專利名稱：變壓器鐵芯及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于變壓器制造技術領域，具體涉及一種新式變壓器鐵芯及其制造方法，特別是一種由三個雙弧形卷鐵芯元件合成的三維立體卷鐵芯及采用四維成型法制造鐵芯的技術。
背景技術：
眾所周知，鐵芯是構成電力變壓器磁路不可缺少的核心部件，它由鐵芯柱和鐵軛兩部分組成，鐵芯柱上套裝有繞組，而鐵軛使整個磁路形成閉合回路?，F有卷繞式鐵芯(簡稱卷鐵芯)由一硅鋼帶連續(xù)卷繞制成，三維立體卷鐵芯由3個卷鐵芯元件合成，這種鐵芯的具有相同的平行中心線的三個鐵芯柱呈三角形布置，每個鐵芯柱由2個相鄰卷鐵芯元件兩兩扣合而成，構成由三個框架組合成的三相變壓器的三柱立體結構，在垂直于中心線的橫 截面上三個鐵心柱的中心的連線為等邊三角形，三相繞組套裝在三個鐵芯柱上，成正三角形布置。由于三個鐵芯柱體的磁路對稱分布，使得空載電流也是對稱分布，卷鐵芯比傳統(tǒng)的疊層式鐵芯具有顯著的優(yōu)點，整體體積更小、鐵芯損失減小，而立體卷鐵芯比卷鐵芯具有更多的優(yōu)勢。目前立體卷鐵芯元件的制作采用了卷繞成形法，即將一張裁剪好的鐵芯片料(也叫導磁材料、帶材、鐵芯胚材)通過卷繞設備卷制成卷鐵芯元件。下面結合四個現有技術專利舉例說明卷繞成形法及用該方法制造卷鐵芯存在的問題。專利號為01215038. X的實用新型公開了一種D型卷繞式三維立體變壓器，它的卷鐵芯元件為采用卷繞成形法制成的由4個直部組成的矩形鐵芯，由于這種鐵芯結構的導磁材料在兩個直部之間不可避免地形成了集中的劇烈的彎曲變形，所以應力集中在四個角的弧部，應力不均勻導致鐵芯穩(wěn)定性較差，且沒有設置開/閉軛結構，然而無開/閉軛結構的卷鐵芯元件對于后續(xù)的套裝繞組工藝和更換繞組操作增添了極大的困難。專利號為97221225. 6的實用新型公開了一種變壓器鐵芯卷繞裝置，從它可進一步了解卷繞成形法各工序所動用的專用設備多，工藝操作復雜，生產效率低，制造成本昂貴，需要較大的卷繞拉力，由于多層并聯的導磁材料存在的彈力給鐵芯定形造成困難，較大的卷繞拉力仍不能有效壓緊鐵芯，并且還會使導磁材料的內部晶格發(fā)生改變需增加后續(xù)回火處理工藝予以恢復。專利號為02130844. 6的發(fā)明專利公開了一種空間三角對稱R型電力變壓器鐵心卷繞成形控制方法，它是卷繞成形法的輔助方法，該方法采用復雜的運動控制裝置，以對帶材在卷繞工藝中的運動進行實時檢測和糾偏，使帶材從準確的位置送入卷繞設備，運動控制裝置還可控制步進電機的速度，以實現對帶材的送進速度的實時糾偏，顯然，該減小鐵芯橫截面和實體的成形誤差的控制裝置非常復雜。由于卷繞成形法卷制的卷鐵芯元件不宜設置開/閉軛結構的自身閉合鐵芯，所以無法在芯柱上套裝已繞制成的繞組部件，為解決這一問題，01248127. O號實用新型專利提供了一種卷鐵心繞線機，通過這種卷鐵心繞線機，可以在自身閉合鐵芯上直接繞制線繞組，但繞制箔繞組還需專門的設備。由此可見，現有技術的鐵芯卷繞成形法很難制作套裝箔繞組的卷鐵芯，存在作業(yè)性惡化的諸多問題，這些不利影響使其發(fā)展與應用受到嚴重制約。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種克服了上述作業(yè)性惡化的諸多問題的新式變壓器立體卷鐵芯，它由三個相同的卷鐵芯元件框架合成，每個卷鐵芯元件具有雙弧形外形輪廓，鐵芯應力均勻，卷鐵芯元件由多層開口對接式導磁片料疊卷而成，不像R形鐵芯里面是直的，而是有冷卻槽，使卷鐵芯溫度下降至少6°C，壽命延長一倍以上，而且便于安裝和更換線圈。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用四維成形法制造這種構成立體卷鐵芯的卷鐵芯元件的方法，通過將鐵芯截面(二維)和外形(二維)同時定形，并利用開口對接式鐵芯片料的彈力幫助壓緊自身，不僅解決了現有卷繞法需要較大的卷繞拉力仍不能有效壓緊鐵芯的問題，且可利用短料，可減小磁阻，制造成本低。為了實現上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案?！N變壓器鐵芯，包括套裝繞組的鐵柱、聯接各鐵柱構成閉合磁路的鐵軛和夾緊裝置，所述的三個鐵柱具有平行的相同的對稱中心線，呈正三角形布置，所述的三個鐵柱與上下六個鐵軛共同構成三相三柱立體鐵芯結構，該立體鐵芯結構由三個相同的卷鐵芯元件I兩兩組合而成。所述的每個卷鐵芯元件I包括依次相接的第一直部11、第一弧部12、第二直部13和第二弧部14，卷鐵芯元件I的縱斷面為上下帶有雙弧形的跑道形；并且三個卷鐵芯元件I的六個直部分別兩兩結合形成所述的三相三柱立體鐵芯結構的三個鐵柱，三個卷鐵芯元件I的六個弧部形成聯接三個鐵柱的上下六個鐵軛。所述的卷鐵芯元件I由多層具有彈性的開口對接式的鐵芯片料10疊卷而成，每個鐵芯片料10的開口交錯設置，開/閉軛結構設置在每個片料10的對接開口處。其中所述的開/閉軛結構設置在卷鐵芯元件I的第一弧部12或者第二弧部14上。所述的開/閉軛結構包括第一開/閉軛結構120和第二開/閉軛結構230，第一開/閉軛結構120和第二開/閉軛結構230中的至少一個為搭接式結構。其中所述的每個卷鐵芯元件I的第一直部11包括第一縱向平面111和第一縱向圓柱面112，并且第一縱向平面111與第一縱向圓柱面112相交形成的第一直部11的橫截面形狀為半圓形；所述的每個卷鐵芯元件I的第二直部13包括第二縱向平面131和第二縱向圓柱面132，并且第二縱向平面131與第二縱向圓柱面132相交形成的第二直部13的橫截面形狀為半圓形；所述的第一直部11的第一縱向平面111與第二直部13的第二縱向平面131之間的夾角B為120°。其中所述的卷鐵芯元件I的第一直部11和第二直部13的高度H相同，第一弧部12和第二弧部14的曲率半徑R相同，其中第一直部11的第一縱向圓柱面112、第二直部13的第二縱向圓柱面132分別為半圓形圓柱面。所述的卷鐵芯元件I的第一弧部12、第二弧部14的截面形狀與第一直部11、第二直部13的截面形狀相同，卷鐵芯元件I的第一弧部
12、第二弧部14的彎曲形狀為半圓弧。第一冷卻槽113設置在所述的卷鐵芯元件I的第一直部11的第一縱向平面111上，并沿縱向Y伸展；第二冷卻槽133設置在所述的卷鐵芯元件I的第二直部13的在第二縱向平面131上，并沿縱向Y伸展，并且第一冷卻槽113和第二冷卻槽133在各兩兩結合的 卷鐵芯元件I所合成的鐵柱內相對嚙合形成一條冷卻通道(113，133)，其上端或上下兩端具有與變壓器冷卻絕緣介質連通的開口。
本發(fā)明還采用了制造如上所述的變壓器鐵芯的方法，包括以下步驟a、按工藝文件計算鐵芯片料10的厚度、寬度、長度并準備鐵芯片料10 ；b、根據步驟a確定的鐵芯片料尺寸和形狀準備四維成型架模具20 ；C、將鐵芯片料10按層序擺放在四維成型架模具20上形成卷鐵芯雛形11 ；d、用固定件將卷鐵芯雛形11固定，分段焊縫制成卷鐵芯預形12 ；e、將卷鐵芯預形12從模具20中退出，形成卷鐵芯成形件13 ；f、將卷鐵芯成形件13退火或浸漆定形，制成卷鐵芯元件I。進一步的，本發(fā)明變壓器鐵芯的制造方法中步驟a所述的準備鐵芯片料10工序還包括以下步驟al、根據每個直部高度H、直部之間的距離L、每個弧部曲率半徑R、單層厚度D、層序和開軛位置I確定每層鐵芯片料10的長度數據，將導磁帶料分斷裁剪出各層的段狀的鐵柱坯料IOa和鐵軛坯料IOb ；a2、根據每個直部高度H、直部之間的距離L、每個弧部曲率半徑R、單層厚度D、層序I和第一直部11、第一弧部12、第二直部13、第二弧部14的截面形狀數據確定每層鐵芯片料10的寬度參數，分別裁剪出鐵柱坯料IOa的左邊界輪廓和右邊界輪廓、鐵軛坯料IOb的左邊界輪廓和右邊界輪廓；a3、邊裁剪邊對鐵柱坯料IOa和鐵軛坯料IOb進行輪廓邊緣處理，形成鐵芯片料10。其中上述的輪廓邊緣處理包括真圓型輪廓邊緣處理和表面處理，以保持鐵芯片料10的導磁率和減少渦流。本發(fā)明采用的四維成形法無需卷繞成形法所必須的卷繞機、運動控制裝置等專用設備，占有場地和動力小，基于模具約束原理和采用簡單的模具設備上的約束結構，便可完成從鐵芯片料到卷鐵芯元件的成形加工，并可實現成形工藝與開軛工藝同時完成，還能實現鐵芯片料的套裁和短料利用，由于容易確定每層鐵芯展開的長寬厚，可大大降低制造出復雜外形結構和復雜橫截面結構的鐵芯的難度，突破了現有變壓器制造無法制成用戶所需復雜形狀結構的禁區(qū)。采用本發(fā)明四維成形法制造的卷鐵芯元件上帶有開/閉軛結構，不必開軛切割，便于繞組的安裝和更換，其縱表面為具有雙弧形特點的跑道形，合成的鐵芯柱的橫截面為真圓形，各點應力均勻，不僅穩(wěn)定性好，而且工藝簡單，易于卷緊控制。


圖I至圖3是本發(fā)明第一實施例的卷鐵芯元件I的結構示意圖，從不同截面示出了不具有冷卻槽的雙弧形卷鐵芯元件I的結構形狀，其中圖I是展示卷鐵芯元件I的外觀形狀的主視圖；圖2是圖I的D-D剖視圖；圖3是圖I的C-C剖視圖。圖4和圖5是本發(fā)明第二實施例的卷鐵芯元件I的結構示意圖，圖中的卷鐵芯元件I具有第一冷卻槽113和第二冷卻槽133，其中圖4是卷鐵芯元件I的主視圖；圖5是圖4的E-E剖視圖。圖6和圖7是本發(fā)明的卷鐵芯元件上的開/閉軛結構實施例的結構示意圖，適用于卷鐵芯元件的第一實施例或第二實施例，其中圖6是卷鐵芯元件I的主視圖；圖7是圖6的F-F剖視圖。
圖8是本發(fā)明的卷鐵芯元件I的鐵芯片料10的結構示意圖，適用于卷鐵芯元件的
第一實施例或第二實施例。圖9是制造本發(fā)明的卷鐵芯元件的工藝步驟流程圖。圖10至圖12是經本發(fā)明的制造工藝步驟C后鐵芯片料10在四維成型架模具20上形成卷鐵芯雛形11的狀態(tài)結構示意圖。其中圖10是主視圖；圖11是圖10的G-G剖視圖；圖12是圖11的H-H剖視圖。
具體實施例方式圖1-12是展示本發(fā)明的變壓器鐵芯及其制造方法各實施方式的圖。以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，但并不構成對本發(fā)明的任何限制。本發(fā)明的變壓器鐵芯包括套裝繞組的鐵柱、聯接各鐵柱構成閉合磁路的鐵軛和夾緊裝置，所述的三個鐵柱具有平行的相同的對稱中心線，呈正三角形布置，所述的三個鐵柱與上下六個鐵軛共同構成三相三柱立體鐵芯結構，該立體鐵芯結構由三個相同的卷鐵芯元件I兩兩組合而成。圖I至圖3是本發(fā)明第一實施例的卷鐵芯元件的結構示意圖，圖中示出了不具有冷卻槽的雙弧形卷鐵芯元件I的結構形狀，圖4和圖5是本發(fā)明第二實施例的卷鐵芯元件的結構示意圖，第二實施例與第一實施例的主要區(qū)別在于鐵柱中包含了在鐵芯片料裁剪加工過程中自然生成的冷卻通道。在第一實施例中，圖I是卷鐵芯元件I的主視圖，圖中以構成立體卷鐵芯的3個卷鐵芯元件I中的一個為例，示出了卷鐵芯元件I的由其第一直部11、第一弧部12、第二直部13和第二弧部14依次相接形成的跑道形外形。每個卷鐵芯元件I包括依次相接的第一直部11、第一弧部12、第二直部13和第二弧部14，卷鐵芯元件I的縱斷面為上下帶有雙弧形的跑道形(圖中為左右，實際使用中為上下)，與現有的矩形或多階形卷鐵芯元件相比，雙弧形的結構具有應力均勻的優(yōu)點，并且適于采用四維成型架式的模具同時約束成形。其中第一直部11和第二直部13的高度H相同，第一弧部12和第二弧部14的曲率半徑R相同，并且三個卷鐵芯元件I的六個直部分別兩兩結合形成所述的三相三柱立體鐵芯結構的三個鐵柱，三個卷鐵芯元件I的六個弧部形成聯接三個鐵柱的上下六個鐵軛。圖2是圖I的D-D剖視圖，圖中示出了連接卷鐵芯元件I的第一弧部12和第二弧部14的縱向(即Y向)截面的形狀。圖3是圖I的C-C剖視圖，示出了卷鐵芯元件I的第一直部11包括第一縱向平面111與第一縱向圓柱面112，并且它們相交形成的第一直部11的橫截面形狀為半圓形；第二直部13包括第二縱向平面131與第二縱向圓柱面132，并且它們相交形成的第二直部13的橫截面形狀為半圓形。卷鐵芯元件I的第一直部11的第一縱向圓柱面112、第二直部13的第二縱向圓柱面132分別為半圓形圓柱面。卷鐵芯元件I的第一弧部12、第二弧部14的截面形狀與第一直部11、第二直部13的截面形狀相同，即為半圓形或多邊形，其中半圓形截面形狀的好處是可簡化鐵芯料10的形狀。卷鐵芯元件I的第一弧部12、第二弧部14的彎曲形狀為半圓弧。圖3中第一直部11的第一縱向平面111與第二直部13的第二縱向平面131之間的夾角B為120°，而鐵芯片料10與其第一直部11的第一縱向平面111之間的夾角Al為60°，鐵芯片料10與其第二直部13的第二縱向平面131之間的夾角A2為60°。圖4和圖5是本發(fā)明第二實施例的卷鐵芯元件的結構示意圖，鐵柱中包含了在鐵芯片料裁剪加工過程中自然生成的冷卻通道，圖4和圖5中示出了具有第一冷卻槽113和第二冷卻槽133的卷鐵芯元件I的結構形狀。其中圖4是卷鐵芯元件I的主視圖，圖中以構成立體卷鐵芯的3個卷鐵芯元件I中的一個為例，示出了卷鐵芯元件I的由其第一直部
11、第一弧部12、第二直部13和第二弧部14依次相接形成的跑道形外形，第一冷卻槽113設置在所述的卷鐵芯元件I的第一直部11的第一縱向平面111上，并沿縱向Y伸展；第二冷卻槽133設置在所述的卷鐵芯元件I的第二直部13的第二縱向平面131上，并沿縱向Y伸展，不難想象，在各兩兩結合的卷鐵芯元件I所合成的橫截面為真圓的鐵柱內，這兩個卷鐵芯元件I的第一冷卻槽113和 第二冷卻槽133相對嚙合形成一條貫通該鐵芯部分或全部磁路的冷卻通道113，133，其上端或上下兩端具有與變壓器冷卻絕緣介質連通的開口。圖4所示的第一冷卻槽113和第二冷卻槽133分別沿縱向Y伸展并貫通第一直部11、第二直部
13。圖5是圖4的E-E剖視圖，示出了卷鐵芯元件I的第一直部11的第一縱向平面111、第一縱向圓柱面112、第一冷卻槽113的橫向(即X向)截面的形狀以及第二直部13的第二縱向平面131、第二縱向圓柱面132、第二冷卻槽133的橫向(即X向)截面的形狀。圖6和圖7是本發(fā)明的卷鐵芯元件I上的開/閉軛結構實施例的結構示意圖，適用于卷鐵芯元件I的第一實施例或第二實施例，其中圖6是卷鐵芯元件I的主視圖；圖7是圖6的F-F剖視圖。本發(fā)明的卷鐵芯元件I由多層開口對接式的鐵芯片料10相互疊置卷緊制成，每個鐵芯片料10的開口交錯設置，開/閉軛結構設置在每個片料10的開口處。本發(fā)明的開/閉軛結構可以交錯地直接形成在每個片料10的開口處，也可以由第一開/閉軛結構120和第二開/閉軛結構230構成，第一開/閉軛結構120和第二開/閉軛結構230中的至少一個為搭接式結構，圖6中所示的第一開/閉軛結構120和第二開/閉軛結構230均為相互錯開的搭接式結構。圖8是本發(fā)明的卷鐵芯元件I的鐵芯片料10的結構示意圖，適用于卷鐵芯元件I的第一實施例或第二實施例。圖8中以一片鐵柱還料IOa和一片鐵軛還料IOb為例展不出鐵芯片料10的形狀結構，鐵柱坯料IOa對應鐵芯片料10的直部區(qū)域，鐵軛坯料IOb對應鐵芯片料10的弧部區(qū)域，圖8示出了鐵芯片料10的單層厚度D、鐵芯片料10的鐵柱坯料IOa的直部高度H、直部之間的距離L和鐵軛坯料IOb的弧部曲率半徑R，圖8中還展示出分別設置在U形鐵芯片料10上的第一開/閉軛結構120和第二開/閉軛結構230的開軛位置。開/閉軛結構設置在卷鐵芯元件I的第一弧部12或者第二弧部14上，可將第一開/閉軛結構120設置在U形鐵芯片料10上的第一直部11與第一弧部12之間，第二開/閉軛結構230設置在第一弧部12與第二直部13之間(參見圖8)。每個鐵芯片料10為開口對接式，其彈力有助于套裝線圈，也有助于鐵芯自身壓緊，套裝線圈后通過開/閉軛結構閉軛，再用樹脂膠合成整體。每個鐵柱上的卷鐵芯元件I是兩個合成，鐵柱用環(huán)氧玻璃粘帶綁扎，之后加熱固化。在低壓線圈和鐵柱之間插入撐板或撐條固定，在低壓線圈與高壓線圈之間插入具有彈性的枝狀或者正弦波形狀的撐板或撐條固定。鐵軛用型鋼或鋼板制成的夾件通過螺桿的上下螺母夾緊，或者采用熱縮帶、無紡布帶、浸油布帶、鋼帶作為夾緊帶扎緊。圖9是制造本發(fā)明的卷鐵芯元件的工藝步驟流程圖。圖10至圖12是經本發(fā)明的制造工藝步驟C后鐵芯片料10在四維成型架模具20上形成卷鐵芯雛形11的狀態(tài)結構示意圖。其中圖10是主視圖；圖11是圖10的G-G剖視圖；圖12是圖11的H-H剖視圖。圖10-12中示出了構成鐵芯片料10的鐵柱坯料IOa和鐵軛坯料IOb在四維成型架模具20的成型槽內受到四維約束后的分布及定形情況，并且展示出了鐵芯片料10與四維成型架模具20的柔性固定件212、剛性固定件211之間的安裝關系，從中可理解本發(fā)明將卷鐵芯雛形11固定成卷鐵芯預形12的原理。下面結合圖9-12具體說明本發(fā)明采用四維成型架模具20制造新式變壓器鐵芯的方法，該方法包括以下步驟a、按工藝文件要求計算鐵芯片料10的厚度、寬度、長度并準備鐵芯片料10 ；b、根據步驟a確定的鐵芯片料尺寸和形狀準備四維成型架模具20 ；C、將鐵芯片料10按層序擺放在四維成型架模具20上，并借助于片料本身的彈力，將鐵芯片料10在四維成型架模具20上的四維約束結構中定形，形成卷鐵芯雛形11 ；d、用固定件固定，分段焊縫，將卷鐵芯雛形11預定形成卷鐵芯預形12 ；e、將卷鐵芯預形12用鐵絲或帶子牽拉從模具20中退出，形成卷鐵芯成形件13 ；f、將卷鐵芯成形件13退火或浸漆固定，制成卷鐵芯元件I。注意開軛處不能浸漆，如采用退火處理開軛處時，則固定件應采用金屬物。以上步驟a所述的準備鐵芯片料10工序包括以下步驟al、根據每個直部高度H、直部之間的距離L、每個弧部曲率半徑R、單層厚度D、層序和開軛位置I確定每層鐵芯片料10的長度數據，將導磁帶料分斷裁剪出各層的段狀的鐵柱坯料IOa和鐵軛坯料IOb ；a2、根據每個直部高度H、直部之間的距離L、每個弧部曲率半徑R、單層厚度D、層序I和第一直部11、第一弧部12、第二直部13、第二弧部14的截面形狀數據確定每層鐵芯片料10的寬度參數，分別裁剪出鐵柱坯料IOa的左邊界輪廓和右邊界輪廓、鐵軛坯料IOb的左邊界輪廓和右邊界輪廓；a3、邊裁剪邊對鐵柱坯料IOa和鐵軛坯料IOb進行輪廓邊緣處理，形成鐵芯片料
10。這里所述的輪廓邊緣處理包括真圓型輪廓邊緣處理和表面處理，以保持鐵芯片料10的導磁率和減少渦流。以上所述的“固定件”包括通過如橡皮錘、金屬絲、帶子、墊片等輔助定形工具實現的柔性固定件212和剛性固定件211。所述的“約束結構”是指在四維成型模具上的約束槽，該約束槽具有與待定形的卷鐵芯元件I相同的形狀。所述的“輪廓”是指展開寬度方向的形狀，而“邊緣”是指在厚度方向上的輪廓形狀的邊緣。現有卷鐵心因受多種大型制造、成型設備的作用，使鐵芯的晶格在制造過程中受損，必須還要經過回火處理工序處理，而本發(fā)明已經過試驗確認無需回火處理，并且本發(fā)明提供了充分利用工業(yè)化專業(yè)分工、流水線生產的方式方便分別運輸，可以由現有的鐵芯開料廠按工藝文件要求的尺寸形成鐵芯片料，這些鐵芯片料送鐵芯生產廠通過本發(fā)明的四維成型模具和成型方法邊多刀縱剪邊進行邊緣表面處理制成卷鐵芯元件10，以保持高導磁率和減少鐵芯渦流?，F有鐵芯最內圈的縱斷面是矩形或者C形對接，卷繞好后最外面的四角接近圓形，這種鐵芯結構的存在應力不均的問題，本發(fā)明的每個鐵芯柱是由兩個元件合成，上軛下軛均是半圓形，且軛柱比是固定的，每個卷鐵芯元件從里圈到外圈的縱斷面均具有跑道形的外形，以使應力均勻，鐵柱橫截面是真圓或近似圓形，優(yōu)點是電場均勻。上述各實施例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用本發(fā)明的，本領域普通技術人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，例如圖8和圖10-12的實施例中，鐵芯片料10的對接開口處增加了一個可分離的弧形鐵軛10b，它們共同在四維成形模具20中實現閉軛和定形，顯然，無需增加可分離的弧形鐵軛10b，可將U形鐵芯片料直接通過四維成形模具20在片料開口處實現對接閉軛和定形。因
而本發(fā)明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求提到的創(chuàng)新性特征的
最大范圍。
權利要求
1.一種變壓器鐵芯，包括套裝繞組的鐵柱、聯接各鐵柱構成閉合磁路的鐵軛和夾緊裝置，所述的三個鐵柱具有平行的相同的對稱中心線，呈正三角形布置，所述的三個鐵柱與上下六個鐵軛共同構成三相三柱立體鐵芯結構，該立體鐵芯結構由三個相同的卷鐵芯元件兩兩組合而成，其特征在于 所述的每個卷鐵芯元件(I)包括依次相接的第一直部(11)、第一弧部(12)、第二直部(13)和第二弧部(14)，卷鐵芯元件I)的縱斷面為上下帶有雙弧形的跑道形；三個卷鐵芯元件(I)的六個直部分別兩兩結合形成所述的三相三柱立體鐵芯結構的三個鐵柱，三個卷鐵芯元件(I)的六個弧部形成聯接三個鐵柱的上下六個鐵軛； 所述的每個鐵柱的橫截面為真圓； 所述的卷鐵芯元件(I)由多層開口對接式的鐵芯片料(10)疊卷而成，每個鐵芯片料(10)的開口交錯設置，開/閉軛結構設置在每個片料(10)的對接開口處。
2.根據權利要求I所述的變壓器鐵芯，其特征在于所述的開/閉軛結構設置在卷鐵芯元件(I)的第一弧部(12)或者第二弧部(14)上。
3.根據權利要求2所述的變壓器鐵芯，其特征在于所述的開/閉軛結構包括第一開/閉軛結構(120)和第二開/閉軛結構(230)，第一開/閉軛結構(120)和第二開/閉軛結構(230)中的至少一個為搭接式結構。
4.根據權利要求I所述的變壓器鐵芯，其特征在于所述的每個卷鐵芯元件(I)的第一直部(11)包括第一縱向平面(111)和第一縱向圓柱面(112)，并且第一縱向平面(111)與第一縱向圓柱面(112)相交形成的第一直部(11)的橫截面形狀為半圓形；所述的每個卷鐵芯元件(I)的第二直部(13)包括第二縱向平面(131)和第二縱向圓柱面(132)，并且第二縱向平面(131)與第二縱向圓柱面(132)相交形成的第二直部(13)的橫截面形狀為半圓形；所述的第一直部(11)的第一縱向平面(111)與第二直部(13)的第二縱向平面(131)之間的夾角B為120°。
5.根據權利要求I所述的變壓器鐵芯，其特征在于所述的卷鐵芯元件(I)的第一直部(11)和第二直部(13)的高度H相同，第一弧部(12)和第二弧部(14)的曲率半徑R相同，其中第一弧部(12)、第二弧部(14)的彎曲形狀為半圓弧，并且第一弧部(12)、第二弧部(14)的截面形狀與第一直部(11)、第二直部(13)的截面形狀相同。
6.根據權利要求4所述的變壓器鐵芯，其特征在于第一冷卻槽(113)設置在所述的卷鐵芯元件(I)的第一直部(11)的第一縱向平面(111)上，并沿縱向Y伸展；第二冷卻槽(133)設置在所述的卷鐵芯元件(I)的第二直部(13)的在第二縱向平面(131)上，并沿縱向Y伸展，并且第一冷卻槽(113)和第二冷卻槽(133)在各兩兩結合的卷鐵芯元件(I)所合成的鐵柱內相對哨合形成一條冷卻通道(113,133)。
7.根據權利要求6所述的變壓器鐵芯，其特征在于所述的冷卻通道(113，133)的上端或上下兩端具有與變壓器冷卻絕緣介質連通的開口。
8.—種制造如權利要求I至7之一所述的變壓器鐵芯的方法，包括以下步驟 a、確定鐵芯片料(10)的厚度、寬度、長度并準備鐵芯片料(10)； b、根據步驟a確定的鐵芯片料尺寸和形狀準備四維成型架模具(20)； C、將鐵芯片料(10)按層序擺放在四維成型架模具(20)上定形，形成卷鐵芯雛形(11);d、用固定件將卷鐵芯雛形(11)固定，分段焊縫制成卷鐵芯預形(12)； e、將卷鐵芯預形(12)從模具(20)中退出，形成卷鐵芯成形件(13)； f、將卷鐵芯成形件(13)退火或浸漆定形，制成卷鐵芯元件(I)。
9.根據權利要求8所述的變壓器鐵芯的制造方法，其步驟a所述的準備鐵芯片料(10)工序包括以下步驟 al、根據每個直部高度H、直部之間的距離L、每個弧部曲率半徑R、單層厚度D、層序和開軛位置I確定每層鐵芯片料(10)的長度數據，將導磁帶料分斷裁剪出各層的段狀的鐵柱坯料(IOa)和鐵軛坯料(IOb)； a2、根據每個直部高度H、直部之間的距離L、每個弧部曲率半徑R、單層厚度D、層序I和第一直部(11)、第一弧部(12)、第二直部(13)、第二弧部(14)的截面形狀數據確定每層鐵芯片料(10)的寬度參數，分別裁剪出鐵柱坯料(IOa)的左邊界輪廓和右邊界輪廓、鐵軛坯料(IOb)的左邊界輪廓和右邊界輪廓； a3、邊裁剪邊對鐵柱坯料(IOa)和鐵軛坯料(IOb)進行輪廓邊緣處理，形成鐵芯片料(10)。
10.根據權利要求9所述的變壓器鐵芯的制造方法，其特征在于所述的輪廓邊緣處理包括真圓型輪廓邊緣處理和表面處理。
全文摘要
變壓器鐵芯，包括套裝繞組的鐵柱、聯接各鐵柱構成閉合磁路的鐵軛和夾緊裝置，該鐵芯由三個相同的卷鐵芯元件兩兩組合而成，每個卷鐵芯元件包括依次相接的第一直部、第一弧部、第二直部和第二弧部，縱斷面為上下帶有雙弧形的跑道形；其中各直部的高度相同，各弧部的曲率半徑相同，三卷鐵芯元件的六個直部分別兩兩結合形成三個鐵柱，其六個弧部形成聯接三個鐵柱的上下六個鐵軛。卷鐵芯元件由多層開口對接式的鐵芯片料疊卷而成，每個片料的開口交錯設置，開/閉軛結構設置在每個片料的對接開口處。本發(fā)明采用的四維成形法占有場地和動力小，可實現成形與開軛工藝同時完成，不必開軛切割，各點應力均勻，而且工藝簡單，易于卷緊控制。
文檔編號H01F27/26GK102938298SQ20121032651
公開日2013年2月20日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權日2012年9月5日
發(fā)明者馬志剛 申請人:廣東嶺先技術投資企業(yè)(有限合伙)