專利名稱：殼式卷鐵心三相立體變壓器的制作方法
技術領域：
殼式卷鐵心三相立體變壓器技術領域:本實用新型涉及三相變壓器，特別是殼式卷鐵心三相變壓器，具體地說是三相完全對稱的立體殼式卷鐵心變壓器。
技術背景:現(xiàn)有的殼式卷鐵心三相變壓器，雖然比疊鐵心變壓器節(jié)能，但鐵心柱是在一個平面內(nèi)，三相磁路不對稱，會造成一定的附加損耗。現(xiàn)有R型卷鐵心三相立體變壓器，是三相完全對稱的立體變壓器。節(jié)能效果顯著；但所用硅鋼帶需數(shù)控開料機下料，加工成本高，而且會產(chǎn)生15%左右的邊角余料，變壓器維修也較困難。已有專利技術“一種無縫卷鐵心變壓器”(專利號:ZL200910208868.X)是一種新型卷鐵心三相立體變壓器，三相磁路完全對稱，節(jié)能效果顯著；所用硅鋼帶不需數(shù)控開料機下料，且不會產(chǎn)生邊角余料，但卷鐵心需要專用卷繞機穿繞，而且鐵心穿繞好以后難于退火，限制了進一步降低鐵損。本實用新型是對專利技術“一種無縫卷鐵心變壓器”的改進和拓展:鐵心不需要專用卷繞機穿繞，可以采用傳統(tǒng)工藝卷繞，卷繞好以后再退火，得以進一步降低鐵損；鐵心設計采用優(yōu)化的形狀，使變壓器的鐵心和銅線得到最大限度的節(jié)約，效率得以進一步提高；并使變壓器的維修更為方便
實用新型內(nèi)容
:殼式卷鐵心三相立體變壓器，由線圈、開式卷鐵心、變壓器支架和底座構成；該變壓器的鐵心是由開式卷鐵心構成的，每相的開式卷鐵心由一個或數(shù)個卷鐵心組成，卷鐵心由寬度相等的硅鋼帶 或非晶合金帶卷繞而成，鐵心都是水平安裝的(窗口向上)；每相鐵心如果由一個以上的卷鐵心組成，則需上下對齊疊加在一起，鐵心之間墊有柔性絕緣墊；線圈穿過各相卷鐵心的窗口，因此線圈都是直立的，各相鐵心的上下端面裝有堅固的絕緣夾板，通過螺桿將上下夾板拉緊，夾緊各相卷鐵心；上下夾板同時起到承托和固定線圈的作用，上下夾板和螺桿都是變壓器支架的一部分，變壓器鐵芯和線圈通過上、下夾板固定在底座上。殼式卷鐵心三相立體變壓器的每個線圈窗口是矩形的，線圈截面為半個長圓形；A相線圈的左邊與B相線圈的右邊并攏在一起，B相線圈的左邊與C相線圈的右邊并攏在一起，C相線圈的左邊與A相線圈的右邊并攏在一起，兩兩之間用絕緣墊隔離并用絕緣膠帶包扎緊，并攏的線圈截面為長圓形，并攏后的三相線圈呈三角形立體分布；三相開式卷鐵心的窗口也是長圓形，分別套在AB、BC、CA三個并攏的繞組上。與“一種無縫卷鐵心變壓器”不同的是，殼式卷鐵心三相立體變壓器的鐵心是預先卷繞成形的開式卷鐵心，其氣隙呈階梯型分布，既可以是對接式鐵心也可以是搭接式鐵心。由于氣隙是分散在鐵心的不同位置，并且氣隙數(shù)量比疊鐵芯少得多，因此磁阻和鐵損都比疊鐵芯低得多；開式卷鐵心經(jīng)過退火處理，鐵心性能進一步提高，與閉鐵心相當。裝配時，將卷鐵心打開，分別套在AB、BC、CA三個并攏的繞組上，然后將卷鐵心閉合鎖緊?！耙环N無縫卷鐵心變壓器”的卷鐵心需要專用卷繞機穿繞，而且鐵心穿繞好以后難于退火。開式卷鐵心有成熟的制造工藝和設備，不僅鐵心制造和裝配較容易，也給維修帶來方便:變壓器線圈損壞時，可以將卷鐵心打開卸下，露出線圈維修。

:圖1.線圈繞制胎具示意圖。圖2.三相線圈拼接示意圖。圖3a.搭接式卷鐵心示意圖。3b.對接式卷鐵心示意圖。圖4a.打開的卷鐵心示意圖。4b.卷鐵心套入線圈的示意圖。圖5.上夾板平面圖。圖6.殼式卷鐵心三相變壓器頂視圖。圖7.殼式卷鐵心三相變壓器側(cè)視圖。圖8.線圈截面或鐵心窗口的不同形狀:a.橢圓形b.圓角扇形c.圓角菱形d.圓角三角形。附圖標志:(1)開式卷鐵心(2)A相線圈(3)B相線圈(4)C相線圈(5)上夾板(6)螺栓(7)下夾板(8)繞線軸(9)次級線圈(10)絕緣層(11)初級線圈(12)搭接式卷鐵心
(13)對接式卷鐵心(14)打開的卷鐵心(15)膠帶(16)線圈繞制胎具(17)變壓器底座(18)絕緣墊(19)螺栓孔(20)圓盤(21)連接板
具體實施方式
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以下結(jié)合附圖具體描述殼式卷鐵心三相變壓器的制造工藝和結(jié)構。殼式卷鐵心三相變壓器的線圈和鐵心是分別單獨制造的，然后組裝到一起。如圖1所示，變壓器的線圈是在繞制胎具(16)上完成的，為了便于線圈脫模，繞制胎具(16)分為左右兩半，線圈卷繞軸(8)從中間穿過，并將胎具鎖緊。胎具(16)的上下兩面為對稱的弧形，與橢圓部分吻合。采用該胎具可以繞制出半橢圓截面的線圈。如圖中所示:次級線圈
(11)緊貼胎具(16)繞制，在次級線圈(11)的外面包扎絕緣層(10)，在絕緣層外面再繞制初級線圈(11)。繞好的線圈脫模后，在外面用絕緣膠帶纏緊。采用上述工藝，將A、B、C三相線圈分別繞好，再兩兩拼攏在一起，如圖2所示:A相線圈⑵的左邊與B相線圈(3)的右邊并攏在一起，B相線圈⑶的左邊與C相線圈(4)的右邊并攏在一起，C相線圈(4)的左邊與A相線圈(2)的右邊并攏在一起，兩兩之間用絕緣墊(18)隔離，然后用絕緣帶將并攏的線圈包扎緊；并攏的線圈截面為長圓形，3個長圓形截面呈品字形分布。殼式卷鐵心三相變壓器采用開式卷鐵心。1.開式卷鐵心分為搭接式卷鐵心。2.對接式卷鐵心。3.切鐵心。本例中采用前兩種方式，1.如圖3a所示:搭接式卷鐵心(12)中，每層硅鋼帶(或非晶合金帶)都有一處是搭接的，搭接處在鐵心中呈階梯型分布，使鐵損和溫升最低。2.如圖3b所示:對接式卷鐵心(12)中，每層硅鋼帶(或非晶合金帶)都有一處是對接的，對接處在鐵心中呈階梯型分布。無論是搭接式還是對接式卷鐵心，都有成熟的制造工藝和設備，因此不再贅述。卷繞好的鐵心再經(jīng)過退火，以消除鐵心內(nèi)應力并進一步降低鐵損。退火以后，需要將卷鐵心打開才能裝入線圈:在卷鐵心的搭接處(或?qū)犹?將硅鋼片逐層打開，并用膠帶(15)固定住，如圖4a所示，打開的卷鐵心(14)適度張開，使卷鐵心能夠套入并攏的線圈。如圖4b所示:打開的卷鐵心(14)正在套入A、C兩相并攏的線圈，(A、B相和B、C相并攏的線圈已套好鐵心。)鐵心到位后，將膠帶(15)打開，把硅鋼帶逐層復位并用鋼帶扎緊。線圈和卷鐵心之間留有一定的間隙，間隙中插入絕緣撐條，以固定鐵心和線圈的相對位置。(如果是干式變壓器，間隙中可灌注導熱性良好的絕緣樹脂；如果是油浸變壓器，間隙中則充滿變壓器絕緣油。)在將鐵心套入線圈以前，可在拼接好的三相線圈內(nèi)部下方安裝下夾板(7)和底座
(17)。下夾板(7)和上夾板(5)形狀完全相同，都是由三塊120度的扇形絕緣板拼接而成，圖5所示為上夾板:扇形的兩側(cè)留有線圈通過的缺口，扇面上留有多個螺栓孔(19)。上、下夾板都是高強度的絕緣板，例如玻璃纖維環(huán)氧板。鐵心套入線圈以后，在鐵心上面和線圈之間插入上夾板(5)，如圖6所示:將三塊扇形上夾板拼接為一體，再將上夾板與下夾板之間用螺栓拉緊。圖6中的圓盤(20)和邊沿的連接板(21)是用于拼接上夾板的。由圖6中可見A相線圈(2)、B相線圈(3)和C相線圈(4)在上夾板(5)上面的走向；卷鐵心⑴環(huán)繞在兩兩并攏的線圈周圍，呈品字形分布，因處在上夾板(5)以下，故采用虛線表示。圖中顯示螺栓￠)的數(shù)量較少，實際上為了加強變壓器的牢固性，可以采用更多螺栓加以緊固。圖7所示為殼式卷鐵心三相變壓器側(cè)視圖，開式卷鐵心(I)夾在上夾板(5)和下夾板(7)之間，上、下夾板用多條螺栓(6)拉緊，A相線圈(2)、B相線圈(3)和C相線圈(4)，兩兩之間并攏在一起，分 別穿過三副卷鐵心的窗口。底座(17)安裝在下夾板(7)的下面，與下夾板固定在一起。殼式卷鐵心三相變壓器的整體外形接近于圓柱體，不僅比同等功率容量的疊片式三相變壓器要小很多，比現(xiàn)有三相立體變壓器也更小、更輕，鐵損和銅損更低。如果是油浸變壓器，所用油箱更小，用油更少。上述長圓形(線圈截面或鐵心窗口的形狀)，包括以下多種形式，如圖8a所示的橢圓形線圈截面，圖8b所示的圓角扇形線圈截面，圖8c所示的圓角菱形線圈截面，圖8d所示的圓角三角形線圈截面；盡管線圈截面和鐵心窗口的形狀有所不同，但都在本實用新型的權利要求范圍之內(nèi)。
權利要求1.殼式卷鐵心三相立體變壓器，由線圈三相卷鐵心支架和底座構成，每相線圈窗口是矩形的，A相線圈的左邊與B相線圈的右邊并攏在一起，B相線圈的左邊與C相線圈的右邊并攏在一起，C相線圈的左邊與A相線圈的右邊并攏在一起，兩兩之間用絕緣墊隔離并包扎緊，形成三角形立體分布，其特征在于:三相卷鐵心采用開式卷鐵心，三相鐵心的磁路完全對稱，并且線圈和鐵心是分別獨立繞制的；每相線圈的截面都是半個長圓形，并攏后的線圈截面為三個品字形分布的長圓形，三個開式卷鐵心分別包圍著三相并攏的繞組；三相鐵心由寬度相等的硅鋼帶或非晶合金帶卷繞成。
2.根據(jù)權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特征在于:所述的開式卷鐵心是搭接式卷鐵心。
3.根據(jù)權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特征在于:所述的開式卷鐵心是對接式卷鐵心。
4.根據(jù)權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特征在于:所述的三相卷鐵心的每一相為一個開式卷鐵心，
5.根據(jù)權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特征在于:所述的三相卷鐵心的每一相由多個開式卷鐵心組成，每相的卷鐵心上下對齊疊加在一起，鐵心之間墊有柔性絕緣墊。
6.根據(jù)權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特征在于:所述的開式卷鐵心經(jīng)過退火，將鐵心打開，分別套在三個并攏的繞組上，再將鐵心閉合鎖緊。
7.根據(jù)權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特征在于:所述的開式卷鐵心的窗口為長圓形。
專利摘要殼式卷鐵心三相立體變壓器，三相鐵心完全對稱，與現(xiàn)有的三相立體變壓器結(jié)構不同，采用開式卷鐵心，鐵心由寬度相等的硅鋼帶卷繞而成，硅鋼帶利用率達到100％。開式卷鐵心有成熟的制造工藝和設備，不僅鐵心制造和裝配較容易，也給變壓器維修帶來方便。線圈單獨卷繞成形，比穿繞效率更高。線圈截面和鐵心窗口采用優(yōu)化設計的長圓形，使變壓器的結(jié)構更為緊湊，整體外形接近于圓柱體，不僅體積比同等功率容量的疊片式三相變壓器要小很多，比現(xiàn)有三相立體變壓器也更小、更輕，鐵損和銅損更低。
文檔編號H01F27/30GK203038772SQ20122057457
公開日2013年7月3日 申請日期2012年10月14日 優(yōu)先權日2012年10月14日
發(fā)明者黃上立 申請人:黃上立