状，作优化设计，使铁心在线框中的有效面积最大，同时，线圈架的转角处更缓和，尽量消除角型。
[0043]众所周知，根据几何学原理，在相同截面积下，如果以圆形线圈架绕制的每圈导线长度为I的话，则正方形线圈中每卷导线长度为1.274。如果采用长方形线圈，则每卷导线长度更会大于1.274倍。因此，圆形截面铁心变压器的绕组用铜量最少，负载损耗也最小。
[0044]图5为本发明的3阶圆截面铁心和线圈横剖图。
[0045]按几何学原理，圆截面的周长是最短的。所以采用圆截面铁心的绕组导线最短。在图5中，铁心(10)中，共有3种尺寸的叠片，分别为一阶叠片(11)、二阶叠片(12)和三阶叠片(13)，各阶叠片的尺寸不同，随着阶数的增加，尺寸依次变小。绕组(20)绕在圆形线圈架
(21)中，而在圆形线圈架中绕线，易于矩形线圈架，可绕得更整齐。
[0046]与八角形线圈架相比，3阶圆截面铁心变压器的导线更短、电阻更小，负载损耗最低，其特征是，铁心为圆截面；铁心由3阶叠片组成；线圈架为圆筒形。
[0047]图6为3阶圆截面铁心变压器轴测外形图。
[0048]从图中可以发现，3阶叠片的芯部宽度固然不同，其外形尺寸也依次递减，从中间的最大尺度向两边间减小，在传统E型变压器中，铁心叠片尺寸相同，在励磁作用下，铁心芯部每个叠片流过的磁力线是相等的。
[0049]按照E型变压器的规律，从叠片铁心流出的磁力线将在两边的铁轭分别流动，完成回路，所以铁轭的宽度为铁心宽度的一半。
[0050]而在本发明的不同阶叠片中，由于铁心芯部叠片宽度不同，在同一励磁磁势驱动下，每个阶层叠片希望按其宽度的不同合理分配磁力线，也就是说，宽度最大的一阶叠片流过最多的磁力线，按宽度比例依次递减，到宽度最小的三阶叠片流过最少的磁力线。
[0051]本发明也是按照E型变压器的共同规律来设计各阶叠片的。那么，从图中可以发现，各阶叠片磁路的长度也是不一样的，三阶片的磁路最短，一阶片的磁路与传统E型变压器相同。磁路短，则磁阻、磁损都成比例减小，所以本发明的非矩形截面铁心变压器，不但能减少硅钢片的重量，磁损也比传统E型有所降低。
[0052]另外，由于线圈架由直线改为弧形，外层叠片尺寸缩小，外层的叠片更靠近线圈，也盖住了部分线圈，这样一种新结构，可以减少变压器的漏磁，降低电磁辐射量。
[0053]图7为3阶圆截面铁心纵剖图。从图中可以看到3阶叠片在芯部围成一个近圆形的铁心，在上下轭部为近半圆形，而在左右轭部为圆弧形。为观察方便，图中已取消线圈和线圈架。中间的芯部(10)和3阶叠片的芯部、轭部位置、尺寸都显现在图中。
[0054]随着铁心截面叠片阶数的提高，铁心有效截面也随之提高，但超过5阶后，有效截面增量越来越小，而成本却逐渐提高。
[0055]图8为本发明变压器的4阶非矩形截面铁心图。其中:
[0056]图8a)为4阶圆截面铁心，增加四阶叠片，总共4种规格的叠片，可增加有效截面积，减少绕组匝数，进一步降低损耗。
[0057]图8b)为4阶椭圆截面铁心，圆截面铁心会降低线圈窗口面积，改用椭圆形可改善变压器对窗口的利用率，降低变压器体积和重量。
[0058]图Sc)为4阶大八角形截面铁心，增加四阶叠片后，与3阶大八角形截面铁心相比，节能节材效果更好O
[0059]图9为本发明变压器的5阶矩形加半圆截面铁心的截面图。是对椭圆截面铁心的改进，能更好利用窗口面积。相类似的还有矩形加椭圆形截面的铁心。
[0060]归纳以上内容，可以看到，非矩形截面铁心包括了小八角形、大八角形、圆形、椭圆形、矩形加半圆形、矩形加椭圆形等截面形状的铁心。
[0061]对于E型小型变压器而言，变压器的固定装置也是必不可少的，传统E型变压器的固定装置大概有以下几种:
[0062]1、线圈架上的引线插脚；
[0063]2、骑马夹；
[0064]3、封装外壳；
[0065]4、穿孔螺栓加支架。
[0066]传统E型变压器的固定装置大多可用于本发明的变压器中。例如，同样可以采用引线插脚将变压器固定在线路板上。如图6所示，就是采用了这一固定装置。
[0067]稍大体积的变压器，则可以采用骑马夹，夹住中间的一阶叠片，通过骑马夹两边的孔固定变压器。本发明变压器的骑马夹比传统E型变压器小，有利于减轻变压器重量。
[0068]封装外壳的方法，就是把变压器整个封装在一个壳体内，利用壳体本身的固定装置进行安装。
[0069]对于较大功率的E型变压器，传统产品可采用叠片打孔方式穿过拴紧螺杆，但对本发明的变压器来说，因为不是单一规格的叠片，开孔位置很难定，实施有一定困难。但是，如果不考虑硅钢片的材料成本，可采取轭部与一阶同样宽的二阶、三阶叠片，同样也可采用穿孔螺栓加支架的固定装置解决固定问题，惟这样做不能像上述非等宽叠片那样节约硅钢材料。
[0070]随着叠片阶数的增加，例如四阶或五阶叠片，铁心的有效截面积也将有所增大，但是变压器的成本也将随之提高。所以，从经济性上考虑，在通常大多数应用中，2阶或3阶铁心变压器已有足够好的节能、节材技术效果，而4阶或4阶铁心变压器有更好的效果。但超过5阶后，有效截面增量越来越小，而成本却逐渐提高，所以经济性上并不划算。
[0071]需要补充说明的是，虽然从几何学原理分析，以圆形线圈架绕制的每卷导线长度为I的话，则正方形线圈中每卷导线长度为1.274。但是，由于作成一个标准的圆形截面铁心，需要远不只2种或5种叠片，可能需要几十种大大小小的叠片，才能叠成一个真正的圆形，没有现实实施可能性好必要性。所以本发明中所述圆形、八角形这是一种接近某种几何图形的说法，实际上截面中还存在着一些空缺。按本发明的各种非矩形截面铁心设计的变压器，所能节约的铜线或者说所能减少的负载损耗，大约在10%至20%之间，同时，空载损耗和用铁量的降低约在10%左右。
【主权项】
1.一种主要由铁心叠片、线圈架、绕组三大部件组成的E型单相变压器，其特征是，变压器铁心为非矩形截面；叠片由不限于一种尺寸的硅钢片叠制而成。2.根据权利要求1所述的E型单相变压器，其特征是，变压器的铁心由2阶叠片组成；线圈架为接近矩形的小八角形。3.根据权利要求1所述的E型单相变压器，其特征是，变压器的铁心由3阶叠片组成；线圈架为八角形。4.根据权利要求1所述的E型单相变压器，其特征是，铁心为圆截面；铁心由3阶叠片组成；线圈架为圆筒形。5.根据权利要求1、权利要求3或权利要求4所述的E型单相变压器，其特征是，铁心由大于3阶阶数的叠片组成。6.根据权利要求3或权利要求4所述的E型单相变压器，其特征是，各阶叠片的高度和宽度不同。7.根据权利要求1所述的E型单相变压器，其特征是，线圈架上的引线脚作为变压器的固定器。8.据权利要求1或权利要求7所述的E型单相变压器，其特征是，采用骑马夹、封装外壳或穿孔螺栓加支架作为变压器的固定器。9.根据权利要求1所述的E型单相变压器，其特征是，铁心截面为小八角形、大八角形、圆形、椭圆形、矩形加半圆形、矩形加椭圆形的截面形状。10.根据权利要求1或权利要求9所述的E型单相变压器，其特征是，铁心为3阶或大于3阶的叠片，例如4阶、5阶叠片构成的截面。
【专利摘要】非矩形截面铁心的E型变压器，是对传统大量应用的小型变压器的节能节材改进。将E型变压器的矩形线圈改变为八角形、圆形等非矩形形状，可在降低用铜量的同时，有效降低变压器的电阻，达到减小负载损耗的目的。此外，本发明中的部分叠片磁路缩短，磁损减少，又可以在降低用铁量的同时，降低变压器的空载损耗。本发明的变压器制作容易，虽然改变了原来单一尺寸的硅钢冲片，模具成本和生产成本略有增加，但节能节材所带来的经济利益，远大于成本的增加，值得推广。
【IPC分类】H01F27/26, H01F27/245
【公开号】CN105070484
【申请号】CN201510562391
【发明人】於岳亮, 雷雪
【申请人】上海稳得新能源科技有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年9月7日