一种高频变压器铁芯的制造方法及其专用模具技术

本发明专利技术提供一种高频变压器铁芯的制造方法及其专用模具，包括用于铁芯内孔成型的内撑模和用于铁芯外侧夹紧的外夹紧模，所述内撑模包括用于铁芯内转角成型的四个角撑和用于控制矩形铁芯边长的四个撑板，每个撑板支撑在相邻的两个角撑之间组成与成型铁芯内孔相同的矩形形状。本发明专利技术采用分体设置的专用模具能够通过简单操作实现支持多种不同规格纳米晶铁芯的工装夹具，且成本低；采用具有斜切贴合面的卷绕芯模可以实现卷绕芯模与铁芯的自动脱离，能够方便卷绕纳米晶带材，并轻松取下的卷绕芯模；铁芯成型后无需进行测量，即能达到铁芯要求的尺寸，且所有铁芯的尺寸精度高、一致性好。

【技术实现步骤摘要】
一种高频变压器铁芯的制造方法及其专用模具
本专利技术涉及铁芯
，特别是涉及一种高频变压器铁芯的制造方法及其专用模具。
技术介绍
变压器铁芯是电源变压器内部的导磁元件，现有变压器用磁芯材料基本上有三种：硅钢片、铁氧体和纳米晶，前两者是制造磁芯最常见的材料，但随着科技发展，许多场合(如发电厂除尘、水泥厂除尘等)需要使用大功率高频高压电源，对变压器铁芯提出了更高的要求，特别是铁芯功耗、温升、噪音成为铁芯重要的质量指标。硅钢片铁芯只适合400Hz以下的低频变压器；铁氧体材料由于其饱和磁感应强度太低导致铁芯体积和重量很大，很难将功率做大，同时还存在温度稳定性差、效率低下的问题；钴基非晶与坡莫合金均具备良好的电磁性能，但其价格及其昂贵，若用于工业产品则成本过高。铁基纳米晶(超微晶)材料是以铁为基材加入少量铌、硼、铜、硅等元素，经过急冷工艺制备的具有厚度小于0.025mm的薄片装带材，制作成铁芯后具有体积小、损耗小、频率范围宽等特点，同时铁芯的性能和稳定性也有很卓越的表现，已经广泛的应用于高频高压静电除尘行业，一般采用30mm～100mm宽度的纳米晶带材，目前该种铁芯均为矩形框设计，用纳米晶薄带通过卷绕环状铁芯，再用撑模成型，随后经过热处理、固化定型等处理工艺制成成品铁芯。现有产品存在的一些问题如下：a)行业内卷绕铁芯的绕模普遍采用具有预定外径的实铁模绕制，由于高频高压变压器铁芯一般重量在0.5Kg～50Kg左右，且体积较大，导致绕好的铁芯无法顺畅取出，操作困难。b)由于纳米晶铁芯目前没有形成国家标准，甚至行业标准也未成型，导致即便是同等功率设计的变压器对铁芯的规格设计也是不一样的，而铁芯制作成型用到的工装夹具无法实现重复再利用，造成很大的资源浪费和重复性工作。c)同时，由于纳米晶叠片存在一定的叠片系数，导致铁芯成型夹紧时，由于无法准确测量铁芯上下两个叠面的宽度，从而带来铁芯扭歪的现象，给产品的外观和性能稳定性带来了很大的困扰。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种高频变压器铁芯的制造方法及其专用模具。矩形高频变压器铁芯的内孔的四个角的圆弧半径基本是相同的，并且整个铁芯只要保证了内孔的四个角的圆弧半径的准确，则其整个产品的形状就可以确定，不同尺寸的矩形高频变压器铁芯在结构上仅仅是边长的大小不一样。因此，本专利技术的专用模具根据上述特点，只需要提供能够适合多种边长的模具，就可以满足多种规格产品的需要。基于上述构思，本专利技术解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种高频变压器铁芯的专用模具，包括用于铁芯内孔成型的内撑模和用于铁芯外侧夹紧的外夹紧模，所述铁芯置于所述内撑模和外夹紧模之间成型为矩形铁芯，所述内撑模包括用于铁芯内转角成型的四个角撑和用于控制矩形铁芯边长的四个撑板，每个撑板支撑在相邻的两个角撑之间组成与成型铁芯内孔相同的矩形形状。将现有技术中固定长度的只能完成单一规格铁芯成型的工装夹具进行了改进，根据成型后矩形铁芯的特点，将内孔成型的模具分为角撑和撑板，使转角处的模具与控制长度的模具分体设置，在成型不同规格的矩形铁芯时，只需要更换不同长度的撑板，而不需要将内撑模全部更换，实现了工装夹具的重复利用。具体的，所述四个角撑的结构相同，所述角撑为拐角为直角的L形立柱，所述L形立柱的外直角处为半径为R的圆弧面，且所述圆弧面两侧与L形立柱的两外侧面均相切，所述L形立柱的两端部设有撑板插槽；所述撑板为矩形立柱，且矩形立柱两端设有与撑板插槽匹配的插块，所述插块插设在插槽内，且所述插槽具有限制所述插块向中心靠拢的限位面。角撑和撑板通过插拔的方式进行安装，简单快捷，并且通过限位面限制角撑和撑板之间的位置关系，保证了内撑模的形状，提高了矩形铁芯的成型精度。进一步，为了便于使插块插入插槽内，所述插槽和插块上下两端的边缘均设有倒角过渡面。通过倒角过渡面进行限位导向可以实现快速插入。具体的，所述外夹紧模包括四个L形外角板、四个外夹板和用于连接相邻两个外角板的拉紧组件，四个外夹板依次连接形成与成型铁芯外形尺寸匹配的矩形，所述四个L形外角板分别压在外夹板形成的矩形的四个外转角上，且L形外角板两端分别压住两侧的外夹板，所述拉紧组件两端分别与矩形同一边上的两个L形外角板连接；所述拉紧组件包括花篮螺栓和设置在L形外角板端部的凸环，所述花篮螺栓两端的钩子勾在矩形同一边上的两个L形外角板的凸环内。外夹紧模也采用分体的结构，可以通过配置不同长度的外夹板实现不同规格的矩形铁芯的成型；采用花篮螺栓将相邻两个外转角之间的进行锁紧，通过花篮螺栓可以方便调整锁紧力，并且锁紧速度快，提高了成型效率。一种高频变压器铁芯的制造方法，其特征在于：采用上述的专用模具，具体包括以下步骤，步骤1：根据铁芯要求选择合适的纳米晶带材、撑板和外夹板，然后将n层纳米晶带材在专用卷绕芯模上卷绕成圆环形的铁芯，且保证卷绕铁芯到制定厚度；步骤2：铁芯卷绕好后，从卷绕芯模上取下，然后将铁芯大致整形为矩形的形状，将内撑模的四个角撑分别放在铁芯内孔的四角，并在相邻两个角撑之间对应放入相应尺寸的撑板，使铁芯基本成型；将规定尺寸的外夹板对应放于基本成型的铁芯的四个芯柱外侧，然后将四个L形外角板分别置于铁芯的四个外转角处，L形外角板边缘应压住外夹板，最后，分别将花篮螺栓两头的钩子勾住L形外角板上的凸环，锁紧后铁芯成型；步骤3：将带有内撑模和外夹紧模的纳米晶矩形铁芯放入高频加热炉均匀加热，以每分钟10℃的速率进行升温，控制炉温在400℃～600℃，保持三小时后再以20℃每分钟的速度降温至100℃，取出热处理好的磁芯；步骤4：通过真空含浸设备使铁芯完全浸渍在含有固化剂的改性环氧树脂内，使含有固化剂的改性环氧树脂充分填充纳米晶铁芯的层间空隙，含浸完成后取出晾干磁芯；步骤5：将磁芯放入烘箱，在80℃-150℃下固化定型8小时，取出冷却后铁芯加工完成。优选的，步骤1中同时卷绕的纳米晶带材的层数n≥2，即将纳米晶带材两两重叠或两层以上的带材重叠同时卷绕。一般制作铁芯都是以单层带材卷绕铁芯，本专利技术提出将纳米晶带材两两重叠或两层以上的带材重叠卷绕，既可以提高卷绕效率、又可以增加铁芯的叠片系数，还能够有利于铁芯尺寸的控制。进一步，步骤1中所述专用卷绕芯模包括两个分体设置的模芯和一个固定螺栓，所述模芯上设有倾斜贴合面，所述模芯贴合面贴合后用螺栓贯穿固定形成圆形芯模，且螺栓轴线与所述圆形芯模轴线重合，且贴合面与圆形芯模轴线相交并且具有一定夹角。卷绕芯模为两个结构相同的分体模芯组合而成，两个分体模芯具备采用一个螺栓穿过固定之后即为一个圆模的特点。采用斜切的两个半模芯，在拆卸掉中心的螺栓后，倾斜贴合面可以将铁心对模芯的径向力转换为轴向力，使模芯能够快速取出。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种高频变压器铁芯的制造方法及其专用模具，采用分体设置的专用模具能够通过简单操作实现支持多种不同规格纳米晶铁芯的工装夹具，且成本低；采用具有斜切贴合面的卷绕芯模可以实现卷绕芯模与铁芯的自动脱离，能够方便卷绕纳米晶带材，并轻松取下的卷绕芯模；铁芯成型后无需进行测量，即能达到铁芯要求的尺寸，且所有铁芯的尺寸精度高、一致性好。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是矩形高频变压器铁芯的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频变压器铁芯的专用模具，其特征在于：包括用于铁芯(10)内孔成型的内撑模和用于铁芯(10)外侧夹紧的外夹紧模，所述铁芯(10)置于所述内撑模和外夹紧模之间成型为矩形铁芯(10)，所述内撑模包括用于铁芯(10)内转角成型的四个角撑(20)和用于控制矩形铁芯(10)边长的四个撑板(21)，每个撑板(21)支撑在相邻的两个角撑(20)之间组成与成型铁芯(10)内孔相同的矩形形状。

【技术特征摘要】
1.一种高频变压器铁芯的专用模具，其特征在于：包括用于铁芯(10)内孔成型的内撑模和用于铁芯(10)外侧夹紧的外夹紧模，所述铁芯(10)置于所述内撑模和外夹紧模之间成型为矩形铁芯(10)，所述内撑模包括用于铁芯(10)内转角成型的四个角撑(20)和用于控制矩形铁芯(10)边长的四个撑板(21)，每个撑板(21)支撑在相邻的两个角撑(20)之间组成与成型铁芯(10)内孔相同的矩形形状。2.如权利要求1所述的高频变压器铁芯的专用模具，其特征在于：所述四个角撑(20)的结构相同，所述角撑(20)为拐角为直角的L形立柱，所述L形立柱的外直角处为半径为R的圆弧面(27)，且所述圆弧面(27)两侧与L形立柱的两外侧面均相切，所述L形立柱的两端部设有撑板(21)插槽(28)；所述撑板(21)为矩形立柱，且矩形立柱两端设有与撑板(21)插槽(28)匹配的插块，所述插块插设在插槽(28)内，且所述插槽(28)具有限制所述插块向中心靠拢的限位面。3.如权利要求2所述的高频变压器铁芯的专用模具，其特征在于：所述插槽(28)和插块上下两端的边缘均设有倒角过渡面。4.如权利要求1或2所述的高频变压器铁芯的专用模具，其特征在于：所述外夹紧模包括四个L形外角板(22)、四个外夹板(23)和用于连接相邻两个外角板(22)的拉紧组件，四个外夹板(23)依次连接形成与成型铁芯外形尺寸匹配的矩形，所述四个L形外角板(22)分别压在外夹板(23)形成的矩形的四个外转角上，且L形外角板(22)两端分别压住两侧的外夹板(23)，所述拉紧组件两端分别与矩形同一边上的两个L形外角板(22)连接；所述拉紧组件包括花篮螺栓(24)和设置在L形外角板(22)端部的凸环(25)，所述花篮螺栓(24)两端的钩子(26)勾在矩形同一边上的两个L形外角板(22)的凸环(25)内。5.一种高频变压器铁芯的制造方法，其特征在于：采用如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶，黄鸣晓，王文，
申请(专利权)人：常州市美格耐特非晶材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32