分段式铁心结构变压器/电抗器制造技术

一种分段式卷铁心结构制成的变压器／电抗器，铁心的分段方法是采用电火花线切割工艺在铁心的心柱段分断，分段的铁心套装线圈后再对接在一起使磁路完全闭合。铁心材料甚至可以是非晶态合金材料。这种铁心结构和制造方法改变了卷铁心变压器制造工艺，开创了卷铁心电抗器的制造新工艺，节省了环形铁心绕线机，节省了硅钢片横剪线，而产品的性能参数基本维持了卷铁心产品的性能参数；相对叠铁心变压器，降低了损耗和噪声，降低了励磁电流，节省了材料，提高了生产效率；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，方便了箔式线圈的使用，也使卷铁心变压器／电抗器在线圈故障时更换维修成为可能。

【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设备铁心制造
，亦属于变压器或电抗器制造

技术介绍
现有的电力设备，如变压器或电抗器的铁心，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)。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，材料利用率低、噪声大、需要昂贵的横剪线设备投资、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卷铁心结构上来，开发成功三相平面和立体的卷铁心结构变压器。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。这样制造铁心节约的横剪线又被增加特种绕线设备的投资所抵消。另外，卷铁心变压器在绕组线圈故障时，想更换线圈几乎是不可能的。对于铁心电抗器产品，铁饼的制造是非常耗费资源的，突出表现在铁饼的剪片和叠片工序，现有的技术就是按照铁饼的高度把硅钢片剪切成碎片，然后再叠制成铁饼使用，一台电抗器可能需要成千上万片铁饼片，其剪切和叠制耗费生产工时可想而知，电抗器的造价就贵在这里。专利技术任务和技术方案可以说，铁心结构总体上决定了变压器或电抗器制造工艺(包括工艺设备和工艺流程)，也就从总体上决定了其制造成本。本专利技术旨在寻找一种铁心结构及其制造方法，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。本专利技术构思了一种电火花线切割加工铁心或铁饼的方法，把卷制或叠积在一起的硅钢片铁心柱段整体电火花线切割分断，可获得铁饼或带心柱的铁轭段，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，又兼备卷铁心工艺特点和技术性能优势，这种方法适用于变压器和电抗器铁心的制造。下面结合附图说明本专利技术涉及的铁心结构和加工方法。图1是单相卷铁心结构示意2是卷铁心折线分断面结构示意图(正视图和左视图)图3是心柱含有磁路间隙的平面卷铁心结构示意4是四卷铁心框构成的三相平面变压器铁心结构示意5是三卷铁心框构成的三相平面变压器铁心结构示意6是三卷铁心框△轭构成的三相立体卷铁心结构示意6.1是三相立体卷铁心结构的一个独立卷铁心框示意7是心柱含有磁路间隙的三相立体卷铁心结构示意8示例出三相立体变压器或电抗器的结构图和装配关系图4-图8中给出结构的正视图和俯视图。图1-图8中，1-上段U形带心柱轭，2-下段U形带心柱轭，3-接合面。图3中和图7中，4-铁饼，5-磁路间隙，6-铁饼柱。图8中，7-线圈。图1示意出一般单相变压器卷铁心的铁心框，它的铁心截面可以是圆形或矩形或其他形状。硅钢片的层面垂直于两段铁心闭合时形成的环形磁路平面。在它的铁心柱段适当位置电火花线切割分断，分成上下两个U形带心柱轭，当线圈套装入下段U形带心柱轭(2)后，再放置上段U形带心柱轭(1)可使磁路完全闭合。其接合面(3)可以粘接也可以不粘接。不粘合对接的好处是使得变压器的绕组更换或修复成为可能。一般接合面(3)位于铁心柱段的上端，这样，装配绕组线圈后对接铁心时能够观察铁心柱段对位的准确性。尽管这种铁心结构比无缝卷铁心增加了2个接缝，但由于接缝在铁心柱段，所以磁力线仍然沿硅钢片轧制方向，而且由于电火花线切割加工分断铁心柱的精度极高，所以，切割断面可以完全复原吻合，接合面增加的磁路间隙长度几乎可以忽略，即是说增加的磁阻是极为有限的，由此带来的铁心附加损耗和励磁电流的增加也是有限的。和叠片式铁心相比，由4个角接缝变成2个直接缝，接缝数减少了50％，所以，铁心磁路性能上的进步是显著的，其工艺质量和工艺效率也大大提高，更重要的是节省了昂贵的硅钢片横剪线设备投资。一旦卷铁心被分断，那么传统卷铁心变压器的制造工艺就会发生根本性改变，就没必要再使用环形铁心专用绕线机绕制线圈。这样又节约了昂贵的环形铁心绕线机设备投资，而且环形铁心绕线机的绕线效率低下的瓶颈制约被打破，一旦绕组线圈能独立制造，就可以采用浇注工艺或其它特别工艺制造高性能的线圈，使卷铁心变压器开始由油浸式时代步入干式变压器时代。为了进一步提高接合面(3)处的接合可靠性和减小附加损耗，增加粘接面积，可将接合面(3)进一步加工成折线形切割面，见图2示意的结构。电火花线切割加工这种曲折面是非常简单的事情。这样，上下两部分U形带心柱轭对接后，形成一种类似榫式接合结构，而且提高了对位精度。当两部分需要粘接结合时，曲折面大大增加了粘接面积，提高了结构强度。曲折面使磁力线穿透接合面时磁力线发散区域不在一个平面上，能够减小接合面处的附加铁损。当铁心应用于电抗器产品时，需要在铁心磁路中适度增加磁路间隙以增加磁阻，这时，把铁心柱段进行多次电火花线切割分断，就可获得图3示意的电抗器铁心结构。分断的铁心柱段就成为铁饼(4)，铁饼(4)之间介入非磁材料隔板，获得磁路间隙(5)。切割加工完成的铁饼(4)和磁路间隙(5)一起叠装，进一步树脂浇注成一个整体铁饼柱(6)。这样，电抗器铁心装配时就是上下两部分U形带心柱轭和两段铁饼柱的对接组装形成完整的电抗器铁心磁路。图4示意出由4个相同卷铁心框组成的三相平面变压器铁心。单框铁心结构同单相铁心相同。这种卷铁心的截面一般是矩形的，也可以是内侧半圆形的，三相绕组线圈套装在内部的三个柱上。其加工方法是4个卷铁心框整体装配后在铁心柱段电火花线切割分断铁心。接合面(3)可以是线切割形成的平面或曲折面。图5示意出由3个卷铁心框组成的三相平面变压器铁心。单框结构同单相铁心相同。这种卷铁心框的截面可以是矩形的，也可以是半圆形的，内框内侧半圆形和外框外侧半圆形组合成圆形铁心柱。三相绕组线圈套装在三个柱上。其加工方法是3个卷铁心框整体装配后在铁心柱段电火花线切割分断铁心。接合面(3)可以是线切割形成的平面或曲折面。图6示意出由3个相同卷铁心框组成的三相立体变压器铁心。图6.1示意了其中一相的独立的完整的卷铁心框。这种卷铁心框的截面轮廓是半圆形的，相邻卷铁心框的柱段并列使两个半圆组合成圆形铁心柱，相邻卷铁心框的轭段首尾相连组成三相变压器铁心的Δ轭。三相绕组线圈套装在三个组合心柱上。其加工方法是3个相同的卷铁心框整体装配成立体结构的铁心后，在铁心柱段电火花线切割分断铁心。接合面(3)可以是线切割形成的平面或曲折面。图7示意出由3个相同卷铁心框组成的三相立体电抗器铁心。这种卷铁心框的截面轮廓是半圆形的，相邻卷铁心框的柱段并列使两个半圆组合成圆形铁心柱，相邻卷铁心框的轭段首尾相连组成三相电抗器铁心的Δ轭。三相绕组线圈套装在三个组合心柱上。其加工方法是3个相同的卷铁心框整体装配成立体结构的铁心后，在铁心柱段电火花线切割分断铁心。把铁心柱段进行多次电火花线切割分断，就可获得图7示意的立体电抗器铁心结构。分断的铁心柱段就成为铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器／电抗器卷铁心结构，具有铁轭和铁心柱部分，其特征在于：构成每相卷铁心磁路的铁心至少分成上下两段，上段Ｕ形带心柱轭（１）和下段Ｕ形带心柱轭（２）对接使磁路闭环时的分断面／接合面（３）在铁心柱段上；铁心磁路需要增加气隙磁阻时，在两段Ｕ形带心柱轭对接时的接合面（３）位置介入放置第三部分铁饼柱（６）或磁路间隙（５）。

【技术特征摘要】
1.一种变压器/电抗器卷铁心结构，具有铁轭和铁心柱部分，其特征在于构成每相卷铁心磁路的铁心至少分成上下两段，上段U形带心柱轭(1)和下段U形带心柱轭(2)对接使磁路闭环时的分断面/接合面(3)在铁心柱段上；铁心磁路需要增加气隙磁阻时，在两段U形带心柱轭对接时的接合面(3)位置介入放置第三部分铁饼柱(6)或磁路间隙(5)。2.根据权利要求1所述的铁心，其特征在于上段U形带心柱轭(1)和下段U形带心柱轭(2)对接使磁路闭环时的接合面(3)是铁心柱经线切割形成的平面断面或折线形曲折面断面。3.根据权利要求1所述的铁心，其特征在于三个相同卷铁心框组成三相立体结构的铁心，每个卷铁心框的截面轮廓是半圆形的，相邻卷铁心框的柱段并列使两个半圆组合成圆形铁心柱，相邻卷铁心框的轭段首尾相连组成三相立体铁心的Δ轭；三个心柱接合面(3)是铁心柱经线切割形成的平面断面或折线形曲折面断面。4.根据权利要求1所述的铁心，其特征在于三相磁路的三个上段铁心和三个下段铁心的轭段和柱段全部在一个平面内，形成平面铁心结构；三个心柱接合面(3)是铁心柱经线切割形成的平面断面或折线形曲折面断面。5.一种卷铁心结构的单相或三相变压器/电抗器，包括铁心、线圈和结构紧固件等，其特征在于构成每相卷铁心磁路的铁心至少分成上下两段，上段U形带心柱轭(1)和下段U形带心柱轭(2)对接使磁路闭环时的分断面/接合面(3)在铁心柱段上；铁心磁路需要增加气隙磁阻时，在两段U形带心柱轭对接时的接合面(3)位置介入放置第三部分铁饼柱(6)或磁路间隙(5)；线圈(7)装配于分段式铁心的铁心柱段上。6.根...

【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]