阅读说明：本技术 一种星型折叠铁心变压器 (Star-shaped folding iron core transformer ) 是由 祝长宇 丁式平 于 2019-10-19 设计创作，主要内容包括：一种星型折叠铁心变压器,包括三个铁心柱,三个铁心柱的结构尺寸相同,每个所述铁心柱的外部套有绕制好的高低压线圈；三个套好高低压线圈的铁心柱成三角结构竖直放置,且相互平行；所述三个铁心柱截面的中心连线组成一个等边三角形的窗口；每个所述铁心柱均由相同数目的片层叠加构成,且每个片层的结构尺寸相同；所述三个铁心柱片层的顶部和底部分别向三个铁心柱截面的中心连线组成一个等边三角形窗口的中心处进行交错式折叠,在三相铁心柱的立体三角柱的顶部和底部分别折叠成一个交叠面。(A star-shaped folded iron core transformer comprises three iron core columns, the three iron core columns are the same in structural size, and a wound high-low voltage coil is sleeved outside each iron core column; three iron core columns sleeved with high and low voltage coils are vertically arranged in a triangular structure and are parallel to each other; the central connecting lines of the sections of the three iron core columns form an equilateral triangle window; each core limb is formed by overlapping the same number of sheets, and the structural size of each sheet is the same; the top and the bottom of the three iron core column sheet layers are respectively folded in a staggered mode towards the center connecting line of the sections of the three iron core columns to form the center of an equilateral triangle window, and the top and the bottom of the three-dimensional triangular column of the three-phase iron core column are respectively folded into an overlapped surface.)

一种星型折叠铁心变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种星型折叠铁心变压器。

背景技术

众所周知，卷铁心变压器是一种节能型电力变压器，创造性的改革了传统电力变压器的叠片式磁路结构和三相布局，使产品性能更为优化，其器身直接与大气接触，适用于比较干燥而洁净的室内，其在电能转换的领域中得到了广泛的使用；立体卷铁心三相变压器具有对称三角形的形状，磁路分布最理想，避免了常规叠铁心不对称的铁心结构有气隙漏磁多的缺陷。立体卷铁心三相磁路长度相同，导磁方向与铁心磁路方向完全相同，在三相柱上有平衡的磁通，减少励磁电流和浪涌电流。

现有的立体卷铁心大多是由三个相同的、用硅钢片连续绕制的铁心单框拼合而成，虽然能够满足变压器的基本要求，但是现有的立体卷铁心空间利用率较低，在需要降低空载损耗时只能通过增加铁心单框的横截面积，必然会增加立体卷铁心的总高度，增加生产成本。

现有技术中，立体卷铁心主要存在以下两个重要的缺点：一是在封闭型铁芯上进行线圈缠绕工艺困难，如果锯开再拼接失去卷铁芯无气隙的优势；二是同一立柱的铁芯的磁通量相位不同步，不能同时达到最大值，无法实现最大优化合成。

综上所述，要制造节能降耗、节材低成本、环保又低噪音的新型变压器，改进铁心的结构便成了突破口。本申请的星型折叠铁心变压器的结构优势更加出色，节能性能更加优异，成本更有优势，是目前最为理想的变压器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星型折叠铁心变压器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种星型折叠铁心变压器，包括三个铁心柱，三个铁心柱的结构尺寸相同，每个所述铁心柱的外部套有绕制好的低压线圈，低压线圈的外面套有高压线圈；三个套好高低压线圈的铁心柱成三角结构竖直放置，组成一个三相铁心柱的立体三角柱结构，且三个铁心柱之间相互平行；所述三个铁心柱水平截面的中心连线组成一个等边三角形的窗口；每个所述铁心柱均由相同数目的片层叠加构成，且每个片层的结构尺寸相同；所述三个铁心柱片层的顶部分别向三个铁心柱截面的中心连线组成一个等边三角形窗口的中心处进行交错式折叠，在三相铁心柱的立体三角柱的顶部折叠成一个交叠面；所述三个铁心柱片层的底部分别向三个铁心柱截面的中心连线组成一个等边三角形窗口的中心处进行交错式折叠，在三相铁心柱的立体三角柱的底部折叠成一个交叠面。

进一步地，所述铁心柱的片层结构为中间是一个矩形，矩形的两端分别是相互对称的顶角为120°的等腰三角形；所述三个铁心柱分别有等同个数的片层叠加而成。

进一步地，所述三个铁心柱片层的顶部和底部的等腰三角形采用单层堆积法，分别向三个铁心柱围成的等边三角形中心处进行90°的折叠，其折叠步骤为：

（1）三个铁心柱的第一片层顶部分别向三个铁心柱围成的截面为等边三角形中心处折叠，三组顶角为120°的等腰三角形在等边三角形中心正好边对边对接拼接成一个360°的平面，完成三相铁心柱的片层31的第一层的拼接；

（2）在步骤（1）中拼接的平面产生的三条接缝由垫片来覆盖；

（3）三相铁心柱其它片层按照步骤（1）和步骤（2），进行一层一层的折叠，每一层折叠产生的三条接缝由垫片来覆盖，一直把所有的三相铁心柱的片层拼接完；这样，三个铁心柱片层的顶部在三个铁心柱围成的截面为等边三角形中心形成拼接层；拼接层与三个铁心柱片层顶部的折叠面是平行的；

（4）步骤（3）完成以后，用一个中心夹具夹在拼接层的底部和顶部，将拼接层夹紧；

（5）三个铁心柱片层的底部按照步骤（1）~（4）在三个铁心柱底部围成的截面为等边三角形中心处折叠进行折叠拼接，在三个铁心柱围成的截面为等边三角形中心形成拼接层，然后用中心夹具来夹紧底部的拼接层。

进一步地，所述铁心柱的片层结构为中间是一个矩形，矩形的两端分别是对称的顶角为60°的直角三角形；所述三个铁心柱分别有等同个数的片层进行正反交替叠加而成。

进一步地，所述三个铁心柱的片层的顶部和底部的直角三角形分别向的三相铁心柱围成的等边三角形中心处进行90°的折叠，其折叠步骤为：

（1）相邻两个铁心柱的第一片层的顶部分别向三各铁心柱围成的截面为等边三角形的中心折叠，两个顶角为60°的片层顶部在等边三角形中心正好边对边对接拼接成一个120°的平面；

（2）对步骤（1）中的其中一个铁心柱的第二片层的顶部折叠，直接压在步骤（1）折叠的平面上；

（3）对第三个铁心柱的第一片层的顶部进行折叠，直接压在步骤（2）折叠的平面上；

（4）对步骤（1）中的另外一个铁心柱的第二片层的顶部进行折叠，直接压在步骤（3）折叠的平面上；

（5）对第三个铁心柱的第二片层的顶部进行折叠，直接压在步骤（4）折叠的平面上；这样，就完成了一个周期的折叠拼接；

（6）三个铁心柱其它片层按照步骤（1）~（5）进行周期性的折叠拼接，一直把所有的三相铁心柱的片层拼接完；最后，三个铁心柱片层的顶部在三个铁心柱围成的截面为等边三角形中心形成拼接叠层；拼接叠层与三个铁心柱片层顶部的折叠面是平行的；

（7）用一个中心夹具夹在拼接叠层的底部和顶部，将拼接叠层夹紧；

（8）三个铁心柱片层的底部按照步骤（1）~（7）在三个铁心柱底部围成的截面为等边三角形中心处折叠进行折叠拼接，与三个铁心柱片层的顶部的拼接一样，并且相互对称。

进一步地，所述铁心柱的片层结构为矩形；所述三个铁心柱分别有等同个数的片层叠加而成。

进一步地，所述三个铁心柱的片层顶部和底部采用单层或者多层折叠法，分别向的三相铁心柱围成的等边三角形中心处进行90°的折叠，其折叠步骤为：

（1）三个铁心柱的第一片层的顶部分别向三个铁心柱围成的截面为等边三角形中心处折叠，在等边三角形中心折叠成三层叠压状态，完成三相铁心柱的片层的第一层的拼接；

（2）三个铁心柱其它片层按照步骤（1），进行周期性的折叠堆压，一直把所有的三相铁心柱的片层折叠堆压完，这样三个铁心柱片层的顶部在三个铁心柱顶部围成的等边三角形中心形成一个厚度为单个铁心柱3倍厚度的折叠层，折叠层与三个铁心柱片层顶部的折叠面是平行的；

（3）用一个中心夹具夹在折叠层的底部和顶部，将折叠层夹紧；

（4）三个铁心柱片层的底部按照步骤（1）和（3）在三个铁心柱底部围成的截面为等边三角形中心处进行，也形成一个厚度为单个铁心柱3倍厚度的折叠层，然后用中心夹具来夹紧在折叠层。

进一步地，所述铁心柱的片层材质为硅钢片或非晶合金带中的一种。

进一步地，所述中心夹具主要起夹紧作用，通常由不锈钢、合金钢、铸铁等强度较大的材料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）高低压线圈是预制好的，直接套在铁心柱上，避免了缠绕的复杂性；

（2）采用三相铁心柱等边三角形竖直放置，两端向等边三角形中心折叠的工艺，正好交叠面在中心，减少磁阻，增加了磁场强度完全保存了一个无气隙的磁场强度；

（3）在单匝线圈里，铁心与线圈同相位，磁饱和同时达到最高，磁通量扩大2倍；

（4）相对于立体卷铁心，节省1/2的磁通材料；

（5）结构更加紧凑，重量更轻，空载损耗低、空载电流小、 铁心利用率高，填充率高，可实现零浪费套裁，制造成本更低；

（6）采用本申请的星型铁心交叠式结构，线圈安装及拆卸更加方便，降低生产成本的同时方便维护。

附图说明

图1为本发明的星型折叠铁心变压器结构示意图。

图2为本发明的星型折叠铁心变压器铁心柱的第一种结构示意图。

图3为图2中的变压器铁心柱折叠方式示意图。

图4为本发明的星型折叠铁心变压器铁心柱的第二种结构示意图。

图5为图4中的变压器铁心柱折叠方式示意图。

图6为本发明的星型折叠铁心变压器铁心柱的第三种结构示意图。

图7为图6中的变压器铁心柱折叠方式示意图。

图中：1、低压线圈；2、高压线圈；3、铁心柱；31、铁心柱的片层；4、中心夹具；5、垫片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1所示，本发明实施例中，一种星型折叠铁心变压器，包括三个铁心柱3，三个铁心柱3的结构尺寸相同，且三个铁心柱3竖直的设置在等边三角形的三个顶点处，三个铁心柱3相互平行，组成一个三相立体三角柱结构；每个所述铁心柱3的外面包扎绝缘层，在绝缘层的外部套有绕制好的低压线圈1，低压线圈1的外面套有高压线圈2；所述低压线圈1和高压线圈2之间也设有绝缘层。

具体的，每个所述铁心柱3均由多层片层31组合叠加构成，且所述每个片层31的结构尺寸相同，最终由多层片层31叠加而成铁心柱3成柱状结构，所述的三个铁心柱3分别称为A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱。

具体的，所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的外面分别套上低压线圈1和高压线圈之后，竖直放置在等边三角形的三个顶点处，即A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的水平截面的中心连线组成一个等边三角形的窗口；然后，所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的顶部分别向等边三角形窗口的中心处折叠，在等边三角形中心形成A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的顶部交叠面；所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的底部也分别向等边三角形的中心处折叠，在等边三角形的中心形成A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的底部交叠面；所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的底部交叠面和顶部交叠面相互对称。

具体的，所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的顶部和底部分别在等边三角形中心的交叠是每一相铁心柱的每个片层31交错式折叠后叠加而成，即以周期性把A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的所有片层31进行一层或者多层的折叠，最终在等边三角形中心处形成周期性的A相铁心柱片层31、B相铁心柱片层31和C相铁心柱片层31相互交替式的折叠；在一个周期内，每相铁心柱的片层的折叠层数是相同的；所述相邻铁心柱3夹角互差120°，三相磁路完全对称，且每相具有一个独立的闭合磁路，三相线圈产生的合成磁通所经磁路完全一致。

进一步地，A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的顶部和底部分别在等边三角形中心的交叠完成之后，交叠处的底部和顶部分别用一个中心夹具4来夹紧。

实施例一

请参阅图2所示，所述铁心柱的片层31结构为中间是一个矩形，矩形的两端分别是一个的顶角为120°的等腰三角形，铁心柱的片层31两端的等腰三角形是对称的；所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱分别有等同个数的片层31叠加而成。

进一步地，A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的外面分别套上低压线圈1和高压线圈2之后，竖直放置在等边三角形的三个顶点处，即在三相铁心柱的截面中心连线组成一个等边三角形的窗口。

请参考图3所示，所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的片层31顶部和底部的等腰三角形采用单层堆积法，分别向三相铁心柱围成的等边三角形中心处进行90°的折叠，其折叠步骤为：

（1）A相铁心柱的第一片层、B相铁心柱的第一片层和C相铁心柱的第一片层的顶部分别向三相铁心柱围成的截面为等边三角形中心处折叠，三组顶角为120°的等腰三角形在等边三角形中心正好边对边对接拼接成一个360°的平面，完成三相铁心柱的片层31的第一层的拼接；

（2）步骤（1）中拼接的第一层的360°的平面产生的三条接缝由垫片5来覆盖；

（3）接着步骤（2），在第一层拼接的垫片5的上面进行第二层拼接，即A相铁心柱的第二片层、B相铁心柱的第二片层和C相铁心柱的第二片层的顶部与步骤（1）的折叠一样在第一层拼接的垫片5上拼接成一个360°的平面，完成三相铁心柱的片层31的第二层的拼接；

（4）步骤（3）中拼接的第二层的360°的平面产生的三条接缝由垫片5来覆盖；

（5）按照步骤（1）和步骤（2），三相铁心柱其它片层31进行一层三相铁心柱的片层31的拼接加一个垫片5，一直把所有的三相铁心柱的片层31拼接完；

（6）步骤（5）完成以后，A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱片层31的顶部在三相铁心柱围成的截面为等边三角形中心形成拼接层；拼接层与三个铁心柱片层顶部的折叠面是平行的；然后用一个中心夹具夹在拼接层的底部和顶部，将拼接层夹紧；

（7）A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱片层31的底部按照步骤（1）~（6）在三相铁心柱底部围成的截面为等边三角形中心处折叠进行折叠拼接，与A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱片层31的顶部的拼接一样，并且相互对称。

实施例二

请参阅图4所示，所述铁心柱的片层31结构为中间是一个矩形，矩形的两端分别是一个的顶角为60°的直角三角形；所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱分别有等同个数的片层31进行正反交替叠加而成，形成如图5所示的叠加结构。

进一步地，A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的外面分别套上低压线圈1和高压线圈之后，竖直放置在等边三角形的三个顶点处，即在三相铁心柱的截面中心连线组成一个等边三角形的窗口；请参考图5所示，所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的片层31顶部和底部的直角三角形分别向的三相铁心柱围成的等边三角形中心处进行90°的折叠，其折叠步骤为：

（1）请参考图5中子图a所示，A相铁心柱的第一片层的顶部和B相铁心柱的第一片层顶部分别向三相铁心柱围成的截面为等边三角形的中心折叠，两个顶角为60°的片层顶部在等边三角形中心正好边对边对接拼接成一个120°的平面；

（2）请参考图5中子图b所示，在步骤（1）的基础上，对A相铁心柱的第二片层的顶部折叠，该折叠将A相铁心柱的第一片层和B相铁心柱的第一片层折叠的缝隙盖住一部分；

（3）请参考图5中子图c所示，在步骤（2）的基础上，对C相铁心柱的第一片层的顶部折叠，该折叠将步骤（1）和（2）产生的折叠的缝隙遮盖住一部分；

（4）请参考图5中子图d所示，对B相铁心柱的第二片层的顶部进行折叠，直接压在步骤（3）折叠的层面上；

（5）请参考图5中子图e所示，对C相铁心柱的第二片层的顶部进行折叠，直接压在步骤（4）折叠的层面上；这样，就完成了一个周期的折叠拼接，该拼接层是无缝；

（6）三相铁心柱其它片层31按照步骤（1）~（5）进行周期性的折叠拼接，一直把所有的三相铁心柱的片层31拼接完；

（7）步骤（6）完成以后，A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱片层31的顶部在三个铁心柱围成的截面为等边三角形中心形成拼接叠层；拼接叠层与三个铁心柱片层顶部的折叠面是平行的；然后用一个中心夹具夹在拼接叠层的底部和顶部，将拼接叠层夹紧；

（8）A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱片层31的底部按照步骤（1）~（7）在三相铁心柱底部围成的截面为等边三角形中心处折叠进行折叠拼接，与A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱片层31的顶部的拼接一样，并且相互对称。

实施例三

请参阅图6所示，所述铁心柱的片层31结构为矩形；所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱分别有等同个数的片层31叠加而成。

进一步地，A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的外面分别套上低压线圈1和高压线圈之后，竖直放置在等边三角形的三个顶点处，即在三相铁心柱的截面中心连线组成一个等边三角形的窗口。

请参考图7所示，所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的片层31顶部和底部采用单层折叠法，分别向的三相铁心柱围成的等边三角形中心处进行90°的折叠，其折叠步骤为：

（1）A相铁心柱的第一片层、B相铁心柱的第一片层和C相铁心柱的第一片层的顶部分别向三相铁心柱围成的截面为等边三角形中心处折叠，在等边三角形中心折叠成三层叠压状态，完成三相铁心柱的片层31的第一层的拼接；

（2）三相铁心柱其它片层31按照步骤（1），进行周期性的折叠，一直把所有的三相铁心柱的片层31折叠堆压完，这样A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱片层31的顶部在等边三角形中心的形成一个厚度为单个铁心柱3倍厚度的折叠层，折叠层与三个铁心柱片层顶部的折叠面是平行的；

（3）用一个中心夹具夹在折叠层的底部和顶部，将折叠层夹紧；

（4）A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱片层31的底部按照步骤（1）~（3）在三相铁心柱底部围成的截面为等边三角形中心处折叠进行折叠，形成一个厚度为单个铁心柱3倍厚度的折叠层，然后用中心夹具4来夹紧折叠层；

进一步地，所述A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的片层31顶部和底部折叠采用多层折叠法；即按照步骤（1）~（4），将A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱的顶部和底部分别在等边三角形中心的折叠是每一相铁心柱的不少于两个片层31一起折叠后叠加而成，每一相铁心柱的片层31在一个周期的折叠的数量是相同的。

以上所述高低压线圈的材料为铜或者铝。

所述铁心柱3的片层31材质为硅钢片或非晶合金带中的一种。

所述铁心柱3的片层31之间都涂油绝缘漆或者其他绝缘材料。

所述中心夹具4主要起夹紧作用，通常由不锈钢、合金钢、铸铁等强度较大的材料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）高低压线圈是预制好的，直接套在铁心柱上，避免了缠绕的复杂性；（2）采用三相铁心柱等边三角形竖直放置，两端向等边三角形中心折叠的工艺，正好交叠面在中心，减少磁阻，增加了磁场强度完全保存了一个无气隙的磁场强度；（3）在单匝线圈里，铁心与线圈同相位，磁饱和同时达到最高，磁通量扩大2倍；（4）相对于立体卷铁心，节省1/2的磁通材料；（5）结构更加紧凑，重量更轻，空载损耗低、空载电流小、 铁心利用率高，填充率高，可实现零浪费套裁，制造成本更低；（6）采用本申请的星型铁心交叠式结构，线圈安装及拆卸更加方便，降低生产成本的同时方便维护。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。