CN102301438B - 电绝缘体 - Google Patents

Abstract

一种具有复杂形状的电绝缘体(1)具有第一绝缘材料的薄壁壳体(2)，所述壳体内部填充第二绝缘材料(3)。壳体(2)无缝，并且为了获得无缝结构的复杂形状，壳体(2)采用如吹模法的特殊方法制成。

Description

电绝缘体

技术领域

本发明涉及一种具有复杂形状的电绝缘体。该电绝缘体具有包括第一绝缘材料的壳体和填充有第二绝缘材料的内部。本发明进一步涉及一种制造电绝缘体的方法。 

背景技术

为了电绝缘的目的，电气组件或导体或者由绝缘体包围，或者在两个或更多个导体或半导体元件之间放置绝缘体。在一种传统绝缘方法中，在绝缘材料的固体块中浇注电气组件。这些组件被插入在模具中，模具中填充绝缘材料，绝缘材料在硬化后形成固体块。这种所谓的自动处理凝胶(APG)方法例如被用于例如制造户内电流变压器，其中电气组件包括初级和次级绕组并且绝缘材料为环氧树脂。 

在另一种传统方法中，热塑材料的薄壁型绝缘壳体通过注模制成，并且在插入电气组件后，在壳体内部填充如环氧或聚氨酯的第二绝缘材料。这种制造方法相比于APG方法更为灵活和快速，这是因为壳体的注模周期较短，并且在工艺的填充阶段不需要模具。 

使用传统的注模方法来制造绝缘壳体的一个缺点在于壳体的形状必须相对简单。一个传统的模具包括至少两个可分离侧：腔体和芯部，其分离开以能够抽出模制部件。所得到的部件在拉模方向(draw direction)(即腔体和芯部彼此分开的方向)上具有一个大的开口。一般来说不允许会在模制后阻碍分开模具侧或抽出部件的形状或零件。这就意味着不允许悬伸特征(overhanging feature)，即垂直于拉模方向伸入腔体、芯部或壳体壁内的特征。例如，在这里认为瓶颈形状为悬伸特征。 

通常希望绝缘壳体的形状比由传统的注塑法能够获得的形状更为复杂。例如，通过使得壳体形状更好的对应于所容纳的组件的大小和形状，可以避免过度使用包围的绝缘材料。这导致减少的材料使用和缩短的制造时间。已知通过粘接或焊接将两个或多个简单注模部件结合在一起以得到更加复杂的壳体形状的方法。这种方法导致壳体壁上具有接缝，并且对绝缘体来说不是令人满意的解决方案，这是因为接缝可能对壳体的绝缘特性造成负面的影响。接缝或胶可能包括气泡或杂质，并且很容易变成降低整个绝缘体的击穿电压值的绝缘壳体的薄弱部件。如果接缝处于两个电势之间的纵向方向上，则这种情况是尤其不利的，其将导致增加的闪络危险。即使是绝缘壳体上的破坏电压也被期望在存在接缝时降低。所述接缝还可能是清楚可见的并且因此在审美上来说是不期望的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有复杂形状和良好绝缘特性的电绝缘体。本发明的进一步的目的是提供一种制造具有复杂形状和良好绝缘特性的电绝缘体的方法。 

这些目的通过以下产品和方法而实现。 

本发明基于对复杂绝缘壳体形状的优点的认知。此外，本发明基于对组装两个或多个部分的绝缘壳体的缺点的认知，并基于对可以通过使绝缘壳体无缝来避免这些缺点的认识。为了实现具有无缝结构的复杂形状，必须有一种新的制造方法。 

根据本发明的一个实施例，提供了一种包括壳体的电绝缘体，所述壳体包括第一绝缘材料，所述壳体限定出具有至少一个悬伸特征的壳体内部，所述壳体内部至少部分地填充有第二绝缘材料，其中所述壳体是无缝的。通过使用无缝的壳体结构，避免了接缝对壳体的绝缘特性的负面影响。 

根据本发明的一个实施例，第一绝缘材料为热塑材料。壳体优选通过模制制造，并且热塑材料为具有良好模制特性的绝缘体。 

根据本发明的一个实施例，热塑材料为选自一个组中的一种材料，该组包括：尼龙，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)和聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)。已发现这些材料为热塑材料中的优选材料。 

根据本发明的一个实施例，热塑材料采用玻璃纤维或碳纤维进行增强。壳体的刚度可通过使用纤维材料来增强，从而得以能够使用较薄的壳体结构。 

根据本发明的一个实施例，第二绝缘材料为选自一个组中的一种材料，该组包括：环氧树脂，聚氨酯，硅胶和油凝胶。由于所需的第二绝缘材料的体积可能很大，所以选择便宜的填充材料非常重要。 

根据本发明的一个实施例，壳体采用吹模法制造。 

根据本发明的一个实施例，壳体采用具有塌模芯部(collapsing mould core)的注模法制成。 

上述两种制造方法对于获取复杂壳体形状来说是可选的。 

根据本发明的一个实施例，壳体内部包含电气组件。通过将电气组件嵌入绝缘材料，组件得到电气和机械两方面的保护。 

根据本发明的一个实施例，电气组件构成变压器。本发明可有利地被用于替代现有的容置变压器组件的方法。 

根据本发明的一个实施例，提供了一种制造电绝缘体的方法，包括：提供包括至少一个悬伸特征的模具腔体；用所述模具腔体来模制包括第一绝缘材料的无缝壳体；用第二绝缘材料至少部分地填充该无缝壳体。 

附图说明

将参考附图更加详细的解释本发明，其中 

图1示出了根据本发明的一个实施例的包括电绝缘体的变压器，以及 

图2示出了对应于图1的电绝缘体的壳体。 

具体实施方式

图1示出了包括根据本发明的一个实施例的电绝缘体1的变压器。电绝缘体1容纳一个户内电流变压器，其实质上包括初级绕组4，次级绕组5，用于连接初级绕组4的夹具6，以及用于连接次级绕组5的端子7。电绝缘体1包括由热塑材料制成的壳体2，壳体2的内部填充有如环氧树脂、聚氨酯、硅胶或油凝胶的第二绝缘材料3。电绝缘体1的下边具有位于电绝缘体1每侧的凹口形式的把手8，这两个凹口与壳体形状一体化。 

图2示出了对应于图1的电绝缘体1的壳体2。壳体2包括侧壁9，端壁10，开口11，两个孔12，两个突出部分13和两个把手8。把手8为朝向壳体内部向内突出的两个特征的形式。从模制的角度来说，这种把手特征是所谓的悬伸特征，这是因为其垂直于拉模方向伸入模具腔体。根据传统的注模方法，这种类型的特征是不被允许的，这是因为悬伸特征将阻碍模具芯部在模制后从壳体2抽出。然而，可以通过使用特殊的模制方法来模制出根据图2的壳体2。至少有下述两种模制方法可以用于获得根据图2的壳体2：吹模法和具有塌模芯部的注模法。下文中，将更加详细的描述这些方法中的每一个。 

在吹模法中，热塑材料被熔化并成型以构成型坯(parsion)，型坯为一端具有孔的管状塑料段。通过将型坯封闭到模具腔体内捕获该型坯，向型坯中吹入空气，使其膨胀为模具腔体的形状。待塑料充分冷却后，打开模具并排出壳体2。 

在具有塌模芯部的注模法中，模芯能够改变其外部尺寸，使得其在模制后可以经由壳体开口11抽出。这可以例如通过提供具有可膨胀囊状物的空心、柔性芯部而获得。 

由上述模制方法得到的壳体2具有范围约0.5到5mm厚的薄壁9，10。壁9，10可以是相对柔性的，以便在组装过程中可以通过拉长开口11来插入尺寸大于开口11的尺寸的变压器组件。可以通过适当确定壁 厚度的尺度以及通过选择适合的壳体的材料来获得这种柔性。壳体材料可以选自一个组，该组包括尼龙，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)和聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)。该壳体材料可以采用适当的材料如玻璃纤维或碳纤维进行增强。 

在模制出壳体2后，可以通过多种方式进行机器加工以便获得壳体2的最终功能。图1的变压器，例如，需要两个孔12以用于初级绕组4的夹具6。通过使用具有塌模芯部的注模方法，可以通过适当的模具设计获得这些孔12，但是当使用吹模法时，这些孔12只能被随后提供。 

本发明不限于上文示出的实施例，本领域技术人员当然可以在权利要求书所限定的本发明的范围内以多种方式对其进行修改。从而，例如，本发明不限于变压器外壳，而是还可应用于其它电气绝缘作业中。 

Claims (12)

1.一种电绝缘体(1)，包括壳体(2)，所述壳体(2)包括第一绝缘材料，所述壳体(2)限定出具有至少一个悬伸特征的壳体内部，所述悬伸特征将阻碍传统模具芯部从所述壳体抽出，所述壳体包括用于用第二绝缘材料填充所述壳体内部的开口，所述壳体内部至少部分地填充有第二绝缘材料(3)，其中所述壳体(2)是无缝的。

2.根据权利要求1的电绝缘体(1)，其中所述第一绝缘材料为热塑材料。

3.根据权利要求2的电绝缘体(1)，其中所述热塑材料为选自一个组中的一种材料，所述组包括：尼龙，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚丙烯，聚乙烯和聚乙烯对苯二甲酸酯。

4.根据权利要求2或3的电绝缘体(1)，其中所述热塑材料采用玻璃纤维或碳纤维进行增强。

5.根据权利要求1-3中的任一项的电绝缘体(1)，其中所述第二绝缘材料(3)为选自一个组中的一种材料，所述组包括：环氧树脂，聚氨酯，硅胶和油凝胶。

6.根据权利要求1至3中任意一项的电绝缘体(1)，其中所述壳体(2)采用吹模法制成。

7.根据权利要求1至3中任意一项的电绝缘体(1)，其中所述壳体(2)采用具有塌模芯部的注模法制成。

8.根据权利要求1-3中的任一项的电绝缘体(1)，其中所述壳体内部包含电气组件。

9.根据权利要求8的电绝缘体(1)，其中所述电气组件构成变压器。

10.一种制造电绝缘体(1)的方法，包括：提供包括至少一个悬伸特征的模具腔体，所述悬伸特征将阻碍传统模具芯部从所述模具腔体抽出；使用所述模具腔体来模制包括第一绝缘材料的无缝壳体(2)；用第二绝缘材料(3)至少部分地填充所述无缝壳体(2)。

11.根据权利要求10的方法，其中所述无缝壳体(2)采用吹模法模制而成。

12.根据权利要求10的方法，其中所述无缝壳体(2)采用具有塌模芯部的注模法模制而成。

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