一种电力设备用三相三柱立体磁路.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103456466 A(43)申请公布日 2013.12.18CN103456466A*CN103456466A*(21)申请号 201310412104.9(22)申请日 2013.09.12H01F 27/26(2006.01)H01F 27/245(2006.01)(71)申请人韩宝华地址 117000 辽宁省本溪市明山区三江小区锦绣家园B座1单元8号申请人姚萍陈亮(72)发明人韩宝华 姚萍 陈亮(74)专利代理机构常州市维益专利事务所 32211代理人王凌霄(54) 发明名称一种电力设备用三相三柱立体磁路(57) 摘要本发明公开了一种电力设备用三相三柱立体磁路

2、，由铁心柱、上铁轭和下铁轭构成；所述铁心柱具有三个，呈“品”字形排列，上铁轭和下铁轭分别设置在铁心柱的上下两端；所述铁心柱、上铁轭和下铁轭由若干硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成，其上下两端及上铁轭和下铁轭与铁心柱连接部位均呈多层多级斜接缝结构，铁心柱与上铁轭和下铁轭之间通过斜接缝相互交替插接在一起。本发明使电力设备的三相磁路相等，减少了铁心的接缝数量，有效降低电力设备的空载损耗和空载电流，节约铁心材料，降低了生产成本，提高了电力设备如变压器的空载性能、负载性能以及电力设备运行的可靠性；且可有效促进电力设备能效政策的执行，推进绿色环保能源的使用。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书5页

3、附图7页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图7页(10)申请公布号 CN 103456466 ACN 103456466 A1/1页21.一种电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在于：由铁心柱（1）、上铁轭（2）和下铁轭（3）构成；所述铁心柱（1）具有三个，呈“品”字形排列，上铁轭（2）和下铁轭（3）分别设置在铁心柱（1）的上下两端；所述铁心柱（1）、上铁轭（2）和下铁轭（3）由若干硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成，其上下两端及上铁轭（2）和下铁轭（3）与铁心柱（1）连接部位均呈多层多级斜接缝结构，铁心柱（1）与上铁轭（2）和下铁轭（3）之间通

4、过斜接缝相互交替插接在一起，且所述上铁轭（2）和下铁轭（3）均呈星型或环形。2.根据权利要求1所述的电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在于：所述上铁轭（2）和下铁轭（3）均由三个“”形单铁轭组合而成，且每个“”形单铁轭均由硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成。3.根据权利要求1所述的电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在于：所述上铁轭（2）和下铁轭（3）均由三个“（”形单铁轭组合而成，且每个“（”形单铁轭均由硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成。4.根据权利要求1所述的电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在于：所述星型或环形铁轭为组合一体式结构。5.根据权利要求1所述的电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在

5、于：所述铁心柱（1）由若干片宽相等的硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成，其横截面为矩形或正方形。6.根据权利要求1所述的电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在于：所述铁心柱（1）由若干片宽不相等且片宽逐级减小的硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成，其横截面的轮廓线为圆角矩形、长圆形或正圆形。7.根据权利要求1所述的电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在于：所述上铁轭（2）和下铁轭（3）与铁心柱（1）连接部位的横截面轮廓线为矩形、正方形、圆角矩形、圆角正方形、长圆形、圆形或“凸”字形。8.根据权利要求2所述的电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在于：所述“ ”形单铁轭的横截面轮廓线为矩形、半个圆角矩形、半个

6、长圆形、半个正圆形或半个“凸”字形。9.根据权利要求3所述的电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在于：所述“（”形单铁轭的横截面轮廓线为矩形、半个圆角形、半个长圆形、半个正圆形或半个“凸”字形。10.根据权利要求1所述的电力设备用三相三柱立体磁路，其特征在于：所述的铁心柱（1）上绕制有与上铁轭（2）和上铁轭（3）组合构成电力设备器身的线圈。权 利 要 求 书CN 103456466 A1/5页3一种电力设备用三相三柱立体磁路技术领域0001 本发明涉及电力设备领域，尤其涉及一种电力设备用三相三柱立体磁路。背景技术0002 目前，在电力设备如变压器和电抗器上普遍采用的铁心结构多为平直叠片式铁心、单

7、开口式卷铁心和闭口式卷铁心。这三种铁心由于结构的固有缺点，使得电力设备的铁心磁路三相不等，磁通在铁心内的分布复杂；而单开口卷铁心和闭口卷铁心由于受到制造设备的限制，只能应用到较小容量的产品上，且线圈套装需要的空间尺寸较大。同时对于上述所有结构，电力设备的铁心和线圈必须分开制造，其所构成的变压器和电抗器的铁心和器身的加工制造复杂，人工干预多，工艺繁琐，空间利用率低，材料使用浪费，体积大，成品的性能参数不好，尤其是抗突发短路能力较差。发明内容0003 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够使电力设备结构简单，生产制造机械化程度高，产品性能先进，空载和负载损耗小，空载电流显著下降，噪音降低，抗突发

8、短路能力强的电力设备用三相三柱立体磁路。0004 为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种电力设备用三相三柱立体磁路，由铁心柱、上铁轭和下铁轭构成；所述铁心柱具有三个，呈“品”字形排列，上铁轭和下铁轭分别设置在铁心柱的上下两端；所述铁心柱、上铁轭和下铁轭由若干硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成，其上下两端及上铁轭和下铁轭与铁心柱连接部位均呈多层多级斜接缝结构，铁心柱与上铁轭和下铁轭之间通过斜接缝相互交替插接在一起，且所述上铁轭和下铁轭均呈星型或环形。0005 优选的，所述上铁轭和下铁轭均由三个“（”形单铁轭组合而成，且每个“（”形单铁轭均由硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成。00

9、06 优选的，所述星型或环形铁轭为组合一体式结构。0007 优选的，所述铁心柱由若干片宽相等的硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成，其横截面为矩形或正方形。0008 优选的，所述铁心柱由若干片宽不相等且片宽逐级减小的硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成，其横截面的轮廓线为圆角矩形、长圆形或正圆形。0009 优选的，所述上铁轭和下铁轭与铁心柱连接部位的横截面轮廓线为矩形、正方形、圆角矩形、圆角正方形、长圆形、圆形或“凸”字形。0010 优选的，所述“ ”形单铁轭的横截面轮廓线为矩形、半个圆角矩形、半个长圆形、半个正圆形或半个“凸”字形。0011 优选的，所述“（”形单铁轭的横截面轮廓线为矩形、半个圆角形

10、、半个长圆形、半个正圆形或半个“凸”字形。0012 优选的，所述的铁心柱上绕制有与上铁轭和上铁轭组合构成电力设备器身的线说 明 书CN 103456466 A2/5页4圈。0013 与现有技术相比，本发明的有益之处是：这种电力设备用三相三柱立体磁路使得电力设备的三相磁路相等，同时减少了铁心的接缝数量，可以有效的降低电力设备的空载损耗和空载电流，节约铁心材料，降低了生产成本，提高了变压器的空载性能和负载性能以及电力设备运行的可靠性；设备的体积缩小，减少了绝缘油的使用，应用范围也十分广泛，并且该技术可有效促进电力设备能效政策的执行，推进绿色环保能源的使用。0014 附图说明：下面结合附图对本发明进

11、一步说明。0015 图1是本发明一种电力设备用三相三柱立体磁路实施例一结构示意图；图2是图1中电力设备用三相三柱立体磁路结构拆分示意图；图3是图1和图2中上铁轭结构示意图；图4是图1和图2中下铁轭结构示意图；图5是本发明一种电力设备用三相三柱立体磁路实施例二结构示意图；图6是图5中电力设备用三相三柱立体磁路结构拆分示意图；图7是图5和图6中上铁轭结构示意图；图8是图5和图6中下铁轭结构示意图；图9是本发明一种电力设备用三相三柱立体磁路实施例三结构示意图；图10是图9中电力设备用三相三柱立体磁路结构拆分示意图；图11是图9和图10中上铁轭结构示意图；图12是图9和图10中下铁轭结构示意图；图13

12、是本发明一种电力设备用三相三柱立体磁路实施例四结构示意图；图14是图13中电力设备用三相三柱立体磁路结构拆分示意图；图15是图13和图14中上铁轭结构示意图；图16是图13和图14中下铁轭结构示意图；图17是本发明一种电力设备用三相三柱立体磁路实施例五结构示意图；图18是图17中电力设备用三相三柱立体磁路结构拆分示意图；图19是图17和图18中上铁轭结构示意图；图20是图17和图18中下铁轭结构示意图；图21-26是本发明一种电力设备用三相三柱立体磁路中铁心柱及单铁轭横截面结构示意图；图27-29是本发明一种电力设备用三相三柱立体磁路中铁心柱与单铁轭搭接处结构示意图。0016 图中：1、铁心柱

13、；2、上铁轭；3、下铁轭。0017 具体实施方式：下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述：一种电力设备用三相三柱立体磁路，由铁心柱1、上铁轭2和下铁轭3构成；所述铁心柱1具有三个，呈“品”字形排列，上铁轭2和下铁轭3分别设置在铁心柱1的上下两端；如图21-图26所示，所述铁心柱1由若干片宽相等的导磁材料如硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成，其横截面为矩形或正方形；或者铁心柱1由若干片宽不相等且片宽逐级减小的说 明 书CN 103456466 A3/5页5导磁材料如硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成，其横截面的轮廓线为圆角矩形、长圆形或正圆形；所述铁心柱1上下两端及上铁轭2和下铁轭3与铁心柱

14、1连接部位均呈多层多级斜接缝结构，如图27-图29所示，铁心柱1与上铁轭2和下铁轭3之间通过斜接缝相互交替插接在一起，且所述上铁轭2和下铁轭3均呈星型或环形，所述上铁轭2和下铁轭3与铁心柱1连接部位的横截面轮廓线为矩形、正方形、圆角矩形、圆角正方形、长圆形、圆形或“凸”字形；所述上铁轭2和下铁轭3均由三个“ ”形单铁轭或三个“（”形单铁轭组合而成，且每个“ ” 形单铁轭或 “（”形单铁轭均由导磁材料如硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成；所述星型或环形铁轭为组合一体式结构；所述“ ”形单铁轭的横截面轮廓线为矩形、半个圆角矩形、半个长圆形、半个正圆形或半个“凸”字形；所述“（”形单铁轭的横截面轮廓线

15、为矩形、半个圆角形、半个长圆形、半个正圆形或半个“凸”字形；并且所述的铁心柱上绕制有与上铁轭和上铁轭组合构成电力设备器身的线圈。0018 具体地，实施例一：如图1图4所示的一种电力设备用三相三柱立体磁路，所示铁心柱1横截面为直角矩形和正方形，上铁轭2和下铁轭3是由弯折“”形的单铁轭构成的星型。其具体实施步骤如下：采用优质导磁材料如硅钢片或非晶合金材料薄板，用专用设备和工艺，通过剪裁，制成足够数量的满足尺寸要求的长条片形，端部呈斜角；根据需要铁心片可以考虑开定位工艺孔。之后叠装构成铁心柱1，该铁心柱1的端部具有多层步进式多级斜接缝。同样，通过剪裁，制成满足尺寸要求的长条轭片，该轭片端部呈斜角形；

16、根据需要轭片上可以开定位工艺孔；然后叠装，并在专用模具上制成“”形，并组成星型铁轭，必要时经过高温退火，固化成型，该铁轭端部具有与铁心柱1配合的多层多级步进式斜接缝。在铁心柱1上绕制或套好线圈后，在专用设备上将“”形或星型铁轭与品字排列的铁心组装成立体三相三柱铁心器身；也可将压制成型的铁轭片逐片插在三相带线圈的“品”字排列的三相铁心柱1上，构成立体三相三柱铁心器身，如图27-29所示，其中铁心柱1与上铁轭2和下铁轭3的交接处可以有出角。0019 实施例二：如图5图8所示的一种电力设备用三相三柱立体磁路，所示铁心柱1横截面是直角矩形和正方形，上铁轭2和下铁轭3是由“（” 形单铁轭构成的星型。其具

17、体实施步骤如下：采用优质导磁材料如硅钢片或非晶合金材料薄板，用专用设备和工艺，通过剪裁，制成足够数量的满足尺寸要求的长条片形，端部呈斜角，根据需要铁心片可以考虑开定位工艺孔。之后叠装构成铁心柱1，该铁心柱1的端部具有多层步进式多级斜接缝。同样，通过剪裁，制成满足尺寸要求的长条轭片，该轭片端部呈斜角形；根据需要轭片上可以开定位工艺孔。然后叠装，并在专用模具上制成“（” 形或星型铁轭，必要时经过高温退火，固化成型，该铁轭端部具有与铁心柱配合的多层多级步进式斜接缝。在铁心柱1上绕制或套好线圈后，在专用设备上将“（” 形或星型铁轭与“品”字排列的铁心组装成立体三相三柱铁心器身；也可将“（”型的铁轭片逐

18、片插在三相带线圈的品字排列的三相铁心柱1上，构成立体三相三柱铁心器身，如图27-29所示，其中铁心柱1与上铁轭2和下铁轭3的交接处可以有出角。0020 实施例三：如图9图12所示的一种电力设备用三相三柱立体磁路，所示铁心柱1横截面是多级说 明 书CN 103456466 A4/5页6台阶形，铁心横截面轮廓线为圆角矩形、圆角正方形、长圆形或正圆形，上铁轭2和下铁轭3是由弯折的“ ”形单铁轭构成的星型。其具体实施步骤如下：采用优质导磁材料如硅钢片或非晶合金材料薄板，用专用设备和工艺，通过剪裁，制成足够数量的满足尺寸要求的长条片形，端部呈斜角，根据需要铁心片可以考虑开定位工艺孔。之后叠装构成铁心柱1

19、，该铁心柱1的端部具有多层步进式多级斜接缝。同样，通过剪裁，制成满足尺寸要求的长条轭片，该轭片端部呈斜角形；根据需要，轭片上可以开定位工艺孔。然后叠装，并在专用模具上制成弯折的“ ”形或星型铁轭，必要时经过高温退火，固化成型，该铁轭端部具有与铁心柱1配合的多层多级步进式斜接缝。在铁心柱1上绕制或套好线圈后，在专用设备上将“ ”形或星型铁轭与品字排列的铁心组装成立体三相三柱铁心器身；也可将压制成型的铁轭片逐片插在三相带线圈的“品”字排列的三相铁心柱1上，构成立体三相三柱铁心器身，如图27-29所示，其中铁心柱1与铁轭的交接处可以有出角。0021 实施例四：如图13图16所示的一种电力设备用三相三

20、柱立体磁路，所示铁心柱1的横截面是多级台阶形，铁心横截面轮廓线为圆角矩形、圆角正方形、长圆形或正圆形，上铁轭2和下铁轭3是由 “（”形单铁轭构成的星型。其具体实施步骤如下：采用优质导磁材料如硅钢片或非晶合金材料薄板，用专用设备和工艺，通过剪裁，制成足够数量的满足尺寸要求的长条片形，端部呈斜角，根据需要铁心片可以考虑开定位工艺孔。之后叠装构成铁心柱1，该铁心柱1的端部具有多层步进式多级斜接缝。同样，通过剪裁，制成满足尺寸要求的长条轭片，该轭片端部呈斜角形；根据需要轭片上可以开定位工艺孔。然后叠装，并在专用模具上制成弯折的 “（” 形或星型铁轭，必要时经过高温退火，固化成型，该铁轭端部具有与铁心柱

21、1配合的多层多级步进式斜接缝。在铁心柱1上绕制或套好线圈后，在专用设备上将“（” 形或星型铁轭与品字排列的铁心组装成立体三相铁心器身；也可将“（”型的铁轭片逐片插在三相带线圈的“品”字排列的三相铁心柱1上，构成立体三相三柱铁心器身，如图27-29所示，其中铁心柱1与铁轭的交接处可以有出角。0022 实施例五：如图17图20所示的一种电力设备用三相三柱立体磁路，所示铁心柱1横截面是多级台阶形，铁心横截面轮廓线为圆角矩形、圆角正方形、长圆形或正圆形，上铁轭2和下铁轭3是由弯折的“”形单铁轭构成的环形。其具体实施步骤如下：采用优质导磁材料如硅钢片或非晶合金材料薄板，用专用设备和工艺，通过剪裁，制成足

22、够数量的满足尺寸要求的长条片形，端部呈斜角，根据需要铁心片可以考虑开定位工艺孔，之后叠装构成铁心柱1，该铁心柱1的端部具有多层步进式多级斜接缝。同样，通过剪裁，制成满足尺寸要求的长条轭片，该轭片端部呈斜角形；根据需要，轭片上可以开定位工艺孔，然后叠装，并在专用模具上制成弯折的“”形或环形铁轭，必要时经过高温退火，固化成型，该铁轭端部具有与铁心柱1配合的多层多级步进式斜接缝。在铁心柱1上绕制或套好线圈后，在专用设备上将“”形或星型铁轭与品字排列的铁心组装成立体三相三柱铁心器身；也可将压制成型的铁轭片逐片插在三相带线圈的“品”字排列的三相铁心柱1上，构成立体三相三柱铁心器身，如图27-图29所示，

23、其中铁心柱1与铁轭的交接处可以有出角。说 明 书CN 103456466 A5/5页70023 这种电力设备用三相三柱立体磁路使得电力设备的三相磁路相等，同时减少了铁心的接缝数量，可以有效的降低电力设备的空载损耗和空载电流，节约铁心材料；利用机械加工的方式，通过剪裁、组合、压制、退火等工艺手段制作的铁心上下轭，克服了平直叠片式铁心的材料利用率低，加工人工成本大的缺点；也克服了单开口铁心及闭口铁心的加工剪裁的片宽种类多，机械加工过程复杂和材料性能损失大的缺陷；电力设备的线圈可直接绕制在铁心柱1上的方法，有效地克服了传统的叠片式铁心和单开口式卷铁心的变压器和电抗器线圈必须单独绕制，再套入铁心的复杂

24、工艺过程，完全取消了套装工艺间隙，使得电力设备的内部空间利用率大为提高，减少了人工成本，缩短了制造时间，有效地降低了铁心材料和线圈材料的消耗，减少了变压器材料成本，同时也显著的提高了变压器的空载性能和负载性能；由于没有线圈的套装过程，取消了不必要的套装间隙，使得直接绕制在铁心上的线圈与铁心结合紧凑，电力设备的机械强度得到显著加强，抗突发短路能力得到极大提升，大幅提高了电力设备的运行可靠性；对于油浸式电力设备，由于采用了三相“品”字形排列，有效地节省了空间，使得设备的总体积大幅减少，减少了绝缘油的使用； 该发明技术由于基本不受加工设备的限制，理论上可以应用到任何大容量的变压器和电抗器上，应用范围

25、十分广泛；基于上述原因，使得电力设备的铁心器身的结构得到极大的简化，消耗的的材料使用和加工成本均可大幅下降，产品的可靠性和性能获得极大提高，并且该技术可有效的促进电力设备的能效政策的执行，推进绿色环保能源的使用。0024 需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。说 明 书CN 103456466 A1/7页8图1图2图3图4说 明 书 附 图CN 103456466 A2/7页9图5图6图7图8说 明 书 附 图CN 103456466 A3/7页10图9图10图11图12说 明 书 附 图CN 103456466 A10