CN111785489A - 一种变压器、非晶合金立体卷铁芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变压器、非晶合金立体卷铁芯及其制备方法，其中，该非晶合金立体卷铁芯包括若干单框芯体，所述单框芯体包括呈环形的支撑架和卷绕于所述支撑架的若干层非晶带；相邻两层所述非晶带之间的间隙、最内层所述非晶带与所述支撑架之间的间隙均填充有阻尼层，使得上述间隙得以密封，并具有一定的强度，可以大幅减小铁芯的振动以及由此而产生的噪音。

Description

一种变压器、非晶合金立体卷铁芯及其制备方法

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种变压器、非晶合金立体卷铁芯及其制备方法。

背景技术

非晶合金材料具有较高的饱和磁感应强度和极低的铁损，因而可替代硅钢和部分软磁铁氧体用于各种中高频电力电子设备(如变压器)的铁芯材料中，起到减小器件体积、降低设备能耗的作用。

非晶合金材料是利用快速凝固技术制造的新材料，非晶铁芯是由若干层非晶带材(带状的非晶合金材料)卷绕成型或者叠置挤压成型而成，受非晶带材本身特性的影响，非晶铁芯的各层之间不能够过分夹紧，同时，非晶合金的磁致伸缩程度相比于硅钢片高约10％，如此，在使用时，磁致伸缩引起的非晶铁芯振动所受到的约束较小，这就容易产生较大的噪声，影响设备的使用。

因此，如何提供一种不易产生噪音的非晶合金铁芯，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器、非晶合金立体卷铁芯及其制备方法，其中，该非晶合金立体卷铁芯的噪音较小。

为解决上述技术问题，本发明提供一种非晶合金立体卷铁芯，包括若干单框芯体，所述单框芯体包括呈环形的支撑架和卷绕于所述支撑架的若干层非晶带；相邻两层所述非晶带之间的间隙、最内层所述非晶带与所述支撑架之间的间隙均填充有阻尼层。

本发明所提供非晶合金立体卷铁芯，其单框芯体的相邻两层非晶带之间的间隙以及最内层非晶带与支撑架之间的间隙均可以填充有阻尼层，以使得上述间隙得以密封，并具有一定的强度，可以大幅减小铁芯的振动以及由此而产生的噪音。

可选地，所述阻尼层由所述单框芯体在胶粘剂中浸渍、并经固化而成，且所述阻尼层的厚度小于0.1mm。

可选地，所述浸渍的条件为真空、静水压力和自然渗透中的一种；所述胶粘剂的材质为环氧树脂、氰基丙烯酸酯、硅胶、聚氨酯、乙酸乙酯，橡胶型胶粘剂、热熔胶和端硅烷基改性聚合物中的一种。

可选地，所述单框芯体的外表面还设有降噪层。

可选地，所述降噪层的材质为降噪胶，所述降噪胶的损耗因子为0.3-1.3，所述降噪层的厚度大于0.2mm。

可选地，所述降噪胶的材质为高强韧性耐冲击抗蠕变阻尼涂料、环氧胶、聚氨酯中的一种。

可选地，所述降噪层由所述降噪胶在常温或加热条件下在所述单框芯体的表面涂覆、并经固化而成。

本发明还提供一种非晶合金立体卷铁芯的制备方法，适用于上述的非晶合金立体卷铁芯，所述制备方法包括：步骤S1，制备所述单框芯体；步骤S2，将所述单框芯体推入退火炉中进行磁场退火；步骤S3，将磁场退火后的所述单框芯体浸入胶粘剂中，以形成所述阻尼层；步骤S4，制备所述非晶合金立体卷铁芯。

可选地，在所述步骤S3之后、所述步骤S4之前还包括：步骤S31，在形成所述阻尼层后的所述单框芯体的表面涂覆降噪胶，以形成降噪层。

本发明还提供一种变压器，包括铁芯，所述铁芯为上述的非晶合金立体卷铁芯。

附图说明

图1为本发明所提供非晶合金立体卷铁芯的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为单框铁芯的局部视图；

图3为图2中单框铁芯的局部截面放大图。

图1-3中的附图标记说明如下：

1单框芯体、11支撑架、12非晶带、13阻尼层；

2降噪层。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。

请参考图1-3，图1为本发明所提供非晶合金立体卷铁芯的一种具体实施方式的结构示意图，图2为单框铁芯的局部视图，图3为图2中单框铁芯的局部截面放大图。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种非晶合金立体卷铁芯，包括若干单框芯体1，具体可以采用三个结构相同的单框芯体1围合而成，单框芯体1的外缘整体近似为方形，而单框芯体1的框边的横截面可以为近似半圆形或者半个多边形，以在两个单框芯体1的框边相对接时、能够形成横截面为近似圆形或者近似多边形的芯柱。

上述单框芯体1包括呈环形的支撑架11和卷绕于该支撑架11的若干层非晶带12。在具体安装时，可以准备若干级具有不同宽度的非晶带12，支撑架11可以位于最内层，首级非晶带12可以缠绕于该支撑架11，然后可以由内向外依次缠绕上述的各级非晶带12，以形成具有特定形状的单框芯体1。这里，本发明实施例并不限定具有不同宽度的非晶带12的级数，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择；在一种示例性的方案中，上述非晶带12可以设置为7-25级。有关非晶带12如何绕制等可以参照现有技术，在此不做详述。这里的环形可以是圆环、方形环、矩形环、腰圆形环或者其他的异形环等；以矩形环为例，在制造安装时，该矩形环可以为一体式结构，也可以由两个“└”形板拼装而成，或者，还可以为四个直板拼装而成。

在单框芯体1形成之后，可以将其推入退火炉中进行磁场退火，以消除内应力，并恢复磁性。

采用上述方案所形成的单框芯体1，受非晶带12自身特性的影响，各层非晶带12之间不能缠绕的过紧，且非晶带12本身就具有较高的磁致伸缩特性，在使用时，受交变磁通作用，各层非晶带12容易发生周期性的振动，从而产生噪音。

针对此，结合图3，本发明所提供非晶合金立体卷铁芯，其单框芯体1的相邻两层非晶带12之间的间隙以及最内层非晶带12与支撑架11之间的间隙均可以填充有阻尼层13，以使得上述间隙得以密封，并具有一定的强度，可以大幅减小铁芯的振动以及由此而产生的噪音。

需要说明，经过磁场退火后的单框芯体1，其每相邻的两层非晶带12之间、最内层非晶带12与支撑架11之间并非一定存在间隙，如果不存在间隙，则二者之间也就没有上述的阻尼层13。

具体地，上述的阻尼层13可以由单框芯体1在胶粘剂中浸渍、并经干燥(常温风干或者加热)固化而成，浸渍的过程可以是在环境温度和环境压力条件下进行，也可以是在真空、静水压力或者自然渗透的条件下进行，以促使胶粘剂更好地进行填充。

如此，所形成的阻尼层13表面更为平整，厚度更为均匀，该阻尼层13的厚度可以小于0.1mm，以减少干燥固化的时间；且采用上述方案后，单框芯体1的表面也可以形成前述的阻尼层13，整个单框芯体1相当于被胶粘剂固化结合为一个整体，可以保证足够的强度和机械完整性，能够方便安装，在安装时，单框芯体1表面的阻尼层13所具有的弹性还可以改善单框芯体1的应力敏感性，可避免铁芯在后续过程中因应力问题而出现的磁性能恶化的情况；此外，采用上述方案处理后，还能够大幅降低铁芯的空载损耗。

这里，本发明实施例并不限定上述胶粘剂的种类，在实施时，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择；例如，该胶粘剂的材质可以为环氧树脂、氰基丙烯酸酯、硅胶、聚氨酯、乙酸乙酯，橡胶型胶粘剂、热熔胶和端硅烷基改性聚合物中的任一种。

作为优选地，上述胶粘剂的粘度可以小于300Pa.s，热膨胀系数可以大于3ppm/℃，剪切强度可以大于0.2MPa，耐高温性能可以大于80℃。基于此，在具体实践中，可以采用环氧树脂、氰基丙烯酸酯、乙酸乙酯等低粘度的胶粘剂；以乙酸乙酯为例，其固化收缩率较低，所形成阻尼层13的粘结能力和弹力均较高，对于铁芯本身的应力、初始磁导率以及电感的影响均较小，为本发明实施例的一种优选方案。

除浸渍的工艺外，上述的阻尼层13也可以通过浸涂、喷涂、刷涂或者静电沉积等工艺形成，具体的相关工艺技术可以参照现有技术，在此不做详述。

如图2所示，在上述阻尼层13形成以后，单框芯体1的外表面还可以设有降噪层2，该降噪层2的材质可以为损耗因子较高的一类降噪胶，能够减弱变压器运行过程中的振动，可进一步地减少噪音。

上述降噪胶的损耗因子可以在0.3-1.3之间，具体可以为高强韧性耐冲击抗蠕变阻尼涂料、环氧胶、聚氨酯中的一种，其中，环氧胶的粘附力大，收缩率低，且具有高介电性能，为本发明实施例的一种优选方案。

在具体实践中，可以采用重量比为1.5:1～2.5:1的环氧树脂与固化剂进行混合，以获得上述的环氧胶。这里，本发明实施例并不限定上述固化剂的种类，事实上，固化剂的种类不同，所形成环氧胶的性能也会存在较大差异，在实际应用中，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

降噪层2可以由降噪胶在常温或加热条件下在单框芯体1的表面涂覆、并经干燥(常温风干或者加热)固化而成，采用这种工艺所形成涂层的厚度较薄，可大幅缩短固化的时间，有利于快速干燥。降噪层2的厚度可以根据需要而定，在一种示例性的方案中，该降噪层2的厚度可以设置为大于0.2mm。

采用上述的各方案，最终所形成的单框芯体1的外表面可以存在两层防护，其中，内层防护为阻尼层13，外层防护为降噪层2，两层防护共同作用，以更好地将支撑架11与各层的非晶带12固连为一个整体，能够更大程度地减少噪音；而各层非晶带12之间则可以填充阻尼层13，以密封层间间隙，并保证强度，能够进一步地降低噪音；而且，在组装形成非晶合金立体卷铁芯时，两个单框芯体1的对接处的阻尼层13和降噪层2可以充分发挥二者的弹性，以改善单框芯体1对接处的应力敏感性，进而可以更好地保证长期使用过程中铁芯的性能。

实施例二

基于实施例一中的非晶合金立体卷铁芯，本发明还提供一种非晶合金立体卷铁芯的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤S1，制备单框芯体1；

具体为：准备若干级具有不同宽度的非晶带12，将支撑架11设置于最内层，并将首级非晶带12缠绕于支撑架11，然后由内向外依次缠绕上述的各级非晶带12。

步骤S2，将单框芯体1推入退火炉中进行磁场退火，以消除内应力，并恢复磁性；

步骤S3，将磁场退火后的单框芯体1浸入胶粘剂中，以形成阻尼层13；

有关胶粘剂的种类以及浸渍的相关条件等可以参照前述实施例一，在此不做重复。

步骤S4，制备非晶合金立体卷铁芯。

在一种具体的实施方式中，如图1所示，可以设置三个单框芯体1，然后将三个单框芯体的框边对接，以形成“三角形”样式的非晶合金立体卷铁芯。

采用上述的制备方法即可得到实施例一中的非晶合金立体卷铁芯，由于实施例一中的非晶合金立体卷铁芯已经具备如上的技术效果，那么，适用于该铁芯的本实施例所提供的制备方法亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。

进一步地，在步骤S3之后、步骤S4之前还可以包括：步骤S31，在形成阻尼层13后的单框芯体1的表面涂覆降噪胶，以形成降噪层2。该降噪层2可以配合阻尼层13，以更好地发挥减少噪音的技术效果；有关降噪胶的种类、涂覆的方式以及厚度等均可以参照实施例一，在此不做重复。

实施例三

本发明还提供一种变压器，包括铁芯，该铁芯为实施例一所涉及的非晶合金立体卷铁芯。

由于上述的非晶立体卷铁芯已经具备如上的技术效果，那么，具有该非晶立体卷铁芯的变压器亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种非晶合金立体卷铁芯，包括若干单框芯体(1)，所述单框芯体(1)包括呈环形的支撑架(11)和卷绕于所述支撑架(11)的若干层非晶带(12)，其特征在于，相邻两层所述非晶带(12)之间的间隙、最内层所述非晶带(12)与所述支撑架(11)之间的间隙均填充有阻尼层(13)。

2.根据权利要求1所述非晶合金立体卷铁芯，其特征在于，所述阻尼层(13)由所述单框芯体(1)在胶粘剂中浸渍、并经固化而成，且所述阻尼层(13)的厚度小于0.1mm。

3.根据权利要求2所述非晶合金立体卷铁芯，其特征在于，所述浸渍的条件为真空、静水压力和自然渗透中的一种；

所述胶粘剂的材质为环氧树脂、氰基丙烯酸酯、硅胶、聚氨酯、乙酸乙酯，橡胶型胶粘剂、热熔胶和端硅烷基改性聚合物中的一种。

4.根据权利要求1-3中任一项所非晶合金立体卷铁芯，其特征在于，所述单框芯体(1)的外表面还设有降噪层(2)。

5.根据权利要求4所述非晶合金立体卷铁芯，其特征在于，所述降噪层(2)的材质为降噪胶，所述降噪胶的损耗因子为0.3-1.3，所述降噪层(2)的厚度大于0.2mm。

6.根据权利要求5所述非晶合金立体卷铁芯，其特征在于，所述降噪胶的材质为高强韧性耐冲击抗蠕变阻尼涂料、环氧胶、聚氨酯中的一种。

7.根据权利要求5所述非晶合金立体卷铁芯，其特征在于，所述降噪层(2)由所述降噪胶在常温或加热条件下在所述单框芯体(1)的表面涂覆、并经固化而成。

8.一种非晶合金立体卷铁芯的制备方法，其特征在于，适用于如权利要求1-7中任一项所述非晶合金立体卷铁芯，所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1，制备所述单框芯体(1)；

步骤S2，将所述单框芯体(1)推入退火炉中进行磁场退火；

步骤S3，将磁场退火后的所述单框芯体(1)浸入胶粘剂中，以形成所述阻尼层(13)；

步骤S4，制备所述非晶合金立体卷铁芯。

9.根据权利要求8所述非晶合金立体卷铁芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3之后、所述步骤S4之前还包括：

步骤S31，在形成所述阻尼层(13)后的所述单框芯体(1)的表面涂覆降噪胶，以形成降噪层(2)。

10.一种变压器，包括铁芯，其特征在于，所述铁芯为权利要求1-7中任一项所述非晶合金立体卷铁芯。

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