CN108496230A - 竖直的绕组装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种绕组装置(8)，其具有多个沿轴向叠置的绕组区段(2a…2n)，所述绕组区段导电地相互连接以形成串联电路，绕组装置还具有用于保持各绕组区段相互间隔的保持器件，所述保持器件具有高耐压强度并且其中盘式绕组以较小的距离相互连接，按照本发明建议，保持器件具有至少一个保持元件(9a、9b)，所述保持元件延伸到至少两个并排布置的绕组区段(2a…2n)中，其中，所述保持元件(9a、9b)与其延伸进入的绕组区段(2a…2n)固定地连接。

Description

竖直的绕组装置
本发明涉及一种绕组装置，其具有多个沿轴向叠置的绕组区段，所述绕组区段导电地相互连接以形成串联电路，绕组装置还具有用于保持多个绕组区段相互间隔的保持器件。
这种绕组装置由长期实践已知。因此在附图1中示出按照现有技术的绕组装置，所述绕组装置还未用浇注树脂浇注或者换而言之嵌入浇注树脂中。可以看出绕组装置1由竖直堆叠的绕组区段(或称“绕组组件”)2a、2b、…、2n组成，其中，绕组区段2a、2b、…、2n导电地相互连接，因此形成串联电路。绕组区段2a…2n由相叠地卷绕的绕组层组成，其中，每个绕组区段2a…2n通过绕组层沿径向的卷绕而增大。这些绕组区段在实践中通常称为盘式绕组2a、…、2n。为了使盘式绕组2a、…、2n相互以一定的距离(由于所要求的绕组装置的耐压强度需要保持所述距离)彼此堆叠，设有保持块3，它们作为保持器件装入盘式绕组2a、…、2n之间。这种块状的保持器件的缺点在于，其大面积地桥接盘式绕组2a、…、2n之间的绝缘件。此外，(作为导体绝缘件视具体情况可能卷绕在绕组区段中的)绝缘膜的突出部被压平。这同样使得之后的固体绝缘变差。
图2示意性地示出按照图1的绕组装置1，其中，绕组装置1嵌入由绕组绝缘材料制成的固体的绕组绝缘套4中。绕组装置1形成高压绕组，只在图2中示出了高压绕组的右侧的剖面。可以看出的是，高压绕组包围低压绕组5，低压绕组又包围铁芯的腿柱6。低压绕组5以及形成高压绕组的绕组装置1是变压器的一部分，所述变压器在图2中示意性地作为现有技术示出。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种本文开头所述类型的绕组装置，其具有较高的耐压强度并且其中的各绕组区段被布置成彼此间隔较小的距离。
该技术问题按本发明由此解决，即保持器件具有至少一个保持元件，所述保持元件延伸到至少两个并排布置的绕组区段中，其中，所述保持元件与其延伸进入的绕组区段固定地连接。
按照本发明设置保持元件，其延伸到绕组区段中并且与绕组区段平面地连接。在本发明的范围内避免使用块状保持元件(这样的块状保持元件能桥接之后通过浇注在绕组区段之间设置的绝缘件)。此外，杜绝了薄膜绝缘件被压平。按照本发明，保持元件可以在卷绕绕组区段时置入彼此绝缘的绕组层的电导体之间。以此方式，保持元件在两个叠置的绕组层之间延伸并且由此与绕组层平面地连接。
有利地，每个绕组区段与至少一个保持元件相连。按照这种有利的扩展设计，绕组装置的所有绕组区段通过保持元件相互连接。换而言之，整个绕组装置只通过按照本发明的保持元件相互连接。
相宜地，每个保持元件设计为扁平的插入条。扁平的插入条可以方便地在卷绕绕组区段时置入绕组层之间。
插入条例如只在两个并排布置的绕组区段中延伸。备选地，插入条设计为这么长，使得其一体件式地延伸通过串联电路的所有绕组区段。扁平的插入条具有的优点是，插入条在较大面积上贴靠在插入条延伸进入的绕组区段上。
相宜地，每个绕组区段具有相叠地卷绕的绕组层，其中，绕组层彼此绝缘并且具有电导体。所述电导体例如是带状的扁平金属导体，其中，绝缘薄膜卷绕在金属导体之间，所述绝缘薄膜提供在电导体之间的必要电绝缘。备选地，电导体具有绝缘漆。
按照与之相关地相宜的扩展设计，每个保持元件在相叠地卷绕的绕组层之间延伸并且与绕组层中的至少一层固定相连。有利地，每个保持元件与保持元件在其间延伸的两个绕组层固定相连。
按照与之相关地相宜的扩展设计，所述保持元件成对地布置并且径向间隔地在绕组区段之间延伸。换而言之，一对的两个保持元件沿径向并排地作为双保持件延伸。
相宜地，为了进一步稳定绕组区段，所述绕组层至少部分地固定相连。绕组层的相互连接相宜地通过硬化的树脂实现。树脂例如可以置入绕组层之间。树脂也可以作为预浸料坯的部件置入，其中，树脂处于B状态下。预浸料坯在室温时具有粘接特性，因此绕组层已经在卷绕时被相互连接。通过对整个绕组装置的预热，预浸料坯硬化，因此接着实现了绕组层之间的稳定连接。这种附加的稳定化提高了绕组装置的机械强度并且简化了接下来用树脂对串联电路的浇注。术语“预浸料坯或者说预浸纤维(Prepreg)”来自英语并且是“pre-impregnated fibres”的简称，德语可以翻译为“Fasern”。术语“Prepreg”在此用于纤维产品，其以未完全硬化的树脂浸渍。
相宜地，每个保持元件由玻璃纤维织物构成，所述玻璃纤维织物用树脂并且尤其是环氧树脂浸渍。在与之相关地有利的扩展设计中，保持元件的热膨胀系数与之后用于整个绕组装置的树脂绝缘件的膨胀系数适配。
相宜地，每个保持元件与其延伸进入的绕组区段粘接。保持元件与绕组区段的粘接又通过相宜地没有完全硬化的预浸料坯实现。通过引入热量，预浸料坯硬化，从而加强了保持元件与相应的绕组区段之间的连接。
相宜地，每个绕组区段是设计为盘状的盘式绕组。盘式绕组设计为环状。盘式绕组的绕组层只在共同的水平层中延伸。在卷绕时，每个绕组层只沿轴向增大盘式绕组。
绕组区段例如由唯一的一根导体构成，所述导体连续地卷绕。
如之前已经阐述的那样，相宜的是绕组区段至少部分嵌入绕组绝缘件中，所述绕组绝缘件由固体的绕组绝缘材料构成。这种固体的绕组绝缘材料例如是本领域技术人员充分已知的环氧树脂。这种通过固体绝缘的绕组装置也称为浇注树脂绕组。
按照本发明的另一设计方案，设有至少一个底座元件，所述底座元件与绕组区段之一相连并且设置用于承载整个绕组装置。在此，每个底座元件相宜地具有底座绝缘区段，所述底座绝缘区段由电绝缘的固体的绝缘材料构成。底座元件的端部区域放在构件上，其中，底座绝缘区段提供必要的电绝缘。绕组区段在运行时处于高压电势。底座元件实现了串联连接的绕组区段的竖立式浇注并且由此形成固体绕组绝缘件的较厚内壁。以此方式，按照本发明的绕组装置可以在相同的尺寸设计中用于更高的电压。
本发明还涉及一种用于制造绕组装置的方法，其中，卷绕绕组区段，所述绕组区段具有由彼此绝缘的电导体构成的绕组层，在卷绕时，在绕组层之间置入至少一个保持元件，从而使至少一个保持元件在至少两个绕组区段之间延伸，将绕组装置直立地用绝缘材料浇注并且加热以使绝缘材料硬化。
相宜地，在置入保持元件之后预热绕组装置，从而使每个保持元件与其延伸进入的绕组区段连接。通过预热绕组装置，不只可以使每个保持元件与相应的绕组区段相连，此外，在本发明的有利变型方案中，也实现了盘式绕组的绕组层之间的预浸料坯的连接。
本发明的其它相宜的设计方案和优点是以下参照附图对本发明实施例的说明的主题，其中，相同的附图标记表示作用相同的构件，并且在附图中：
图1示出在浇注之前的按照现有技术的绕组装置；
图2示意性地示出剖切具有浇注之后的按照图1的绕组装置的浇注树脂变压器得到的剖视图；
图3示出按照本发明的绕组装置的一个实施例在浇注之后的情形并且
图4示意性地示出按照本发明的方法的一个实施例。
图1和图2示出按照现有技术的绕组装置1在浇注之前或者之后的情形并且已经在之前进行了描述。
图3以剖切按照本发明的变压器7得到的剖面示意性地示出一个实施例，所述变压器具有铁芯的腿柱6以及低压绕组5和按照本发明的绕组装置8的一个实施例，所述绕组装置在此用作高压绕组。可以看出的是，保持器件9a和9b在盘式绕组2a、2b、…、2n之间延伸。保持器件9a和9b分别设计为扁平的插入条并且分别一体件式地延伸通过绕组装置8的所有盘式绕组2a、2b、…、2n。此外，在图3中可以看出每个绕组区段2a、2b、…、2n的绕组层10。绕组层10在图3所示的实施例中从朝向腿柱6的内侧沿径向11向外卷绕。因此，随着绕组层10数量的增加，每个绕组区段2a、…、2n从内向外增大。保持器件9a和9b在绕组层之间延伸并且与之固定连接，从而使绕组区段2a、…、2n彼此相间隔地由保持器件9a和9b保持。出于此原因可行的是，将绕组区段2a、2b、…、2n在没有绕组支架的情况下自由竖立地以液态形式的绕组绝缘材料对其进行浇注并且接着通过加热使绕组绝缘材料完全硬化。以此方式提供成本低廉的绕组装置8，其中，绕组绝缘件4可以具有可自由选择的1mm至50mm内壁厚度。由图3还可以看出，绕组层10环状地在水平层中延伸，因此绕组区段2a、…、2n形成所谓的盘式绕组。所述盘式绕组2a、…、2n在周向上封闭，其中，腿柱6与低压绕组5共同地在每个盘式绕组的内部延伸。
图4示出将保持元件9a卷绕在绕组区段2a、…、2n中的过程。可以看出，例如由铝制成的金属带状导体12与绝缘薄膜13共同地卷绕在已经展开的绕组层10上。在此，首先插入作为保持器件的插入条9a。插入条9a由玻璃纤维预浸料坯制成。插入条9a的预浸料坯没有完全硬化。由此卷绕的保持元件9a在保持元件9b卷绕在稍后的绕组层中之后被预热，从而在相应的绕组区段或者盘式绕组2a、…、2n与预浸料坯9a、9b之间形成固定连接。接着可以移除绕组支架，其中，保持元件9a和9b在没有绕组绝缘件4的情况下保持盘式绕组2a、…、2n相间隔。可以省去按照现有技术的块状间隔保持件。
在图4中还可以看出，在绝缘薄膜13上设计有菱形区域。在这些菱形区域中，绝缘薄膜13在两侧用点状施加的树脂14浸渍，所述树脂处于所谓的B状态下并且用作层连接器件。这种处于B状态下的树脂也能够以预浸料坯的形式引入并且具有粘接特性。如保持元件20a和20b的预浸料坯那样，层连接器件14的树脂也在两侧硬化，从而使相叠地卷绕的层机械地固定相连。
以此方式提供绕组区段2a、…、2n的固定连接，因此绕组支架15尤其可以在预浸料坯的预热之后被移除并且绕组装置可以竖立地被液态的绕组绝缘材料浇注。如果绕组区段2a配设有附图中未示出的底座元件，则可以实现更多优点，绕组区段2a、…、2n可以作为堆叠放在所述底座元件上。

Claims (18)

1.一种绕组装置(8)，具有
-多个沿轴向叠置的绕组区段(2a…2n)，它们导电地相互连接以形成串联电路，和
-用于保持所述多个绕组区段相互间隔的保持器件，
其特征在于，
所述保持器件具有至少一个保持元件(9a、9b)，所述保持元件延伸到至少两个并排布置的绕组区段(2a…2n)中，其中，所述保持元件(9a、9b)与其延伸进入的绕组区段(2a…2n)固定地连接。
2.按权利要求1所述的绕组装置(8)，
其特征在于，每个绕组区段与至少一个保持元件相连。
3.按前述权利要求之一所述的绕组装置(8)，
其特征在于，每个保持元件设计为扁平的插入条(9a、9b)。
4.按前述权利要求之一所述的绕组装置(8)，
其特征在于，每个绕组区段(2a…2n)具有相叠地卷绕的绕组层(10)，其中，绕组层(10)彼此绝缘并且具有电导体。
5.按权利要求4所述的绕组装置(8)，
其特征在于，每个保持元件(9a、9b)在相叠地卷绕的绕组层(10)之间延伸并且与绕组层(10)中的至少一层固定相连。
6.按权利要求4或5所述的绕组装置(8)，
其特征在于，所述保持元件(9a、9b)成对地彼此径向间隔地在绕组区段(2a…2n)之间延伸。
7.按权利要求4、5或6所述的绕组装置(8)，
其特征在于，所述绕组层(10)至少部分地固定相连。
8.按权利要求7所述的绕组装置(8)，
其特征在于，所述绕组层(10)借助硬化的树脂固定相连。
9.按前述权利要求之一所述的绕组装置(8)，
其特征在于，每个保持元件(9a、9b)由预浸料坯构成。
10.按权利要求9所述的绕组装置(8)，
其特征在于，所述预浸料坯由玻璃纤维构成。
11.按前述权利要求之一所述的绕组装置(8)，
其特征在于，每个保持元件(9a、9b)与其延伸进入的绕组区段(2a…2n)粘接。
12.按前述权利要求之一所述的绕组装置(8)，
其特征在于，每个绕组区段是设计为盘状的盘式绕组(2a…2n)。
13.按前述权利要求之一所述的绕组装置(8)，
其特征在于，设有至少部分地包围绕组区段(2a…2n)的绕组绝缘件(n)，所述绕组绝缘件由固体的绕组绝缘材料构成。
14.按前述权利要求之一所述的绕组装置(8)，
其特征在于，设有至少一个底座元件，所述底座元件与绕组区段(2a…2n)相连并且设置用于承载整个绕组装置(8)。
15.按权利要求14所述的绕组装置(8)，
其特征在于，每个底座元件具有底座绝缘区段，所述底座绝缘区段由电绝缘的固体的底座绝缘材料构成。
16.按权利要求15所述的绕组装置(8)，
其特征在于，底座绝缘材料被嵌入由固体的绕组绝缘材料构成的绕组绝缘件中。
17.一种用于制造绕组装置的方法，其中，
-卷绕绕组区段(2a…2n)，所述绕组区段具有由彼此绝缘的电导体构成的绕组层(2a…2n)，
-在卷绕时，在绕组层(10)之间置入至少一个保持元件(9a、9b)，从而使至少一个保持元件在至少两个绕组区段(2a…2n)之间延伸，
-将绕组装置(8)直立地用绝缘材料浇注并且
-加热绕组装置(8)以使绝缘材料硬化。
18.按权利要求17所述的方法，
其特征在于，在置入保持元件(9a、9b)之后预热绕组装置(8)，从而使每个保持元件(9a、9b)与其延伸进入的绕组区段(2a…2n)连接。
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