹件、11.外夹件绝缘、101.外夹件腹板、102.外夹件支板、103.铁轭螺孔、104.铁轭螺杆、2.内夹件、12.内夹件绝缘、3.铁轭叠片、301.横向叠片、302.长叠片、303.短叠片、4.拉紧机构、401.u型固定板、402.u型螺杆、403.拉带、404.拉带槽孔、5.铁饼、501.轮辋、502.轮辐、503.轮毂、504.硅钢片、6.气隙垫、7.穿心螺杆、8.固定机构、801.盆形垫圈、802.固定螺丝、9.垫脚。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和附图中示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

本发明的较佳实施例，提供了一种三相电抗器的三相立体叠片式铁芯，包括上铁轭、下铁轭，位于上铁轭和下铁轭之间的芯柱，以及用于固定铁轭和芯柱的固定机构，所述上铁轭和下铁轭均为三角形的三相铁轭，所述三相铁轭包括三个单相铁轭，三个单相铁轭两两拼接组成等边三角形，所述两两拼接的单相铁轭的对接边处设置有绝缘板，所述绝缘板的厚度为1mm；

所述芯柱的数量为三根，对应连接三相铁轭的三个角，所述芯柱包括穿心螺杆7、穿在穿心螺杆7上的铁饼5和气隙垫6，所述铁饼5和气隙垫6交替放置，所述穿心螺杆7为隔磁不锈钢螺杆，表面还设置有环氧布管。

进一步地，所述芯柱的最上层和最下层均为铁饼5，铁饼5与上铁轭和下铁轭之间设置有0.5mm的高强度绝缘薄片，减少间隙中的磁通的扩散，绝缘薄片与上铁轭之间还涂有环氧树脂，使最上层的铁饼5与上铁轭紧紧地粘合在一起，便于起吊上铁轭作气隙调整。

进一步地，所述铁饼5中的硅钢片504由铁饼5中心呈辐射状叠积成多个扇形体，如图4.1和图4.4所示，图4.1为铁饼5的截面示意图，图4.4为硅钢片504的叠积方式示意图，按上述方法叠积的铁饼5，当由于边缘效应向外扩散的磁通进入铁饼5时，无论哪个方向的磁通都将平行于硅钢片504进入铁饼5，可以减少涡流损耗。

更进一步地，所述铁饼5还包括轮辋501、轮辐502和轮毂503，所述硅钢片504设置在轮辋501和轮辐502构成的扇形体中，如图4.1至图4.3所示，图4.1为铁饼5的截面示意图，图4.2为铁饼5的正视图，图中阴影部分为轮辐502，图4.3为铁饼5未设置硅钢片504时的结构示意图，所述轮毂503环绕在穿心螺杆7外部，不需要在硅钢片上穿孔，减少了损耗；轮辐502将轮毂503和轮辋501之间分成多个扇形体，硅钢片504轴向插入轮辋501和轮辐502构成的这多个扇形体中，相比较没有轮辋501和轮辐502构成的扇形体，直接将硅钢片504呈辐射状叠积成多个扇形体的方式，减少了硅钢片504的叠装工时和难度，且可以充分利用短小的硅钢片，使硅钢片的利用率更高。

更进一步地，所述硅钢片504与轮辐502之间的空隙浇注有环氧树脂，使铁饼5稳定成型；所述轮辋501和轮毂503均为绝缘布板卷成的圆环体。

进一步地，所述单相铁轭包括由外向内依次设置的外夹件1、铁轭叠片3和内夹件2，所述外夹件1与内夹件2之间通过拉紧机构4对铁轭叠片3进行拉紧。

进一步地，如图7、图9和图10所示，图中d为穿心螺杆7的直径，所述铁轭叠片3包括由外向内依次层层叠加的n个叠片，叠加到第i层后的叠片与其下一层叠片的棱边对应点的连线，与水平方向的夹角均为30°，目的是使三个单相铁轭能够组成等边三角形，且第j层与其前后相等数量层的叠片的棱边与穿心螺杆7轴向相切，所述棱边为靠近相邻单相铁轭的棱边，其中，n与i、j的关系为：i、j和n均为大于1的整数；i可以取任意整数，本实施例中，n＝25，i＝9，那么j＝17，第16、17和18层的棱边刚好与穿心螺杆7轴向相切。

更进一步地，如图7所示，所述铁轭叠片3包括由外向内依次层层交错叠加的n层倒u型叠片，其中，每层倒u型叠片均由横向叠片301，长叠片302和短叠片303相互连接而成，所述长叠片302的高度超过横向叠片301的高度，所述短叠片303的高度为长叠片302的高度减去横向叠片301的高度；

其中，单数层的倒u型叠片连接方式为：如图8中的f1所示，横向叠片301的左端与芯柱在轴向上外切，且外接一个轴向放置的长叠片302，横向叠片301的右端与圆内切，所述圆的直径d和芯柱的直径一样大，横向叠片301的下表面连接一个轴向放置的短叠片303，所述短叠片303的右端与横向叠片301的右端齐平；

其中，双数层的倒u型叠片连接方式为：如图8中的f2所示，横向叠片301的左端与圆内切，所述圆的直径d和芯柱的直径一样大，横向叠片301的下表面连接一个轴向放置的短叠片303，所述短叠片303的左端与横向叠片301的左端齐平；横向叠片301的右端与芯柱在轴向上外切，且外接一个轴向放置的长叠片302；

这种倒u型叠片由外向内依次层层交错叠加的方式可以使铁轭的结构更牢固。

更进一步地，所述外夹件1为弓形槽钢，包括外夹件腹板101和外夹件支板102，所述外夹件1两端弯折处的外夹件腹板101上设置有铁轭螺孔103，所述单相铁轭按等边三角形进行两两拼接，通过铁轭螺杆104连接两个外夹件1的铁轭螺孔103进行固定，所述铁轭螺孔103和铁轭螺杆104的数量相对应，根据实际需求进行增减。

更进一步地，所述外夹件1和铁轭叠片3之间还设置有外夹件绝缘11，所述铁轭叠片3和内夹件2之间还设置有内夹件绝缘12。

更进一步地，所述拉紧机构4包括设置在外夹件1的一侧外夹件支板102上的u型固定板401、固定在u型固定板401上的u型螺杆402，以及一端固定在u型螺杆402上、另一端固定在拉带槽孔404上的拉带403，所述拉带槽孔404设置在外夹件1的另一侧外夹件支板102上。所述拉带403从外夹件1的一侧外夹件支板102拉出，绕过内夹件2和铁轭叠片3固定在外夹件1的另一侧外夹件支板102上，将内夹件2和铁轭叠片3进行拉紧，设置更简单、安装方便；所述拉紧机构4数量根据铁轭实际中的大小设置，铁轭越大，铁轭叠片3越长，则拉紧机构4的数量越多。

进一步地，所述固定机构8包括盆形垫圈801和固定螺丝802，所述每根芯柱的穿心螺杆7均穿过上铁轭的三个角和下铁轭的三个角，所述盆形垫圈801设置在穿心螺杆7的两端，所述固定螺丝802锁在所述盆形垫圈801的两端。这样，三根芯柱的两端均设置有固定机构8，从而固定住上铁轭、芯柱和下铁轭的连接。

进一步地，所述下铁轭的下端设置有垫脚9，所述垫脚9与下铁轭之间还设置有垫脚绝缘。

本发明将三个单相铁轭拼接成三角形的三相铁轭，在三相铁轭的三个角对应连接芯柱，使每个芯柱之间的空间位置相互对称，并通过固定机构固定住上铁轭、芯柱和下铁轭之间的连接，构成了三相电抗器的三相立体铁芯，使用该铁芯的电抗器，三个线圈之间的空间位置均相等，从而使包含该铁芯的三相电抗器的电抗值也相等。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，如图9所示，不同之处在于，所述铁轭叠片3包括由外向内依次层层叠加的n个长方形叠片，叠加到第i层后的叠片与其下一层叠片的棱边对应点的连线，与水平方向的夹角均为30°，且第j层与其前后相等数量层的叠片的棱边与穿心螺杆7轴向相切，其中，n与i、j的关系为：i、j和n均为大于1的整数，所述棱边为靠近相邻单相铁轭的棱边；对于未超过第i层的叠片，可以将其重叠成长方体，该结构的铁轭叠片3在叠加时，操作更简单。

实施例三

本实施例在实施例一的基础上，如图10所示，不同之处在于，所述铁轭叠片3包括由外向内依次层层叠加的n个叠片，叠加到第i层后的叠片与其下一层叠片的棱边对应点的连线，与水平方向的夹角均为30°，且第j层与其前后相等数量层的叠片的棱边与穿心螺杆7轴向相切，其中，n与i、j的关系为：i、j和n均为大于1的整数，所述棱边为靠近相邻单相铁轭的棱边；对于未超过第i层的叠片，也可以将其重叠为其他结构，如倒立的等腰阶梯形体，未超过第i层的叠片的棱边与圆内切，所述圆的直径d和芯柱的直径一样大，该结构的铁轭叠片3比图9所示的，即实施例二的铁轭叠片3更节省材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。