分段式卷铁心制造方法技术

一种电力变压器分段式卷铁心制造方法，卷铁心硅钢带层间有粘合剂粘接为块体，卷铁心采用音频励磁退火工艺，卷铁心的分段方法是采用电火花（爆炸腐蚀）线切割工艺、或者带锯线切割（机械加工）在卷铁心柱部（２）分断，采用电解腐蚀法对切割面进行绝缘处理获得良好效果，分段的Ｕ形铁心在套装线圈后再对接在一起使磁路完全闭合，通过铁心柱内／外侧的Ｔ形拉板结构实现分段式卷铁心柱的纵向紧固和横行夹持。铁心材料可以是硅钢带或者非晶态合金带。这种卷铁心制造方法改变了现有卷铁心变压器制造工艺，节省了环形铁心绕线机和硅钢片横剪线，提高了生产效率和铁心磁路性能，并且，使卷铁心变压器由油浸变压器领域拓展到干式树脂浇注变压器领域。

【技术实现步骤摘要】
专利技术所属领域本专利技术属于电力变压器铁心制造

技术介绍
现有的变压器铁心，无论单相或三相结构，一种是平面叠片式铁心结构，另一种是卷铁心结构(对三相卷铁心结构又有平面卷铁心三相结构和立体卷铁心三相结构之分)。平面叠铁心结构主要存在的问题是铁心接缝多导致损耗高、励磁电流大，噪声大、需要昂贵的横剪线设备投资、硅钢带利用率较低、叠片工艺太耗费工时等，另外，三相磁路不对称也影响输变电质量。于是，人们开始把目光聚焦到三相立体的卷铁心结构变压器制造上来，并获得成功。然而，卷铁心无接缝结构带来损耗和噪音降低的好处的同时也带来制造工艺的复杂性，一方面，卷铁心退火工艺麻烦、耗能，另一方面由于闭合铁心造成卷铁心变压器制造工艺和平面叠铁心变压器完全不同，卷铁心变压器必须使用特殊的绕线机在铁心柱上绕制线圈，这种情况下制造线圈是十分困难的，想要浇注线圈制造干式变压器更为困难，而且绕线的效率很低，因此需要配置更多的绕线机设备资源。这样制造卷铁心节约的横剪线投资又被增加特种绕线设备的投资所抵消。中国专利申请200610033591.8《分段式铁心结构变压器/电抗器》公开了卷铁心的分段技术及其电火花线切割分断卷铁心的方法，但没有提出切割断面的处理方法和卷铁心复原紧固技术方案。同时，铁心柱的分断还有其他可行方法。也没有提出分断卷铁心带来的噪声增加的解决方案。专利技术任务和技术方案本专利技术旨在寻找一种分段式卷铁心的制造方法，能够既可以象平面叠铁心变压器那样独立地制造线圈和铁心、然后线圈和铁心在总装工序完成装配，又可以象卷铁心变压器那样在铁心窗口转角处没有接缝，不需要铁心横剪线加工铁心片，不需要叠片、拆片和插片等繁琐作业工序。制成的分段式卷铁心变压器应该近似具备现有整体卷铁心变压器的性能水平。本专利技术构思了一种在卷铁心柱段分断卷铁心的分段式铁心制造方法，通过以下7步形成变压器的铁心磁路，①硅钢带卷料纵剪分切，②分切硅钢带通过连续卷绕形成卷铁心框，③卷铁心框通过高温退火处理消除卷绕应力，④卷铁心硅钢带层间粘合，卷铁心由层合体变成为块状实体，⑤在卷铁心框套装线圈的铁心柱段部位进行线切割分断铁心框，分成两个U形铁心，⑥对U形铁心切割断面的硅钢带片间进行绝缘处理，⑦在变压器的线圈和铁心装配时，对接面绝缘处理，复原卷铁心框成完整的环形闭合磁路。一旦卷铁心断开，断口带来的噪声增加、损耗增加、励磁电流增加等负面因素就要妥善解决，降低到可接受的最低程度。为限制铁心的磁致伸缩产生的噪声，通过真空浸渍树脂或涂覆低熔点硅酸盐类熔封料使得卷铁心硅钢带片间粘接在一起，铁心由层合体变成一个块体。对卷铁心施加音频励磁电流，通过卷铁心磁路的涡流损耗和磁滞损耗使得铁心发热实现卷铁心快速高温退火。采用电化学腐蚀方法可以实现切割面硅钢带片间桥接毛刺的断路，实现片间绝缘。并且，切割面/接合面之间需要有薄层绝缘间隔、防止两个U形铁心复原卷铁心框时接合面硅钢带片间错位形成的大面积导通的连接面，阻止接合面产生大面积的涡流损耗。接合面的良好片间绝缘、实现近似零距离的接合面磁路间隙、有效的卷铁心轴向粘合紧锢技术是分段式卷铁心制造的三个技术关键。这样，卷铁心在心柱段分断后就可以象平面叠铁心变压器那样独立制造线圈和后续总体装配了，制成的变压器又兼备卷铁心的技术性能优势。下面结合附图说明本专利技术涉及的分段式卷铁心的制造方法。图1是卷绕完成的单个卷铁心框图2是卷铁心框音频励磁法退火工艺原理3是卷铁心框在卷铁心柱部被切割分断成两段U形铁心图4是U形铁心切割断面进行电化学(电解腐蚀法)处理原理4A是电解腐蚀法处理后的分断面显微放大5是卷铁心框复原时切割面/接合面连接结构示意6是三卷铁心框Δ轭构成的三相立体分段式卷铁心结构的紧锢结构7是整个卷铁心制造的工艺流程1中，1-卷铁心轭部，2-卷铁心柱部，3-硅钢带图2中，3-硅钢带，11-卷铁心框，12-励磁线圈，13-音频励磁电源，14-谐振电容。图3中，3-硅钢带，21-上段U形带心柱轭，22-下段U形带心柱轭，23-分断面/接合面，25-硅钢带铁磁材料层，26-硅钢带表面磷化层，27-硅钢带片间粘接层。图4中，21-上段U形带心柱轭，31-电解液，32-电解池，33-阴极电极，34-电缆，35-直流电源，36-电导柔性接触垫。图4A中，23-分断面/接合面，25-硅钢带铁磁材料层，26-硅钢带表面磷化层，27-硅钢带片间粘接层，28-导电桥接毛刺。图5中，3-硅钢带，21-上段U形带心柱轭，22-下段U形带心柱轭，23-分断面/接合面，27-硅钢带片间粘接层，41-上轭分断面绝缘层，42-下轭分断面绝缘层，43-薄层绝缘间隔物。图6中，21-上段U形带心柱轭，22-下段U形带心柱轭，23-分断面/接合面，51-低压线圈，52-高压线圈，53-下轭Δ形夹件，54-上轭Δ形夹件，55-内侧T形拉板，56-外侧T形拉板，57-顶板，58-简支梁，59-纵向紧固螺钉，510-销钉轴，511-横向紧锢螺钉，512-钢环套索。图1示例出通常见到的卷铁心框，根据和线圈套装部位的区别，我们把联接两相线圈的卷铁心部分称作卷铁心轭部(1)，套装线圈的卷铁心部分称作卷铁心柱部(2)，卷铁心框是由硅钢带(3)通过卷绕制成的。卷绕形成的铁心截面轮廓可能是圆形、矩形、D形等。硅钢带冷加工卷绕成型卷铁心框后，在卷铁心框的转角处存在很大的残余弯曲应力，这种应力的存在大大影响硅钢带的导磁性能，所以，必须退火处理。传统的退火方法是在真空退火炉中长时间高温退火，降低或基本消除转角部位的应力。过高的温度会使得冷轧硅钢带的取向特性消失，所以，需要严格控制退火温度。图2示例出一种卷铁心框(11)进行音频励磁退火的方法，由于硅钢带损耗包括磁滞损耗和涡流损耗，两项合并后的总损耗和励磁频率的1.3次方成比例，那么，50Hz时损耗为1kW的铁心，500Hz时的损耗有20kW，1kHz时的损耗有50kW，所以，提高频率，能够使铁心快速发热到需要的退火温度。而且在退火温度下，由于附加了励磁磁场，对硅钢带晶体结构的励磁磁化、对增加卷铁心圆角处的硅钢带取向导磁性能非常有利。另外，由于高性能的硅钢带都是冷轧取向的，沿硅钢带纵向具有更好的导磁性能，所以并不希望太高的退火温度使卷铁心直线段(无卷绕应力)的部位降低导磁取向特性，而这种音频励磁退火方法，由于卷铁心在转角处会有更高的铁损，所以，转角处温升偏高，于是，精确控制退火温度，就可以实现卷铁心转角局部退火的梦想。由于是高温退火，励磁线圈(12)就需要是内部通水冷却的铜管才行，就像高频感应加热设备使用的感应线圈那样。这样做的目的是防止线圈导体氧化影响导电性能。当真空退火时，也可以考虑不用水冷线圈。由于对大截面铁心实施音频励磁退火时需要的功率较大，励磁线圈和卷铁心形成的电抗值很大，所以，需要采用谐振技术实现卷铁心的音频励磁退火。励磁线圈和卷铁心形成的电感匹配适当的谐振电容(14)可构成所需要频率的谐振回路，这种大功率谐振技术的音频励磁电源(13)也很容易从市场上获得。图2中示意的是串联谐振的谐振方法，当谐振电容(14)和电感并联时就是并联谐振，串联谐振和并联谐振两种方法都可以获得大的音频励磁电流，实现卷铁心的音频励磁退火。如果卷铁心硅钢带(3)片间涂覆硅酸盐熔封料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分段式变压器卷铁心的制造方法，包括硅钢带或者非晶合金带制造的卷铁心，其特征在于：通过以下７步形成变压器的铁心磁路，①硅钢带卷料分切，②硅钢带分切料通过连续卷绕形成卷铁心框，③卷铁心框通过高温退火处理消除卷绕应力，④卷铁心硅钢带层间粘合，卷铁心由层合体变成为块状实体，⑤在卷铁心框套装线圈的铁心柱段部位进行线切割分断卷铁心框，分成两段Ｕ形铁心，⑥对Ｕ形铁心切割断面硅钢带片间进行绝缘处理，⑦在变压器的线圈和铁心装配时，对接面绝缘处理，复原卷铁心框成完整的环形闭合磁路。

【技术特征摘要】
1.一种分段式变压器卷铁心的制造方法，包括硅钢带或者非晶合金带制造的卷铁心，其特征在于通过以下7步形成变压器的铁心磁路，①硅钢带卷料分切，②硅钢带分切料通过连续卷绕形成卷铁心框，③卷铁心框通过高温退火处理消除卷绕应力，④卷铁心硅钢带层间粘合，卷铁心由层合体变成为块状实体，⑤在卷铁心框套装线圈的铁心柱段部位进行线切割分断卷铁心框，分成两段U形铁心，⑥对U形铁心切割断面硅钢带片间进行绝缘处理，⑦在变压器的线圈和铁心装配时，对接面绝缘处理，复原卷铁心框成完整的环形闭合磁路。2.根据权利要求1所述的卷铁心的制造方法，其特征在于硅钢带连续卷绕形成卷铁心框(11)过程中，在硅钢带(3)层间连续涂覆低熔点硅酸盐类熔封料，在卷铁心框高温退火时熔封料熔融形成硅钢带片间粘合层(27)，卷铁心由硅钢带层合体变成为块状实体。3.根据权利要求1或2所述的卷铁心的制造方法，其特征在于对卷铁心框(11)施加音频励磁电流，通过磁路的涡流损耗和磁滞损耗使得铁心发热，实现快速高温退火，甚至实现转角局部退火。4.根据权利要求1所述的卷铁心的制造方法，其特征在于卷铁心框(11)在高温退火后、线切割分断前真空浸渍树脂粘合剂并固化处理，卷铁心由硅钢带层合体变成为块状实体。5.根据权利要求1所述的卷铁心的制造方法，其特征在于卷铁心柱部(2)切割分断方法为带锯线切割、或者圆盘锯切断的机械切割方法；除电火花线切割形成的分断面外，对机械切割断面进一步磨床磨蚀加工。6.根据权利要求1或5所述的卷铁心的制造方法，其特征在于卷铁心框(11)的切割断面通过原电池反应的电化学腐蚀方法溶断硅钢带片间桥路毛刺(28)，实现片间绝缘。7.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长增，张向增，
申请(专利权)人：张长增，张向增，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]