变压器的铁芯、变压器以及变压器的铁芯的获得方法

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，具体而言，涉及一种变压器的铁芯、变压器以及变压器的铁芯的获得方法。

背景技术

变压器中的铁芯结构作为变压器的心脏结构，是变压器中主要的磁路部分，同时作为变压器的机械骨架，支撑了变压器内部器身的大部分部件，为了便于对不同情况下的变压器进行研究，通过改变变压器的结构参数进行不同状况下的信息收集。

在相关技术中，通过构建变压器缩比模型以代替实际设备进行测试和研究，即将变压器根据所需工作情况进行缩小，进而能够表征出变压器的不同工况下的真实性能。

但是，相关技术中的构建变压器缩比模型，由于变压器制造受到工艺制作能力、质量检测以及技术参数的影响，无法改变铁芯结构进而对变压器进行研究，导致铁芯的硅钢材料用料较多。

发明内容

本发明提供一种变压器的铁芯、变压器以及变压器的铁芯的获得方法，以解决相关技术中的变压器制造受到工艺制作能力、质量检测以及技术参数的影响，无法改变铁芯结构进而对变压器进行研究，导致铁芯的硅钢材料用料较多的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种变压器的铁芯，变压器的铁芯包括支撑部以及设置在支撑部外侧壁上的导磁部，支撑部和导磁部共同构成圆柱结构，导磁部的上端和支撑部的上端均与上铁轭连接，导磁部的下端和支撑部的下端均与下铁轭连接。

进一步地，支撑部包括木质填充结构，导磁部包括由内至外设置且面积依次减小的多个硅钢片，多个硅钢片设置在木质填充结构的外侧壁上，多个硅钢片和木质填充结构通过绑扎件相连接构成圆柱结构。

根据本发明的另一个方面，提供了一种变压器，变压器包括：铁芯；上铁轭，设置在铁芯的上端；下铁轭，设置在铁芯的下端；线圈绕组，绕设在铁芯的外侧壁上；其中，铁芯为上述提供的变压器的铁芯，线圈绕组绕设在铁芯的导磁部和支撑部的外侧壁上。

根据本发明的再一个方面，提供了一种变压器的铁芯的获得方法，变压器的铁芯的获得方法用于得到上述提供的变压器的铁芯，变压器的铁芯的获得方法包括：根据变压器缩比模型要求确定待研究模型的变压器的结构参数；根据变压器的结构参数、铁芯的属性参数以及预设条件确定变压器的铁芯的结构参数，铁芯的结构参数包括导磁横截面积和木制填充块横截面积；根据铁芯的结构参数得到铁芯。

进一步地，变压器的结构参数包括变压器的铁芯直径和线圈匝数。

进一步地，铁芯的属性参数包括铁芯的导磁性能和铁芯的支撑强度。

进一步地，通过铁芯的导磁性能和铁芯的支撑强度确定铁芯的导磁横截面积和木制填充块横截面积的步骤包括：导磁横截面积需要满足：导磁横截面积与待研究模型的变压器高压侧的电势成正比，与铁芯的磁通成反比，并且待研究模型的变压器高压侧的电势与电压成正比，待研究模型的变压器高压侧的电势与线圈匝数成反比；通过待研究模型的变压器的尺寸确定铁芯的横截面积；根据铁芯的横截面积与导磁横截面积的差值得出木制填充块横截面积。

进一步地，根据铁芯的结构参数得到铁芯的步骤还包括：根据导磁横截面积和木制填充块横截面积，得到木制填充块以及由内至外面积依次减小的多个硅钢片；将多个硅钢片相互叠加在木制填充块的外侧壁上以形成铁芯。

进一步地，根据变压器缩比模型要求确定变压器的结构参数的步骤包括：根据所需模型构建等比例的变压器，通过等比例的减少除铁芯结构以外的结构的参数，得出在不同参数情况下的所需要的实验数据。

进一步地，根据变压器缩比模型要求确定变压器的结构参数的步骤还包括：在对变压器进行缩比模型设计中，根据变压器内的各个结构的设计原理和设计公式，确定待研究模型的变压器需要进行测算的结构的参数，通过改变变压器的结构参数进而控制变量，得出不同状况下的实验数据，并通过缩比模型确定实际情况下的变压器的性能参数。

应用本发明的技术方案，变压器的铁芯包括支撑部和导磁部，支撑部能够对变压器进行支撑，导磁部能够起到导磁作用，将导磁部的上端和支撑部的上端与上铁轭连接，将导磁部的下端和支撑部的下端与下铁轭连接，并且将导磁部设置在支撑部的外侧壁上，进而能够减少导磁部的横截面积，使得在满足导磁要求的前提下，减少导磁部的材料，并且为了保证结构强度，利用支撑部进行支撑，能够保证在满足导磁性能的前提下保证铁芯的结构强度，进而便于利用变压器的铁芯进行实验数据的研究。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例提供的变压器的铁芯的俯视图；

图2示出了根据本发明另一实施例提供的变压器的铁芯的获得方法的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、支撑部；11、木质填充结构；

20、导磁部。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1所示，本发明实施例提供了一种变压器的铁芯，该变压器的铁芯包括支撑部10以及设置在支撑部10外侧壁上的导磁部20，支撑部10和导磁部20共同构成圆柱结构，导磁部20的上端和支撑部10的上端均与上铁轭连接，导磁部20的下端和支撑部10的下端均与下铁轭连接。

应用本实施例提供的变压器的铁芯，该变压器的铁芯包括支撑部10和导磁部20，支撑部10能够对变压器进行支撑，导磁部20能够起到导磁作用，将导磁部20的上端和支撑部10的上端与上铁轭连接，将导磁部20的下端和支撑部10的下端与下铁轭连接，并且将导磁部20设置在支撑部10的外侧壁上，进而能够减少导磁部20的横截面积，使得在满足导磁要求的前提下，减少导磁部20的材料，并且为了保证结构强度，利用支撑部10进行支撑，能够保证在满足导磁性能的前提下保证铁芯的结构强度，进而便于利用变压器的铁芯进行实验数据的研究。

如图1所示，支撑部10包括木质填充结构11，导磁部20包括由内至外设置且面积依次减小的多个硅钢片，多个硅钢片设置在木质填充结构11的外侧壁上，多个硅钢片和木质填充结构11通过绑扎件相连接构成圆柱结构。采用上述结构，支撑部10包括木质填充结构11，导磁部20包括由内至外设置的多个硅钢片，多个硅钢片相互叠置的设置在木质填充结构11的外侧壁上，进而使得多个硅钢片和木质填充结构11在绑扎件的作用下构成圆柱结构，进而使得铁芯在多个硅钢片的作用下进行导磁，并且在木质填充结构11的作用下起到支撑作用。

需要说明的是，在需要对不同的实验数据进行测算时，需要改变导磁部20的横截面积和支撑部10的横截面积，通过增大或者减小硅钢片的数量，进而使得导磁部20的有效横截面积进行增大或减小，同理木质填充结构11的横截面积进行增大或减小，进而能够使得实验数据测算准确，并且还能够节省铁芯中硅钢材质，方便对导磁部20的导磁的横截面积进行改变，进而能够得出不同参数情况下的实验数据。

具体地，以线圈匝数为例，在导磁部20和支撑部10的作用下，线圈绕组绕设在铁芯的外侧壁上，通过测定满足变压器的电压的线圈匝数，进行记录，在同一横截面积的导磁部20和支撑部10的作用下减少或增多线圈匝数，并计算此工作状况下的电压是否满足要求。

本发明另一实施例提供了一种变压器，变压器包括铁芯、上铁轭、下铁轭以及线圈绕组，上铁轭设置在铁芯的上端，下铁轭设置在铁芯的下端，线圈绕组绕设在铁芯的外侧壁上，其中，铁芯为上述提供的变压器的铁芯，线圈绕组绕设在铁芯的导磁部20和支撑部10的外侧壁上。采用上述结构的变压器，通过将线圈绕组绕设在铁芯上，铁芯的上端与上铁轭连接，铁芯的下端与下铁轭连接，这样既能保证利用铁芯进行导磁，起到支撑作用，还能够减少硅钢材料的使用，便于对铁芯的结构进行参数改变，进而得出不同状况下的变压器实验数据。

如图2所示，本发明再一实施例提供了一种变压器的铁芯的获得方法，变压器的铁芯的获得方法用于得到上述提供的变压器的铁芯，变压器的铁芯的获得方法包括：

根据变压器缩比模型要求确定待研究模型的变压器的结构参数；

根据变压器的结构参数、铁芯的属性参数以及预设条件确定变压器的铁芯的结构参数，铁芯的结构参数包括导磁横截面积和木制填充块横截面积；

根据铁芯的结构参数得到铁芯。

采用上述步骤，通过变压器缩比模型确定待研究模型的变压器的结构参数，通过变压器的结构参数、所需要的铁芯的属性参数以及实验用的预设条件，确定变压器的铁芯的结构参数，其中，铁芯的结构参数包括导磁横截面积和木质填充结构横截面积，进而便于确定铁芯的结构，通过确定的导磁横截面积和木质填充结构横截面积，确定所需要的木质填充结构的尺寸和多个硅钢片的尺寸，将多个硅钢片叠置在木质填充结构的外侧壁上，构成铁芯，这样利用铁芯既能起到导磁和支撑作用，又能减少硅钢材料的使用，降低成本，并且通过铁芯的结构参数装配铁芯，使得装配方便，在利用铁芯进行实验时，通过改变硅钢片数量即导磁横截面积来满足不同试验状况下的数据测量，便于得出实验所需要的铁芯，保证满足实验需求。

需要说明的是，本实施例提供的变压器能够对通过对导磁横街面积和木质填充块横截面积进行改变，进而能够确定不同大小的变压器的实际实用情况，进而通过变压器缩比模型确定待研究模型的变压器的结构参数，进而满足对变压器进行多种工况的试验需求。

在本实施例中，变压器的结构参数包括变压器的铁芯直径和线圈匝数。采用上述步骤，通过确定铁芯直径和线圈匝数，便于得出实验条件下的变压器的铁芯的结构参数。

在本实施例中，铁芯的属性参数包括铁芯的导磁性能和铁芯的支撑强度。采用上述步骤，通过在预设条件下确定的铁芯的导磁性能和支撑强度来确定铁芯的导磁横截面积和木质填充结构横截面积，使得确定方式简便，便于得出铁芯的结构参数。

在本实施例中，通过铁芯的导磁性能和铁芯的支撑强度确定铁芯的导磁横截面积和木制填充块横截面积的步骤包括：

导磁横截面积需要满足：导磁横截面积与待研究模型的变压器高压侧的电势成正比，与铁芯的磁通成反比，并且待研究模型的变压器高压侧的电势与电压成正比，待研究模型的变压器高压侧的电势与线圈匝数成反比；

通过待研究模型的变压器的尺寸确定铁芯的横截面积；

根据铁芯的横截面积与导磁横截面积的差值得出木制填充块横截面积。

采用上述步骤，通过导磁横截面积与待研究模型的变压器高压侧的电势成正比，与铁芯的磁通成反比，待研究模型的变压器高压侧的电势与电压成正比，待研究模型的变压器高压侧的电势与线圈匝数成反比，这样通过在满足上述关系的情况下便于得出导磁横截面积，在确定铁芯直径的前提下便于得出铁芯的横截面积，并通过铁芯的横截面积与导磁横截面积的差值能够得出木质填充结构横截面积，进而在导磁横截面积、电势、电压、磁通以及线圈匝数的关系下得出导磁横截面积，便于得出木质填充结构横截面积。

在本实施例中，根据铁芯的结构参数得到铁芯的步骤还包括：

根据导磁横截面积和木制填充块横截面积，得到木制填充块以及由内至外面积依次减小的多个硅钢片；

将多个硅钢片相互叠加在木制填充块的外侧壁上以形成铁芯。

采用上述步骤，通过计算得出的导磁横截面积和木质填充结构横截面积对铁芯进行装配，在多个由内至外面积依次减小的硅钢片相叠置的设置在木质填充结构的外侧壁上，这样使得多个硅钢片与木质填充结构构成铁芯，方便利用装配后的铁芯进行实验数据测算。

在本实施例中，根据变压器缩比模型要求确定变压器的结构参数的步骤包括：

根据所需模型构建等比例的变压器，通过等比例的减少除铁芯结构以外的结构的参数，得出在不同参数情况下的所需要的实验数据。

采用上述步骤，通过构建等比例的变压器，并且等比例的减少除铁芯结构以外的结构的参数，这样便于通过等比例的计算方式得出实际情况下的变压器的工作数据，并且通过除铁芯结构外的其他结构的参数改变，使得在某一变量的情况下变压器内部的工作情况和部件影响情况，保证变压器满足实际工作需求。

在本实施例中，根据变压器缩比模型要求确定变压器的结构参数的步骤还包括：

在对变压器进行缩比模型设计中，根据变压器内的各个结构的设计原理和设计公式，确定待研究模型的变压器需要进行测算的结构的参数，通过改变变压器的结构参数进而控制变量，得出不同状况下的实验数据，并通过缩比模型确定实际情况下的变压器的性能参数。

采用上述步骤，通过变压器内的各个结构的设计原理和计算公式，便于确定待研究模型的变压器的需要进行测算的结构的参数，这样在对除铁芯结构参数以外的其他结构的参数进行改变时，通过利用电芯结构进行导磁，便于测算出除铁芯以外的其他结构的性能参数，并且通过缩比模型得出实验数据，保证实验数据的准确性。

需要说明的是，由于对大型变压器进行各种短路工况试验研究时，需要耗费大量的人力、物力和财力，以及外部环境的局限因素，导致很多研究无法开展，因此，对变压器进行缩比模型成为代替研究方法。同时，在变压器缩比模型的设计中，需要综合考虑产品的尺寸，结构和性能，通过搭建等比例铁芯，但适当的减少铁芯硅钢用量，进而便于检测变压器的各项性能。

其中，在确定铁芯的结构参数后，对应的其它结构则进行适当的等效和简化，根据铁芯截面积的理论计算公式判定其影响因素，保障导磁面积，再通过增加木质填充结构等措施来保证机械截面尺寸。同时，对于变压器模型其他结构可运用同样的方法。

通过实施例提供的装置及方法，具有以下有益效果：

(1)将导磁部20设置在支撑部10的外侧壁上，进而能够减少导磁部20的横截面积，使得在满足导磁要求的前提下，减少导磁部20的材料，并且为了保证结构强度，利用支撑部10进行支撑，能够保证在满足导磁性能的前提下保证铁芯的结构强度，进而便于利用变压器的铁芯进行实验数据的研究；

(2)在确定铁芯直径的前提下便于得出铁芯的横截面积，并通过铁芯的横截面积与导磁横截面积的差值能够得出木质填充结构横截面积，进而在导磁横截面积、电势、电压、磁通以及线圈匝数的关系下得出导磁横截面积，便于得出木质填充结构横截面积；

(3)通过构建等比例的变压器，并且等比例的减少除铁芯结构以外的结构的参数，这样便于通过等比例的计算方式得出实际情况下的变压器的工作数据，并且通过除铁芯结构外的其他结构的参数改变，使得在某一变量的情况下变压器内部的工作情况和部件影响情况，保证变压器满足实际工作需求。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。