[发明专利]一种提高铁芯填充率的铁芯结构及其剪切、装配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁芯结构优化技术，具体为一种提高铁芯填充率的铁芯结构及其剪切、装配方法。

背景技术

铁芯是电力变压器的重要组成部分，它既是变压器的磁通回路，又是变压器的支撑核芯，其重量占变压器总重量的百分之三十以上，而且产品越大，这一比例越大，所以铁芯成本的多少对变压器总的制造成本有着举足轻重的影响。因此，在变压器制造当中很重要的一个环节就是铁芯的设计。

我国变压器制造业通常采用企业内的标准铁芯设计图纸，多年来，人们一直在寻找降低铁芯成本的捷径，铁芯截面优化计算是实现这一捷径的重要方法之一。为了充分利用线圈内的空间，变压器铁芯常采用阶梯性叠积式，即铁芯由多级不同宽度的硅钢片叠积而成，其轮廓为圆形，截面在圆内是上下对称的结构。

针对变压器铁芯截面优化问题，一些研究者对变压器铁芯截面提出了多种优化方法。中国专利(授权公开号CN105845427A)提出了一种基于粒子群优化的变压器铁芯截面设计方法，采用此设计方法，可以快速求得变压器铁芯设计方案。中国专利(授权公告号CN101013624)使用一种变压器铁芯截面优化设计方法，辅助工具计算，可大大减化人工劳动程度。中国专利(授权公告号CN201765913U)提出一种新型电力变压器铁芯柱，增加油道的设计，从而使其散热性更好，且更好地减少了因发热而造成的铜损和铁损。中国专利(授权公告号CN102208274A)通过编程求解最优铁芯截面的设计。综上，上述专利中都采用程序计算变压器铁芯的最优截面，解放了人工求解，提高了计算速度，却没有从结构上对铁芯截面进行实质性改进，未达到理想的填充系数。

目前，电力变压器铁芯一般采用相同的多级矩形截面结构，而各级叠片的宽度和厚度通常在铁芯直径确定以后，通过查表取值而唯一确定。铁芯的有效横截面积，直接影响到空载损耗、铁芯直径、以及线圈内径。因此，铁芯截面优化可以有效的节约变压器的制造成本，具有重要意义。针对以上现状，从产品设计的节材与节能方面考虑，有必要提出一种铁芯截面优化结构及方法，能有效降低变压器铁芯成本与空载损耗。而目前能够满足上述要求的技术方案尚未见报道。

发明内容

针对现有技术中铁芯截面填充率低、铁芯制造成本高以及空载损耗大等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种提高铁芯填充率的铁芯结构及其剪切、装配方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种提高铁芯填充率的铁芯结构，铁芯的芯柱或轭均为由多级梯形截面结构叠装成的多边形截面，芯柱截面或轭截面中相邻两级梯形的相邻底边长度相同。

所述多级梯形截面结构平行叠装。

每一级梯形截面为整体结构或拼接结构。

所述多级梯形截面结构分为两部分，各部分平行叠装后对称拼接为整体铁芯。

铁芯的芯柱或轭的截面还具有矩形，其与梯形共同组成芯柱或轭的截面。

本发明一种提高铁芯填充率的铁芯剪切、装配方法，包括以下步骤：

将硅钢片卷料按与扎制方向成规定角度进行纵剪，形成梯形料；

对梯形料按规定角度及单片硅钢片的长度进行横剪，形成多个单片硅钢片；

将多个单片硅钢片叠装成铁芯的一个级，截面为梯形；

根据上述方法叠装出不同规格的多个级；

多个级叠装成一个铁芯。

硅钢片纵剪开料角度与硅钢片扎制方向不大于3度，横剪采用与硅钢片扎制方向为40～50度正反刀相间剪切方式。

叠装后的铁芯芯柱和轭形成多边形横截面，铁芯横截面的整体形状分别满足主柱、旁柱、上下轭的截面任意形状要求。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.与同容量的三相立体卷铁芯相比，本发明由于采用梯形结构的单级铁芯截面，有效提高了铁芯填充率，经验证，可节省铁芯材料20％，降低了成本，同时，三相线圈可以独立绕制，绕制完成后再与立体叠铁芯的芯柱部分进行套装，然后再叠插上轭，叠装方便，减少装配时间，提高工装效率。

2.优化铁芯的开料方法，虽然增加了铁芯片的级数，但是总的叠片数量是不变的，对叠片而言是没有增加工作量的，降低了叠装难度，更容易加工出符合工艺和技术要求的变压器铁芯。

3.本发明采用叠片方式组装铁芯，可独立绕制线圈，使线圈结构更加紧密，增强抗短路能力。

附图说明

图1为本发明铁芯纵剪开料结构示意图；

图2为本发明铁芯横剪开料结构示意图；

图3A为本发明铁芯主柱截面的第一种叠片结构示意图；