一种立体变压器的叠式铁芯及其工艺方法

摘要

本发明涉及一种立体变压器的叠式铁芯，包括三个芯柱和六个横桥；所述三个芯柱平行设置，且在垂直于三个芯柱轴线的平面内，每两个芯柱轴心的连线相等并构成等边三角形；每两个芯柱的顶端之间通过一个横桥连接，每两个芯柱的底端之间通过一个横桥连接。其工艺方法为将芯柱金属单片依次交替叠加形成芯柱并固定底部，依次将多个横桥金属单片正反依次交替叠加形成横桥，完成三个横桥与三个芯柱端面的连接，倒置三个芯柱，将预先做好的三个线圈分别套入三个芯柱后，连接芯柱和横桥，即完成了叠式铁芯的制作。本发明的叠式结构使铁芯的芯柱可以与铁芯横桥处于分离状态，便于套装事先做好的线圈；因此工作效率高，制作过程简单快速，适合大批量的生产。

权利要求

1.一种立体变压器的叠式铁芯，其特征在于：包括三个芯柱(1)和六个横桥(2)；所述三个芯柱(1)平行设置，且在垂直于三个芯柱轴线的平面内，每两个芯柱(1)轴心的连线相等并构成等边三角形；每两个芯柱(1)的顶端之间通过一个横桥(2)连接，每两个芯柱(1)的底端之间通过一个横桥(2)连接；

所述芯柱(1)由多个芯柱金属单片(3)叠加而成；

所述芯柱金属单片(3)为矩形且矩形的一个短边延伸形成插接端，另一个短边为平端。

2.根据权利要求1所述的一种立体变压器的叠式铁芯，其特征在于：所述芯柱金属单片(3)的平端向下、向上依次交替叠加形成芯柱(1)，芯柱金属单片(3)的平端、插接端的端面依次交替相邻形成芯柱(1)的端面。

3.根据权利要求1所述的一种立体变压器的叠式铁芯，其特征在于：所述横桥(2)由多个横桥金属单片(4)叠加而成。

4.根据权利要求3所述的一种立体变压器的叠式铁芯，其特征在于：所述横桥金属单片(4)为矩形且与芯柱(1)端面接触的长边上设有豁口(5)。

5.根据权利要求3或4所述的一种立体变压器的叠式铁芯，其特征在于：所述横桥金属单片(4)两端折弯60°，且折弯部分的边长大于或等于芯柱金属单片(3)的平端长度。

6.根据权利要求4所述的一种立体变压器的叠式铁芯，其特征在于：所述豁口(5)与芯柱金属单片(3)上的插接端配合。

7.根据权利要求3或4所述的一种立体变压器的叠式铁芯，其特征在于：所述横桥金属单片(4)正反依次交替叠加形成横桥(2)，横桥金属单片(4)的豁口(5)与芯柱金属单片(3)的插接端接触连接，横桥金属单片(4)有豁口(5)的长边与芯柱金属单片(3)的平端接触连接。

8.一种立体变压器的叠式铁芯的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将芯柱金属单片(3)的平端向下、向上依次交替叠加形成芯柱(1)，固定三个芯柱(1)底部，使三个芯柱(1)在垂直于三个芯柱轴线的平面内的横截面中心连线构成等边三角形；

2)在上面的芯柱(1)端面上，依次将多个横桥金属单片(4)正反依次交替叠加形成横桥(2)，使每个横桥金属单片(4)的豁口(5)与相对应的芯柱金属单片(3)的插接端接触连接，即完成了一个横桥(2)与相邻两个芯柱(1)的连接；

3)重复步骤2)，直到完成三个横桥(2)与三个芯柱(1)端面的连接；

4)倒置三个芯柱(1)，将预先做好的三个线圈分别套入三个芯柱(1)后，重复步骤2)～步骤3)，即完成了叠式铁芯的制作。

说明书

一种立体变压器的叠式铁芯及其工艺方法

技术领域

[0001] 本发明属于变压器领域，具体地说是一种用于立体变压器的叠式铁芯及其制作的工艺方法。

背景技术

[0002] 立体变压器是一种节能型电力变压器，其三相立体布局使变压器性能更好，电气性能和几何性能更加科学合理，因此立体变压器广泛地用于工业、电力等领域。

[0003] 目前，立体变压器的三相铁芯均采用金属材料的一体式结构，制作变压器时，需要将线圈缠绕在铁芯上，尤其当变压器规格比较大时，其铁芯的尺寸相应增大，将线圈一圈一圈地缠绕在粗大的铁芯上就成为一项繁重的工作。另外，安装线圈需要铁芯生产完成，再在一体式铁芯上缠绕线圈最后成为变压器，生产时必须先完成铁芯，再绕线圈，工艺顺序分先后，不能同时进行，单件生产周期长，工作效率低，同时安装卷绕难度大，难以形成流水化生产，规模化大批量生产完全受限。

发明内容

[0004] 本发明目的是提供一种可以组装、安装效率高且其立体结构的电气特性更优的叠式铁芯及其工艺方法。

[0005] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种立体变压器的叠式铁芯，包括三个芯柱和六个横桥；所述三个芯柱平行设置，且在垂直于三个芯柱轴线的平面内，每两个芯柱轴心的连线相等并构成等边三角形；每两个芯柱的顶端之间通过一个横桥连接，每两个芯柱的底端之间通过一个横桥连接。

[0006] 所述芯柱由多个芯柱金属单片叠加而成。

[0007] 所述芯柱金属单片为矩形且矩形的一个短边延伸形成插接端，另一个短边为平端。

[0008] 所述芯柱金属单片的平端向下、向上依次交替叠加形成芯柱，芯柱金属单片的平端、插接端的端面依次交替相邻形成芯柱的端面。

[0009] 所述横桥由多个横桥金属单片叠加而成。

[0010] 所述横桥金属单片为矩形且与芯柱端面接触的长边上设有豁口。

[0011] 所述横桥金属单片两端折弯60°，且折弯部分的边长大于或等于芯柱金属单片的平端长度。

[0012] 所述豁口与芯柱金属单片上的插接端配合。

[0013] 所述横桥金属单片正反依次交替叠加形成横桥，横桥金属单片的豁口与芯柱金属单片的插接端接触连接，横桥金属单片有豁口的长边与芯柱金属单片的平端接触连接。

[0014] 一种立体变压器的叠式铁芯的工艺方法，包括以下步骤：

[0015] 1)将芯柱金属单片的平端向下、向上依次交替叠加形成芯柱，固定三个芯柱底部，使三个芯柱在垂直于三个芯柱轴线的平面内的横截面中心连线构成等边三角形；

[0016] 2)在上面的芯柱端面上，依次将多个横桥金属单片正反依次交替叠加形成横桥，使每个横桥金属单片的豁口与相对应的芯柱金属单片的插接端接触连接，即完成了一个横桥与相邻两个芯柱的连接；

[0017] 3)重复步骤2)，直到完成三个横桥与三个芯柱端面的连接；

[0018] 4)倒置三个芯柱，将预先做好的三个线圈分别套入三个芯柱后，重复步骤2)～步骤3)，即完成了叠式铁芯的制作。

[0019] 本发明具有以下有益效果及优点：

[0020] 1.本发明采用铁芯单片叠加构成铁芯单元，进而构成铁芯的叠式结构，使铁芯的芯柱可以与铁芯横桥处于分离状态，便于套装事先做好的线圈；在制作铁芯的同时制作线圈，不需等铁芯制作完成再缠绕线圈，因此工作效率高，制作过程简单快速，适合大批量的生产。

[0021] 2.本发明的铁芯单片和横桥的单片分别具有接插部分和豁口部分，因此接触连接时，铁芯单片和横桥单片能够吻合接触，保持磁路畅通。

[0022] 3.本发明的铁芯单片或横桥单片都为交替式叠装，铁芯单片的接插部分与下一片的横桥单片的豁口部分相接触，因此铁芯与横桥的连接处接触面积增大，磁路更加畅通。

[0023] 4.本发明的叠式结构铁芯的三个芯柱轴心与三个轴心相交的中心点连线所构成的夹角互为120°，这样的立体结构等磁路，三相电参数一致，磁性相对无滞后。

[0024] 5.本发明三相的立体结构等磁阻，漏磁少，三相均衡。

[0025] 6.本发明三相的立体结构抗短路能力强。当发生突发式短路时，叠式结构铁芯的三个芯柱连接而成三角形稳定结构，每相芯柱的短路受力相等，因此铁芯不易变形。

[0026] 7.本发明的几何力结构均衡，使用寿命长。

附图说明

[0027] 图1为本发明的立体结构示意图；

[0028] 图2为本发明的叠式铁芯横桥侧俯视图；

[0029] 图3a为本发明的芯柱单片和横桥单片正视图；

[0030] 图3b为本发明的芯柱单片和横桥单片左视图；

[0031] 图3c为本发明的芯柱单片和横桥单片俯视图；

[0032] 图3d为本发明的芯柱单片和横桥单片立体组装示意图；

[0033] 图4a为本发明的双层芯柱单片和横桥单片叠加正视图；

[0034] 图4b为本发明的双层芯柱单片和横桥单片叠加左视图；

[0035] 图4c为本发明的双层芯柱单片和横桥单片叠加俯视图；

[0036] 图4d为本发明的双层芯柱单片和横桥单片叠加立体组装示意图；

[0037] 图5a为本发明的双层芯柱单片和横桥单片叠加组装俯视图；

[0038] 图5b为本发明的双层芯柱单片和横桥单片叠加组装立体示意图；

[0039] 图5c为本发明的双层芯柱单片和横桥单片叠加组装正视图；

[0040] 图5d为本发明的双层芯柱单片和横桥单片叠加组装左视图；

[0041] 其中，1芯柱，2横桥，3芯柱金属单片，4横桥金属单片，5豁口。

具体实施方式

[0042] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

[0043] 如图1～2所示，本发明的一种立体变压器的叠式铁芯，其结构由三个芯柱1和六个横桥2构成；三个芯柱1平行且竖直设置，芯柱的轴心与三芯柱轴线相交中心线所构成三平面互成120°夹角，每相邻的两个芯柱的顶端和底端之间分别通过一个横桥连接。

[0044] 如图3a～3d、图4a～4d所示，所示，芯柱1由多个芯柱金属单片3叠加而成，芯柱金属单片3为矩形，矩形的一个短边延伸形成插接端，另一个短边为平端。该插接端可以为三角形、圆形等，插接端的角度可以为45°至90°之间，以90°为佳，方便与横桥的金属单片的豁口5吻合，且其同相邻片间的接触面积最大，有益于磁力线的通过，而且还有利于相互之间位置的固定，不易脱离。

[0045] 芯柱1是由芯柱金属单片3的平端向下、向上依次交替叠加在一起，通过夹具、或其它方式固定；固定在一起后，芯柱金属单片的平端、插接端的端面依次交替相邻形成芯柱的端面。该端面可以为圆形、矩形或近似椭圆形，可以将金属单片按规格大小组成单片单元，一个单片单元内的金属单片尺寸和厚度相同，在构成芯柱的金属单片中，中间的几个单片单元尺寸完全相同，而两侧的单片单元可以按单片平端边长尺寸依次递减，也就是说中间的单片单元端面长度到两侧的单片单元端面长度成逐渐递减，这样就构成了端面为圆形、矩形或似椭圆形，并且该圆形、矩形或似椭圆型端面的中心与其他两个芯柱的圆形、矩形或似椭圆型端面中心的连线构成60°夹角，连线构成等边三角形。

[0046] 横桥2由多个横桥金属单片4叠加而成，横桥金属单片为矩形，与芯柱端面接触的长边上设有豁口，而另一长边上的角可有倒角或圆角。这样可以省去很多材料且不影响铁芯的电气特性。

[0047] 如图5a～5d所示，芯柱成等边三角形位置放置，因此组成三个芯柱相应的金属单片平面也互成120°，所以要将两个芯柱连接，需将横桥金属单片两端折弯60°，使折弯部分与非折弯的本体部分构成120°夹角，这样两端的折弯部分分别与对应的芯柱金属单片位于同一平面且豁口与插接端吻合地接触连接。另外，折弯部分的边长大于或等于芯柱金属单片的平端长度，这样保证折弯部分完全会与芯柱金属单片无缝接触，豁口也在折弯部分内。

[0048] 在构成横桥2时，横桥金属单片4正反依次交替叠加形成横桥，使横桥金属单片4的豁口5与芯柱金属单片3的插接端接触连接，且横桥金属单片4有豁口5的长边与另一个芯柱的金属单片的平端接触连接。

[0049] 如图1～2所示，当芯柱金属单片按照金属单片单元的尺寸由中间向两边依次递减时，那么几个横桥金属单片也可以构成横桥单片单元，即横桥中的单片单元或单片厚度与相应接触连接的芯柱单片单元或芯柱单片厚度相等。横桥的长边及折弯部分长度都是跟随芯柱单片的平端长度逐渐递减的。同时，也可以使横桥的单片宽度由内向外侧逐渐递减，这样横桥的外表面可以形成曲面，有利于节省材料且不影响通磁。

[0050] 用于构成芯柱和横桥的金属单片可以采用硅钢片，保持了立体变压器铁心的电器特性。

[0051] 一种立体变压器的叠式铁芯的工艺方法如下：

[0052] 1)将芯柱金属单片的平端向下、向上依次交替叠加形成芯柱，用夹具或模具等固定三个芯柱底部使芯柱端面中心互成120°夹角；

[0053] 2)在向上的芯柱端面上，依次将多个横桥金属单片正反依次交替叠加置于相应的芯柱金属单片上，每个横桥金属单片的豁口与相对应的芯柱金属单片的插接端接触连接，具有豁口的边长无豁口的一侧与另一个芯柱相对应的芯柱金属单片的平端接触连接；这样前一芯柱金属单片插接端与下一个横桥金属单片的片面完全接触，就构成了插接端的正反面分别与前后相邻的横桥金属单片的片面接触并夹紧，多个芯柱金属单片的插接端之间均有横桥金属单片夹住，该接触面不仅通过夹紧产生摩擦力而更利于芯柱和横桥之间的固定，并且使磁路更加通畅，磁阻小，电气性能好。

[0054] 上述操作使多个横桥金属单片形成了横桥，使每个横桥金属单片的豁口与相对应的芯柱金属单片的插接端完全接触连接，即完成了一个横桥与相邻两个芯柱的连接；

[0055] 3)重复步骤2)，直到完成三个横桥与三个芯柱端面的连接；

[0056] 4)翻转三个芯柱，使三个横桥位于下方，将预先做好的三个线圈分别套入三个芯柱后，重复步骤2)～步骤3)，这样完成了三个芯柱和六个横桥之间了连接，实现了立式变压器叠式铁芯的工艺制做。