專利名稱：具有復合形截面的卷鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及卷鐵芯，尤其涉及具有復合形截面的卷鐵芯。
目前變壓器等電器使用的鐵芯絕大部分采用硅鋼片或硅鋼帶制造，在制造方法上主要有疊片和卷繞兩種。疊片式鐵芯由于磁路中存在空氣隙，硅鋼片之間不夠緊密，因而鐵芯的性能較差。現(xiàn)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，主要反映在制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(shù)量多，卷繞較困難，橫截面占空系數(shù)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后寬再窄的曲線形狀的硅鋼帶卷繞而成，橫截面接近圓形。其缺點是硅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％，這會浪費較多硅鋼帶，因而制造成本較高。
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(fā)揮卷繞式鐵芯優(yōu)點的同時，一方面克服了階梯形卷鐵芯截面占空系數(shù)低和料帶數(shù)量多的缺點，另一方面也克服了圓截面卷鐵芯硅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(yōu)良，而且節(jié)省銅材和硅鋼帶材料，加工簡便，為變壓器、互感器、調(diào)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(shù)方案實現(xiàn)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(nèi)向外分為三個區(qū)域，內(nèi)、外兩個區(qū)域的橫截面由梯形組成，中間區(qū)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，其窗口形狀可以繞制成圓形、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(yōu)點在于，第一，因采用有趨向高導磁硅鋼帶作為制造材料，用卷繞方式制作，經(jīng)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(yōu)于疊片式鐵芯。
第二，本實用新型的鐵芯芯柱橫截面形狀非常接近圓形，截面占空系數(shù)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(jié)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硅鋼帶繞制，但是用以繞制卷鐵芯的這兩種硅鋼帶的長度遠遠大于其寬度，所以可用直角梯形硅鋼帶代替等腰梯形硅鋼帶，單邊曲線硅鋼帶代替雙邊曲線硅鋼帶，代替后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。而直角梯形硅鋼帶和單邊曲線硅鋼帶均可進行雙根套裁加工，直角梯形硅鋼帶可進行無廢料套裁加工，材料利用率達100％，曲線硅鋼帶由于圓弧段位于截面中部，中部區(qū)域?qū)挾茸兓?，且可進行雙根套裁，因而曲線硅鋼帶加工時的材料利用率也可達98％以上。因此該種鐵芯硅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硅鋼帶數(shù)量比階梯形卷鐵芯硅鋼帶數(shù)量減少2/3，因而加工工藝簡單，成本較低。
以下結(jié)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復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硅鋼帶的形狀圖。
圖4所示的是在一硅鋼帶材料上連續(xù)套裁梯形硅鋼帶的示意圖。
圖5所示的是在一硅鋼帶材料上連續(xù)套裁曲線硅鋼帶的示意圖。
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(nèi)區(qū)6、7和外區(qū)8、9兩種對稱的梯形截面和中區(qū)13一個圓臺形截面組合而成，并且各個截面的頂點處在同一圓周上。梯形截面部分用梯形硅鋼帶卷繞而成，圓臺形截面部分用一條兩頭窄中間寬的曲線硅鋼帶卷繞而成。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，但為了易于加工，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的五根硅鋼帶。將這五根硅鋼帶按照硅鋼帶1至硅鋼帶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，梯形硅鋼帶1、2形成了芯柱11、11′的內(nèi)區(qū)6、7，曲線硅鋼帶3形成了芯柱11、11′的中區(qū)13，梯形硅鋼帶4、5形成了芯柱11、11′的外區(qū)8、9。再經(jīng)過退火、浸漆等工藝最后完成整個卷鐵芯的加工。
梯形硅鋼帶1、2、4、5和曲線硅鋼帶3都可用雙根連續(xù)套裁的方法進行加工，如圖4所示，在一根硅鋼帶材料上可不產(chǎn)生廢料地加工梯形硅鋼帶1、2、4、5，材料的利用率達到了100％。曲線硅鋼帶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，但本實用新型的范圍并不意味著局限于此，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(jù)用途的要求繞制成圓形、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。這些變化對于本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)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范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種卷鐵芯(10)，它包括芯柱(11、11′)和鐵軛(12)兩部分，其特征在于所述芯柱部分(11、11′)的橫截面由內(nèi)向外分為三個區(qū)域，內(nèi)區(qū)(6、7)和外區(qū)(8、9)兩個區(qū)域的橫截面形狀由梯形組成，中間區(qū)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(quán)利要求1所述的卷鐵芯，其特征在于所述卷鐵芯(10)的窗口(14)形狀可以繞制成圓形、四方形、跑道形等。
3.如權(quán)利要求1所述的卷鐵芯，其特征在于所述鐵軛部分(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硅鋼帶材料依次卷繞而成的。其芯柱部分(11、11′)的橫截面由內(nèi)向外分為三個區(qū)域,內(nèi)、外兩個區(qū)域的橫截面由梯形組成,中間區(qū)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(yōu)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(yōu)先權(quán)日2000年3月16日
發(fā)明者張明德 申請人:張明德