專利名稱：分段式三相立體卷鐵心變壓器鐵心結構的制作方法
發(fā)明所屬領域本發(fā)明屬于電力變壓器鐵心制造技術領域。
背景技術：
在中國專利申請200610033591.8《分段式鐵心結構變壓器/電抗器》以及中國專利申請200610035356.4《分段式卷鐵心制造方法》相繼公開了卷鐵心被分斷的三相變壓器鐵心制造技術，研究發(fā)現(xiàn)，對于Δ軛的三相立體卷鐵心磁路，鐵心在柱段分斷的位置對磁路特性有影響，本專利將提出優(yōu)化方案；另外，公開專利中涉及到電火花線切割方法分斷卷鐵心的技術方案，然而對卷鐵心轉角處卷繞內應力較大的情況下，卷鐵心分斷后再度對接復原時吻合度不夠理想，原因在于切割后轉角處內應力釋放造成卷鐵心彈性變形向外回彈擴張，卷鐵心切割后的柱中心距大于硅鋼片卷繞后的初始柱中心距。
鐵心在心柱段分斷的位置以及分斷斷面的復原吻合度都直接影響三相磁路的特性。
發(fā)明任務和技術方案實現(xiàn)Δ軛的三相立體卷鐵心三相磁路相間磁通穿越的方法就是在分斷卷鐵心框的前提下，再改變卷鐵心框的分斷位置，即組成鐵心柱的兩個半圓柱分別在接近或等于1/3窗高以及2/3窗高的位置分斷。
提高卷鐵心分斷面吻合度的方案就是一方面提高卷鐵心自身彎曲剛度，另一方面減小轉角卷繞內應力，并且遏制內應力的釋放程度。
下面結合


本發(fā)明涉及的分段式卷鐵心的結構。
圖1是分段式Δ軛的三相立體卷鐵心三相磁路結構(正視圖和俯視圖)圖2是磁通穿越接合面進入相鄰卷鐵心框心柱的示意3是卷鐵心單框圓角處的分級等圓角半徑R的局部結構圖4是分級卷繞成截面為平行四邊形的卷鐵心結構圖1中，1-分段卷鐵心框，2-單框卷鐵心左柱分斷面，3-單框卷鐵心右柱分斷面，12-120o平面角，13-內夾件，14-外夾件。
圖2中，1-分段卷鐵心框，4-磁路相間接合面AB，5-左框心柱分斷面CD，6-右框心柱分斷面EF。
圖3中，7-卷繞分級，8-弧形間隔區(qū)，9-支撐塊，10-分級內圓角R。
圖4中，1-分段卷鐵心框，7-卷繞分級，8-弧形間隔區(qū)，11-平行四邊形卷繞分級。
在圖1中，示意出由三個相對獨立的分段卷鐵心框(1)并列放置拼合成的軛部為Δ形的三相立體卷鐵心的磁路結構。對應三相電路將耦合三相磁路，每個分段卷鐵心框(1)構成三相磁路的一個磁回路。截面為半圓形的兩個相鄰卷鐵心框的心柱部分組成三相交流電路系統(tǒng)一個繞組相的耦合磁路，并且拼湊出一個完整的圓形截面，每個分段卷鐵心框(1)在心柱部分分斷成η形，單框卷鐵心左柱分斷面(2)和單框卷鐵心右柱分斷面(3)位置分別在鐵心窗高Hw的2/3Hw和1/3Hw處，并且拼湊成同一個繞組相的耦合磁路心柱的兩個相鄰卷鐵心框的半柱的斷口位置不同，也分別在鐵心窗高Hw的1/3Hw和2/3Hw處(見圖2示意)。單框分段卷鐵心框(1)的兩個相間對接面構成120o平面角(12)。
這樣的磁路結構，就象圖2中示意的磁通傳導效果那樣，實現(xiàn)磁通在相鄰分段卷鐵心框中的旁路，圖中箭頭表示磁通流向，右側卷鐵心框內流動的磁通一部分穿越右框心柱分斷面EF(6)流通，另一部分穿越磁路相間接合面AB(4)、左側分段卷鐵心框(1)、磁路相間接合面AB(4)，返回到右側分段卷鐵心框(1)，這樣，磁通旁路減小了由于分斷卷鐵心帶來的磁阻增加，從而減小了勵磁電流。同理，左側卷鐵心框磁通的流通和旁路方式是等同的。不再贅述。
磁通旁路的比例主要取決于磁路相間接合面AB(4)、左框心柱分斷面CD(5)、右框心柱分斷面EF(6)各自的接合面間隙磁阻大小?？梢栽谶@些間隙處填充導磁材料(例如導磁膠)來改善磁路磁阻和改變旁路磁通分配比例，而且可以總體上限制由于分斷鐵心導致的勵磁電流的增加。卷鐵心框不分斷時，就幾乎沒有磁通旁路，沒有磁通的相間穿越，因此和同一繞組相耦合的心柱的兩個半圓內的磁通是不均勻的，相位也不一致。卷鐵心框的分斷，同時改善了Δ形軛部的磁路特性和磁通分配。
圖1中，在分段卷鐵心框(1)的相間結合部位設置內夾件(13)和外夾件(14)，實現(xiàn)對三個相對獨立的分段卷鐵心框(1)緊錮、形成一體的三相立體卷鐵心磁路。η形的分段結構也為卷鐵心的復原裝配提供了方便。
圖3中，示意出一種卷鐵心單框圓角處的分級等圓角半徑R的局部結構，圖中卷鐵心卷繞總疊厚分成四級，甚至可以更多，每一級都具有一致的或相同的分級內圓角R(10)，級與級之間支撐有陶瓷或金屬的支撐塊(9)，這樣卷繞制成的卷鐵心，在心柱分斷后，可大大減小心柱的回彈變形，增加分斷面的復原吻合度。支撐塊(9)可能是部分填充弧形間隔區(qū)(8)，有一定的留空并不影響使用性能?，F(xiàn)有技術的卷鐵心不存在弧形間隔區(qū)(8)。
另外，只有增加卷鐵心柱的總體剛度才能減小回彈變形，圖3的結構大大提高轉角處的彎曲剛度，而且，在硅鋼片層間浸漬樹脂或成型其他粘合材料，使得卷鐵心由層合體轉變成塊體，可大大提高卷鐵心剛度，并且能夠降低鐵心磁致伸縮引起的噪聲。剛體結構遏制了轉角應力的釋放。
一方面提高卷鐵心自身彎曲剛度，另一方面減小轉角卷繞內應力，并且遏制內應力的釋放程度，就可以提高分段卷鐵心框的閉合復原的吻合程度。
圖4給出一種卷鐵心的分級卷繞結構，它是利用等寬的硅鋼片軸向步進卷繞，卷繞后形成卷鐵心的一級，該級的截面為平行四邊形(特示為陰影部分)，當每一級平行四邊形的銳角均為60o、而且窄的銳角邊共面時，就可獲得理想的平面角為120o的磁路相間接合面AB(4)，即構成圖1中的120o平面角(12)。
本發(fā)明闡述的卷鐵心框的分斷位置在鐵心窗高1/3Hw和2/3Hw處是理想值，不是絕對值，允許偏離此值；同樣，磁路相間接合面AB(4)之間形成的平面角120o也不是絕對值，允許有制造誤差。
實施本發(fā)明的技術方案獲得的效果通過優(yōu)化卷鐵心框的分斷位置可以增加相鄰卷鐵心框心柱間的磁通旁路，減小由于分斷卷鐵心框形成的氣隙磁阻，從而減小勵磁電流。
通過改變卷鐵心轉角的圓角結構，以及在卷繞硅鋼片的層間增加粘合材料，增加了卷鐵心的剛度，有效抵御了卷鐵心分斷后應力釋放帶來的回彈變形，提高了分段卷鐵心框復原吻合度，從而改善了磁路性能。
權利要求
1.一種分段式三相立體卷鐵心變壓器的鐵心結構，其特征在于三相立體卷鐵心變壓器的三相磁路是由三個尺寸相同的、在心柱段被分斷的分段卷鐵心框(1)構成的三相立體結構；每個分段卷鐵心框(1)的截面輪廓是半圓形的，相鄰卷鐵心框的柱段并列使兩個半圓組合成圓形鐵心柱，相鄰卷鐵心框的軛段首尾相連組成三相立體鐵心的Δ軛；組成一個繞組耦合磁路的鐵心柱的兩個半圓柱的理想分斷位置，分別在接近或者等于鐵心窗高的1/3Hw和2/3Hw處。
2.根據(jù)權利要求1所述的鐵心結構，其特征在于在磁路相間接合面AB(4)、左框心柱分斷面CD(5)、右框心柱分斷面EF(6)這些接合面間隙處填充導磁材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的鐵心結構，其特征在于卷鐵心框的R圓角從內向外每間隔一定的卷繞疊層厚度就趨于一致或相同；卷鐵心框的硅鋼片層間有粘合材料。
全文摘要
一種分段式三相立體卷鐵心變壓器鐵心結構，組成每個繞組相的耦合磁路鐵心柱的兩個半圓柱分別在接近或等于鐵心窗高的1/3Hw和2/3Hw位置分斷，可實現(xiàn)磁通的旁路，減小勵磁電流；卷鐵心框的圓角優(yōu)化為分級的具有一致分級內圓角R的結構、以及配合硅鋼片層間粘合材料的使用，大大提高了卷鐵心的剛度，降低了卷鐵心框分斷后的回彈變形和減小了鐵心的內應力釋放程度，從而大大提高了分斷卷鐵心閉合復原后的吻合程度，改善了鐵心的磁路性能。
文檔編號H01F27/24GK101090028SQ20061003589
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月12日 優(yōu)先權日2006年6月12日
發(fā)明者張長增 申請人:張長增