專利名稱：激光切料裝置及圓截面卷鐵心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光剪切硅鋼片的裝置及由該裝置所剪切的階梯形帶料經(jīng)層層卷繞而成的園形截面框狀鐵心，該鐵心可廣泛的用于交流電焊機(jī)、磁放大器、互感器鐵心，特別是電力變壓器用的鐵心。
目前，沖剪迭片鐵心，切開式卷鐵心，這兩種鐵心均有硅鋼片對接縫隙，漏磁通量相當(dāng)大，制成的變壓器等能耗大，溫升高。又由于上述鐵心橫截面均為方形或長方形，繞線圈工藝復(fù)雜，填充系數(shù)小，材料用的多，重量和體積也大；最近出現(xiàn)的卷繞式園截面鐵心，其卷繞的帶料由凸輪控制機(jī)械滾刀剪切，剪切帶料長度有限，不能制作大功率的卷鐵心。
針對上述情況，本實(shí)用新型的目的是提供一種用激光束剪切硅鋼片的裝置及由該裝置所剪切的階梯形帶料經(jīng)層層卷繞而成園形截面框狀鐵心，特別是制造電力變壓器用的鐵心。
本實(shí)用新型是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的，一種激光切料裝置，它包括激光器2、開卷機(jī)1、收卷機(jī)11、激光刀頭整體5和6、龍門架4、工作臺7。激光刀頭整體5和6可沿龍門架4橫梁步進(jìn)式微量移動并安裝在龍門架4橫梁的兩側(cè)，一對相對旋轉(zhuǎn)并帶動硅鋼片卷料勻速走行的壓輥9、12安裝在收卷機(jī)11前面工作臺7上，壓輥9的軸與光電編碼器10連接。
一種園形截面卷鐵心，由上述激光切料裝置所剪切的一條階梯形帶料經(jīng)層層卷繞而成框狀鐵心，其橫截面基本成圓形。階梯形帶料每一級臺階的長、寬逐級增大，卷到直經(jīng)的一級最大，接下來又逐級遞減，成中心級對稱。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用聚焦的激光束剪切帶料，可實(shí)現(xiàn)對任意形狀，任意尺寸要求硅鋼片的剪切，而機(jī)械剪切是不能實(shí)現(xiàn)的。激光剪切邊緣所形成的應(yīng)力區(qū)域小至0.2－0.3毫米，而機(jī)械剪切形成的殘余應(yīng)力區(qū)域之內(nèi)破壞了晶格的結(jié)構(gòu)和排列，區(qū)域可達(dá)幾毫米，使磁滯損耗及勵磁電流增加。本激光剪切裝置可剪切各種長度，寬度變化的帶料，卷制各種大小園形截面不切開鐵芯。鐵心截面呈園形是最佳的鐵芯截面，同時也解決了直接在不切開卷鐵心心柱上繞線包的困難，繞線工藝性好，漏磁場通量大大地減少，空載電流也大幅度地下降，充分地發(fā)揮了材料的磁性能。磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值提高，初、次級線圈的匝數(shù)減少，節(jié)約銅線，負(fù)載損耗也減小。從變壓器用時之長，耗量之大，減少能耗，節(jié)省原材料有著重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。用本激光切料裝置剪切的帶料制做的鐵心可廣泛的應(yīng)用在交流電焊機(jī)，磁放大器，互感器和電力變壓器等領(lǐng)域。


圖1為激光切料裝置示意圖；1開卷機(jī)、2激光器、4龍門架、5、6激光刀頭整體、7工作臺、8微機(jī)及控制系統(tǒng)、9壓輥、10光電編碼器、11收卷機(jī)。
圖2為一對驅(qū)動壓輥9、12示意圖；12壓輥、13傳動齒輪。
圖3為階梯形帶料示意圖；圖4為階梯形帶料卷繞三相三框鐵心示意圖。
本實(shí)用新型最佳實(shí)施例如圖1所示激光切料裝置由圖1中激光器2、激光刀頭整體5和6、龍門架4、驅(qū)動壓輥9和12、工作臺7、開卷機(jī)1和收卷機(jī)11、光電編碼器10、微機(jī)及控制系統(tǒng)8組成。龍門架4跨裝在工作臺7中央，激光刀頭整體5和6分別安裝在龍門架4橫梁兩側(cè)，在微機(jī)控制下沿橫梁方向步進(jìn)或微量移動，實(shí)現(xiàn)階梯形帶料臺階的剪切，激光刀頭在垂直方向可調(diào)整使得激光束聚焦在被切割的硅鋼片上。驅(qū)動壓輥9、12軸與軸承內(nèi)圈配合，軸承外圈安裝在收卷機(jī)11前方工作臺7臺身兩側(cè)，傳動齒輪13同兩壓輥齒輪齒合帶動兩壓輥9、12相向旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動硅鋼片卷料沿工作臺7臺面勻速走行通過激光束焦點(diǎn)時實(shí)現(xiàn)臺階帶料縱向即臺階長度的剪切，壓輥9軸的另一端與光電編碼器10同軸聯(lián)接，光電編碼器檢測出階梯形帶料各級臺階長度并控制刀頭整體5和6橫向移動。
所說的龍門架4也可安裝二個及相應(yīng)的激光器和激光刀頭整體，硅鋼片卷料的一次走行同時剪切出四條帶料。
由激光切料裝置剪切的階梯形帶料經(jīng)層層卷繞成框狀鐵心，帶料的每一級臺階長度，寬度由設(shè)計(jì)確定。
鐵心框周長L0＝2(a＋b＋πr)階梯帶料各級長度Ln＝L0＋(2n－1)π

其中n＝1、3、5……M帶料總長度L＝nL0＋n2π

卷繞層數(shù)M等于帶料臺階級數(shù)，即M＝(4R2－e2)y2／

式中a－框架長b－框架寬

－硅鋼片厚 r－框架轉(zhuǎn)角半徑R－鐵心截面半徑e－帶料第一級寬例如，鐵心橫截面直徑φ＝100mm，r＝10mm，e＝8mm，設(shè)a＝600mm，b＝300mm，則M＝332即卷繞332層，總長L＝722280.6mm＝722.3M這帶料的總長度是722.3米，若首級寬度從8mm起始，其寬度的變化范圍是8－100mm之間。
本激光切料裝置及所剪切的階梯形帶料卷制的橫截面呈圓形卷鐵心可廣泛的應(yīng)用在各種功率的電源變壓器，交流電焊機(jī)，磁放大器，電流互感器，電力變壓器等應(yīng)用鐵心的領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.激光切料裝置及圓截面卷鐵心，包括激光器2、開卷機(jī)1、收卷機(jī)11、激光刀頭整體5和6、龍門架4、工作臺7、其特征在于沿龍門架4橫梁做微量移動的激光刀頭整體5和6分別安裝在龍門架4的橫梁兩側(cè)，相對旋轉(zhuǎn)并帶動硅鋼片卷料勻速走行的一對壓輥9和12安裝在收卷機(jī)11前面工作臺7上，壓輥9的軸與光電編碼器10同軸連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種激光剪切硅鋼片卷料裝置及其剪切的階梯形帶料經(jīng)層層卷繞成圓截面框狀鐵心，本裝置通過硅鋼片的縱向走行和激光刀頭相應(yīng)的橫向移動經(jīng)過聚焦的激光束時剪切成階梯形帶料，該帶料卷制的鐵心不切開，同疊鐵心或切開式卷鐵心相比具有漏磁通量小，能耗低。節(jié)省材料，可廣泛地應(yīng)用于電力變壓器，互感器等領(lǐng)域。
文檔編號B23K26/00GK2137189SQ9222565
公開日1993年6月30日 申請日期1992年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月24日
發(fā)明者王軍 申請人:王軍