零間隙磁路自封閉型變壓器的制造方法
【專利摘要】零間隙磁路和自封閉型變壓器新結(jié)構(gòu)，采用鐵心和磁軛分別制造，磁軛做成封閉環(huán)形，將初、次級繞組在鐵心上制造完工后，對鐵心和磁軛的結(jié)合面作精加工，然后用熱套方法形成完整無縫磁路，因此可以將接縫磁阻降到最低，降低變壓器勵磁電流和噪聲，變壓器效率提高，靜音不擾人；簡化疊片和拆封工序；自封閉后無需緊固即能投運(yùn)，節(jié)約材料和安裝成本，適合功率從瓦級到幾十上百萬瓩級的單相、三相和多相變壓器，適用低頻高頻，是變壓器結(jié)構(gòu)和制造工藝的重大創(chuàng)新。
【專利說明】零間隙磁路自封閉型變壓器發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電【技術(shù)領(lǐng)域】中的變壓器，涉及變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，具體地說是一種新磁路結(jié)構(gòu)原理的變壓器。

【背景技術(shù)】
[0002]變壓器的基本原理是繞組(電路)和磁路的交鏈，要將繞組放進(jìn)磁路，磁路就必須分段制作后嵌入繞組，磁路上必然留下接縫間隙。在變壓器制造領(lǐng)域，磁體材料的剪裁、疊裝分割直至磁路的封閉，操作程序復(fù)雜，遠(yuǎn)比繞組制作化時多，而磁路的間隙很難完全消除，接縫間隙處是產(chǎn)生磁阻和噪聲的重要原因，大的間隙既會增加勵磁電流，降低變壓器效率，同時，由于磁路接縫間隙存在的變壓器噪聲，會擾人和影響環(huán)境，所以變壓器在施工中，如何縮短接縫間隙，是工藝要點，也是變壓器質(zhì)量控制的重要內(nèi)容之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明采用了與現(xiàn)有傳統(tǒng)變壓器完全不同的結(jié)構(gòu)和工藝路線，那就是采用零間隙磁路和自封閉型的新結(jié)構(gòu)。為了使鐵心與磁軛結(jié)合面零間隙緊密配合，除了對結(jié)合面精加工處理外，如何裝配也是一個不小的難點，如何才能在實際變壓器中消除鐵心與磁軛結(jié)合面的磁路間隙，這就需要將結(jié)構(gòu)和施工相結(jié)合加一綜合考慮，既要結(jié)構(gòu)簡單合理，又要施工簡便易行。
[0004]本發(fā)明的零間隙磁路自封閉型變壓器，主要結(jié)構(gòu)由繞組、鐵心和磁軛三大部分組成，其特征為，鐵心(I)和磁軛(3)為獨立的分體部件，分別制造完成后，將繞組(2)套入鐵心；然后對鐵心和磁軛的結(jié)合面作精加工；采用過盈配合和熱套法工藝將鐵心放入磁軛內(nèi)，待鐵心和磁軛的溫度一體化后，就可以使磁路完美結(jié)合消除接縫間隙；一次成型后的整個磁路具有自封閉緊固性能。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)效果是明顯的，首先，零間隙磁路和自封閉型的新結(jié)構(gòu)變壓器可以有效減小變壓器磁路接縫間隙，減少磁阻，意味著變壓器有較小的空載勵磁電流，提高了變壓器的效率；其次，接縫間隙處產(chǎn)生的磁致伸縮和磁場擾動會產(chǎn)生噪音，零間隙磁路就可以有效降低變壓器接縫處的噪聲，變壓器工作安靜，不會擾人；此外，自封閉型的緊密結(jié)構(gòu)可以省略緊固件，降低變壓器的材料成本和安裝成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1、本發(fā)明的零間隙磁路自封閉型變壓器的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖2、裝配結(jié)束后的零間隙磁路自封閉型單相變壓器實體圖。
[0008]圖3、本發(fā)明的三相變壓器實體圖。
[0009]圖4、圓環(huán)形磁體結(jié)構(gòu)的三相變壓器的分體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖5、將繞組套在三相環(huán)形鐵心齒上的裝配示意圖。
[0011]圖6、裝配完工的三相環(huán)形鐵心變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明結(jié)構(gòu)的變壓器將主要結(jié)構(gòu)分成三大部分一鐵心、繞組和磁軛。鐵心(I)為安裝繞組的部件，也是繞組中電流產(chǎn)生磁力線流的源頭；繞組(2)為電磁耦合的重要環(huán)節(jié)一電鏈，繞組能夠在鐵心中產(chǎn)生磁力線，也能通過磁力線的變化產(chǎn)生感應(yīng)電壓；磁軛
(3)是磁路的一部分，是供鐵心中的磁力線流通的、完成磁鏈的通道，鐵心和磁軛組成磁路，也就是說構(gòu)成了電磁耦合的磁鏈。
[0013]圖1為本發(fā)明的零間隙磁路自封閉型變壓器分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示為單相變壓器，其中的鐵心(I)為圓柱形，在鐵心上繞制繞組(2)，或者將繞組在線圈架上繞好后套入鐵心。磁軛(3)為長方形環(huán)，需要將鐵心連同繞組一起裝入磁軛完成閉合磁路。按本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可以事先在鐵心和磁軛的結(jié)合處(圖中所標(biāo)的A和B位置)，分別對鐵心和磁軛作精加工，并使鐵心上A、B 二平行面的距離等于或略大于磁軛中A、B 二平行面的距離，屬于過盈配合，所以通常很難直接將鐵心裝入磁軛，但可以采用熱套工藝，將鐵心維持常溫而將磁軛加熱，由于加熱的磁軛體積膨脹，使AB間的距離增大超過鐵心配合面AB間的距離，因此就很容易按AB配合面的設(shè)計公差將鐵心放進(jìn)磁軛，一旦鐵心和磁軛的溫度趨于一致，二者的結(jié)合處將達(dá)到密切結(jié)合，消除間隙，并形成自封閉的結(jié)構(gòu)，也不需要額外的夾緊裝置。按照熱脹冷縮的原理，或者也可將鐵心冷凍而磁軛保持常溫，當(dāng)然在將鐵心冷凍的同時加熱磁軛的辦法就更容易安裝。
[0014]鐵心截面可以按需要而確定，在圓形、方形、矩形、橢圓形中做選擇，磁軛的截面以方形、長方形為主，二者的接合面則采用平面或圓環(huán)面。只要配合面一致，而且配合面經(jīng)精加工后采用過盈配合裝配就行，過盈的量根據(jù)材料和產(chǎn)品需要而定。過盈量不足可能無法長久保持自封閉，過盈太多既可能影響安裝，而且太大的過盈量也會在鐵心和磁軛內(nèi)部產(chǎn)生局部應(yīng)力而增加磁損，所以過盈量應(yīng)該按達(dá)到磁路零間隙和保持自封閉結(jié)構(gòu)，但鐵心和磁軛基本不變形為原則。
[0015]鐵心和磁軛可以選用鐵硅系合金(硅鋼片)疊制，此外還有多種軟磁材料可用在各種不同頻率的變壓器中，例如，鐵鋁系合金、鐵硅鋁系合金、鎳鐵系合金、鐵鈷系合金、羰基鐵、軟磁鐵氧體、非晶態(tài)軟磁合金、超微晶軟磁合金、鐵基非晶合金、非晶納米晶合金軟磁復(fù)合材料等等。
[0016]對于小型變壓器，特別是電子電路中的變壓器，利用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中線圈架上的出線頭，可以將變壓器固定在印刷電路板上，一般不需要額外的固定物。
[0017]圖2為裝配結(jié)束后的零間隙磁路自封閉型單相變壓器實體圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的三相變壓器實體圖，圖3實際上是將圖1中的磁軛放寬后將三個相的鐵心和繞組放進(jìn)去從而裝配成的一種三相變壓器，相當(dāng)于一具五心柱三相變壓器。
[0019]可以采用本發(fā)明制作成單相、三相以外的其他多相變壓器。
[0020]磁軛除了采用傳統(tǒng)的方形結(jié)構(gòu)外，還可以采用其他形狀，比如，六邊形或圓形，圓形的磁路短，用材省，通過套裁，可以充分利用硅鋼片材料。
[0021]圖4即為本發(fā)明的圓環(huán)形磁體結(jié)構(gòu)的三相變壓器的分體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，鐵心
(I)為帶有3個大齒的圓環(huán)形，3個繞組(2)按齒的形狀在繞線機(jī)上繞制，磁軛(3)為圓環(huán)形，磁軛圓環(huán)的內(nèi)徑與鐵心齒的外徑根據(jù)本發(fā)明經(jīng)精加工后作過盈配合裝配。
[0022]圖5為將繞組(2)套在三相環(huán)形鐵心齒上的裝配示意圖。圖中只畫出一個繞組，另外二個繞組按樣套在另二個齒上(圖中未畫出)即可。
[0023]繞組安裝結(jié)束后，將鐵心(I)的齒外圓精加工成所設(shè)計的尺寸，與已精加工過內(nèi)圓的磁軛(3)按照熱套工藝套入結(jié)合為一體，就成為一具圓環(huán)形的零間隙磁路自封閉型三相變壓器。
[0024]圖6為裝配完工的三相環(huán)形鐵心變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]為使繞組的能夠盡量多的填充在鐵心空間，可以采用繞組(2)為分布繞組，鐵心為多齒的結(jié)構(gòu)。
[0026]C型鐵心變壓器的接觸面是平面，也必須經(jīng)過精加工，使接觸面非常平整，但是C型鐵心變壓器沒有自封閉能力，必須用外加的緊固件扎緊，方能使用，這是本發(fā)明的自封閉型變壓器在結(jié)構(gòu)上的第三個優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.零間隙磁路自封閉型變壓器，主要結(jié)構(gòu)由繞組、鐵心和磁軛三大部分組成，其特征為，鐵心(I)和磁軛(3)為獨立的分體部件，分別制造完成后，將繞組(2)套入鐵心；然后對鐵心和磁軛的結(jié)合面作精加工；采用過盈配合和熱套法工藝將鐵心放入磁軛內(nèi)，待鐵心和磁軛的溫度一體化后，就可以使磁路完美結(jié)合消除接縫間隙；一次成型后的整個磁路具有自封閉緊固性能。
2.權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征為，熱套方法可以鐵心維持常溫而將磁軛加熱，可以鐵心冷凍而磁軛保持常溫，也可以將鐵心冷凍的同時加熱磁軛。
3.權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征為，鐵心的截面采用圓形、方形、矩形或橢圓形；磁軛的截面以方形、長方形為主；二者的接合面則采用平面或圓環(huán)面。
4.權(quán)利要求1和權(quán)利要求3所述的變壓器，其特征為，鐵心和磁軛可以選用鐵硅系合金(娃鋼片)，鐵招系合金、鐵娃招系合金、鎳鐵系合金、鐵鈷系合金、羰基鐵、軟磁鐵氧體、非晶態(tài)軟磁合金、超微晶軟磁合金、鐵基非晶合金或非晶納米晶合金軟磁復(fù)合材料。
5.權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征為，變壓器可以是單相、三相或多相結(jié)構(gòu)。
6.權(quán)利要求1和權(quán)利要求5所述的變壓器，其特征為，鐵心(I)為帶有3個大齒的圓環(huán)形，3個繞組(2)按齒的形狀在繞線機(jī)上繞制，磁軛(3)為圓環(huán)形，磁軛圓環(huán)的內(nèi)徑與鐵心齒的外徑經(jīng)精加工后作過盈配合裝配。
7.權(quán)利要求1和權(quán)利要求5所述的變壓器，其特征為，繞組(2)為分布繞組，鐵心為多齒結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01F27/24GK104134521SQ201310160702
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】於岳亮, 於宙 申請人:上海穩(wěn)得新能源科技有限公司