一种非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺的制作方法

1.本发明涉及变压器结构技术领域，特别是涉及一种非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺。


背景技术：

2.变压器是电网中的主要设备之一，低损耗变压器是必然趋势。非晶合金立体卷铁芯以铁基非晶态金属作为铁芯，单位铁损要比硅钢降低70％-80％，非晶合金立体卷铁芯变压器节能降耗方面相比于以硅钢为铁芯的变压器具有明显的优势，且容量越大优势越明显。此外，非晶合金立体卷铁芯中的三相磁路相互平衡，对于风电、光伏这种大功率高谐波的运行工况条件下，谐波对非晶合金立体卷铁芯变压器的影响相比于硅钢铁芯变压器要小。因此，在新能源变压器领域中，非晶合金立体卷铁芯变压器节能降耗优势明显，容量扩大趋势明显。
3.然而，由于非晶合金材质相对硅钢片较薄且脆，对应力非常敏感，受应力后性能变差和易碎，在变压器制造及使用过程中若不有效控制铁芯受应力的情况，容易造成变压器空载损耗、空载电流及噪音增大等问题，影响变压器使用性能。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对非晶合金非晶合金立体卷铁芯在制造和使用过程中受应力情况进行有效控制，提供一种非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺。
5.本技术提供一种非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺，包括步骤：
6.线圈绕制，将线圈缠绕在非晶合金立体卷铁芯上，以形成变压器的器身；
7.器身支撑，在所述器身的一侧铁轭上安装下夹件，在下夹件和线圈之间安装下压板，所述线圈和所述下压板支撑于所述下夹件上，所述下夹件底面安装支撑组件，所述非晶合金立体卷铁芯支撑于所述支撑组件上；
8.器身翻转，通过翻转台将所述器身连同所述下压板、所述下夹件整体翻转；
9.器身固定，在所述器身的另一侧铁轭上安装上夹件，通过拉紧组件连接所述上夹件与所述下夹件，以将所述器身、所述下压板固定在所述上夹件及所述下夹件之间。
10.在一些实施例中，所述线圈绕制步骤之前，还包括步骤：
11.绑扎，在所述铁芯上均匀绑扎防护带。
12.在一些实施例中，在所述线圈绕制步骤之前，还包括步骤：
13.绝缘筒安装，将两层绝缘筒中的每层沿径向两瓣拼接，所述两层绝缘筒套设在所述非晶合金立体卷铁芯芯柱上，所述两层绝缘筒上的拼接缝错开，两端固定在绕线模具凸台上；其中，位于外层的所述绝缘筒开设有限位槽，将所述低压线圈的出线排固定于所述限位槽内；
14.所述线圈绕制具体包括步骤：
15.将所述线圈缠绕在位于外层的所述绝缘筒上。
16.在一些实施例中，所述线圈绕制步骤中还包括：
17.将所述出线排一端的卡槽卡合于所述绕线模具的凸块上，并通过绕线机驱动所述绕线模具将所述线圈缠绕至所述非晶合金立体卷铁芯上。
18.在一些实施例中，所述器身固定步骤之后，还包括步骤：
19.器身装配，拆除所述器身上的所述上夹件及所述拉紧组件，在所述非晶合金立体卷铁芯与所述线圈之间安装撑条帘及撑条，其中，所述撑条帘及撑条沿所述线圈的径向设于所述非晶合金立体卷铁芯芯柱与所述绝缘筒之间，撑条帘设于所述非晶合金立体卷铁芯窗口内侧，撑条帘的宽度为绝缘筒周长的1/2～ 2/3，撑条处于所述非晶合金立体卷铁芯窗口外侧。
20.在一些实施例中，所述器身装配步骤还包括：
21.在所述线圈背离所述下夹件的一侧安装上压板，将所述线圈固定于所述下夹件与所述上压板之间。
22.在一些实施例中，所述器身装配步骤还包括：
23.在安装有所述上压板一侧的所述铁轭上安装拉带，所述拉带穿过所述铁轭与所述上压板之间并对所述铁轭提供朝远离所述下夹件的方向具有运动趋势的拉力。
24.在一些实施例中，所述器身装配步骤还包括：
25.在所述线圈背离所述下夹件的一侧安装上压板，将所述线圈固定于所述下压板与所述上压板之间。
26.在一些实施例中，所述器身装配步骤还包括：
27.在所述上夹件上安装压紧件，通过所述压紧件压紧所述线圈。
28.在一些实施例中，所述器身装配步骤还包括：
29.拆除与所述下夹件连接的所述支撑组件，并通过所述上夹件将所述器身吊起，拉紧所述拉带，以对所述铁芯进行限位。
30.上述非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺，完成线圈的绕制之后，通过下夹件对线圈进行支撑，通过支撑组件对非晶合金立体卷铁芯进行支撑，由此实现线圈与非晶合金立体卷铁芯的独立支撑，避免器身翻转、器身装配、器身吊运时非晶合金立体卷铁芯承受线圈重力而性能变差或破碎，同时避免线圈绝缘筒错位的质量问题，确保变压器的性能。
附图说明
31.图1为本技术一实施例中非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺的流程图；
32.图2为本技术一实施例中线圈的结构示意图；
33.图3为本技术一实施例中线圈的结构示意图；
34.图4为本技术一实施例中下夹件及支撑组件的结构示意图；
35.图5为本技术一实施例中绝缘筒的结构示意图；
36.图6为本技术一实施例中出线排的结构示意图；
37.图7为本技术一实施例中出线排的结构示意图；
38.图中：10、低压线圈；20、高压线圈；30、下夹件；40、支撑组件；50、绝缘筒；60、出线排；51、限位槽；52、对接缝；61、卡槽。
具体实施方式
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
45.非晶合金非晶合金立体卷铁芯与传统的硅钢铁芯相比，在节能降耗等方面具有明显的优势。然而，非晶合金非晶合金立体卷铁芯因其材质较薄且脆，对应力非常敏感，受应力后性能变差和易碎，在变压器制造及使用过程中若不有效控制铁心受应力的情况，容易造成变压器空载损耗、空载电流及噪音增大等问题，影响变压器使用性能。
46.相比于其他外力作用，线圈对于非晶合金非晶合金立体卷铁芯的作用力是最主要的，不论是在线圈绕制过程中，还是在器身翻转过程中，或者在变压器的后续使用过程中，非晶合金非晶合金立体卷铁芯都可能会受到来自线圈的挤压力，从而引起非晶合金非晶合金立体卷铁芯性能变差或破碎。
47.基于此，为了减少非晶合金非晶合金立体卷铁芯受到的来自线圈的挤压力，本技术提供了一种非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺，在变压器制作过程中将线圈与铁芯
分别独立支撑，以避免线圈向铁芯施加挤压力，破坏铁芯性能。
48.图1示出了本发明一实施例中非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺的流程图，图2及图3均示出了本发明一实施例中线圈的结构示意图。为便于描述，附图仅示出了与本发明实施例相关的结构。
49.参阅图1、图2以及图3，本发明一实施例提供了一种非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺，包括步骤：
50.s10：线圈绕制，将线圈依次缠绕至非晶合金立体卷铁芯上，以形成变压器的器身。
51.需要说明的是，由于非晶合金非晶合金立体卷铁芯由三个单相铁芯框共同组合而成，因此，非晶合金非晶合金立体卷铁芯具有三个相互平行的铁芯芯柱，在三个铁芯芯柱上分别缠绕线圈，从而形成器身。
52.此外，本技术中的线圈包括低压线圈10及高压线圈20，其中，首先将绕线模具安装于非晶合金立体卷铁芯芯柱上，将绝缘筒50安装在绕线模具凸台上，在绝缘筒50上缠绕低压线圈10，然后再将高压线圈20缠绕在低压线圈10上。
53.具体地，在线圈绕制过程中，首先将绕线模具安装于非晶合金立体卷铁芯芯柱上，将绝缘筒50安装在绕线模具凸台上，在绝缘筒50上缠绕低压线圈10。根据低压线圈10的缠绕方向将绕线模具安装于非晶合金立体卷铁芯上，通过绕线机驱动绕线模具将低压线圈10缠绕至绝缘筒50上。
54.当低压线圈10缠绕至1.25匝-1.5匝时，停止绕线机并调整绕线机上的压辊压力或者调整绕线机上电流大小，使得低压线圈10带张力绕制，从而更紧密的缠绕至绝缘筒50上。
55.进一步地，低压线圈10绕制时的张力大小根据低压线圈10的导线横截面积大小决定。具体地，张力根据横截面积设置为15n/mm
2-20n/mm2。
56.当低压线圈10缠绕完毕后，在低压线圈10最外层半叠绕制一层无纬玻璃纤维粘带。
57.低压线圈10绕制完成后，继续通过绕线机进行高压线圈20的绕制。当高压线圈20缠绕至第三匝时，停止绕线机并调整绕线机上的电流大小，使得高压线圈20带张力绕制。同样地，张力根据高压线圈20的导线横截面积设置为 15n/mm
2-20n/mm2。
58.当高压线圈20缠绕完毕后，在高压线圈20最外层半叠绕制一层无纬玻璃纤维带。
59.进一步地，将绕线模具从器身上拆除。
60.图4示出了本发明一实施例中下夹件及支撑组件的结构示意图。
61.s20：器身支撑，如图4所示，在器身的一侧铁轭上安装下夹件30和下压板，线圈和下压板支撑于下夹件30上，下夹件30底面安装支撑组件40，非晶合金立体卷铁芯支撑于支撑组件40上。
62.需要说明的是，由于线圈绕制时，器身保持芯柱水平的状态。在安装下夹件30之前，器身已经与绕线机分离，因此，需要预先设置支撑平台，对器身进行支撑，使器身保持芯柱水平支撑于支撑平台上。
63.具体地，支撑平台可以是翻转台的操作台面。在支撑平台上放置缓冲垫，使器身支撑于缓冲垫上，从而减小支撑平台对器身的冲击，避免器身中的非晶合金立体卷铁芯发生形变。
64.进一步地，缓冲垫可以设置为海绵垫，或者其他具有弹性的结构，在此不作赘述。
65.当器身在支撑平台上稳定支撑后，在器身的一侧铁轭上安装下压板、下夹件30及支撑组件40。
66.具体地，支撑组件40包括一支撑板，以及安装在支撑板上与下铁轭位置对应支撑垫块，首先将支撑板与下夹件30进行装配，将下夹件30套设于非晶合金立体卷铁芯下铁轭上，在下夹件30与低压线圈10及高压线圈20之间安装下压板，以使低压线圈10及高压线圈20支撑于下夹件30上，使得下铁轭支撑于支撑板上安装的支撑垫块上。
67.s30：器身翻转，通过翻转台将器身连同下压板、下夹件整体翻转。
68.通过对器身进行翻转，使器身从芯柱水平的状态转换为芯柱竖直的状态。在翻转过程中，使下夹件30及支撑板支撑于器身下方。由此，低压线圈10与高压线圈20能够支撑于下夹件30上，而非晶合金立体卷铁芯能够支撑于支撑组件40上。
69.s40：器身固定，在器身的另一侧铁轭上安装上夹件，通过拉紧组件连接上夹件与下夹件30，以将器身固定于上夹件及下夹件30之间。
70.具体地，拉紧组件可以被构造为拉螺杆，将拉螺杆连接于上夹件与下夹件 30之间，以将器身固定。可以理解地，在一些其他的实施例中，拉紧组件也可以设置为除拉螺杆之外的其他结构，在此不做赘述。
71.当器身在翻转台上经过翻转而立起之后，在器身上铁轭上安装上夹件，并通过拉螺杆拉紧上夹件与下夹件30，使器身固定于上夹件与上夹件之间。
72.将固定完毕的器身通过上夹件起吊，将器身吊离翻转台。
73.在一些实施例中，线圈绕制步骤之前，还包括步骤：
74.s08：绑扎，在非晶合金立体卷铁芯上均匀绑扎防护带。
75.具体地，防护带为pet防护带。在非晶合金立体卷铁芯上的三个芯柱及铁轭上分别绑扎pet防护带，由此，可增加非晶合金立体卷铁芯的机械强度，避免其因外力影响而破碎或变形。
76.图5示出了本发明一实施例中绝缘筒的结构示意图，图6及图7均示出了本发明一实施例中出线排的结构示意图。
77.请结合图5、图6以及图7，进一步地，在线圈绕制步骤之前，还包括步骤：
78.s09：绝缘筒50安装，将两层绝缘筒50中的每层沿径向两瓣拼接，两层绝缘筒50套设在非晶合金立体卷铁芯上，两层绝缘筒50上的拼接缝错开，两端固定在绕线模具凸台上。其中，位于外层的绝缘筒50的外周开设有限位槽51，将低压线圈10的出线排60固定于限位槽51内。
79.进一步地，线圈绕制具体包括步骤：
80.将线圈缠绕在位于外层的绝缘筒50上。
81.具体地，由于绝缘筒50上沿其外周分布有对接缝52，在对两层绝缘筒50 进行套设时，将两层绝缘筒50的对接缝52错位设置，从而保证两层绝缘筒50 的支撑强度。此外，在两层绝缘筒50之间刷胶进行粘接，使其固定，或者通过铆接使其固定，从而能够提高两层绝缘筒的机械强度。
82.位于外层的绝缘筒50的外周开设有限位槽51，限位槽51平行于绝缘筒50 的轴向设置。此外，限位槽51用于容置低压线圈10的出线排60。
83.在一些实施例中，在线圈绕制步骤中，将出线排60一端的卡槽61卡合于绕线模具
的凸块上，并通过绕线机驱动绕线模具将线圈缠绕至非晶合金立体卷铁芯上。
84.出线排60上的卡槽61与绕线模具上的凸块卡接配合，使得绕线过程中两者保持稳定，确保线圈绕制更加紧实，防止线圈变形。
85.进一步地，在器身固定步骤之后，还包括步骤：
86.s50：干燥定形，将器身通过上夹件起吊并移动至热风循环干燥罐内，干燥罐内温度升至140℃
±
5℃，并保持四小时，然后开始降温。待干燥罐内温度降低至80℃时保持半小时，然后将器身从干燥罐内取出。
87.经过干燥定性之后，绝缘筒50之间的胶水固化，线圈层间绝缘所带的胶固化，使线圈结构更加稳定。
88.在一些实施例中，器身固定步骤之后，还包括步骤：
89.s60：器身装配，拆除器身上的上夹件及拉紧组件，在非晶合金立体卷铁芯与线圈之间安装撑条帘及撑条。其中，撑条帘及撑条沿线圈的径向设于非晶合金立体卷铁芯芯柱与绝缘筒50之间，撑条帘设于非晶合金立体卷铁芯窗口内侧，撑条帘的宽度为绝缘筒周长的1/2～2/3，撑条处于非晶合金立体卷铁芯窗口外侧。
90.此外，撑条帘也可以设置为纸板，或者其他绝缘材料，在此不做赘述。
91.具体地，由于非晶合金立体卷铁芯为封闭结构，每一芯柱包括位于铁芯窗口内侧和外侧的两部分。因此，为了便于操作，首先将线圈位于铁芯窗口内侧部分旋转到铁芯窗口外侧，将撑条帘从铁芯窗口外侧安装到绝缘筒50和非晶合金立体卷铁芯芯柱之间，固定到绝缘筒50上。进一步地，将绝缘筒50、线圈以及第一部分的撑条帘同步旋转，使得撑条帘转动至铁芯窗口内侧。然后将撑条安装于当前铁芯窗口外侧的芯柱和绝缘筒50之间，由此，实现整个撑条帘及撑条的安装。
92.通过上述步骤在芯柱与绝缘筒50之间安装撑条帘，使得若干撑条沿绝缘筒 50的周向均匀布置。
93.在一些实施例中，器身装配步骤还包括：
94.在线圈背离下夹件30的一侧安装上压板，将线圈固定于下夹件30与上压板之间。
95.上压板与下压板及下夹件30对应，以沿竖直方向压紧低压线圈10及高压线圈20。
96.进一步地，器身装配步骤还包括：
97.在安装有上压板一侧的铁轭上安装拉带，拉带穿过铁轭与上压板之间并对铁轭提供朝远离下夹件30的方向具有运动趋势的拉力。
98.具体地，拉带可设置为钢拉带，以提升连接强度。将钢拉带安装至上铁轭窗口内，并在钢拉带与上铁轭之间安装垫块进行支撑限位。钢拉带一端固定至外部结构上，另一端穿过上铁轭后同样固定至外部结构上。由此，钢拉带将上铁轭限位，以对上铁轭提供向上的支撑力。
99.更进一步地，器身装配步骤还包括：
100.安装上夹件及拉紧组件，通过拉紧组件将线圈固定于上夹件与下夹件30之间。
101.在上夹件上安装压紧件，通过压紧件压紧低压线圈10和高压线圈20。
102.具体地，压紧件设置为压钉，将压钉顶紧，使得上压板刚好下压至低压线圈10的上端。
103.进一步地，器身装配步骤还包括：
104.拆除与下夹件30连接的支撑组件40，并通过上夹件将器身吊起，拉紧拉带，以对非晶合金立体卷铁芯进行限位。
105.通过上夹件将器身吊起，使得非晶合金立体卷铁芯悬挂于低压线圈10及高压线圈20上。此时，拆除装配于下夹件30上的支撑组件40，使得器身下落，此时非晶合金立体卷铁芯下铁轭与下夹件30处于分离状态。此时，紧固钢拉带，使得钢拉带拉紧并对非晶合金立体卷铁芯进行限位。
106.最后，将非晶合金立体卷铁芯接地片连接至上夹件上，即可实现非晶合金立体卷铁芯的可靠接地。至此，完成非晶合金立体卷铁芯变压器器身装配的整个制作工艺。
107.上述实施例中的非晶合金立体卷铁芯变压器的制作工艺，至少具有以下优点：
108.1)安装下夹件30支撑线圈，同时安装支撑组件40支撑非晶合金立体卷铁芯，使得线圈和非晶合金立体卷铁芯能够分别独立支撑，避免器身在翻转、装配和移动过程中，非晶合金立体卷铁芯受到来自线圈的挤压力而性能变差或破碎，同时避免线圈绝缘筒错位的质量问题，确保变压器的性能；
109.2)非晶合金立体卷铁芯上绑扎pet防护带能够从源头提高非晶合金立体卷铁芯的机械强度，减小非晶合金立体卷铁芯受外力挤压而变形的几率；
110.3)两层绝缘筒50能够提高缠绕于其上的线圈的机械强度，防止线圈变形，确保线圈缠绕至非晶合金立体卷铁芯上的紧实度；
111.4)线圈的出线排60固定于绝缘筒50上的限位槽51内，并且出线排60上的卡槽61与绕线模具上的凸块对应卡合，使得绝缘筒50与出线排60不发生相对位移，保证出线位置。
112.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
113.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。