本发明专利技术属于变压器制造领域，涉及一种非晶铁芯和制造方法及其高性能、低噪声、低成本变压器。所述变压器非晶铁芯在频率为50Hz，最大磁通密度为1.35T条件下的铁损≤0.20W/kg，激磁功率≤0.80VA/kg。所述变压器的铁芯采用宽度为220～500mm的铁基非晶合金宽带制成，且变压器在频率为50Hz，最大磁通密度为1.35T条件下的空载损耗≤0.25W/kg，且变压器的噪声比传统的两层铁芯叠放变压器低5～10分贝，用铜量减少约1％以上。本发明专利技术简化了变压器用铁芯制造工艺流程，避免了两层铁芯叠放情况下铁芯分别固定的复杂工艺，而且减小了铁芯装配应力导致的性能恶化、降低了噪声，减小了铁芯总高度、节省了材料成本；提高了工作效率，使非晶变压器结构更加紧凑，彻底改变了现有大容量非晶变压器铁芯的制造模式。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变压器制造领域，涉及一种非晶铁芯、该铁芯的制造方法及其高性能、 低噪声、低成本的变压器。
技术介绍
铁基非晶合金作为变压器铁芯材料具有优良的电磁特性，已经在变压器领域得到了大量应用。变压器铁芯的制造工序一般是首先用非晶合金带材卷绕成需要尺寸的矩形或环形铁芯或用“剪切_搭接”技术形成矩形铁芯，然后将铁芯在300 400°C进行一定时间的磁场热处理；再根据需要将铁芯装入保护装置或在铁芯端面涂覆环氧树脂使铁芯形状固定；最后将制好的非晶铁芯进行绕线、装配制成所需容量的非晶变压器。在上述非晶铁芯的制作方法中，热处理工艺与最后铁芯及变压器的性能密切相关。专利CN1252106A公布了一种非晶带的铁芯热处理方法，其特征在于，在外加磁场条件下，铁芯在峰值温度下保持与使功率损耗降低到最小程度所需要的均热时间相比至少长 50%的均热时间，以约0. 1 10°C /min的冷却速度将该铁芯冷却至比所述的峰值温度低约 100°C的温度，保温温度要比峰值温度至少高5°C。使用该种方法进行热处理时，可使励磁功率降低，损耗基本不变，但是上述专利技术是基于Metglas-SAl进行设计；专利CN101395682A 公布了一种配电用非晶态变压器，专利技术了变压器用非晶铁芯的热处理方法，该方法中铁芯热处理时，铁芯中心温度为300 340°C，且保持时间为0. 5小时以上，磁场强度800A/m以上，上述专利技术也是基于Metglas-2605SA1非晶带材进行研究；专利CN101575664A公布了一种非晶变压器铁芯热处理工艺，铁芯的升温速率为3 5°C /min，保温温度为460 500°C， 保温时间为1. 5小时；专利CN101640128A公布了一种非晶合金铁心的制作方法；该方法介绍了非晶带材剪切、热处理和固化的工艺，其中非晶铁芯的热处理工艺为退火温度300 5000C，退火时间7 8小时。分析以上变压器用非晶铁芯的热处理工艺可知，其基本上是基于MetglaS-2605SAl非晶带材，对于国产非晶带材的热处理工艺的研究，特别是利用宽度为220 500mm的非晶带材制造非晶铁芯的热处理工艺，未见专利技术专利。由于国产非晶带材的表观质量和性能参数以及宽度不同于MetglaS-2605SAl，使用现有工艺显然不能满足铁芯最后的性能要求；此外，上述专利技术均是针对小型铁芯进行专利技术的，在热处理过程中升温时，铁芯内外温差较小，保温时间能够较好的控制，因而在铁芯热处理时，基本不考虑铁芯尺寸对非晶铁芯热处理工艺的影响，然而对于大容量非晶铁芯，尺寸较大，铁芯传热需要一定的时间，升温过程中铁芯心部与外部温差较大(如容量为315KVA非晶铁芯在以2. 5°C / min升温时铁芯心部与外部的温差最大能够差约100°C)，使铁芯内外内部产生了应力，恶化了铁芯热处理后的性能，基于此，必须对高度为220 500mm非晶铁芯热处理工艺进行研允。目前市场上销售的变压器用非晶宽带仅有三个规格，宽度分别为142mm、170mm、 213mm，用户只能在此基础上设计变压器铁芯，铁芯截面、线圈参数的优化以及变压器形状和结构的调整等都受到一定的限制。特别是对于500kVA以上的大容量变压器，由于非晶带材宽度有限，结构上通常采用两层铁芯叠放以达到变压器的容量要求，如图1所示。这种方法无疑增加了变压器装配过程中铁芯固定的难度，导致变压器制造工艺的复杂化；其次，铁芯在制造时其两个端面都要粘结一层环氧树脂等粘结材料，以使铁芯定形。当两层铁芯叠放时，两层铁芯之间将存在一个厚度约为4mm的环氧树脂层3，使铁芯总高度额外增加，进而使线圈及变压器体积增大，成本提高；此外，铁芯叠放还容易产生额外噪声等。总之，用多层铁芯叠放来制造大容量非晶变压器的方法造成了变 压器工艺的复杂化以及变压器性能的下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非晶铁芯、该非晶铁芯的制造方法以及用该非晶铁芯制造的高性能、低噪声、低成本的变压器，即容量为500KVA以上各种类型配电变压器、风电变压器等各种用途变压器，以解决传统的500KVA以上的大容量非晶变压器需要两层或以上铁芯叠放的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案—种非晶铁芯，用于制备高性能、低噪声、低成本的变压器，其中，所述非晶铁芯单体采用宽度为220mm 500mm的铁基非晶合金宽带不经叠放直接制成，该非晶铁芯在频率为50Hz，最大磁通密度为1. 35T条件下的铁损彡0. 20W/kg，激磁功率彡0. 80VA/kg。所述非晶铁芯单体的高度与所述铁基非晶合金宽带的宽度一致为220 500mm ； 铁芯窗口长度为300mm 1200mm，窗口宽度为80mm 400mm，叠厚为80mm 300mm。所述非晶铁芯的横截面形状可为圆环形、椭圆形或者矩形。所述非晶铁芯的两个端面有环氧树脂的端面涂覆层2，该涂覆层环氧树脂的厚度为 1. 5 2. 5mmο所述铁基非晶合金宽带的横向厚度偏差在士 2μπι内，且叠片系数>0.84。所述非晶铁芯为搭接型铁芯。所述非晶铁芯为卷绕型铁芯。一种高性能、低噪声、低成本的变压器用搭接型非晶铁芯的制造方法，包括如下步骤带材剪切、铁芯成型、热处理、中间测试以及固化，其中，所述非晶铁芯单体采用宽度为 220 500mm的铁基非晶合金宽带不经叠放直接制成。所述带材剪切步骤中，带材剪切的叠层数为10 20层，且剪切后的长度偏差为士 0. 5mmο所述铁芯成型步骤中，将剪切好的非晶带材进行码放和搭接，搭接长度> 8mm，尺寸公差在0 -2. Omm之间。一种高性能、低噪声、低成本的变压器用卷绕型非晶铁芯的制造方法，包括如下步骤铁芯卷绕、热处理、中间测试以及固化，其中，所述非晶铁芯单体采用宽度为220 500mm的铁基非晶合金宽带不经叠放直接制成。所述热处理步骤中，所述非晶铁芯在磁场电流大小为100A 3000A的磁场中，保证铁芯内外温差控制在20°C以内，按如下步骤进行(1)升温阶段，以0. 5 3°C /min的升温速率，将温度升至最终保温温度300 400°C ； (2)保温阶段，保温时间为0. 5 5小时；(3)降温阶段，以0. 5 10°C /min的降温速率降至室温。所述升温阶段中，采用升温、保温、再升温的阶梯式升温方法升温至最终保温温度，其中升温阶梯为1-5个，单个阶梯的保温时间为0. 1 2小时。所述非晶铁芯的高度每增加50mm，升温阶段就多增加一个升温阶梯。所述降温阶段中，采用降温、保温、再降温的阶梯式降温方法降温至室温，其中降温阶梯为1-3个，单个阶梯的保温时间为0. 1 2小时。所述非晶铁芯的高度每增加100mm，降温阶段就多增加一个降温阶梯。所述非晶铁芯的高度每增加10mm，所述 保温时间增加5 10分钟。所述固化步骤中，在铁芯端面上涂覆环氧树脂，并在100°C 400°C的温度下保温 1 5小时进行固化。一种高性能、低噪声、低成本的变压器，容量> 500KVA，其中，所述变压器的铁芯单体采用宽度为220 500mm的铁基非晶合金宽带不经叠放直接制成，且所述变压器在频率为50Hz，最大磁通密度为1. 35T条件下的空载损耗彡0. 25W/kg。一种高性能、低噪声、低成本的变压器的制造方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种非晶铁芯，用于制备高性能、低噪声、低成本的变压器，其特征在于：所述非晶铁芯单体采用宽度为２２０ｍｍ～５００ｍｍ的铁基非晶合金宽带不经叠放直接制成，该非晶铁芯在频率为５０Ｈｚ，最大磁通密度为１．３５Ｔ条件下的铁损≤０．２０Ｗ／ｋｇ，激磁功率≤０．８０ＶＡ／ｋｇ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国栋，周少雄，陈文智，丁力栋，王建，张志英，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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