本發(fā)明涉及鐵芯技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高頻變壓器鐵芯的制造方法及其專用模具。

背景技術(shù)：

變壓器鐵芯是電源變壓器內(nèi)部的導(dǎo)磁元件，現(xiàn)有變壓器用磁芯材料基本上有三種：硅鋼片、鐵氧體和納米晶，前兩者是制造磁芯最常見的材料，但隨著科技發(fā)展，許多場合(如發(fā)電廠除塵、水泥廠除塵等)需要使用大功率高頻高壓電源，對變壓器鐵芯提出了更高的要求，特別是鐵芯功耗、溫升、噪音成為鐵芯重要的質(zhì)量指標(biāo)。

硅鋼片鐵芯只適合400Hz以下的低頻變壓器；鐵氧體材料由于其飽和磁感應(yīng)強度太低導(dǎo)致鐵芯體積和重量很大，很難將功率做大，同時還存在溫度穩(wěn)定性差、效率低下的問題；鈷基非晶與坡莫合金均具備良好的電磁性能，但其價格及其昂貴，若用于工業(yè)產(chǎn)品則成本過高。

鐵基納米晶(超微晶)材料是以鐵為基材加入少量鈮、硼、銅、硅等元素，經(jīng)過急冷工藝制備的具有厚度小于0.025mm的薄片裝帶材，制作成鐵芯后具有體積小、損耗小、頻率范圍寬等特點，同時鐵芯的性能和穩(wěn)定性也有很卓越的表現(xiàn)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于高頻高壓靜電除塵行業(yè)，一般采用30mm～100mm寬度的納米晶帶材，目前該種鐵芯均為矩形框設(shè)計，用納米晶薄帶通過卷繞環(huán)狀鐵芯，再用撐模成型，隨后經(jīng)過熱處理、固化定型等處理工藝制成成品鐵芯。

現(xiàn)有產(chǎn)品存在的一些問題如下：

a)行業(yè)內(nèi)卷繞鐵芯的繞模普遍采用具有預(yù)定外徑的實鐵模繞制，由于高頻高壓變壓器鐵芯一般重量在0.5Kg～50Kg左右，且體積較大，導(dǎo)致繞好的鐵芯無法順暢取出，操作困難。

b)由于納米晶鐵芯目前沒有形成國家標(biāo)準(zhǔn)，甚至行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也未成型，導(dǎo)致即便是同等功率設(shè)計的變壓器對鐵芯的規(guī)格設(shè)計也是不一樣的，而鐵芯制作成型用到的工裝夾具無法實現(xiàn)重復(fù)再利用，造成很大的資源浪費和重復(fù)性工作。

c)同時，由于納米晶疊片存在一定的疊片系數(shù)，導(dǎo)致鐵芯成型夾緊時，由于無法準(zhǔn)確測量鐵芯上下兩個疊面的寬度，從而帶來鐵芯扭歪的現(xiàn)象，給產(chǎn)品的外觀和性能穩(wěn)定性帶來了很大的困擾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種高頻變壓器鐵芯的制造方法及其專用模具。

矩形高頻變壓器鐵芯的內(nèi)孔的四個角的圓弧半徑基本是相同的，并且整個鐵芯只要保證了內(nèi)孔的四個角的圓弧半徑的準(zhǔn)確，則其整個產(chǎn)品的形狀就可以確定，不同尺寸的矩形高頻變壓器鐵芯在結(jié)構(gòu)上僅僅是邊長的大小不一樣。因此，本發(fā)明的專用模具根據(jù)上述特點，只需要提供能夠適合多種邊長的模具，就可以滿足多種規(guī)格產(chǎn)品的需要。

基于上述構(gòu)思，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所要采用的技術(shù)方案是：一種高頻變壓器鐵芯的專用模具，包括用于鐵芯內(nèi)孔成型的內(nèi)撐模和用于鐵芯外側(cè)夾緊的外夾緊模，所述鐵芯置于所述內(nèi)撐模和外夾緊模之間成型為矩形鐵芯，所述內(nèi)撐模包括用于鐵芯內(nèi)轉(zhuǎn)角成型的四個角撐和用于控制矩形鐵芯邊長的四個撐板，每個撐板支撐在相鄰的兩個角撐之間組成與成型鐵芯內(nèi)孔相同的矩形形狀。將現(xiàn)有技術(shù)中固定長度的只能完成單一規(guī)格鐵芯成型的工裝夾具進行了改進，根據(jù)成型后矩形鐵芯的特點，將內(nèi)孔成型的模具分為角撐和撐板，使轉(zhuǎn)角處的模具與控制長度的模具分體設(shè)置，在成型不同規(guī)格的矩形鐵芯時，只需要更換不同長度的撐板，而不需要將內(nèi)撐模全部更換，實現(xiàn)了工裝夾具的重復(fù)利用。

具體的，所述四個角撐的結(jié)構(gòu)相同，所述角撐為拐角為直角的L形立柱，所述L形立柱的外直角處為半徑為R的圓弧面，且所述圓弧面兩側(cè)與L形立柱的兩外側(cè)面均相切，所述L形立柱的兩端部設(shè)有撐板插槽；所述撐板為矩形立柱，且矩形立柱兩端設(shè)有與撐板插槽匹配的插塊，所述插塊插設(shè)在插槽內(nèi)，且所述插槽具有限制所述插塊向中心靠攏的限位面。角撐和撐板通過插拔的方式進行安裝，簡單快捷，并且通過限位面限制角撐和撐板之間的位置關(guān)系，保證了內(nèi)撐模的形狀，提高了矩形鐵芯的成型精度。

進一步，為了便于使插塊插入插槽內(nèi)，所述插槽和插塊上下兩端的邊緣均設(shè)有倒角過渡面。通過倒角過渡面進行限位導(dǎo)向可以實現(xiàn)快速插入。

具體的，所述外夾緊模包括四個L形外角板、四個外夾板和用于連接相鄰兩個外角板的拉緊組件，四個外夾板依次連接形成與成型鐵芯外形尺寸匹配的矩形，所述四個L形外角板分別壓在外夾板形成的矩形的四個外轉(zhuǎn)角上，且L形外角板兩端分別壓住兩側(cè)的外夾板，所述拉緊組件兩端分別與矩形同一邊上的兩個L形外角板連接；所述拉緊組件包括花籃螺栓和設(shè)置在L形外角板端部的凸環(huán)，所述花籃螺栓兩端的鉤子勾在矩形同一邊上的兩個L形外角板的凸環(huán)內(nèi)。外夾緊模也采用分體的結(jié)構(gòu)，可以通過配置不同長度的外夾板實現(xiàn)不同規(guī)格的矩形鐵芯的成型；采用花籃螺栓將相鄰兩個外轉(zhuǎn)角之間的進行鎖緊，通過花籃螺栓可以方便調(diào)整鎖緊力，并且鎖緊速度快，提高了成型效率。

一種高頻變壓器鐵芯的制造方法，其特征在于：采用上述的專用模具，具體包括以下步驟，

步驟1：根據(jù)鐵芯要求選擇合適的納米晶帶材、撐板和外夾板，然后將n層納米晶帶材在專用卷繞芯模上卷繞成圓環(huán)形的鐵芯，且保證卷繞鐵芯到制定厚度；

步驟2：鐵芯卷繞好后，從卷繞芯模上取下，然后將鐵芯大致整形為矩形的形狀，將內(nèi)撐模的四個角撐分別放在鐵芯內(nèi)孔的四角，并在相鄰兩個角撐之間對應(yīng)放入相應(yīng)尺寸的撐板，使鐵芯基本成型；將規(guī)定尺寸的外夾板對應(yīng)放于基本成型的鐵芯的四個芯柱外側(cè)，然后將四個L形外角板分別置于鐵芯的四個外轉(zhuǎn)角處，L形外角板邊緣應(yīng)壓住外夾板，最后，分別將花籃螺栓兩頭的鉤子勾住L形外角板上的凸環(huán)，鎖緊后鐵芯成型；

步驟3：將帶有內(nèi)撐模和外夾緊模的納米晶矩形鐵芯放入高頻加熱爐均勻加熱，以每分鐘10℃的速率進行升溫，控制爐溫在400℃～600℃，保持三小時后再以20℃每分鐘的速度降溫至100℃，取出熱處理好的磁芯；

步驟4：通過真空含浸設(shè)備使鐵芯完全浸漬在含有固化劑的改性環(huán)氧樹脂內(nèi)，使含有固化劑的改性環(huán)氧樹脂充分填充納米晶鐵芯的層間空隙，含浸完成后取出晾干磁芯；

步驟5：將磁芯放入烘箱，在80℃-150℃下固化定型8小時，取出冷卻后鐵芯加工完成。

優(yōu)選的，步驟1中同時卷繞的納米晶帶材的層數(shù)n≥2，即將納米晶帶材兩兩重疊或兩層以上的帶材重疊同時卷繞。一般制作鐵芯都是以單層帶材卷繞鐵芯，本發(fā)明提出將納米晶帶材兩兩重疊或兩層以上的帶材重疊卷繞，既可以提高卷繞效率、又可以增加鐵芯的疊片系數(shù)，還能夠有利于鐵芯尺寸的控制。

進一步，步驟1中所述專用卷繞芯模包括兩個分體設(shè)置的模芯和一個固定螺栓，所述模芯上設(shè)有傾斜貼合面，所述模芯貼合面貼合后用螺栓貫穿固定形成圓形芯模，且螺栓軸線與所述圓形芯模軸線重合，且貼合面與圓形芯模軸線相交并且具有一定夾角。卷繞芯模為兩個結(jié)構(gòu)相同的分體模芯組合而成，兩個分體模芯具備采用一個螺栓穿過固定之后即為一個圓模的特點。采用斜切的兩個半模芯，在拆卸掉中心的螺栓后，傾斜貼合面可以將鐵心對模芯的徑向力轉(zhuǎn)換為軸向力，使模芯能夠快速取出。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的一種高頻變壓器鐵芯的制造方法及其專用模具，采用分體設(shè)置的專用模具能夠通過簡單操作實現(xiàn)支持多種不同規(guī)格納米晶鐵芯的工裝夾具，且成本低；采用具有斜切貼合面的卷繞芯?？梢詫崿F(xiàn)卷繞芯模與鐵芯的自動脫離，能夠方便卷繞納米晶帶材，并輕松取下的卷繞芯模；鐵芯成型后無需進行測量，即能達到鐵芯要求的尺寸，且所有鐵芯的尺寸精度高、一致性好。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是矩形高頻變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是矩形高頻變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是矩形高頻變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)中成型工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的專用模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的專用模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是角撐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是卷繞芯模的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：10、鐵芯，11、矩形內(nèi)孔，3、外U型體，4、內(nèi)U型體，4-1、縫隙，5、小柱，5-1、螺帽，6、內(nèi)撐架，7、螺栓，8、折耳，20、角撐，21、撐板，22、外角板，23、外夾板，24、花籃螺栓，25、凸環(huán)，26、鉤子，27、圓弧面，28、插槽，30、下模芯，31、上模芯，32、螺栓，33、底板。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的說明。此圖為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1-3所示，本發(fā)明涉及的一種矩形高頻變壓器鐵芯，鐵芯10包括矩形內(nèi)孔11，矩形內(nèi)孔11的四個轉(zhuǎn)角的半徑為R，其中，A表示矩形內(nèi)孔11的長，B表示矩形內(nèi)孔11的寬，C表示矩形鐵芯10的寬度，D表示矩形鐵芯10的厚度。

如圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中的矩形高頻變壓器鐵芯10的成型工裝，包括方型內(nèi)模和方型外模，方型內(nèi)模包括由兩個內(nèi)U型體4組成的內(nèi)主架和一個內(nèi)撐架6，該內(nèi)U型體4的內(nèi)壁和內(nèi)撐架6的外壁之間通過帶螺帽5-1的小柱5連接，旋動螺帽5-1可使小柱5的長度延伸，用于調(diào)整該兩內(nèi)U型體4之間的縫隙4-1的距離。方型外模由一對外U型體3組成，外U型體3的兩臂端部設(shè)有折耳8，兩個U型體對應(yīng)折耳8之間通過螺栓7連接鎖定。

如圖5-7所示，本發(fā)明的一種高頻變壓器鐵芯的專用模具，包括用于鐵芯10內(nèi)孔成型的內(nèi)撐模和用于鐵芯10外側(cè)夾緊的外夾緊模，所述鐵芯10置于所述內(nèi)撐模和外夾緊模之間成型為矩形鐵芯10，所述內(nèi)撐模包括用于鐵芯10內(nèi)轉(zhuǎn)角成型的四個角撐20和用于控制矩形鐵芯10邊長的四個撐板21，每個撐板21支撐在相鄰的兩個角撐20之間組成與成型鐵芯10內(nèi)孔相同的矩形形狀。將現(xiàn)有技術(shù)中固定長度的只能完成單一規(guī)格鐵芯10成型的工裝夾具進行了改進，根據(jù)成型后矩形鐵芯10的特點，將內(nèi)孔成型的模具分為角撐20和撐板21，使轉(zhuǎn)角處的模具與控制長度的模具分體設(shè)置，在成型不同規(guī)格的矩形鐵芯10時，只需要更換不同長度的撐板21，而不需要將內(nèi)撐模全部更換，實現(xiàn)了工裝夾具的重復(fù)利用。

具體的，所述四個角撐20的結(jié)構(gòu)相同，所述角撐20為拐角為直角的L形立柱，所述L形立柱的外直角處為半徑為R的圓弧面27，且所述圓弧面27兩側(cè)與L形立柱的兩外側(cè)面均相切，所述L形立柱的兩端部設(shè)有撐板21插槽28；所述撐板21為矩形立柱，且矩形立柱兩端設(shè)有與撐板21插槽28匹配的插塊，所述插塊插設(shè)在插槽28內(nèi)，且所述插槽28具有限制所述插塊向中心靠攏的限位面。角撐20和撐板21通過插拔的方式進行安裝，簡單快捷，并且通過限位面限制角撐20和撐板21之間的位置關(guān)系，保證了內(nèi)撐模的形狀，提高了矩形鐵芯10的成型精度。本實施例中，撐板21為外長內(nèi)短的T形撐板21，角撐20是采用兩邊長度相等的L形直角立柱加工而成，將L形直角立柱的外轉(zhuǎn)角加工成與鐵芯10內(nèi)孔轉(zhuǎn)角具有相等半徑R的1/4圓弧面27，并且使圓弧面27與L形直角立柱的兩外側(cè)面平滑過渡，并且，L形直角立柱的兩邊的端部外側(cè)切掉一個與T形撐板21互補的矩形凹槽，形成用于插接的插槽28。

為了便于使插塊插入插槽28內(nèi)，所述插槽28和插塊上下兩端的邊緣均設(shè)有倒角過渡面。通過倒角過渡面進行限位導(dǎo)向可以實現(xiàn)快速插入。

具體的，所述外夾緊模包括四個L形外角板22、四個外夾板23和用于連接相鄰兩個外角板22的拉緊組件，四個外夾板23依次連接形成與成型鐵芯10外形尺寸匹配的矩形，所述四個L形外角板22分別壓在外夾板23形成的矩形的四個外轉(zhuǎn)角上，且L形外角板22兩端分別壓住兩側(cè)的外夾板23，所述拉緊組件兩端分別與矩形同一邊上的兩個L形外角板22連接；所述拉緊組件包括花籃螺栓24和設(shè)置在L形外角板22端部的凸環(huán)25，所述花籃螺栓24兩端的鉤子26勾在矩形同一邊上的兩個L形外角板22的凸環(huán)25內(nèi)。外夾緊模也采用分體的結(jié)構(gòu)，可以通過配置不同長度的外夾板23實現(xiàn)不同規(guī)格的矩形鐵芯10的成型；采用花籃螺栓24將相鄰兩個外轉(zhuǎn)角之間的進行鎖緊，通過花籃螺栓24可以方便調(diào)整鎖緊力，并且鎖緊速度快，提高了成型效率。

一種高頻變壓器鐵芯的制造方法，其特征在于：采用上述的專用模具，具體包括以下步驟，

步驟1：根據(jù)鐵芯10要求選擇合適的納米晶帶材、撐板21和外夾板23，然后將n層納米晶帶材在專用卷繞芯模上卷繞成圓環(huán)形的鐵芯10，且保證卷繞鐵芯10到制定厚度；同時卷繞的納米晶帶材的層數(shù)n≥2，即將納米晶帶材兩兩重疊或兩層以上的帶材重疊同時卷繞。一般制作鐵芯10都是以單層帶材卷繞鐵芯10，本發(fā)明提出將納米晶帶材兩兩重疊或兩層以上的帶材重疊卷繞，既可以提高卷繞效率、又可以增加鐵芯10的疊片系數(shù)，還能夠有利于鐵芯10尺寸的控制。

如圖8所示，所述專用卷繞芯模包括兩個分體設(shè)置的模芯和一個固定螺栓32，所述模芯上設(shè)有傾斜貼合面，所述模芯貼合面貼合后用螺栓32貫穿固定形成圓形芯模，且螺栓32軸線與所述圓形芯模軸線重合，且貼合面與圓形芯模軸線相交并且具有一定夾角。卷繞芯模為兩個結(jié)構(gòu)相同的分體模芯組合而成，兩個模芯為上模芯31和下模芯30，兩個分體模芯具備采用一個螺栓32穿過固定在底板33上之后即為一個圓模的特點。采用斜切的兩個半模芯，在拆卸掉中心的螺栓32后，傾斜貼合面可以將鐵心對模芯的徑向力轉(zhuǎn)換為軸向力，使模芯能夠快速取出。

步驟2：鐵芯10卷繞好后，從卷繞芯模上取下，然后將鐵芯10大致整形為矩形的形狀，將內(nèi)撐模的四個角撐20分別放在鐵芯10內(nèi)孔的四角，并在相鄰兩個角撐20之間對應(yīng)放入相應(yīng)尺寸的撐板21，使鐵芯10基本成型；將規(guī)定尺寸的外夾板23對應(yīng)放于基本成型的鐵芯10的四個芯柱外側(cè)，然后將四個L形外角板22分別置于鐵芯10的四個外轉(zhuǎn)角處，L形外角板22邊緣應(yīng)壓住外夾板23，最后，分別將花籃螺栓24兩頭的鉤子26勾住L形外角板22上的凸環(huán)25，鎖緊后鐵芯10成型；

步驟3：將帶有內(nèi)撐模和外夾緊模的納米晶矩形鐵芯10放入高頻加熱爐均勻加熱，以每分鐘10℃的速率進行升溫，控制爐溫在400℃～600℃，保持三小時后再以20℃每分鐘的速度降溫至100℃，取出熱處理好的磁芯；

步驟4：通過真空含浸設(shè)備使鐵芯10完全浸漬在含有固化劑的改性環(huán)氧樹脂內(nèi)，使含有固化劑的改性環(huán)氧樹脂充分填充納米晶鐵芯10的層間空隙，含浸完成后取出晾干磁芯；

步驟5：將磁芯放入烘箱，在80℃-150℃下固化定型8小時，取出冷卻后鐵芯10加工完成。

非晶帶又稱之為非晶態(tài)帶材，經(jīng)過加工處理后可以形成納米晶(超微晶)帶材，也可以仍然是非晶帶材。因此本發(fā)明的鐵芯和制作方法適用于納米晶(超微晶)帶材，可以用于非晶帶材。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)的工作人員完全可以在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。