專利名稱：一種新型變壓器鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓器制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及變壓器鐵芯，主要提出一種新型結(jié)構(gòu)的變壓器鐵芯。
現(xiàn)有的變壓器制造技術(shù)中，其鐵芯大多采用硅鋼片，少數(shù)采用坡莫和超坡莫合金，中、高頻也有采用鐵氧體的，其構(gòu)造有“EI”、“C”型、“環(huán)”型和“R”型等。
鐵加少量的硅并作成薄片制成的鐵芯，目的是為了減小渦電流損耗，但由此減小了鐵的導(dǎo)磁率，加之其成型結(jié)構(gòu)的限制，使得其“EI”、“C”型及最新型的小型變壓器“R”型鐵芯，盡管作了一定的努力，都沒(méi)有從根本上解決硅鋼片導(dǎo)磁率低的問(wèn)題;用坡莫合金、超坡莫合金片制作鐵芯，可大大減少重量和提高效率，但由于造價(jià)過(guò)于昂貴，一般民用和電力變壓器均不采用。
純鐵片的電阻率是硅鋼片的1/5-1/6，渦電流損失太大，導(dǎo)致變壓器的效率很低。
本發(fā)明的目的即由此產(chǎn)生，主要提出一種新型結(jié)構(gòu)的變壓器鐵芯，使變壓器的效率明顯提高，重量、成本有明顯的降低。
本發(fā)明完成其目的采取的技術(shù)方案為首先考慮采用高純度的鐵(其含雜為0.05%)作為鐵芯材料，其最大導(dǎo)磁率為冷軋硅鋼的20倍。對(duì)鐵的純度并不局限于此純度要求，用08A鋼即可滿足本發(fā)明的需要，本發(fā)明主要利用純鐵的高導(dǎo)磁率和矯頑磁場(chǎng)小的特點(diǎn)。
由此產(chǎn)生的問(wèn)題是純鐵的電阻率為硅鋼的1/5，本發(fā)明進(jìn)一步的方案是改變?cè)凶儔浩麒F芯結(jié)構(gòu)，以點(diǎn)代面，以線代片，即采用漆包鐵線取代原有的片狀結(jié)構(gòu)，由此可增大渦電流線上的電阻，據(jù)以減少渦電流損耗，同時(shí)長(zhǎng)線的退磁場(chǎng)HD很小，可以認(rèn)為HD→0，又可減少磁滯損失，因此提高了效率，減少用鐵量。
由電磁感應(yīng)定律計(jì)算用半徑為0.11mm的漆包鐵線可代替0.35mm厚的硅鋼片，用《電學(xué)新理論綱要》中的公式計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證明用r＝0.15mm～0.5mm的漆包鐵線即可代替0.35mm厚的硅鋼片，其占空系數(shù)為75%左右。
本發(fā)明的技術(shù)方案還有利用鐵線的可塑性強(qiáng)的特點(diǎn)，據(jù)需要制成任意形狀的鐵芯，用漆包鐵線繞制成閉合(無(wú)開口)型鐵芯，可以減小磁阻，增加磁通量，同時(shí)可避免交流聲。
本發(fā)明技術(shù)方案的效益分析A、用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定理的公式ε＝2πfWS(μWImo/l)〔ln(1+K/1-K)/G〕設(shè)計(jì)變壓器式中的0＜K＝r/r＜1，G＝2.9～9.9以漆包銅線的線徑而定，由1/G〔ln(1+K/1-K)〕知銅漆包線應(yīng)盡量靠近鐵芯，以減少漏磁。磁路l越短越好，導(dǎo)磁率μ越大越好，當(dāng)鐵的μFe等于硅鋼的μSi10倍時(shí)，線圈W可減少，鐵芯面積S可減少，空載電流Imo也可減少，設(shè)W減少15%，S減少30%，可求出Imo減少的數(shù)值為(其他條件相同時(shí))N2SImo＝10(0.85N)2(0.7S)Imo，Imo1/Imo＝0.1977≈20%銅線的重量減少15%，鐵的重量減少30%，空載電流減少80%，理論計(jì)算可達(dá)到節(jié)能節(jié)材的目的。
B、利用純鐵時(shí)，一方面它的矯頑磁場(chǎng)Hc是冷軋硅鋼的1/4，這樣磁滯損失就大大減小，即鐵損大為減小;另一方面將鐵芯由片狀變?yōu)榫€狀，不但減小了渦電流損失，也可減小磁滯損失，線狀退磁場(chǎng)由公式HD＝J/μ0｛1-(l/d)/〔1+(l/d)2〕1/2｝＝J/μ0·KD式中的l為線長(zhǎng)，d為線徑，當(dāng)l＝6000m，d＝0.45×10-3m時(shí)，KD→0，HD→0，即退磁場(chǎng)HD接近于零，鐵線最易磁化，由此也說(shuō)明了磁滯損失很小。因此，采用鐵線，鐵損小，變壓器效率可提高。
本發(fā)明的具體效果和特點(diǎn)以1020VA變壓器為例，采用對(duì)比形式以說(shuō)明其良好效果。本發(fā)明鐵芯制成的變壓器與現(xiàn)有技術(shù)變壓器主要參數(shù)比較見(jiàn)下表
本發(fā)明變開口型為封閉型(鐵線易做成封閉型)，這樣Bm值自然會(huì)提高，致使鐵芯面積會(huì)減小，因而減少了鐵的重量和銅線的重量。
由其可塑性，變鐵芯的長(zhǎng)方形面積為圓面積，其周長(zhǎng)會(huì)減少，同樣(匝數(shù))Cu線的重量又會(huì)減少。
由于鐵漆包線制作鐵芯和銅漆包線做線圈而成變壓器，都可用電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)繞線，因而可以簡(jiǎn)化加工工藝和提高制造效率。
鐵漆包線生產(chǎn)容易，且成本低廉，可取代進(jìn)口的硅鋼片。
用漆包鐵線可制成無(wú)開口型或開口型的“EI”型、“C”型、環(huán)型、“R”型和三柱型等變壓器鐵芯。采用本發(fā)明的鐵芯，可制成小型變壓器、特種變壓器(調(diào)壓器、音頻變壓器、中頻和15625Hz變壓器)及大、中型和特大型電力變壓器。
本發(fā)明提供如下實(shí)施例附

圖1為本發(fā)明鐵芯繞線支架結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本發(fā)明繞線支架半圓型繞線槽1結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為本發(fā)明繞線支架半圓型繞線槽2結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為用繞線支架繞成的無(wú)開口的圓柱型鐵芯示意圖。
附圖5為用繞線支架繞成的無(wú)開口的圓柱型電力變壓器鐵芯示意圖。
附圖6為調(diào)壓器鐵芯繞線支架結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖7為用繞線支架繞成的調(diào)壓器鐵芯示意圖。
采用半徑r＝0.15mm～0.5mm的漆包鐵線最好是制成圓柱封閉型鐵芯，為此可先制成漆包鐵線的繞線支架，其示意圖如圖1～3所示;《電工手冊(cè)》上有小型變壓器的鐵芯尺寸;a、b、c、h、A、H，設(shè)本鐵芯的面積等于《電工手冊(cè)》上的鐵芯面積，即πR2＝ab，所以本鐵芯的面積的半徑為R=a b / π]]>對(duì)小型變壓器來(lái)說(shuō)，其繞線支架可用厚度為d＝1mm～2mm的半徑為R，長(zhǎng)為C的鋼管剖成兩半圓狀即可，對(duì)大型變壓器來(lái)說(shuō)，因R大，d的數(shù)值可適當(dāng)增大，也可用鋼板作成半圓狀。
和圖2相似，圖3也是半圓型繞線槽的又一部分，形狀也為用半徑為R的鋼管剖成兩半圓狀，其長(zhǎng)度為h(《電工手冊(cè)》中的高)。
繞線支架裝配將圖2和圖3所示的各兩個(gè)半圓凹槽向外，使圖2中的兩個(gè)小凸頭放進(jìn)圖3中的兩個(gè)小凹口中，四個(gè)半圓就組成了一個(gè)繞線支架，用支撐板4填在支架空隙中，在木塊的h/2和C/2處開一個(gè)可插繞線機(jī)軸的孔，用兩塊木塊夾持支架固定在繞線機(jī)上，即可繞上漆包鐵線，繞過(guò)半圓后，用目測(cè)繼續(xù)繞線成圓柱后把支架拆下，就成了無(wú)開口的圓柱形鐵芯，鐵芯示意圖如圖4。
用旋轉(zhuǎn)的方法，把銅漆包線繞在圓柱上，兩側(cè)各繞1/2的圈數(shù)。將線圈串聯(lián)起來(lái)，就成了小型節(jié)能節(jié)材變壓器。
繞制調(diào)壓器時(shí)，只需作一個(gè)(按《電工手冊(cè)》上功率要求的)木圓柱體，在木圓柱體軸向的中心打一個(gè)可穿繞線機(jī)軸的孔，用兩塊木板夾持著，將其固定在繞線機(jī)上，繞上鐵漆包線即可，鐵漆包線繞的厚度和木圓柱體長(zhǎng)度和半徑都是視調(diào)壓器的功率而定，繞好后，將木圓柱體拆下，即可用傳統(tǒng)的方法將銅漆包線繞在鐵芯上。
以500VA調(diào)壓器為例，木圓柱體的直徑為50mm，長(zhǎng)為85mm，如圖6所示。
用鐵漆包線繞成的鐵芯的厚度為25mm，如圖7所示。
電力變壓器的鐵芯為三柱型，繞制鐵芯的方法是用圖1-3所示的繞線支架(據(jù)功率的大小而定尺寸)繞成半圓狀，即拆下支架，使兩個(gè)半圓狀對(duì)在一起，中心柱就成了圓柱體，將中芯柱用鐵限制器夾好，兩側(cè)面放上木塊，裝在特制的繞線機(jī)上，再用目測(cè)繞制外側(cè)的半圓狀的鐵漆包線，三柱型鐵芯示意圖如圖5。
附圖中圖1(1)、半圓形繞線槽(2)、半圓型繞線槽(3)、繞線機(jī)軸孔(4)、為支撐板圖2繞線支架繞線槽1的三視圖，(5)為小凸頭，長(zhǎng)度C為《電工手冊(cè)》中的窗寬C。
圖3繞線支架繞線槽2的三視圖，(6)為小凹口，長(zhǎng)度h為《電工手冊(cè)》中的窗高h(yuǎn)。
圖4C為窗寬，h為窗高。
圖5C為窗寬，h為窗高。
圖6(3)為繞線機(jī)軸孔，(7)為圓柱體開口。
圖7面積S＝h(R2-R1)
權(quán)利要求
1.一種新型變壓器鐵芯，其特征在于由漆包鐵線制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型變壓器鐵芯，其特征在于采用的漆包鐵線其r為0.15mm～0.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型變壓器鐵芯，其特征在于漆包鐵線在繞線支架上纏繞、成型后脫離繞線支架制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型變壓器鐵芯，其特征在于由漆包鐵線制成的鐵芯可為閉合無(wú)開口型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型變壓器鐵芯，其特征在于由漆包鐵線制成的鐵芯可為開口型的“ET”型、“C”型、“環(huán)”型和“R”型、三柱型。
全文摘要
本發(fā)明屬于變壓器制造技術(shù)領(lǐng)域，其采用純鐵導(dǎo)磁率高的特性，并采用純鐵質(zhì)漆包線制作變壓器鐵芯，取代原有硅鋼片的片狀結(jié)構(gòu)，由此增大渦電流線上的電阻，據(jù)以減少渦電流損耗，利用漆包鐵線制作鐵芯其可塑性強(qiáng)，據(jù)需要可制成任意形狀，如制成閉合無(wú)開口型鐵芯，可以減小磁阻，增加磁通量并避免交流聲。本發(fā)明提出的新型結(jié)構(gòu)變壓器鐵芯，使變壓器的效率明顯提高，重量、成本有明顯的降低。
文檔編號(hào)H01F41/02GK1088354SQ92114578
公開日1994年6月22日 申請(qǐng)日期1992年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月13日
發(fā)明者鄒振乾, 黃向亭, 周金庭, 鄒紅文 申請(qǐng)人:河南省洛陽(yáng)輕工機(jī)械研究所