变压器铁芯，包括套装绕组的铁柱、联接各铁柱构成闭合磁路的铁轭和夹紧装置，该铁芯由三个相同的卷铁芯元件两两组合而成，每个卷铁芯元件包括依次相接的第一直部、第一弧部、第二直部和第二弧部，纵断面为上下带有双弧形的跑道形；其中各直部的高度相同，各弧部的曲率半径相同，三卷铁芯元件的六个直部分别两两结合形成三个铁柱，其六个弧部形成联接三个铁柱的上下六个铁轭。卷铁芯元件由多层开口对接式的铁芯片料叠卷而成，每个片料的开口交错设置，开/闭轭结构设置在每个片料的对接开口处。本发明专利技术采用的四维成形法占有场地和动力小，可实现成形与开轭工艺同时完成，不必开轭切割，各点应力均匀，而且工艺简单，易于卷紧控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变压器制造
，具体涉及一种新式，特别是一种由三个双弧形卷铁芯元件合成的三维立体卷铁芯及采用四维成型法制造铁芯的技术。
技术介绍
众所周知，铁芯是构成电力变压器磁路不可缺少的核心部件，它由铁芯柱和铁轭两部分组成，铁芯柱上套装有绕组，而铁轭使整个磁路形成闭合回路。现有卷绕式铁芯(简称卷铁芯)由一硅钢带连续卷绕制成，三维立体卷铁芯由3个卷铁芯元件合成，这种铁芯的具有相同的平行中心线的三个铁芯柱呈三角形布置，每个铁芯柱由2个相邻卷铁芯元件两两扣合而成，构成由三个框架组合成的三相变压器的三柱立体结构，在垂直于中心线的横 截面上三个铁心柱的中心的连线为等边三角形，三相绕组套装在三个铁芯柱上，成正三角形布置。由于三个铁芯柱体的磁路对称分布，使得空载电流也是对称分布，卷铁芯比传统的叠层式铁芯具有显著的优点，整体体积更小、铁芯损失减小，而立体卷铁芯比卷铁芯具有更多的优势。目前立体卷铁芯元件的制作采用了卷绕成形法，即将一张裁剪好的铁芯片料(也叫导磁材料、带材、铁芯胚材)通过卷绕设备卷制成卷铁芯元件。下面结合四个现有技术专利举例说明卷绕成形法及用该方法制造卷铁芯存在的问题。专利号为01215038. X的技术公开了一种D型卷绕式三维立体变压器，它的卷铁芯元件为采用卷绕成形法制成的由4个直部组成的矩形铁芯，由于这种铁芯结构的导磁材料在两个直部之间不可避免地形成了集中的剧烈的弯曲变形，所以应力集中在四个角的弧部，应力不均匀导致铁芯稳定性较差，且没有设置开/闭轭结构，然而无开/闭轭结构的卷铁芯元件对于后续的套装绕组工艺和更换绕组操作增添了极大的困难。专利号为97221225. 6的技术公开了一种变压器铁芯卷绕装置，从它可进一步了解卷绕成形法各工序所动用的专用设备多，工艺操作复杂，生产效率低，制造成本昂贵，需要较大的卷绕拉力，由于多层并联的导磁材料存在的弹力给铁芯定形造成困难，较大的卷绕拉力仍不能有效压紧铁芯，并且还会使导磁材料的内部晶格发生改变需增加后续回火处理工艺予以恢复。专利号为02130844. 6的专利技术专利公开了一种空间三角对称R型电力变压器铁心卷绕成形控制方法，它是卷绕成形法的辅助方法，该方法采用复杂的运动控制装置，以对带材在卷绕工艺中的运动进行实时检测和纠偏，使带材从准确的位置送入卷绕设备，运动控制装置还可控制步进电机的速度，以实现对带材的送进速度的实时纠偏，显然，该减小铁芯横截面和实体的成形误差的控制装置非常复杂。由于卷绕成形法卷制的卷铁芯元件不宜设置开/闭轭结构的自身闭合铁芯，所以无法在芯柱上套装已绕制成的绕组部件，为解决这一问题，01248127. O号技术专利提供了一种卷铁心绕线机，通过这种卷铁心绕线机，可以在自身闭合铁芯上直接绕制线绕组，但绕制箔绕组还需专门的设备。由此可见，现有技术的铁芯卷绕成形法很难制作套装箔绕组的卷铁芯，存在作业性恶化的诸多问题，这些不利影响使其发展与应用受到严重制约。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种克服了上述作业性恶化的诸多问题的新式变压器立体卷铁芯，它由三个相同的卷铁芯元件框架合成，每个卷铁芯元件具有双弧形外形轮廓，铁芯应力均匀，卷铁芯元件由多层开口对接式导磁片料叠卷而成，不像R形铁芯里面是直的，而是有冷却槽，使卷铁芯温度下降至少6°C，寿命延长一倍以上，而且便于安装和更换线圈。本专利技术的另一个目的是提供一种用四维成形法制造这种构成立体卷铁芯的卷铁芯元件的方法，通过将铁芯截面(二维)和外形(二维)同时定形，并利用开口对接式铁芯片料的弹力帮助压紧自身，不仅解决了现有卷绕法需要较大的卷绕拉力仍不能有效压紧铁芯的问题，且可利用短料，可减小磁阻，制造成本低。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案。—种变压器铁芯，包括套装绕组的铁柱、联接各铁柱构成闭合磁路的铁轭和夹紧装置，所述的三个铁柱具有平行的相同的对称中心线，呈正三角形布置，所述的三个铁柱与上下六个铁轭共同构成三相三柱立体铁芯结构，该立体铁芯结构由三个相同的卷铁芯元件I两两组合而成。所述的每个卷铁芯元件I包括依次相接的第一直部11、第一弧部12、第二直部13和第二弧部14，卷铁芯元件I的纵断面为上下带有双弧形的跑道形；并且三个卷铁芯元件I的六个直部分别两两结合形成所述的三相三柱立体铁芯结构的三个铁柱，三个卷铁芯元件I的六个弧部形成联接三个铁柱的上下六个铁轭。所述的卷铁芯元件I由多层具有弹性的开口对接式的铁芯片料10叠卷而成，每个铁芯片料10的开口交错设置，开/闭轭结构设置在每个片料10的对接开口处。其中所述的开/闭轭结构设置在卷铁芯元件I的第一弧部12或者第二弧部14上。所述的开/闭轭结构包括第一开/闭轭结构120和第二开/闭轭结构230，第一开/闭轭结构120和第二开/闭轭结构230中的至少一个为搭接式结构。其中所述的每个卷铁芯元件I的第一直部11包括第一纵向平面111和第一纵向圆柱面112，并且第一纵向平面111与第一纵向圆柱面112相交形成的第一直部11的横截面形状为半圆形；所述的每个卷铁芯元件I的第二直部13包括第二纵向平面131和第二纵向圆柱面132，并且第二纵向平面131与第二纵向圆柱面132相交形成的第二直部13的横截面形状为半圆形；所述的第一直部11的第一纵向平面111与第二直部13的第二纵向平面131之间的夹角B为120°。其中所述的卷铁芯元件I的第一直部11和第二直部13的高度H相同，第一弧部12和第二弧部14的曲率半径R相同，其中第一直部11的第一纵向圆柱面112、第二直部13的第二纵向圆柱面132分别为半圆形圆柱面。所述的卷铁芯元件I的第一弧部12、第二弧部14的截面形状与第一直部11、第二直部13的截面形状相同，卷铁芯元件I的第一弧部12、第二弧部14的弯曲形状为半圆弧。第一冷却槽113设置在所述的卷铁芯元件I的第一直部11的第一纵向平面111上，并沿纵向Y伸展；第二冷却槽133设置在所述的卷铁芯元件I的第二直部13的在第二纵向平面131上，并沿纵向Y伸展，并且第一冷却槽113和第二冷却槽133在各两两结合的 卷铁芯元件I所合成的铁柱内相对啮合形成一条冷却通道(113，133)，其上端或上下两端具有与变压器冷却绝缘介质连通的开口。本专利技术还采用了制造如上所述的变压器铁芯的方法，包括以下步骤a、按工艺文件计算铁芯片料10的厚度、宽度、长度并准备铁芯片料10 ；b、根据步骤a确定的铁芯片料尺寸和形状准备四维成型架模具20 ；C、将铁芯片料10按层序摆放在四维成型架模具20上形成卷铁芯雏形11 ；d、用固定件将卷铁芯雏形11固定，分段焊缝制成卷铁芯预形12 ；e、将卷铁芯预形12从模具20中退出，形成卷铁芯成形件13 ；f、将卷铁芯成形件13退火或浸漆定形，制成卷铁芯元件I。进一步的，本专利技术变压器铁芯的制造方法中步骤a所述的准备铁芯片料10工序还包括以下步骤al、根据每个直部高度H、直部之间的距离L、每个弧部曲率半径R、单层厚度D、层序和开轭位置I确定每层铁芯片料10的长度数据，将导磁带料分断裁剪出各层的段状的铁柱坯料IOa和铁轭坯料IOb ；a2、根据每个直部高度H、直部之间的距离L、每个弧部曲率半径R、单层厚度D、层序I和第一直部11、第一弧部12、第二直部13、第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变压器铁芯，包括套装绕组的铁柱、联接各铁柱构成闭合磁路的铁轭和夹紧装置，所述的三个铁柱具有平行的相同的对称中心线，呈正三角形布置，所述的三个铁柱与上下六个铁轭共同构成三相三柱立体铁芯结构，该立体铁芯结构由三个相同的卷铁芯元件两两组合而成，其特征在于：所述的每个卷铁芯元件(1)包括依次相接的第一直部(11)、第一弧部(12)、第二直部(13)和第二弧部(14)，卷铁芯元件1)的纵断面为上下带有双弧形的跑道形；三个卷铁芯元件(1)的六个直部分别两两结合形成所述的三相三柱立体铁芯结构的三个铁柱，三个卷铁芯元件(1)的六个弧部形成联接三个铁柱的上下六个铁轭；所述的每个铁柱的横截面为真圆；所述的卷铁芯元件(1)由多层开口对接式的铁芯片料(10)叠卷而成，每个铁芯片料(10)的开口交错设置，开/闭轭结构设置在每个片料(10)的对接开口处。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马志刚，
申请(专利权)人：广东岭先技术投资企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：
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