立体卷铁芯及其变压器的制作方法

1.本实用新型属于变压器技术领域，具体涉及一种立体卷铁芯、带有该立体卷铁芯的变压器。


背景技术：

2.立体卷铁芯变压器是一种新结构的变压器，其因具有三相平衡、空载损耗低、噪音低、制造成本低等优点，因此受到了广泛的应用。
3.立体卷铁芯变压器的两大核心组成部分为立体卷铁芯和高低压线圈。其中立体卷铁芯大都是由三个结构相同的、用硅钢片连续绕制的单框铁芯拼合而成。
4.现有的立体卷铁芯技术可分为闭口和开口两种结构形式，闭口的立体卷铁芯是采用硅钢带连续绕制成截面近似呈半圆的单框铁芯，然后再将三个半圆形截面的单框铁芯的单框铁芯柱两两拼合，结合成截面为圆形的三角立体卷铁芯；这种闭口立体卷铁芯的线圈在卷铁芯的铁芯柱上绕制，铁芯和线圈设计时均需要有足够的工艺尺寸，因此降低了变压器的填充率，直接造成材料成本增加；同时由于线圈和铁芯之间的间隙较大，使得线圈内侧无法撑紧，造成抗短路能力较差；且线圈绕制比较麻烦，工艺性较差，使得制造成本较高，生产效率较低，进而制约着立体卷铁芯变压器的发展。
5.开口的立体卷铁芯属于可拆铁芯，且组成该开口的立体卷铁芯的各单框铁芯上均具有供单框铁芯打开的开口，不管采用什么类型的单框铁芯截面，现有技术中单框铁芯的开口分为两种，第一种是单开口结构，如图1和图2所示，其断口接缝100’仅有一组并设在单框铁芯轭部；该单开口结构的单框铁芯具有结构损耗低，机械强度高的优点，但是需要单框铁芯和线圈之间有较大的装配间隙。第二种是双开口结构，如图3和图4所示，其断口接缝100’有两组并分别设在各单框铁芯的左、右两侧的铁芯柱上；双开口结构的单框铁芯插接方便、操作简单，但是单框铁芯机械强度不高，损耗也高。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能提高机械强度、降低损耗的同时还便于装配操作的立体卷铁芯。
7.本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种具有上述立体卷铁芯的变压器。
8.本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种立体卷铁芯，包括有三个单框铁芯，各单框铁芯由导磁片从内至外绕制成具有上轭、下轭和连接上、下轭的左、右铁芯柱的框型结构，各单框铁芯的铁芯柱两两拼合构成铁芯柱体，各单框铁芯的各层导磁片具有能使单框铁芯打开的断口接缝，其特征在于：由外而内形成各单框铁芯的若干相邻层导磁片上的断口接缝依次组合成第一接缝部、第二接缝部和第三接缝部，所述第一接缝部位于所述上轭或下轭的外部，以形成各所述单框铁芯中处于外部的各导磁片打开的单开口结构；所述第二接缝部同时位于各所述单框铁芯的左、右铁芯柱的中部，以形成各所
述单框铁芯中处于中部的各导磁片打开的双开口结构；所述第三接缝部位于所述上轭或下轭的内部，以形成各所述单框铁芯中处于内部的各导磁片打开的单开口结构。
9.上述第一、第三接缝部可位于铁轭的同侧，也可分别位于铁轭的两侧，进一步地，所述第一接缝部位于上轭的外部，所述第三接缝部位于上轭的内部；或者，所述第一接缝部位于下轭的外部，所述第三接缝部位于上轭的内部。
10.为便于各接缝部的打开和搭接，进一步地，所述第一接缝部对应的相邻层导磁片上的断口接缝彼此错开而呈阶梯状分布；所述第二接缝部对应的相邻层导磁片上的断口接缝彼此错开而呈阶梯状分布；所述第三接缝部对应的相邻单层导磁片上的断口接缝彼此错开而呈阶梯状分布。
11.进一步地，位于所述左、右铁芯柱的中部的第二接缝部有至少两组并内外分布。
12.本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案也可以为：一种立体卷铁芯，包括有三个单框铁芯，各单框铁芯由导磁片从内至外绕制成具有上轭、下轭和连接上、下轭的左铁芯柱、右铁芯柱的框型结构，各单框铁芯的铁芯柱两两拼合构成铁芯柱体，各单框铁芯的各层导磁片具有能使单框铁芯打开的断口接缝，其特征在于：由外而内形成各单框铁芯的若干相邻层导磁片上的断口接缝依次组合成第二接缝部和第三接缝部；所述第二接缝部同时位于各所述单框铁芯的左、右铁芯柱的外部，以形成各所述单框铁芯中处于外部的各导磁片打开的双开口结构；所述第三接缝部位于所述上轭或下轭的内部，以形成各所述单框铁芯中处于内部的各导磁片打开的单开口结构。
13.在上述各方案中，所述铁芯柱体的横截面呈圆形、椭圆形、扇形或多边形。
14.本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种具有如上所述的立体卷铁芯的变压器，其特征在于：还包括有三组线圈，每组线圈套设在对应的铁芯柱体上。
15.进一步地，每组线圈均包括有由内而外依次设置的初级线圈、主空道绝缘和次级线圈；每组线圈的横截面形状与对应的铁芯柱体的横截面形状相匹配。
16.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过设置第一接缝部、第二接缝部和第三接缝部，并巧妙地将第一接缝部和第三接缝部均设计为单开口结构，具有较高的机械强度，第二接缝部为双开口结构，便于插接，且第三接缝部和第一接缝部分别位于第二接缝部的内外侧，并分别处于单框铁芯的不同部位上，从而将机械强度较弱部分包紧在其中，进而使得本技术的铁芯具有较高的机械强度的同时，便于装配操作；
17.且由于本技术中的断口接缝分成三个接缝部，进而使得每个接缝部对应的导磁片的层数减少，因而能轻松、方便地打开或闭合各接缝部；且对于单开口结构的接缝部而言，导磁片的打开角度可以明显增大，如此更便于装配线圈；进而也使得铁芯和线圈之间需要的装配间隙减小；而对于双开口结构的接缝部，更加便于插接，且插接后的应力减小，进而使得损耗降低。
18.同理，通过设置第二接缝部和第三接缝部，同样能提高铁芯机械强度、降低损耗且便于装配。
附图说明
19.图1为现有技术中单开口结构的单框铁芯的结构示意图；
20.图2为现有技术中单开口结构的单框铁芯的另一结构示意图；
21.图3为现有技术中双开口结构的单框铁芯的结构示意图；
22.图4为现有技术中双开口结构的单框铁芯的另一结构示意图；
23.图5为本实用新型实施例一中单框铁芯的结构示意图；
24.图6为本实用新型实施例一中单框铁芯打开后的结构示意图；
25.图7为本实用新型实施例一中立体卷铁芯与三组线圈之间的剖视图；
26.图8为本实用新型实施例二中两个单框铁芯的铁芯柱拼合后与一组线圈之间的剖视图；
27.图9为本实用新型实施例三中单框铁芯的结构示意图；
28.图10为本实用新型实施例四中单框铁芯的结构示意图；
29.图11为本实用新型实施例五中单框铁芯的结构示意图。
具体实施方式
30.以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
31.实施例一：
32.如图5、6、7所示，为本实用新型的立体卷铁芯及其变压器的优选实施例一，该立体卷铁芯包括有三个结构相同的单框铁芯1，各单框铁芯1由导磁片10从内至外绕制成具有上轭11、下轭12和连接上、下轭的左铁芯柱13、右铁芯柱14的框型结构，且上、下轭与左、右铁芯柱之间的连接处的导磁片呈45
°
倾斜的平直状；各单框铁芯1的铁芯柱两两拼合构成铁芯柱体，本实施例中，铁芯柱体的横截面呈圆形，各单框铁芯1的各层导磁片10具有能使单框铁芯1打开的断口接缝100，由外而内形成各单框铁芯1的若干相邻层导磁片10上的断口接缝100依次组合成第一接缝部101、第二接缝部102和第三接缝部103，其中，第一接缝部101位于上轭11的外部，以形成各单框铁芯1中处于外部的各导磁片10打开的单开口结构；且第一接缝部101对应的相邻层导磁片10上的断口接缝100彼此错开而呈阶梯状分布。第二接缝部102同时位于各单框铁芯1的左、右铁芯柱的中部，以形成各单框铁芯1中处于中部的各导磁片10打开的双开口结构；本实施例中，位于左、右铁芯柱的中部的第二接缝部102有两组并内外分布，每组第二接缝部102对应的相邻层导磁片10上的断口接缝100彼此错开而呈阶梯状分布。第三接缝部103位于上轭11的内部，以形成各单框铁芯1中处于内部的各导磁片10打开的单开口结构；且第三接缝部103对应的相邻单层导磁片10上的断口接缝100彼此错开而呈阶梯状分布。
33.本实施例的变压器包括有上述的立体卷铁芯和三组线圈2，每组线圈2套设在对应的铁芯柱体上。每组线圈2均包括有由内而外依次设置的初级线圈21、主空道绝缘22 和次级线圈23；每组线圈2的横截面形状为圆形。
34.本实施例中变压器的装配方法的步骤如下：
35.一、放置线圈2：取三个线圈2并平放在装配台500上，三个线圈2之间呈三角分布；如图7所示，平放状态下各线圈2的中心轴水平布置；当然各线圈2也可竖放在装配台500，竖放状态下各线圈2的中心轴竖向布置；
36.二、打开第一个单框铁芯：先将该单框铁芯1中的第一接缝部101由内向外打开，即从最外层的导磁片10的断口接缝100开始，将该导磁片10的两端由内向外打开，按此由外向
内逐层操作，直至该第一接缝部101中的所有导磁片10打开；然后将第二接缝部102对应的局部单框铁芯的上部(呈倒置的u型)拔出，实现第二接缝部102的打开；再将第三接缝部103由内向外打开，即，对应该第三接缝部103，从其最外层的导磁片10的断口接缝100开始，将该导磁片10的两端由内向外打开，按此由外向内逐层操作，直至该第三接缝部103中的全部导磁片10打开；打开后的结构如图6所示；
37.三、装配线圈2与第一个单框铁芯：将打开后的上述第一个单框铁芯的左、右铁芯柱分别插入第一、第二个线圈内；然后将该单框铁芯1的第三接缝部103由外向内闭合，即，对应该第三接缝部103，从其最内层的导磁片10开始，将该导磁片10的两端由外向内外翻折，以闭合该层的断口接缝100，按此由内向外逐层操作，直至该第三接缝部 103中的所有导磁片10闭合；接着将第二接缝部102对应的局部单框铁芯的上部、下部相插接；再将第一接缝部101由外向内闭合，即同样，对应该第一接缝部101，从其最内层的导磁片10开始，将该导磁片10的两端由外向内翻折，以闭合对应层的断口接缝 100，按此由内向外逐层操作，直至该第一接缝部101中的全部导磁片10处于闭合状态。即完成第一个单框铁芯与线圈2的装配；
38.四、按照上述步骤二、三的方法依次装配第二个单框铁芯与第三个单框铁芯，且第二个单框铁芯的左、右铁芯柱分别插入第二、第三个线圈内，第三个单框铁芯的左、右铁芯柱分别插入第三、第一个线圈内。
39.本实施例制得的立体卷铁芯与现有立体卷铁芯的性能参数如下：
[0040] 损耗(瓦)成本抗短路能力现有的单开口立体卷铁芯10035000强现有的双开口立体卷铁芯10334500一般实施例一的立体卷铁芯10134800强
[0041]
实施例二：
[0042]
如图8所示，为本实用新型的立体卷铁芯及其变压器的优选实施例二，本实施例与实施例一基本相同，区别在本实施例中铁芯柱体的横截面呈椭圆形，相应地，线圈2的横截面也呈椭圆形。
[0043]
本实施例中变压器的装配方法的步骤如下：
[0044]
一、放置单框铁芯1：取三个单框铁芯1并竖放在装配台500上，三个单框铁芯1 的铁芯柱两两拼合；竖放状态下的单框铁芯如图5所示，即单框铁芯的上、下轭上下分布；
[0045]
二、打开各单框铁芯1：将第一个单框铁芯中的第一接缝部101打开，然后将第二接缝部102对应的局部单框铁芯的上部或下部拔出实现第二接缝部102的打开，再将第三接缝部103打开，即打开第一个单框铁芯；然后按照本步骤的方法依次打开第二个单框铁芯和第三个单框铁芯；以上第一、第二、第三接缝部的打开方式同实施例一；
[0046]
三、装配线圈2：取三个线圈2并分别套设在三个单框铁芯1的铁芯柱两两拼合构成的铁芯柱体上；
[0047]
四、闭合各单框铁芯1：将第一个单框铁芯中的第三接缝部103闭合，然后将第二接缝部102对应的局部单框铁芯的上部、下部相插接实现第二接缝部102的闭合，再将第一接缝部101闭合，即闭合第一个单框铁芯；然后按照本步骤的方法依次闭合第二个单框铁芯和第三个单框铁芯。以上第一、第二、第三接缝部的闭合方式同实施例一。
[0048]
实施例三：
[0049]
如图9所示，为本实用新型的立体卷铁芯及其变压器的优选实施例三，本实施例与实施例一基本相同，区别在于本实施例中第一接缝部101位于下轭12的外部。
[0050]
实施例四：
[0051]
如图10所示，为本实用新型的立体卷铁芯及其变压器的优选实施例四，本实施例与实施例三基本相同，区别在于本实施例中上、下轭与左、右铁芯柱之间的连接处的导磁片呈圆弧状。
[0052]
实施例五：
[0053]
如图11所示，为本实用新型的立体卷铁芯及其变压器的优选实施例五，本实施例与实施例四基本相同，区别在于本实施例中的单框铁芯1不具有第一接缝部101，即本实施例中由外而内形成各单框铁芯1的若干相邻层导磁片10上的断口接缝100依次组合成第二接缝部102和第三接缝部103；其中，第二接缝部102同时位于各单框铁芯1 的左、右铁芯柱的外部，以形成各单框铁芯1中处于外部的各导磁片10打开的双开口结构；第三接缝部103位于上轭11的内部，以形成各单框铁芯(1)中处于内部的各导磁片10打开的单开口结构。
[0054]
本实施例的装配方法与实施例一基本相同，区别在于本实施例在步骤二中依此将第二接缝部102、第三接缝部103打开，在步骤三中将打开后的第一个单框铁芯的左、右铁芯柱分别插入第一、第二个线圈内后，将该单框铁芯1中的第三接缝部103、第二接缝部102依次闭合即可。