CN103348424B - 非晶金属变压器 - Google Patents

Abstract

具有非晶铁芯的变压器包括：附接于铁芯上的至少一个电线圈；第一支撑结构和第二支撑结构，以及与线圈的外部周向表面接触和与第一支撑结构和第二支撑结构可调整地连接的至少一个支撑板。

Description

非晶金属变压器

技术领域

本发明涉及电力变压器，且具体而言，涉及具有由非晶金属合金制成的芯的变压器。

背景技术

传统上，电力变压器芯由晶粒取向硅钢叠层形成。在引入高晶粒取向硅钢的情况下，可减少操作损失。然而，电能成本持续上升，且磁损失的减少已经在配电系统中使用的所有尺寸的变压器中变成日益重要的设计考虑。

非晶金属具有非结晶的结构。用作变压器芯材料，芯的操作损失可显著减少。此类非晶铁磁条为极细的，一般一密耳对十密耳晶粒取向硅钢。非晶钢叠层为很易碎和易断裂的。此外，已经发现非晶金属的磁性在变压器的制造期间由机械应力不利地影响，例如，通过夹紧芯窗中的线圈产生的机械固定力。此外，由于绕组在变压器的瞬态操作期间的位移，故机械应力作用于变压器芯。在短路的情况下，动态力可为很高的。尤其是在具有5个芯脚的壳型变压器的情况下，没有用于绕组的径向支撑的合适的解决方案。

因此，本发明的一个目的在于，提供一种非晶芯材料的磁性较少地受由绕组的静态和动态的位移造成的机械力影响的非晶金属变压器。

另一个目的在于，提供一种制造非晶变压器的方法。

发明内容

根据本发明，提供了一种具有非晶芯的变压器。绕组结构附接于芯脚上。为了减小在变压器的瞬态操作期间由绕组结构的动态和/或静态的位移引起的芯的机械应力，提供了夹紧结构。该夹紧结构基本上由至少两个支撑元件构成。这些支撑元件都通过楔接而紧固在变压器的上部支撑框架和下部支撑框架中。该楔接用作支撑元件与框架之间的可调整的机械联结件。该联结件允许夹紧结构适应于绕组结构的径向大小的可容许的变化。绕组结构夹紧在位于变压器芯的窗中的支撑板之间。

附图说明

在附图中，

图1为示出应用于3脚变压器的绕组的夹紧结构的透视图；

图2为3脚变压器的侧视图；

图3为变压器的芯节段的侧视图，示出了侧芯回路；

图4为图3中的细节"X"的放大视图；

图5为变压器的芯节段的顶部视图，示出了侧芯回路；

图6为图5中的细节"Y"的放大视图；

图7为支撑元件的透视图。

具体实施方式

图1为示出了应用于3脚变压器21的绕组4的夹紧结构14的透视图(图1中未示出变压器的芯)。为了使三个线圈4保持在一起，绕组结构紧固在两个脊状支撑元件1之间。绕组结构4夹在支撑元件之间。上部支撑框架2和下部支撑框架3由连结杆固定。图1示出了在安装位置中的两个支撑元件1。各个侧部元件1沿侧向附接到外部绕组4上。各个支撑元件1均具有带有竖直延伸部15的端部区段22。在安装位置(图1)中，各个延伸部15都突入分别设在上部支撑框架2和下部支撑框架3中的对应的凹口18中。各个延伸部15均通过楔形件5来紧固到凹口18中。该楔接允许相对于外部线圈4调整两个支撑元件1之间的距离。由于线圈4的大小可在大约2mm-3mm内变化，故需要使夹紧结构14适应于绕组结构4的尺寸中的这些容许的变化。支撑元件1在径向方向上作用于外部线圈4。在变压器的瞬态操作期间，由夹紧结构14限制了线圈4的形状上的变化的影响。减少了非晶磁性材料的磁性的损害。

图2示出了3脚变压器21的侧视图。芯20具有三个芯脚17。线圈4附接到各个芯脚17上。夹紧结构14将线圈保持在一起。内芯回路16和侧芯回路6的磁性材料为非晶合金。在侧芯回路6的各个窗12中安装了支撑元件1。支撑元件1从上部支撑框架2延伸到下部支撑框架3。两个支撑框架2和3都沿水平方向布置，且彼此平行。由于板1安装在侧芯回路6的窗12中，故其必须与支撑框架2,3电绝缘。因此，在支撑板1的延伸部15与框架2,3之间的联结区域处应用了绝缘体7。

图3为3脚变压器的芯节段的侧视图，示出了侧芯回路6。该支撑结构1与绕组4的外部周向表面9紧密接触。绕组结构4的这样夹紧减少了在变压器的瞬态操作期间线圈的位移。支撑结构1与绕组4的周向表面9之间布置了电绝缘体8。

图4为图3中的细节"X"的放大视图。延伸部15突入凹口18中，且由绝缘体7围绕和由楔形件5固定。线圈的平面区域13和支撑元件1由绝缘体8分离。支撑板1的两个径向延伸部11将线圈4保持在芯20的窗12中。绝缘体8也沿径向方向延伸，且将径向延伸部11与线圈4的邻近的端部表面11分开。出于安全的原因，各个楔形件5均通过粘合剂固定到凹口18中。

图5为3脚变压器的芯节段的顶部视图，示出了侧芯回路6的区域。绕组4具有带有圆形边缘的矩形横截面。支撑元件1的接触区域为平面结构。如上所述，支撑元件1的该平面结构与线圈4的周向表面9的平面区域13紧密接触。楔接生成将支撑元件1按压到平面区域13上的径向力。绕组结构4夹紧在侧向支撑元件1之间。

图6以放大视图示出了图5的细节"Y"。凹口18具有矩形形状。凹口18中的延伸部15由绝缘体7围绕。楔形件5沿线圈4的方向(图6中为从左到右)按压支撑元件1。如已经提到的那样，可关于支撑板1与线圈4的平面区域13之间的距离由楔形件5调整夹紧结构14。

图7示出了支撑元件1的透视图。支撑元件1基本上由平面区域构成。在各个端部区段22上都存在两个延伸部15。为了增加元件1的截面模数，平面区域的边缘示出了偏转。支撑元件1由钢制成。

根据本发明的变压器可由包括以下步骤的工艺来制造：

a. 形成具有周向表面(9)的绕组结构(4)；

b. 将绝缘体(8)固定在表面(9)上；

c. 提供具有带有延伸部(15)的端部区段(22)的至少两个支撑元件(1)；

d. 将绝缘体(7)固定在各个延伸部(15)上；

e. 提供由非晶材料叠层制成的开放侧芯回路(6)；

f. 将开放侧芯回路(6)插入绕组结构(4)中；

g. 闭合侧芯回路(6)的叠层；

h. 提供第一支撑框架(2)和第二支撑框架(3)，各个支撑框架(2,3)均具有凹口(8)；

i. 将绝缘体(7)固定在支撑板(1)与绕组结构(4)之间；

j. 联结第一支撑框架(2)和第二支撑框架(3)，由此将各个延伸部(15)放入对应的凹口(18)中，以及由此通过连结杆将绕组结构(4)夹紧在第一支撑框架(2)与第二支撑框架(3)之间；

k. 将楔形件(5)插入各个凹口(18)中；

l. 施加力到楔形件(5)上，以便将绕组结构(4)夹紧在支撑板(1)之间。

本发明克服动态力提供绕组的充分支撑，这使得绕组结构4"防短路"。在短路的情况下，芯20不会受损。在变压器操作期间，绕组的位移减小。绕组的动态力对非晶磁性材料的磁性具有减小的影响。

前述内容仅示出了本发明的原理。尽管本文未明确描述或示出，但本领域技术人员将能够改变体现那些原理且在本发明的范围内的许多布置。

部件列表

1 支撑元件

2 第一支撑框架，上部框架

3 第二支撑框架，下部框架

4 绕组结构，线圈

5 楔形件

6 侧芯回路

7 1与2之间的绝缘体

8 1与4之间的绝缘体

9 线圈的周向表面

10 线圈的端部表面

11 径向延伸部

12 窗

13 9的平面区域

14 夹紧结构

15 1的延伸部

16 内芯回路

17 芯脚

18 凹口

20 芯

21 3脚变压器

22 端部区段。

Claims (10)

1.一种非晶金属变压器，包括：

磁芯(20)，所述磁芯(20)包括芯脚(17)，其中绕组结构(4)附接于该脚(17)，所述绕组结构(4)具有外部周向表面(9)，由此所述外部周向表面(9)具有位于所述磁芯(20)的窗(12)中的平面区域(13)；

夹紧结构(14)，所述夹紧结构(14)布置成用以减小在所述非晶金属变压器的瞬态操作期间由所述绕组结构的动态和/或静态的位移引起的所述磁芯(20)的机械应力，所述夹紧结构(14)包括：

第一支撑框架(2)；

第二支撑框架(3)；

至少两个支撑元件(1)，所述支撑元件(1)专用于所述绕组结构(4)，其中各个支撑元件(1)支撑所述绕组结构(4)的外部周向表面(9)的平面区域(13)；

使各个支撑元件(1)与所述第一支撑框架(2)和所述第二支撑框架(3)可调整地互连的器件。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，使各个支撑元件(1)与所述第一支撑框架(2)和所述第二支撑框架(3)可调整地互连的器件包括楔接器件。

3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述楔接器件包括楔形件(5)，所述楔形件(5)在安装位置插入设在所述第一支撑框架(2)和所述第二支撑框架(3)中的对应的凹口(18)中，构造成使所述支撑元件(1)压靠所述平面区域(13)。

4.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，所述至少两个支撑元件(1)具有带有延伸部(15)的端部区段(22)，所述变压器还包括构造成用以使所述延伸部(15)与对应的支撑框架(2,3)电分离的绝缘体(7)。

5.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，在所述安装位置中，所述楔形件(5)布置成沿铅垂线渐缩。

6.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，在所述安装位置中，所述楔形件(5)由粘合剂固定在所述凹口(18)中。

7.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述支撑元件(1)为C形，具有径向延伸部(11)，由此在安装位置中，这些径向延伸部(11)中的每一个都支撑所述绕组结构(4)的专用端部表面(10)的侧向子区域。

8.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述至少两个支撑元件(1)布置成基本彼此平行。

9.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，各个支撑元件(1)都具有端部区段(22)，所述端部区段(22)具有两个延伸部(15)，且在安装位置中，各个延伸部都由楔形件(5)固定到对应的凹口(18)中。

10.一种制造非晶金属变压器的方法，包括以下步骤：

a. 形成具有周向表面(9)的绕组结构(4)；

b. 将第一绝缘体(8)固定在所述表面(9)上；

c. 提供具有带有延伸部(15)的端部区段(22)的至少两个支撑元件(1)；

d. 将第二绝缘体(7)固定在各个延伸部(15)上；

e. 提供由非晶材料叠层制成的开放侧芯回路(6)；

f. 将所述开放侧芯回路(6)插入所述绕组结构中；

g. 闭合侧芯回路(6)的叠层；

h. 提供第一支撑框架(2)和第二支撑框架(3)，各个支撑框架(2,3)均具有凹口(18)；

i. 将第一绝缘体(8)固定在支撑元件(1)与绕组结构(4)之间；

j. 联结所述第一支撑框架(2)和所述第二支撑框架(3)，由此将各个延伸部(15)放入对应的凹口(18)中，以及由此通过连结杆将所述绕组结构(4)夹紧在所述第一支撑框架(2)与所述第二支撑框架(3)之间；

k. 将楔形件(5)插入各个凹口(18)中；

l. 通过施加力到所述楔形件(5)上来紧固。