非叠片型铁心零间隙磁路三相节能变压器制造技术

非叠片型铁心零间隙磁路三相节能变压器，是中大型变压器制造领域中一项结构和工艺改进的多重技术，其中有以零间隙磁路以获得最低铁损和最低工时制造成本，而以卷铁心代替叠片铁心的技术，可以使圆形截面铁心和矩形截面铁轭获得最佳的工艺配合，降低铁心叠装成本，降低磁损，适合功率从几十瓩到几十万瓩级的芯式或壳式三相变压器制造，是变压器结构和工艺技术的重大创新。

【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术属于电学中的变压器
，涉及变压器的磁路结构和制造工艺，具体地说，是创建一种新结构新工艺的节能变压器。
技术介绍
变压器的基本原理是通过电磁感应，将一种交流电压改变为另一个电压，其基本结构是电路(包括绕组和外电路)和磁路的交链，以实现电能和磁能的相互转化。为减少磁能损耗，铁心通常由一片片薄硅钢片叠制而成，要将绕组放进磁路，磁路就必须分段制作留出开口，然后嵌入绕组，再作封口处理，磁路上必然留下许多空气接缝间隙——称为磁路间隙，磁路间隙虽然很小，但因空气的导磁率远低于铁磁物质，所以空气隙磁路的磁阻仍然很大，必须以一定的励磁电流，用以增加磁动势以克服磁阻，也就是说，必须增加励磁电流。加大励磁电流即意味着增加变压器的空载损耗；另外，在传统三相变压器中，铁心截面是圆形，用不同宽度的叠片叠成圆形，不如铁轭的矩形叠片截面叠制方便，工艺特别复杂，叠制要求非常严格，使制造变压器的工时效率非常低。总之，现有变压器存在空载损耗大，工艺结构复杂，制造成本高，有待重大结构改进。
技术实现思路
本专利技术的目的，是通过结构改进，简化变压器叠装工艺，降低制造成本；减小损耗，提高效率、实现变压器结构和工艺的节能改造。本专利技术涉及变压器的磁路结构的重大改进，叠片工艺的创新性简化。本专利技术首先采用了与现有传统变压器有所不同的结构和工艺路线，那就是零间隙磁路的变压器新结构和新工艺技术，有关零间隙磁路结构技术和工艺，详见中国专利技术专利申请201310160702.1《零间隙磁路自封闭型变压器》，本专利技术是以该专利技术为基础，对三相变压器结构和工艺所作的进一步技术改进。传统变压器靠精细的叠装工艺的保证，使之符合绕组的外形和最小的磁路间隙。但结果是，虽然化很大的工时成本，仍旧无法将空载电流降到更低的水平。小型E型变压器从有间隙磁路向C型变压器的进化，其实质上是将无法控制的磁路间隙向精密加工的零间隙磁路的转化，启示着大型变压器也同样可以从人工精细工艺叠装向零间隙磁路的改进。为了使铁心与铁轭结合面零间隙紧密配合，除了需要对结合面精加工处理外，如何才能在实际变压器中减少甚至消除铁心与铁轭结合面的磁路间隙，如何利用零间隙磁路的特有结构，将原来叠片结构无法采用的新结构相结合，既要结构简单合理，又要施工简便易行，当然更重要的和最终结果，还是要达到变压器的节能高效和降低装配成本的两大目标。本专利技术是这样实现的，一种主要由绕组、铁心和铁轭三大部分组成的三相变压器，其特征是，铁心为非叠片型圆形截面结构；铁轭为硅钢片叠合型矩形截面结构；铁心与铁轭间构成零间隙磁路结构。本专利技术的技术效果是明显的，首先，零间隙磁路的新结构可以有效减小变压器磁路接缝间隙，降低磁阻，使变压器有较小的空载励磁电流和铁损，提高了变压器的效率；其次，采用圆截面的铁心，相同截面积和相同匝数的绕组，圆截面绕组的导线长度最短，电阻最小，可以降低变压器的铜损；而由于采用零间隙磁路结构，铁心与铁轭可能分体制造叠装，铁心就可以采用非叠片型代替叠装叠片，从而降低变压器的制造难度和工时成本。附图说明图1、现有传统三相芯式变压器磁路一层叠片的结构图。图2、现有传统三相芯式变压器磁路芯部剖面图。图3、本专利技术的零间隙磁路三相芯式节能变压器的部件外形示意图。图4、本专利技术的零间隙磁路三相芯式节能变压器的整体外形示意图。图5、带有凹形圆槽铁轭的局部纵剖图。图6、带有凹形圆槽铁轭的铁心局部横剖图。图7、卷铁心产生涡电流的原因分析图。图8、制造完成的卷铁心外形示意图。图9、商品取向卷材裁剪线图。图10、不同商品取向片材裁剪线图。图11、本专利技术的零间隙磁路三相壳式变压器的结构外形示意图。具体实施方式本专利技术的变压器磁路结构定义与传统变压器不同，必须另作定义。在本专利技术书中：铁心(1)：仅指处于绕组中的磁性器件。绕组(2)：指变压器的电链，是变压器交流电流进入和流出的器件。铁轭(3)：指变压器中使铁心中的磁流相互连通、完成回路的磁性器件。磁路：指变压器的磁链，是变压器的整个磁体，包括铁心、铁轭的总称。在传统变压器中：心部：也称芯部、心柱、芯柱，相当于本专利技术的铁心(1)。轭部：也称磁轭，指变压器中使铁心完成磁链的器件，包括上轭、下轭，可能还有旁轭，相当于本专利技术的铁轭(3)。铁芯：是指变压器的磁链，包括变压器心部和轭部的整个磁体的总成，相当于本专利技术的磁路。绕组(2)：也称线圈，与本专利技术的绕组(2)定义相同。采用重新定义，目的是为了清晰区别本专利技术结构概念上与现有技术的不同，防止混淆。本专利技术中的绕组(2)定义与传统变压器相同，但铁心的名称与传统大相径庭，传统的铁芯指全部磁性器件，包括了心部和轭部。传统的三相变压器，虽然由许多叠片叠装而成，但心部与轭部连成共同磁路，不可分割，所以铁芯也成为变压器心部和轭部的总称。而本专利技术中铁心的定义仅指处于绕组中的磁性器件，相当于传统定义中的心部，之所以要重新定义，目的是在于完全不同的工艺路线，因为将传统定义中的铁芯拆分成为本定义中的铁心加上铁轭二大部件，就可以将原有传统变压器的心部和轭部合在一起的叠装过程，改进为本专利技术的铁心和铁轭分别叠装，从而将传统工艺操作中的难度，和质量上不能确保精度的二大弊端，都能通过本专利技术所述的零间隙磁路结构技术加以克服改进。所以本专利技术的变压器工艺和结构，是属于开创性的专利技术创造，故必须以不同的结构定义以示区别。以广为使用中的叠装式变压器而论，传统思路总认为将变压器心部和轭部连接在一起考虑，可以通过叠片交叉换位相互弥补接缝间隙处的磁阻。但在具体实践中，这一观念既不可能大幅减少间隙磁阻，又造成叠装工艺的繁琐复杂、费工费时。在传统小型单相变压器中，为了减小变压器的空载损耗，小型单相变压器从以磁路间隙无法控制的E形硅钢片，插入绕组的铁芯结构，由铁芯致密度也无法保证的工艺，演变到C型变压器的零间隙磁路，再发展到无间隙磁路的环型变压器和R型变压器，可以说大大减少了气隙磁阻，降低了空载损耗。而现有的大量传统三相变压器，其工艺还是叠片工艺，应该还停留在插片式E型单相变压器类同的模式中，还没有类似C型变压器的零间隙磁路在三相变压器中出现，致使变压器空载损耗无法大幅降低，这就是本专利技术的创新方向——零间隙磁路的基础概念，将铁心和铁轭之间的结合面加工到精密的尺寸，就如同C型变压器一样可以实现零间隙磁路的结构改进。也就是说，仿照单相C型变压器的零间隙磁路的观念，将三相变压器的铁心与铁轭分开叠装，然后再组装成品，以代替二者合在一起叠装的传统方法，以它们结合面的精加工代替传统变压器的精确叠装，既可以大幅降低磁阻损耗，又能大大简化叠装工艺，降低叠装的难度和成本。图1所示为现有传统三相心式变压器铁芯磁路一层叠片的结构图。在三个芯柱上安装三个绕组，就成为一台三相心式变压器，它比同功能的三台单相变压器节省磁路材料，所以在全球三相电系统中获得广泛应用。图1中，三种规格尺寸的裁片，拼成一层叠片，先用左边的二至三片叠装，然后用右边的二至三片叠装，直至叠到规定的厚度，当然这种铁心是矩形截面，所需绕组也为矩形。但是，相同截面的矩形绕组的用铜量为圆形绕组的至少1.13倍，很不经济，用铜量多更意味着绕组电阻值增加，所以负载损耗大，再加上叠片间隙大，空载电流增加，空载损耗也大，变压器的效率降低，因此，心部一般不设计成矩形而多数采用圆形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主要由绕组、铁心和磁轭三大部分组成的三相节能变压器，其特征是，铁心为非叠片型圆形截面结构；铁轭为硅钢片叠合型矩形截面结构；铁心与铁轭间构成零间隙磁路结构。

【技术特征摘要】
1.一种主要由绕组、铁心和磁轭三大部分组成的三相节能变压器，其特征是，铁心为非叠片型圆形截面结构；铁轭为硅钢片叠合型矩形截面结构；铁心与铁轭间构成零间隙磁路结构。2.根据权利要求1所述的三相节能变压器，其特征是，磁路中的非叠片型铁心(1)是由软铁卷绕或者由磁粉填充而成；铁心和铁轭是独立分体部件；绕组(2)和铁心(1)整体在总组装前也为一体的中间独立部件；铁心(1)和铁轭(3)间具有经精加工的结合面，结合面为零公差配合。3.根据权利要求1或权利要求2所述的三相节能变压器的制造方法，其特征是，以铁心和铁轭的分别叠装代替磁路的共同叠装；以铁心和铁轭结合面的精加工代替磁路的精密定位叠装。4.根据权利要求3所述的三相节能变压器的制造方法，其特征是，制造过程包括铁心卷绕或填充、绕组制造、铁轭制造、结合面精加工、总装、其它附件安装。5.根据权利要求3所述的三相节能变压器的制造方法，其特征是，铁轭采用垂直叠装。6.根据权利要求3所述的三相节能变压器的制造方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：於岳亮，雷雪，
申请(专利权)人：上海稳得新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31