单框非晶合金铁心、非晶合金立体卷铁心、以及变压器的制作方法

本实用新型属于变压器技术领域，具体涉及一种单框非晶合金铁心、含有该单框非晶合金铁心的非晶合金立体卷铁心、以及含有该非晶合金立体卷铁心的变压器。

背景技术：

非晶合金立体卷铁心变压器不同于传统非晶合金变压器的平面卷铁心结构，能够将立体卷铁心的低成本优势与非晶合金低损耗特性相结合，符合国家提出的节能降耗政策的发展要求，目前受到变压器行业的广泛关注。

但是，由于国内的非晶合金立体卷铁心的制造水平还不太成熟，目前非晶合金立体卷铁心至少存在空载损耗高、抗短路能力差、噪声高、生产效率低、成本较高等不足。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种单框非晶合金铁心、包含该单框非晶合金铁心的非晶合金立体卷铁心、以及包含该非晶合金立体卷铁心的变压器，该单框非晶合金铁心具有较低的空载损耗。

根据本实用新型的一个方面，提供一种单框非晶合金铁心，其技术方案如下：

一种单框非晶合金铁心，包括多层叠合在一起的铁心饼，

每层所述铁心饼具有两个第一框边和两个第二框边，所述第一框边用于形成单框非晶合金铁心的心柱，所述第二框边用于形成单框非晶合金铁心的铁轭，

第一框边的内边为直边，第二框边的内边为圆弧边，且该圆弧边的半径r为：500≤r≤3000mm。

优选的是，所述第一框边的内边和所述第二框边的内边之间通过圆弧连接，该圆弧的半径r为：2≤r≤20mm。

优选的是，所述心柱的横截面的形状为近似于半圆形，该半圆形的横截面包括拼接台阶边、第一外围台阶边、以及第二外围台阶边，

所述拼接台阶边包括多个第一台阶，所述各个第一台阶的顶点处于同一条直线上，该直线构成所述心柱的横截面的直径；

所述第一外围台阶边包括多个第二台阶，所述第二外围台阶边包括多个第三台阶，所述各个第二台阶的顶点和所述各个第三台阶的顶点处于同一个圆弧面上，该圆弧构成所述心柱的横截面的半圆。

优选的是，所述铁心饼包括卷绕成型的非晶带材和包裹在所述非晶带材表面的支撑件，

所述非晶带材采用铁基非晶合金材料制成，其厚度为0.01-0.03mm，其宽度为10-100mm；

所述支撑件采用硅钢带制成，其厚度为0.1-1mm。

优选的是，所述单框非晶合金铁心还包括固化层，所述固化层设于各层铁心饼之间、以及包裹在各所述铁心饼之外。

本实用新型的单框非晶合金铁心的有益效果如下：

(1)铁轭为圆弧过渡，可以降低非晶带材内部应力和减少卷绕过程中对非晶带材的损伤，从而降低非晶带材的空载损耗，还可以减少卷绕过程中的修整过程，有利于提高生产效率，此外，采用圆弧过渡成型的单框非晶合金铁心更符合设计要求，外形更美观。

(2)铁轭和心柱采用圆弧过渡，可以进一步降低非晶带材内部应力和减少卷绕过程中对非晶带材的损伤，从而降低非晶带材的空载损耗，还可以减少铁心饼层叠过程中的修整过程，提升层叠效率。

(3)铁心饼采用非晶合金带材卷绕方式制成，与传统的拼接方式相比，可减少内部的接缝数量，降低由铁心接缝产生的噪声，同时，卷绕结构可以使各层非晶带材之间连接更紧密，使得铁心在运行过程中的震动空间变的非常小，从而进一步降低噪声。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种非晶合金立体卷铁心，其技术方案如下：

一种非晶合金立体卷铁心，包括铁心柱，所述铁心柱由三个以上所述的单框非晶合金铁心两两拼接形成。

优选的是，三个单框非晶合金铁心呈正三角形排列，

每个单框非晶合金铁心的心柱的横截面的形状为近似于半圆形，该半圆形的横截面包括拼接台阶边、外围台阶边、以及第二外围台阶边，所述拼接台阶边包括多个第一台阶，所述外围台阶边包括多个第二台阶，所述第二外围台阶边包括多个第三台阶；

对于拼接的两个单框非晶合金铁心，其中一个单框非晶合金铁心的第一台阶的顶点与另一个单框非晶合金铁心的第一台阶的顶点相接。

优选的是，每个单框非晶合金铁心中的用于两两拼接的拼接面与其铁轭的夹角为30°。

优选的是，所述非晶合金立体卷铁心还包括绝缘件，所述绝缘件设于拼接的每两个单框非晶合金铁心的拼接面之间。

本实用新型的非晶合金立体卷铁心采用了上述单框非晶合金铁心，空载损耗低，噪声小，且抗短路能力强，可有效提高使用安全性。

根据本实用新型的又一个方面，提供一种变压器，其技术方案如下：

一种变压器，包括铁心，其所述铁心采用以上所述的非晶合金立体卷铁心。

本实用新型的变压器采用了上上述非晶合金立体卷铁心，具有空载损耗低，噪声小，抗短路能力强等优点，并且，由于铁心柱为近似圆柱形，填充率高，可减少铜线、变压器油等其它材料使用量，降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中单框非晶合金卷铁心的结构示意图；

图2为图1的b-b剖视图；

图3为本实用新型实施例1中单框非晶合金卷铁心的心柱的截面示意图；

图4为本实用新型实施例1中单框非晶合金卷铁心的铁轭的截面示意图；

图5为图1的a-a剖视图；

图6为本实用新型实施例1中铁心饼的结构示意图；

图7为图6中铁心饼在成型之前的结构示意图；

图8为本实用新型实施例2中非晶合金立体卷铁心的结构示意图；

图9为本实用新型实施例2中非晶合金立体卷铁心的铁心柱的截面示意图；

图10为图8的c-c剖视图。

图中：1-支撑件；；2-非晶带材；3-第一框边；4-第二框边；5-接地件；6-拼接台阶边；71-第一外围台阶边；72-第二外围台阶边；8-绝缘件；9-单框非晶合金铁心；10-铁心饼；30-心柱；40-铁轭。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型的附图和具体实施例，对本实用新型作进一步清楚、完整的描述。

针对现有技术中非晶合金立体卷铁心存在空载损耗大等问题，本实用新型提供一种单框非晶合金铁心，包括多层叠合在一起的铁心饼，

每层所述铁心饼的纵截面具有两个第一框边和两个第二框边，所述第一框边用于形成单框非晶合金铁心的心柱，所述第二框边用于形成单框非晶合金铁心的铁轭，

第一框边的内边为直边，第二框边的内边为圆弧边，且该圆弧边的半径r为：500≤r≤3000mm。

相应地，本实用新型还提供一种非晶合金立体卷铁心，包括铁心柱，所述铁心柱由三个以上所述的单框非晶合金铁心两两拼接形成。

相应地，本实用新型还提供一种包含上述非晶合金立体卷铁心的变压器。

实施例1

如图1-图7所示，本实施例公开一种单框非晶合金铁心，包括多层叠合在一起的铁心饼10。每层铁心饼10具有两个第一框边3和两个第二框边4，第一框边3用于形成单框非晶合金铁心的心柱30，心柱30用于绕线圈，第二框边用于形成单框非晶合金铁心的铁轭40，铁轭40主要起闭合磁路的作用。第一框边3的内边为直边，第二框边4的内边为圆弧边，即单框非晶合金铁心的铁轭采用圆弧进行过渡，以降低单框非晶合金铁心的空载损耗，并且，该圆弧边的半径r为：500≤r≤3000mm，以避免r太小使得两个第一框边3的距离过小而导致铁心饼10在卷绕成型过程中的内部应力过大，以及避免r过大而造成单框非晶合金铁心的铁轭太长，使成型后的单框非晶合金铁心的尺寸更加符合设计要求。

进一步的，第一框边3的内边和第二框边4的内边之间通过圆弧连接，以减少单框非晶合金铁心成型过程中内部应力的产生，从而进一步降低空载损耗，并且，该圆弧的半径r为：2≤r≤20mm，可以减少单框非晶合金铁心成型过程中的修整过程，有利于提高生产效率。

具体来说，圆弧边(即第二框边4的内边)的半径r可以为500mm、1000mm、1500mm、1000mm、2000mm、2500mm、3000mm等值，也可以为500mm～3000mm等范围内的其它任意值，具体的可根据其应用的变压器的容量进行选择。

具体来说，圆弧(即第一框边3的内边和第二框边4的内边的圆弧形连接处)的半径r可以为2mm、5mm、10mm、15mm、20mm等值，也可以为2mm～20mm范围内的其它任意值，具体的可根据其应用的变压器的容量进行选择。

进一步的，心柱30的横截面的形状为近似于半圆形，该半圆形的横截面包括拼接台阶边6、第一外围台阶边71、以及第二外围台阶边72，拼接台阶边6包括多个第一台阶。各个第一台阶的顶点处于同一条直线上，该直线构成心柱30的横截面的直径。第一外围台阶边71包括多个第二台阶，第二外围台阶边72包括多个第三台阶，各个第二台阶的顶点和各个第三台阶的顶点处于同一个圆弧面上，该圆弧面构成心柱30的横截面的半圆。

具体来是，如图2、图3、图4、图5所示，对于构成单框非晶合金铁心心柱的各层铁心饼10的第一框边3，每层铁心饼10的第一框边3的内边到外边的距离(即第一框边3的宽度)不相同。本实施例中，各铁心饼卷绕层数为1-20层。如图3所示，构成心柱30的各层铁心饼10的第一框边3的宽度由外侧向中部依次递增，且构成心柱30的各层铁心饼的第一框边3的内边的边缘处于同一个圆弧面上，单框非晶合金铁心的心柱30的横截面如图3所示，其为近似半圆形。层叠后的各层铁心饼的第一框边3的内边成阶梯状分布，形成第二外围台阶边72，构成第二外围台阶边72的各层铁心饼的第一框边3的内边即第三台阶，第三台阶的顶点处于同一个圆弧面上，圆弧面即单框非晶合金铁心的心柱30的外轮廓，为近似半圆柱形。各层铁心饼的第一框边3的外边的边缘也呈阶梯状分布，形成拼接台阶边6和第一外围台阶边71，其中：构成拼接台阶边6的各层铁心饼的第一框边3的外边即第一台阶，第一台阶的顶点处于同一条直线上；构成第一外围台阶边71的各层铁心饼的第一框边3的外边即第二台阶，第二台阶的顶点与第三台阶的顶点处于同一个圆弧面上，即第二台阶的顶点也处于单框非晶合金铁心的心柱30的外轮廓上。

本实施例中，每层铁心饼10的第一框边3的净高度(即第第一框边3的内边长度，也指单框非晶合金铁心的心柱的内侧高度)相同，且第一框边3的净高度优选为50-2000mm。每层铁心饼10的第二框边4的内边的半径相同，使得单框非晶合金铁心的铁轭40的内边处于同一个圆弧面上，铁轭40的截面如图4所示。

本实施例中，单框非晶合金铁心中的铁心饼10的数量可根据采用其生产的变压器的容量进行选择，如铁心饼10的数量可以为3-100个，单框非晶合金铁心的净厚度(即多个铁心饼层叠的高度)为50-1000mm。

进一步的，如图6所示，每层铁心饼10包括卷绕成型的非晶带材和包裹在非晶带材表面的支撑件，更准确的说，支撑件设置在卷绕成型的非晶带材的内侧和外侧，支撑件1可以起到支撑和防护作用，从而提高铁心饼的整体强度。各层铁心饼10呈环状，两个第一框边3对称设置，两个第二框边4对称设置。

本实施例中，非晶带材2优选采用铁基非晶合金材料制成，非晶带材2的厚度优选为0.01-0.03mm，非晶带材2的宽度优选为10-100mm。

本实施例中，单框非晶合金铁心中的各铁心饼10的卷绕层数优选为1-20层。非晶带材的卷绕层数影响第一框边3的内边到外边的距离(即第一框边3的宽度)，同一个心柱中，各层铁心饼的卷绕层数由外层(即)向中部递增。

本实实施中，支撑件1采用硅钢带或类似金属材料制成，其厚度为0.1-1mm，其宽度与该层铁心饼10中的非晶带材2的宽度相适应。

在生产铁心饼的过程中，先卷绕1-3层硅钢带作为支撑件1，再在支撑件1外卷绕所需层数的非晶带材2，最后在非晶带材2外层卷绕1-3层硅钢带作为支撑，得到铁心饼10。

在一些可选的实施方式中，首先是将硅钢带卷绕成圆形支撑件，再在圆形支撑件的外侧卷绕所需层数的非晶带材，然后，在卷绕的非晶带材的外侧再卷绕硅钢带，得到圆环状的铁心饼(如图7所示)，再经过圆撑方工艺加工成型得到如图6所示的方形环状的铁心饼10。

进一步的，本实施例的单框非晶合金铁心还包括固化层(图中未示出)，固化层设于各层铁心饼10之间、以及包裹在各层铁心饼10之外，使各铁心饼固化为一个整体。本实施例中，固化层可采用树脂胶固化而成。

本实施例中，单框非晶合金铁心还包括接地件5，接地件5设于的铁轭40上，用于在装配变压器时接地，以确保制得的变压器的安全性。

本实施例单框非晶合金铁心的有益效果如下：

(1)铁轭为圆弧过渡，可以降低非晶带材内部应力和减少卷绕过程中对非晶带材的损伤，从而降低非晶带材的空载损耗，还可以减少卷绕过程中的修整过程，有利于提高生产效率，此外，采用圆弧过渡成型的单框非晶合金铁心更符合设计要求，外形更美观。

(2)铁轭和心柱采用圆弧过渡，可以进一步降低非晶带材内部应力和减少卷绕过程中对非晶带材的损伤，从而降低非晶带材的空载损耗，还可以减少铁心饼层叠过程中的修整过程，提升层叠效率。

(3)采用卷绕方式制成，与传统的拼接方式相比，可减少内部的接缝数量，降低由铁心接缝产生的噪声，同时，卷绕结构可以使各层非晶带材之间连接更紧密，使得铁心在运行过程中的震动空间变的非常小，从而进一步降低噪声。

实施例2

本实施例公开一种非晶合金立体卷铁心，包括铁心柱，且铁心柱由三个实施例1中所述的单框非晶合金铁心9两两拼接形成。

具体来说，三个单框非晶合金铁心9完全相同，每个单框非晶合金铁心9具有两个拼接面(即拼接台边6)，同一个单框非晶合金铁心的两个拼接面分别与另外两个单框非晶合金铁心的拼接面进行拼接，拼接得到的非晶合金立体卷铁心为三相三柱立体结构，如图8所示，该非晶合金立体卷铁心的横截面为三角形。

进一步的，对于拼接的两个单框非晶合金铁心9，其中一个单框非晶合金铁心的第一台阶的顶点与另一个单框非晶合金铁心的第一台阶的顶点相接。

进一步的，每个单框非晶合金铁心中的用于两两拼接的拼接面与其铁轭40的夹角为30°，用于拼接的两个单框非晶合金铁心的拼接面之间相互对称，使得三个单框非晶合金铁心9拼接后得到的非晶合金立体卷铁心的横截面为正三角形(如图10所示)，拼接后得到的铁心柱的横截面为近似圆形(如图9所示)，可提高铁心柱的填充率，从而减少后续所需的绕线长度和变压器油量，进而可降低非晶合金立体卷铁心及变压器的生产成本。

进一步的，非晶合金立体卷铁心还包括绝缘件8，绝缘件8设于每两个单框非晶合金铁心的拼接面之间，以防止拼接的两个相邻单框非晶合金铁心直接接触，避免直接接触造成的多点接地，防止变压器在运行中烧毁。

进一步的，各单框非晶合金铁心之间以及表面也设有固化层(图中未示出)，以填充空隙，使多个单框非晶合金铁心9固化为一个整体，从而提高非晶合金立体卷铁心的强度和抗短路能力，降低非晶合金立体卷铁心的噪声。本实施例中，固化层优选为树脂漆或树脂胶固化而成，在实际生产过程中，固化层可先采用浸、刷、以及涂覆等处理方式再经过固化后得到。

本实施例中，非晶合金立体卷铁心还可以包括固定件(图中未示出)。固定件可采用绑扎带，绑扎带采用绝缘材料制成，且具有一定的拉伸强度，绑扎带绑扎在拼接得到铁心柱和各单框非晶合金铁心的铁轭40上，可进一步提高多个单框非晶合金铁心组合拼接后的整体强度。

本实施例非晶合金立体卷铁心采用了实施例所述的单框非晶合金铁心，空载损耗低，噪声小，且抗短路能力强，可有效提高运行安全性。

本实施例还公开一种变压器，包括铁心，且铁心采用以上所述的非晶合金立体卷铁心。

其中，变压器可以为油浸式变压器，也可以为干式变压器，还可以是其它类型的变压器。变压器的容量范围为50kva～10000kva。

本实施例中，变压器的容量优选为2500kva，对应的圆弧边r优选为2000mm，对应的圆弧r优选为5mm。

本实施例变压器，由于采用了以上所述的非晶合金立体卷铁心，因此，具有空载损耗低，噪声小，抗短路能力强等优点，并且，由于铁心柱为近似圆柱形，填充率高，可减少铜线、变压器油等其它材料使用量，降低生产成本。

可以理解的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变形和改进也视为本实用新型的保护范围。