[发明专利]新型无缝卷铁心变压器

说明书

技术领域：

本发明涉及电工和电器技术领域的变压器，特别是涉及壳式卷铁心变压器，包括三相变压器和单相变压器。

背景技术：

目前，变压器铁芯分为叠片式和卷铁心两大类，卷铁心变压器具有铁心填充率高、空载电流小、节能节材等许多优点。但大部分卷铁心都需要切割成两半，以便套在预制成型的线圈上，这样一方面使磁路中留有接缝，增大磁阻和损耗，另一方面，大型铁心难以切割，限制了卷铁心在大型变压器上的应用；环形铁心虽然无接缝，但只能用于单相变压器，而且线圈的绕制工艺复杂；R形变压器和三角形立体卷铁心变压器是采用变宽度硅钢带卷制的铁心，成本较高，也难以制造大型变压器。

本发明的目的是为了克服现有卷铁心存在接缝和难以用于大型变压器的缺陷，实现新型的三相和单相无缝卷铁心变压器，创建变压器结构的新模式，达到节能、节材并提高变压器综合性能的目的。

发明内容：

新型无缝卷铁心变压器由线圈、多个无缝卷铁心、变压器支架和底座构成，每个无缝卷铁心由宽度相等的硅钢带或非晶合金带卷绕在绝缘底筒上制成；绝缘底筒可分拆成两半，事先套在预制成型的线圈上，并相互锁紧。绝缘底筒是用高强度的绝缘材料(例如用玻璃纤维加强的环氧树脂)制成。底筒与线圈之间留有一定间隙，可使用专用设备转动底筒，将等宽的硅钢带或非晶合金带卷绕在绝缘底筒上。(要求线圈截面为圆形，底筒截面为环形)。这一卷绕过程类似于R形变压器和三角形立体卷铁心变压器卷绕线圈的工艺，只是用于绕制线圈的铜线换成了绕制卷铁心的硅钢带，由于硅钢带很薄(0.3mm以下)，宽度也较窄，因此卷绕时不需要太大的张力，降低了对专用卷绕设备的要求。无缝卷铁心是一个一个单独卷绕成型的，由于可将巨型的卷铁心分解成多个单独的无缝卷铁心绕制，大大降低了制造大型卷铁心的难度，使其适用于各种大型变压器。

此外，还可采用类似环形绕线机的专用环形绕带机，将硅钢带卷绕在绝缘底筒上(绝缘底筒要先固定好)。这种卷绕方式不仅适用于圆形横截面的线圈，也适用于各种非圆截面的线圈(例如椭圆形或矩形截面的线圈)。

单相无缝卷铁心变压器的线圈(平面)为矩形，线圈角部为弧形过渡，多个无缝卷铁心分为对称的两组，分别套在矩形线圈的左右两边。每组卷铁心的数量为2至15个，根据变压器的大小确定。

三相无缝卷铁心变压器的线圈也为矩形，线圈角部为弧形过渡，A相线圈的左边与B相线圈的右边并拢在一起，B相线圈的左边与C相线圈的右边并拢在一起，C相线圈的左边与A相线圈的右边并拢在一起，两两之间用绝缘垫隔离并包扎紧，形成三角形立体分布；多个无缝卷铁心分为三组，分别套在AB、BC、CA三个并拢的绕组上。

无论是单相变压器还是三相变压器，无缝卷铁心都是水平叠放的，卷铁心之间垫有柔性绝缘垫；各卷铁心的轴线同心，并垂直于水平面，线圈穿过各组卷铁心的中心，因此线圈都是直立的。各组铁心的上下两端装有坚固的绝缘夹板，通过螺杆将上下夹板拉紧，夹紧各组卷铁心；上下夹板同时起到承托和固定线圈的作用，上下夹板和螺杆都是变压器支架的一部分，变压器铁芯和线圈通过下夹板固定在底座上。

对于中小型干式变压器，线圈可采用树脂灌注作为主绝缘，并提高线圈的强度。

对于油浸的电力变压器，线圈内部以及线圈与铁心之间应设置散热通道，以利变压器油循环散热，为此，可在线圈绕制过程中植入绝缘支架或管道，并与线圈捆扎为一体；在线圈与卷铁心之间预留了间隙，为了使两者之间相互固定，可在线圈和铁心之间植入多条扁平的软管，(软管平行于线圈的走向，并相互保持一定间隔。)软管的一端封闭，从另一端加压注入环氧树脂，树脂固化后将线圈和铁心之间固定并保持两者之间的散热通道；硬化后的软管成为支架的一部份。

还可以采用交联聚乙烯电缆绕制变压器线圈，进一步改善线圈的绝缘条件，制成安全性高的无缝卷铁心电缆变压器。

无缝卷铁心卷绕好以后一般不进行退火处理，虽然简化了工艺过程，但对铁损有一定影响。未经退火的卷铁心，硅钢带保持了绕制过程中产生的拉应力，如果采用HI-B取向硅钢带，拉应力可使其磁畴宽度减小，涡流损耗降低。(参见“变压器铁心制造工艺”机械工业出版社，2000年10月第一版，第161页。)

附图说明：

图1.单相无缝卷铁心变压器结构示意图

图2.绝缘底筒示意图

图3.单相无缝卷铁心变压器采用变截面线圈的结构

图4.三相无缝卷铁心变压器结构示意图

图5.三相无缝卷铁心变压器上、下夹板平面图

图6.大型非晶合金无缝卷铁心变压器结构示意图