CN1973343A - 变压器线圈组件 - Google Patents
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Abstract
变压器线圈组件包括第一层，第一层具有相互连接，从而形成编织物的多个纤维以及多个隔离件。在每个隔离件的第一侧面上，隔离件被固定到编织物上，并且从编织物的第一表面突出。第二层具有导体，在每个隔离件的、与第一侧面相对的第二侧面上，导体与多个隔离件中的至少一个接触。树脂覆盖第一和第二层。
Description
背景技术
通过缠绕导体，围绕导体绕组浇铸热固树脂化合物，并使之硬化以形成覆盖线圈的树脂体，构成了在高压和其它应用中使用的变压器线圈。树脂体给变压器线圈组件提供了介电性能，并且将导体绕组固定就位。树脂还给线圈组件提供保护以及更均匀的热性能。在线圈组件没有某种支撑结构的情况下，在浇铸期间，或者，在该部件受外部条件，如高温、高湿、湿气渗透等，或者，由于内部因素如由高电流、电气故障等引起的发热或应力等，影响时的使用期间，树脂会出现裂缝。
树脂体会受到源于由于运行期间导体中的I2R损耗而导致的高于环境的温度、源于涡流、源于铁心中的磁滞损耗、以及源于杂散磁通扫过绕组的轴向端部的热力。此外，在运行期间，树脂体会受到振动力。长时运行时，树脂体应该令人满意地抑制、抵抗并且耐受所有这些力。
发明内容
披露了一种变压器线圈组件，包括第一层，具有相互连接，形成编织物的多个纤维以及多个隔离件。在每个隔离件的第一侧面上，隔离件被固定到编织物上，并且从编织物的第一表面突出。第二层具有导体，该导体在每个隔离件的与第一侧面相对的第二侧面上，与多个隔离件中的至少一个接触。第一和第二层由树脂体覆盖。
披露了一种构成变压器线圈组件的方法，该方法包括提供第一编织层，该第一编织层具有相互连接的多个纤维以及被固定到编织物的表面上的多个突出的隔离件。给第一编织层施加导体层，该导体层与多个突出隔离件中的至少一个接触。施加树脂，从而至少覆盖第一编织层和导体层。
披露了一种变压器线圈组件，该变压器线圈组件包括用于建立变压器线圈组件的支撑结构的装置，该支撑结构具有沿着第一维的第一厚度。隔离件装置被固定到该支撑结构，并且具有沿着第一维的第二厚度，且所述第二厚度大于第一厚度。构成隔离件装置的材料具有比构成支撑结构的材料低的可压缩性。导体装置与所述隔离件装置接触。介电装置覆盖该支撑结构装置、隔离件装置以及导体装置。
披露了一种纤维材料，用于增强树脂浇铸的变压器线圈组件，该纤维材料包括相互连接的多个纤维，从而构成编织物。多个隔离件被固定到编织物上，并且从编织物的表面突出。将隔离件按多行布置，其中每行被分段，使得彼此叠合的行提供了不分段的隔离件行。
附图说明
对本领域技术人员来说，当结合附图阅读本说明时，本发明的目的和优点将变得更加清楚，在附图中，用相同的数字表示相同的要素，其中：
图1为变压器线圈组件的透视图。
图2示出了支撑结构和隔离件。
图3示出了图1的变压器线圈组件的细节区域。
图4A示出了支撑结构、隔离件和导体。
图4B说明图4A的隔离件图案的特征。
图5A-5D示出了隔离件的其它可能布置。
图6为对构成变压器线圈组件的方法进行说明的流程图。
具体实施方式
图1为按照示例性实施例的变压器线圈组件100的透视图。变压器线圈组件100包括第一层130和第二层140。另外参照刻画了图1的变压器线圈组件100的区域细节的图3，变压器线圈组件100的第一层130包括用于建立支撑结构的装置310。
用于建立支撑结构的装置310可以包括多个相互连接以形成编织物的纤维。编织物可以包括玻璃纤维，并且可以包括电工级玻璃(electrical grade glass)。编织物可以包括现有技术已知的，适合于变压器浇铸应用的各种纤维中的任何一种，如聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(尼龙)、聚氯乙烯(PVC)和含氟聚合物(PTFE)等。
变压器线圈组件100的第一层130还包括固定到支撑结构装置310上的隔离件装置330。隔离件装置330可以包括多个隔离件，并且，最好由比编织物的压缩性小的材料构成，如树脂或环氧树脂。隔离件装置330被固定到支撑结构装置310的表面。这里，术语“固定”表示可以利用粘合剂或其它已知手段，将隔离件挨着支撑结构装置310的表面固定，或者，可以将隔离件的一部分嵌入支撑结构装置310结构中。隔离件装置330从支撑结构装置310中突出一定距离，即，高度335。应该明白，虽然示出了将隔离件装置330固定到支撑结构装置310的仅一个表面，但是，也可以将隔离件装置330固定到支撑结构装置310的两个相对表面。
第二层140包括导体装置145，导体装置145在每个隔离件与第一侧331相对的第二侧332上与隔离件装置330中的至少一个隔离件接触。根据变压器线圈组件100的类型，导体装置145可以是连续绕制从而构成了单个变压器线圈绕组的单根导体，或者，可以是多根导体。导体装置145可以包括接头160，用于由在变压器线圈组件100之外的其它电气部件接入导体装置145。
变压器线圈组件100包括介电装置，用于覆盖支撑结构装置310、隔离件装置330和导体装置145。介电装置可以是覆盖变压器线圈组件100的各层的树脂体110。虽然以下将介电装置描述为树脂体110，或者简称为树脂110，但是，本领域的技术人员应该理解，可以使用适合于在变压器浇铸中使用的许多种介电材料。树脂体的厚度应该均匀，以给变压器线圈组件提供完全一致的介电性能。这里，术语均匀表示始终以某个容差大致相同。具有良好性能的电介质将抵抗在高电压下被击穿，本身不从电路吸取可测到的功率，物理上稳定，并且，在相当宽的温度范围内，特性变化不大。
变压器线圈组件100可选择地包括具有支撑结构装置315和隔离件装置335的第三层150。第三层150可以由与第一层相同的材料制成，尽管没有这样的要求。当使用了可选择的第三层150时，介电装置如树脂体110可以覆盖第一、第二和第三层130、140和150，提供总厚度160。
用于建立支撑结构的装置310给树脂体110提供增强支撑，以防止在浇铸期间，或者，在该部件受外部条件，如高温、高湿、湿气渗透等，或者，由于内部因素如运行期间的线圈高温或振动力等影响时的使用期间，出现裂缝。
隔离件装置330从支撑结构装置310突出距离335。隔离件装置330的突出建立了导体装置145与支撑结构装置310之间的间隙320，在浇铸期间，树脂110在间隙中更容易流动。即，如果没有隔离件，则树脂必须“通过毛细作用”进入支撑结构，这会占用另外的时间，并且会导致树脂110扩散不均匀。不均匀扩散会导致树脂体110的介电性能不均匀。例如，隔离件装置330提供了比只使用支撑装置310介电性能更一致的、更均匀的树脂体110。
此外，可以对隔离件装置330的高度335进行选择，以便利用较少的支撑结构装置310如编织物，提供希望的总体厚度120的第一层130。即，在没有隔离件装置130的情况下，为了实现相同厚度120的第一层130，进而实现相同的介电性能，一般需要许多层编织物。多层编织物不仅会导致树脂110的扩散不均匀，如上所述，而且当导体装置145作用，例如，缠绕在编织层上时，会被导体装置145挤压。通常，挤压是不均匀的，并且导致第一层的厚度不均匀，引起介电性能不均匀。因此，当受力时，最好，隔离件装置330压缩，即，体积变化比支撑结构装置310小。例如，环氧树脂隔离件比电工级玻璃层压缩小。
图2示出了具有隔离件230的支撑结构210。支撑结构210包括相互连接，从而构成了编织物的多个纤维220。尽管示出了栅格状图案，但是可以使用任何图案。多个隔离件230被固定到编织物210，并且从编织物210的表面突出。
隔离件230可以按照多个行240A、240B布置。行240A、240B可以如图所示被分段。图2示出了布置在可以使用的许多图案中的一种图案中的隔离件230。图5A-5D示出了可以使用的其它可能的隔离件图案。
图4A示出了支撑结构、隔离件以及导体。示出了按照多个行240A、240B布置的隔离件230。导体430具有第一端410和第二端430，并且是连续的，因而段的端部420A与420B连接，即，代表同一个点，等等。隔离件230被表示为布置成一种图案，使得导体430仅接触隔离件230，并且至少接触两行隔离件230。这样的图案每两行提供对导体430的支撑。
图4B说明了图4A的隔离件图案的特征。行240A到240B上的叠合提供了不分段的隔离件行。这里，术语“不分段”表示包括相邻隔离件的连续行和重叠隔离件的行。这个特征有助于对图4A的图案进行定义。同样可以理解，在图5A的图案中，三行相互叠合提供了不分段的隔离件行。在图5B的图案中，四行相互叠合提供了不分段的隔离件行。在图5A和5B中，各个图案每三行和每四行提供了对导体430的支撑。这可以被扩展到任意数量的行。
根据图5C可以理解，不必将行分段，尽管如下讨论的最好将行分段。此外，根据图5D可以理解，可以改变隔离件的尺寸和图案，隔离件不必在行内。如果希望，隔离件图案可以是纯随机的。
但是，最好使用分段的隔离件行。分段使得树脂能够围绕隔离件更好地流动。此外，隔离件越长，从导体的一个区域到另一个区域越容易导电，或者，越容易在隔离件之间建立电位差。
图6为对形成变压器线圈组件的方法进行说明的流程图。形成变压器线圈组件的方法包括提供具有相互连接的多个纤维的第一编织层和固定到编织物表面上的多个突出隔离件(600)。将导体层施加到第一编织层上，与多个突出隔离件中的至少一个接触(610)。施加树脂，从而至少将第一编织层和导体层覆盖(620)。
本领域一般技术人员应该理解，可以在不脱离本发明的基本特性的情况下，以各种特定形式实施本发明。在所有方面，所披露的实施例被认为是说明性的，而非限制性的。由所附权利要求，而不是前面的描述，对本发明的范围进行说明，因此，意思是包含了在本发明的等价物的含义和范围内的所有变化。
应该强调的是，当在详细说明和权利要求中使用术语“包括”时，术语“包括”用于指定存在叙述的特征、步骤或部件，但是，使用这些术语不排除存在或增加一个或多个其它特征、步骤、部件或者它们的组。
Claims (20)
1.一种变压器线圈组件，包括：
第一层，具有相互连接以形成编织物的多个纤维以及多个隔离件，每个隔离件在该隔离件的第一侧面上被固定到所述编织物，并且从所述编织物的第一表面突出；
第二层，具有导体，所述导体在每个隔离件的第二侧面上与所述多个隔离件中的至少一个接触，所述第二侧面与所述第一侧面相对；以及树脂体，覆盖所述第一和第二层。
2.如权利要求1所述的变压器线圈组件，包括：
第三层，具有相互连接以形成编织物的多个纤维以及多个隔离件，每个隔离件在该隔离件的第一侧面上被固定到所述编织物，并且从所述编织物的一表面突出，以便在每个隔离件的第二侧面上接触所述导体，其中，所述树脂体覆盖所述第一、第二和第三层。
3.如权利要求1所述的变压器线圈组件，其中，所述多个隔离件包括固定到所述编织物的与所述第一表面相对的第二表面并且从该第二表面突出的隔离件。
4.如权利要求1所述的变压器线圈组件，其中，沿着所述编织物的表面的、在相邻隔离件之间的平均距离大于沿着所述编织物的、在相邻的表面的、相互连接的纤维之间的平均距离。
5.如权利要求1所述的变压器线圈组件，其中，所述隔离件至少布置成一行。
6.如权利要求1所述的变压器线圈组件，其中，将所述至少一行隔离件分段。
7.如权利要求1所述的变压器线圈组件，其中，所述隔离件按多行布置，每行被分段，使得行彼此的叠合提供了不分段的隔离件行。
8.如权利要求1所述的变压器线圈组件，其中，所述多个相互连接的纤维包括玻璃纤维。
9.如权利要求8所述的变压器线圈组件，其中，所述玻璃纤维包括电工级玻璃。
10.如权利要求1所述的变压器线圈组件，其中，所述隔离件包括树脂。
11.如权利要求1所述的变压器线圈组件，其中，所述隔离件包括环氧树脂。
12.如权利要求1所述的变压器线圈组件，其中，将所述隔离件部分地嵌入所述编织物。
13.一种构成变压器线圈组件的方法，包括如下步骤：
提供第一编织层，具有相互连接的多个纤维以及被固定到所述编织物的表面上的多个突出隔离件；
给所述第一编织层施加导体层，该导体层与所述多个突出隔离件中的至少一个接触；并且
施加树脂，从而至少覆盖所述第一编织层和所述导体层。
14.如权利要求13所述的方法，包括如下步骤：
给所述导体层施加第二编织层，所述第二编织层具有相互连接的多个纤维以及被固定到所述编织物的表面上的多个突出隔离件；并且
施加足够的树脂以覆盖所述第一编织层、所述导体层和所述第二编织层。
15.如权利要求13所述的方法，其中，施加所述导体层包括施加所述导体层使导体仅与所述第一编织层的突出隔离件接触。
16.如权利要求14所述的方法，其中，施加所述第二编织层包括施加所述第二编织层使得仅突出隔离件接触所述导体。
17.一种变压器线圈组件，包括：
用于建立变压器线圈组件的支撑结构的装置，所述支撑结构具有沿着第一维的第一厚度；
隔离件装置，被固定到所述支撑结构，并且具有沿着所述第一维的第二厚度，所述第二厚度大于所述第一厚度，构成所述隔离件装置的材料具有比用于构成所述支撑结构的材料低的可压缩性；
导体装置，与所述隔离件装置接触；以及
介电装置，用于覆盖所述支撑结构装置、隔离件装置以及所述导体装置。
18.如权利要求17所述的变压器线圈组件，其中，所述支撑结构装置包括：
第一和第二支撑结构，其中的每一个具有固定到其上的相应的第一和第二隔离件装置，并且，所述导体装置位于所述第一和第二支撑结构之间，与所述相应的第一和第二隔离件装置接触。
19.如权利要求17所述的变压器线圈组件，其中，所述隔离件装置包括：
将多个隔离件按多个分段的行布置，并且，将每行分段，使得行彼此的叠合提供了不分段的隔离件行。
20.一种纤维材料，用于增强树脂浇铸变压器线圈组件，所述材料包括：
多个纤维，相互连接从而构成编织物；以及
多个隔离件，被固定到所述编织物上，并且从所述编织物的表面突出，
其中，将所述隔离件按多行布置，每行被分段，使得行彼此的叠合提供了不分段的隔离件行。
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