專利名稱：一種開口式卷繞鐵芯的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及變壓器、互感器等之類所用的一種開口式卷繞鐵芯。
背景技術：
變壓器等電器用的鐵芯絕大部分采用硅鋼片或鋼帶制造而成，制造方法主要有疊片和卷繞二種。
目前容量在1000kVA以上的大、中型變壓器用的鐵芯一般為疊片式鐵芯，其由硅鋼片按一定形狀疊成，這種鐵芯由于硅鋼片片間不夠緊密，磁路中存在著空氣隙，且局部地方材料的高導磁方向與磁路方向不一致，使鐵芯的性能較差，制成的變壓器空載損耗較高、噪聲較大。
為了克服上述疊片式鐵芯的缺陷，通常采用卷繞式鐵芯，卷繞式鐵芯是由一定形狀的矽鋼帶連續(xù)卷繞而成，由該鐵芯制成的變壓器性能有了明顯提高，主要體現(xiàn)在空載損耗低、噪聲小。但是卷繞式鐵芯的框體均為閉口式，其明顯存在下列缺點1)變壓器線圈繞線時，必須帶上該卷繞式鐵芯進行繞線，即在鐵芯上操作線圈繞線工序，從而給繞線帶來了很大困難，影響了生產(chǎn)效率，尤其對于大、中型變壓器，甚至無法帶鐵芯繞線。
2)變壓器使用過程中，如發(fā)生線圈損壞，根本無法從鐵芯上取下線圈進行更換，造成整個變壓器報廢。
由于上述缺點制約了閉口式卷繞鐵芯的更廣泛使用。
為了在大、中型變壓器中使用卷繞式鐵芯，有業(yè)內(nèi)人士提出了一種矩形截面的開口式卷繞鐵芯，其開口是通過鐵芯卷繞過程中邊卷繞邊切割矽鋼帶的工藝來形成的。由于開口是在卷繞過程中切割成形，這就大大增加了鐵芯卷繞成形的難度，對于截面形狀較復雜的圓形或多邊形的立體三角形鐵芯，均無法用該方法。因此該開口式卷繞鐵芯僅僅涉及矩形截面的平面鐵芯。它與圓形截面或多邊形截面的立體三角形鐵芯在性能上相比，損耗高15％以上，制造成本高10％以上，且還存在三相不平衡三次諧波分量大等缺點。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于一種性能優(yōu)良、制造成本低、便于繞線和線圈維修的開口式卷繞鐵芯。
本實用新型所提供的一種開口式卷繞鐵芯，該鐵芯是由若干個形狀相同或相近的單框鐵芯拼合而成，每個單框是由一根或幾根矽鋼帶卷繞而成，其特征在于在所述每一已卷繞成形的閉口單框的軛部經(jīng)分層錯位切割形成一由多條相互錯位分布的短縫組成的切割縫，當該切割縫逐層打開即成為一開口的U形框體；當該U形框體的開口部分交錯搭接后即成為磁路閉合的鐵芯單框。
上述的開口式卷繞鐵芯，其中單框的橫截面近似于半圓形，若干個單框拼合后形成的芯柱的橫截面接近于整圓形或接近于多邊形。
上述的開口式卷繞鐵芯，其中每條切割短縫可對應的是切割一層矽鋼帶所形成的，也可以對應的是切割多層矽鋼帶所形成的。
上述的開口式卷繞鐵芯，其中U形框體的開口部分搭接拼合時，可以附加搭接片；在不開口的軛部可以增加用以增大該軛部截面積的增軛片或增軛塊。
上述的開口式卷繞鐵芯，其中單框拼合后的芯柱的排列可以為立體排列，也可以為平面排列，芯柱數(shù)量可以是2或2以上。
上述的開口式卷繞鐵芯，其中單框與單框的拼合平面上，可以設有形成兩單框拼合后具有通道的凹槽。
采用了上述的技術解決方案，本實用新型，第一是鐵芯開口，變壓器線圈可以單獨繞制，用現(xiàn)有的繞線設備就能繞制，故這種鐵芯便于制造與目前疊片式鐵芯容量相同的大型變壓器，性能卻比疊片式變壓器大為提高，特別是芯柱為立體排列的卷鐵芯空載損耗約下降50％，空載電流下降約70％，噪聲降低10分貝以上，節(jié)省硅鋼帶20％，制造成本下降10％以上，且三相平衡，三次諧波分量小；第二是鐵芯可以打開，故變壓器使用過程中一旦線圈損壞，需要維修更換時，可以將鐵芯閉合部分重新打開，更換線圈，避免了整臺變壓器的報廢；第三是截面占空系數(shù)(即不考慮疊片系數(shù)時的占空系數(shù))可達0.98以上，鐵芯截面的形狀更接近圓形，從而節(jié)省了繞線銅材。另外，由于采用鐵芯卷制成形后再進行切割的辦法制造，因此不增加鐵芯卷繞的難度，制造容易。


圖1是本實用新型卷繞鐵芯第一實施例的立體結構示意圖；圖2是圖1中每一單框軛部的短縫打開后形成的開口式鐵芯的結構示意圖；圖3是圖1中的單框軛部短縫打開后的結構示意圖；圖4是圖3中的單框橫截面的示意圖；圖5是圖1中卷繞的矽鋼帶套裁加工成各梯形的示意圖；圖6是本實用新型卷繞鐵芯第二實施例的結構示意圖；圖7是圖6中每一單框軛部的短縫打開后形成的開口式鐵芯的結構示意圖；圖8是圖7中的芯柱的橫截面的示意圖；圖9是圖6中卷繞的矽鋼帶套裁加工成各梯形的示意圖；圖10是本實用新型第一、第二實施例中的開口單框搭接后的局部示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型開口式卷繞鐵芯的第一實施例，三相三柱立體三角形卷繞鐵芯，該鐵芯是由三個形狀相同單框11鐵芯拼合而成。參見圖4～5，每個單框是由7根不同形狀的矽鋼帶卷繞而成，橫截面112形狀近似于半圓形，單框與單框的拼合平面上可以設有凹槽，形成兩單框拼合后具有可用作鐵芯冷卻或其它用途的通道。三個單框拼合后形成的芯柱的橫截面接近于整圓形或接近于多邊形。
在每一單框11的軛部111經(jīng)分層錯位切割形成一由多條相互錯位分布的短縫113組成的切割縫，該短縫113可對應的是切割一層矽鋼帶所形成的，也可以對應的是切割多層矽鋼帶所形成的。當該切割縫逐層打開即成為一開口的U形框體，參見圖2、3，當該U形框體的開口部分交錯搭接后即成為磁路閉合的鐵芯單框，其軛部拼接短縫分布如圖10所示。U形框體的開口部分搭接拼合時，可以不加附加搭接片，由原來矽鋼帶搭接拼合而成，這時拼合的該框的軛與柱橫截面相等；也可以在適當部位加入附加搭接片，使該部分軛的橫截面積大于該框的柱的面積。交錯搭接閉合后的軛部，在必要時仍可以逐層打開還原成U形開口形狀。這種“打開”和閉合可以根據(jù)需要反復進行。
上述實施例，即三相三柱立體三角形卷繞鐵芯，其制造過程在專用的矽鋼帶折線開料機上進行各條梯形矽鋼帶的套裁加工，制造閉合單框的各梯形矽鋼帶形狀如圖5所示。將已開裁好的各種規(guī)格的梯形矽鋼帶按一定次序先后用氬弧焊連接起來，再在三角形鐵芯卷繞機上卷制成單個閉口鐵芯單框，用激光切割機或其它切割設備在單框的軛部由外層向內(nèi)層錯位切割硅鋼帶。每次切割一層，也可以切割多層。然后將已切割的硅鋼帶打開，并移動到其它不同位置切割下一層硅鋼帶。以此類推，將硅鋼帶全部切割完，原來的閉合的單框就形成了開口的U字形單框。三個U字形單框拼合成一個開口的立體三角形鐵芯。在鐵芯芯柱上套裝上已繞制好的線包后，每個單框的開口部位由內(nèi)層向外層將硅鋼帶逐層搭接起來，整個鐵芯形成有三個閉合磁路的立體三角形鐵芯。如需要更換線包，可將相關的閉合后軛部重新分層打開，重新形成開口。將需要更換的線包更換好后，再按原方法將開口部分閉合，重新形成閉合磁路的立體三角形鐵芯。
上述制造過程中，也可先將三個閉合單框在切割前，先組合成一個立體三角形鐵芯，再按上述方法對三個單框的軛部分別進行錯位切割，形成開口立體三角形線芯。
如圖6所示，本實用新型開口式卷繞鐵芯的第二實施例，三相三柱平面卷繞鐵芯2，該鐵芯是由二個較小單框21(內(nèi)框)和一個較大單框22(外框)組成(如圖三)。芯柱的橫截面形狀如圖8所示，形狀近似于多邊形。
外框22的軛部221和內(nèi)框21的軛部211分別經(jīng)分層錯位切割，形成各框一由多條相互錯位分布的短縫組成的切割縫223、213，每條短縫可對應的是切割一層矽鋼帶所形成的，也可以對應的是切割多層矽鋼帶所形成的。當該切割縫逐層打開即成為一開口的U形框體，參見圖7，當該U形框體的開口部分交錯搭接后即成為磁路閉合的鐵芯單框，其軛部拼接短縫分布如圖10所示。U形框體的開口部分搭接拼合時，可以不加附加搭接片，由原來矽鋼帶搭接拼合而成，這時拼合的該框的軛與柱橫截面相等；也可以在適當部位加入附加搭接片，使該部分軛的橫截面積大于該框的柱的面積。交錯搭接閉合后的軛部，在必要時仍可以逐層打開還原成U形開口形狀。這種“打開”和閉合可以根據(jù)需要反復進行。
上述實施例，即三相三柱平面卷繞鐵芯，其制造過程在專用的硅鋼帶折線開料機上進行各條梯形硅鋼帶的套裁加工，制造閉合單框的各梯形矽鋼帶形狀如圖9所示。將已開裁好的各種規(guī)格的梯形硅鋼帶按一定次序先后用氬弧焊連接起來，再在平面鐵芯卷繞機上卷制成單個閉口鐵芯框(內(nèi)框或外框)，用激光切割機或其它切割設備在單框軛部由外層向內(nèi)層錯位切割硅鋼帶，每次切割一層，也可以切割多層，然后將已切割的硅鋼帶打開，并移動到其它不同位置切割下一層硅鋼帶，以此類推，將硅鋼帶全部切割完，原來的閉合的單框就形成了開口U形單框，二個較小的U形單框和一個較大的U形單框拼合成一個開口的平面三相鐵芯。在鐵芯芯柱上套裝上已繞制的線包后，每個單框的開口部位由內(nèi)層向外層將硅鋼帶逐層搭接起來，整個鐵芯形成有三個閉合磁路的平面三相三柱鐵芯。如需要更換線包，可將相關的閉合的軛部重新分層打開，重新形成開口，將需要更換的線包更換好后，再按原方法將開口部分閉合，重新形成閉合磁路的平面三相卷鐵芯。
上述制造過程中，也可先將二個較小閉合單框在切割前先結合起來，再在其外部繞制較大的閉合單框，先形成一個整體的平面三相閉合鐵芯，再按上述方法對組合在一起的三個框的同側的軛部分別進行錯位切割，形成開口的平面三相三柱卷鐵芯。
綜上所述，本實用新型所達到效果主要體現(xiàn)在下列幾方面性能優(yōu)良，制造成本低由于本實用新型的卷繞式鐵芯，芯柱可以立體排列，芯柱截面形狀更接近圓形，與疊片式平面鐵芯相比，空載損耗下降約50％，空載電流下降約70％，噪聲下降10分貝以上，節(jié)省硅鋼帶材料約20％，降低制造成本10％左右，而且三相平衡，三次諧波分量?。蝗萘看笥捎诒緦嵱眯滦偷蔫F芯是開口的，線圈可以單獨繞制，用現(xiàn)有的繞線設備就能繞制，故這種鐵芯可以制造與目前疊片式鐵芯容量相同的大型變壓器；維修方便由于鐵芯可以打開，故變壓器使用過程中一旦線圈損壞，需要維修更換時，可以將鐵芯閉合部分重新打開，更換線圈，避免了整臺變壓器的報廢；鐵芯的截面形狀更接近圓形如準圓形、準多邊形、復合形等，理論截面占空系數(shù)(即不考慮疊片系數(shù)時的占空系數(shù))可達0.98以上，比目前疊片式鐵芯的臺階形截面的占空系數(shù)提高4％～10％以上，從而節(jié)省了繞線銅材；制造容易由于本實用新型是采用鐵芯卷制成形后再進行切割的辦法制造，因此不增加鐵芯卷繞的難度，制造容易。
以上實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本實用新型的范疇，應由各權利要求所限定。
權利要求1.一種開口式卷繞鐵芯，該鐵芯是由若干個形狀相同或相近的單框鐵芯拼合而成，每個單框是由一根或幾根矽鋼帶卷繞而成，其特征在于在所述每一已卷繞成形的閉口單框的軛部經(jīng)分層錯位切割形成一由多條相互錯位分布的短縫組成的切割縫，當該切割縫逐層打開即成為一開口的U形框體；當該U形框體的開口部分交錯搭接后即成為磁路閉合的鐵芯單框。
2.根據(jù)權利要求1所述的開口式卷繞鐵芯，其特征在于所述單框的橫截面近似于半圓形，若干個單框拼合后形成的芯柱的橫截面接近于整圓形或接近于多邊形。
3.根據(jù)權利要求1所述的開口式卷繞鐵芯，其特征在于所述每條切割短縫可對應的是切割一層矽鋼帶所形成的，也可以對應的是切割多層矽鋼帶所形成的。
4.根據(jù)權利要求1所述的開口式卷繞鐵芯，其特征在于所述U形框體的開口部分搭接拼合時，可以附加搭接片；在不開口的軛部可以增加用以增大該軛部截面積的增軛片或增軛塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的開口式卷繞鐵芯，其特征在于所述單框拼合后的芯柱的排列可以為立體排列，也可以為平面排列，芯柱數(shù)量可以是2或2以上。
6.根據(jù)權利要求1所述的開口式卷繞鐵芯，其特征在于所述的單框與單框的拼合平面上，可以設有形成兩單框拼合后具有通道的凹槽。
專利摘要一種開口式卷繞鐵芯，其中，鐵芯是由幾個形狀相同或相近的單框鐵芯拼合而成，每個單框是由一根或幾根矽鋼帶卷繞而成，特征是在每一已卷繞成形的閉口單框的軛部經(jīng)分層錯位切割形成一由多條相互錯位分布的短縫組成的切割縫，當該切割縫逐層打開即成為一開口的U形框體；當該U形框體的開口部分交錯搭接后即成為磁路閉合的鐵芯單框。本實用新型不僅具有性能優(yōu)良、噪音低、節(jié)省材料和制造成本低的優(yōu)點，更重要的是由于鐵芯開口，變壓器線圈可以單獨繞制，便于制造與目前疊片式鐵芯容量相同的大型變壓器，而且鐵芯可打開，一旦變壓器中線圈損壞，可及時更換線圈。另外，由于采用鐵芯卷制后再進行切割的辦法制造，不增加鐵芯卷繞的難度，制造容易。
文檔編號H01F27/24GK2770055SQ200420114920
公開日2006年4月5日 申請日期2004年12月28日 優(yōu)先權日2004年12月28日
發(fā)明者張明德 申請人:張明德