專利名稱：帶有無定形的芯部的功率變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以干式結(jié)構(gòu)形式(Trockenbauweise)的功率變壓器 (Leistungstransformator)，其帶有優(yōu)選地構(gòu)造成卷帶芯部(Wickelbandkern)的由無定形的(amorph)材料制成的芯部，該材料對(duì)于機(jī)械載荷敏感；至少一個(gè)圍繞芯部的、相應(yīng)地由至少一個(gè)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈形成的線圈體CWicklungskdrper);以及至少一個(gè)保持裝置。
背景技術(shù)：
變壓器通過從第一電壓水平到第二電壓水平的電壓調(diào)整用于在能源供應(yīng)時(shí)的功率傳遞。代替以前廣泛應(yīng)用的帶有加油部(01fiillung)的功率變壓器，越來越多地應(yīng)用以干式結(jié)構(gòu)形式的功率變壓器，即，所謂的干式變壓器。在此，以干式結(jié)構(gòu)形式的功率變壓器的結(jié)構(gòu)與帶有加油部的功率變壓器的結(jié)構(gòu)在這樣的方面非常相似，即，在以干式結(jié)構(gòu)形式的功率變壓器中，各個(gè)線圈體也安裝在由鐵磁材料制成的芯部上，芯部分別在兩個(gè)端部處與軛相連接并且形成磁性的回路。然而，在干式變壓器中，通過空氣對(duì)流導(dǎo)出損耗熱量，在帶有加油部的功率變壓器中由油吸收該損耗熱量并且通過合適的冷卻面或獨(dú)立的散熱器放出損耗熱量?？諝庀鄬?duì)于油的更小的比熱容量顯然意味著對(duì)于干式變壓器的功率限制。在被加載的變壓器的線圈中由于線圈電流且由于在導(dǎo)體材料中的渦電流而出現(xiàn)電阻的(ohmsch)損失。無載損失和如有可能的短路損失以及磁滯損失疊加該電阻的損失。主要通過芯部的電感和特性確定無載損失，并且無載損失幾乎與變壓器的運(yùn)行溫度無關(guān)。短路損失與溫度相關(guān)并且在恒定的負(fù)載時(shí)隨著溫度和導(dǎo)體材料的比電阻而增加。 為了將磁滯損失保持盡可能小，優(yōu)選地，應(yīng)用帶有非常窄的(schmal)磁滯回線的芯部材料。為了減小由此引起的干式變壓器的熱損失，并且由此改善干式變壓器負(fù)荷能力， 近來優(yōu)選地代替晶粒定向(kornorientieren)的芯部材料使用無定形的芯部材料。然而，無定形的材料的使用要求新的結(jié)構(gòu)和加工方式，因?yàn)闊o定形的材料很大程度上對(duì)壓力敏感，從而由此可使得加強(qiáng)芯部損失。

發(fā)明內(nèi)容
基于該現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的為，實(shí)現(xiàn)開頭提及的類型的功率變壓器，如此選擇其設(shè)計(jì)上的結(jié)構(gòu)，即，完全實(shí)現(xiàn)無定形的芯部材料的優(yōu)點(diǎn)，而不會(huì)由于壓力負(fù)載而提高芯部損失。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過權(quán)利要求1的特征部分的特征實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成，由保持裝置以懸掛的方式保持由無定形的材料制成的芯部，其中，保持裝置用于相應(yīng)地固定至少一個(gè)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，并且為此分別在至少一個(gè)線圈體的端側(cè)處加載至少一個(gè)線圈體。
在此，在本發(fā)明的改進(jìn)方案中設(shè)置成，無定形的芯部分別制造成由從無定形的材料制成的帶材料而制成的卷帶芯部(Wickelbandkern)。在此優(yōu)選地，通過防撕破的帶以彼此成間距的方式反復(fù)地盤繞疊片垛 (Blechstapel)以使得將疊片線圈(Blectwickel)保持在一起，從而借助于防撕破的帶將準(zhǔn)備用作芯部的疊片線圈保持在形狀中。優(yōu)選地，如此形成的卷帶芯部具有矩形的輪廓，也就是說，其分別圍繞(einfassen)矩形的面。當(dāng)然，帶有橢圓形的或者圓形的輪廓的設(shè)計(jì)方案也屬于本發(fā)明的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。相應(yīng)于本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施形式，根據(jù)本發(fā)明的變壓器構(gòu)造成三相變壓器 (Drehstromtransformator)，并且具有三個(gè)并排布置的芯部，其分別由線圈體或繞組體包圍。為此，至少兩個(gè)卷帶芯部利用其縱向支腿(Langsschenkel)并排布置，并且借助于由無定形的材料制成的帶材料在卷繞平面中纏繞該至少兩個(gè)卷帶芯部以用于其機(jī)械的連接，其中，所有支腿具有相同的卷繞橫截面，也就是說相同的厚度和寬度。換句話說，在有利的改進(jìn)方案中，之前描述的卷帶芯部中的至少兩個(gè)、然而優(yōu)選地更好地四個(gè)利用其縱向支腿彼此貼靠。那么之后借助于由無定形的材料制成的帶材料纏繞這樣如此形成的組件，從而由于該纏繞總地得到五個(gè)帶有相同的卷繞橫截面的支腿。根據(jù)另一有利的實(shí)施形式，變壓器的特征在于，由至少兩個(gè)夾緊元件形成保持裝置，夾緊元件彼此處于有效連接(Wirkverbindimg)中，并且布置在線圈體的每個(gè)端側(cè)處。 在此設(shè)置成，如此實(shí)施保持結(jié)構(gòu)，即，在固定線圈體時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力僅僅被引導(dǎo)到保持結(jié)構(gòu)中和線圈體中，使得由線圈體包圍的芯部雖然在保持結(jié)構(gòu)中被引導(dǎo)但卻不被拉緊，S卩，其不遭受機(jī)械應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明的一種備選的設(shè)計(jì)方案可設(shè)置成，以層結(jié)構(gòu)的方式由無定形的材料柱形地形成每個(gè)芯部，并且每個(gè)芯部帶有至少兩個(gè)支腿和在一端模制的軛。有利地，可由鐵磁材料制成保持結(jié)構(gòu)的夾緊元件，并且夾緊元件同時(shí)用作軛。在此，證實(shí)為有利的是，每個(gè)芯與保持裝置的夾緊元件以導(dǎo)磁的方式相連接。為此設(shè)置成，由夾緊元件在沒有壓力的情況下端側(cè)地分別在兩個(gè)相對(duì)的側(cè)邊處包圍每個(gè)芯部， 其中，為了避免由于夾緊芯部和與此相關(guān)的機(jī)械載荷對(duì)芯部進(jìn)行壓力加載，借助于固定地與夾緊元件相連接的間隔墊片(Abstandshalter)精確地將夾緊元件保持在相對(duì)于各個(gè)芯部的間距上。在此，各個(gè)芯部在設(shè)置的部位處利用一個(gè)端部插入在夾緊元件之間的自由空間中，并且借助于與夾緊元件同樣固定地相連接的承載板保持芯部，使得例如在實(shí)施成多相變壓器的根據(jù)本發(fā)明的變壓器中，三個(gè)芯部柱形地并排布置在用作下軛的下保持裝置處， 其中，如有可能在避免機(jī)械應(yīng)力的情況下芯部同樣接合到由兩個(gè)夾緊元件限制的中間空間中。但是，相應(yīng)于本發(fā)明的實(shí)施變型方案同樣可能的是，保持結(jié)構(gòu)由非鐵磁材料、尤其地由纖維加強(qiáng)的塑料制成。在這種情況中，保持結(jié)構(gòu)雖然不是磁場(chǎng)回路的一部分，但是為此整個(gè)的組件具有相對(duì)于全金屬實(shí)施方案明顯更小的重量。根據(jù)按照本發(fā)明的變壓器的另一改進(jìn)方案，每個(gè)芯部在其端側(cè)處設(shè)有由絕緣材料制成的覆層(Auflage)。該覆層一方面用作電絕緣并且另一方面用作針對(duì)用于相關(guān)的芯部的碰撞減震的措施。優(yōu)選地，該覆層由絕緣材料(例如塑料)制成，尤其地由玻璃纖維加強(qiáng)的塑料或硅橡膠制成。根據(jù)按照本發(fā)明的變壓器的另一有利的實(shí)施變型方案，在每個(gè)軛的端側(cè)的端部處設(shè)置有承載部(Trager)，其使軛相互連接，也就是說使下軛與上軛相連接。優(yōu)選地，該承載部沿著一個(gè)或多個(gè)芯部的位于外部的縱向側(cè)處被引導(dǎo)并且由各個(gè)相關(guān)的線圈體包圍，也就是說，在線圈體的內(nèi)部中以平行于各個(gè)芯部的方式引導(dǎo)承載部穿過，并且與相對(duì)的軛相連接。附加地可設(shè)置拉桿，其使由夾緊元件形成的軛壓靠線圈體，其中，分別不損害芯部?？偨Y(jié)地可確定的是，本發(fā)明設(shè)置成，代替至今為止通用的芯部壓緊結(jié)構(gòu)(在其中通過壓靠芯部處進(jìn)行繞組體或線圈體的固定)，使用繞組壓緊結(jié)構(gòu)。在此，借助于保持結(jié)構(gòu)以與芯部無關(guān)的方式保持線圈體。芯部僅僅安置或懸掛到保持結(jié)構(gòu)的為此設(shè)置的板上。除了對(duì)以繞組或線圈壓緊結(jié)構(gòu)的帶有所謂的懸掛的芯部的變壓器的新型的設(shè)計(jì)方案的保護(hù)，本發(fā)明的目的同樣為，給出用于制造該新型的變壓器的方法，即，這樣的變壓器，其帶有芯部，芯部由對(duì)于機(jī)械載荷敏感的無定形的材料制成的分層的條帶組合在一起， 帶有至少一個(gè)圍繞芯部的、相應(yīng)由至少一個(gè)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈形成的線圈體以及至少一個(gè)保持裝置。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的用于制造這種變壓器的方法的特征在于，根據(jù)給出的順序?qū)嵤┑囊韵虏襟Ea)提供由無定形的材料制成的帶材料；b)分別由無定形帶材料通過卷繞制造帶有相同的、優(yōu)選地矩形的橫截面的環(huán)形的芯部；c)使兩個(gè)矩形的單個(gè)芯部利用其縱向支腿彼此貼靠，并且利用帶材料在單個(gè)芯部的卷繞平面中纏繞兩個(gè)單個(gè)芯部，使得其具有三個(gè)帶有相同的橫截面的縱向支腿；(在此和在其它處，卷繞平面理解為這樣的平面，即，在其中進(jìn)行各個(gè)單個(gè)芯部的卷繞。)d)使如此制造的變壓器芯部的外支腿分別設(shè)有電的US線圈或電的OS線圈；e)接著進(jìn)行電的線圈的接線(Verschaltung)。在此，線圈環(huán)(Wickelring)的短支腿分別形成磁性的軛。代替用于單個(gè)的線圈環(huán)的橫截面的矩形形狀，也可使用橢圓形的或圓形的橫截面。備選地可設(shè)置成，由總共四個(gè)帶有并排布置的縱向支腿的卷繞部(Wickeln)形成變壓器芯部，該縱向支腿機(jī)械地相互連接，使得以這種方式制造五支腿芯部。在此，如之前已經(jīng)對(duì)于三縱向支腿的芯部指出的那樣，優(yōu)選地同樣通過以下方式引起機(jī)械的連接，即，利用帶材料在單個(gè)芯部的卷繞平面中纏繞單個(gè)芯部，并且如此實(shí)現(xiàn)單個(gè)芯部連接成五支腿芯部。根據(jù)一種有利的實(shí)施變型方案適宜的是，為了碰撞減震和電絕緣的目的，在每個(gè)芯部的端側(cè)處布置由硅橡膠制成的墊。從其它從屬權(quán)利要求中可得到其它有利的設(shè)計(jì)可能性。本發(fā)明的這些和其它有利的設(shè)計(jì)方案以及改進(jìn)方案為從屬權(quán)利要求的對(duì)象。


應(yīng)根據(jù)在附圖中示出的本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步解釋和描述本發(fā)明、本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案以及本發(fā)明的特別的優(yōu)點(diǎn)。其中圖1顯示了帶有完全的電接線的根據(jù)本發(fā)明的變壓器的側(cè)視圖，圖2顯示了沿著在圖1中的切割線A-A的截面圖，圖3顯示了用于固定線圈體的支撐組件的側(cè)視圖，以及圖4顯示了芯部支撐件的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中顯示了帶有完全的電的外接線的根據(jù)本發(fā)明的變壓器10的側(cè)視圖，變壓器10作為三相變壓器在三個(gè)線圈體12中分別具有一個(gè)芯部11，在所顯示的示例中，利用 U，V，W表示線圈體12的上部的電端子14，16，18，并且電端子14，16，18借助于連接導(dǎo)體20 導(dǎo)電地相互連接。三個(gè)線圈體12以緊密的間距彼此并排布置在一條線上，并且保持在下軛20和上軛22之間。每個(gè)軛20，22分別由各兩個(gè)夾緊元件25組合在一起，夾緊元件25分別構(gòu)造成C 形異型件，也就是說，其由橋接件26構(gòu)造而成，該橋接件沈帶有在其縱向側(cè)處指向相同側(cè)且垂直地模制的凸緣28。夾緊元件M布置成彼此平行，使得凸緣觀向外指向，而其無凸緣的后側(cè)指向彼此。在所顯示的示例中，凸緣具有不同的寬度，具體而言如此地，即，位于線圈體12側(cè)上的凸緣觀比位于背離線圈體12側(cè)上的凸緣(該凸緣幾乎兩倍寬)窄。尤其地，對(duì)于下軛22的夾緊元件25來說該設(shè)計(jì)方案證實(shí)為有利的，因?yàn)槔酶鼘挼耐咕売^保證相應(yīng)更大的站立面(Aufstandflache)并且由此保證更高的穩(wěn)定性。
夾緊元件25的分別面對(duì)線圈體12的凸緣觀用于固定線圈體12并且由此用于在夾緊軛22，24時(shí)的力引導(dǎo)。此外，如也可從在圖2中的視圖中看出的那樣，在下軛20的下凸緣觀處安裝有橫桿30，在橫桿30的外端部處固定有滾輪32，整個(gè)變壓器10可在滾輪32 上運(yùn)動(dòng)。橫梁34用于將線圈體12支撐在下軛20上，橫梁34由不導(dǎo)電的材料制成并且優(yōu)選地用作玻璃纖維加強(qiáng)的板36和板條(Leiste) 38。該橫梁34 —方面與下軛20的上凸緣 28相連接并且另一方面分別與置于下軛20上的線圈體12相連接。以相應(yīng)的方式在變壓器10的上側(cè)處重復(fù)該固定方式。在此為了錨定線圈體12的目的，同樣相應(yīng)地布置有由板36和板條38 (兩者分別由不導(dǎo)電的材料制成)形成的橫梁 34，其設(shè)置成用于使線圈體12和上軛22的下凸緣觀剛性地相連接。在圖2 (其給出沿著在圖1中繪出的切割線A-A穿過根據(jù)圖1的變壓器10的橫截面)中以從側(cè)邊觀看線圈體12的方式顯示了根據(jù)本發(fā)明的變壓器10。尤其地，該視圖與在圖1中通過觀察由無定形的材料制成的芯部11 (其保持或懸掛在下軛22和上軛中)而顯示的視圖不同。如已經(jīng)在另一部分中闡述的那樣，在無定形的材料(其設(shè)置成用于制造變壓器
7芯)的情況下應(yīng)注意的是，絲毫不使芯部材料遭受機(jī)械載荷(例如通過壓力)，因?yàn)橛纱艘鹦静繐p失的增加。出于這一原因，形成下軛22的夾緊元件25的下凸緣觀設(shè)有支撐板40，各個(gè)芯部 11位于支撐板40上。附加地，分別設(shè)置拉桿42，其貫穿下軛22和上軛M的夾緊元件25 以及芯部11，并且因此用于芯部11的形狀配合的支撐。在上軛M的夾緊元件25 (在所顯示的示例中右側(cè)的夾緊元件25)的上凸緣28處安裝有絕緣體，其用于支撐連接線路20。在上軛M的相對(duì)的在所顯示的示例中左側(cè)上同樣顯示了連接導(dǎo)體，其與線圈體12中的至少一個(gè)相連接。在圖3中示出通過橫梁34形成的用于固定線圈體12的支撐組件的側(cè)視圖，根據(jù)按照?qǐng)D1橫梁位于外部還是位于內(nèi)部，橫梁34作為由玻璃纖維加強(qiáng)的塑料制成的板條38 制造成窄的，或作為由玻璃纖維加強(qiáng)的塑料制成的板36制造成寬的。在圖3中所顯示的示例中涉及這樣的橫梁34，S卩，其以位于外部的方式設(shè)置成用于支撐線圈體12。其結(jié)構(gòu)如下。在形成橫梁34的板條38的每個(gè)端部處插入螺紋桿46，其穿過板條38和位于板條38之下的由板48制成的板，并且相應(yīng)地錨定在另一布置成垂直于板條38的由玻璃纖維加強(qiáng)的塑料制成的板條M中。在位于變壓器10的兩側(cè)處伸延的板條38之下分別設(shè)置有由硅酮制成的板50，由玻璃纖維加強(qiáng)的塑料制成的另一板條52聯(lián)接到板50處。最后，圖4顯示了用于由無定形的材料制成的芯部11的支座(Auflagerimg)的側(cè)視圖。該支座包括由硅酮制成的上部的板58，由玻璃纖維加強(qiáng)的塑料制成的承載板42支撐板58。由玻璃纖維加強(qiáng)的塑料制成的承載板42自身由拉桿42穿透，拉桿42與在此未示出的上軛22的夾緊元件25共同作用并且支撐在夾緊元件25處。參考標(biāo)號(hào)列表10 變壓器12 線圈體14 電端子U16 電端子V18 電端子W20 連接導(dǎo)體22 下軛24 上軛25 夾緊元件26 橋接件28 凸緣30 橫桿32 滾輪34 橫梁36 由纖維加強(qiáng)的塑料(GH0制成的板38 由纖維加強(qiáng)的塑料(GH0制成的板條40 承載板
42拉桿44絕緣體46螺紋桿48由纖維加強(qiáng)的塑料(GH0制成的板50由硅酮制成的板52由纖維加強(qiáng)的塑料(GH0制成的板54由纖維加強(qiáng)的塑料(GH0制成的板56由硅酮制成的板
權(quán)利要求
1.一種以干式結(jié)構(gòu)形式的變壓器，帶有由無定形的材料制成的芯部，所述材料對(duì)于機(jī)械載荷敏感；至少一個(gè)圍繞所述芯部的、相應(yīng)地由至少一個(gè)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈形成的線圈體；以及至少一個(gè)保持裝置；其特征在于，所述保持裝置用于相應(yīng)地固定所述至少一個(gè)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，并且為此分別在所述至少一個(gè)線圈體的端側(cè)處加載所述至少一個(gè)線圈體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于，所述變壓器構(gòu)造成三相變壓器，并且具有三個(gè)帶有芯部的線圈體。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器，其特征在于，每個(gè)芯部構(gòu)造成以環(huán)形的方式帶有矩形的或橢圓形的或圓形的輪廓的由無定形的材料制成的帶材料制成的卷帶芯部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變壓器，其特征在于，至少兩個(gè)卷帶芯部利用其縱向支腿并排布置，并且借助于由無定形的材料制成的帶材料在卷繞平面中纏繞所述至少兩個(gè)卷帶芯部以用于其機(jī)械的連接，其中，所有支腿具有相同的卷繞橫截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其特征在于，由至少兩個(gè)夾緊元件形成所述保持裝置，所述至少兩個(gè)夾緊元件彼此處于有效連接中并且在所述至少一個(gè)線圈體的每個(gè)端側(cè)處加載所述至少一個(gè)線圈體。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器，其特征在于，所述夾緊元件由鐵磁材料制成并且同時(shí)用作軛，其中，每個(gè)芯與所述保持裝置的夾緊元件以導(dǎo)磁的方式相連接。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器，其特征在于，每個(gè)芯部在其端側(cè)處設(shè)有由絕緣材料制成的覆層。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器，其特征在于，在每個(gè)軛的端側(cè)的端部處設(shè)置有承載部，所述承載部使所述軛相互連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變壓器，其特征在于，所述承載部沿著一個(gè)或多個(gè)芯部的位于外部的縱向側(cè)處被引導(dǎo)并且由相關(guān)的線圈體包圍。
10.一種用于制造根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器的方法，所述變壓器帶有 由對(duì)于機(jī)械載荷敏感的無定形的材料制成的卷帶芯部；至少一個(gè)圍繞所述芯部的、相應(yīng)地由至少一個(gè)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈形成的線圈體；以及至少一個(gè)保持裝置，其特征在于，以下步驟a)提供由無定形的材料制成的帶材料；b)分別由所述無定形帶材料通過卷繞制造帶有相同的、優(yōu)選地矩形的橫截面的環(huán)形的芯部；c)使兩個(gè)矩形的單個(gè)芯部利用其縱向支腿彼此貼靠，并且利用帶材料在單個(gè)芯部的卷繞平面中纏繞所述兩個(gè)矩形的單個(gè)芯部，使得其具有三個(gè)帶有相同的橫截面的縱向支腿；d)使如此制造的變壓器芯部的外支腿分別設(shè)有電的US線圈或電的OS線圈；e)緊接著進(jìn)行電的線圈的接線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，為了碰撞減震和電絕緣的目的，至少在每個(gè)芯部的下端側(cè)處布置由硅橡膠制成的墊。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，為了碰撞減震和電絕緣的目的，在每個(gè)芯部的兩個(gè)端側(cè)處布置由硅橡膠制成的墊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以干式結(jié)構(gòu)形式的變壓器，其帶有由無定形的材料制成的芯部，該材料對(duì)于機(jī)械載荷敏感；至少一個(gè)圍繞芯部的、相應(yīng)地由至少一個(gè)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈形成的線圈體；以及至少一個(gè)保持裝置，本發(fā)明也涉及一種用于制造該變壓器的方法，其中，保持裝置用于相應(yīng)地固定至少一個(gè)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，并且為此分別在該至少一個(gè)線圈體的端側(cè)處加載該至少一個(gè)線圈體。
文檔編號(hào)H01F27/30GK102388424SQ201080017086
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月11日
發(fā)明者B·韋伯, J-Y·林, K·比萊克, M·卡倫, M·盧凱, W·門尼希 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司