立体叠片型零间隙磁路三相变压器制造技术

立体全对称三相变压器，是中大型变压器制造领域中的重大技术进步，可以有效解决变压器磁路不对称所引起的电压电流不平衡，其中采用铁心和铁轭分别叠装制造的零间隙磁路技术，以获得最低铁损和最低工时制造成本，发明专利技术透露了以该技术作为基础结构，从而构成的各种叠片型铁心、铁轭的具体结构、工艺处理和制造方法，具有开创性和实用性相结合的特点，使技术能很快进入产业领域。

【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术属于电学中的变压器
，主要涉及变压器的磁路结构和制造工艺，具体地说，是创建一种立体磁路新结构新工艺的三相变压器。
技术介绍
变压器的基本原理是通过电磁感应，将一种交流电压改变为另一个电压，其基本结构是电路(包括绕组和外电路)和磁路的交链，通过电能和磁能的相互转化以实现电压变换。在现有的三相变压器中大多仍为平面型结构，中间相的磁路短、间隙少，而两个边相的磁路长，间隙也多，造成三个相在磁路结构上的先天不对称，引起三相励磁电流的不平衡，不平衡的三相电流又会招致负序电流，对电网和发电机产生不良影响，成为正常电力供应的一个重大制约因素。为提高变压器磁路的对称性，曾有高成本的五柱结构平面型三相变压器，对称性有所提高。为达到三相平衡，已出现平面结构的三相变压器改进为立体叠片型铁心结构，解决了磁路结构的先天不对称，这就是立体R型变压器，但立体R变的硅钢片利用率低，绕线不方便，制作成本也很高。近来，也曾出现一些立体叠片的三相变压器，但这些叠片型变压器的结构制造叠装比平面型更困难，存在工时效率低、成本高的问题，仍旧需要依靠精确的叠装工艺保证质量，降低磁损，所以总的说来，为彻底解决变压器的三相平衡问题，特别是在大功率、特大功率应用方面，现有产品和技术尚有相当距离，必须采取新思路、新结构加以根本性的解决。
技术实现思路
本专利技术的目的，是通过变压器磁路结构的改革，找到一条更好的途径，由现有工艺比较成熟的传统叠片结构入手，解决磁路不对称问题，同时简化立体型变压器结构，降低制造成本，提高效率、实现变压器结构和工艺的全对称改造。本专利技术是在采用了与现有传统变压器有所不同的结构和工艺路线，那就是零间隙磁路的变压器新结构和新工艺技术的前提下，所作的开创性专利技术探索。有关零间隙磁路结构技术和工艺，详见中国专利技术专利申请201310160702.1《零间隙磁路自封闭型变压器》，本专利技术是以该专利技术为基础，对立体叠片型三相变压器结构和工艺所作的对称性改造的探索。本专利技术的目的是，采用零间隙磁路叠片结构，并能在磁路结构上形成对称平衡条件的新结构，新结构具有制造容易、成本低廉，且节能环保的特点。本专利技术是这样实现的，一种主要由绕组、铁心和铁轭三大部件组成的三相变压器，其特征是，变压器为立体全对称型；磁路为叠片型结构；铁心与铁轭分体叠装制造且二者结合面为零间隙磁路结构。本专利技术的技术效果是明显的，首先，零间隙磁路结构减少了叠片空气隙数量，降低了磁阻，达到节能效果，且使变压器叠装工艺相对简单，省时省力；其次，变压器立体全对称结构又解决了磁路不对称造成的电气相间不平衡的问题；此外，新结构比卷铁心的立体R型变压器制造容易，节省材料和工时，仍可借助于现有变压器产业中相对成熟的叠片工艺。附图说明图1、现有传统平面型铁芯三相变压器叠片形状图。图2、现有传统平面型铁芯三相变压器磁路分析图。图3、本专利技术的零间隙磁路平面型铁心三相变压器叠片形状图。图4、现有传统立体R型三相变压器整体磁路结构简图。图5、现有传统立体R型三相变压器分体磁路图。图6、现有传统立体R型铁芯绕制方向图。图7、卷绕完工的立体R型铁芯单元外形图。图8、本专利技术的立体叠片型变压器的铁心视图。图9、本专利技术的立体叠片型变压器的矩形截面铁轭视图。图10、本专利技术的立体叠片型变压器弧形截面铁轭视图。图11、本专利技术的铁心叠片与铁轭叠片方向关系图。图12、本专利技术的带有凹形圆槽铁轭的局部纵剖图。图13、带有凹形圆槽铁轭的铁心局部横剖图。图14、铁轭组装示意图。具体实施方式本专利技术的变压器磁路结构定义与传统变压器不同，有必要另作定义。在本专利技术书中：铁心(1)：仅指处于绕组中的磁性器件。绕组(2)：指变压器的电链，是变压器交流电流进入和流出的器件。铁轭(3)：指变压器中使铁心中的磁流相互连通、完成回路的磁性器件。磁路：指变压器的磁链，是变压器的整个磁体，包括铁心、铁轭的总称。在传统变压器中：心部：也称芯部、心柱、芯柱，相当于本中的铁心(1)。轭部：也称磁轭，指变压器中使心部完成磁链的器件，包括上轭、下轭，可能还有旁轭，相当于本专利技术的铁轭(3)。铁芯：也称铁心，是指变压器的磁链，包括变压器芯部和轭部的整个磁体的总成，相当于本专利技术的磁路。绕组(2)：也称线圈，与本专利技术的绕组(2)定义相同。采用重新定义，目的是为了清晰区别本专利技术结构概念上与现有技术的不同，防止混淆。本专利技术中的绕组(2)定义与传统变压器相同，但铁心的名称与传统大相径庭，传统的“铁心”指全部磁性器件，包括了心部和轭部。传统的三相变压器，虽然由许多叠片叠装而成，但心部与轭部连成共同磁路，不可分割，所以”铁心”也成为变压器心部和轭部的总称。而本专利技术中铁心的定义仅指处于绕组中的磁性器件，相当于传统定义中的心部，之所以要重新定义，目的是在于完全不同的工艺路线，因为将传统定义中的铁芯拆分成为本定义中的铁心加上铁轭二大部件，就可以将原有传统变压器的心部和轭部合在一起的叠装过程，改进为本专利技术的铁心和铁轭分别制造叠装，从而将传统工艺操作中的难度，和质量上不能确保控制精度的二大弊端，都能通过本专利技术所述的零间隙磁路结构技术加以克服改进。所以本专利技术的变压器工艺和结构，是属于开创性的专利技术创造，故必须以不同的结构定义以示区别。以广为使用中的叠装式变压器而论，传统思路总认为将变压器心部和轭部连接在一起考虑，可以通过叠片层面的交叉换位叠装，相互弥补接缝间隙处的磁阻。但在具体实践中，这一观念既不可能大幅减少间隙磁阻，又造成叠装工艺的繁琐复杂、费工费时。以已经过实践证实的小型变压器为例，小型E型壳式变压器从有间隙磁路向C型心式变压器的零间隙磁路的进化，其实质上是将裁片和叠装过程中无法控制的磁路间隙，向磁路结合面精密加工的转化，代表着新技术结构和工艺发展的方向，启示着大型变压器也同样可以从人工精细工艺叠装向零间隙磁路的改进。为了使铁心与铁轭结合面零间隙紧密配合，除了需要对结合面精加工处理外，如何才能在实际变压器中减少甚至消除铁心与铁轭结合面的磁路间隙，如何利用零间隙磁路的特有结构，与原来叠片结构无法采用的新结构相结合，既要结构简单合理，又要施工简便易行，当然更重要的和最终结果，还是要达到变压器的更高技术性能和降低材料、装配成本的两大目标。图1为现有传统平面型铁芯三相变压器叠片形状图。图1中，三种规格尺寸的裁片，拼成一层叠片，一般先用左边的二至三片叠，然后用右边的二至三片叠，直至叠到规定的厚度，当然这种铁心是矩形截面，片型简单划一，易于制作和叠装，所需绕组也为矩形。但是，矩形绕组的用铜量大于圆形绕组，很不经济，用铜量多更意味着绕组电阻值增加，所以负载损耗大。再加上叠片间隙大，空载电流增加，所以空载损耗也大，变压器的效率降低，所以芯部一般不采用矩形而多数采用圆形。关键是圆形铁心的芯部需要采用多种宽度不同的裁片叠制，这样裁剪和叠装工时将大大增加，叠装的难度更是大许多倍。在圆形截面芯部的制作过程中，涉及铁芯叠片叠装过程要求很高，首先是提高组装精度，以保证产品具有最小的磁路间隙，其次，还要保证芯部叠成一个准确的似圆截面。为了防止出现变形、歪斜等情况的发生，每叠一层，甚至每一叠都需要进行叠层部位的校正、修整、测量。在叠装过程中，为了保证一定的叠装速度，必须有叠片人和递片人，至少要9人共同参加一台铁芯的叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主要由绕组、铁心和铁轭三大部件组成的三相变压器，其特征是，变压器为立体全对称型；磁路为叠片型结构；铁心与铁轭分体叠装制造且二者结合面为零间隙磁路结构。

【技术特征摘要】
1.一种主要由绕组、铁心和铁轭三大部件组成的三相变压器，其特征是，变压器为立体全对称型；磁路为叠片型结构；铁心与铁轭分体叠装制造且二者结合面为零间隙磁路结构。2.根据权利要求1所述的立体三相变压器，其特征是，变压器的三个铁心呈三角形立体分布，相间铁轭等距离；铁心与铁轭的结合面为经过精加工的磁体平面。3.根据权利要求1或权利要求2所述的立体三相变压器，其特征是，每个铁轭由3块铁轭单元组成，由内外夹件和螺栓併接而成。4.根据权利要求1或权利要求2所述的立体三相变压器，其特征是，铁轭为矩形截面或弧形截面。5.根据权利要求1或权利要求2所述的立体三相变压器，其特征是，铁心叠片层面与任一相间铁轭叠片层面保持60°角。6.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：於岳亮，雷雪，
申请(专利权)人：上海稳得新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31