[发明专利]内冷式变压器卷铁芯

说明书

技术领域

本发明涉及一种卷绕铁芯式变压器，特别是一种带有内冷通道的立体变压器卷铁芯结构，属于电力变压器制造技术领域。

背景技术

变压器是配电系统中大量使用的重要电器，它通过升高或降低电压配合完成电力的经济输送、分配与安全使用。随着电气工业的迅猛发展，对于电力变压器的电压、容量等功能要求和空载、温升、绝缘、寿命等性能要求越来越高、越来越多，而改善功能和性能所涉及的核心技术之一在于变压器的铁芯。铁芯可分为叠片式铁芯和卷绕式铁芯(简称卷铁芯)，后者采用较薄的高导磁冷轧硅钢片制造，充分发挥薄片涡流损耗低的优势，具有相对于叠片式铁芯体积小、损耗低和噪声低的特点。而立体卷铁芯变压器比平面卷铁芯变压器性能更优越，它由三个框式的卷铁芯元件相互结合而成，三个框式的卷铁芯元件相互结合的部分构成铁芯柱，内绕组和外绕组分别同芯地套装在三个芯柱上。卷铁芯的问世，特别是立体卷铁芯的问世，为新一代电力变压器的发展提供了新的方向，它比传统的铁芯具有明显优势，特别是在节能环保方面具有更多的优势，然而其铁芯内部仍然存在高温内核区域，并且其温度很难被降低，技术尚不成熟，有待进一步发展。

中国发明专利CN201110139988.6公开了一种非包封立体卷铁心非晶合金干式变压器，其冷却道仅布设在铁芯柱的外围，三维立体铁芯柱为实心结构，这种外冷式芯柱结构的冷却效果不够理想，而且现有铁芯的内圈是矩形纵切面，卷到外面卷绕好时四个角成近似圆形，铁芯柱的截面为矩形、阶梯形或多边形，非真圆形，这种框式卷铁芯元件在其横轭和竖芯柱之间的结合部之间的内应力极不均匀，导致铁芯在强大的电磁场中易变形。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有的立体卷铁芯在冷却结构上存在的缺陷，提供一种内冷式变压器卷铁芯，通过在卷铁芯元件形成过程中所产生的内冷式结构，显著改善了变压器铁芯的冷却和散热效果。

本发明的目的之二在于通过对卷铁芯元件的纵切面形状和截面形状的新结构设计，采用带有双弧形的跑道外形和真圆型截面的铁芯磁路来增强立体卷铁芯的整体稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下内冷式变压器卷铁芯技术方案：

三维立体卷铁芯1由三个卷铁芯元件11构成，其中每个卷铁芯元件11具有封闭的磁路，所述的每个卷铁芯元件11包括两个直线部111和两个圆弧部112，所述的封闭的磁路由每个卷铁芯元件11的两个直线部111分别与两个圆弧部112首尾衔接形成，其纵断面为跑道形，三个卷铁芯元件11的六个直线部111相互两两结合组成三维立体卷铁芯1的三个铁芯柱12，三个卷铁芯元件11的六个圆弧部112形成联接三个铁柱的上下六个弧形铁轭。所述的铁芯柱12上从内到外同芯套装有低压绕组2和高压绕组3。所述的每个卷铁芯元件11的两个直线部111上分别设有沿其中心线伸展的冷却槽13，并且相邻的两个卷铁芯元件11上的两个冷却槽13的槽口两两相对扣合，从而在每个所合成的铁芯柱12内部形成一条横截面为孔形的内冷通道(13，13)。

其中所述的内冷通道(13，13)沿铁芯柱12的中心线贯通整个或部分铁芯柱12。

其中所述的内冷通道(13，13)的上端或上下两端具有与变压器冷却绝缘介质连通的开口。

其中所述的卷铁芯元件11的横截面为半圆型，所述的立体卷铁芯1的每个芯柱12的横截面为真圆型或近似真圆形。

其中所述的卷铁芯元件11由多层具有弹性的对接式铁芯片料10叠卷而成，每层铁芯片料10的开口交错设置，开/闭轭结构设置在每层铁芯片料10的开口处。所述的开/闭轭结构为形成在卷铁芯元件11的两个圆弧部中的一个上的搭接缝结构。

其中所述的铁芯片料10包括多层，各铁芯片料10的厚度相等。其中每层铁芯片料10占据卷铁芯元件11的一个层序；所述的每层铁芯片料10具有由两个侧边和端边构成的轮廓，所述的两个侧边轮廓形状取决于该铁芯片料10所在的卷铁芯元件11的对应层序的截面形状尺寸、框架形状尺寸；所述的两个端边轮廓形状取决于所在的卷铁芯元件11的对应层序的开轭位置和开/闭轭结构的形状；每层铁芯片料10还具有沿所述轮廓的厚度方向延伸的边缘形状，所述的边缘形状取决于所在的卷铁芯元件11的对应层序的横截面的边缘轮廓形状。