CN107768103A - 一种高性能变压器线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高性能变压器线圈，属于变压器技术领域，包括螺旋式导线线饼，螺旋式导线线饼的上下端均设有绝缘端圈，螺旋式导线线饼的内外分别设有内绝缘筒和外绝缘筒，螺旋式导线线饼中上下相邻的线饼间设有由绝缘纸板制作而成的辐向油隙垫块，减少了线圈中幅向线饼间绝缘油隙垫块的高度，使得绝缘的可压缩空间变小，相应的线圈线饼形变的空间更小，线圈结构更稳固，当变压器遇到外部短路故障时，线圈承受短路力的能力更强，提高了导线在线圈中的占比，即变压器的填充系数更高，从而可以大幅节约成本，特别是作为内部线圈使用时，节材效果更显著，节材可达10～15％；同时提高了变压器的单位体积能量密度，体积小、重量轻，便于运输。
Description
技术领域
本发明属于变压器技术领域，更具体地说，是涉及一种高性能变压器线圈。
背景技术
变压器是基于电磁感应原理工作的静止的电磁器械，变压器的两大核心部件是线圈和铁心，通过磁的耦合作用把电能从一次侧传递到二次侧。并且能将某一电压值的交流电压变换成同频率的所需电压值的交流电，以满足高压输电、低压供电及其他用途的需要。其中，线圈属于电路部分，铁心属于磁路部分。在铁心材质与结构基本固定的前提下，线圈技术的优劣直接决定变压器技术与经济性能的优劣。
对于同心式线圈而言，线圈是金属导线通过绕在卷轴等物体上形成的螺旋形或圆环形物体，导线与各种绝缘件组合成一个整体，这些绝缘件的作用是构成变压器绝缘和冷却油道，并将导线固定在计算与结构所决定的位置上。线圈导线类型有多种，其中大量应用在低电压大电流线圈上的一种是网包换位导线，它是由纸包换位导线发展而来的一个品种，它外部不包扎绝缘纸，而是包扎热收缩网带，这种换位导线利于散热；但其自身存在以下缺点：由于热收缩网带比较稀疏，生产与绕制过程中，导线漆膜绝缘容易出现磨损，影响电气性能，可能导致线圈饼间沿撑条爬电。应用网包换位导线的线圈，目前仍沿用了纸包换位导线线圈的设计技术，没有充分发挥网包换位导线的散热性能优良的特性，绝缘占比大，经济性差。
大容量变压器低压线圈多使用网包换位导线绕制，由于现有网包换位导线技术存在缺陷，线圈设计技术落后，导致变压器承受短路能力低、耗材多、体积大，运输不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能变压器线圈，以解决现有技术中存在的变压器承受短路能力低、耗材多、体积大、运输不方便的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种高性能变压器线圈，包括螺旋式导线线饼，所述螺旋式导线线饼的上端和下端均设有绝缘端圈，所述螺旋式导线线饼的内径侧及外径侧分别设有内绝缘筒和外绝缘筒，所述螺旋式导线线饼中上下相邻的线饼间设有由绝缘纸板制作而成的辐向油隙垫块。
进一步地，所述螺旋式导线线饼的里侧与内绝缘筒间设有内纵向油道，所述螺旋式导线线饼的外侧与外绝缘筒间设有外纵向油道，所述内纵向油道、外纵向油道均与所述螺旋式导线线饼中上下相邻的线饼间的辐向油道连通，所述螺旋式导线线饼的纵向油道和辐向油道内填充有用于冷却的绝缘油；所述内纵向油道中自上而下间隔设有内挡油圈，所述外纵向油道中自上而下间隔设有外挡油圈，所述内挡油圈的内径侧及外径侧分别与内绝缘筒及线饼相连，所述外挡油圈的内径侧及外径侧分别与线饼及外绝缘筒相连，所述内挡油圈与外挡油圈上下交错布置，使螺旋式导线线饼中形成油导向散热结构。
进一步地，所述螺旋式导线线饼采用网包自粘性换位导线绕制而成，所述网包自粘性换位导线包括换位线芯和网带，所述换位线芯的内径侧与网带之间设有绝缘纸。
进一步地，所述绝缘纸的宽度与网包自粘性换位导线内径侧的宽度一致。
进一步地，所述绝缘纸为聚芳酰胺绝缘纸。
进一步地，所述聚芳酰胺绝缘纸的厚度为0.05mm。
进一步地，所述辐向油隙垫块由绝缘纸板制作而成。
进一步地，所述纵向油道宽度不小于8mm。
进一步地，所述螺旋式导线线饼中的辐向油隙垫块自上而下成列布置，每列辐向油隙垫块的内侧及外侧均设有用于固定辐向油隙垫块的内撑条及外撑条。
进一步地，所述辐向油隙垫块厚度按下述原则选取：变压器线圈冷却方式为自然油循环空气冷却、自然油循环吹风冷却、强迫油导向循环吹风冷却，当线圈辐向厚度低于80mm时，取2.5mm；当线圈辐向厚度介于80mm～110mm之间时，取3mm；当线圈辐向厚度介于110mm～150mm时，取3.5mm。
本发明提供的高性能变压器线圈的有益效果在于：与现有技术相比，本发明减少了线圈中幅向线饼间绝缘油隙垫块的高度，使得绝缘的可压缩空间变小，相应的线圈线饼形变的空间更小，线圈结构更稳固，当变压器遇到外部短路故障时，线圈承受短路力的能力更强；由于减少了线圈中幅向饼间绝缘油隙垫块的高度，相当于提高了导线在线圈中的占比，即变压器的填充系数更高，从而可以大幅节约成本，特别是作为内部线圈使用时，节材效果更显著，节材可达10～15％；提高了变压器的单位体积能量密度，产品体积小，占用空间小，重量轻，便于运输，变压器损耗低、效率高，符合变压器小型化与轻量化的技术发展趋势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高性能变压器线圈的俯视图；
图2为图1中的A-A剖视图；
图3为本发明实施例提供的一种高性能变压器线圈的绕制方式图；
图4为网包自粘性换位导线的截面图；
其中，图中各附图标记：
1-绝缘端圈，2-螺旋式导线线饼，3-内绝缘筒，4-外绝缘筒，5-内纵向油道，6-外纵向油道，7-辐向油道，8-辐向油隙垫块，9-内挡油圈，10-外挡油圈，11-换位线芯，12-网带，13-绝缘纸，14-内撑条，15-外撑条。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的高性能变压器线圈进行说明。所述高性能变压器线圈，包括螺旋式导线线饼2，所述螺旋式导线线饼2的上端和下端均设有绝缘端圈1，所述螺旋式导线线饼2的内径侧及外径侧分别设有内绝缘筒3和外绝缘筒4，所述螺旋式导线线饼2中上下相邻的线饼间设有由绝缘纸板制作而成的辐向油隙垫块8。
本发明提供的高性能变压器线圈，与现有技术相比，本发明的线圈中辐向油隙垫块高度减小约1/3，使得绝缘的可压缩空间变小，相应的线圈线饼形变的空间更小，线圈结构更稳固，当变压器遇到外部短路故障时，线圈承受短路力的能力更强；由于减少了线圈中幅向饼间绝缘油隙垫块的高度，相当于提高了导线在线圈中的占比，即变压器的填充系数更高，从而可以大幅节约成本，特别是作为内部线圈使用时，节材效果更显著，节材可达10～15％；提高了变压器的单位体积能量密度，产品体积小，占用空间小，重量轻，便于运输，变压器损耗低、效率高，符合变压器小型化与轻量化的技术发展趋势。
进一步地，请一并参阅图2，作为本发明提供的高性能变压器线圈的一种具体实施方式，所述螺旋式导线线饼2的里侧与内绝缘筒3间设有内纵向油道5，所述螺旋式导线线饼2的外侧与外绝缘筒4间设有外纵向油道6，所述内纵向油道5、外纵向油道6均与所述螺旋式导线线饼2中上下相邻的线饼间的辐向油道7连通，所述螺旋式导线线饼2的内纵向油道5、外纵向油道6和辐向油道7内填充有用于冷却的绝缘油；所述内纵向油道5中自上而下间隔设有内挡油圈9，所述外纵向油道6中自上而下间隔设有外挡油圈10，所述内挡油圈9的内径侧及外径侧分别与内绝缘筒3及线饼相连，所述外挡油圈10的内径侧及外径侧分别与线饼及外绝缘筒4相连，所述内挡油圈9与外挡油圈10上下交错布置，使螺旋式导线线饼2中形成油导向散热结构。图2中的箭头表示绝缘油的流向，绝缘油在内纵向油道、外纵向油道及螺旋式导线线饼的线饼间隙内曲折流动，能够最大幅度地对线饼进行冷却降温。
进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的高性能变压器线圈的一种具体实施方式，所述螺旋式导线线饼2采用网包自粘性换位导线绕制而成，所述网包自粘性换位导线包括换位线芯11和网带12，所述换位线芯11的内径侧与网带12之间设有绝缘纸13。导线屈服强度按实际变压器承受短路能力进行选取。
进一步地，在本发明的一个具体实施例中，所述绝缘纸13的宽度与网包自粘性换位导线内径侧的宽度一致，加强网包自粘性换位导线的绝缘强度。
进一步地，作为本发明提供的高性能变压器线圈的一种具体实施方式，所述绝缘纸13为聚芳酰胺绝缘纸。其中，所述聚芳酰胺绝缘纸的厚度为0.05mm。
进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的高性能变压器线圈的一种具体实施方式，所述内纵向油道5及外纵向油道6的宽度均不小于8mm。在绝缘强度允许的情况下，内纵向油道及外纵向油道越大越有利于散热。
其中，图3为单螺旋线圈绕制示意图，线圈可以为辐向单根或多根并绕，也可以为轴向并绕的多螺旋式。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的高性能变压器线圈的一种具体实施方式，所述螺旋式导线线饼2中的辐向油隙垫块8自上而下成列布置，每列辐向油隙垫块8的内侧及外侧均设有用于固定辐向油隙垫块8的内撑条14及外撑条15。利用内撑条及外撑条对辐向油隙垫块进行加固，保证线圈绕制的稳定性。
进一步地，作为本发明提供的高性能变压器线圈的一种具体实施方式，所述辐向油隙垫块厚度按下述原则选取：变压器线圈冷却方式为自然油循环空气冷却、自然油循环吹风冷却、强迫油导向循环吹风冷却，当线圈辐向厚度低于80mm时，取2.5mm；当线圈辐向厚度介于80mm～110mm之间时，取3mm；当线圈辐向厚度介于110mm～150mm时，取3.5mm。常规变压器线圈辐向越大，为了有利于散热，辐向油隙垫块厚度也越大，辐向油隙垫块的厚度不小于3.5mm。
综上所述，本发明具有结构简单紧凑、体积小方便运输、承受短路能力强的优点，减少了线圈中幅向饼间绝缘油隙垫块的高度，减小了变压器内的可压缩空间，使线圈结构更稳固，提高了线圈承受短路的能力；同时也相当于提高了导线在线圈中的占比，提高了变压器的填充系数，节材效果显著；降低了变压器的损耗，提高效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高性能变压器线圈，其特征在于：包括螺旋式导线线饼，所述螺旋式导线线饼的上端和下端均设有绝缘端圈，所述螺旋式导线线饼的内径侧及外径侧分别设有内绝缘筒和外绝缘筒，所述螺旋式导线线饼中上下相邻的线饼间设有由绝缘纸板制作而成的辐向油隙垫块。
2.如权利要求1所述的一种高性能变压器线圈，其特征在于：所述螺旋式导线线饼的里侧与内绝缘筒间设有内纵向油道，所述螺旋式导线线饼的外侧与外绝缘筒间设有外纵向油道，所述内纵向油道、外纵向油道均与所述螺旋式导线线饼中上下相邻的线饼间的辐向油道连通，所述螺旋式导线线饼的内纵向油道、外纵向油道和辐向油道内填充有用于冷却的绝缘油；所述内纵向油道中自上而下间隔设有内挡油圈，所述外纵向油道中自上而下间隔设有外挡油圈，所述内挡油圈的内径侧及外径侧分别与内绝缘筒及线饼相连，所述外挡油圈的内径侧及外径侧分别与线饼及外绝缘筒相连，所述内挡油圈与外挡油圈上下交错布置。
3.如权利要求1所述的一种高性能变压器线圈，其特征在于：所述螺旋式导线线饼采用网包自粘性换位导线绕制而成，所述网包自粘性换位导线包括换位线芯和网带，所述换位线芯的内径侧与网带之间设有绝缘纸。
4.如权利要求3所述的一种高性能变压器线圈，其特征在于：所述绝缘纸的宽度与网包自粘性换位导线内径侧的宽度一致。
5.如权利要求4所述的一种高性能变压器线圈，其特征在于：所述绝缘纸为聚芳酰胺绝缘纸。
6.如权利要求5所述的一种高性能变压器线圈，其特征在于：所述聚芳酰胺绝缘纸的厚度为0.05mm。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种高性能变压器线圈，其特征在于：所述内纵向油道及外纵向油道的宽度均不小于8mm。
8.如权利要求7所述的一种高性能变压器线圈，其特征在于：所述螺旋式导线线饼中的辐向油隙垫块自上而下成列布置，每列辐向油隙垫块的内侧及外侧均设有用于固定辐向油隙垫块的内撑条及外撑条。
9.如权利要求8所述的一种高性能变压器线圈，其特征在于：所述辐向油隙垫块厚度按下述原则选取：变压器线圈冷却方式为自然油循环空气冷却、自然油循环吹风冷却、强迫油导向循环吹风冷却，当线圈辐向厚度低于80mm时，取2.5mm；当线圈辐向厚度介于80mm～110mm之间时，取3mm；当线圈辐向厚度介于110mm～150mm时，取3.5mm。
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