[发明专利]变压器非晶钢铁芯

说明书

本发明涉及变压器的非晶金属铁芯。

由Ballard和Klappert共同发明并转让给本发明同一受让人的美国专利第4，734，975号中所公开的变压器与本发明的变压器属同一类型，并被引用在本申请书中作为最接近的参考现有技术。这种变压器包括由许多非晶钢薄带制成的铁芯和分别围绕在铁芯腿上的预制线圈部件。这种变压器的每个预制线圈部件一般是用包绝缘层的金属线卷绕在空心电绝缘材料的线圈架上制成的。通常，该空心线圈架的内表面围成矩形的线圈窗口.后者围绕相关联的铁芯腿。该窗口由二面相隔开的通常是平行的端壁和两面相隔开的侧壁结合而成。

上述线圈窗口的截面并非正好是矩形的。一般来说，其侧壁的内表面稍微带些凹形，而其各个角是倒圆角或是斜角形的（由于与预制线圈组工艺有关联的原因）。这种并非正好是矩形的线圈架使该窗口的截面很难高效率地用来容纳铁芯腿，特别是当铁芯腿具有用来与该线圈窗口紧密配合的矩形截面的周边时。侧壁的凹形内表面在线圈窗口与这种铁芯腿之间形成多余的间隙，而其圆形或斜角形的角又势必妨碍铁芯腿各个角的理想定位。

本发明的目的是使这种线圈窗口能得到更有效的利用，特别是在这样的变压器内，即，其中被包围的铁芯腿由非晶钢带沿着从线圈窗口的一个侧壁到另一个侧壁的方向层叠而成，并且，钢带的宽度延展在该线圈窗口的端壁之间。

另一目的是按这样的方式来构制铁芯，即，由上述钢带构成的铁芯腿具有与所还线圈窗口截面形状更接近一致的截面形状。

上述型式非晶钢铁芯制作中的一个步骤是退火工序，该道工序中，在适当温度条件下烘烤铁芯以消除前面各制作步骤中形成的剩余应力。这道退火工序是在将铁芯腿插入线圈窗口之前完成的。

本发明的另一个目的是在退火期间以这样一种方式在铁芯上施加夹紧力，即，使铁芯腿的截面形状在退火后与以后要容纳铁芯腿的线圈窗口的截面形状更接近一致。

实施本发明的一种方式是提供如下制作的非晶钢铁芯变压器的铁芯和线圈组件。提供一种其窗口总体上（但不精确地）是矩形截面的线圈部件。该线圈窗口由两面相隔开的通常是平行的端面和两面隔开的略呈凹形的侧面结合而成。还提供一种其铁芯腿包括许多层叠的，基本对齐的非晶钢带的铁芯，每条钢带的两边缘以带的宽度相隔开、而其中心区置于两边缘的中央。所述带宽大致为线圈窗口两端面间的距离。所述钢带的特征是：其中心区有比边缘区稍大的厚度。在把铁芯与线圈部件配对前，使铁芯在某一温度条件下通过烘烤进行退火以消除其中的剩余应力，然后，使之缓慢冷却。退火期间，通过对铁芯腿的钢带的两边缘区施加挤压力来挤压铁芯腿，使得在这些边缘区腿的厚度与挤压前的厚度相比有所减小，从而，使铁芯腿截面形状能与线圈窗口的截面形状更加一致。在这样退火和挤压之后，把铁芯腿插入线圈窗口中，铁芯腿的厚度与线圈窗口的所述略呈凹形的面之间的距离相等。

为了更好的理解本发明，必须参照以下的结合附图的说明，附图中：

图1是实施本发明的一种变压器的局部剖面的侧视立视图。变压器的铁芯是以剖面示出的，而线圈部件是以局部剖面示出的。

图2是图1的线圈部件之一的局部剖面端视图;

图2A是图2的线圈部件内转角区域的放大截面图;

图3是表示制作图1铁芯的某些叠片的放大示意图;

图4是图1铁芯的侧面立视图，其上示出加在铁芯上的退火用的金属构件，为简明起见，图4中未示出叠片或接合面;

图5是沿图4中剖线5-5视向的断面图;

图6是穿过制成的组件的铁芯腿之一的放大的剖面图，同时，示出围绕该铁芯腿的、构成线圈窗口的绝缘构件。

下面参照图1，图中示出的铁芯和线圈组件包括闭合型的非晶钢铁芯10，该铁芯包括一对隔开的垂直地延伸的腿21和两水平地延伸的轭19与23，两轭的上端和下端分别与两腿互相连接。两线圈部件28分别围绕在两铁芯腿21上。

铁芯是由非晶钢带材制成的，例如，可从Allied-Signal公司买到的非晶钢，如Metglas  2605-S2非晶钢。正如在前述美国专利4，734，975中所公开的，参照其附图1和1A，可把上述带材按以下方法制成铁芯：通过卷绕使其形成环形结构4，再沿径向将该环形结构切断以形成叠片块1-2，然后，围绕芯轴将该叠片块一组一组地互叠（或嵌套）起来，以形成带有阶梯搭接合面16的环形结构10。产生构成环形结构10的叠片的另一种方法是用平的带材切成该叠片，即，在适当的位置将带材切断，以产生具有适当的长度的叠片。