专利名称：多边形截面卷铁芯变压器及制造方法
技术领域：
本发明属变压器，包括利用铁芯、绕组传递、变换电能的多种器具，例如变压器、互感器、整流器、电抗器、稳压器等等。
久已应用的变换器，其铁芯为软磁片材叠装而成，因有接缝而效低费工。另有带材多层卷绕而成效率较高的卷铁芯变换器，其截面有矩形、圆形二种矩形工艺性差，绕组费线；圆形带材利用率低。
本发明的目的是提供一种效率高，工艺性好，材料利用率高，节能，成本低的新式变压器，它兼具现有变压器的优点。
本发明的变压器一般由铁芯系统、绕组系统、绝缘系统、冷却系统控制系统、支持系统构成，依据使用情况可以增减其构成部分。相应的绕组包围在铁芯上，或在其旁边。
本发明的变压器用带状材料多层卷绕的卷铁芯，截面为多边形或称为多角形。如
图1是截面为8边形环形铁芯的例。所谓多边形，是指多于四边的，辟如5、6、7、8、9……n边。构成多边形卷铁芯截面带材展开形状与截面相象，如同将截面在带材纵向上拉长。如图2上部是6边形截面。a表示外径部位，b表示内径部位。下部是带材展开形状示意。a′表示相应的外径部位，b′表示相应的内径部位。同样卷绕一层(或一圈)的用料越临近外径越长，用料越多，所以带材展开形状示意中截面中线上部的展开(a′c′段)较长，中线下部的展开(c′b′段)较短。同样原因，带材展开的斜边是直线时(展开图左侧)。卷绕成铁芯截面中线上部向外凸出，中线下部向里凹入。欲使截面各边呈直线状，则展开之斜边就须作相应的修正，如展开图右侧所示。通常取直线斜边，工艺简单，形成的凹凸误差并不大。
用一条带材卷绕成铁芯的多边截面时，形状较复杂，工艺性不好。如果将这多边形截面分解为四边形(图3a)、三边形(图3b、c)，及梯形(图3d，e，f)形时，加工就很方便，材料可100％的利用。四边形可以用纵切机方便加工。三边形及梯形需要斜切机，而且卷绕也费工，所以应尽量少用斜边。分析了多边形的各种情况后可以知道
权利要求
1.由卷铁芯及相应绕组构成的变压器，其特征是卷铁芯横截面为多边形，其相应绕组为圆形。
2.根据权利要求1所述的变压器，其特征是卷铁芯横截面为多边形，优先选用6边形、8边形、12边形、16边形、20边形。
3.根据权利要求1及2所述的变压器，其特征是铁芯横截面的多边形可分解为四边形，梯形，及三边形组合而成。
4.根据权利要求1及3所述的变压器，其特征是四边形、梯形及三边形组合界面之间隙缝可做为冷却道。
5.根据权利要求1所述的变压器，其特征是卷铁芯可卷绕成圆形、四边形、跑道形、三柱形。
6.根据权利要求1及5所述的变压器，其特征是绕组在卷铁芯上可周边排列，单边排列，对边排列，对称排列。
7.根据权利要求1所述的变压器，其特征是绕组绕在圆形骨架上。
8.根据权利要求1及7所述的变压器，其特征是圆形骨架由2瓣或多瓣瓦状构件组合而成。
9.根据权利要求1及7所述的变压器，其特征是以铁芯为轴心，转动骨架绕制绕组线圈。5、7、9、11、……n奇数边不宜使用，6、8、10、12…偶数边宜于使用。而边数能被4整除的8、12、16、20……应优先选用，在切制相同数量的斜边时，铁芯截面能获得更多的边数。边数越多，截面越趋近圆形性能越好，加工越费工。小、中型变压器8边，12边已足够了，大型变压器可以用较多的边数。从简化工艺上看，卷铁芯截面不论边数多少，分解为矩形和梯形两种更好，如图4的12边形分解为1种矩形(四边形)，两种梯形(四边形)共5条料，材料利用率100％，截面积为相同直径圆面积的95.5％，a、a表示外径，b、b表示内径。左边的虚线表示将梯形可再分解为四边形和三边形的情况。梯形和三边形的斜边剩余的部分又可用作相同或相似的梯形和三边形，用在同一截面中对称的另一部分，或另一截面中。这样充分利用了材料。铁芯截面分解的四边形(包括梯形)和三边形之间界面如果密切贴合有利于磁导，如果之间保持较大间隙可做为冷却道(如图5)介入冷却介质。本发明卷铁芯的卷绕形状可以是圆形(图1)，四边形(图6a、b)，跑道形(图6c)，以及三相变压器用的三柱形(图6d，这里分内外二层，合成多边形)。本发明变压器的绕组在卷铁芯上可以周边排列，单边排列、对边排列、对称排列。绕组绕在圆形骨架上，骨架可以铁芯为轴心在铁芯上转动、方便绕线。以铁芯为轴心，骨架与铁芯可不接触，而用周边滚轮定心。圆形骨架可以是整筒，也可以由二瓣，三瓣瓦状构件组合而成。这有利于加工和装配，甚至可由一种瓦状构件组成不同直径的骨架。绕组骨架可做为变压器的一部分，也可在绕组完成定形后拆出。说明书附图中的形状示意，仅止是为便于理解举众多应用中的少数例子，并不限制权利要求应用的多种情况。本发明的变压器铁芯导磁材料为不切断连续带材，截面趋近圆形，磁密均匀，漏磁小，损耗小，节能，空载电流、励磁电流都小，材料利用率100％，性能高成本低，设备简单，有利于生产，与原有卷铁芯和叠片变压器相比有明显进步。
全文摘要
本发明是一种新结构变压器,铁芯由连续带材卷绕而成没有接缝,截面为近似圆形的多边形。填充系数高,磁阻小,磁密均匀,漏磁小,带材利用率100%。并以铁芯为轴心转动骨架绕制绕组线圈,免除套装。用本发明制造的变压器,损耗小,节能体轻,效率高,节省原材料,工艺性好,成本低,设备简单,利于生产。与原有卷铁芯变压器和叠装变压器相比有明显进步。
文档编号H01F27/30GK1172333SQ9610915
公开日1998年2月4日 申请日期1996年7月31日 优先权日1996年7月31日
发明者杨鹤年 申请人:杨鹤年