专利名称：非晶合金薄带矩形铁芯的制造方法
技术领域：
本发明属于一种变压器铁心的制造方法，主要是由非晶态软磁合金薄带卷绕成的大功率变压器矩形铁心的制造方法，该方法主要包括开卷、分剪、组装、成型和退火。
由于非晶态软磁合金薄带硬度高，退火脆性等特性，一般都将其制成环形铁心用于变压器，这样能获得最佳磁性能。但是对于大于500VA的大功率变压器来说，由于绕组的匝数很多，有时绕组是由中空可通水冷却的硬铜管绕制而成，环形铁心就不适用了。常常采用矩形切割形成的C形铁心，以便绕组插入方便。但是矩形铁心在切割之前，必须进行浸漆固化，使卷绕的各层非晶薄带相对固定，在切割时不松散开来，然后再切割形成C形，这样的浸漆和切割两道工序都会带来铁心磁性大幅度的下降，一般这种方法制得的非晶合金C形铁心的导磁率只有2000～3000Gs/Oe，看来是相当低的。
为此近年来美日等国均有采用薄带搭接工艺制作非晶变压器铁心的报道，日本专利特开平4-223313，为了避免浸漆工艺造成的铁心性能下降，在矩形铁心的短边处将薄带搭接起来，又可以拆开将绕组装入。但这种搭接方法使得矩形铁心的短边在接口附近截面积比铁心的其他三边截面积增大很多。并且在制作铁心的操作过程中需将薄带两次组合，工艺复杂。特开平4-302110也公开了一种搭接制作矩形非晶薄带铁心的方法，这方法虽保证了搭接接口附近铁心截面积没有增大，但由于各层搭接顺序及错开长度要求繁琐，铁心的制作工艺相当复杂。
本发明的目的是为了避免上述已有技术的不足之处，提供一种将非晶合金薄带分组对接制作大功率变压器矩形铁心的工艺，该工艺避免了接口处铁芯截面积增大，保证了磁性的高水平，且工艺简单易行便于批量生产。
本发明制作大功率非晶薄带矩形变压器铁心的目的可以通过以下的措施来达到，首先将原材料非晶态软磁合金(包括超微晶合金)薄带卷开卷，设这种薄带的厚度为t(一般其厚度0.02～0.04mm)，将此厚度为t的薄带按不同的长度分剪为第1、2、3……W组，每组由相同长度的N枚薄带段组成，共计分剪的组数W满足T＝WNt/p，其中[T]为矩形铁心断面的有效叠厚，p为薄带在矩形铁心中的叠片系数，而各组薄带的长度以第1组即矩形铁心外周长度为准，顺序递减2πNt/p。接着用硅钢片按矩形铁心外周长度制作一个环形外层护套[3]，再按矩形铁心内周长度制作一个环形内层护套[4]，然后将上述分剪出的第1、2、3……W组薄带组按长度递减方式对接组装入外层护套内，直到W组装完为止，最后装入硅钢片内层护套，就形成一个由W组薄带叠装，具有W个对接接口的对接环形铁心，并且从环形铁心外层算起第1接口和第2接口在环形铁心园周方向上错开的长度应小于成品矩形铁心外周矩边平直部分的长度。从环形铁心内层算起第1接口和第2接口在园周方向上错开的长度应小于成品矩形铁心内周短边平直部分的长度。中间各接口与相邻接口错开的长度取其由外层接口错开长度逐渐减小过渡到内层接口错开的长度。下一步再将形成的对接环形铁心从两个互相垂直的径向施加压力[P]，形成四个拐角有一定弧度的矩形铁心，最后将此矩形铁心在保护气氛下于350～550℃，保温1小时进行退火处理，就完成了该发明大功率非晶软磁合金薄带矩形铁心的制造。
本发明可以通过下述的措施来实现，一般国内外现有非晶软磁合金薄带(包括超微晶软磁合金薄带)的厚度都在0.02～0.04mm的范围内，为了保证对接接口处漏磁尽量小，并且铁心制作工艺简单，实验证明每个分剪出的薄带组的薄带枚数N＝1～6是理想的。另外为了进一步简化铁心制作工艺，特别是矩形铁心退火完成后，需把绕组插入铁心，则铁心必须在接口处打开，插入绕组后再把铁心安装好，那么接口就不能太多，否则操作上太复杂，为此在保证接口处漏磁不能超过要求的基础上，尽量减少接口的数目，故可把分剪出的W组薄带组中相邻几个合并，形成薄带组合。
本发明大功率非晶合金薄带矩形铁心的制造方法，由于采用非晶合金薄带分组对接，且各组薄带的长度以矩形铁心外周长度为准，顺序递减2πNt/p，使得成品铁心接口处断面积不增大，且对接得很严密，漏磁很小，保证了磁性的高水平，这是现有技术未曾出现过的。同时由于非晶合金薄带固有的高弹性，依次将分组的薄带组装入环状硅钢护套时，薄带组都具有较大的绷直张力，保证了非晶薄带铁心的高填充系数。再有成品矩形铁心四个拐角呈一定弧度的形状，既保证了拐角处的致密度，也避免了尖锐拐角所产生的应力集中而造成铁心磁性的下降。
附面的说明如下
图1.本发明方法中非晶合金薄带组形成的环形铁心的结构示意图。
图2.本发明方法非晶合金薄带成品矩形对接铁心结构的示意图。
本发明下面结合实施例进一步详述实施例1.
选用Fe78B13Si9(原子%)成分的非晶软磁合金薄带，带宽20mm带厚t＝0.030mm，采用本发明把此薄带按不同长度分剪。取N＝1取迭片系数为0.6，则分剪时按照两相邻薄带长度之差(2πNt)/(p) ＝ (2×π×1×0.03)/0.6 ＝0.3(mm)方式递减，由铁心外周长342mm，内周长295mm，叠厚T＝15mmW＝ (Tp)/(Nt) ＝ (15×0.6)/(1×0.03) ＝300为减小接口数目，将每10片合并对接形成一接口，则铁心接口数＝ (W)/10 ＝ 300/10 ＝30。
将薄带按长度递减方式放入Si钢环形护套进行对接形成一环形铁心后，再在两相互垂直方向加压，形成矩形铁心，经380℃退火后，打开接口，插入线圈后将接口闭合复原，测其部分静态及中高频性能列于表1，表中同时列出同批喷制而成的薄带制成的3个矩形铁心(且处理温度相同)比较例。1、卷绕铁心;2、卷绕后浸漆铁心;3、浸漆后切割C形铁心与本发明例做对比。该组数据表明，本发明制得的铁心除饱和磁感低于卷绕铁心外，其他性能均与后者相近，甚至优于后者且大大优于浸漆及浸漆后切割的铁心，证明采用该方法制造功率较大(＞500VA)的非晶或超微晶合金变压器铁心具有明显优越性。
表1 本发明非晶薄带矩形铁心的制造方法与现有技术比较其优点是1、由于采用非晶合金薄带分剪分组对接形成对接接口铁心，且各组薄带长度以矩形铁心外周长度为准，顺序递减2πNt/p，使成品铁心接口附近截面积不增大。同时对接严密，漏磁很小，保证了铁心磁性的高水平。
2、由于事先将薄带分组或形成薄带组合，再行对接形成铁心，使得铁心制作工艺简化，易于操作，便于组织批量规格生产。
权利要求
1.一种大功率非晶软磁合金薄带矩形铁心制造方法，其中包括开卷、分剪、组装、成型和退火，其特征在于(1)将厚度为t的非晶软磁合金带卷开卷后，按矩形铁心外周长度剪切N枚薄带段，为第1组[1]，接着剪切第2，3…直至W组[2]，每组都为相同长度的N枚薄带段，共计组数W满足T=WNt/p，其中[T]为矩形铁心断面的有效叠厚，p为薄带在矩形铁心中的叠片系数，各组薄带的长度以第1组即矩形铁心外周长度为准，顺序递减2πNt/p；(2)用硅钢片按矩形铁心外周长度制作一个环形外层护套[3]，再按矩形铁心内周长度制作一个环形内层护套[4]，然后按长度递减顺序将分剪的带1、2、3……W组薄带依次组装入外层护套[3]内，直至W组装完为止，最后装入内层护套[4]，形成一个由W组薄带叠装，具有W个对接接口的对接环形铁心，并且从环形铁心外层算起第1接口和第2接口在环形铁心圆周方向上错开的长度应小于成品矩形铁心外周短边平直部分的长度[e]，而从环形铁心的内层算起，第1接口和第2接口在圆周方向上错开的长度应小于成品矩形铁心内周短边平直部分的长度[f]，中间各接口与相邻接口错开的长度取其由外层接口错开长度逐渐减小过渡到内层接口错开的长度；(3)将上述环形对接非晶薄带铁心在两个相互垂直的径向施加压力[P]，形成四个拐角有一定弧度的矩形铁心；(4)将形成的矩形铁心在保护气氛下，350～550℃，保温1小时进行退火处理；
2.根据权利要求1所述的矩形铁心的制造方法，其特征在于每组薄带段的枚数N＝1～6;
3.根据权利要求1所述的矩形铁心的制造方法，在将W组薄带组装入外层护套[3]之前，可将W组薄带组中相邻几组合并，形成薄带组合。
全文摘要
本发明公开一种非晶软磁合金薄带大功率变压器矩形铁芯的制造方法，该方法解决了磁性水平高，工艺简单易行，便于批量生产的非晶薄带对接矩形铁芯的制作工艺，其主要工艺包括将非晶合金薄带根据计算长度分剪分组，先形成各薄带组对接的圆环状铁芯，然后将圆环铁芯在相互垂直的两个径向加压，再经退火形成四个拐角有一定弧度的矩形铁芯。
文档编号H01F41/02GK1105775SQ9411558
公开日1995年7月26日 申请日期1994年9月6日 优先权日1994年9月6日
发明者全白云, 陈新华, 李玉国 申请人:冶金工业部钢铁研究总院