CN107808754A - 变压器箔式线圈及其绕制方法和包含箔式线圈的变压器 - Google Patents

变压器箔式线圈及其绕制方法和包含箔式线圈的变压器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种变压器箔式线圈及其绕制方法和包含箔式线圈的变压器。变压器箔式线圈包括箔导体(22)，所述箔导体(22)沿着箔式线圈的轴线方向绕制。其中，箔导体(22)所在平面相对于箔式线圈的轴线倾斜，每层绕制的箔导体为独立的圆台形或连续的螺旋形。箔导体(22)的表面带有绝缘层(26)。本发明提供的变压器箔式线圈及其绕制方法和包含箔式线圈的变压器，既能节约人工成本、提高绕线速度，又能提高线圈的填充系数、减小线圈体积。

Description

变压器箔式线圈及其绕制方法和包含箔式线圈的变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种变压器箔式线圈及其绕制方法，和使用这种箔式线圈的变压器。
背景技术
变压器主要由高压线圈、低压线圈、铁心和夹件等部分组成。变压器的线圈又称为绕组，是变压器中的电路部分，通常采用铜带或铝带绕制而成。线圈所需的导体匝由沿着线圈轴线方向并排设置的多个圆盘组成。一个线圈包含一个或多个圆盘，一个圆盘又称为一“段”。每个圆盘中，这些匝沿着线圈的径向从内部缠绕到外部，即，每层一匝。这些圆盘以串联电路关系连接，可以用相同的箔导体绕制。如图1所示，导体12围绕着模具11的外周自内而外绕制一定的匝数形成一段，导体与导体之间需放置层间绝缘。在每一段结尾处手工弯折导体12使之过渡到下一段起始位置，插入绝缘带并继续绕制一定的匝数，重复该过程绕制规定的段数，直至线圈绕制完成。如图2所示，所述手工弯折步骤包括：在每段结尾处弯折导体、调整导体到正确的位置、在每段导体之间插入绝缘带、再次弯折导体过渡到下一段。由于复杂的对齐和调整步骤占用了绕线过程中大部分时间，而每段导体之间都要重复这种手工弯折，使得人工成本提高，绕线设备的利用率降低，绕线速度慢。此外，手工弯折存在误差，特别是用于较厚较宽的大规格导体时，弯折过程非常困难且难以保证弯折质量。另一方面，由于现有的箔绕技术中每段之间需留出一定的空隙放置绝缘带，使得线圈的填充系数降低，体积增大，变压器的制造成本提高。
因此，有必要设计一种既能节约人工成本、提高绕线速度，又能提高线圈的填充系数、减小线圈体积的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种变压器箔式线圈及其绕制方法和包含箔式线圈的变压器，该方案既能节约人工成本、提高绕线速度，又能提高线圈的填充系数、减小线圈体积。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种变压器箔式线圈，包括箔导体，所述箔导体沿着箔式线圈的轴线方向绕制，所述绕制的箔导体所在平面相对于箔式线圈的轴线倾斜。
在一种实施方式中，所述绕制的箔导体所在平面相对于箔式线圈的轴线倾斜5～85度角。
在一种实施方式中，所述绕制的箔导体所在平面相对于箔式线圈的轴线倾斜20～25度角。
在一种实施方式中，每层所述绕制的箔导体为独立的圆台形，圆台的锥面相对于箔式线圈的轴线方向倾斜。
在一种实施方式中，每层所述绕制的箔导体为连续的螺旋形，螺旋面相对于箔式线圈的轴线方向倾斜。
在一种实施方式中，所述箔导体的表面带有绝缘层。
在一种实施方式中，所述箔式线圈还包括圆盘式线圈，所述圆盘式线圈与所述箔导体绕制的线圈沿着箔式线圈的轴线方向并排设置。
本发明还提供了一种上述变压器箔式线圈的绕制方法，包括提供模具，该模具的轴线与箔式线圈的轴线方向一致；提供表面带有绝缘层的箔导体，将该箔导体沿着所述模具的轴线方向绕制在模具的外周；所述方法还包括提供绝缘支撑件，将该绝缘支撑件安装到所述模具上，所述绝缘支撑件的支撑面相对于所述模具的轴线倾斜；和将所述箔导体的第一层紧贴着所述绝缘支撑件的支撑面开始绕制，其后的每一层均紧贴着上一层绕制。
在一种实施方式中，所述绝缘支撑件的支撑面相对于所述模具的轴线倾斜5～85度角。
在一种实施方式中，所述绝缘支撑件的支撑面相对于所述模具的轴线倾斜20～25度角。
在一种实施方式中，所述方法还包括提供打底网格布，绕制开始前，将所述打底网格布围在所述模具的外周；以及绕制完成后，将所述打底网格布连同箔导体一起，与所述模具分离。
在一种实施方式中，所述方法还包括提供分接端子，将该分接端子焊接到所述箔导体的首尾及中部。
本发明还提供了一种包含上述箔式线圈变压器，包括如前所述的变压器箔式线圈。
上述变压器箔式线圈及其绕制方法与现有技术相比，无需任何手工弯折步骤，大大缩短了绕线的时间。由于采用倾斜绕制的方法且箔导体的表面带有绝缘层，无需放置层间绝缘，或单独留出空隙放置绝缘带，提高了线圈的填充系数。绕制过程中，通过改变箔导体的尺寸或者倾斜绕制的角度，还可以调整箔式线圈的辐向和轴向尺寸，从而进一步减小了线圈体积。
附图说明
图1示出了现有的箔绕技术示意图；
图2示出了现有的手工弯折导体示意图；
图3示出了本发明一种实施方式的倾斜绕制箔式线圈的剖面结构示意图；
图4A和图4B分别示出了本发明一种实施方式的箔导体的立体示意图和截面示意图；
图5A和图5B分别示出了本发明另一种实施方式的箔导体的立体示意图和截面示意图；
图6示出了本发明一种实施方式的表面带有绝缘层的箔导体的结构示意图；
图7示出了本发明一种实施方式的模具和绝缘支撑件的立体示意图；
图8示出了本发明一种实施方式的倾斜绕制箔式线圈的绕制过程示意图；
图9示出了本发明一种实施方式的倾斜绕制箔式线圈的绕制完成示意图；和
图10示出了本发明一种实施方式的混合绕制箔式线圈的绕制过程示意图。
具体实施方式
以下参考附图，给出了本发明的可选实施方式的具体描述。为了简化，以下将箔导体的不同绕制方式，如“缠绕”、“套装”等，均简称为“绕制”。
箔式线圈是指以铜或铝箔带为导体，通过箔式绕线机绕制的卷状线圈。如图3所示，本发明的变压器箔式线圈由箔导体22沿着箔式线圈的轴线x方向绕制在模具21的外周。绝缘支撑件23位于模具21的端部，用于支撑箔导体。绕制开始前，在模具21的外周围上打底网格布24。与现有技术中导体围绕模具的外周自内而外缠绕成圆盘相比，箔导体22的每层导体直接以串联电路关系连接，一层即为一匝，无需任何手工弯折步骤，大大缩短了绕线的时间。箔导体22所在平面相对于箔式线圈的轴线x方向倾斜一定的角度α。可见α大于0度，如15度、30度、60度角。通常，α的角度范围可选在5～85度之间。优选地，α的范围是20～25度角。通过改变α的范围，可以调整箔式线圈的辐向和轴向尺寸，从而改变线圈的体积。
倾斜的变压器箔式线圈所使用的导体应当是具有特定的形状的箔导体，如铜带或铝带。此外，通过改变箔导体的尺寸，也可以调整箔式线圈的辐向和轴向尺寸，从而改变线圈的体积。
如图4A和图4B所示，箔导体22的每层导体为同轴的圆台形，每层导体相互独立，圆台的锥面相对于箔式线圈的轴线x方向倾斜α角。绕制过程中，既可以将每层导体依次并排套装在一起形成线圈，又可以将若干层导体加工成一定的匝数，再将一组或多组导体组装在一起形成线圈。绕制完成后，再从线圈的外侧将每层导体进行电连接。
如图5A和图5B所示，箔导体22的每层导体为为连续的螺旋形，螺旋面相对于箔式线圈的轴线x方向倾斜α角。绕制过程中，既可以将每层导体紧贴着上一层导体逐层绕制，又可以先将导体绕制成一定的匝数，再将一组或多组导体组装在一起形成线圈。绕制完成后，无需额外的电联接。
如图6所示，箔导体22的表面带有绝缘层26，起到层间绝缘的作用。
图7～图9示出了本发明的变压器箔式线圈的绕制方法的过程示意图。如图7所示，根据线圈内径选取合适的模具21，模具21的轴线x与箔式线圈的轴线x方向一致，用于绕制箔导体。绝缘支撑件23位于模具21的端部，即箔式线圈的起头处，用于支撑箔导体。支撑件23既可以设计成圆台形与模具21安装在一起，又可以与模具21设计成一个整体。绝缘支撑件23的支撑面相对于模具21的轴线x方向倾斜的角度α，与箔导体22所在平面相对于箔式线圈的轴线x方向倾斜的角度α相同。绕制开始前，在模具21的外周围上打底网格布24(见图3)，用于在绕制完成后分离模具。
如图8所示，绕制过程中，将箔导体22的第一层紧贴着绝缘支撑件23的支撑面开始绕制，其后的每一层均紧贴着上一层绕制。箔导体22沿着模具21的轴线x方向绕制在模具21的外周，并相对于模具21的轴线x方向倾斜一定的角度α。此时，打底网格布24位于模具21和箔导体22之间。
与现有技术相比，倾斜绕制的方法提高了绕线设备的利用率，大大缩短了绕线的时间，且无需任何手工弯折步骤，节约人工成本；由于箔导体的表面带有绝缘层，无需放置层间绝缘或单独留出空隙放置绝缘带，提高了线圈的填充系数，减小线圈体积。
如图9所示，绕制完成后，可以采用浇注的方法使线圈成形。然后将打底网格布24连同箔导体22一起，与模具21分离。实际应用中为了调整变压器的变比，可以将分接端子25分别焊接到箔导体22的首尾及中部的规定位置。
图10示出了混合绕制箔式线圈的绕制过程。如图10所示，倾斜绕制的方法可应用于箔式线圈的部分或全部。例如，在箔式线圈的首端和尾端使用倾斜绕制的方法，而在箔式线圈的中间使用常规的圆盘式绕制方法。圆盘式线圈20与箔导体22绕制的线圈沿着箔式线圈的轴线方向并排设置。
本发明还提供了一种使用前述箔式线圈的变压器。由于采用倾斜绕制的方法，提高了线圈的填充系数，缩小了产品体积，降低了变压器的制造成本。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种变压器箔式线圈，包括箔导体(22)，所述箔导体(22)沿着箔式线圈的轴线方向绕制，其特征在于，所述绕制的箔导体(22)所在平面相对于箔式线圈的轴线倾斜。
2.根据权利要求1所述的变压器箔式线圈，其特征在于，所述绕制的箔导体(22)所在平面相对于箔式线圈的轴线倾斜5～85度角。
3.根据权利要求2所述的变压器箔式线圈，其特征在于，所述绕制的箔导体(22)所在平面相对于箔式线圈的轴线倾斜20～25度角。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的变压器箔式线圈，其特征在于，每层所述绕制的箔导体(22)为独立的圆台形，圆台的锥面相对于箔式线圈的轴线方向倾斜。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的变压器箔式线圈，其特征在于，每层所述绕制的箔导体(22)为连续的螺旋形，螺旋面相对于箔式线圈的轴线方向倾斜。
6.根据权利要求4或5所述的变压器箔式线圈，其特征在于，所述箔导体(22)的表面带有绝缘层(26)。
7.根据权利要求6所述的变压器箔式线圈，其特征在于，还包括圆盘式线圈(20)，所述圆盘式线圈(20)与所述箔导体(22)绕制的线圈沿着箔式线圈的轴线方向并排设置。
8.一种如权利要求1至7中任一项所述的变压器箔式线圈的绕制方法，包括
提供模具(21)，该模具(21)的轴线与箔式线圈的轴线方向一致；
提供表面带有绝缘层(26)的箔导体(22)，将该箔导体(22)沿着所述模具(21)的轴线方向绕制在模具(21)的外周；
其特征在于，还包括
提供绝缘支撑件(23)，将该绝缘支撑件(23)安装到所述模具(21)上，所述绝缘支撑件(23)的支撑面相对于所述模具(21)的轴线倾斜；和
将所述箔导体(22)的第一层紧贴着所述绝缘支撑件(23)的支撑面开始绕制，其后的每一层均紧贴着上一层绕制。
9.根据权利要求8所述的变压器箔式线圈的绕制方法，其特征在于，所述绝缘支撑件(23)的支撑面相对于所述模具(21)的轴线倾斜5～85度角。
10.根据权利要求9所述的变压器箔式线圈的绕制方法，其特征在于，所述绝缘支撑件(23)的支撑面相对于所述模具(21)的轴线倾斜20～25度角。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的变压器箔式线圈的绕制方法，其特征在于，还包括
提供打底网格布(24)，绕制开始前，将所述打底网格布(24)围在所述模具(21)的外周；以及绕制完成后，将所述打底网格布(24)连同箔导体(22)一起，与所述模具(21)分离。
12.根据权利要求11所述的变压器箔式线圈的绕制方法，其特征在于，还包括
提供分接端子(25)，将该分接端子(25)焊接到所述箔导体(22)的首尾及中部。
13.一种包含箔式线圈的变压器，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的变压器箔式线圈。
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