專利名稱：盤繞變壓器及其制造方法
盤繞變壓器及其制造方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及變壓器，更具體地，涉及具有盤繞線圏的變壓器。
眾所周知，變壓器將處于一電壓的電轉(zhuǎn)換為處于另一電壓(或者具有 更高的值，或者具有更低的值)的電。變壓器利用初級(jí)線圏和次級(jí)線圏來 實(shí)現(xiàn)該電壓轉(zhuǎn)換，其中每個(gè)線團(tuán)被纏繞在鐵磁芯上，并包括許多匝電導(dǎo)體。 初級(jí)線圏連接到電壓源，次級(jí)線團(tuán)連接到負(fù)載。初級(jí)線團(tuán)中的匪相對(duì)于次 級(jí)線圏中的匝的比率("匝比")與源電壓相對(duì)于負(fù)載電壓的比率相同。兩 種主要的纏繞技術(shù)(即，層繞和盤繞)被用于形成線圏。主要根據(jù)線圏中 的匝數(shù)和線圏中的電流來確定被利用以形成線圏的纏繞技術(shù)的類型。對(duì)于 具有大的所需匝數(shù)的高壓繞組而言，典型地使用盤繞技術(shù)，而對(duì)于具有較 小的所需匝數(shù)的低壓繞組而言，典型地使用層繞技術(shù)。
在層繞技術(shù)中，線圏所需的導(dǎo)體匝被纏繞在一個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)的同心 導(dǎo)體層中，并且每個(gè)導(dǎo)體層的匝被沿著線圏的軸向長度而并排纏繞，直到 該導(dǎo)體層被充滿。在每對(duì)導(dǎo)體層之間布置有絕緣材料層。還可以在多對(duì)導(dǎo)
體層之間形成軸向延伸的通風(fēng)管道。在美國專利7023312中，在線圏的纏 繞期間將預(yù)先形成的冷卻管道插入在導(dǎo)體層之間。
在盤繞技術(shù)中，線圏所需的導(dǎo)體匝被纏繞在沿著線圏的軸向長度而串 聯(lián)布置的多個(gè)盤中。在每個(gè)盤中，所述匝被沿徑向而逐一疊置(即，每層 一匝)地纏繞。所述盤被以串聯(lián)電路關(guān)系連接，并且典型地被交替M內(nèi) 向外纏繞和從外向內(nèi)纏繞，使得可以W目同的導(dǎo)體形成所述盤。在美國專 利5167063中示出了這種交替纏繞的示例。
在具有傳統(tǒng)的盤繞線圏的變壓器中，盤之間的電容與盤和地之間的電 斜目比相當(dāng)?shù)汀Ｒ虼?，?dāng)變壓器遭受到陡波前沿脈沖或瞬態(tài)電壓時(shí)(例如 可能作為雷擊的結(jié)果而發(fā)生)，沿著線圏的軸向長JL發(fā)生顯著的非線性電 壓分布，并且在鄰近高壓端的起初幾匝處出現(xiàn)很高的電壓梯度。該高電壓 梯度產(chǎn)生了顯著的局部電介質(zhì)應(yīng)力。
為了增大串聯(lián)電容和改善脈沖電壓分布，可以4吏所述盤交織，即，可 以使相鄰盤的匝交織。在美國專利3958201中示出了具有交織的盤的變壓
5器的示例。但是，形成交織的盤是復(fù)雜的，并且減少了盤之間的自由空間， 這對(duì)冷卻有不利影響。
因此，期望提供一種具有盤繞線團(tuán)的變壓器，其改善了脈沖電壓分布 和冷卻。本發(fā)明涉及這種變壓器以及用于制造這種變壓器的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于制造變壓器的方法。根據(jù)該方法，通過
以下方式來形成盤繞線團(tuán)形成具有沿所述盤繞線圏的軸向布置的多個(gè)串 聯(lián)的盤形繞組的第 一導(dǎo)體層。第 一導(dǎo)體層中的每個(gè)盤形繞組包拾故纏繞成 多個(gè)同心匝的導(dǎo)體。在第一導(dǎo)體層上方形成第二導(dǎo)體層。第二導(dǎo)體層具有 沿所述盤繞線圏的軸向布置的多個(gè)串聯(lián)的盤形繞組。第二導(dǎo)體層中的每個(gè) 盤形繞組包M纏繞成多個(gè)同心匝的導(dǎo)體。
才艮據(jù)本發(fā)明，還提供了一種具有盤繞線圏的變壓器，所述盤繞線團(tuán)具 有第 一導(dǎo)體層，所述第 一導(dǎo)體層具有沿所述盤繞線圏的軸向布置的多個(gè)盤 形繞組。第一導(dǎo)體層中的每個(gè)盤形繞組包M纏繞成多個(gè)同心匝的導(dǎo)體。 第二導(dǎo)體層被布置在第一導(dǎo)體層上方，并且包括沿所述盤繞線圏的軸向布 置的多個(gè)盤形繞組。第二導(dǎo)體層中的每個(gè)盤形繞組包M纏繞成多個(gè)同心 匝的導(dǎo)體。


參考下面的描述、所附的權(quán)利要求以及附圖，本發(fā)明的特征、方面和 優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，其中
圖lg^L據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的變壓器的示意性剖視圖2示出了在繞組心軸上形成的變壓器線圏的側(cè)面透視圖3示出了在所述心軸上形成的線圏的一部分的端部透視圖4示出了所述線圏在被構(gòu)造完全時(shí)的透視圖，其中所述線圏的一部 分被切去，以示出所述線團(tuán)的一部分的橫截面；
圖5示出了圖4所示的線圏的橫截面的一部分的放大圖，其中所述線 圏具有盤形繞組，所述盤形繞組被設(shè)有下拉部(drop-down);
圖6示出了圖4所示的線圏的橫截面的一部分的放大圖，其中所述線圏具有連續(xù)纏繞的盤形繞組；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的線圏的橫截面的一部分 的放大圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的線圏的橫截面的一部分 的放大圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的線團(tuán)的橫截面的一部分 的放大圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的線團(tuán)的橫截面的一部分 的放大圖11示出了在根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的線圏中安裝的冷卻管道的正面透視
圖12示出了用于臨時(shí)插入冷卻管道中的插塞的透視圖；以及
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的被封裝在絕舉時(shí)脂中的線圏的透視剖 視圖。
具體實(shí)施例方式
應(yīng)當(dāng)注意到，在下面的詳細(xì)描述中，相同的部件具有相同的附圖標(biāo)記， 而不管其是否在本發(fā)明的不同實(shí)施例中被示出。還應(yīng)當(dāng)注意到，為了清楚 簡明地公開本發(fā)明，附圖可能不一定是按比例繪制的，并且本發(fā)明的某些
特征可以以9^微示意性的形式來示出。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了包含根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的線圏的三相變壓器10 的示意性剖視圖。變壓器10包括被安裝到芯18 iUfc紂閉在通風(fēng)外殼20 中的三個(gè)線圏組12 (針對(duì)每一相有一個(gè)線圏組)。芯18由鐵磁材料構(gòu)成， 并且通常在形狀上是矩形的。芯18包括在磁輒對(duì)24之間延伸的一對(duì)外側(cè) 芯柱22。內(nèi)側(cè)芯柱26也在磁輒24之間延伸，并被布置在外側(cè)芯柱22之 間且實(shí)質(zhì)上均勻地與外側(cè)芯柱22相隔開。線圏組12被分別安裝到外側(cè)芯 柱22和內(nèi)側(cè)芯柱26上，并且被布置在外側(cè)芯柱22和內(nèi)側(cè)芯柱26的周圍。 每個(gè)線圏組12包括各自在形狀上均為圓筒形的高壓線圏和低壓線圏。如 果變壓器10是降壓變壓器，則高壓線團(tuán)為初級(jí)線圏，低壓線圏為次級(jí)線 圏?；蛘撸绻儔浩?0是升壓變壓器，則高壓線圏為次級(jí)線圏，低壓 線圏為高壓線圏。如圖l所示，在每個(gè)線圏組12中，可以以同心方式裝高壓線團(tuán)和低壓線團(tuán)，并且低壓線圏被布置在高壓線圏內(nèi)且從高壓線圏 沿徑向向內(nèi)布置。或者，可以將高壓線團(tuán)和低壓線圏安裝成在軸向上相隔 開，并且將低壓線團(tuán)安裝在高壓線圏的上方或下方。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)高 壓線圏至少包括第 一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層，其中第 一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層 均包括一個(gè)或更多個(gè)盤形繞組，并且其中從第二導(dǎo)體層沿徑向向內(nèi)布置第 一導(dǎo)體層。
變壓器10是配電變壓器，并且具有在從約112.5 kVA至約15000 kVA 的范圍內(nèi)的kVA額定值。高壓線團(tuán)的電壓在從約600 V至約35 kV的范 圍內(nèi)，低壓線團(tuán)的電壓在從約120V至約15kV的范圍內(nèi)。
盡管變壓器10被示出和描述為三相配電變壓器，但M當(dāng)理解，本 發(fā)明不限于三相變壓器或配電變壓器。本發(fā)明可以被用在單相變壓器以及 除了配電變壓器之外的變壓器中。
圖2、 3、 4、 5和6示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的高壓線圏30。圖2和3 示出了在繞組心軸32上形成的線圏30。圖4示出了線圏30在被構(gòu)造完 全時(shí)的透視圖，其中線圏30的一部分被切去，以示出線圏30的橫截面。 圖5和6中示出了該橫截面的部分的放大圖。線圏30可以在變壓器10 中使用。
最初，第一絕緣層34 (如圖5和6所示)被布置在繞組心軸32上方。 第一絕緣層34包括由被編織成具有矩形開口的網(wǎng)格的玻璃纖維構(gòu)成的屏 蔽材料36的片或網(wǎng)。更具體地，屏蔽材料36具有在形成所述矩形開口的 四角的交叉點(diǎn)處與橫向隔開地布置的玻璃纖維相鄰接的、縱向隔開地布置 的玻璃纖維。可以用諸如環(huán)氧樹脂之類的絕,脂浸漬所^璃纖維。絕 緣材料的堆或扣狀物被接合到每個(gè)交叉點(diǎn)并突出在所述網(wǎng)的上方，并且還 可以突出在所述網(wǎng)的下方。所述扣狀物具有圓形的形狀，并且可以通it^L 所述交叉點(diǎn)處堆積絕,脂來形成。屏蔽材料36可以具有在美國專利申 請(qǐng)10/858039 (公開號(hào)2005/0275496)中公開的屏蔽材料的結(jié)構(gòu)和布置， 該專利申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給ABB技術(shù)公司，并且被通過引用合并于此。屏蔽材 料36的網(wǎng)被纏繞在繞組心軸32周圍以形成圓筒，并且所述網(wǎng)的相對(duì)的縱 向邊g至少暫時(shí)地用玻璃纖維帶保持在一起。
第一導(dǎo)體層38被形成在第一絕緣層34上方。在形成第一導(dǎo)體層38 時(shí)，可以去除將第一絕緣層34保持在一起的玻璃纖維帶，或者可以將該 玻璃纖維帶保留在適當(dāng)位置。第一導(dǎo)體層38包括未直接連接在一起的第 一組盤形繞組42和第二組盤形繞組43。在第一組盤形繞組42中，以串聯(lián)布置將盤形繞組42全部連接在一起，在第二組盤形繞組43中，以串聯(lián) 布置將盤形繞組43全部連接在一起。用導(dǎo)體44形成第一組盤形繞組42, 用導(dǎo)體43形成第二組盤形繞組43。第一組盤形繞組42和第二組盤形繞 組45均從線圏30的中心處開始。
每個(gè)導(dǎo)體44、 45均由諸如銅或鋁之類的金屬構(gòu)成。每個(gè)導(dǎo)體44、 45 均可以具有電線的形式，并且均可以具有矩形的橫截面?；蛘?，每個(gè)導(dǎo)體 44、 45均可以具有箔的形式，其中導(dǎo)體44、 45是薄的并且是矩形的，并 具有與由其形成的盤形繞組一樣寬的寬度。在參照?qǐng)D2-10所示出和描述 的實(shí)施例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用箔導(dǎo)體是特別有益的，更特別的是使用具有大 于20: 1 (更具體地是從約250: 1至約25: 1，更具體地是從約200: 1 至約50: 1,更加具體地是約150: 1)的寬度厚度比的箔導(dǎo)體。在一個(gè)具 體實(shí)施例中，所述箔導(dǎo)體的厚度介于約0.008英寸至約0.02英寸之間，并 且寬度介于約1英寸至2英寸之間。在每個(gè)盤形繞組42、 43中，導(dǎo)體44、 45的匝被沿徑向逐一堆疊(即，每層一匝)地纏繞。在導(dǎo)體44、 45的每 層或每匝之間布置絕緣層。該絕緣層可以由例如以商標(biāo)Nomex⑧的名義出 售的聚酰亞胺膜、例如以商標(biāo)Kapton⑧的名義出售的聚酰胺膜、或者例 如以商標(biāo)Mylar⑧的名義出售的聚酯膜構(gòu)成。
在形成盤形繞組42、 43時(shí)，導(dǎo)體44、 45可以分別被連續(xù)地纏繞(如 圖6所示)，或者可以分別被i殳有"下拉部(drop-down)" 44a、 45a (如 圖5所示)。如果每個(gè)導(dǎo)體44、 45被連續(xù)地纏繞，則導(dǎo)體44、 45被沿交 替的方向(即，從內(nèi)向外然后從外向內(nèi)，等等)纏繞。如果導(dǎo)體44、 45 ^i殳有下拉部44a、 45a，則導(dǎo)體44、 45被沿一個(gè)方向(即，從內(nèi)向外) 纏繞。下拉部44a、 45a是在完成盤形繞組42、 43時(shí)形成的彎曲，用于使 導(dǎo)體44、 45從外側(cè)回到內(nèi)側(cè)以開始后續(xù)的盤形繞組42、 43。如果導(dǎo)體44、 45的厚度允許在不太困難的情況下形成下拉部44a、 45a，則下拉部的使 用是優(yōu)選的。盡管沒有示出，但是導(dǎo)體44、 45被焊接到從第一導(dǎo)體層38 沿徑向向內(nèi)布置并JU^f申到線圏30的一端的線圏引線。所述線圏引線被 設(shè)置用于連接到電壓源。
在形成了第一導(dǎo)體層38之后，由屏蔽材料36的片或網(wǎng)構(gòu)成的第二絕 緣層48被形成在第一導(dǎo)體層38上方。接下來，如同下面將更充分地描述 地，冷卻管道52的層50被布置在第二絕緣層48上方。然后在冷卻管道 52的層上方形成由屏蔽材料36的片或網(wǎng)構(gòu)成的第三絕緣層54。作為對(duì)形 成冷卻管道52的層的替代，由屏蔽材料36或其它絕緣材料構(gòu)成的附加的絕緣層可以被布置在第二絕緣層48上方。還有另一選擇是直接在第二絕 緣層48上方形成第二導(dǎo)體層56。
從導(dǎo)體60形成第二導(dǎo)體層56，其中所述導(dǎo)體60電連接到第一導(dǎo)體 層38中的導(dǎo)體44、 45，或者是導(dǎo)體44的組成部分，或者是導(dǎo)體45的組 成部分，或者部分是導(dǎo)體44的組成部分且部分是導(dǎo)體45的組成部分。導(dǎo) 體44、 45可以穿過第二絕緣層48、冷卻管道52的層、以及第三絕緣層 54，以到達(dá)第二導(dǎo)體層56。第二導(dǎo)體層56包括多個(gè)盤形繞組58，并且被 形成在第三絕緣層54上方(如果形成了冷卻管道52的層的話)，或者被 形成在附加的絕緣層上方，或者直接被形成在第二絕緣層48上方。第二 導(dǎo)體層56中的盤形繞組58的數(shù)量與第一導(dǎo)體層38中的盤形繞組42、 43 的總數(shù)相同。第二導(dǎo)體層56中的盤形繞組58以串聯(lián)布置全部連接在一起。 如果導(dǎo)體60是導(dǎo)體44的組成部分，則起先在線圏30的第一端30a處、 接著在線團(tuán)30的第二端30b處形成盤形繞組58，其中導(dǎo)體60被電連接 到導(dǎo)體45。如果導(dǎo)體60是導(dǎo)體45的組成部分，則起先在線團(tuán)30的第二 端30b處、接著在線圏30的第一端30a處形成盤形繞組58，其中導(dǎo)體60 電連接到導(dǎo)體44。如果導(dǎo)體60部分是導(dǎo)體44的組成部分且部分是導(dǎo)體 45的組成部分，則可以起先在線團(tuán)30的第一端30a和第二端30b處、接 著在線團(tuán)30的軸心處形成盤形繞組58，其中導(dǎo)體60的所述兩部分電連 接在一起。再一次地，在導(dǎo)體60的每層或每匝之間布置絕緣層。該絕緣 層可以由例如以商標(biāo)Nomex⑧的名義出售的聚酰亞胺膜、例如以商標(biāo) Kapton⑧的名義出售的聚跣胺膜、或者例如以商標(biāo)Mylar⑧的名義出售的 聚酯膜構(gòu)成。此外，導(dǎo)體60可以被連續(xù)地纏繞(如圖6所示)，或者可以 被設(shè)有下拉部60a (如圖5所示)。
在形成了第二導(dǎo)體層56之后，在第二導(dǎo)體層56上方形成由屏蔽材料 36的片或網(wǎng)構(gòu)成的第四絕緣層62。然后線圏30準(zhǔn)備好-故絕緣樹脂64浸 漬，這將在下文更詳細(xì)地描述。
當(dāng)如上文所ii^在第 一絕緣層34和第二絕緣層48之間形成了盤形繞 組42、 43時(shí)，盤形繞組42、 43被保持在形成第一絕緣層34和第二絕緣 層48的屏蔽材料36的扣狀物之間，以在盤形繞組42、 43與布置在盤形 繞組42、 43的相對(duì)側(cè)上的屏蔽材料36的網(wǎng)格t間形成絕緣隙。還在線圏 30中的盤形繞組58和冷卻管道52的相對(duì)側(cè)上、以及在下面將描述的其 它線圏中的盤形繞組和冷卻管道的相對(duì)側(cè)上，形成這種絕緣隙。在用絕緣 樹脂64封裝線圏期間，用絕緣樹脂64填充這種絕緣隙。現(xiàn)在參照?qǐng)D7，其示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例構(gòu)造的高壓線圏66 的剖視圖。線圏66可以在變壓器10中使用。在線圏66中，在由屏蔽材 料36構(gòu)成的第一絕緣層70上方形成第一導(dǎo)體層68。第一導(dǎo)體層68包括 未直接連接在一起的第一組盤形繞組72和第二組盤形繞組74。在第一組 盤形繞組72中，盤形繞組72以串聯(lián)布置4^P連接在一起，在第二組盤形 繞組74中，盤形繞組74以串聯(lián)布置^P連接在一起。用第一導(dǎo)體76形 成第一組盤形繞組72，用第二導(dǎo)體78形成第二組盤形繞組74。盡管沒有 示出，但是第一導(dǎo)體76和第二導(dǎo)體78被焊接到從第一導(dǎo)體層68沿徑向 向內(nèi)布置并M伸到線圏66的一端的線團(tuán)引線。所述線團(tuán)引線祐i殳置用 于連接到電壓源。
第一組盤形繞組72從線圏66的第一端66a處開始，而第二組盤形繞 組74從線圏66的第二端66b處開始。在形成盤形繞組72時(shí)，第一導(dǎo)體 76可以被連續(xù)地纏繞(如所示出的)，或者可以被設(shè)有下拉部，并且在第 一導(dǎo)體76的每層或每匝之間布置絕緣層。類似地，在形成盤形繞組74 時(shí)，第二導(dǎo)體78可以被連續(xù)地纏繞(如所示出的)，或者可以被i殳有下拉 部，并且在第二導(dǎo)體78的每層或每匝之間布置絕緣層。盤形繞組72、 74 中的絕緣層可以由例如以商標(biāo)Nomex 的名義出售的聚酰亞胺膜、例如以 商標(biāo)Kapton⑧的名義出售的聚酰胺膜、或者例如以商標(biāo)Mylar⑧的名義出 售的聚酯膜構(gòu)成。
在形成了第一導(dǎo)體層68之后，在第一導(dǎo)體層68上方形成由屏蔽材料 36的片或網(wǎng)構(gòu)成的第二絕緣層82。接下來，如同下面將更充分地描述地， 在第二絕緣層82上方布置冷卻管道52的第一層84。然后在冷卻管道52 的第一層84上方形成由屏蔽材料36的片或網(wǎng)構(gòu)成的第三絕緣層86。作 為對(duì)形成冷卻管道52的第一層84的替代，可以在第二絕緣層82上方布 置由屏蔽材料36或其它絕緣材料構(gòu)成的附加的絕緣層。
第二導(dǎo)體層88被形成在第三絕緣層86上方(如果形成了冷卻管道 52的第一層84的話)，或者被形成在附加的絕緣層上方，或者直接被形 成在第二絕緣層82上方。與第一導(dǎo)體層68相類似地，第二導(dǎo)體層88包 括未直接連接在一起的第一組盤形繞組卯和第二組盤形繞組92。但是， 第二導(dǎo)體層88不是每組具有三個(gè)盤形繞組，而是每組具有四個(gè)盤形繞組， 即，四個(gè)盤形繞組卯和四個(gè)盤形繞組92。在第一組盤形繞組卯中，盤 形繞組卯以串聯(lián)布置全部連接在一起，在第二組盤形繞組92中，盤形繞 組92以串聯(lián)布置全部連接在一起。從第一導(dǎo)體94形成第一組盤形繞組卯，其中所述第一導(dǎo)體94電連接到第一導(dǎo)體層68中的第一導(dǎo)體76，或 者是第一導(dǎo)體層68中的第一導(dǎo)體76的組成部分。類似地，從第二導(dǎo)體 96形成第二組盤形繞組92，其中所述第二導(dǎo)體96電連接到第一導(dǎo)體層 68中的第二導(dǎo)體78,或者是第一導(dǎo)體層68中的第二導(dǎo)體78的組成部分。 第一導(dǎo)體76和第二導(dǎo)體78可以穿過第二絕緣層83、冷卻管道52的第一 層84、以及第三絕緣層86，以到達(dá)第二導(dǎo)體層88。第一組盤形繞組卯 和第二盤形繞組92均從線圏66的中間部分開始，并分別沿軸向向外行進(jìn)。 在形成盤形繞組卯時(shí)，第一導(dǎo)體94可以被連續(xù)地纏繞(如所示出的)， 或者可以被設(shè)有下拉部，并且在第一導(dǎo)體94的每層或每匝之間布置絕緣 層。類似地，在形成盤形繞組92時(shí)，第二導(dǎo)體96可以被連續(xù)地纏繞(如 所示出的)，或者可以被設(shè)有下拉部，并且在第二導(dǎo)體96的每層或每匝之 間布置絕緣層。盤形繞組卯、92中的絕緣層可以由例如以商標(biāo)Nomex⑧ 的名義出售的聚酰亞胺膜、例如以商標(biāo)Kapton⑧的名義出售的聚酰胺膜、 或者例如以商標(biāo)Mylar⑧的名義出售的聚酯膜構(gòu)成。
在形成了第二導(dǎo)體層88之后，在第二導(dǎo)體層88上方形成由屏蔽材料 36的片或網(wǎng)構(gòu)成的第四絕緣層100。接下來，如同下面將更充分地描述地， 可以在第四絕緣層100上方布置冷卻管道52的第二層102。然后在冷卻 管道52的第二層102上方形成由屏蔽材料36的片或網(wǎng)構(gòu)成的第五絕緣層 104。作為對(duì)形成冷卻管道52的第二層102的替代，可以在第四絕緣層 100上方布置由屏蔽材料36或其它絕緣材料構(gòu)成的附加的絕緣層。
第三導(dǎo)體層106被形成在第五絕緣層104上方(如果形成了冷卻管道 52的第二層102的話)，或者被形成在附加的絕緣層上方，或者直接被形 成在第四絕緣層100上方。第三導(dǎo)體層106包括以串聯(lián)布置全部連接在一 起的單組盤形繞組108。第三導(dǎo)體層106中的盤形繞組108的數(shù)量與第二 導(dǎo)體層88中的盤形繞組90、 92的總數(shù)相同。從導(dǎo)體110形成第三導(dǎo)體層 106，其中所述導(dǎo)體110電連接到第二導(dǎo)體層88中的第一導(dǎo)體94和第二 導(dǎo)體96，或者是第一導(dǎo)體94的組成部分，或者是第二導(dǎo)體96的組成部 分，或者部分是第一導(dǎo)體94的組成部分且部分是第二導(dǎo)體96的組成部分。 第一導(dǎo)體94和第二導(dǎo)體96可以穿過第四絕緣層、冷卻管道52的第二層 以及第五絕緣層(如果設(shè)置有它們的話)，以到達(dá)第三導(dǎo)體層106。如果 導(dǎo)體110是第一導(dǎo)體94的組成部分，則起先在線圏66的第一端66a處、 接著在線圏66的第二端66b處形成盤形繞組108，其中導(dǎo)體110電連接 到第二導(dǎo)體96。如果導(dǎo)體110是第二導(dǎo)體94的組成部分，則起先在線圏 66的第二端66b處、接著在線圏66的第一端66a處形成盤形繞組108,其中導(dǎo)體no電連接到第一導(dǎo)體94。如果導(dǎo)體110部分是第一導(dǎo)體94的 組成部分且部分是第二導(dǎo)體96的組成部分，則可以起先在線圏66的第一 端66a和第二端66b處、接著在線圏66的軸心處形成盤形繞組108，其 中導(dǎo)體110的所述兩部分電連接在一起。在形成盤形繞組108時(shí)，導(dǎo)體 110可以被連續(xù)地纏繞(如所示出的)，或者可以被設(shè)有下拉部，并且在 導(dǎo)體110的每層或每匝之間布置絕緣層。所述絕緣層可以由例如以商標(biāo) Nomex⑧的名義出售的聚酰亞胺膜、例如以商標(biāo)Kapton⑥的名義出售的聚 酰胺膜、或者例如以商標(biāo)Mylar⑧的名義出售的聚酯膜構(gòu)成。
在形成了第三導(dǎo)體層106之后，在第三導(dǎo)體層106上方形成由屏蔽材 料36的片或網(wǎng)構(gòu)成的第六絕緣層U4。然后如同下面將更詳細(xì)地描述地， 線圏66準(zhǔn)備好被絕緣樹脂64浸漬。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8,其示出了可在變壓器10中使用的、根據(jù)本發(fā)明的第 三實(shí)施例構(gòu)造的高壓線團(tuán)116的剖視圖。線圏116包括實(shí)質(zhì)上具有相同結(jié) 構(gòu)的一對(duì)軸向布置的區(qū)段(section) 118。相應(yīng)地，為了簡潔起見將只描 述區(qū)段118之一。每個(gè)區(qū)段118包括第一絕緣層、第二絕緣層、第三絕緣 層、第四絕緣層、第五絕緣層和第六絕緣層(為了清Jt^見而未示出這些 絕緣層)，以及第一導(dǎo)體層132、第二導(dǎo)體層134和第三導(dǎo)體層136。第一 至第六絕緣層中的每個(gè)絕緣層由屏蔽材料36構(gòu)成。第一導(dǎo)體層132被形 成在第一絕緣層上方，并且包括未直接連接在一起的第一組盤形繞組140 和第二組盤形繞組142。在第一組盤形繞組140中，盤形繞組140以串聯(lián) 布置全部連接在一起，在第二組盤形繞組142中，盤形繞組142以串聯(lián)布 置4^P連接在一起。用第一導(dǎo)體144形成第一組盤形繞組140，用第二導(dǎo) 體146形成第二組盤形繞組142。盡管未示出，但是第一導(dǎo)體144和第二 導(dǎo)體146被焊接到從第一導(dǎo)體層132沿徑向向內(nèi)布置并且延伸到線團(tuán)116 的一端的線圏引線。所述線團(tuán)引線被i更置用于連接到電壓源。
在形成盤形繞組140時(shí)，第一導(dǎo)體144可以被i殳有下拉部144a (如 所示出的)，或者可以被連續(xù)地纏繞，并且在第一導(dǎo)體144的每層或每匝 之間布置絕緣層。類似地，在形成盤形繞組142時(shí)，第二導(dǎo)體146可以被 設(shè)有下拉部146a (如所示出的)，或者可以被連續(xù)地纏繞，并且在第二導(dǎo) 體146的每層或每匝之間布置絕緣層。盤形繞組140、 142中的絕緣層可 以由例如以商標(biāo)Nomex 的名義出售的聚酰亞胺膜、例如以商標(biāo)Kapton 的名義出售的聚酰胺膜、或者例如以商標(biāo)Mylar⑧的名義出售的聚酯膜構(gòu) 成。
13在形成了第一導(dǎo)體層132之后，在第一導(dǎo)體層132上方形成第二絕緣 層。接下來，在第二絕緣層122上方布置冷卻管道52的第一層152。然 后在冷卻管道52的第一層152上方形成第三絕緣層。作為對(duì)形成冷卻管 道52的第一層152的替代，可以在第二絕緣層上方布置由屏蔽材料36或 其它絕緣材料構(gòu)成的附加的絕緣層。
第二導(dǎo)體層134被形成在第三絕緣層上方(如果形成了冷卻管道52 的第一層152的話)，或者被形成在附加的絕緣層上方，或者直接被形成 在第二絕緣層上方。與第一導(dǎo)體層132相類似地，第二導(dǎo)體層包括未直接 連接在一起的第一組盤形繞組154和第二組盤形繞組156。但是，第二導(dǎo) 體層134不是每組具有三個(gè)盤形繞組，而^_每組具有四個(gè)盤形繞組，即， 四個(gè)盤形繞組154和四個(gè)盤形繞組156。在第一組盤形繞組154中，盤形 繞組154以串聯(lián)布置4^P連接在一起，在第二組盤形繞組156中，盤形繞 組156以串聯(lián)布置全部連接在一起。從第一導(dǎo)體160形成第一組盤形繞組 154，其中所述第一導(dǎo)體160電連接到第一導(dǎo)體層132中的第一導(dǎo)體144， 或者是第一導(dǎo)體層132中的第一導(dǎo)體144的組成部分。類似地，從第二導(dǎo) 體162形成第二組盤形繞組156，其中所述第二導(dǎo)體162電連接到第一導(dǎo) 體層132中的第二導(dǎo)體146，或者是第一導(dǎo)體層132中的第二導(dǎo)體146的 組成部分。第一導(dǎo)體160和第二導(dǎo)體162可以穿過第二絕緣層、冷卻管道 52的第一層152以及第三絕緣層，以到達(dá)第二導(dǎo)體層134。在形成盤形繞 組154時(shí)，第一導(dǎo)體160可以祐i殳有下拉部160a (如所示出的)，或者可 以被連續(xù)地纏繞，并且在第一導(dǎo)體160的每層或每匝之間布置絕緣層。類 似地，在形成盤形繞組156時(shí)，第二導(dǎo)體162可以被設(shè)有下拉部162a (如 所示出的)，或者可以被連續(xù)地纏繞，并且在第二導(dǎo)體162的每層或每匝 之間布置絕緣層。盤形繞組154、 156中的絕緣層可以由例如以商標(biāo) Nomex⑧的名義出售的聚酰亞胺膜、例如以商標(biāo)Kapton⑧的名義出售的聚 酰胺膜、或者例如以商標(biāo)Mylar⑧的名義出售的聚酯膜構(gòu)成。
在形成了第二導(dǎo)體層134之后，在第二導(dǎo)體層134上方形成第四絕緣 層。接下來，可以在第四絕緣層上方布置冷卻管道52的第二層168。然 后在冷卻管道52的第二層168上方形成第五絕緣層。作為對(duì)形成冷卻管 道52的第二層168的替代，可以在第四絕緣層上方布置由屏蔽材料36或 其它絕緣材料構(gòu)成的附加的絕緣層。
第三導(dǎo)體層136被形成在第五絕緣層上方(如果形成了冷卻管道52 的第二層168的話)，或者被形成在附加的絕緣層上方，或者直接被形成在第四絕緣層上方。第三導(dǎo)體層136包括以串聯(lián)布置全部連接在一起的第 一組盤形繞組170。第三導(dǎo)體層136中的盤形繞組170的數(shù)量與第二導(dǎo)體 層134中的盤形繞組154、 156的總數(shù)相同。從導(dǎo)體172形成第三導(dǎo)體層 136，其中所述導(dǎo)體172電連接到第二導(dǎo)體層134中的第一導(dǎo)體160和第 二導(dǎo)體162,或者是第一導(dǎo)體160的組成部分，或者是第二導(dǎo)體162的組 成部分，或者部分是第一導(dǎo)體160的組成部分且部分是第二導(dǎo)體162的組 成部分。第一導(dǎo)體160和第二導(dǎo)體162可以穿過第四絕緣層、冷卻管道 52的第二層168以及第五絕緣層(如果設(shè)置了它們的話)，以到達(dá)第三導(dǎo) 體層136。在形成盤形繞組170時(shí)，導(dǎo)體172可以被設(shè)有下拉部172a (如 同所示出的)，或者可以被連續(xù)地纏繞，并且在導(dǎo)體172的每層或每匝之 間布置絕緣層。所述絕緣層可以由例如以商標(biāo)Nomex⑧的名義出售的聚酰 亞胺膜、例如以商標(biāo)Kapton⑧的名義出售的聚酰胺膜、或者例如以商標(biāo) Mylar 的名義出售的聚酯膜構(gòu)成。
在形成了第三導(dǎo)體層136之后，在第三導(dǎo)體層136上方形成第六絕緣層。
所述區(qū)段118被沿著線圏116的縱軸而串聯(lián)地布置，并且被經(jīng)由導(dǎo)體 178而電連接在一起，其中所述導(dǎo)體178具有固定到所述區(qū)段118中的下 方的區(qū)段的第二導(dǎo)體146的第一端、以及固定到所述區(qū)段118中的上方的 區(qū)段的第一導(dǎo)體144的第二端。在所述區(qū)段118的第一導(dǎo)體層132的形成 期間將所述區(qū)段118連接在一起。 一旦完成了所述區(qū)段118，就用絕, 脂64浸漬所述區(qū)段118以及線圏116的剩余部分。
其它線閨可以具有不同數(shù)量的區(qū)段118。例如，圖9示出了高壓線圏 180，其具有沿著線圏180的縱軸而串聯(lián)地布置的三個(gè)區(qū)段118。所述區(qū) 段118中的下方的區(qū)段和所述區(qū)段118中的中間的區(qū)段經(jīng)由導(dǎo)體182而電 連接在一起，其中所述導(dǎo)體182具有固定到所述區(qū)段U8中的下方的區(qū)段 的第二導(dǎo)體146的第一端、以及固定到所述區(qū)段118中的中間的區(qū)段的第 一導(dǎo)體144的第二端。所述區(qū)段118中的中間的區(qū)段以及所述區(qū)段U8中 的上方的區(qū)段經(jīng)由導(dǎo)體184而電連接在一起，其中所述導(dǎo)體184具有固定 到所述區(qū)段118中的所述中間的區(qū)段的第二導(dǎo)體146的第一端、以及固定 到所述區(qū)段118中的所述上方的區(qū)段的第一導(dǎo)體144的第二端。線圏180 可以在變壓器IO中使用。
現(xiàn)在參照?qǐng)D10,其示出了具有沿著線圏186的縱軸而隔開的四個(gè)區(qū) 段118的高壓線圏186。所述區(qū)段118中的下方的區(qū)段以及所述區(qū)段118
15中的中下方的區(qū)段經(jīng)由導(dǎo)體188而電連接在一起，其中所述導(dǎo)體188具有 固定到所述區(qū)段118中的下方的區(qū)段的第二導(dǎo)體146的第一端、以及固定 到所述區(qū)段118中的所述中下方的區(qū)段的第一導(dǎo)體144的第二端。所述區(qū) 段118中的中下方的區(qū)段以及所述區(qū)段118中的中上方的區(qū)段經(jīng)由導(dǎo)體 l卯而電連接在一起，其中所述導(dǎo)體190具有固定到所述區(qū)段118中的中 下方的區(qū)段的第二導(dǎo)體146的第一端、以及固定到所述區(qū)段118中的中上 方的區(qū)段的第一導(dǎo)體114的第二端。所述區(qū)段118中的中上方的區(qū)段以及 所述區(qū)段118中的上方的區(qū)段經(jīng)由導(dǎo)體192而電連接在一起，其中所述導(dǎo) 體192具有固定到所述區(qū)段118中的中上方的區(qū)段的第二導(dǎo)體146的第一 端、以及固定到所述區(qū)段118中的上方的區(qū)段的第一導(dǎo)體144的第二端。 線團(tuán)186可以在變壓器10中使用。
在線圏180和線圏186中，在所述區(qū)段118的第一導(dǎo)體層132的形成 期間將所述區(qū)段118連接在一起。
在圖8、 9和10中，區(qū)段118和(由此)冷卻管道52的第一層152 和第二層168以及區(qū)段118的第一至第六絕緣層被示出為是隔開的。但是， 應(yīng)當(dāng)理解，區(qū)段118可以被布置成使得冷卻管道52的第一層152和第二 層168以及區(qū)段118的第一至第六絕緣層彼此相鄰接。還應(yīng)當(dāng)理解，作為 對(duì)具有分離的冷卻管道52的第一層152和第二層168的區(qū)段118的替代， 區(qū)段118可以共享冷卻管道52的第一層152和第二層168以及第一至第 六絕緣層。通過該方式，在每個(gè)線圏116、 180和186中，第一層152和 第二層168中的冷卻管道52以及第一至第六絕緣層將在線圏116、 180和 186的第一端和第二端之間不間斷地延伸。
在上述的線圏30、 66、 116、 180和186中，所^Hf的導(dǎo)體層的最大 數(shù)量為三，并且所公開的冷卻管道52的層的最大數(shù)量為二。但是，應(yīng)當(dāng) 理解，本發(fā)明不限于三個(gè)導(dǎo)體層和兩個(gè)冷卻管道52的層。提供的導(dǎo)體層 的數(shù)量可以更大，例如四、五或六，并且提供的冷卻管道52的層的數(shù)量 可以更大，例如三、四或五。
現(xiàn)在參照?qǐng)D11和12，其示出了在線圏30、 66、 116、 180、 186中使 用的冷卻管道52之一。每個(gè)冷卻管道52具有大致為橢圓形的橫截面，并 具有開口端和隔開的大致為平面的前壁200和后壁202，前壁200和后壁 202經(jīng)由一對(duì)隔開的彎曲的側(cè)壁204而#在一起。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)給爭個(gè)冷卻 管道52提供約為冷卻管道52的寬度d的三倍的線性尺寸x是特別有益的。 每個(gè)冷卻管道52被構(gòu)造成在下文所述的樹脂封裝工藝期間能承受至少一亳巴的真空。
每個(gè)冷卻管道52由纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)成，在所述纖維增強(qiáng)塑料中用諸 如聚脂樹脂、乙烯基酯樹脂或環(huán)氧樹脂之類的熱固性樹脂來浸漬諸如玻璃 纖維之類的纖維。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用拉擠(pultrusion)工藝來生產(chǎn)冷卻管道 52是特別有益的，其中所述纖維被通過一個(gè)或更多個(gè)熱固性樹脂浴來拉 出，并l^被拉伸經(jīng)過在其中固化熱固性樹脂的加熱模具。所述纖維可以 被排列為單向粗紗或多向墊。可用于形成冷卻管道52的熱固性樹脂的示 例是E1586PolyglasM，其是可從Zelienople, Pa的Resolite (乙階酚醛 樹脂)中獲得的聚酯樹脂。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)利用外側(cè)玻璃纖維增強(qiáng)墊和內(nèi)側(cè)玻璃 纖維增強(qiáng)墊來形成每個(gè)冷卻管道52是有益的。冷卻管道52被構(gòu)造成具有 允許冷卻管道52在線團(tuán)30、 66、 116、 180和186中使用的特定材料特性。 當(dāng)才艮據(jù)ASTM D-638(即，"Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics (塑料的拉伸特性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法)")來進(jìn)行測(cè)試時(shí)，冷卻管道 52具有縱向上約30000 psi、橫向上約6500 psi的極限抗拉強(qiáng)度；根據(jù) ASTM D國695 (即，"Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Plastics (硬質(zhì)塑料的壓縮特性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法)")，冷卻管道52具 有縱向上約30000 psi、橫向上約10000 psi的極P艮抗壓強(qiáng)度；當(dāng)根據(jù)ASTM D畫7卯(即，"Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials(未增強(qiáng)塑料和 增強(qiáng)塑料及電絕緣材料的撓曲特性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法)")來進(jìn)行測(cè)試時(shí)，冷 卻管道52具有縱向上約30000 psi、橫向上約10000 psi的極限抗彎強(qiáng)度。 根據(jù)ASTM D-149 (即，"Standard Test Method for Dielectric Breakdown Voltage and Dielectric Strength of Solid Electrical Insulating Materials at Commercial Power Frequencies (固體電絕緣材料在商用電源頻率下的介 電擊穿電壓和介電強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法)"),在縱向上彈性;^lt約為2.5E6 psi。根據(jù)ASTM D-149,冷卻管道52在電學(xué)上具有約200 V/mil (垂直) 和約35 kV/英寸(平行)的短時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度(在油中)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有至少 約為4Btu (hr*ft2*° F./in )的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)于冷卻管道52是特別有益的。
冷卻管道52的長度取決于冷卻管道52的應(yīng)用。例如，在線團(tuán)116、 180、 186的區(qū)段118中使用的冷卻管道52可以比在線圏30、 66中使用 的冷卻管道52短。選擇冷卻管道52的長度以使得在線圏中的冷卻管道 52的每層中，每單個(gè)冷卻管道52 (例如在線團(tuán)30、 66中)的長度，或者 每軸向串聯(lián)的冷卻管道52 (例如在線圏116、 180、 186中)的總長度小 于線圏的總軸向長度，使得單個(gè)冷卻管道52或軸向串聯(lián)的冷卻管道52的相對(duì)端被封閉在絕緣時(shí)脂64中。
每個(gè)冷卻管道52被設(shè)有被插入冷卻管道52的開口端中的頂部插塞208和底部插塞210 ，以防止絕緣樹脂64在用絕,脂64封裝線團(tuán)30 、66、 116、 180、 186期間流入冷卻管道24。每個(gè)頂部插塞208被形成為所需的尺寸以有摩擦地配合在對(duì)應(yīng)的冷卻管道52的頂部開口內(nèi)。在此所使用的線圏中的冷卻管道52的"頂部開口"是在線圏引線(未示出)從其處延伸的、且當(dāng)所述線圏被封裝在絕,脂64中時(shí)朝向上方的、線圏的頂部端處的冷卻管道52的開口端。頂部插塞208具有M到主體214的把手或手柄212。主體214向內(nèi)(即，向下)逐漸變細(xì)，并且在其周邊周圍具有肋216，以確保與冷卻管道52的內(nèi)表面之間的正作用密封(positiveseal )。手柄212以及主體214的向內(nèi)逐漸變細(xì)有利于在樹脂封裝和固化工藝之后從冷卻管道52去除頂部插塞208。由于頂部插塞208和底部插塞210將在樹脂封裝和固化工藝期間密封冷卻管道52的兩端，因此通過頂部插塞208形成安全通風(fēng)管218的開放通路，以防止冷卻管道52的崩潰。除了不需要真空解除且不需要手柄之外，底部插塞210執(zhí)行與頂部插塞208相同的功能。底部插塞210具有主體220，該主體220具有肋222，用于有摩擦地與冷卻管道52的內(nèi)壁相#。底部插塞210的主體220的外側(cè)端基本上是平的，以便不干擾用于以絕緣樹脂64封裝線圏的、線圏的底端在墊上的放置。
線圏30、 66、 116、 180、 186中的冷卻管道52的每一層的形成是類似的，因此為了簡明起見，將僅針對(duì)線圏30中的冷卻管道52的層50來進(jìn)行描述。現(xiàn)在再次參照?qǐng)D2和3,冷卻管道52在線圏30的第一端30a和第二端30b之間縱向地延伸，并被布置在部分形成的線圏30的圓周周圍且在第二絕緣層48的上方。除了允許增大的量的絕泉時(shí)脂在用絕,脂封裝線圏30的期間被沉積在第二絕緣層48與第三絕緣層54之間的、擴(kuò)大的間隔或隙228之外，冷卻管道52^本上均勻地隔開。所述增大的量的絕緣樹脂有助于在第二絕緣層48和第三絕緣層54之間固定冷卻管道52。起先通過被布置在冷卻管道52的層50周圍的、玻璃纖維帶構(gòu)成的多個(gè)帶子226將冷卻管道52保持在適當(dāng)位置。當(dāng)然，在冷卻管道52的層50上方的第三絕緣層54、第二導(dǎo)體層56和第四絕緣層62的形成以及后續(xù)以絕緣樹脂64對(duì)整個(gè)線圏30的封裝進(jìn)一步將冷卻管道52的層50固定在適當(dāng)位置。
一旦利用必要數(shù)量的絕緣層、導(dǎo)體層和冷卻管道52的層構(gòu)造了線圏30、 66、 116、 180或186，線團(tuán)30、 66、 116、 180或186就被從繞組心軸32去除，并被用絕緣樹脂64封裝。由于封裝方法對(duì)于線圏30、 66、116、 180或186中的每個(gè)線圏而言都是類似的，因此為了簡明起見將僅針對(duì)線圏66來描述封裝方法。
現(xiàn)在參照?qǐng)D13，首先在爐中預(yù)加熱線圏66，以從絕緣層和導(dǎo)體層去除濕氣。然后將線圏66以豎立方式置于真空室中的墊230上，并且線團(tuán)66的頂端和冷卻管道52中的頂部插塞208朝向上方。墊230由硅或其它可被壓縮的適當(dāng)材料構(gòu)成。在線圏66被如此定位在真空室中的情況下，底部插塞210的平的端部被壓在塾230上。圓筒形內(nèi)模232被置于線團(tuán)66的開口中心中，并且圓筒形外模234被置于豎立線圏66周圍。內(nèi)模232和外模234均由金屬片或其它剛性材料構(gòu)成。內(nèi)模232和外模234的尺寸被形成為使得保留內(nèi)模232和外模234與線團(tuán)66之間的間隙。通過引用合并于此的、被授權(quán)給Lanoue等人的美國專利6221297 7>開了 一種用于外模234的結(jié)構(gòu)，但是可以使用本領(lǐng)域中眾所周知的其它適當(dāng)?shù)哪５男问?。將?nèi)模232和外模234壓在墊230上，防止了絕緣樹脂64在封裝工藝期間從內(nèi)模232和外模234的底部泄漏出。
所述真空室^L抽空，以去除線圏66中的任何剩余的濕氣和氣體，以及消除盤形繞組72、 74、卯、92、 108中的相鄰匝之間的任何空間?？闪鲃?dòng)的絕緣樹脂64被灌注在內(nèi)模232和外模234之間，以封裝線團(tuán)66和封閉冷卻管道52的第一層84和第二層102。絕緣樹脂64沉淀到內(nèi)模232和外模234之間的下部空間中，并在與底部插塞210的平坦部分基本上一般齊的深度上圍繞底部插塞210。絕,脂64被灌注在內(nèi)模232與外模234之間，直到絕乘時(shí)脂64延伸到冷卻管道52的上端的頂部邊緣上方約3/16英寸。絕緣樹脂64流過和流入第一至第六絕緣層70、 82、 86、 100、104、 114的屏蔽材料36中，以使得絕緣樹脂64填充屏蔽材料36中的開口以及盤形繞組72、 74、卯、92、 108與冷卻管道52和屏蔽材料36的網(wǎng)格之間的絕緣隙。在允許絕泉時(shí)脂64浸漬第一至第六絕緣層70、 82、 86、100、 104、 114的屏蔽材料36的短時(shí)間間隔之后，真空被解除并且向絕泉時(shí)脂64的自由面施加壓力。這將迫使絕,脂64浸漬第一至第六絕緣層70、 82、 86、 100、 104、 114中的任何剩余空間。然后從真空室去除線圏66，并將線圏66置于爐中以將絕緣樹脂64固化成固體。
爐中的固化工藝是傳統(tǒng)的和本領(lǐng)域中眾所周知的。例如，固化周期可以包括(1)在約85 。C下約5小時(shí)的凝膠部分，(2 )在溫度從約85 。C升高到約140。C的情況下約2小時(shí)的斜坡上升部分，(3)在約140。C下約6小時(shí)的固化部分，以及U)約4小時(shí)的降至80。C的斜坡下降部分。在固化之后，內(nèi)模232和外模234被去除?？梢杂勉Q子或其它夾持裝置在不損壞周圍的絕緣樹脂64的情況下容易地去除頂部插塞208?？梢酝ㄟ^以下方式來去除底部插塞210:經(jīng)由每個(gè)冷卻管道52的頂端插入條或桿(未示出)并沖壓出底部插塞210。
絕緣樹脂64可以是環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂。環(huán)氧樹脂已被發(fā)現(xiàn)特別適合于用作絕緣樹脂64。環(huán)氧樹脂可以是填滿的或未填滿的。在通過引用合并于此的、被轉(zhuǎn)讓給ABB研究有P艮公司的美國專利6852415中公開了可用于絕,脂64的環(huán)氧樹脂的示例?？捎糜诮^,脂64的環(huán)氧樹脂的另一示例是RutapoxVE-4883，其是市場(chǎng)上可以買到的，來自德國的伊澤羅姆的BakeliteAG。
應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)前述示例性實(shí)施例的描述僅僅為對(duì)本發(fā)明的示例性描述，而不是對(duì)本發(fā)明的詳盡描述。在不背離所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神或其范圍的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠?qū)λ_的主題的實(shí)施例進(jìn)行某些添加、刪除、和/或修改。
權(quán)利要求
1. 一種制造變壓器的方法，包括形成盤繞線圈，所述形成盤繞線圈包括形成第一導(dǎo)體層，所述第一導(dǎo)體層包括沿所述盤繞線圈的軸向布置的多個(gè)串聯(lián)連接的盤形繞組，每個(gè)盤形繞組包括被纏繞成多個(gè)同心匝的導(dǎo)體；在所述第一導(dǎo)體層上方形成第二導(dǎo)體層，所述第二導(dǎo)體層包括沿所述盤繞線圈的軸向布置的多個(gè)串聯(lián)連接的盤形繞組，每個(gè)盤形繞組包括被纏繞成多個(gè)同心匝的導(dǎo)體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在形成第二導(dǎo)體層的步驟 之前，在第一導(dǎo)體層上方形成冷卻管道的層，所述冷卻管道沿所述盤繞線 圏的軸向延伸，并被以串聯(lián)方式布置在所述盤繞線圏的圓周周圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在形成冷卻管道的層的步 驟之前，在所述第一導(dǎo)體層上方形成絕緣材料層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述冷卻管道中的每個(gè)冷卻管 道由纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一導(dǎo)體層中的導(dǎo)體和所 述第二導(dǎo)體層中的導(dǎo)體均由金屬箔構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括在第二導(dǎo)體層上方形成第三導(dǎo)體層，所述第三導(dǎo)體層包括沿所述盤繞 線圏的軸向布置的多個(gè)盤形繞組，每個(gè)盤形繞組包M纏繞成多個(gè)同心匝 的導(dǎo)體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括在形成第二導(dǎo)體層的步驟之前，在第一導(dǎo)體層上方形成冷卻管道的第一層；在形成第三導(dǎo)體層的步驟之前，在第二導(dǎo)體層上方形成冷卻管道的第二層；其中在冷卻管道的第一層和第二層中的每一層中，冷卻管道沿所述盤 繞線團(tuán)的軸向延伸，并被以串聯(lián)方式布置在所述盤繞線團(tuán)的圓周周圍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一導(dǎo)體層和所述第二導(dǎo) 體層均包括未直接連接在一起的第一組盤形繞組和第二組盤形繞組；以及其中所述第 一導(dǎo)體層中的第 一組盤形繞組被連接到所述第二導(dǎo)體層 中的第 一組盤形繞組，并且所述第 一導(dǎo)體層中的第二組盤形繞組被連接到 所述第二導(dǎo)體層中的第二組盤形繞組。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第三導(dǎo)體層包括在連接 到所述第二導(dǎo)體層中的第一組盤形繞組的、所述盤繞線圏的第 一端處的盤 形繞組，以;5Ut連接到所述第二導(dǎo)體層中的第二組盤形繞組的、所述盤繞 線團(tuán)的第二端處的盤形繞組。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括以環(huán)氧樹脂封裝所述盤繞 線圏。
11. 一種變壓器，包括盤繞線圏，所述盤繞線圏包括第一導(dǎo)體層，所述第一導(dǎo)體層包括沿所述盤繞線團(tuán)的軸向布置的 多個(gè)串聯(lián)連接的盤形繞組，每個(gè)盤形繞組包M纏繞成多個(gè)同心匝的 導(dǎo)體；被布置在第一導(dǎo)體層上方的第二導(dǎo)體層，所述第二導(dǎo)體層包括沿 所述盤繞線圏的軸向布置的多個(gè)串聯(lián)連接的盤形繞組，每個(gè)盤形繞組 包M纏繞成多個(gè)同心匝的導(dǎo)體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的變壓器，還包括在第一導(dǎo)體層與第二 導(dǎo)體層之間的冷卻管道的層，所述冷卻管道沿所述盤繞線圏的軸向延伸， 并被以串聯(lián)方式布置在所述盤繞線圏的圓周周圍。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的變壓器，還包括被布置在第一導(dǎo)體層 與所述冷卻管道的層之間的絕緣材料層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的變壓器，其中所述冷卻管道中的每個(gè)冷 卻管道由纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的變壓器，其中所述第一導(dǎo)體層中的導(dǎo)體 和所述第二導(dǎo)體層中的導(dǎo)體均由金屬箔構(gòu)成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的變壓器，還包括被布置在第二導(dǎo)體層上方的第三導(dǎo)體層，所述第三導(dǎo)體層包括沿盤繞線圏的軸向布置的多個(gè)盤形繞組，每個(gè)盤形繞組包括被纏繞成多個(gè)同心匝 的導(dǎo)體。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的變壓器，還包括被布置在第 一導(dǎo)體層與第二導(dǎo)體層之間的冷卻管道的第 一層；被布置在第二導(dǎo)體層與第三導(dǎo)體層之間的冷卻管道的第二層；其中在所述冷卻管道的第一層和第二層中的每一層中，所述冷卻管道 沿所述盤繞線圏的軸向延伸，并被以串聯(lián)方式布置在所述盤繞線團(tuán)的圓周 周圍。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的變壓器，其中所述第一導(dǎo)體層和所述第 二導(dǎo)體層均包括未直接連接在一起的第 一組盤形繞組和第二組盤形繞組； 以及其中所述第 一導(dǎo)體層中的第 一組盤形繞組被連接到所述第二導(dǎo)體層 中的第 一組盤形繞組，并且所述第 一導(dǎo)體層中的第二組盤形繞組被連接到 所述第二導(dǎo)體層中的第二組盤形繞組。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的變壓器，其中所述第三導(dǎo)體層包括在 連接到所述第二導(dǎo)體層中的第 一組盤形繞組的、所述盤繞線圏的第 一端處的盤形繞組，以;M^連接到所述第二導(dǎo)體層中的第二組盤形繞組的、所述盤繞線圏的第二端處的盤形繞組。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的變壓器，其中以環(huán)氧樹脂封裝所述盤繞 線團(tuán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及變壓器和制造變壓器的方法，其中所述變壓器具有圓筒形盤繞線圈，所述圓筒形盤繞線圈包括被布置在第一導(dǎo)體層與第二導(dǎo)體層之間的冷卻管道的層。第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層均具有沿所述盤繞線圈的軸向布置的多個(gè)盤形繞組。每個(gè)盤形繞組包括被纏繞成多個(gè)同心匝的導(dǎo)體。
文檔編號(hào)H01F27/28GK101512691SQ200780032000
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者小威廉·E·波利, 小拉什·B·霍頓, 查利·H·薩弗 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司