三维立体卷铁心六段七级等长开料法
【专利摘要】本发明公开了一种三维立体卷铁心六段七级等长开料法，它先将铁心截面划分成七级梯形截面，根据卷铁心尺寸得到第一级斜料带与第六级斜料带的长度之和与其他各级长度相等、第一级斜料带的首尾宽度之和与第六级斜料带的首尾宽度之和相等的七级斜料带。由七级斜料带尺寸可得到宽度为本级斜料带首尾宽度之和、长度等于本级斜料带长度的六段直料带，其中第一级斜料带和第六级斜料带共用第一段直料带，其长度为第一级斜料带和第六级斜料带的长度之和，其宽度为第一级或第六级斜料带首尾宽度之和。本发明具有七级斜料带的六段直料带等长、排料计算简单、料带套裁方便、不需改变原有设计及工艺、易于更新、不产生余料、提高材料利用率、减少库存等优点。
【专利说明】
三维立体卷铁心六段七级等长开料法
技术领域
[0001] 本发明涉及变压器，尤其是涉及一种三维立体卷铁心六段七级等长开料法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着国家节能减排政策及能效提升计划的贯彻落实，三维立体卷铁心变 压器越来越被厂家和市场重视。
[0003] 三维立体卷铁心变压器最大的特点是其采用了三维立体卷铁心结构，三维立体卷 铁心由三个完全相同的单框铁心组成，在空间上完全对称，比叠片铁心更容易保证各项电 磁参数，具有节能节材，三相磁路连贯对称平衡，空载损耗低，空载激磁电流小，谐波小和噪 音低等优点。
[0004] 目前，大多数厂家的立体卷铁心的铁心截面采用七段料带七级截面结构，每级料 带的长度会由于所处的位置不同而变化，最长料带长度是最短料带长度的4-5倍，如图1所 示。对每条直料带按图2所示进行曲线开料，成为立体卷铁心卷绕所需带材。这种方式给纵 剪排料带来很多困难，实际生产中会产生很多余料及库存，增加了很多的材料成本甚至造 成部分材料浪费。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种采用由六段等长直料带裁剪成七级斜料带，使铁心截 面保持七级梯形截面的三维立体卷铁心的六段七级等长开料法，该方法的绕制工艺成熟， 具有排料简单、料带套裁方便、易于更新、不产生余料、可提高材料利用率、减少库存、省事 省力省料的优点。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：
[0007] -种三维立体卷铁心六段七级等长开料法，特征是：
[0008] A、将铁心截面划分成七级梯形截面；
[0009] B、根据三维立体卷铁心变压器的铁心尺寸，确定所需第一级斜料带、第二级斜料 带、第三级斜料带、第四级斜料带、第五级斜料带、第六级斜料带和第七级斜料带的长度，使 得第二级斜料带、第三级斜料带、第四级斜料带、第五级斜料带和第七级斜料带的长度相 同，第一级斜料带和第六级斜料带的长度之和与其他各级斜料带的长度相同；
[0010] C、根据三维立体卷铁心变压器的铁心尺寸，确定所需第一级斜料带、第二级斜料 带、第三级斜料带、第四级斜料带、第五级斜料带、第六级斜料带和第七级斜料带的首尾宽 度，使得第一级斜料带的首尾宽度之和与第六级斜料带的首尾宽度之和相等；
[0011] D、第一级斜料带的首尾宽度之和与第六级斜料带的首尾宽度之和相等，为第一段 直料带的宽度，第二级斜料带的首尾宽度之和为第二段直料带的宽度，第三级斜料带的首 尾宽度之和为第三段直料带的宽度，第四级斜料带的首尾宽度之和为第四段直料带的宽 度，第五级斜料带的首尾宽度之和为第五段直料带的宽度，第七级斜料带的首尾宽度之和 为第七段直料带的宽度；
[0012] 第一级斜料带的长度与第六级斜料带的长度之和为第一段直料带的长度，第二级 斜料带的长度为第二段直料带的长度，第三级斜料带的长度为第三段直料带的长度，第四 级斜料带的长度为第四段直料带的长度，第五级斜料带的长度为第五段直料带的长度，第 七级斜料带的长度为第七段直料带的长度；
[0013] E、根据上述尺寸，由硅钢片纵剪线裁剪得到长度相等的六段直料带：第一段直料 带、第二段直料带、第三段直料带、第四段直料带、第五段直料带和第七段直料带；
[0014] F、将第一段直料带分为同第一级斜料带等长的第一段子直料带和同第六级斜料 带等长的第六段子直料带；
[0015] G、根据斜料带首尾宽度和长度尺寸，依据一分为二裁剪成首尾对调、首尾宽度之 和等于直料带宽度、长度为直料带长度的原则，由硅钢片折线开料机对直料带进行裁剪开 料，第一段子直料带裁剪为2条第一级斜料带，第二段直料带裁剪为2条第二级斜料带，第三 段直料带裁剪为2条第三级斜料带，第四段直料带裁剪为2条第四级斜料带，第五段直料带 裁剪为2条第五级斜料带，第六段子直料带裁剪为2条第六级斜料带，第七段直料带裁剪为2 条第七级斜料带；
[0016] H、选用七级斜料带各一条，分别按顺序及首尾端由铁心卷绕机绕制成为三维立体 卷铁心的一个铁心框，三个完全相同的铁心框即可组成一台三维立体卷铁心。
[0017] 本发明采用等长六段直料带裁剪成七级斜料带，使卷铁心截面保持七级梯形截面 的六段七级等长开料法，具有第一级斜料带的长度与第六级斜料带的长度之和与其他各级 斜料带的长度相等，第一级斜料带的首尾宽度之和与第六级斜料带的首尾宽度之和相等， 第一级斜料带和第六级斜料带共用第一段直料带，七级斜料带所需的六段直料带等长，排 料简单、料带套裁方便、不需改变原有设计及工艺、易于更新、不产生余料、可提高材料利用 率、减少库存的优点，在实际生产中具有很高的工程实用价值。
【附图说明】
[0018] 图1为直料带排列图；
[0019] 图2为斜料带开料图；
[0020] 图3为铁心截面图；
[0021]图4为新七级直料带排列图；
[0022]图5为铁心框图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步的详细说明。
[0024] 一种三维立体卷铁心六段七级等长开料法，具体步骤如下：
[0025] A、将铁心截面分为七级梯形截面；
[0026] B、根据三维立体卷铁心变压器的铁心尺寸，确定所需第一级斜料带、第二级斜料 带、第三级斜料带、第四级斜料带、第五级斜料带、第六级斜料带和第七级斜料带的长度，使 得第二级斜料带、第三级斜料带、第四级斜料带、第五级斜料带和第七级斜料带的长度相 同，第一级斜料带和第六级斜料带的长度之和与其他各级斜料带的长度相同；
[0027] C、根据三维立体卷铁心变压器的铁心尺寸，确定所需第一级斜料带、第二级斜料 带、第三级斜料带、第四级斜料带、第五级斜料带、第六级斜料带和第七级斜料带的首尾宽 度，使得第一级斜料带的首尾宽度之和与第六级斜料带的首尾宽度之和相等；
[0028] D、第一级斜料带的首尾宽度之和与第六级斜料带的首尾宽度之和相等，为第一段 直料带的宽度，第二级斜料带的首尾宽度之和为第二段直料带的宽度，第三级斜料带的首 尾宽度之和为第三段直料带的宽度，第四级斜料带的首尾宽度之和为第四段直料带的宽 度，第五级斜料带的首尾宽度之和为第五段直料带的宽度，第七级斜料带的首尾宽度之和 为第七段直料带的宽度；
[0029] 第一级斜料带的长度与第六级斜料带的长度之和为第一段直料带的长度，第二级 斜料带的长度为第二段直料带的长度，第三级斜料带的长度为第三段直料带的长度，第四 级斜料带的长度为第四段直料带的长度，第五级斜料带的长度为第五段直料带的长度，第 七级斜料带的长度为第七段直料带的长度；
[0030] E、根据上述尺寸，由硅钢片纵剪线裁剪得到长度相等的六段直料带：第一段直料 带、第二段直料带、第三段直料带、第四段直料带、第五段直料带和第七段直料带；
[0031] F、将第一段直料带分为同第一级斜料带等长的第一段子直料带和同第六级斜料 带等长的第六段子直料带；
[0032] G、根据斜料带首尾宽度和长度尺寸，依据一分为二裁剪成首尾对调、首尾宽度之 和等于直料带宽度、长度为直料带长度的原则，由硅钢片折线开料机对直料带进行裁剪开 料，第一段子直料带裁剪为2条第一级斜料带，第二段直料带裁剪为2条第二级斜料带，第三 段直料带裁剪为2条第三级斜料带，第四段直料带裁剪为2条第四级斜料带，第五段直料带 裁剪为2条第五级斜料带，第六段子直料带裁剪为2条第六级斜料带，第七段直料带裁剪为2 条第七级斜料带；
[0033] H、选用七级斜料带各一条，分别按顺序及首尾端由铁心卷绕机绕制成为三维立体 卷铁心的一个铁心框，三个完全相同的铁心框即可组成一台三维立体卷铁心。
[0034] 采用本发明即六段七级等长开料法制作的铁心称为新七级铁心。
[0035] 新七级铁心由于直径、窗高及中心距的不同，其窗宽及各段角度均需要进行计算。 通过VB编制设计程序，可实现快速准确的数据计算。
[0036] 具体计算过程如下:如说明书附图中图3所示。只限定
[0037] ag = 8° ,αι+α2 = 30° ,
[0038] 其余角度均不恒定。为达到优化目的，需满足以下条件：
[0039] bi+b2 = b6+b7 条件（1)
[0040] 即第一级斜料带的头尾宽度之和等于第六级斜料带的头尾宽度之和，如说明书附 图中图4所示。
[0041] L2 = L3 = L4 = L5 = L7 = Ll+L6 条件（2)
[0042] 即第一级斜料带和第六级斜料带长度之和与其他各级斜料带长度相等，如说明书 附图中图4所示。
[0043] 卷铁心已知数据有铁心半径R、中心距Mo、窗高Hw及硅钢片厚度δ，按说明书附图中 图3、图5,可分别进行以下计算：
[0044] 1、长度计算：
[0045] αχ = χ
[0046] 可进行以下计算
[0047] B=M〇-2Rcosai
[0048] t = R(cos38+cos30)
[0049] ti = R(cosai-cos30)
[0050] Lo = 2( Hw+B~4r+Jir)
[0055] 式中，δ 娃钢片厚度，mm
[0056] t--2~7级总叠厚，mm
[0057] ti--1 级叠厚，mm
[0058] r--铁心模具圆角半径，mm
[0059 ] Lo--铁心模具固长，_
[0060] L--2~7级料带总长度
[0061 ] Li、L2、L3、L4、U、L6、L7--1 ~7级料带长度，mm
[0062] 此时可满足条件(2)
[0063] 2厚度计算
[0064] 根据第二级斜料带的长度，可计算第二级铁心的厚度，
[0065]
[0066] 得 Jit22+(LQ+2JTti) t2_3L2 = 0 (3)
[0067] 由公式(3)可求得第二级厚度t2
[0073] 可分别求得第3-7级厚度t3、t4、t5、t6、t7
[0074] 3角度计算
[0075]根据每级铁心的厚度，可分别计算每级铁心的角度，
[0081 ] 4宽度计算-
[0082] 根据每级铁心的角度，可分别计算每级料带的宽度，
[0083] b2 = R
[0084] b3 = R(sin(30+a3)+tan30cos(30+a3))
[0085] b4=R(sin(30+a3+a4)+tan30cos(30+a3+a4))
[0086] b5 = R(sin(38+a6+a7+a8)_tan30cos(38+a6+a7+a8))
[0087] b6 = R(sin(38+a7+a8)-tan30cos(38+a7+as))
[0088] b7 = R(sin(38+a8)_tan30cos(38+a8))
[0089] b8 = R(sin38-tan30cos38)
[0090] 式中：bi~b8--分别为各级料带宽度
[0091] 根据条件(1)得：
[0092] hi = he+h7-h2
[0093] 根据起始料带宽度bi，可计算起始料带角度，
[0095 ] 若XI乒X，令a = X1，认式（1)开始重新计算。
[0096]若? = X，则ai = X，上述计算可得新七级铁心的全部开料数据 [0097] 5截面计算
[0100]式中，& 一一铁心叠片系数，可根据实际经验选取。
[0101] 6截面计算
[0104] 以S13-MRL-200为例，直径D〇 = 157,窗高Hw = 292,中心距M〇 = 293,硅钢片厚度δ = 0.23，则R = 78.5，按本发明算法得出数据如下：
[0105]表1:新七级开料数据
【主权项】
1. 一种三维立体卷铁心六段七级等长开料法，其特征在于： A、 将铁心截面划分成七级梯形截面； B、 根据三维立体卷铁心变压器的铁心尺寸，确定所需第一级斜料带、第二级斜料带、第 三级斜料带、第四级斜料带、第五级斜料带、第六级斜料带和第七级斜料带的长度，使得第 二级斜料带、第三级斜料带、第四级斜料带、第五级斜料带和第七级斜料带的长度相同，第 一级斜料带和第六级斜料带的长度之和与其他各级斜料带的长度相同； C、 根据三维立体卷铁心变压器的铁心尺寸，确定所需第一级斜料带、第二级斜料带、第 三级斜料带、第四级斜料带、第五级斜料带、第六级斜料带和第七级斜料带的首尾宽度，使 得第一级斜料带的首尾宽度之和与第六级斜料带的首尾宽度之和相等； D、 第一级斜料带的首尾宽度之和与第六级斜料带的首尾宽度之和相等，为第一段直料 带的宽度，第二级斜料带的首尾宽度之和为第二段直料带的宽度，第三级斜料带的首尾宽 度之和为第三段直料带的宽度，第四级斜料带的首尾宽度之和为第四段直料带的宽度，第 五级斜料带的首尾宽度之和为第五段直料带的宽度，第七级斜料带的首尾宽度之和为第七 段直料带的宽度； 第一级斜料带的长度与第六级斜料带的长度之和为第一段直料带的长度，第二级斜料 带的长度为第二段直料带的长度，第三级斜料带的长度为第三段直料带的长度，第四级斜 料带的长度为第四段直料带的长度，第五级斜料带的长度为第五段直料带的长度，第七级 斜料带的长度为第七段直料带的长度； E、 根据上述尺寸，由硅钢片纵剪线裁剪得到长度相等的六段直料带:第一段直料带、第 二段直料带、第三段直料带、第四段直料带、第五段直料带和第七段直料带； F、 将第一段直料带分为同第一级斜料带等长的第一段子直料带和同第六级斜料带等 长的第六段子直料带； G、 根据斜料带首尾宽度和长度尺寸，依据一分为二裁剪成首尾对调、首尾宽度之和等 于直料带宽度、长度为直料带长度的原则，由硅钢片折线开料机对直料带进行裁剪开料，第 一段子直料带裁剪为2条第一级斜料带，第二段直料带裁剪为2条第二级斜料带，第三段直 料带裁剪为2条第三级斜料带，第四段直料带裁剪为2条第四级斜料带，第五段直料带裁剪 为2条第五级斜料带，第六段子直料带裁剪为2条第六级斜料带，第七段直料带裁剪为2条第 七级斜料带； H、 选用七级斜料带各一条，分别按顺序及首尾端由铁心卷绕机绕制成为三维立体卷铁 心的一个铁心框，三个完全相同的铁心框即可组成一台三维立体卷铁心。
【文档编号】H01F41/02GK106024371SQ201610613404
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】郭兴昌
【申请人】江西大族能源科技股份有限公司