專利名稱：：一種變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及配電變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)，具體涉及三相及單相卷鐵芯配電變壓器的卷鐵芯結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
：配電變壓器是低壓配電系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件，它的結(jié)構(gòu)和性能不僅關(guān)系到用戶的使用，而且還直接影響電網(wǎng)的效率和性能。傳統(tǒng)配電變壓器的鐵芯均由硅鋼片疊積成。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活水平的日益提高，該傳統(tǒng)配電變壓器暴露出了線路損耗大、空載損耗大、運(yùn)行噪音大及鐵芯制作工藝復(fù)雜等弊病。為克服傳統(tǒng)變壓器的上述弊病，本專利申請(qǐng)人林燦華和姚鏗曾于2000年12月11日申請(qǐng)了專利號(hào)為00261895.8，名稱為《單相卷鐵芯變壓器》的實(shí)用新型專利，在專利中公開(kāi)了一種新型的卷鐵芯變壓器，該變壓器的特點(diǎn)在于其鐵芯，其鐵芯是由一種厚度、一種規(guī)格的長(zhǎng)條狀導(dǎo)磁帶卷繞成封閉的導(dǎo)磁體回路構(gòu)成。多年來(lái)，該種卷鐵芯變壓器受到了廣泛地推廣和使用，并在單相基礎(chǔ)上發(fā)展出了三相的變壓器，經(jīng)實(shí)踐證明卷鐵芯變壓器具有空載損耗小、噪音小、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是一只節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。申請(qǐng)人在對(duì)卷鐵芯變壓器長(zhǎng)期研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的卷鐵芯變壓器的空載損耗仍有下降空間，其鐵芯具有內(nèi)圈損耗比外圈損耗大的特點(diǎn)，現(xiàn)分析如下對(duì)于現(xiàn)有的卷鐵芯來(lái)說(shuō)，每級(jí)硅鋼帶的的長(zhǎng)度不同，其內(nèi)側(cè)一級(jí)硅鋼帶長(zhǎng)度為L(zhǎng)1＝2H+2A，式中H為鐵芯窗高，A為鐵芯窗寬，其外側(cè)一級(jí)硅鋼帶的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2＝L1+πD，式中D為鐵芯的直徑。以50KVA的單相變壓器為例H＝360mm，A＝127mm，D＝110mm，L1＝974mm，L2＝1329mmL2/L1＝1.36即，外側(cè)一級(jí)硅鋼帶長(zhǎng)度L2是內(nèi)側(cè)一級(jí)硅鋼帶長(zhǎng)度L1的1.36倍。根據(jù)磁路歐姆定律RM＝L/μS磁通公式Φ＝Iω/RM因而磁通密度BM＝Φ/S＝Iω/RM÷S＝Iω÷S×L/μs＝μ×Iω/L上式中表明硅鋼帶的磁通密度與硅鋼帶的長(zhǎng)度成反比，即硅鋼帶的長(zhǎng)度L越小，磁通密度B越大，相反即L越大，B越小。以50KVA的單相變壓器鐵芯而言，內(nèi)側(cè)一級(jí)硅鋼帶的磁通密度為外側(cè)一級(jí)硅鋼帶磁通密度的1.36倍。鐵芯中的空載損耗為三個(gè)部分a、磁滯損耗Pn＝kfBm1.8b、渦流損耗Pe＝1/6×(π2t2f2Bm2k2/γρ)×10-3c、反常損耗PaαBm1.5-2綜上所述鐵芯中總損耗PT＝Pn+Pe+Pa均與最大磁通密度的1.5-2次方成正比。以2次方為例50KVA單相變壓器鐵芯內(nèi)側(cè)級(jí)與外側(cè)級(jí)的損耗相差為P內(nèi)＝P外×1.362＝1.84P外，即內(nèi)側(cè)的損耗為外側(cè)損耗的1.84倍。從上述分析中，可得出鐵芯內(nèi)側(cè)一級(jí)硅鋼帶的損耗比外側(cè)一級(jí)硅鋼帶的損耗大的結(jié)論。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是針對(duì)卷鐵芯內(nèi)側(cè)一級(jí)硅鋼帶的損耗比外側(cè)一級(jí)硅鋼帶的損耗大的特點(diǎn)，在現(xiàn)有卷鐵芯基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，提供一種新型的卷鐵芯結(jié)構(gòu)，以更合理、有效地發(fā)揮各段硅鋼片材料的能效特性，大幅降低變壓器的空載損耗，使變壓器更加節(jié)能。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，由長(zhǎng)條狀硅鋼帶卷繞成封閉的導(dǎo)磁體回路構(gòu)成，所述導(dǎo)磁體的橫截面是由多片硅鋼帶截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)堆疊構(gòu)成，創(chuàng)新點(diǎn)在于所述導(dǎo)磁體橫截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)至少分成兩段，每段中的硅鋼帶截面厚度相同，各段間硅鋼帶的截面厚度從導(dǎo)磁體內(nèi)側(cè)至外側(cè)呈梯度增加。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，所述導(dǎo)磁體橫截面中的硅鋼帶截面組成一級(jí)級(jí)硅鋼帶截面組，每級(jí)中的硅鋼帶片寬相同，各級(jí)間的硅鋼帶片寬從導(dǎo)磁體內(nèi)側(cè)至外側(cè)呈階梯狀變化，以此使導(dǎo)磁體橫截面呈圓形或橢圓形。所述“片寬”意為硅鋼帶的橫向?qū)挾取?、上述方案中，所述導(dǎo)磁體回路為環(huán)狀，是由多片硅鋼帶同心卷繞構(gòu)成；該鐵芯為單相變壓器的鐵芯。3、上述方案中，所述導(dǎo)磁體回路由兩個(gè)小導(dǎo)磁體單元和一大導(dǎo)磁體單元構(gòu)成，各導(dǎo)磁體單元均由多片硅鋼帶同心卷繞構(gòu)成，小導(dǎo)磁體單元的橫截面為左半圓形或左半橢圓形，大導(dǎo)磁體單元的橫截面對(duì)應(yīng)為右半圓形或右半橢圓形；兩個(gè)小導(dǎo)磁體單元并列嵌套在大導(dǎo)磁體單元內(nèi)，兩小導(dǎo)磁體單元的外圈與大導(dǎo)磁體單元的內(nèi)圈接觸拼合；導(dǎo)磁體橫截面中，兩個(gè)小導(dǎo)磁體單元的截面作為一段，大導(dǎo)磁體單元的截面作為另一段；該鐵芯為三相變壓器的鐵芯。4、上述方案中，所述導(dǎo)磁體回路的轉(zhuǎn)道處為圓弧過(guò)渡。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)原理是針對(duì)卷鐵芯內(nèi)圈損耗大的情況，將導(dǎo)磁體內(nèi)圈采用薄型優(yōu)質(zhì)硅鋼帶卷繞，外圈采用厚度一般的硅鋼帶卷繞；以內(nèi)圈薄型硅鋼帶磁通密度BM低的特點(diǎn)，來(lái)降低鐵芯內(nèi)圈的損耗，以進(jìn)一步降低變壓器整體的空載損耗。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、由于本實(shí)用新型內(nèi)圈和外圈采用了不同厚度的硅鋼帶，以薄型優(yōu)質(zhì)硅鋼帶的磁通密度BM低的特點(diǎn)，降低了占鐵芯整體空載損耗大頭的內(nèi)圈的損耗，在未大幅增加成本的基礎(chǔ)上，可使卷鐵芯變壓器的空載損耗降低10-20％，經(jīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)為17.2％。2、由于本實(shí)用新型針對(duì)卷鐵芯內(nèi)圈損耗大的情況，內(nèi)圈采用了較薄的硅鋼帶，外圈采用了一般較厚的硅鋼帶，更好地發(fā)揮了硅鋼片材料的能效特性，做到了物盡其用。附圖1為本實(shí)用新型單相變壓器的矩形導(dǎo)磁體回路示意圖；附圖2為附圖1的A-A剖視示意圖；附圖3為本實(shí)用新型三相變壓器的導(dǎo)磁體回路示意圖；附圖4為附圖3的B-B剖視示意圖。以上附圖中1、硅鋼帶；2、矩形導(dǎo)磁體；3、硅鋼帶截面組；4、小導(dǎo)磁體單元；5、大導(dǎo)磁體單元。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見(jiàn)附圖1、附圖2所示，一種變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，為單相變壓器鐵芯，由長(zhǎng)條狀硅鋼帶1卷繞成封閉的矩形導(dǎo)磁體2回路構(gòu)成，所述矩形導(dǎo)磁體2的橫截面是由多片硅鋼帶1截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)堆疊構(gòu)成，其硅鋼帶1截面組成13級(jí)硅鋼帶截面組3，13級(jí)硅鋼帶截面組3從導(dǎo)磁體2的內(nèi)側(cè)至外側(cè)分別為1～13號(hào)，每級(jí)中的硅鋼帶1片寬相同，各級(jí)間的硅鋼帶1片寬從導(dǎo)磁體內(nèi)側(cè)至外側(cè)呈階梯狀變化，以此使導(dǎo)磁體橫截面呈圓形；導(dǎo)磁體2的橫截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)分成兩段，硅鋼帶截面組1～7號(hào)為段一，硅鋼帶截面組8～13號(hào)為段二，段一和段二中從導(dǎo)磁體2內(nèi)側(cè)至外側(cè)呈階梯狀增厚；且導(dǎo)磁體2回路的轉(zhuǎn)道處為圓弧過(guò)渡。其各個(gè)硅鋼帶截面組3的硅鋼帶層數(shù)、片寬、厚度設(shè)計(jì)如下實(shí)施例二參見(jiàn)附圖1、附圖2所示，一種變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，由長(zhǎng)條狀硅鋼帶1卷繞成封閉的矩形導(dǎo)磁體2回路構(gòu)成，所述矩形導(dǎo)磁體2的橫截面是由多片硅鋼帶1截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)堆疊構(gòu)成，與實(shí)施例一的不同之處是各個(gè)硅鋼帶截面組3的硅鋼帶厚度的具體設(shè)計(jì)，如下表<tablesid="table3"num="003"><tablewidth="778">990300.301080200.301165240.301250170.301330130.30</table></tables>其它同實(shí)施例一，這里不再贅述。實(shí)施例三參見(jiàn)附圖1、附圖2所示，一種變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，由長(zhǎng)條狀硅鋼帶1卷繞成封閉的矩形導(dǎo)磁體2回路構(gòu)成，所述矩形導(dǎo)磁體2的橫截面是由多片硅鋼帶1截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)堆疊構(gòu)成，與實(shí)施例一的不同之處是13個(gè)硅鋼帶截面組3分成三段，硅鋼帶截面組1～5號(hào)為段一，硅鋼帶截面組6～8號(hào)為段二，硅鋼帶截面組9～13號(hào)為段三，段一、段二和段三的硅鋼帶厚度從導(dǎo)磁體2內(nèi)側(cè)至外側(cè)呈階梯狀增厚。如下表<tablesid="table4"num="004"><tablewidth="778">組號(hào)片寬(mm)層數(shù)硅鋼帶厚度(mm)分段130130.23段一250170.23365240.23480200.23590300.236100500.27段二7110460.278100500.27990300.30段三1080200.301165240.301250170.301330130.30</table></tables>其它同實(shí)施例一，這里不再贅述。實(shí)施例四參見(jiàn)附圖3、附圖4所示，一種變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，由長(zhǎng)條狀硅鋼帶1卷繞成封閉的矩形導(dǎo)磁體2回路構(gòu)成，所述矩形導(dǎo)磁體2的橫截面是由多片硅鋼帶1截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)堆疊構(gòu)成，與實(shí)施例一的不同之處是為三相變壓器的鐵芯，所述導(dǎo)磁體回路由兩個(gè)小導(dǎo)磁體單元4和一大導(dǎo)磁體單元5構(gòu)成，各導(dǎo)磁體單元均由多片硅鋼帶1同心卷繞構(gòu)成，小導(dǎo)磁體單元4]橫截面為左半圓形，大導(dǎo)磁體單元5的橫截面對(duì)應(yīng)為右半圓形；兩個(gè)小導(dǎo)磁體單元4并列嵌套在大導(dǎo)磁體單元5內(nèi)，兩小導(dǎo)磁體單元4的外圈與大導(dǎo)磁體單元5的內(nèi)圈接觸拼合，其導(dǎo)磁體橫截面為圓形；導(dǎo)磁體橫截面中，兩個(gè)小導(dǎo)磁體單元4的截面作為段一，大導(dǎo)磁體單元5的截面作為段二，段一的和段二的硅鋼帶厚度不同，具體有三種方案，如下表上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，由長(zhǎng)條狀硅鋼帶[1]卷繞成封閉的導(dǎo)磁體回路構(gòu)成，所述導(dǎo)磁體的橫截面是由多片硅鋼帶[1]截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)堆疊構(gòu)成，其特征在于所述導(dǎo)磁體橫截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)至少分成兩段，每段中的硅鋼帶[1]截面厚度相同，各段間硅鋼帶[1]的截面厚度從導(dǎo)磁體內(nèi)側(cè)至外側(cè)呈梯度增加。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)磁體橫截面中的硅鋼帶[1]截面組成一級(jí)級(jí)硅鋼帶截面組[3]，每級(jí)中的硅鋼帶[1]片寬相同，各級(jí)間的硅鋼帶[1]片寬從導(dǎo)磁體內(nèi)側(cè)至外側(cè)呈階梯狀變化，以此使導(dǎo)磁體橫截面呈圓形或橢圓形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)磁體回路為環(huán)狀，是由多片硅鋼帶[1]同心卷繞構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)磁體回路由兩個(gè)小導(dǎo)磁體單元[4]和一大導(dǎo)磁體單元[5]構(gòu)成，各導(dǎo)磁體單元均由多片硅鋼帶[1]同心卷繞構(gòu)成，小導(dǎo)磁體單元[4]的橫截面為左半圓形或左半橢圓形，大導(dǎo)磁體單元[5]的橫截面對(duì)應(yīng)為右半圓形或右半橢圓形；兩個(gè)小導(dǎo)磁體單元[4]并列嵌套在大導(dǎo)磁體單元[5]內(nèi)，兩小導(dǎo)磁體單元[4]的外圈與大導(dǎo)磁體單元[5]的內(nèi)圈接觸拼合；導(dǎo)磁體橫截面中，兩個(gè)小導(dǎo)磁體單元[4]的截面作為一段，大導(dǎo)磁體單元[5]的截面作為另一段。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)磁體回路的轉(zhuǎn)道處為圓弧過(guò)渡。專利摘要一種變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，由長(zhǎng)條狀硅鋼帶1卷繞成封閉的導(dǎo)磁體回路構(gòu)成，所述導(dǎo)磁體的橫截面是由多片硅鋼帶1截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)堆疊構(gòu)成，其特征在于所述導(dǎo)磁體橫截面從內(nèi)側(cè)至外側(cè)至少分成兩段，每段中的硅鋼帶1截面厚度相同，各段間硅鋼帶1的截面厚度從導(dǎo)磁體內(nèi)側(cè)至外側(cè)呈梯度增加。本實(shí)用新型針對(duì)卷鐵芯內(nèi)側(cè)硅鋼帶的損耗比外側(cè)硅鋼帶的損耗大得多的特點(diǎn)，在現(xiàn)有卷鐵芯基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，更合理、有效地發(fā)揮各卷硅鋼片材料的能效特性，大幅降低變壓器的空載損耗。文檔編號(hào)H01F27/24GK2814634SQ20052007384公開(kāi)日2006年9月6日申請(qǐng)日期2005年7月21日優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日發(fā)明者司道浩,姚鏗,林燦華申請(qǐng)人:姚鏗,費(fèi)圣英,林燦華,司道浩