專利名稱：內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種卷繞鐵芯式變壓器，特別是一種帶有內(nèi)冷通道的立體變壓器卷鐵芯結(jié)構(gòu)，屬于電力變壓器制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變壓器是配電系統(tǒng)中大量使用的重要電器，它通過升高或降低電壓配合完成電力的經(jīng)濟輸送、分配與安全使用。隨著電氣工業(yè)的迅猛發(fā)展，對于電力變壓器的電壓、容量等功能要求和空載、溫升、絕緣、壽命等性能要求越來越高、越來越多，而改善功能和性能所涉及的核心技術(shù)之一在于變壓器的鐵芯。鐵芯可分為疊片式鐵芯和卷繞式鐵芯(簡稱卷鐵芯)，后者采用較薄的高導(dǎo)磁冷軋硅鋼片制造，充分發(fā)揮薄片渦流損耗低的優(yōu)勢，具有相對于疊片式鐵芯體積小、損耗低和噪聲低的特點。而立體卷鐵芯變壓器比平面卷鐵芯變壓器性能更優(yōu)越，它由三個框式的卷鐵芯元件相互結(jié)合而成，三個框式的卷鐵芯元件相互結(jié)合的部分構(gòu)成鐵芯柱，內(nèi)繞組和外繞組分別同芯地套裝在三個芯柱上。卷鐵芯的問世，特別是立體卷鐵芯的問世，為新一代電力變壓器的發(fā)展提供了新的方向，它比傳統(tǒng)的鐵芯具有明顯優(yōu)勢，特別是在節(jié)能環(huán)保方面具有更多的優(yōu)勢，然而其鐵芯內(nèi)部仍然存在高溫內(nèi)核區(qū)域，并且其溫度很難被降低，技術(shù)尚不成熟，有待進一步發(fā)展。中國發(fā)明專利CN201110139988. 6公開了一種非包封立體卷鐵心非晶合金干式變壓器，其冷卻道僅布設(shè)在鐵芯柱的外圍，三維立體鐵芯柱為實心結(jié)構(gòu)，這種外冷式芯柱結(jié)構(gòu)的冷卻效果不夠理想，而且現(xiàn)有鐵芯的內(nèi)圈是矩形縱切面，卷到外面卷繞好時四個角成近似圓形，鐵芯柱的截面為矩形、階梯形或多邊形，非真圓形，這種框式卷鐵芯元件在其橫軛和豎芯柱之間的結(jié)合部之間的內(nèi)應(yīng)力極不均勻，導(dǎo)致鐵芯在強大的電磁場中易變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有的立體卷鐵芯在冷卻結(jié)構(gòu)上存在的缺陷，提供一種內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，通過在卷鐵芯元件形成過程中所產(chǎn)生的內(nèi)冷式結(jié)構(gòu)，顯著改善了變壓器鐵芯的冷卻和散熱效果。本發(fā)明的目的之二在于通過對卷鐵芯元件的縱切面形狀和截面形狀的新結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用帶有雙弧形的跑道外形和真圓型截面的鐵芯磁路來增強立體卷鐵芯的整體穩(wěn)定性。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯技術(shù)方案三維立體卷鐵芯I由三個卷鐵芯元件11構(gòu)成，其中每個卷鐵芯元件11具有封閉的磁路，所述的每個卷鐵芯元件11包括兩個直線部111和兩個圓弧部112，所述的封閉的磁路由每個卷鐵芯元件11的兩個直線部111分別與兩個圓弧部112首尾銜接形成，其縱斷面為跑道形，三個卷鐵芯元件11的六個直線部111相互兩兩結(jié)合組成三維立體卷鐵芯I的三個鐵芯柱12，三個卷鐵芯元件11的六個圓弧部112形成聯(lián)接三個鐵柱的上下六個弧形鐵軛。所述的鐵芯柱12上從內(nèi)到外同芯套裝有低壓繞組2和高壓繞組3。所述的每個卷鐵芯元件11的兩個直線部111上分別設(shè)有沿其中心線伸展的冷卻槽13，并且相鄰的兩個卷鐵芯元件11上的兩個冷卻槽13的槽口兩兩相對扣合，從而在每個所合成的鐵芯柱12內(nèi)部形成一條橫截面為孔形的內(nèi)冷通道(13，13)。其中所述的內(nèi)冷通道(13，13)沿鐵芯柱12的中心線貫通整個或部分鐵芯柱12。其中所述的內(nèi)冷通道(13，13)的上端或上下兩端具有與變壓器冷卻絕緣介質(zhì)連通的開口。其中所述的卷鐵芯元件11的橫截面為半圓型，所述的立體卷鐵芯I的每個芯柱12的橫截面為真圓型或近似真圓形。其中所述的卷鐵芯元件11由多層具有彈性的對接式鐵芯片料10疊卷而成，每層鐵芯片料10的開口交錯設(shè)置，開/閉軛結(jié)構(gòu)設(shè)置在每層鐵芯片料10的開口處。所述的開/閉軛結(jié)構(gòu)為形成在卷鐵芯元件11的兩個圓弧部中的一個上的搭接縫結(jié)構(gòu)。其中所述的鐵芯片料10包括多層，各鐵芯片料10的厚度相等。其中每層鐵芯片料10占據(jù)卷鐵芯元件11的一個層序；所述的每層鐵芯片料10具有由兩個側(cè)邊和端邊構(gòu)成的輪廓，所述的兩個側(cè)邊輪廓形狀取決于該鐵芯片料10所在的卷鐵芯元件11的對應(yīng)層序的截面形狀尺寸、框架形狀尺寸；所述的兩個端邊輪廓形狀取決于所在的卷鐵芯元件11的對應(yīng)層序的開軛位置和開/閉軛結(jié)構(gòu)的形狀；每層鐵芯片料10還具有沿所述輪廓的厚度方向延伸的邊緣形狀，所述的邊緣形狀取決于所在的卷鐵芯元件11的對應(yīng)層序的橫截面的邊緣輪廓形狀。本發(fā)明采用由新式三維立體卷鐵心結(jié)構(gòu)和消除卷鐵芯最內(nèi)熱點的內(nèi)冷新設(shè)計，顯著改善了變壓器鐵芯的冷卻和散熱效果，壽命大大增加。根據(jù)公知的六度理論認(rèn)為，溫度下降6度可延長變壓器一倍的壽命，本發(fā)明內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯采 用在卷繞過程中生成冷卻通道的鐵柱內(nèi)冷卻新式結(jié)構(gòu)，徹底消除了鐵芯內(nèi)部最熱點，克服現(xiàn)有卷鐵芯的實心鐵柱內(nèi)核難以冷卻的缺陷，使卷鐵芯溫度下降至少6°C，壽命延長一倍以上。


圖1是本發(fā)明的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯實施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了三相內(nèi)冷式立體卷鐵芯變壓器的整體外觀結(jié)構(gòu)。圖2是圖1的俯視圖，圖中示出了內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯的內(nèi)冷通道13。圖3是構(gòu)成圖1所示的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯的卷鐵芯元件的外觀結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了跑道外形的鐵芯磁路結(jié)構(gòu)。圖4是圖3的C-C剖視圖，圖中示出了內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯的鐵芯柱的真圓型截面結(jié)構(gòu)和芯柱內(nèi)的內(nèi)冷通道的截面結(jié)構(gòu)。圖5是圖3所示的卷鐵芯元件的開/閉軛結(jié)構(gòu)第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了跑道外形的鐵芯磁路結(jié)構(gòu)和冷卻槽沿中心線A方向貫通整個芯柱的結(jié)構(gòu)。圖6是圖3所示的卷鐵芯元件的開/閉軛結(jié)構(gòu)第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了跑道外形的鐵芯磁路結(jié)構(gòu)和冷卻槽沿中心線A方向貫通整個芯柱的結(jié)構(gòu)。圖7是圖5或者圖6的D-D剖視圖，圖中示出了卷鐵芯元件的冷卻槽的截面結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
圖1-7是展示本發(fā)明內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯的各實施方式的圖。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細(xì)的說明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。圖1是本發(fā)明的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯實施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的俯視圖，圖中示出了套裝有低壓、高壓繞組的內(nèi)冷式立體卷鐵芯I的整體外觀結(jié)構(gòu)。參見圖1至圖2，本發(fā)明的新型內(nèi)冷式立體卷鐵芯電力變壓器包括一個三相三柱立體結(jié)構(gòu)的立體卷鐵芯1，它的三個相同的鐵芯柱12具有如圖1所示的平行的對稱中心線A-A，各鐵芯柱12呈三角形布置，其截面形狀為2階真圓，在垂直于所述中心線的橫截面上的三個鐵芯柱12的中心的連線為等邊三角形，鐵芯I由三個卷鐵芯元件11構(gòu)成的三個鐵芯框組合成，每個卷鐵芯元件11的框架具有雙弧型外形，鐵芯I通過絕緣墊塊101坐落在機座10上，上夾件和下夾件按常規(guī)變壓器壓緊方式通過壓緊螺桿連接。變壓器的鐵芯1、同芯套裝的低壓和高壓繞組從內(nèi)層到外層依次排列，三相繞組成正三角形布置，并結(jié)合上墊塊105和下墊塊102來支撐和壓緊高低壓繞組，使整個變壓器本體形成一個如圖1、2所示的三維立體的剛性框架結(jié)構(gòu)。如果變壓器安裝在室內(nèi)，則底座10可直接固定安裝在變電室的基座上；如果變壓器安裝在室外，則底座10可與器身固定連接并使鐵芯1、低壓箔繞組2、高壓箔繞組3置于器身內(nèi)。由于電力變壓器還包括一些公知的其他部件，這些部件不在本發(fā)明要解決的技術(shù)問題的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，所以本發(fā)明的權(quán)利要求對這些部件的技術(shù)方案未作具體限定，本發(fā)明的說明書也省略了對這些部件的描述。下面以變壓器卷鐵芯的內(nèi)冷式結(jié)構(gòu)為核心，詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯的實施例。參見圖1至圖7的實施例，本發(fā)明的內(nèi)冷式立體卷鐵芯I由三個卷鐵芯元件11合成，三個卷鐵芯元件11成正三角形兩兩組合成三個鐵芯柱12，其中每個卷鐵芯元件11具有封閉的磁路，鐵芯柱12上從內(nèi)到外套裝有低壓繞組2和高壓繞組3。每個卷鐵芯元件11包括兩個直線部111和兩個圓弧部112，所述的封閉的磁路由每個卷鐵芯元件11的兩個直線部111分別與兩個圓弧部112首尾銜接形成，其縱斷面為跑道形，三個卷鐵芯元件11的六個直線部111相互兩兩結(jié)合組成三維立體卷鐵芯I的三個鐵芯柱12，三個卷鐵芯元件11的六個圓弧部112形成聯(lián)接三個鐵柱的上下六個弧形鐵軛。每個卷鐵芯元件11的兩個直線部111上分別設(shè)有沿其中心線伸展的冷卻槽13，并且相鄰的兩個卷鐵芯元件11上的兩個冷卻槽13的槽口兩兩相對扣合，從而在每個所合成的鐵芯柱12內(nèi)部形成一條如圖4、7所示的橫截面為孔形的內(nèi)冷通道13，13。內(nèi)冷通道(13，13)沿鐵芯柱12的中心線A-A貫通整個或部分鐵芯柱12，內(nèi)冷通道(13，13)的上端或上下兩端具有與變壓器冷卻絕緣介質(zhì)連通的開口，在變壓器內(nèi)部的冷卻絕緣介質(zhì)循環(huán)流過該內(nèi)冷通道(13，13)，不斷將鐵芯內(nèi)部的熱量帶走。絕緣介質(zhì)可以是絕緣油或者絕緣氣體。卷鐵芯元件11的橫截面為半圓型，由三個卷鐵芯元件11合成的立體卷鐵芯I的每個芯柱12的橫截面為真圓型或近似真圓形。每個卷鐵芯元件11由多層具有彈性的對接式鐵芯片料10疊卷而成，每層鐵芯片料10的開口交錯設(shè)置，開/閉軛結(jié)構(gòu)設(shè)置在每層鐵芯片料10的開口處。參見圖5和6，開/閉軛結(jié)構(gòu)為形成在卷鐵芯元件11的弧形鐵軛部分上的搭接縫結(jié)構(gòu)，圖5、6所示均為閉軛狀態(tài)。其中圖5所示的開/閉軛結(jié)構(gòu)為直接在每 層鐵芯片料10的開口處形成，而圖6所示的開/閉軛結(jié)構(gòu)為單獨設(shè)置的具有與U形鐵芯片料10吻合的外形輪廓的弧形件，設(shè)置在每層鐵芯片料10的開口處。用于置卷卷鐵芯兀件11的鐵芯片料10包括多層，各鐵芯片料10的厚度相等。其中每層鐵芯片料10占據(jù)卷鐵芯兀件11的一個層序。所述的每層鐵芯片料10具有由兩個側(cè)邊和端邊構(gòu)成的輪廓，所述的兩個側(cè)邊輪廓形狀取決于該鐵芯片料10所在的卷鐵芯元件11的對應(yīng)層序的截面形狀尺寸、框架形狀尺寸；所述的兩個端邊輪廓形狀取決于所在的卷鐵芯元件11的對應(yīng)層序的開軛位置和開/閉軛結(jié)構(gòu)的形狀。而且，每層鐵芯片料10還具有沿所述輪廓的厚度方向延伸的邊緣形狀，所述的邊緣形狀取決于所在的卷鐵芯元件11的對應(yīng)層序的橫截面的邊緣輪廓形狀。上述各實施例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明的，本領(lǐng)域普通技術(shù)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，因而本發(fā)明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，由三個卷鐵芯元件(11)構(gòu)成立體卷鐵芯(I)，其中每個卷鐵芯元件(11)具有封閉的磁路，其特征在于， 所述的每個卷鐵芯元件(11)包括兩個直線部(111)和兩個圓弧部(112)，所述的封閉的磁路由每個卷鐵芯元件(11)的兩個直線部(111)分別與兩個圓弧部(112)首尾銜接形成，其縱斷面為跑道形，三個卷鐵芯元件(11)的六個直線部(111)相互兩兩結(jié)合組成立體卷鐵芯(I)的三個鐵芯柱(12)，三個卷鐵芯元件(11)的六個圓弧部(112)形成聯(lián)接三個鐵柱的上下六個弧形鐵軛； 所述的每個卷鐵芯元件(11)的兩個直線部(111)上分別設(shè)有沿其中心線伸展的冷卻槽(13)，并且相鄰的兩個卷鐵芯元件(11)上的兩個冷卻槽(13)的槽口兩兩相對扣合，從而在每個所合成的鐵芯柱(12)內(nèi)部形成一條橫截面為孔形的內(nèi)冷通道(13，13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，其特征在于所述的內(nèi)冷通道(13，13)的上端或上下兩端具有與變壓器冷卻絕緣介質(zhì)連通的開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，其特征在于所述的內(nèi)冷通道(13，13)沿鐵芯柱(12)的中心線貫通整個或部分鐵芯柱(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，其特征在于所述的卷鐵芯元件(11)的橫截面為半圓型，所述的立體卷鐵芯(I)的每個芯柱(12)的橫截面為真圓型或近似真圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，其特征在于所述的卷鐵芯元件(11)由多層具有彈性開口的對接式鐵芯片料(10)疊卷而成，且每層鐵芯片料(10)的開口交錯設(shè)置，開/閉軛結(jié)構(gòu)設(shè)置在每層鐵芯片料(10)的開口處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，其特征在于所述的開/閉軛結(jié)構(gòu)為形成在卷鐵芯元件(11)的其中一個圓弧部(112)上的搭接縫結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，其特征在于所述的鐵芯片料(10)包括多層，其中每層鐵芯片料(10)占據(jù)卷鐵芯元件(11)的一個層序； 所述的每層鐵芯片料(10)具有由兩個側(cè)邊和端邊構(gòu)成的輪廓，所述的兩個側(cè)邊輪廓形狀取決于該鐵芯片料(10)所在的卷鐵芯元件(11)的對應(yīng)層序的截面形狀尺寸、框架形狀尺寸；所述的兩個端邊輪廓形狀取決于所在的卷鐵芯元件(11)的對應(yīng)層序的開軛位置和開/閉軛結(jié)構(gòu)的形狀； 每層鐵芯片料(10)還具有沿所述輪廓的厚度方向延伸的邊緣形狀，所述的邊緣形狀取決于所在的卷鐵芯元件(11)的對應(yīng)層序的橫截面的邊緣輪廓形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，其特征在于所述的各鐵芯片料(10)的厚度相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)冷式變壓器卷鐵芯，其特征在于所述的鐵芯柱(12)上從內(nèi)到外同芯套裝有低壓繞組(2)和高壓繞組(3)。
全文摘要
內(nèi)冷式變壓器立體卷鐵芯由三個具有封閉磁路的卷鐵芯元件構(gòu)成，其中每個卷鐵芯元件包括兩個直線部和兩個圓弧部，封閉的磁路由卷鐵芯元件的兩個直線部分別與兩個圓弧部首尾銜接形成，其縱斷面為跑道形，三個卷鐵芯元件的六個直線部相互兩兩結(jié)合組成卷鐵芯的三個鐵芯柱，三個卷鐵芯元件的六個圓弧部形成聯(lián)接三個鐵柱的上下六個弧形鐵軛。每個卷鐵芯元件的兩個直線部上分別設(shè)有沿其中心線伸展的冷卻槽，并且相鄰的兩個卷鐵芯元件上的兩個冷卻槽的槽口兩兩相對扣合，從而在各鐵芯柱內(nèi)部形成一條縱向貫通的內(nèi)冷通道。本發(fā)明采用由新式三維立體卷鐵心結(jié)構(gòu)和消除卷鐵芯最內(nèi)熱點的內(nèi)冷新設(shè)計，使卷鐵芯溫度降低，壽命增加。
文檔編號H01F27/08GK103050235SQ201210326550
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者馬志剛 申請人:廣東嶺先技術(shù)投資企業(yè)(有限合伙)