專利名稱：一種增軛式立體/平面卷鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓器制造技術(shù)，尤其指增軛式立體/平面卷鐵芯。
背景技術(shù)：
目前變壓器、互感器、調(diào)壓器等電器所用的鐵芯絕大部分采用硅鋼片或硅鋼帶制造。制造的方法主要有疊片和卷繞二種。疊片式鐵芯是由硅鋼片按一定形式疊成。這種鐵芯由于磁路中存在空氣隙，硅鋼片間不夠緊密，而且還存在著局部地方材料的高導(dǎo)磁方向和磁路方向不一致，使鐵芯的性能較差，制成的變壓器空載損耗較高、噪聲較大。卷繞式鐵芯是由一定形狀的硅鋼帶連續(xù)卷繞而成。這種鐵芯克服了疊片式鐵芯的上述缺點(diǎn)，因此性能明顯提高，主要體現(xiàn)在用這種鐵芯制成的變壓器損耗低、噪聲小。卷繞式鐵芯按芯柱的排列方式不同有平面卷鐵芯和立體卷鐵芯。而立體卷鐵芯比平面卷鐵芯更具下列優(yōu)點(diǎn)1、空載損耗下降15％。
2、重量減輕15％，也就節(jié)省材料15％。
3、三相平衡。
因此，立體卷鐵芯是一種非常優(yōu)良的鐵芯。但是立體卷鐵芯和平面卷鐵芯都普遍存在一個缺點(diǎn)，即由于卷鐵芯是由硅鋼帶連續(xù)卷繞而成，因此每個卷繞單框沿卷繞方向上各處的橫截面積必然相等，但對于三相卷鐵芯，由于鐵芯中存在著三個磁路，使鐵芯中存在著部分地方成為即三個磁路中兩兩相互共用的地方，其磁通量是二種磁通的矢量合成。因此對于三相卷鐵芯來說必然會出現(xiàn)整個鐵芯中各處的磁通密度不一致，磁路中往往鐵軛或鐵軛中的一部分磁密比芯柱磁密高。磁通密度高的地方空載損耗就大，磁通密度低的地方空載損耗就低。這樣就造成了設(shè)計鐵芯時不能按照磁通密度低的地方設(shè)計，還必須兼顧磁通密度高的地方，從而造成材料的浪費(fèi)和鐵芯性能的降低。對于性能優(yōu)良的立體卷鐵芯同樣存在這種情況，鐵芯的整個軛部比芯柱部分磁通密度高15.5％左右。為了降低成本，通常鐵芯設(shè)計時，不會選擇鐵軛磁密來設(shè)計，而是將鐵軛磁密設(shè)計得比芯柱高，達(dá)到1.8T左右。這樣，一旦變壓器輸入電壓因某種原因偏高時，鐵軛磁密就非常接近磁飽和點(diǎn)，造成鐵軛部位溫度急劇升高，容易損壞變壓器。因此，立體或平面卷鐵芯設(shè)計時，難以選擇最佳的磁通密度，也即，立體或平面卷鐵芯無法獲得最佳的性能和最低的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種磁路中具有基本相同磁通密度的性能最佳、材料最節(jié)省的增軛式立體/平面卷鐵芯。
本發(fā)明之一，一種增軛式立體卷鐵芯，該卷鐵芯是由三個相同單框拼合而成，每個單框由一根或多根不同形狀的硅鋼帶卷繞而成，其特征在于在位于單框軛部至少一處的位置上通過硅鋼帶卷繞時集中或分散放置若干片硅鋼帶“增片”，以形成單框軛部橫截面大于芯柱部分的橫截面。
在上述的增軛式立體卷鐵芯中，單框?yàn)橐婚]口單框。
在上述的增軛式立體卷鐵芯中，單框?yàn)橐卉棽块_口的U形單框。
在上述的增軛式立體卷鐵芯中，單框與單框的拼合面的平面上帶有使拼合后形成的通道的凹槽。
在上述的增軛式立體卷鐵芯中，加入的硅鋼帶“增片”的材料可以與卷繞用的硅鋼帶材料相同。
本發(fā)明之二，一種增軛式平面卷鐵芯，該卷鐵芯是由三個單框，即二個內(nèi)框和一外框拼合而成，每個單框由一根或多根不同形狀的硅鋼帶卷繞而成，其特征在于在位于單框軛部至少一處的位置上通過硅鋼帶卷繞時集中或分散放置若干塊硅鋼帶“增片”，以形成單框部分軛部橫截面大于芯柱部分的橫截面。
在上述的增軛式平面卷鐵芯中，單框?yàn)橐婚]口單框。
在上述的增軛式平面卷鐵芯中，單框?yàn)橐卉棽块_口的U形單框。
在上述的增軛式平面卷鐵芯中，加入的硅鋼帶“增片”的材料可以與卷繞用的硅鋼帶材料相同。
由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明增軛式立體/平面卷鐵芯具有如下優(yōu)點(diǎn)性能提高使用本發(fā)明如立體卷鐵芯的變壓器的空載損耗比同類變壓器減少約8％；抗過電壓的能力提高；使用本發(fā)明如立體卷鐵芯的變壓器比同類變壓器抗過電壓能力提高9％，從而大大提高變壓器工作的可靠性；節(jié)省材料；達(dá)到三相平衡。


圖1是本發(fā)明增軛式立體卷鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中經(jīng)增軛后的單框示意圖；圖3是本發(fā)明中單框芯柱部分橫截面形狀示意圖；圖4(a)～(d)是本發(fā)明中單框軛部增軛后的形狀示意圖；圖5是本發(fā)明中卷繞單框的料帶示意圖；圖6是本發(fā)明中增軛用的“增片”的示意圖；圖7是是本發(fā)明增軛式平面卷鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明之一，增軛式立體卷鐵芯。
以下以三相三柱多邊形截面增軛式立體卷鐵芯為例來闡明本發(fā)明的具體內(nèi)容。
如圖1所示，該鐵芯是由三個形狀相同的單框1拼合而成。每個單框1由一根或多根(如圖5所示)不同形狀的硅鋼帶和作為“增片”的多片硅鋼片2(如圖6所示)卷繞而成。硅鋼帶卷繞時，如圖2所示，在單框1軛部位置集中或分散放置一定數(shù)量增片2，卷繞成的單框軛部11的橫截面111(如圖4所示)大于芯柱12的橫截面121(如圖3所示)。芯柱12的橫截面121接近半圓形，拼合成鐵芯后的芯柱部分橫截面接近于整圓。
本發(fā)明之二，增軛式平面卷鐵芯。
以下以三相三柱多邊形截面增軛式平面卷鐵芯為例來闡明本發(fā)明的具體內(nèi)容。
如圖7所示，該鐵芯是由兩個形狀相同的較小單框3(即內(nèi)框)和一較大單框4(即外框)拼合而成。每個單框1由一根或多根(如圖5所示)不同形狀的硅鋼帶和作為“增片”的多片硅鋼片2(如圖6所示)卷繞而成。硅鋼帶卷繞時，如圖7所示，在單框1軛部部分位置集中或分散放置一定數(shù)量增片2，卷繞成的單框部分軛部11的橫截面大于芯柱12的橫截面。芯柱12的橫截面12接近半圓形，拼合成鐵芯后的芯柱部分橫截面接近于整圓。
上述立體/平面卷鐵芯的每個單框1可以是閉口單框，也可以是一個軛部開口的U形單框。對U形單框，先按上述方法卷繞成軛部面積增大的增軛單框，再在一軛部用本申請人在申請?zhí)枮?00520044188.6、200510028622.6中提供的切割方法和切割工具切割成開口的U形單框。三個相同U形單框拼合成增軛的開口式立體卷鐵芯，線圈套裝后，再將開口部分硅鋼帶由內(nèi)向處拼合，拼合到放“增片”的地方將“增片”再放上，直到全部拼合U形單框的開口部分交錯搭接后成為磁路閉合的鐵芯框。閉合后軛部面積大于芯柱部分的面積，形成增軛。
如圖4所示，單框卷繞時，加入增片2可以是在某部位集中加入“增片”(圖4(a)所示)，也可以分散加入“增片”(圖4(b)所示)，同樣可以在某些部位集中加入“增片”(圖4(c)所示)，另外一些部位分散加入“增片”(圖4(d)所示)。
加入“增片”的部位，可以是整個軛部都加“增片”，也可以是部分軛部加入“增片”?！霸銎钡膶挾葢?yīng)與放置位置卷繞料帶寬度一致，“增片”長度應(yīng)能覆蓋需要加“增片”的整個軛部或部分軛部。
加入的硅鋼帶“增片”的材料可以與卷繞用的硅鋼帶材料相同，也可以不相同。
加入“增片”可以在單框卷繞過程中邊卷繞邊加入，也可在單框卷繞完成后，集中加入“增片”。
單框與單框的拼合面可以是平面，也可以平面上帶有凹槽，拼合后凹槽形成的通道可作鐵芯冷卻或其它用途。
這種鐵芯拼合后的芯柱橫截面形狀，接近整圓時，如準(zhǔn)圓形(即R形)、準(zhǔn)多邊形、復(fù)合形、臺階形等，也可以是其它形狀。
本發(fā)明的制造過程在專用的硅鋼帶折線開料機(jī)上進(jìn)行各條梯形(也可以其它形狀)硅鋼帶的套裁加工。將已開裁好的各種規(guī)格的梯形硅鋼帶按一定次序先后用氬弧焊連接起來，再在立體卷鐵芯專用卷繞機(jī)上卷繞，卷繞過程中在鐵芯單框的上、下軛部位放置“增片”，“增片”的放置方式可以是一個部位或幾個部位集中放置或分散放置，也可以是部分集中放置部分分散放置(如圖4)。
增軛的單框卷繞全部完成后，將三個單框組合在一起組成增軛立體卷鐵芯。
綜上所述，本發(fā)明由于采用軛部面積增大，使鐵軛磁密與芯柱相等或相近，這樣使變壓器芯柱與鐵軛磁密部處于合理狀態(tài)，即使輸入電壓升高10％，鐵軛的磁密也不會接近磁飽和點(diǎn)，不會造成鐵芯溫度過高而損壞變壓器，提高了抗過電壓的能力。
以上結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種增軛式立體卷鐵芯，該卷鐵芯是由三個相同單框拼合而成，每個單框由一根或多根不同形狀的硅鋼帶卷繞而成，其特征在于在位于單框軛部至少一處的位置上通過硅鋼帶卷繞時集中或分散放置若干片硅鋼帶“增片”，以形成單框軛部橫截面大于芯柱部分的橫截面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增軛式立體卷鐵芯，其特征在于所述單框?yàn)橐婚]口單框。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增軛式立體卷鐵芯，其特征在于所述單框?yàn)橐卉棽块_口的U形單框。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的增軛式立體卷鐵芯，其特征在于所述單框與單框的拼合面的平面上帶有使拼合后形成的通道的凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增軛式立體卷鐵芯，其特征在于所述加入的硅鋼帶“增片”的材料可以與卷繞用的硅鋼帶材料相同。
6.一種增軛式平面卷鐵芯，該卷鐵芯是由三個單框，即二個內(nèi)框和一外框拼合而成，每個單框由一根或多根不同形狀的硅鋼帶卷繞而成，其特征在于在位于單框軛部至少一處的位置上通過硅鋼帶卷繞時集中或分散放置若干塊硅鋼帶“增片”，以形成單框部分軛部橫截面大于芯柱部分的橫截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增軛式平面卷鐵芯，其特征在于所述單框?yàn)橐婚]口單框。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增軛式平面卷鐵芯，其特征在于所述單框?yàn)橐卉棽块_口的U形單框。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增軛式平面卷鐵芯，其特征在于所述加入的硅鋼帶“增片”的材料可以與卷繞用的硅鋼帶材料相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及增軛式立體/平面卷鐵芯，其中增軛式立體卷鐵芯是由三個相同單框拼合而成，每個單框由一根或多根不同形狀的硅鋼帶卷繞而成，其特征在于在位于單框軛部至少一處的位置上通過硅鋼帶卷繞時集中或分散放置若干片硅鋼帶“增片”，以形成單框軛部橫截面大于芯柱部分的橫截面。由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明增軛式立體/平面卷鐵芯具有如下優(yōu)點(diǎn)性能提高使用本發(fā)明如立體卷鐵芯的變壓器的空載損耗比同類變壓器減少約8％；抗過電壓的能力提高；使用本發(fā)明如立體卷鐵芯的變壓器比同類變壓器抗過電壓能力提高9％，從而大大提高變壓器工作的可靠性；節(jié)省材料；達(dá)到三相平衡。
文檔編號H01F3/00GK1921036SQ200510029148
公開日2007年2月28日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者張明德 申請人:張明德