CN102969129A - 变压器绕组之间的撑条结构 - Google Patents
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Abstract
变压器绕组之间的撑条结构，包括至少2个横截面为分叉形、波浪状或折线状的撑条，每个分叉状撑条包括连体形成的外绕组支撑部和内绕组支撑部，其上对称地设有至少2个外或内分叉，各外分叉的端头分别支撑在外绕组的内圆周上，各内分叉的端头分别支撑在内绕组的外圆周上。各撑条、外绕组支撑部及其上的外分叉、内绕组支撑部及其上的内分叉沿绕组的轴线方向伸展。撑条结构上还设置有将相邻的撑条搭接在一起的绝缘隔离结构。本发明撑条结构安装表面不妨碍低压绕组散热，在内外绕组之间所形成的空间内具有多个通畅的横、纵向冷却通道，能增加绕组的抗短路能力和防潮性能，具有合理的工艺性和经济性，并能节材降耗，产品报废回收再利用时不会对环境造成污染。
Description
技术领域
本发明属于变压器技术领域，具体涉及变压器绕组绝缘结构，尤其是适用于变压器低压绕组与高压模块式绕组之间的起支撑、绝缘和冷却作用的撑条结构。
背景技术
变压器是配电系统中大量使用的重要电器，它通过升高或降低电压配合完成电力的经济输送、分配与安全使用。变压器的绕组是变压器结构中的重要组成部分，为了改善绕组承受短路电流的能力，现有变压器绕组的绝缘结构为低压绕组采用箔式或多根并绕的层式或螺旋式绕组，高压绕组采用饼式或连续式绕组，多个绕组撑条和垫块在变压器的低压绕组和高压绕组之间的环形空间内沿圆周均匀的轴向设置，用于使绕组固定在一定的位置上，并形成冷却油道或气道。绕组的层间和匝间绝缘都采用聚酯纤维或聚芳酰胺合成纸NOMEX(诺迈克)，成型绕组经VPI真空、压力浸渍工艺处理。
常规的撑条加垫块结构仅适用于饼式绕组，不适用于箔式绕组，而对于大型电力变压器而言，现有的成型绕组为同时满足电气强度、耐热强度、机械强度等方面的要求，其主绝缘结构是在靠近内外绕组中的每个绕组的两侧采用普通纸板筒内加撑条结构实现散热，再在各绕组之间的中部增加采用多层瓦楞纸板并嵌入撑条结构以提高变压器的抗短路强度，显然，在变压器的低压绕组和高压绕组之间的环形空间内采用撑条、纸板、垫块等多种复合撑条结构，不仅增加了绕组的绕制难度和制造工时，而且在安装撑条时存在撑紧与难于插入的一对矛盾，如果要方便插入撑条，则不易撑紧，撑条易掉出，反之，如果要撑紧，则往内外绕组之间的环形空间内插最后几个撑条时很难插入。现有的复合撑条结构不仅结构复杂，而且支撑点较少，绕组所受的支撑力集中在较少的支撑点上，撑条结构往往支撑在绕组的绝缘筒上，目前随着箔式绕组，特别是高压箔式模块绕组的技术发展，箔式模块绕组无需设绕组绝缘筒，撑条结构需要直接支撑在绕组上，故而，现有的复合撑条结构无法直接应用在箔式模块绕组上。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种新的变压器绕组之间的撑条结构，尤其适用于变压器整体式低压绕组与模块式高压绕组之间的支撑和绝缘，克服现有撑条结构不能适用于变压器箔式绕组和结构复杂的缺陷，可简化绕组之间的支撑结构，并通过增大爬距显著提高了变压器的绝缘水平。
本发明的另一目的在于提供一种新的变压器绕组之间的撑条结构，克服现有复合撑条结构因其结构复杂而所致的成本高和安装困难的缺陷，可仅用一种专业自动化生产的撑条就能在径向使高压线圈和低压线圈保持着同心的位置，并且支撑牢固、抗短路强度高，便于绕组及其绝缘的装配和降低成本。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。
根据本发明的一种变压器绕组之间的撑条结构，设置在内、外绕组之间的环形空间内，且沿该环形空间的圆周均匀轴向布置，所述的撑条结构包括至少2个横截面为分叉形的分叉状撑条1，每个分叉状撑条1包括连体形成的外绕组支撑部11和内绕组支撑部12，所述的外绕组支撑部11上对称地设有至少2个外分叉111，各外分叉111的端头分别支撑在外绕组20的内圆周201上，所述的内绕组支撑部12上对称地设有至少2个内分叉121，各内分叉121的端头分别支撑在内绕组30的外圆周301上；所述的外绕组支撑部11及其上的外分叉111沿绕组的轴线方向A-A伸展，所述的内绕组支撑部12及其上的内分叉121沿绕组的轴线方向A-A伸展；每个分叉状撑条1上还设置有将相邻的两个分叉状撑条1搭接在一起的第一绝缘隔离结构13。
所述的外绕组支撑部11及其上的外分叉111沿绕组的轴线方向A-A的伸展是连续伸展；所述的内绕组支撑部12和/或内分叉121沿绕组轴线方向A-A的伸展是连续伸展；或者，所述的内绕组支撑部12和/或内分叉121沿绕组轴线方向A-A的伸展是间断伸展，该间断伸展所形成的内绕组支撑部12、内分叉121的形状结构为片状或枝状。
所述的内绕组支撑部12及其上的内分叉121沿绕组轴线方向A-A的伸展是连续伸展；所述的外绕组支撑部11和/或外分叉111沿绕组轴线方向A-A的伸展是连续伸展；或者，所述的外绕组支撑部11和/或外分叉111沿绕组轴线方向A-A的伸展是间断伸展，该间断伸展所形成的外绕组支撑部11、外分叉111的形状结构为片状或枝状。
所述的外绕组20作用于外分叉111上的作用力N的方向与作用力N所在的外分叉111在横截面上的条长方向P之间的夹角I为10°至170°；和/或所述的内绕组30作用于内分叉121上的作用力M的方向与作用力M所在的内分叉121在横截面上的条长方向Q之间的夹角J为10°至170°。
所述的第一绝缘隔离结构13为搭接片，它设置在每个分叉状撑条1的外绕组支撑部11尾侧的外分叉111的端部上，并且沿外绕组20的内圆周201方向外伸向相邻分叉状撑条1的外绕组支撑部11头侧的外分叉111的端部，将两个相邻分叉状撑条1的头尾搭接在一起。
第一外凸部111a和第二外凸部111b分别设置在每个分叉状撑条1的外绕组支撑部11的头尾两侧的两个外分叉111的端部上，且凸起方向相反，所述的第一绝缘隔离结构13由前一个分叉状撑条1上的第一外凸部111a与相邻的分叉状撑条1上的第二外凸部111b重叠搭接形成；或者第一内凸部121a和第二内凸部121b分别设置在每个分叉状撑条1的内绕组支撑部12的两个内分叉121的端部上，且凸起方向相反，所述的第一绝缘隔离结构13由前一个分叉状撑条1上的第一内凸部121a与相邻的分叉状撑条1上的第二内凸部121b重叠搭接形成。
根据本发明的另一种变压器绕组之间的撑条结构，设置在内、外绕组之间的环形空间内，且沿该环形空间的圆周均匀轴向布置，所述的撑条结构为波浪状撑条结构2，包括横截面为波浪状的撑条主体2a和撑条附体2b，其中撑条主体2a包括多个波峰21和多个波谷22，撑条附体2b仅包括一个波峰21和一个波谷22，各波峰21分别均布支撑在外绕组20的内圆周201上，各波谷22分别均布支撑在内绕组30的外绝缘筒的外圆周301上，多个波峰21并排沿外绕组20的轴线方向A-A连续伸展，并且多个波谷22也并排沿所述的轴线方向A-A连续伸展；所述的撑条结构还包括将撑条主体2a和撑条附体2b搭接的第二绝缘隔离结构23。
进一步的，所述的撑条主体2a的两个外侧边上分别设有附加波峰(21b)和附加波谷(22a)，所述的撑条附体2b的两个外侧边上分别设有附加波峰(21a)和附加波谷(22b)，并且撑条主体2a上的附加波峰(21b)和附加波谷(22a)和/或撑条附体2b上的附加波峰(21a)和附加波谷(22b)沿内圆周201方向拓宽，所述的撑条附体2b上的附加波峰(21a)与撑条主体2a上的附加波峰(21b)重叠搭接，撑条附体2b上的附加波谷(22b)与撑条主体2a上的附加波谷(22a)重叠搭接，共同形成所述的第二绝缘隔离结构23。
根据本发明的又一种变压器绕组之间的撑条结构，设置在内、外绕组之间的环形空间内，且沿该环形空间的圆周均匀轴向布置，所述的撑条结构为折线状撑条结构3，包括横截面为折线状的撑条主体3a和撑条附体3b，其中撑条主体3a包括多个峰顶31和多个谷底32，撑条附体2b仅包括一个峰顶31和一个谷底32，各峰顶31分别均布支撑在外绕组20的内圆周201上，各谷底32分别均布支撑在内绕组30的外绝缘筒的外圆周301上，多个峰顶31并排沿外绕组20的轴线方向A-A连续伸展，并且多个谷底32也并排沿所述的轴线方向A-A连续伸展；所述的撑条结构还包括将撑条主体3a和撑条附体3b搭接的第三绝缘隔离结构33。
进一步的，所述的撑条主体3a的两个外侧边上分别设有附加峰顶(31b)和附加谷底(32a)，所述的撑条附体3b的两个外侧边上分别设有附加峰顶(31a)和附加谷底(32b)，并且撑条主体3a上的附加峰顶(31b)和附加谷底(32a)和/或撑条附体3b上的附加峰顶(31a)和附加谷底(32b)沿内圆周201方向拓宽，所述的撑条附体3b上的附加峰顶(31a)与撑条主体3a上的附加峰顶(31b)重叠搭接，撑条附体3b上的附加谷底(32b)与撑条主体3a上的附加谷底(32a)重叠搭接，共同形成所述的第三绝缘隔离结构33。
绕组撑条是变压器绕组的骨架，它的设计将影响变压器产品的功能、性能和可靠性，现有变压器绕组的撑条结构机械强度低，本发明的变压器绕组之间的撑条结构本身为一整体、机械强度高，并且其整体结构及其零部件的制造符合节省材料和工时以及便于工业化生产、安装和维护等要求。现有的撑条结构上的绕组非常容易受到电磁力冲击而难以全部满足电气强度、机械强度、耐热能力和散热条件的基本要求，而本发明的变压器绕组之间的撑条结构通过经济、合理的结构设计就可以使绕制在撑条上的变压器绕组保证实现上述基本要求，解决了其稳定撑紧与便于安装不能两全的矛盾，不仅经济性好，而且提高了变压器绕组的绝缘可靠性。本发明的撑条结构通过具有弹力的撑条本体的弹性连接，很好地撑紧了绕组，同时使低压绕组和高压绕组可靠固定，不脱落且不移位，耐收缩及抗压缩，加上弹力好，可以确保变压器即使使用数年之后，绕组仍保持结构紧密，并且能够承受短路的压力，而且能很便捷地调整内外绕组本身结构的制造偏差，提高了劳动生产效率。本发明的撑条结构能很好兼用于普通线式绕组和箔式绕组。
附图说明
图1至图6是本发明的变压器绕组之间的撑条结构实施例一的结构示意图。其中：
图1是实施例一的第一实施方案，撑条结构采用了多个1a型分叉状撑条1。
图2是实施例一的第二实施方案，撑条结构采用了多个1b型分叉状撑条1。
图3是实施例一的第三实施方案，撑条结构由1个1b型分叉状撑条1与1个1c型分叉状撑条1共同构成。
图4是图1所示的1a型分叉状撑条1的一个实施方式的形状结构示意图。
图5是图1所示的1a型分叉状撑条1的另一实施方式的形状结构示意图。
图6是图2所示的1b型分叉状撑条1的形状结构示意图，图中的1b型分叉状撑条1由两个1a型分叉状撑条1连体组成。
图7至图12是本发明的变压器绕组之间的撑条结构实施例二的结构示意图。其中：
图7是实施例二的第一实施方案，撑条结构采用了多个横截面为对称的分叉形状的1d型分叉状撑条1。
图8是实施例二的第二实施方案，撑条结构采用了多个由两个1d型分叉状撑条1连体组成的1e型分叉状撑条1。
图9是实施例二的第三实施方案，撑条结构由1个1d型分叉状撑条1与1个1f型分叉状撑条1共同构成。
图10是图7所示的1d型分叉状撑条1的一个实施方式的形状结构示意图。
图11是图7所示的1d型分叉状撑条1的另一实施方式的形状结构示意图。
图12是1f型分叉状撑条1的形状结构示意图，图中的1f型分叉状撑条1由两个1d型分叉状撑条1连体组成。
图13至图14是本发明的变压器绕组之间的撑条结构实施例三的结构示意图，其中：
图13是由两个撑条组成的波浪状撑条结构2的实施例。
图14是图13所示的波浪状撑条结构2实施例的形状结构示意图。
图15至图16是本发明的变压器绕组之间的撑条结构实施例四的结构示意图，其中：
图15是由两个撑条组成的折线状撑条结构3的实施例。
图16是图15所示的折线状撑条结构3实施例的形状结构示意图。
具体实施方式
图1-16是展示本发明的变压器绕组间的撑条结构各实施方式的图，其中图1-12涉及由分叉状撑条1构成的撑条结构的两个实施例，图13-14涉及波浪状撑条结构2的一个实施例，图15-16涉及折线状撑条结构3的一个实施例。以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但并不构成对本发明的任何限制。
在本发明的各实施例中，电力变压器包括从内层到外层依次排列的铁芯、同芯套装的低压绕组和高压绕组，其中高压绕组套装在低压绕组上，低压绕组套装在铁芯的铁柱上，低压绕组采用箔式或多根并绕的层式整体绕组，高压绕组采用相互串联连接并竖向叠置的模块化箔式绕组。本发明的变压器绕组之间的撑条结构包括至少2个撑条，撑条的数量和形状要既能在安装时便于插入，又能够保证在安装后撑紧在低压绕组和高压绕组之间不会掉出，撑条结构可以采用分叉状撑条、波浪状撑条或者折线状撑条来实现，其中分叉状撑条1上带有与相邻的分叉状撑条1相互连接的绝缘隔离结构，这里所述的“绝缘隔离结构”是指在撑条数量超过一个的情况下所采用的搭接结构，用于在两个相邻设置的撑条之间的连接处设置绝缘隔离，防止外绕组20与内绕组30之间发生爬电或击穿。这些分叉状撑条、波浪状撑条或者折线状撑条沿轴向弹性压紧支撑在内、外绕组之间，将内、外绕组牢固安装、固定连为一体。每个撑条可用带有纤维的环氧树脂挤压成型。
图1-12涉及由分叉状撑条1构成的撑条结构的两个实施例，所展示的本发明的撑条结构由多个沿绕组轴线方向A-A连续伸展的分叉状撑条1构成，每个分叉状撑条1包括外绕组支撑部11、内绕组支撑部12和用于连接相邻的两个撑条1的第一绝缘隔离结构13，外绕组支撑部11上具有沿绕组轴线方向A-A连续伸展的外分叉111，内绕组支撑部12上具有沿绕组轴线方向A-A连续伸展的内分叉121。其中图1-图6是由分叉状撑条1构成的撑条结构的实施例一的结构示意图，图7至图12是实施例二的结构示意图，实施例一与实施例二的区别在于，实施例一的绝缘隔离结构(即第一绝缘隔离结构13)设置在分叉状撑条1的外绕组支撑部11上，而分叉状撑条1实施例二的绝缘隔离结构(即第一绝缘隔离结构13)设置在内绕组支撑部12上，而并非设置在外绕组支撑部11上。每个分叉状撑条1包括连体形成的外绕组支撑部11和内绕组支撑部12，外绕组支撑部11上对称地设有至少2个外分叉111，各外分叉111的端头分别支撑在外绕组20的内圆周201上，内绕组支撑部12上对称地设有至少2个内分叉121，各内分叉121的端头分别支撑在内绕组30的外圆周301上。分叉状撑条1的数量可根据实际需要设定，但不能少于2个，以便于组装，每个分叉状撑条1可以是分立的，也可以是连体的，其设计基于全面实现高绝缘强度、机械强度和有利于散热的基本要求的综合考虑。分叉状撑条1的横截面为分叉形，外绕组支撑部11及其上对称设置的外分叉111沿绕组轴线方向A-A伸展，各内绕组支撑部12及其上对称设置的内分叉121沿绕组轴线方向A-A伸展。所谓伸展包括两种方式：一种是连续伸展，即一个外分叉111(或外绕组支撑部11、内绕组支撑部12、内分叉121)沿绕组轴线方向A-A连续伸展成一个片状结构或枝状结构，该片状结构如图4、图6、图10所示，该枝状结构如图12所示的内绕组支撑部12及其上的内分叉121、外绕组支撑部11及其上的外分叉111的形状结构。另一种是间断伸展，即一个外分叉111(或外绕组支撑部11、内绕组支撑部12、内分叉121)沿绕组轴线方向A-A间断伸展成多个片状结构(该片状结构如图11所示的外绕组支撑部11及其上的外分叉11的形状结构)或枝状结构(该枝状结构如图5所示的内绕组支撑部12及其上的内分叉121的形状结构)。
上述分叉状撑条1的两个实施例中的每一个包括3种构成撑条结构的具体实施方式，图1是分叉状撑条1的实施例一的第一实施方案，撑条结构由多个横截面为对称的分叉形状的1a型分叉状撑条1组成，它们沿轴向弹性均匀压紧支撑在高、低压绕组之间。图2是实施例一的第二实施方案，撑条结构由多个1b型分叉状撑条1组成，每个1b型分叉状撑条1由两个1a型分叉状撑条1连体组成。图3是实施例一的第三实施方案，撑条结构由1个1b型分叉状撑条1与1个1c型分叉状撑条1共同构成，其中1c型分叉状撑条1是由多个1a型分叉状撑条1连体组成。为了清楚说明1a型分叉状撑条1的形状结构，图4和图5分别示意出两个实施方式，图4示意出了图1所示的1a型分叉状撑条1的一种形状结构，1a型分叉状撑条1的横截面为对称的分叉形，其外绕组支撑部11及其上的外分叉111沿绕组轴线方向A-A连续伸展，内绕组支撑部12及其上的内分叉121沿绕组轴线方向A-A连续伸展。图5给出了图1所示的1a型分叉状撑条1的另一种形状结构，其外绕组支撑部11及其上的外分叉111仍然沿绕组轴线方向A-A连续伸展，但是与图4所示的形状结构不同的是，内绕组支撑部12及其上的内分叉121沿绕组轴线方向A-A间断伸展并成枝状结构。关于1b型分叉状撑条1的形状结构，参见图6并结合图2，1b型分叉状撑条1由两个1a型分叉状撑条1连体组成，外绕组支撑部11及其上的外分叉111沿绕组轴线方向A-A连续伸展，内绕组支撑部12及其上的内分叉121沿绕组轴线方向A-A连续伸展。
在图1给出的分叉状撑条1实施例一的第一实施方案中，采用了8个分立的1a型分叉状撑条1共同组成撑条结构，每个1a型分叉状撑条1的外绕组支撑部11上对称设有4个外分叉111，内绕组支撑部12上对称设有2个内分叉121。在图2给出的实施例一的第二实施方案中，采用了4个1b型分叉状撑条1构成撑条结构，每个1b型分叉状撑条1是由2个1a型分叉状撑条1连体组成。在图3给出的实施例一的第三实施方案中，采用了1a型分叉状撑条1和1个1c型分叉状撑条1组合构成撑条结构，其中1c型分叉状撑条1是由7个1a型分叉状撑条1连体组成。显然，每个外绕组支撑部11上所设的外分叉111的数量至少2个，可根据需要多于4个，每个内绕组支撑部12上所设的内分叉121的数量至少2个，可根据需要多于2个。
与上同理，分叉状撑条1的实施例二也包括3种构成撑条结构的具体实施方式，图7是实施例二的第一实施方案，撑条结构由多个横截面为对称的分叉形状的1d型分叉状撑条1组成，它们沿轴向弹性均匀压紧支撑在高、低压绕组之间。图8是实施例二的第二实施方案，撑条结构采用了多个由两个1d型分叉状撑条1连体组成的1e型分叉状撑条1构成。图9是实施例二的第三实施方案，撑条结构由1个1d型分叉状撑条1与1个1f型分叉状撑条1共同构成，所述的1f型分叉状撑条1是由多个1d型分叉状撑条1连体组成。为了清楚说明1d型分叉状撑条1的形状结构，图10和图11分别示意出两个实施方式，图10是图7所示的1d型分叉状撑条1的一种形状结构示意图，图中的1d型分叉状撑条1的外绕组支撑部11及其上的外分叉111沿绕组轴线方向A-A连续伸展，内绕组支撑部12及其上的内分叉121沿绕组轴线方向A-A连续伸展。图11是图7所示的1d型分叉状撑条1的另一种形状结构示意图，图中的1d型分叉状撑条1的内绕组支撑部12及其上的内分叉121沿绕组轴线方向A-A伸展，而外绕组支撑部11及其上的外分叉111沿绕组轴线方向A-A间断伸展并成片状结构。关于1f型分叉状撑条1的形状结构，参见图12，1f型分叉状撑条1由两个1d型分叉状撑条1连体组成，外绕组支撑部11及其上的外分叉111沿绕组轴线方向A-A连续伸展，内绕组支撑部12及其上的内分叉121沿绕组轴线方向A-A连续伸展。
在图7给出的分叉状撑条1实施例二的第一实施方案中，采用了8个1d型分叉状撑条1组成撑条结构，每个1d型分叉状撑条1的外绕组支撑部11上对称设有4个外分叉111，其内绕组支撑部12上设有2个内分叉121。在图8给出的实施例二的第二实施方案中，采用了4个1e型分叉状撑条1组成撑条结构，1e型分叉状撑条1是由2个1d型分叉状撑条1连体组成。在图3给出的实施例三的第三实施方案中，采用了1d型分叉状撑条1和1个1f型分叉状撑条1共同组成撑条结构，其中的1f型分叉状撑条1是由7个1d型分叉状撑条1连体组成。
为了增加爬电距离，分叉状撑条1还包括使各相邻的两个分叉状撑条1之间实现搭接的第一绝缘隔离结构13，第一绝缘隔离结构13包括两种结构方案：一种结构方案如图1至图6给出的实施例一，即在每个分叉状撑条1的外绕组支撑部11的头尾两侧的两个外分叉111端部上分别设有凸起方向相反的第一外凸部111a和第二外凸部111b，它们沿绕组轴线方向A-A连续伸展，使前一个分叉状撑条1上的第一外凸部111a与相邻的分叉状撑条1上的第二外凸部111b重叠搭接形成第一绝缘隔离结构13。或者仅在每个分叉状撑条1的外绕组支撑部11的尾侧的外分叉111端部上设有沿外绕组20的内圆周201方向外伸向相邻分叉状撑条1的外绕组支撑部11的头侧的外分叉111端部的搭接片，使两个相邻分叉状撑条1的头尾重叠搭接形成第一绝缘隔离结构13。另一种结构方案如图7至图12给出的实施例二，即在每个分叉状撑条1的内绕组支撑部12的两个内分叉121的端部上分别设有凸起方向相反并沿绕组轴线方向A-A连续伸展的第一内凸部121a、第二内凸部121b，使前一个分叉状撑条1上的第一内凸部121a与相邻的分叉状撑条1上的第二内凸部121b重叠搭接形成第一绝缘隔离结构13。这里，内绕组支撑部12和/或内分叉121沿绕组轴线方向A-A连续伸展包括内绕组支撑部12和内分叉121都连续伸展；或内绕组支撑部12与内分叉121中之一连续伸展；或者，内绕组支撑部12和/或内分叉121沿绕组轴线方向A-A间断伸展包括内绕组支撑部12和内分叉121都间断伸展；或内绕组支撑部12与内分叉121中之一间断伸展。同理，外绕组支撑部11和/或外分叉111沿绕组轴线方向A-A连续伸展包括外绕组支撑部11和外分叉111都连续伸展；或外绕组支撑部11与外分叉111中之一连续伸展；或者，外绕组支撑部11和/或外分叉111沿绕组轴线方向A-A间断伸展包括外绕组支撑部11和外分叉111都间断伸展；或外绕组支撑部11与外分叉111中之一间断伸展。
为了方便装配和改善撑条结构支撑效果，外绕组20作用于分叉状撑条1的外分叉111上的作用力N的方向与作用力N所在的外分叉111在横截面上的条长方向P之间的夹角I(参见图1)优选为10°至170°，内绕组30作用于分叉状撑条1的内分叉121上的作用力M的方向与作用力M所在的内分叉121在横截面上的条长方向Q之间的夹角J (参见图3)优选为10°至170°。夹角I和/或夹角J优选为10°至170°之间，其目的在于较好地利用外分叉111、内分叉121在垂直于其条长方向(P、Q)上的弹性变形和弹力。外绕组20作用于外分叉111上的作用力N和内绕组30作用于内分叉121上的作用力M都是径向力，即作用力N和作用力M都通过绕组(外绕组20和内绕组30)的横截面的圆心。上述的作用力N所在的外分叉111是指受作用力N直接作用的那个外分叉111，作用力M所在的内分叉121是指受作用力M直接作用的那个内分叉121。1a型分叉状撑条1或1d型分叉状撑条1的各外分叉111与外绕组支撑部11连接成一体，各内分叉121与内绕组支撑部12连接成一体，外绕组支撑部11与内绕组支撑部12连接成一体。1b型分叉状撑条1由两个1a型分叉状撑条1连体组成，这两个1a型分叉状撑条1的连体处设置在其两侧的两个外分叉111上。1c型分叉状撑条1由多个1a型分叉状撑条1连体组成，各1a型分叉状撑条1的连体处设置在其两边的两个外分叉111上。1e型分叉状撑条1由两个1d型分叉状撑条1连体组成，它们的连体处设置在其两边的两个内分叉121上。1f型分叉状撑条1由多个1d型分叉状撑条1连体组成，它们的连体处设置在其两边的两个内分叉121上。
图13至图14是本发明的变压器绕组之间的撑条结构实施例三的结构示意图，具体地说，图13示出了由两个波浪状撑条组成的撑条结构2的一个实施方案，图中所示的波浪状撑条结构2包括两个沿绕组的轴线方向A-A连续伸展的横截面为波浪状的撑条，即一个撑条主体2a和一个撑条附体2b，其中撑条主体2a包括多个波峰21和多个波谷22，各波峰21分别均布支撑在外绕组20的内圆周201上，各波谷22分别均布支撑在内绕组30的外绝缘筒的外圆周301上，多个波峰21并排沿外绕组20的轴线方向A-A连续伸展，并且多个波谷22也并排沿所述的轴线方向A-A连续伸展。撑条主体2a可由一整张宽幅度的带有纤维的环氧树脂挤压成型。撑条附体2b仅包括一个支撑在外绕组20的内圆周201上的波峰21和一个支撑在内绕组30的外绝缘筒的外圆周301上的波谷22，它设置在该整张挤压成型的撑条主体2a宽度方向上留有的缺口内，即内外绕组之间的环形空间内没有被撑条主体2a占据的狭窄空白空间内，目的是为了最后便于插装撑条附体2b。波浪状撑条结构2的撑条主体2a的两个外侧边上分别设有附加波峰(21b)和附加波谷(22a)，参见图14，波浪状撑条结构2的撑条附体2b的两个外侧边上分别设有附加波峰(21a)和附加波谷(22b)，并且各附加波峰(21a，21b)和附加波谷(22a，22b)或者其中一对附加波峰、波谷分别沿内圆周201方向拓宽，使所述的撑条主体2a上的附加波峰(21b)与撑条附体2b上的附加波峰(21a)相互对应重叠搭接，所述的撑条主体2a上的附加波谷(22a)与撑条附体2b上的附加波谷(22b)也相互对应重叠搭接，这些附加波峰与波峰、附加波谷与波谷的重叠搭接共同形成第二绝缘隔离结构23。附图13所示的实施例三采用了2个撑条2a、2b，可替代的方案是波浪状撑条结构2的数量超过2个。
图15至图16是本发明的变压器绕组之间的撑条结构实施例四的结构示意图，具体地说，图15示出了由两个折线状撑条组成的撑条结构3的一个实施方案，图中所示的折线状撑条结构3包括两个沿绕组的轴线方向A-A连续伸展的横截面为折线状的撑条，即一个撑条主体3a和一个撑条附体3b，其中撑条主体3a包括多个峰顶31和多个谷底32，各峰顶31分别均布支撑在外绕组20的内圆周201上，各谷底32分别均布支撑在内绕组30的外绝缘筒的外圆周301上，多个峰顶31并排沿外绕组20的轴线方向A-A连续伸展，并且多个谷底32也并排沿所述的轴线方向A-A连续伸展。撑条主体3a可由一整张宽幅度的带有纤维的环氧树脂挤压成型。撑条附体3b仅包括一个支撑在外绕组20的内圆周201上的峰顶31和一个支撑在内绕组30的外绝缘筒的外圆周301上的谷底32，它设置在该整张挤压成型的撑条主体3a宽度方向上留有的缺口内，即内外绕组之间的环形空间内没有被撑条主体3a占据的狭窄空白空间内，目的是为了最后便于插装撑条附体3b。折线状撑条结构3的撑条主体3a的两个外侧边上分别设有沿内圆周201方向拓宽的附加峰顶(31b)和附加谷底(32a)，参见图16，折线状撑条结构3的撑条附体3b的两个外侧边上分别设有沿内圆周201方向拓宽的附加峰顶(31a)和附加谷底(32b)，或者仅附加峰顶(31a)和附加谷底(32b)分别沿内圆周201方向拓宽，使所述的撑条主体3a上的附加峰顶(21b)与撑条附体3b上的附加峰顶(21a)相互对应重叠搭接，所述的撑条主体3a上的附加谷底(22a)与撑条附体3b上的附加谷底(22b)也相互对应重叠搭接，这些附加峰顶与峰顶、附加谷底与谷底的重叠搭接共同形成第二绝缘隔离结构23。附图15所示的实施例四采用了2个撑条3a、3b，可替代的方案是折线状撑条结构3的数量超过2个。
图13至图16所示的本发明的变压器绕组之间的撑条结构的实施例三、实施例四中，波浪状撑条2的横截面结构为连续的正弦波状或近似正弦波状，折线状撑条3的横截面结构为连续的折线状或之字状，这两个实施例与撑条结构的实施例一和实施例二不同的是，在实施例三和四中的波浪状撑条2和折线状撑条3不是由多个相同的分立的撑条本体沿内外绕组之间的环形空间均布构成，而是仅由撑条主体和撑条附体构成，它们的高度相同，但是宽度不同。安装时，先将撑条主体环绕支撑在内绕组外的绝缘纸上，然后套装外绕组，再将撑条附件插入预留在内外绕组之间圆周内的轴向缺口中，将绕组固定在一定的位置上的同时，形成冷却油道或气道，成型绕组经VPI真空、压力浸渍工艺处理。
上述实施例中同芯套装在铁芯上的依次为低压绕组和高压绕组，然而，本发明的撑条结构同样适用于内绕组为高压绕组、外绕组为低压绕组的情况，因而，本发明的内绕组30与外绕组20的定义，是指外绕组20同芯套装在内绕组30外。在图1至图12的实施例中，每个分叉状撑条1间隔开均匀分布在内绕组30与外绕组20之间所形成的环形圆周空间内，并且沿同芯套装的内绕组20和外绕组30的轴线方向A-A设置，绕组轴线是指内、外绕组的轴线。每个撑条结构由一系列1a型或1d型分叉状撑条1合成，便于采用带有纤维的环氧树脂挤压成型，具有很好的弹性。每个分叉状撑条1的各内分叉121的端部具有与内绕组20的外圆周301紧贴配合的端面，各外分叉111的端部具有与外绕组30的内圆周201紧贴配合的端面。分叉状撑条1的内分叉121、内绕组支撑部12、外绕组支撑部11、外分叉111的横截面均为枝状，以使撑条安装表面不妨碍低压绕组散热，同时能在内绕组30与外绕组20之间所形成的环形圆周空间内形成更宽大的冷却通道。本发明撑条结构在低压内绕组与高压外绕组之间所形成的空心复合形状的散热通道能有效地提高散热效率，具有合理的工艺性和经济性，这种新设计使产品具有多个通畅的横向、纵向的冷却通道，使绕组具有良好的防潮性能，能增加绕组的抗短路能力，并可同时代替高压绕组绝缘筒，能节材降耗，产品报废回收再利用时不会对环境造成污染。
Claims (10)
1.一种变压器绕组之间的撑条结构，设置在内、外绕组之间的环形空间内，且沿该环形空间的圆周均匀轴向布置，其特征在于：
所述的撑条结构包括至少2个横截面为分叉形的分叉状撑条(1)，每个分叉状撑条(1)包括连体形成的外绕组支撑部(11)和内绕组支撑部(12)，所述的外绕组支撑部(11)上对称地设有至少2个外分叉(111)，各外分叉(111)的端头分别支撑在外绕组(20)的内圆周(201)上，所述的内绕组支撑部(12)上对称地设有至少2个内分叉(121)，各内分叉(121)的端头分别支撑在内绕组(30)的外圆周(301)上；
所述的外绕组支撑部(11)及其上的外分叉(111)沿绕组的轴线方向A-A伸展，所述的内绕组支撑部(12)及其上的内分叉(121)沿绕组的轴线方向A-A伸展；
每个分叉状撑条(1)上还设置有将相邻的两个分叉状撑条(1)搭接在一起的第一绝缘隔离结构(13)。
2.根据权利要求1所述的变压器绕组之间的撑条结构，其特征在于：
所述的外绕组支撑部(11)及其上的外分叉(111)沿绕组的轴线方向A-A的伸展是连续伸展；
所述的内绕组支撑部(12)和/或内分叉(121)沿绕组轴线方向A-A的伸展是连续伸展；或者，所述的内绕组支撑部(12)和/或内分叉(121)沿绕组轴线方向A-A的伸展是间断伸展，该间断伸展所形成的内绕组支撑部(12)、内分叉(121)的形状结构为片状或枝状。
3.根据权利要求1所述的变压器绕组之间的撑条结构，其特征在于：
所述的内绕组支撑部(12)及其上的内分叉(121)沿绕组轴线方向A-A的伸展是连续伸展；
所述的外绕组支撑部(11)和/或外分叉(111)沿绕组轴线方向A-A的伸展是连续伸展；或者，所述的外绕组支撑部(11)和/或外分叉(111)沿绕组轴线方向A-A的伸展是间断伸展，该间断伸展所形成的外绕组支撑部(11)、外分叉(111)的形状结构为片状或枝状。
4.根据权利要求1至3所述的任意一种变压器绕组之间的撑条结构，其特征在于：
所述的外绕组(20)作用于外分叉(111)上的作用力N的方向与作用力N所在的外分叉(111在横截面上的条长方向P之间的夹角I为10°至170°；和/或
所述的内绕组(30)作用于内分叉(121)上的作用力M的方向与作用力M所在的内分叉(121)在横截面上的条长方向Q之间的夹角J为10°至170°。
5.根据权利要求1所述的变压器绕组之间的撑条结构，其特征在于：所述的第一绝缘隔离结构(13)为搭接片，它设置在每个分叉状撑条(1)的外绕组支撑部(11)尾侧的外分叉(111)的端部上，并且沿外绕组(20)的内圆周(201)方向外伸向相邻分叉状撑条(1)的外绕组支撑部(11)头侧的外分叉(111)的端部，将两个相邻分叉状撑条(1)的头尾搭接在一起。
6.根据权利要求1所述的变压器绕组之间的撑条结构，其特征在于：
第一外凸部(111a)和第二外凸部(111b)分别设置在每个分叉状撑条(1)的外绕组支撑部(11)的头尾两侧的两个外分叉(111)的端部上，且凸起方向相反，所述的第一绝缘隔离结构(13)由前一个分叉状撑条(1)上的第一外凸部(111a)与相邻的分叉状撑条(1)上的第二外凸部(111b)重叠搭接形成；或者
第一内凸部(121a)和第二内凸部(121b)分别设置在每个分叉状撑条(1)的内绕组支撑部(12)的两个内分叉(121)的端部上，且凸起方向相反，所述的第一绝缘隔离结构(13)由前一个分叉状撑条(1)上的第一内凸部(121a)与相邻的分叉状撑条(1)上的第二内凸部(121b)重叠搭接形成。
7.一种变压器绕组之间的撑条结构，设置在内、外绕组之间的环形空间内，且沿该环形空间的圆周均匀轴向布置，其特征在于：
所述的撑条结构为波浪状撑条结构(2)，包括横截面为波浪状的撑条主体(2a)和撑条附体(2b)，其中撑条主体(2a)包括多个波峰(21)和多个波谷(22)，撑条附体(2b)仅包括一个波峰(21)和一个波谷(22)，各波峰(21)分别均布支撑在外绕组(20)的内圆周(201)上，各波谷(22)分别均布支撑在内绕组(30)的外绝缘筒的外圆周(301)上，多个波峰(21)并排沿外绕组(20)的轴线方向A-A连续伸展，并且多个波谷(22)也并排沿所述的轴线方向A-A连续伸展；
所述的撑条结构还包括将撑条主体(2a)和撑条附体(2b)搭接的第二绝缘隔离结构(23)。
8.根据权利要求7所述的变压器绕组之间的撑条结构，其特征在于：所述的撑条主体(2a)的两个外侧边上分别设有附加波峰(21b)和附加波谷(22a)，所述的撑条附体(2b)的两个外侧边上分别设有附加波峰(21a)和附加波谷(22b)，并且撑条主体(2a)上的附加波峰(21b)和附加波谷(22a)和/或撑条附体(2b上的附加波峰(21a)和附加波谷(22b)沿内圆周(201)方向拓宽，所述的撑条附体(2b)上的附加波峰(21a)与撑条主体(2a)上的附加波峰(21b)重叠搭接，撑条附体(2b)上的附加波谷(22b)与撑条主体(2a)上的附加波谷(22a)重叠搭接，共同形成所述的第二绝缘隔离结构(23)。
9.一种变压器绕组之间的撑条结构，设置在内、外绕组之间的环形空间内，且沿该环形空间的圆周均匀轴向布置，其特征在于：
所述的撑条结构为折线状撑条结构(3)，包括横截面为折线状的撑条主体(3a)和撑条附体(3b)，其中撑条主体(3a)包括多个峰顶(31)和多个谷底(32)，撑条附体(2b)仅包括一个峰顶(31)和一个谷底(32)，各峰顶(31)分别均布支撑在外绕组(20)的内圆周(201)上，各谷底(32)分别均布支撑在内绕组(30)的外绝缘筒的外圆周(301)上，多个峰顶(31)并排沿外绕组(20)的轴线方向A-A连续伸展，并且多个谷底(32)也并排沿所述的轴线方向A-A连续伸展；
所述的撑条结构还包括将撑条主体(3a)和撑条附体(3b)搭接的第三绝缘隔离结构(33)。
10.根据权利要求9所述的变压器绕组之间的撑条结构，其特征在于：所述的撑条主体(3a)的两个外侧边上分别设有附加峰顶(31b)和附加谷底(32a)，所述的撑条附体(3b)的两个外侧边上分别设有附加峰顶(31a)和附加谷底(32b)，并且撑条主体(3a)上的附加峰顶(31b)和附加谷底(32a)和/或撑条附体(3b)上的附加峰顶(31a)和附加谷底(32b)沿内圆周(201)方向拓宽，所述的撑条附体(3b)上的附加峰顶(31a)与撑条主体(3a)上的附加峰顶(31b)重叠搭接，撑条附体(3b)上的附加谷底(32b)与撑条主体(3a)上的附加谷底(32a)重叠搭接，共同形成所述的第三绝缘隔离结构(33)。
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160420 Address after: 510180 Yuexiu District, Guangzhou, Zhongshan, No. four road, room 199, No. 106, room Patentee after: Guangzhou Tong Kai Technology Co.,Ltd. Address before: 100071 Beijing Fengtai District Fengtai Town Street 1 telegraph office building 6 No. 301 Patentee before: Ma Zhigang Effective date of registration: 20160420 Address after: 100071, 301, 6, 1, telegraph tower, Fengtai Town, Fengtai District, Beijing Patentee after: Ma Zhigang Address before: 511457 Guangdong city of Guangzhou province Nansha District Port Road No. 62, room 506 Patentee before: Guangdong Lingxian Technology Investment Enterprise (Limited Partnership) |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160601 Address after: 513000 Guangdong province city of Gold Hill Avenue City administrative center of science and technology museum building 523 room five Patentee after: Yingde first power technology Co.,Ltd. Address before: Room 199, No. four, 106 Zhongshan Road, Guangzhou, Yuexiu District Patentee before: Guangzhou Tong Kai Technology Co.,Ltd. |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20161101 Address after: 100071 Beijing Fengtai District Fengtai Town Street 1 telegraph office building 6 No. 301 Patentee after: Ma Zhigang Address before: 513000 Guangdong province city of Gold Hill Avenue City administrative center of science and technology museum building 523 room five Patentee before: Yingde first power technology Co.,Ltd. |