[发明专利]非晶合金带材切割刀具和非晶合金纵剪装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非晶合金带材剪切装置，具体来说是一种非晶合金带材纵剪装置。

背景技术

作为变压器重要部件的铁芯，其结构形式以及所用材料对变压器的性能有重要影响。按变压器铁芯的结构形式，可分为叠片铁芯和卷铁芯。按铁芯材料来分，目前制作变压器铁芯的材料主要有硅钢带和非晶合金二种。

叠片铁芯，是用硅钢片等铁芯材料叠在一起制造成的“日”字形铁芯，这种“日”字形铁芯为平面叠铁芯。叠片式铁芯由于有接缝而造成磁路中存在空气隙，硅钢片之间不够紧密，而且还存在着局部地方材料高导磁方向与磁路方向不一致，使铁芯性能较差。

卷铁芯，又称卷绕铁芯，是由制作铁芯的带材卷绕而成，由于铁芯层间没有搭头、接缝，因此没有接缝处磁通密度的畸变现象。卷铁芯除可以制成“日”字形结构的平面铁芯外，还可以形成等边三角形排列的立体铁芯，这种立体结构使三相磁路完全对称，磁路各处磁通分布均匀，没有明显的高阻区。立体式卷铁芯与叠片式铁芯相比，其性能特点为：(1)空载电流特别小，大大降低无功损耗，可使铁芯损耗降低10-20％，铁轭用材比传统“日”字铁芯铁轭减少25％，总空载损耗可下降10％左右。(2)三相铁芯结构完全对称、三相磁路绝对平衡，波形好，保证了供电波形质量。(3)噪音低，不存在接缝导致的磁路不连贯而发出的噪声。

在立体式卷铁芯中，铁芯芯柱的截面形状也影响着变压器的性能，这是因为不同形状芯柱横截面占空系数不同，芯柱截面形状越接近圆形，截面占空系数越高。例如中国专利文献CN2549572Y中公开的“一种卷绕式铁芯”，如图1所示，是一种三角形立体卷铁芯，芯柱2呈三角形立体排列，且由几个形状相同或相似的横戴面接近于半圆的复合形截面的单框铁芯21拼合而成。该铁芯中一个单框铁芯21的横截面形状如图2所示，该复合形截面由内向外分成三个区域211、212、213，内区域213形成一梯形截面，中间区域212形成一类似圆台的截面，外区域211由三种梯形截面组成。这种铁芯截面占空系数可达0.98-0.99，降低了材料用量和变压器空载损耗。然而这种高占空系数的卷铁芯，所用带材不再是矩形，为CN2549572Y中的梯形。另外，也有方案采用中国专利文献CN101090030A中的曲料制成芯柱为圆形的立体卷铁芯。

在铁芯材料方面，非晶合金与硅钢带相比，是一种更节能的制造变压器铁芯的材料。非晶合金是采用快速急冷凝固生产工艺，其物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列，更利于被磁化和去磁。这种材料用于变压器铁芯，变压器磁化过程非常容易，从而大大降低变压器的空载损耗。从变压器的空载损耗降低程度来看，非晶合金带材是目前所有各种牌号的硅钢带不能相比的，所以用非晶合金制成的非晶合金变压器与硅钢片变压器相比空载损耗和电流损耗大幅下降。

利用非金合晶制作变压器卷铁芯，特别是立体卷铁芯，是降低变压器损耗，提高变压器性能的有效手段。但是，利用非晶合金制造变压器卷铁芯，目前遇到了一些困难，这是因为：由于非晶合金带材比硅钢带材薄得多，厚度约为硅钢带材的1/10，同时又比硅钢带材脆得多，且硬度几乎为硅钢带的5倍，因此变压器生产企业用于切割硅钢带的纵剪设备切割非晶合金带材时会造成带材的损坏，从而根本没有办法切割非晶合金带材。现有非晶合金的纵剪设备，有带材切断设备，也有纵向切割设备，但只能切割成直带料，并且只能单层切割，而现有的非晶合金带材大多是多张重叠在一起卷绕成卷。目前非晶合金带材主要依赖进口，并且非晶合金带材宽度尺寸规格很少，目前只有100mm、142mm、170mm、213mm四种，无法满足不同容量铁芯规格的要求，因此对于不同容量的铁芯需要不同截面积时，往往只能主要通过改变铁芯截面的矩形形状的厚度尺寸来实现，无法制成高填充系数的铁芯。

因此，现有的非晶合金铁芯主要存在以下问题：

a、由于目前的非晶合金带材只有四种宽度的直带，因此做成的铁芯横截面形状只能是矩形一种，对于有些容量的铁芯横截面矩形的长宽比达到4，不能呈圆形或多边形。众所周知，同样截面积形状中圆的周长最小，矩形的周长较大，特别是长宽比越大，周长就越长。而周长长必然使变压器线圈的平均匝长就长，不但浪费宝贵的铜，而且会增加变压器的负载损耗和变压器温升。

b、由于目前非晶合金材料的铁芯，横截面只能是矩形，不能是圆形，因此线圈形状也只能是矩形，而不能是圆形，无法带铁芯绕线。因此铁芯只能做成开口式铁芯，而不能是闭口式铁芯。对于更适合采用闭口卷铁芯的小容量变压器也只能采用开口式卷铁芯。