CN1003821B - 线圈及其制造方法 - Google Patents

Abstract

用于电器装置的线圈具有至少一个轴向盘绕的绕组（１）。线圈的两端在带有环带（２）的预载装置的作用下，沿着绕组的轴线方向互相压靠。将环带（２）装到予载装置的保持装置上，并支撑在该保持装置上，使其不受剪切力。环带（２）是用浸渍有硬化合成树脂的绝缘带缠绕几层并硬化定型而成。这些环带不受剪力地安装在保持装置（６ａ…６ｄ，６ａ′…６ｄ′）上，且在各种情况下均能可靠地使其保持在予载负荷状态。环带（２）的最终预加载荷量至少为环带负载长度的０．５％。

Description

线圈及其制造方法

本发明涉及一种线圈及其制造方法，该线圈是一种至少带有一个轴向绕组（1）的电器装置用的线圈，在其相互对应的两个端面上，利用预载装置在轴向将二端面互相压靠，该预载装置具有由多层绝缘带绕制的弹性环带（2）和具有与每个端面相接触的保持装置，在该保持装置上支承着传递预载力的环带（2）。以上在民主德国专利DD-128856中有阐述。

用于变压器和扼流圈的一个轴向预载线圈装置，在该装置中，用由绝缘带绕制的弹性环带从该线圈装置的一端到另一端传递轴向预载力。该方法已经在美国专利3321567的图1中被人们所公知。这些环带在每一端有一个用于紧固的弹性孔口，这些孔口是被压紧的并且每一弹性孔口都穿过位于线圈装置的端部保持法兰盘内的孔，使紧固螺栓能通过与线圈装置相面对的该保持法兰盘侧面上的孔口。线圈装置用一个位于保持法兰盘螺孔内的螺栓来压紧。它经中间压缩层而作用到该线圈装置的端面上，因此而产生的反作用力就直接传递到被挤压在孔边缘与紧固螺栓之间的环带上。

结果，这些环带在某些部位处承受剪切力，该剪切力的不利因素是形成了局部过载，其结果将会对环带产生机械损伤。作用在线圈装置上的预载荷力只能是不准确地决定于由该螺栓旋紧所产生的扭矩。这个方法是不合理的，因为按照此方法必须给以较大的安全因数，将会导致该线圈装置的结构制造更加昂贵。

本发明提出了对这些方面的补救方法。本发明的特征是：

1.把由预先成型的材料所制成的环带（2），用可靠的连接法装在该保持装置上，并支承在该保持装置上，使其不受剪切力的作用。

2.至少有一个保持装置是由径向指向的棒杆（30）所构成，该径向指向的棒杆（30）至少与一个绕组（1）和至多与整个线圈的一段中的所有绕组相接触。

3.棒杆（30）具有供环带（2）用的一个半圆形的接触面，在棒杆（30）和该线圈的端面之间具有一绝缘电气中间板（16），和在棒杆（30）与中间板（16）之间可以至少插入一个间隔板（31）。

4.至少有一个保持装置是由一个支承用星形支架（3）的一个臂（4）和紧固到该臂（4）上的一个环带支架（7）所组成，该臂（4）作用在位于该线圈一个端面上的绝缘电气中间板（16）上。

5.与该线圈两端表面中心的一个端表面相接触的保持装置，是由至少一个棒杆（30）可构成，与该线圈两端面中心之另一个端面相接触的保持装置是由该支承用星形支架（3）的至少一个臂（4）所构成。

6.另外的棒杆（30）是做为附加的保持装置而装在该支承用星形支架（3）的相邻的各臂（4）之间。

7.由该支承用星形支架（3）的一个臂（4）和一个环带支架（7）所构成的保持装置具有一个呈矩形横截面的半圆形由线槽，该槽的底部和这个槽的两侧面中的一个侧面是由该环带支架（7）所构成，另一个侧面是由该支承用星形支架的臂（4）所构成。

8.该环带支架（7）具有一装紧固零件（螺栓10）的孔（9）和具有两个槽部，该槽部靠近该半圆形槽，并从轴向伸出，每个轴向伸出部分均位于该环带支架（7）的两个轴向伸出的支臂（7′）中的一个支臂上。

9.至少有两个环带支架（7）紧固在支承用星形支架（3）上是用穿过一轴向长孔（5）的螺栓（10）来紧固的，该长孔（5）位于该支承用星形支架（3）的臂（4）之中。

10.螺栓（10）的轴上有一个平面（11），该平面位于由支承用星形支架的臂所围绕着的一侧，使该平面（11）做为一个隔块（13）的接触面，该隔块是架在紧固楔（14）上，补偿中间垫（17）插在该隔板（13）和紧固楔（14）之间，与隔块（13）面对而隔开的紧固楔（14）的侧面的形状与细长孔（5）的轮廓相配合，它是和由螺栓（10）所紧固的两个垫圈（11）所固定。

11.至少有两个环带支架（7）支承在紧固楔（14）上，与环带支架（7）面对而隔开的该紧固楔（14）的侧面，其形状与细长孔的轮廓相配合，而且由被螺栓（10）紧固的两个垫圈（15）所固定，可将补偿中间垫（17）插入到紧固楔（14）和环带支架（7）之间。

12.中间板（16）的位于绕组一侧的侧面上有凸出部分，该凸出部分的中间距与各层绕组之间的间距相同，并在各层绕组之间可靠地装好。

13.铸模树脂硬化之后，就把保持装置安装到线圈上，再把预制好的环带（2）装到保持装置上，当环带（2）装上之后，使其承受轴向预载荷，该预载荷大于成品线圈的预载荷的要求数值，把紧固楔（14）插入到该线圈和保持装置之间，用紧固楔（14）来保证当将最初加于环带（2）上的预载力去除之后，该环带（2）即可承受需要的预载力了。

本发明能用简单的装置，把准确的轴向负载加到线圈上来制造该线圈。能以节约而有效的方法进行制造。

本发明的优点主要是能用很少的零件来制造大型的不同类型的许多种线圈。各种不同类型的固定该环带的方法可以互相结合起来使用，即最佳的预应力条件是取决于特殊的选用。而且，环带的尺寸和其保持装置能够达到相对的小，所以冷却介质经过线圈时能取得很好的冷却效果。另外，制造最大范围的不同缠绕形式的线圈是有可能的。并且能按照特殊需要选择最佳的结构。

本发明将以下面的一个实施例系列，用示意图来说明。在下面的图中：

图1中，在其左部为本发明的第一个实施形式的剖面图，右部为本发明的第二个实施形式的剖面图，

图2为第一个环带保持装置的剖面图，示出了图1中简单示出的那一部分，

图3为第二个环带保持装置的实施形式的剖面图，

图4中示出，在左部的为第三个实施形式的断面图形，在右部的为一个本发明的第四个实施形式的剖面图。

图5为第五个实施形式的剖面图。

图6为本发明的第六个实施形式的端面视图。

图7为本发明的第七个实施形式的部分线圈的端面视图。

图8所示为本发明的线圈的电气连接处的侧视剖面图。

图9所示为图8中电气连接处的端面视图。

在所有图中，具有同样作用的零件用同一代号指明。

本发明中有两种不同的线圈在图1上表示。该线圈具有轴向绕组1。将该绕组用预载装置加以轴向预载荷。该预载装置由和绕组1的端面相接触的保持装置和环带2所组成，该环带固定了互相对面的保持装置。每一个保持装置由带臂4的星形支架3和固定在臂4的轴向长孔5内的环带保持装置6a…6d，6a′…6d′所组成。该环带保持装置6a…6d，6a′…6d′（没有详细说明）具有半圆形接触面，环带2压在该接触面上。环带2是用多层的弹性绝缘带缠绕上的，并且浸渍了硬合成树脂，环带2变硬成为一定形状，然后可靠地装到环带保持装置6a…6d，6a′…6d′的半圆形接触面上。

图2表示了一种环带保持装置6a…6d，6a′…6d′的剖面。通常环带2是与环带保持装置6a…6d，6a′…6d′成对使用的。每一个环带2都位于环带支架7上的槽中。环带支架7与星形支架3的臂4连接在一起形成了具有长方形剖面的沟槽，它的底是部分地成半圆形的。沟槽侧面8是环带支架7的一部分。第二个侧面由臂4的一个侧面所形成。在图2中的剖面是通过半圆形槽的最高点上的剖面。槽的半圆形上部连接两个相对而平行的支架7上的直槽，每一个侧面8距离半圆形剖面越远变得越低。两个平行、平直而相对的沟槽部分中的任一个，均位于一个环带支架7的支臂7′上。两个支臂7′形成了支架7上的矩形的凹口，凹口的纵向侧面是平行于沟槽平直部分的底部。两个支臂中的每一个的底端面有一个矩形的接触面12。

穿螺栓10的孔9是在环带支架7的半圆形部分的中心线上。螺栓10将一个环带支架7和臂4的另一面连接在一起。螺栓10在长孔5内的区域中有一个单侧的平面11。平面11支承在一个立方形的隔块13上，隔块13支承在一个中间层17上。中间层17支承在一个紧固楔14上。紧固楔14的形状能使在其一侧和在其底部与长孔5配合一致。以螺栓10、两个垫圈15将其紧固，并可在支架7的矩形凹口内被引导。臂4架在中间板16上，而中间板16是架在绕组1上。

在图3所示的剖面中，示出了另一种可能的环带保持装置6a…6d，6a′…6d′的实施形式。它不同于图2所示的，仅仅是在螺栓10上没有平面并且环带支架7与中间垫17直接接触，中间垫17是架在紧固楔14上的。

本发明的另外两种线圈装置示于图4中。绕组1以单个的预载装置均匀地分布在绕组的周边上，以施加轴向预载。这些预载装置的保持装置包括一径向安放的棒杆30，该棒杆30支承在间隔板31上，该间隔板31支承在中间板16上。该中间板16位于绕组1的两端表面上。由环带2将两个相互对应的保持装置连接在一起。将环带2装到棒杆30上，以形成可靠的连接。该棒杆30也可以制成管状或半圆形状。

图5中示出了将两个不同的保持装置应用在一个共同的预载装置中，上部的保持装置包括一个带有环带保持装置6a，6b的星形支架3。下部的保持装置包括一些指向绕组切线方向的棒杆30，这些棒杆支承在一个间隔板31和一中间板16上。中间板16和间隔板31都有开口29，经过该开口引入该环带2，而不致与该开口29接触。

图6所示为具有四支持臂的星形支架3的线圈，每一支持臂上有一环带保持装置6a至6d。每个支持臂在线圈里侧都有两个环带2。同时也表示了在两个支持臂之间的预载装置，该预载装置带有径向棒杆30做为两个环带2的保持装置。号外还可以把一个或多个的这种预载装置安装于该支持臂间的每段线圈内。这样，可以在低成本情况下按照改进的方法制做出适合于高荷载下的线圈。

图7系一段多层线圈，有两种不同的预载装置，用径向棒杆30做为环带2的保持装置。

图8系一剖面图，示出了用径向棒杆30和两个装在其上的环带来压紧该连接搭板的情况。连接搭板32压在间隔板31和绝缘中间板16上。该连接搭板32上有绝缘板33覆盖其上。再上面又有棒杆30压住。伸向线圈里面的连接搭板部分可与绕组的一端相连接。

图9表示按照图8中的连接搭板紧固处的端视图。环带2不与开口接触即可通过开口34而夹紧。为了说明操作方式，可一并考虑图1和图2。环带2在轴向具有弹性，利用这种弹性使线圈承受预加载荷。环带2可按各种用途进行特制。该环带2的制造方法是：在夹具上用浸渍以硬化合成树脂的绝缘带缠绕许多层，并使其硬化成型。因此该环带2可以制造成公差很小的产品。

现在以把一对环带安装在环带保持装置6a和6a′之间为例进行介绍。下部的环带保持装置6a′已安装好，两个环带2被装到下部的环带支架7上，以便形成可靠的连接。在安装上部的环带保持装置6a时，也同样将环带2装到环带支架7上，以便形成可靠的连接。在安装完该环带保持装置6a的右半周以后，就将隔块13塞入到螺栓10的平面11上。在开始时隔块13与长孔5的底边之间的空隙不够插入紧固楔14。使用压力机来装配。即在一端支承着经过臂4和中间板16而作用的绕组的端面上，在另一端作用于支架7的接触面12上。该压力机就将环带支架7压向上方，环带2受到预先的原力，就朝轴向方向伸出。该预载荷的力要略大于所需要的数值。现在即可插入紧固楔14，如果必要时可装入中间垫17。当去除了外部预载作用力后，该紧固楔14就被夹紧，环带2即可保持所需要求的预载数值而不发生剪切力的载荷现象。只有在这种情况下才能将环带保持装置6a，6a′上的螺栓10加以牢固的紧固。

将预载施加于线圈上，一般都是在线圈上分段进行。因为只能施加较小的预载力。另外，线圈分段施加预载可使环带保持装置6a…6d和6a′…6d′能更好地进入其安装位置。

在环带支架7上，环带2的半圆形接触面可以保证环带2均匀的承受拉力载荷而无剪力发生。每个环带2所能承受的预载力，随着所缠绕的玻璃纤维加固绝缘带的层数的增加而增加，也可以将所安装的环带2的数目增加来使预载力的承受能力加大。如图1所示，也可将环带2安放到各个不同的位置上，以适应各个具体的载荷情况，对于低载荷来说，只要在环带保持装置6b与6b′间安装环带2就可以了，而不是一般地将线圈保持装置6a，6a′和6b，6b全都装上。同样，对于在图1中右边的另一种环带结构用于低载荷情况时，也可省去外部的环带保持装置6d和6d′。许多可能的变形的结构都可保证提供以最优良而且经济的预载装置。

图3所示的环带保持装置系图2所示环带保持装置的略为简化的形式。该装置适用于比较轻的预载线圈上，因为塑料做的紧固楔14是承受剪力的。故只能承受较小的载荷。图4表示一种带有单个的预载装置的特别经济的线圈，装配时，先安装下部保持装置，然后将各个环带2装到棒杆30上，以便形成可靠的连接，将中间板16插在棒杆30与绕组一端的表面之间。然后将环带2推向上部的棒杆30上，以便形成可靠的连接。再者，施加预载荷时，使用压力机，该压力机的一端支承在绕组上方的一端表面处，另一端支承在棒杆30上，将棒杆30压向上方。所选定的预载力，要比要求的数值大些。在棒杆30和绕组一端表面间的间隔（空间）处装上中间板16和间隔板31。这种装配是在这种情况下进行的，即去除了压力机从外部所加的预载荷以后，各个环带2承受的载荷正是所要求的预载数值，而不承受任何剪力。这也为在多层绕组中采用各种不同的环带2的结构时提供了可能的最佳装配方式。

图5、6、7中所示的各种预载装置形式可相互结合或与其它形式结合，其可能结合的安装法无需一一示出。用预成型的环带将连接件特别是将预负载装置的保持装置固定到线圈上的原理，也可以应用到其它的紧固上，例如：用于将承载孔口或是连接搭板32固定于线圈上，使该孔口连接搭板能承受较大的扭力。

关于用于紧固该连接搭板32的实施例子可见图8和图9。装配时，将中间板16，间隔板31，连接搭板32和绝缘板33尽量堆放在一起，以便将其装在绕组端面上，将两个环带2推到棒杆30上，以便形成可靠的连接，该两个环带通过开口34，而不与其相碰。在对面的端面处，将两个环带2装到另外的棒杆30上，并承受预载荷而不受剪力，如以前所述，此时连接搭板32就被紧紧夹住。

也可将位于线圈侧部的中间板16设计成梳状的，这样在线圈承受重载荷时可以将端部线圈安全的隔开。

整个预载装置，一般来说是用非磁性材料制成;对于特种用途时可全用塑料制做，在这样的情况下，承受大载荷的部位必须用玻璃纤维来加强。

根据本发明，将上述线圈制做方法的实施例说明如下：把线圈卷绕成预定的式样;然后暂时用带子捆住，用铸模树脂浸渍，随后使该铸模树脂硬化。树脂硬化以后，再给线圈安装上预载装置。在此过程时，把环带2推向预载固定装置上，以便形成可靠的连接。利用压力机使该环带2承受稍大于要求数值的预载力，压力机的一端支承在线圈的端面上并加压，另一端支承在保持装置上，使环带2在轴向预加了负荷。将紧固楔14和修整好的补偿中间垫17放在保持装置里，这样，当从外部将压力机所施加在环带上的预载力去除以后，该环带就可承受所要求的预载数值了。最后紧固该环形保持装置，并撤去临时所捆的带子。

如果对每个单个的固定装置进行单独预先加载荷时，则环带2的预加载荷最好是用较小而轻便的压力机进行操作，线圈是用此法分段进行预加载荷的。这种方法还有一个好处就是始终保证线圈保持装置6a……6d具有良好的操作性能，这就可以使紧固楔14容易安装。

最终的预加载荷至少是环带2载荷长度的0.5%，在大多数应用的情况下不超过1.2%。

说明：

1.绕组 29.开口

2.环带 30.棒杆

3.星形支架 31.间隔板

4.臂 32.连接搭板

5.长孔 33.绝缘板

6a…6d 34.开口

6a′…6d′ 环带保持装置

7.环带支架

7′.支臂

8.侧面

9.孔

10.螺栓

11.平面

12.支承表面

13.隔块

14.紧固楔

15.垫圈

16.中间板

17.补偿中间垫

Claims (16)

1、至少带有一个轴向绕组（1）的电器装置用的线圈，在其相互对应的两个端面上，利用预载装置在轴向将二端面互相压靠，该预载装置具有由多层绝缘带绕制的弹性环带（2）和具有与每个端面相接触的保持装置，在该保持装置上支承着传递预载力的环带（2），把由预先成型的材料所制成的上述环带（2），用可靠的连接法装在保持装置上，其特征在于，至少有一个第一保持装置是由一个支承用星形支架（3）的一个臂（4）和紧固到该臂（4）上的一个环带支架（7）所组成，该臂（4）作用在位于该线圈一个端面上的电气绝缘中间板（16）上，上述环带（2）由环带支架所支承，使其不受剪切力的作用，由该支承用星形支架（3）的一个臂（4）和一个环带支架（7）所构成的第一保持装置具有一个呈矩形横截面的半圆形曲线槽，该环带支架（7）具有一个装紧固零件（螺栓10）的孔（9）和具有两个槽部，该槽部靠近该半圆形槽，并从轴向伸出，每个轴向伸出部分均位于该环带支架（7）的两个轴向伸出的支臂（7′）中的一个支臂上。

2、根据权利要求1的线圈，其特征在于，上述半圆形曲线槽的底部和这个槽的两侧面中的一个侧面是由该环带支架（7）所构成，另一个侧面是由该支承用星形支架的臂（4）所构成。

3、根据权利要求2的线圈，其特征在于，至少有两个环带支架（7）紧固在支承用星形支架（3）上，是用穿过一轴向长孔（5）的螺栓（10）来紧固的，该长孔（5）位于该支承用星形支架（3）的臂（4）之中。

4、根据权利要求3的线圈，其特征在于，螺栓（10）的轴上有一个平面（11），该平面位于由支承用星形支架的臂所围绕着的一侧，使该平面（11）做为一个隔块（13）的接触面，该隔块是架在一个紧固楔（14）上，补偿中间垫（17）插在该隔块（13）和紧固楔（14）之间，与隔块（13）面对而隔开的紧固楔（14）的侧面的形状与细长孔（5）的轮廓相配合，而它是由用螺栓（10）所紧固的两个垫圈（11）所固定。

5、根据权利要求3的线圈，其特征在于，至少有两个环带支架（7）支承在紧固楔（14）上，〈DP〉与环带支架（7）面对面隔开的该紧固楔（14）的侧面，其形状与细长孔的轮廓相配合，而且由被螺栓（10）紧固的两个垫圈（15）所固定，可将补偿中间垫（17）插入到紧固楔（14）和环带支架（7）之间。

6、根据权利要求1的线圈，其特征在于，至少有一个保持装置是由径向指向的棒杆（30）所构成，该径向指向的棒杆（30）至少与一个绕组（1）和至多与整个线圈的一段中的所有绕组相接触。

7、根据权利要求6的线圈，其特征在于，棒杆（30）具有供环带（2）用的一个半圆形的接触面，在棒杆（30）和该线圈的端面之间具有一电气绝缘中间板（16），和在棒杆（30）与中间板（16）之间可以至少插入一个间隔板（31）。

8、根据权利要求7的线圈，其特征在于，中间板（16）的位于绕组一侧的侧面上具有凸出部分，该凸出部分的间距与各层绕组之间的间距相同，在各层绕组之间可靠地装好。

9、根据权利要求6的线圈，其特征在于，与该线圈两端表面中的一个端表面相接触的第二保持装置，是由至少一个棒杆（30）所构成，与该线圈两端面中之另一个端面相接触的保持装置是由该支承用星形支架（3）的至少一个臂（4）所构成。

10、根据权利要求9中的带有多层绕组的线圈，其特征在于，另外的棒杆（30）做为附加的保持装置而装在该支承用星形支架（3）的相邻的各臂（4）之间。

11、根据权利要求10的线圈，其特征在于，由该支承用星形支架（3）的一臂（4）和一个环带支架（7）所构成的第一保持装置具有一个呈矩形横截面的半圆形曲线槽，该槽的底部和这个槽的两侧面中的一个侧面是由该环带支架（7）所构成，另一侧面是由该支承用星形支架的臂（4）所构成。

12、根据权利要求11的线圈，其特征在于，该环带支架（7）具有一个装紧固零件（螺栓10）的孔（9）和具有两个槽部，该槽部靠近该半圆形槽，并从轴向伸出，每个轴向伸出部分均位于该环带支架（7）的两个轴向伸出的支臂（7′）中的一个支臂上。

13、根据权利要求12的线圈，其特征在于，至少有两个环带支架（7）紧固在支承用星形支架（3）上，是用穿过一轴向长孔（5）的螺栓（10）来紧固的，该长孔（5）位于该支承器星形支架（3）的臂（4）之中。

14、根据权利要求13的线圈，其特征在于，螺栓（10）的轴上有一个平面（11），该平面位于由支承用星形支架的臂所围绕着的一侧，使该平面（11）做为一个隔块（13）的接触面，该隔块是架在一个紧固楔（14）上，补偿中间垫（17）插在该隔块（13）和紧固楔（14）之间，与隔块（13）面对而隔开的紧固楔（14）的侧面的形状与细长孔（5）的轮廓相配合，和它是由用螺栓（10）所紧固的两个垫圈（11）所固定。

15、根据权利要求13的线圈，其特征在于，至少有两个环带支架（7）支承在紧固楔（14）上，与环带支架（7）面对而隔开的该紧固楔（14）的侧面，其形状与细长孔的轮廓相配合，而且由被螺栓（10）紧固的两个垫圈（15）所固定，可将补偿中间垫（17）插入到紧固楔（14）和环带支架（7）之间。

16、制造权利要求1的线圈的方法，在该方法中，将线圈绕制后，将已绕制好的线圈进行临时固定，将该临时固定的线圈浸渍以铸模树脂，并将该浸渍以树脂的线圈硬化，其特征在于，该树脂硬化之后，就把保持装置安装到线圈上，再把预制好的环带（2）装到保持装置上，当环带（2）装上之后，使其承受轴向预载荷，该预载荷大于成品线圈的预载荷的要求数值，把紧固楔（14）插入到该线圈和保持装置之间，用紧固楔（14）来保证当将最初加于环带（2）上的预载力降低之后，该环带（2）即承受要求数值的预载力。

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