一种非晶合金变压器及非晶合金带材制备方法技术

本发明专利技术提供了一种非晶合金变压器及非晶合金带材制备方法，包括非晶合金铁芯和线圈，所述非晶合金铁芯包括三相铁芯、单相铁芯罩和铁轭，所述三相铁芯采用立体三角铁芯结构，由三个单相铁芯构成，所述单相铁芯之间采用无接缝连接；所述单相铁芯包括单相铁芯柱和铁轭，单相铁芯柱和铁轭首尾相连构成闭合矩形框，所述单相铁芯柱和铁轭均为等腰梯形；三相铁芯柱由非晶合金带材柱片叠加而成，铁轭由非晶合金带材轭片叠加而成；所述非晶合金带材柱片和非晶合金带材轭片的侧边延长线均通过所述单相铁芯的矩形中心，本发明专利技术的非晶合金带材制备方法制得的非晶合金带材相对于现有技术提高了饱和磁化强度、矩形比、矫顽力、导磁通、饱和磁致伸缩，同时降低了铁芯损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非晶合金变压器
，尤其涉及一种非晶合金变压器及非晶合金带材制备方法。
技术介绍
降低变压器的损耗、提高变压器效率，就是要降低变压器的空载损耗和负载损耗。变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，主要是因交变的磁力线通过铁芯产生磁滞及涡流而带来的损耗，而负载损耗主要变压器绕阻线圈中导线材料所产生的。主要通过铁芯结构、铁芯材料研制和开发非晶体合金带铁心的制造工艺技术、铁芯的生产工艺和绕组的制造技术四方面进行相应的改进，其中对于非晶合金带材目前处于大量研究当中，对于非晶合金带材的研究对制作的铁芯存在主要影响，因此需要针对非晶合金带材进行相应的技术研究。目前市面上的非晶合金变压器中采用的非晶合金带材的饱和磁化强度较低，且铁损耗较大。现有技术中，中国专利CN101552071B公开了一种铁基非晶软磁合金，该合金的具体化学成分按原子比为：FeaPbBcCdSie，且a+b+c+d+e＝100，其中b的原子百分比含量为8～11，c的原子百分比含量为0～3，d的百分比含量为6～10，e的百分比含量为0～3，a为余量，该材料制得的产品其增大磁化强度低。中国专利CN103021616A公开了一种密封式非晶合金电力变压器，所述变压器的铁芯由非晶合金材料制成，所述非晶合金的基础元素包括铁、镍、钴、硼以及碳；但制得的变压器降低铁损和增大磁化强度方面并没有得到较好的改进。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的饱和磁化强度不高、铁损耗大的问题，本专利技术提供了一种非晶合金带材变压器及非晶合金带材制备方法。本专利技术提供了一种非晶合金变压器，包括非晶合金铁芯和线圈，所述非晶合金铁芯包括三相铁芯、单相铁芯罩和铁轭，所述三相铁芯采用立体三角铁芯结构，由三个单相铁芯构成，其创新点在于：所述单相铁芯之间采用无接缝连接；所述单相铁芯包括单相铁芯柱和铁轭，单相铁芯柱和铁轭首尾相连构成闭合矩形框，所述单相铁芯柱和铁轭均为等腰梯形；三相铁芯柱由非晶合金带材柱片叠加而成，铁轭由非晶合金带材轭片叠加而成；所述非晶合金带材柱片和非晶合金带材轭片的侧边延长线均通过所述单相铁芯的矩形中心。进一步的，所述左右铁芯柱截面和上下铁轭截面同样为等腰梯形，组装好的整体铁芯的铁芯柱截面为正六边形，上下铁轭截面为等腰梯形；所述铁轭的截面积为铁芯柱截面积的一半。进一步的，所述单相铁芯罩分为铁芯柱罩和铁轭罩，所述铁芯柱罩和铁轭罩首尾相连构成矩形罩，所述铁芯柱罩截面为等腰梯形，适配于铁芯柱；铁轭罩截面为正六角形，适配于铁轭。进一步的，所述铁芯柱罩分为铁芯柱罩a和铁芯柱罩b，铁芯柱罩a和铁芯柱罩b通过连接件相连；所述铁芯柱罩a中设有隔板和隔离层；所述隔板设于铁芯柱罩a内部，朝向铁芯柱罩b；所述隔板正面朝向铁芯柱罩a，反面朝向铁芯柱罩b。本专利技术还提供一种用于非晶合金变压器中的非晶合金带材，所述非晶合金带材的化学成分用重量百分比表示为：Fe为46～50wt％，Si为9～10wt％，B为2～4wt％，P为0～10.5wt％，Co为15～25wt％，Ni为5～10wt％，Zr为5wt％；其中铁与钴元素重量百分比为2～3，硅与硼的元素重量百分比为2～3。进一步的，所述非晶态合金带材的化学成分用重量百分比表示为Fe为48wt％，Si为9.5wt％，B为4.75wt％，Co为16wt％，P为8.75wt％，Ni为8wt％，Zr为5wt％；其中铁与钴元素重量百分比为3，硅与硼的元素重量百分比为2。本专利技术还披露了一种非晶合金带材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1，将Fe、Si、B、Co、P、Ni、Zr分别称取对应比例的重量，依次加入搅拌装置中进行充分搅拌，得到混合物，搅拌次数为2-3次，搅拌时间为20-30min；S2，将混合物放入电弧熔炼炉中进行第一次熔炼，真空度为0.02-0.05Pa，熔炼温度为1600-1800℃，熔炼时间为1-2h，得到合金溶液a；S3，将合金溶液a放置在水冷装置中形成合金铸锭，循环水压设定在0.5-0.8MPa；S4，将合金铸锭放入电弧熔炼炉中进行第二次熔炼，真空度为0.06-0.1Pa，熔炼温度为1900-2000℃，熔炼时间为2-3h，得到合金溶液b；S5，将合金溶液b放入旋淬炉中，制得非晶态合金带材；其中旋淬炉的喷嘴和铜辊之间距离设为0.2-0.4mm，铜辊线速度设为60-70m/s，喷嘴喷注压强为1.5-2MPa；所述喷嘴中还设有冷却系统，冷却速度在180-200万度/s。进一步要选的，在所述步骤S2中在熔炼开始前向电弧熔炼炉中冲入氩气进行保护，在熔炼过程中氩气压力保持在0.1-0.3MPa。进一步的，所述制备方法包括以下步骤：S1，将Fe、Si、B、Co、P、Ni、Zr分别称取对应比例的重量，依次加入搅拌装置中进行充分搅拌，得到混合物，搅拌次数为3次，搅拌时间为30min；S2，将混合物放入电弧熔炼炉中进行第一次熔炼，真空度为0.05Pa，熔炼温度为1800℃，熔炼时间为2h，得到合金溶液a；S3，将合金溶液a放置在水冷装置中形成合金铸锭，循环水压设定在0.8MPa；S4，将合金铸锭放入电弧熔炼炉中进行第二次熔炼，真空度为0.1Pa，熔炼温度为2000℃，熔炼时间为3h，得到合金溶液b；S5，将合金溶液b放入旋淬炉中，制得非晶态合金带材；其中旋淬炉的喷嘴和铜辊之间距离设为0.4mm，铜辊线速度设为70m/s，喷嘴喷注压强为2.0MPa；所述喷嘴中还设有冷却系统，冷却速度在200万度/s。进一步优选的，在所述步骤S2中在熔炼开始前向电弧熔炼炉中冲入氩气进行保护，在熔炼过程中氩气压力保持在0.3MPa。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术中将非晶合金铁芯与铁芯罩之间通过隔板与支柱进行分离，同时设有隔离层对铁芯进行保护，使得非晶合金铁芯不会受到外界空气腐蚀或受到压力，从而损坏非晶合金铁芯，同时消除因涡流而产生的非晶合金变压器铁芯过热故障，避免变压器跳闸事故，从而减少事故引起的直接和间接经济损失。(2)本专利技术的非晶合金带材制备方法制得的非晶合金带材相对于现有技术提高了饱和磁化强度Bs、矩形比Br/Bs、矫顽力Hcj、导磁通(DC)、饱和磁致伸缩λs，同时降低了铁芯损耗。(3)本专利技术的非晶合金带材成分在铁和硅的含量分别处于48wt％和9.5wt％时，同时铁：钴为3，硅：硼为3的比例下，其得到的非晶合金带材的饱和磁化强度Bs、矩形比Br/Bs、矫顽力Hcj、导磁通(DC)、饱和磁致伸缩λs和铁芯损耗都更为优异。(4)结合本专利技术的制备方法和非晶合金带材成分，其中制得的最优非晶合金带材的各项性能指标为饱和磁化强度Bs2.01T、矩形比Br/Bs0.48、矫顽力Hcj25.2A/m、导磁通(DC)49umH/m、饱和磁致伸缩λs37.2×10-6和铁芯损耗6.4W/kg。附图说明图1是变压器用非晶合金铁芯整体示意图；图2是铁芯柱罩截面示意图；图3是铁轭罩截面示意图。结合附图在其上标记：1-左右铁芯柱，12-上下铁轭，2-硅钢片I，3-隔离层I，41-支撑柱a，42-支撑柱b，5-隔板I，6-硅钢片II，7-隔离层II，8-隔板II，9-支柱。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶合金变压器，包括非晶合金铁芯和线圈，所述非晶合金铁芯包括铁芯和单相铁芯罩，所述铁芯采用立体三角铁芯结构，由三个单相铁芯构成，所述单相铁芯之间采用无接缝连接；所述单相铁芯包括左右铁芯柱(1)和上下铁轭(12)，构成闭合矩形框，所述单相铁芯罩套于单相铁芯外；所述左右铁芯柱(1)和上下铁轭(12)均为等腰梯形；左右铁芯柱(1)由非晶合金柱片叠加而成，铁轭由非晶合金轭片叠加而成，柱片和轭片均为等腰梯形状，柱片和轭片的腰的延长线均通过所述单相铁芯的矩形框中心。

【技术特征摘要】
1.一种非晶合金变压器，包括非晶合金铁芯和线圈，所述非晶合金铁芯包括铁芯和单相铁芯罩，所述铁芯采用立体三角铁芯结构，由三个单相铁芯构成，所述单相铁芯之间采用无接缝连接；所述单相铁芯包括左右铁芯柱(1)和上下铁轭(12)，构成闭合矩形框，所述单相铁芯罩套于单相铁芯外；所述左右铁芯柱(1)和上下铁轭(12)均为等腰梯形；左右铁芯柱(1)由非晶合金柱片叠加而成，铁轭由非晶合金轭片叠加而成，柱片和轭片均为等腰梯形状，柱片和轭片的腰的延长线均通过所述单相铁芯的矩形框中心。2.根据权利要求1所述的非晶合金变压器，其特征在于：所述左右铁芯柱(1)截面和上下铁轭(12)截面同样为等腰梯形，组装好的整体铁芯的铁芯柱截面为正六边形，上下铁轭(12)截面为等腰梯形；所述铁轭的截面积为铁芯柱截面积的一半。3.根据权利要求1所述的非晶合金变压器，其特征在于：所述单相铁芯罩分为铁芯柱罩和铁轭罩，所述铁芯柱罩和铁轭罩首尾相连构成矩形罩，所述铁芯柱罩截面为等腰梯形，适配于铁芯柱；铁轭罩截面为正六角形，适配于铁轭。4.根据权利要求2所述的非晶合金变压器，其特征在于：所述铁芯柱罩分为铁芯柱罩a和铁芯柱罩b，铁芯柱罩a和铁芯柱罩b通过连接件相连；所述铁芯柱罩a中设有隔板和隔离层；所述隔板设于铁芯柱罩a内部，朝向铁芯柱罩b；所述隔板正面朝向铁芯柱罩a，反面朝向铁芯柱罩b。5.一种用于权利要求1中非晶合金变压器中的非晶合金带材，其特征在于：所述非晶合金带材的化学成分用重量百分比表示为：Fe为46～50wt％，Si为9～10wt％，B为2～4wt％，P为0～10.5wt％，Co为15～25wt％，Ni为5～10wt％，Zr为5wt％；其中铁与钴元素重量百分比为2～3，硅与硼的元素重量百分比为2～3。6.根据权利要求2所述的非晶合金带材，其特征在于：所述非晶合金带材的化学成分用重量百分比表示为Fe为48wt％，Si为9.5wt％，B为4.75wt％，Co为16wt％，P为8.75wt％，Ni为8wt％，Zr为5wt％；其中铁与钴元素重量百分比为3，硅与硼的元素重量百分比为2。7.一种用于权利要求2中非晶合金带材的制备方法，所述制备方法包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：范小斌，李申，顾建国，杨俊，毛剑，
申请(专利权)人：海安县申菱电器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32