技术领域
[0001] 本
发明涉及变压器铁芯，尤其涉及一种双材料非晶立体三
相变压器铁芯。
[0002]
背景技术
[0003]
现有技术中的三相非晶
合金变压器铁芯，大都采用四框五柱或三框三柱结构，其铁芯柱横截面呈矩形，为了套装变压器线圈，其单框铁芯的一端铁轭的每层必须断开，以形成斜接缝。在装配高、低压线圈时，要将铁轭的每层断开处逐一打开捋直，当高、低压线圈套装上去后，再每层逐一合拢，接缝处用绝缘帶绑扎并用专用胶
水粘接。
[0004] 上述这种铁芯的结构有许多缺点，首先它的铁芯柱横截面呈矩形，绕线要比圆形截面的多消耗11.4%左右的
铜材。其次由于每个单相铁芯的一端铁轭都要断开，形成斜接缝，导致磁阻增加，铁芯的空载损耗也随之增加。变压器运行时，在交变
磁场的作用下，其接缝处极易引起颤动，从而产生很大的噪音。另外这种铁芯的铁轭中的磁通
密度是铁芯柱中磁通密度的1.154倍，它也导致了铁心的空载损耗进一步增加。
[0005] 因此，如何进一步降低上述立体三相变压器铁芯的空载损耗成为本发明亟待解决的技术问题。
[0006]
发明内容
[0007] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种双材料非晶立体三相变压器铁芯，以解决现有技术中的问题。本发明的双材料非晶立体三相变压器铁芯能够进一步降低现有技术中的立体三相变压器铁芯中的空载损耗。
[0008] 作为本发明的一个方面，提供一种双材料非晶立体三相变压器铁芯，包括三个结构相同的单相铁芯，每个所述单相铁芯均包括两个左右对称的铁芯柱和两个上下对称的铁轭，两个所述铁芯柱和两个所述铁轭共同围成矩形窗口，每个所述单相铁芯均与另外两个所述单相铁芯通过所述铁芯柱连接，其中，每个所述单相铁芯均由多段首尾连接的
硅钢带和非晶合金带卷绕而成，多段所述硅
钢带和非晶合金带中的第一段至第四段为所述硅钢带，其余均为所述非晶合金带，四段所述硅钢带中的第三段所述硅钢带为矩形硅钢带，其余所述硅钢带均为直
角梯形硅钢带，所述矩形硅钢带的宽度大于所述直角梯形硅钢带的宽度，且位于所述矩形硅钢带两侧的所述直角梯形硅钢带的宽度沿远离所述矩形硅钢带的方向依次递减，每个所述单相铁芯还包括长方形硅钢带
垫片，所述长方形硅钢带垫片位于所述单相铁芯的上、下铁轭上，且所述长方形硅钢带垫片位于所述铁轭上的第三段硅钢带上，每层所述第三段硅钢带之间均设置至少一片所述长方形硅钢带垫片，每片所述长方形硅钢带垫片的两侧沿宽度方向均与每层所述第三段硅钢带
焊接，所述非晶合金带均为矩形非晶合金带。
[0009] 优选地，所述多段首尾连接的硅钢带和非晶合金带的段数不大于20段，且第一段所述硅钢带靠近所述单相铁芯的内层，最后一段所述非晶合金带位于所述单相铁芯的外层。
[0010] 优选地，所述多段首尾连接的硅钢带和非晶合金带的段数为15段，且所述硅钢带的段数包括第一段至第四段，所述非晶合金带的段数包括第5段至第15段。
[0011] 优选地，所述长方形硅钢带垫片的宽度与所述第三段硅钢带的宽度相同，所述长方形硅钢带垫片的长度大于所述矩形窗口的宽度，且小于所述矩形窗口的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，所述圆弧为所述铁芯柱和所述铁轭的连接
位置，所述圆弧的圆心角为45°，所述圆弧的半径为所述单相铁芯的铁芯柱的外径圆直径的四分之一。
[0012] 优选地，所述长方形硅钢带垫片的厚度在0.15mm至0.30mm之间。
[0013] 优选地，每个所述单相铁芯的铁芯柱分别与另外两个所述单相铁芯的铁芯柱之间设置绝缘网格并通过粘结剂连接。
[0014] 优选地，所述铁芯柱和所述铁轭的外表面均涂覆粘结剂并缠绕绝缘薄带。
[0015] 优选地，三个所述单相铁芯的每个所述铁芯柱上均套设一个分半的绝缘圆筒，且所述绝缘圆筒与所述铁芯柱的间隙灌注粘结剂。
[0016] 本发明提供的双材料非晶立体三相变压器铁芯，采用了硅钢带和非晶合金两种材料，其中非晶合金带根据其特性设计裁剪成不同尺寸的等宽度的料进行卷绕，且由于非晶合金带材料的本身铁损很小，从而大大降低了整个三相变压器铁芯的损耗。另外由于硅钢带斜边开料容易，因此所述单相铁芯的第一段到笫四段都采用硅钢带，并且在第三段的上下铁轭部分的每层之间都增加长方形硅钢带垫片，通过该方式增加了铁轭的横截面积，从而减小铁轭中的磁通密度，进一步降低整个三相变压器铁芯的空载损耗。
[0018] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明提供的双材料非晶立体三相变压器铁芯的结构示意图。
[0019] 图2为本发明提供的组成双材料非晶立体三相变压器铁芯的单相铁芯的结构示意图。
[0020] 图3为本发明提供的多段首尾连接的硅钢带和非晶合金带的结构示意图。
[0021] 图4为本发明提供的单相铁芯的铁芯柱的横截面示意图。
[0022] 图5为本发明提供的单相铁芯及单相铁芯上圆弧的放大示意图。
[0023]
具体实施方式
[0024] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0025] 作为本发明的一个方面，如图1和图2所示，提供一种双材料非晶立体三相变压器铁芯10，包括三个结构相同的单相铁芯100，每个所述单相铁芯100均包括两个左右对称的铁芯柱110和两个上下对称的铁轭120，两个所述铁芯柱110和两个所述铁轭120共同围成矩形窗口130，每个所述单相铁芯100均与另外两个所述单相铁芯100通过所述铁芯柱110连接，其中，每个所述单相铁芯100均由多段首尾连接的硅钢带140和非晶合金带160卷绕而成，多段所述硅钢带140和非晶合金带160中的第一段至第四段为所述硅钢带140，其余均为所述非晶合金带160，四段所述硅钢带140中的第三段所述硅钢带140为矩形硅钢带141，其余所述硅钢带140均为直角梯形硅钢带142，所述矩形硅钢带141的宽度大于所述直角梯形硅钢带142的宽度，且位于所述矩形硅钢带141两侧的所述直角梯形硅钢带142的宽度沿远离所述矩形硅钢带141的方向依次递减，每个所述单相铁芯100还包括长方形硅钢带垫片150，所述长方形硅钢带垫片150位于所述单相铁芯100的上、下铁轭120上，且所述长方形硅钢带垫片150位于所述铁轭120上的第三段硅钢带上，每层所述第三段硅钢带之间均设置至少一片所述长方形硅钢带垫片150，每片所述长方形硅钢带垫片150的两侧沿宽度方向均与每层所述第三段硅钢带焊接，所述非晶合金带160均为矩形非晶合金带。
[0026] 本发明提供的双材料非晶立体三相变压器铁芯，采用了硅钢带和非晶合金两种材料，其中非晶合金带根据其特性设计裁剪成不同尺寸的等宽度的料进行卷绕，且由于非晶合金带材料的本身铁损很小，从而大大降低了整个三相变压器铁芯的损耗。另外由于硅钢带斜边开料容易，因此所述单相铁芯的第一段到笫四段都采用硅钢带，并且在第三段的上下铁轭部分的每层之间都增加硅钢带垫片，通过该方式增加了铁轭的横截面积，从而减小铁轭中的磁通密度，进一步降低整个三相变压器铁芯的空载损耗。
[0027] 具体地，如图1和图2所示，所述不等截面立体三相变压器铁芯10包括三个结构完全相同的单相铁芯100，每个单相铁芯100与另两个单相铁芯100之间连接后形成如图2所示的立体三相变压器铁芯结构，每个所述单相铁芯100都包括铁芯柱110和铁轭120，由图1可以看出，以图1中所示方向为例，每个所述单相铁芯100包括左右对称的铁芯柱110和上下对称的铁轭120，两个所述铁芯柱110和两个所述铁轭120共同围成中间的矩形窗口130。需要说明的是，如图3所示，为多段首尾连接的硅钢带140和非晶合金带160的结构示意图，在多段所述硅钢带中，靠近中间位置的一段硅钢带的形状为矩形，其他所述硅钢带的形状均为直角梯形。而所述非晶合金带160均为矩形。通过这样的硅钢带140和非晶合金带160卷绕得到的所述铁芯柱的横截面为锯齿状，如图4所示铁芯柱的横截面的示意图。
[0028] 可以理解的是，为了进一步降低三相变压器铁芯的空载损耗，降低三相变压器的噪音，并节约绕制线圈所消耗的铜材。本发明提供的双材料非晶立体三相变压器铁芯10由三个完全相同的、各自独立的单相铁芯100立体拼合而成，每个单相铁芯100是由若干条不同尺寸的硅钢带140和非晶合金带160卷绕而成，开始卷绕的第一段到第四段的带材全部是硅钢带140，从第五段开始直到最后卷绕的带材全部是非晶合金带160，每个所述单相铁芯100的铁心柱110的横截面由若干个梯形和若干个平行四边形所组成，并在同一个外接圆的半圆中，每个平行四边形和梯形有一条边在该外接圆的半圆的同一条直径上，每个平行四边形有一个内角为60°。在每个单相铁芯100的上、下铁轭120中由第三段硅钢带绕制的部分，在它的每层之间都左右对称夹垫一片或两片长方形硅钢带垫片150，长方形硅钢带垫片
150的宽度与所述第三段硅钢带的宽度相同，所述长方形硅钢带垫片150的长度大于所述矩形窗口130的宽度，且小于所述矩形窗口130的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，所述圆弧为所述铁芯柱和所述铁轭的连接位置，所述圆弧的圆心角为45°，所述圆弧的半径为所述单相铁芯的铁芯柱的外径圆直径的四分之一。长方形硅钢带垫片150的两条短边与第三段硅钢带的表面分別焊接成二条直线
焊缝，以形成良好的磁通路，这样使每个单相铁芯的铁轭的横截面积大于它铁芯柱的横截面积。
[0029] 作为所述双材料非晶立体三相变压器铁芯的一种具体地实施方式，所述多段首尾连接的硅钢带140和非晶合金带160的段数不大于20段，且第一段所述硅钢带140靠近所述单相铁芯100的内层，最后一段所述非晶合金带160位于所述单相铁芯100的外层。
[0030] 为了使得空载损耗降低的效果最优，作为一种优选地实施方式，如图3所示，所述多段首尾连接的硅钢带140和非晶合金带160的段数为15段，且所述硅钢带140的段数包括第一段至第四段，所述非晶合金带160的段数包括第5段至第15段。
[0031] 具体地，如图3所示，以图3所示方向为例，位于右侧的A1至A4段为硅钢带140，A5至A15段均为非晶合金带160，所述硅钢带140中第三段A3为矩形硅钢带141，而第一段A1、第二段A2和第四段A4均为直角梯形硅钢带142。位于所述矩形硅钢带141上侧的所述直角梯形硅钢带142的宽度沿远离所述矩形硅钢带141的方向逐渐递减，位于所述矩形硅钢带141下侧的所述直角梯形硅钢带142的宽度也是沿远离所述矩形硅钢带141的方向逐渐递减，但是位于所述矩形硅钢带141上侧的多段所述直角梯形硅钢带142的宽度不同于位于所述矩形硅钢带141下侧的所述直角梯形的硅钢带142的宽度。
[0032] 为了使得空载损耗降低的效果最优，作为一种优选地实施方式，如图3所示，所述硅钢带140包括四段首尾连接的硅钢带，即图3中的A1至A4，第三段所述硅钢带为所述矩形硅钢带，即图3中所示的A3硅钢带为所述矩形硅钢带，且第一段硅钢带A1位于靠近所述单相铁芯的内层，第四段硅钢带A4位于所述单相铁芯的外层，所述长方形硅钢带垫片150位于所述铁轭120上的每层第三段硅钢带A3上。
[0033] 需要说明的是，由图3可以看出，第一段硅钢带A1的尾宽与第二段硅钢带A2的头宽相同，第二段硅钢带A2的尾宽与第三段硅钢带A3的头宽相同，第三段硅钢带A3的尾宽与第四段硅钢带A4的头宽相同，其中第三段硅钢带A3的头宽与第三段硅钢带A3的尾宽相同。
[0034] 还需要说明的是，由图3可以看出，非晶合金带160包括第五段非晶合金带A5至第十五段非晶合金带A15，每一段的非晶合金的宽度均不相同。
[0035] 应当理解的是，图3所示的硅钢带140和非晶合金带160的结构仅为示例性的，且图3中的虚线框仅为划分硅钢带140和非晶合金带160所需使用，并不属于硅钢带140和非晶合金带160的结构的一部分。
[0036] 还应当理解的是，图3中所示的非晶合金带160中A5至A15的宽度是逐渐递减的，即第五段非晶合金带A5的宽度最宽，而第十五段非晶合金带A15的宽度最窄，图3中所示的A5至A15仅作为示例性，并不表示实际尺寸。
[0037] 作为所述长方形硅钢带垫片150的实施方式，所述长方形硅钢带垫片的宽度与所述第三段硅钢带的宽度相同，所述长方形硅钢带垫片的长度大于所述矩形窗口的宽度，且小于所述矩形窗口的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，所述圆弧为所述铁芯柱和所述铁轭的连接位置，所述圆弧的圆心角为45°，所述圆弧的半径为所述单相铁芯的铁芯柱的外径圆直径的四分之一。
[0038] 为了进一步的增加铁轭120的横截面积，具体地，如图5所示，所述长方形硅钢带垫片150的宽度（图中未示出）与所述第三段硅钢带的宽度相同，所述长方形硅钢带垫片150的长度L大于所述矩形窗口的宽度，且小于所述矩形窗口的宽度与两个圆弧弧长之和，其中，如图5所示，所述圆弧101为所述铁芯柱110和所述铁轭120的连接位置，所述圆弧101的圆心角为45°，所述圆弧101的半径为所述单相铁芯100的铁芯柱110的外径圆直径的四分之一。
[0039] 如图5所示，所述矩形硅钢带的宽度在上述条件限制下的效果最佳。
[0040] 进一步地，所述长方形硅钢带垫片的厚度在0.15mm至0.30mm之间。
[0041] 为了使得每个所述单相铁芯的铁芯柱分别与其他两个单相铁芯的铁芯柱进行连接，每个所述单相铁芯的铁芯柱分别与另外两个所述单相铁芯的铁芯柱之间设置绝缘网格并通过粘结剂连接。
[0042] 进一步具体地，所述铁芯柱和所述铁轭的外表面均涂覆粘结剂并缠绕绝缘薄带。
[0043] 优选地，三个所述单相铁芯的每个所述铁芯柱上均套设一个分半的绝缘圆筒，且所述绝缘圆筒与所述铁芯柱的间隙灌注粘结剂。
[0044] 如图1和图2所示，所述双材料非晶立体三相变压器铁芯10由三个完全相同的单相铁芯100立体拼合而成，每个单相铁芯100是由若干条不同尺寸的非晶合金带160和硅钢带140卷绕而成，其铁芯柱110的横截面由若干个梯形和若干个平行四边形所组成，并在同一个外接圆的半圆中，每个单相铁芯的窗口为矩形。
[0045] 在对所述双材料非晶立体三相变压器铁芯进行绕制时，根据所需的不同尺寸，用纵剪机分条切割非晶合金带料，用开料机斜边切割硅钢带。当这些不同尺寸的非晶合金带材和硅钢带准备好后，就可以开始卷绕。把矩形的卷绕芯
块安装在卷绕机的回转头上。先在芯块上卷绕硅钢带，依次从第一段卷绕到第四段，在卷绕至第三段时，在它的上下铁轭部分上的每层之间都夹垫一至二片长方形硅钢带垫片，所述长方形硅钢带垫片的两条短边分别与该层第三段硅钢带的表面焊接，形成两条直线焊缝。卷绕好四段后的单相铁芯先要进行第一次
退火，炉内
温度控制在摄氏800-820度之间，
真空度保持在100帕以下。退火后的单相铁芯再安装到卷绕机上进行第二次卷绕，从第五段的非晶合金带开始卷绕，一直卷绕到非晶合金带最后一段为止，然后再把它放到
退火炉中进行第二次退火。炉温控制在摄氏350-400度之间，炉内用氮气（N2）保护，退火后的单相铁芯表面要涂刷胶水密封固定，然后把三个单相铁芯立体拼装起来，拼缝间夹垫绝缘网格，用绝缘带把铁芯柱和铁轭各自缠绕，
捆紧。在双材料非晶立体三相变压器铁芯的每个铁芯柱上都套上一个分半的绝缘圆筒，绝缘圆筒与铁芯柱的间隙里灌注环
氧树脂粘结固定。
[0046] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
