專利名稱：多邊形截面卷鐵芯變壓器及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬變壓器，包括利用鐵芯、繞組傳遞、變換電能的多種器具，例如變壓器、互感器、整流器、電抗器、穩(wěn)壓器等等。
久已應(yīng)用的變換器，其鐵芯為軟磁片材疊裝而成，因有接縫而效低費(fèi)工。另有帶材多層卷繞而成效率較高的卷鐵芯變換器，其截面有矩形、圓形二種矩形工藝性差，繞組費(fèi)線；圓形帶材利用率低。
本發(fā)明的目的是提供一種效率高，工藝性好，材料利用率高，節(jié)能，成本低的新式變壓器，它兼具現(xiàn)有變壓器的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的變壓器一般由鐵芯系統(tǒng)、繞組系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)、支持系統(tǒng)構(gòu)成，依據(jù)使用情況可以增減其構(gòu)成部分。相應(yīng)的繞組包圍在鐵芯上，或在其旁邊。
本發(fā)明的變壓器用帶狀材料多層卷繞的卷鐵芯，截面為多邊形或稱為多角形。如

圖1是截面為8邊形環(huán)形鐵芯的例。所謂多邊形，是指多于四邊的，辟如5、6、7、8、9……n邊。構(gòu)成多邊形卷鐵芯截面帶材展開形狀與截面相象，如同將截面在帶材縱向上拉長。如圖2上部是6邊形截面。a表示外徑部位，b表示內(nèi)徑部位。下部是帶材展開形狀示意。a′表示相應(yīng)的外徑部位，b′表示相應(yīng)的內(nèi)徑部位。同樣卷繞一層(或一圈)的用料越臨近外徑越長，用料越多，所以帶材展開形狀示意中截面中線上部的展開(a′c′段)較長，中線下部的展開(c′b′段)較短。同樣原因，帶材展開的斜邊是直線時(shí)(展開圖左側(cè))。卷繞成鐵芯截面中線上部向外凸出，中線下部向里凹入。欲使截面各邊呈直線狀，則展開之斜邊就須作相應(yīng)的修正，如展開圖右側(cè)所示。通常取直線斜邊，工藝簡單，形成的凹凸誤差并不大。
用一條帶材卷繞成鐵芯的多邊截面時(shí)，形狀較復(fù)雜，工藝性不好。如果將這多邊形截面分解為四邊形(圖3a)、三邊形(圖3b、c)，及梯形(圖3d，e，f)形時(shí)，加工就很方便，材料可100％的利用。四邊形可以用縱切機(jī)方便加工。三邊形及梯形需要斜切機(jī)，而且卷繞也費(fèi)工，所以應(yīng)盡量少用斜邊。分析了多邊形的各種情況后可以知道
權(quán)利要求
1.由卷鐵芯及相應(yīng)繞組構(gòu)成的變壓器，其特征是卷鐵芯橫截面為多邊形，其相應(yīng)繞組為圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征是卷鐵芯橫截面為多邊形，優(yōu)先選用6邊形、8邊形、12邊形、16邊形、20邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1及2所述的變壓器，其特征是鐵芯橫截面的多邊形可分解為四邊形，梯形，及三邊形組合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1及3所述的變壓器，其特征是四邊形、梯形及三邊形組合界面之間隙縫可做為冷卻道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征是卷鐵芯可卷繞成圓形、四邊形、跑道形、三柱形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1及5所述的變壓器，其特征是繞組在卷鐵芯上可周邊排列，單邊排列，對(duì)邊排列，對(duì)稱排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征是繞組繞在圓形骨架上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1及7所述的變壓器，其特征是圓形骨架由2瓣或多瓣瓦狀構(gòu)件組合而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1及7所述的變壓器，其特征是以鐵芯為軸心，轉(zhuǎn)動(dòng)骨架繞制繞組線圈。5、7、9、11、……n奇數(shù)邊不宜使用，6、8、10、12…偶數(shù)邊宜于使用。而邊數(shù)能被4整除的8、12、16、20……應(yīng)優(yōu)先選用，在切制相同數(shù)量的斜邊時(shí)，鐵芯截面能獲得更多的邊數(shù)。邊數(shù)越多，截面越趨近圓形性能越好，加工越費(fèi)工。小、中型變壓器8邊，12邊已足夠了，大型變壓器可以用較多的邊數(shù)。從簡化工藝上看，卷鐵芯截面不論邊數(shù)多少，分解為矩形和梯形兩種更好，如圖4的12邊形分解為1種矩形(四邊形)，兩種梯形(四邊形)共5條料，材料利用率100％，截面積為相同直徑圓面積的95.5％，a、a表示外徑，b、b表示內(nèi)徑。左邊的虛線表示將梯形可再分解為四邊形和三邊形的情況。梯形和三邊形的斜邊剩余的部分又可用作相同或相似的梯形和三邊形，用在同一截面中對(duì)稱的另一部分，或另一截面中。這樣充分利用了材料。鐵芯截面分解的四邊形(包括梯形)和三邊形之間界面如果密切貼合有利于磁導(dǎo)，如果之間保持較大間隙可做為冷卻道(如圖5)介入冷卻介質(zhì)。本發(fā)明卷鐵芯的卷繞形狀可以是圓形(圖1)，四邊形(圖6a、b)，跑道形(圖6c)，以及三相變壓器用的三柱形(圖6d，這里分內(nèi)外二層，合成多邊形)。本發(fā)明變壓器的繞組在卷鐵芯上可以周邊排列，單邊排列、對(duì)邊排列、對(duì)稱排列。繞組繞在圓形骨架上，骨架可以鐵芯為軸心在鐵芯上轉(zhuǎn)動(dòng)、方便繞線。以鐵芯為軸心，骨架與鐵芯可不接觸，而用周邊滾輪定心。圓形骨架可以是整筒，也可以由二瓣，三瓣瓦狀構(gòu)件組合而成。這有利于加工和裝配，甚至可由一種瓦狀構(gòu)件組成不同直徑的骨架。繞組骨架可做為變壓器的一部分，也可在繞組完成定形后拆出。說明書附圖中的形狀示意，僅止是為便于理解舉眾多應(yīng)用中的少數(shù)例子，并不限制權(quán)利要求應(yīng)用的多種情況。本發(fā)明的變壓器鐵芯導(dǎo)磁材料為不切斷連續(xù)帶材，截面趨近圓形，磁密均勻，漏磁小，損耗小，節(jié)能，空載電流、勵(lì)磁電流都小，材料利用率100％，性能高成本低，設(shè)備簡單，有利于生產(chǎn)，與原有卷鐵芯和疊片變壓器相比有明顯進(jìn)步。
全文摘要
本發(fā)明是一種新結(jié)構(gòu)變壓器,鐵芯由連續(xù)帶材卷繞而成沒有接縫,截面為近似圓形的多邊形。填充系數(shù)高,磁阻小,磁密均勻,漏磁小,帶材利用率100%。并以鐵芯為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)骨架繞制繞組線圈,免除套裝。用本發(fā)明制造的變壓器,損耗小,節(jié)能體輕,效率高,節(jié)省原材料,工藝性好,成本低,設(shè)備簡單,利于生產(chǎn)。與原有卷鐵芯變壓器和疊裝變壓器相比有明顯進(jìn)步。
文檔編號(hào)H01F27/30GK1172333SQ9610915
公開日1998年2月4日 申請(qǐng)日期1996年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月31日
發(fā)明者楊鶴年 申請(qǐng)人:楊鶴年