一種卷繞式鐵芯的製作方法
2023-05-21 16:28:41
專利名稱：一種卷繞式鐵芯的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種卷繞式鐵芯。
(2)背景技術目前變壓器等電器用鐵芯絕大部分採用矽鋼片或矽鋼帶製造，製造方法主要有疊片式和卷繞式二種。疊片式鐵芯由於磁路中存在空氣隙，矽鋼片之間不夠緊密，而且還存在著局部地方材料高導磁方向與磁路方向不一致，使鐵芯的性能較差。卷繞式鐵芯雖然克服疊片式鐵芯的上述缺點，使製造的變壓器空載損耗低、噪音低，性能有明顯提高，但是，對於卷繞式鐵芯的芯柱橫截面為階梯形或圓形，其存在著如下的缺點階梯形截面卷鐵芯，是用幾根不同寬度的直帶依次卷繞而成，帶料數量多，卷繞較困難，橫截面佔空係數較低，僅0.9左右，因而線圈平均匝長較長，不但浪費銅材，也增加了變壓器的負載損耗，降低了變壓器的性能；圓截面卷鐵芯(即R型鐵芯)，是用一根寬度先窄後寬再窄的曲線形狀的矽鋼帶卷繞而成，矽鋼帶材料利用率較低，雙根套裁開料利用率僅為86～90％，浪費了較多昂貴的矽鋼帶，增加了製造成本。
因此本申請人在此基礎上曾對卷繞式鐵芯的芯柱的橫截面形狀作了改進，獲得了實用新型名稱為「具有複合形截面的卷鐵芯」、專利號為00216872.3的專利權。該「具有複合形截面的卷鐵芯」的結構，如圖1所示，芯柱11、11′的橫截面由內向外分為三個區域，內區6、7和外區8、9兩個區域的橫截面形狀由梯形組成，中間區域13的橫截面為圓臺形，各截面的頂點共處一圓周上。上述方案，鐵芯芯柱橫截面形狀非常接近圓形，截面佔空係數高達0.98～0.99，因而減少了線圈的平均匝長，與相同橫截面積的階梯形截面卷鐵芯相比，外接周長減少4～7％，這不但可節省銅材，而且降低了變壓器的負載損耗。另外，由於梯形矽鋼帶套裁的材料利用率為100％，曲線矽鋼帶由於圓弧段位於截面中部，寬度變化小，因此材料套裁時，使得材料的利用率大大提高，比圓形截面卷鐵芯材料的利用率提高9～13％。
但是，儘管上述專利已取得了相當的進步，但是，鐵芯芯柱的排列方式由於採用的平面排列，形成了各個芯柱的磁路長度不一致，對於磁路短的芯柱不僅節省了材料，而且芯柱的性能好，而對於磁路長的芯柱浪費材料，而且性能差，因此各芯柱的性能不一致，影響變壓器的性能。曲線矽鋼帶加工時，材料利用率達不到100％，仍有少量矽鋼帶浪費。
(3)實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種克服上述缺陷，性能更優良，成本更低的卷繞式鐵芯。
本實用新型所提供的一種卷繞式鐵芯，它由鐵軛和若干根芯柱組合而成，其特點是，所述芯柱呈立體排列，且由幾個形狀相同或形狀相似的橫截面接近於半圓的組合形截面的單框鐵芯拼合而成，該組合形截面是由一段向半圓弧逼近的若干折線組成的外輪廓線和一段直徑線的內輪廓線所圍成的，且其外輪廓線的外側一折線的尾端封連在內輪廓的直徑線上，並使拼合後各芯柱橫截面接近圓形，且在外側形成一「V」字形小缺口。
上述的卷繞式鐵芯，其中，單框均是由若干不同尺寸的梯形矽鋼帶依次卷繞而成，或由若干不同尺寸的梯形矽鋼帶和一根等寬的矽鋼直帶依次卷繞而成。
上述的卷繞式鐵芯，其中，單框鐵芯的窗口形狀可以是四方形、也可以是跑道形。
上述的卷繞式鐵芯，其中，芯柱的數量為3或3以上，當芯柱的數量為3時，芯柱可以呈立體等距離三角陣排列，當芯柱的數量為4時，芯柱可以呈立體方陣排列。
由於採用了上述的技術解決方案，即鐵芯的幾個芯柱呈立體排列，這樣使每個芯柱的磁路長度一致，且均達到最短，從而使每個芯柱的損耗均達到最小。與芯柱呈平面排列的鐵芯相比，本實用新型鐵芯重量可減少10％，性能有較大提高，空載損耗降低10％以上。其次，鐵芯芯柱橫截面形狀非常接近圓形，截面佔空係數可達到098～0.99，因而減少了線圈平均匝長。與相同橫截面面積的階梯形截面卷鐵芯相比，外接圓周長減少4～7％。這樣不但節省了銅材，而且降低了變壓器的負載損耗，提高了變壓器的性能。本實用新型的矽鋼帶材料利用率高，由於梯形矽鋼帶可進行雙根無廢料套裁加工，材料利用率達100％。同時，使用的矽鋼帶數量比階梯形卷鐵芯矽鋼帶數量減少1/2，因而加工工藝簡單，卷繞緊密，加工成本低。而且還避免了階梯形卷鐵芯卷繞時產生的毛刺全部重疊現象，因而該種卷鐵芯性能受毛刺影響的程度大大減少，使性能更穩定，更一致。
(4)
圖1是已有具有複合形截面的卷鐵芯的剖視圖；圖2是本實用新型實施例的鐵芯整體結構示意圖；圖3是圖2中的俯視圖；圖4是本實用新型鐵芯的單框結構圖；圖5是圖4中的A-A剖視圖；圖6是各條矽鋼帶形狀圖；圖7是梯形矽鋼帶連續套裁方法。
(5)具體實施方式
以三相三柱組合形截面立體卷鐵芯為例來闡明本實用新型的具體內容如圖2-5所示，本實用新型，即卷繞式鐵芯2，芯柱呈立體排列，且由3個形狀相同的橫截面接近於半圓的單框鐵芯21拼合而成，並使拼合後芯柱橫截面接近圓形。
單框的芯柱橫截面是由一段向半圓弧逼近的若干折線組成的外輪廓線211和一段直徑線212的內輪廓線所圍成的，內輪廓線的斜角為α，對於三相三柱組合形截面立體卷鐵芯而言α＝60°。且其外輪廓線211的外側一折線2111的尾端封連在內輪廓212的直徑線上，其餘的外輪廓的各折線頂點在同一個半圓周上，並使拼合後各芯柱橫截面接近圓形，且在外側形成一「V」字形小缺口22。
如圖6所示，由梯形矽鋼帶31、32、34、35、36、37和等寬的矽鋼直帶33卷繞而成；故該鐵芯由七根不同尺寸的矽鋼帶按一定次序重疊卷繞而成。見圖7，梯形矽鋼帶的雙根連續套裁方法。上述的套裁加工都可在目前已有的微機控制的折線開料機上進行。
由於折線部分的梯形矽鋼帶可雙根套裁方法加工，也即進行無廢料套裁加工，材料利用率達100％，等寬的矽鋼直帶開料的材料利用率為100％，因此該種鐵芯矽鋼帶材料綜合利用率達到100％。
權利要求1.一種卷繞式鐵芯，它由鐵軛和若干根芯柱組合而成，其特徵在於，所述芯柱呈立體排列，且由幾個形狀相同或形狀相似的橫截面接近於半圓的組合形截面的單框鐵芯拼合而成，該組合形截面是由一段向半圓弧逼近的若干折線組成的外輪廓線和一段直徑線的內輪廓線所圍成的，且其外輪廓線的外側一折線的尾端封連在內輪廓的直徑線上，並使拼合後各芯柱橫截面接近圓形，且在外側形成一「V」字形小缺口。
2.根據權利要求1所述的一種卷繞式鐵芯，其特徵在於，所述的單框均是由若干不同尺寸的梯形矽鋼帶依次卷繞而成，或由若干不同尺寸的梯形矽鋼帶和一根等寬的矽鋼直帶依次卷繞而成。
3.根據權利要求1所述的一種卷繞式鐵芯，其特徵在於，所述的單框鐵芯的窗口形狀可以是四方形、也可以是跑道形。
4.根據權利要求1所述的一種卷繞式鐵芯，其特徵在於，所述的芯柱的數量為3或3以上，當芯柱的數量為3時，芯柱可以呈立體等距離三角陣排列，當芯柱的數量為4時，芯柱可以呈立體方陣排列。
專利摘要一種卷繞式鐵芯,它由鐵軛和若干根芯柱組合而成,芯柱呈立體排列,且由幾個形狀相同或形狀相似的橫截面接近於半圓的組合形截面的單框鐵芯拼合而成,該組合形截面是由一段向半圓弧逼近的若干折線組成的外輪廓線和一段直徑線的內輪廓線所圍成的,且其外輪廓線的外側一折線的尾端封連在內輪廓的直徑線上,並使拼合後各芯柱橫截面接近圓形,且在外側形成一「V」字形小缺口。本實用新型由於鐵芯的幾個芯柱呈立體排列,使每個芯柱的磁路長度一致,且均達到最短,從而使每個芯柱的損耗均達到最小。另外鐵芯重量可減少10%,空載損耗降低10%以上,卷繞材料利用率為100%,截面佔空係數可達到098～0.99,不但節省了銅材,而且降低了變壓器的負載損耗。
文檔編號H01F27/24GK2508364SQ0125501
公開日2002年8月28日 申請日期2001年11月30日 優先權日2001年11月30日
發明者張明德 申請人:張明德