具有複合形截面的卷鐵芯的製作方法

2023-05-25 19:56:31 1

專利名稱：具有複合形截面的卷鐵芯的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及卷鐵芯，尤其涉及具有複合形截面的卷鐵芯。
目前變壓器等電器使用的鐵芯絕大部分採用矽鋼片或矽鋼帶製造，在製造方法上主要有疊片和卷繞兩種。疊片式鐵芯由於磁路中存在空氣隙，矽鋼片之間不夠緊密，因而鐵芯的性能較差。現今使用的卷繞式鐵芯的芯柱橫截面形狀主要有階梯形和圓形兩種。卷繞式鐵芯克服了疊片式鐵芯的缺點，性能有所提高，主要反映在製造成的變壓器空載損耗低，噪聲小。但是，階梯形截面和圓形截面的卷鐵芯還存在著某些缺點。
階梯形截面的卷鐵芯是用幾根不同寬度的直帶料依次卷繞而成，其缺點是帶料數量多，卷繞較困難，橫截面佔空係數較低，僅為0.9左右，其周長比等面積的圓截面的周長要長大約4～7％，因而線圈導線平均匝長也較長，比圓截面卷鐵芯浪費銅材，也增加了變壓器的負載損耗，降低了變壓器性能。
圓形截面的卷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，橫截面接近圓形。其缺點是矽鋼帶材料的利用率較低，雙根套裁開料時，材料的利用率僅為86～90％，這會浪費較多矽鋼帶，因而製造成本較高。
本實用新型的目的是提供一種新型卷鐵芯，該種卷鐵芯在充分發揮卷繞式鐵芯優點的同時，一方面克服了階梯形卷鐵芯截面佔空係數低和料帶數量多的缺點，另一方面也克服了圓截面卷鐵芯矽鋼帶材料利用率低的缺點。按照本實用新型的鐵芯不但性能優良，而且節省銅材和矽鋼帶材料，加工簡便，為變壓器、互感器、調壓器等電器提供了一種高性能、低成本的新型卷鐵芯。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的，提供一種卷鐵芯，它包括芯柱和鐵軛兩部分，該芯柱部分的橫截面由內向外分為三個區域，內、外兩個區域的橫截面由梯形組成，中間區域的橫截面為圓臺形，各截面的頂點處在同一圓周上。
在所提供的卷鐵芯中，其窗口形狀可以繞製成圓形、四方形、跑道形等。
在所提供的卷鐵芯中，鐵軛部分的大小和形狀與所述芯柱的大小和形狀相同。
本實用新型的優點在於，第一，因採用有趨向高導磁矽鋼帶作為製造材料，用卷繞方式製作，經退火處理使鐵芯中磁路方向與材料高導磁方向一致，所以鐵芯性能(特別是空載損耗和噪聲)明顯優於疊片式鐵芯。
第二，本實用新型的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，外接圓周長減少4～7％。這不但可節省銅材，而且降低了變壓器的負載損耗。
第三，按照本實用新型的卷鐵芯理論上應最好使用等腰梯形和雙邊曲線矽鋼帶繞制，但是用以繞制卷鐵芯的這兩種矽鋼帶的長度遠遠大於其寬度，所以可用直角梯形矽鋼帶代替等腰梯形矽鋼帶，單邊曲線矽鋼帶代替雙邊曲線矽鋼帶，代替後在具有自動定中心裝置的鐵芯卷繞機上進行卷繞時，將基本不會影響鐵芯芯柱橫截面的形狀。而直角梯形矽鋼帶和單邊曲線矽鋼帶均可進行雙根套裁加工，直角梯形矽鋼帶可進行無廢料套裁加工，材料利用率達100％，曲線矽鋼帶由於圓弧段位於截面中部，中部區域寬度變化小，且可進行雙根套裁，因而曲線矽鋼帶加工時的材料利用率也可達98％以上。因此該種鐵芯矽鋼帶的綜合利用率可達到99％，比圓形截面卷鐵芯材料的利用率提高9～13％。
第四，本實用新型所使用的兩種形狀的矽鋼帶數量比階梯形卷鐵芯矽鋼帶數量減少2/3，因而加工工藝簡單，成本較低。
以下結合附圖，對本實用新型作進一步的描述。在附圖中

圖1是按照本實用新型具有複合形截面的一單相鐵芯的主視圖。
圖2是沿圖1中A-A線的橫剖視圖。
圖3是用以卷繞圖1所示單相鐵芯的各條矽鋼帶的形狀圖。
圖4所示的是在一矽鋼帶材料上連續套裁梯形矽鋼帶的示意圖。
圖5所示的是在一矽鋼帶材料上連續套裁曲線矽鋼帶的示意圖。
如圖1和圖2所示，按照本實用新型卷鐵芯10的芯柱11、11′橫截面由內區6、7和外區8、9兩種對稱的梯形截面和中區13一個圓臺形截面組合而成，並且各個截面的頂點處在同一圓周上。梯形截面部分用梯形矽鋼帶卷繞而成，圓臺形截面部分用一條兩頭窄中間寬的曲線矽鋼帶卷繞而成。卷鐵芯10的鐵軛部分12(不套線圈、只起閉合磁路作用的部分)的截面形狀可以自由些，但為了易於加工，最好與芯柱11、11′的截面形狀和大小相同。
圖3示出了用以卷繞圖1所示單相鐵芯10的五根矽鋼帶。將這五根矽鋼帶按照矽鋼帶1至矽鋼帶5的順序排列好，使用帶有自動定中心裝置的鐵芯卷繞機完成鐵芯的卷繞。如圖2所示，梯形矽鋼帶1、2形成了芯柱11、11′的內區6、7，曲線矽鋼帶3形成了芯柱11、11′的中區13，梯形矽鋼帶4、5形成了芯柱11、11′的外區8、9。再經過退火、浸漆等工藝最後完成整個卷鐵芯的加工。
梯形矽鋼帶1、2、4、5和曲線矽鋼帶3都可用雙根連續套裁的方法進行加工，如圖4所示，在一根矽鋼帶材料上可不產生廢料地加工梯形矽鋼帶1、2、4、5，材料的利用率達到了100％。曲線矽鋼帶3的雙根套裁方法示出在圖5中。上述兩種套裁加工都可在目前已有的微機控制的曲折線開料機上進行。
以上通過舉例對本實用新型進行了描述，但本實用新型的範圍並不意味著局限於此，依照需要，本實用新型可進行各種改型。例如鐵芯窗口14的形狀可根據用途的要求繞製成圓形、四方形、跑道形等等，當然本實用新型不僅可應用在單相鐵芯中，也可以使用在三相三柱、三相五柱鐵芯中。這些變化對於本技術領域中的技術人員而言都是顯而易見的，都應視為處在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種卷鐵芯(10)，它包括芯柱(11、11′)和鐵軛(12)兩部分，其特徵在於所述芯柱部分(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，各截面的頂點處在同一圓周上。
2.如權利要求1所述的卷鐵芯，其特徵在於所述卷鐵芯(10)的窗口(14)形狀可以繞製成圓形、四方形、跑道形等。
3.如權利要求1所述的卷鐵芯，其特徵在於所述鐵軛部分(12)的大小和形狀與所述芯柱部分(11、11′)的大小和形狀相同。
專利摘要按照本實用新型的卷鐵芯(10)是用兩種不同形狀的多根矽鋼帶材料依次卷繞而成的。其芯柱部分(11、11′)的橫截面由內向外分為三個區域,內、外兩個區域的橫截面由梯形組成,中間區域的橫截面為圓臺形,各截面的頂點處在同一圓周上。按照本實用新型的卷鐵芯具有噪聲低、損耗低、材料利用率高和加工工藝簡單的優點。
文檔編號H01F27/24GK2412281SQ0021687
公開日2000年12月27日 申請日期2000年3月16日 優先權日2000年3月16日
發明者張明德 申請人:張明德