CN109830371B - 基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法及该线圈 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压脉冲变压器次级线圈及制造方法，针对现有无胶次级线圈制作工序复杂、制作周期较长，导致实用性不高，难以满足实际工作需求的缺陷，提供基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法及该线圈。其中，该方法包括如下步骤：1)通过湿法成型工艺制作纸质内锥筒；2)在纸质内锥筒上缠绕细线径绕线和间隔线，制作线圈绕线中间层；3)纸质内锥筒外表面定型；具体而言，在绕制好细线径绕线和间隔线的纸质内锥筒上淋水一段时间，使纸质内锥筒外表面向线圈绕线和间隔线的相邻匝间的内三角区膨胀、变形，形成波浪状接触面；4)拆除松紧带以及间隔线；5)制作纸质外锥筒，同时对其内表面定型；6)去掉锥形基筒。

Description

基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法及该 线圈

技术领域

本发明涉及一种高压脉冲变压器次级线圈及制造方法，具体涉及基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法及该线圈。

背景技术

俄罗斯的Sinus系列高电压脉冲发生器采用带开路磁芯的高耦合变压器与同轴形成线一体化的紧凑结构。

变压器的初级线圈和次级线圈均嵌入同轴脉冲形成线内部；次级线圈具有线径细、匝数多的特点，其设置于形成线的内磁芯和外磁芯之间。

常用的次级线圈以电工纸板为基筒，采用固化胶胶粘方式把细线径导线绕制固定在纸质基筒上，这种胶粘线圈的固化胶层存在微小的空气泡。在对次级的形成线充电的过程中，内磁芯为高电位，次级线圈两端承受高电压；此时，胶层中气隙内电场明显增强，易发生气体放电现象，导致线圈烧毁，变压器无法正常工作。

现有技术中，通过对形成线介质加载高气压以提高介质的高电压绝缘性能；但是，高气压不能改善固化胶层内微气泡的常压形态，胶层气泡仍容易发生高电压击穿。

中国专利公开的“无胶式锥形高压脉冲变压器次级线圈”(申请号：ZL201510381708.0)提出了一种无胶化的线圈结构，虽然该结构解决了现有锥形次级线圈制作中由于涂胶工艺带来的气体放电问题，提高了线圈匝间绝缘性能，保证了锥形次级线圈整体绝缘强度。但是，由于该线圈需采用渔线固定绕线使得制作工序复杂，为保证绕线的均匀性也导致制作周期较长；因而实用性不高，难以满足实际工作需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有无胶次级线圈制作工序复杂、制作周期较长，导致实用性不高，难以满足实际工作需求的不足，而提供基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法及该线圈，适用于大型线圈，相对密绕线圈，疏绕线圈的纸筒结构强度更好、不宜变形，使用年限更长。

另外，因锥状线圈的两端场强大，锥状线圈两端的绕线采用疏绕更有利于绝缘，但为了保证有足够数量的匝数，本发明可以在锥状线圈的中间主体段绕线采用密绕方式，而在两端采用疏绕方式。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：

1)制作纸质内锥筒

在锥形基筒上通过湿法成型工艺制作纸质内锥筒；

2)制作线圈绕线中间层

在纸质内锥筒上缠绕细线径线圈绕线和间隔线，制作包含线圈绕线和间隔线的线圈绕线中间层，所述线圈绕线中间层包括间隔线与线圈绕线间隔缠绕段；

3)纸质内锥筒外表面定型

在绕制好细线径线圈绕线和间隔线的纸质内锥筒表面缠绕松紧带，淋水数分钟，使纸质内锥筒外表面向线圈绕线和间隔线的相邻匝间的内三角区膨胀、变形；

并且纸质内锥筒的外表面在湿法成型的高温干燥过程中形成波浪状接触面；

4)拆除松紧带和间隔线；

拆除松紧带和间隔线，在纸质内锥筒表面形成线圈绕线锥筒，此时的纸质内锥筒表面只剩下形成线圈绕线锥筒；

5)制作纸质外锥筒，同时对其内表面定型

以线圈绕线锥筒为基底，在线圈绕线锥筒上通过湿法成型工艺制作纸质外锥筒；

在制作纸质外锥筒的过程中，其内表面向线圈绕线锥筒相邻匝间的外侧区域紧缩、变形，在湿法成型的高温干燥过程中纸质外锥筒的内表面形成波浪状接触面；

6)去掉锥形基筒，即可得锥状无胶次级疏绕线圈。

进一步地，步骤2)制作线圈绕线中间层中，在纸质内锥筒两端和中间段，所述线圈绕线和间隔线均沿锥形基筒轴向间隔连续缠绕。

进一步地，所述线圈绕线疏绕时相邻匝间隙为线圈绕线直径的1～3倍。

进一步地，步骤2)制作线圈绕线中间层中，在纸质内锥筒两端沿轴向间隔缠绕线圈绕线和间隔线，在纸质内锥筒中间段沿轴向缠绕线圈绕线。

进一步地，所述间隔线直径为线圈绕线直径的1～4倍。

利用上述基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法制备的锥状无胶次级疏绕线圈，其特殊之处在于：

包括由内至外同轴且紧密贴合的纸质内锥筒、线圈绕线锥筒和纸质外锥筒；所述纸质内锥筒与线圈绕线紧密贴合的外接触面以及纸质外锥筒与线圈绕线紧密贴合的内接触面呈波浪状；

所述纸质内锥筒和纸质外锥筒在线圈绕线疏绕的匝间隙紧密贴合。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明的锥状次级线圈采用湿法成型的纸筒固定线圈绕线，替代用胶固定绕线的传统方式，实现了无胶化，解决了脉冲变压器中锥状高压次级线圈的长寿命和高可靠性的问题；

采用波浪状的接触面，起到对线圈中间层沿锥面方向和径向的固定作用，能够有效实现对线圈绕线的固定；对于大型线圈来说，相对密绕线圈，疏绕线圈的纸筒结构强度更好、不宜变形，使用年限更长。

2、本发明疏绕线圈的匝间隙为绕线线径的1～3倍，能够实现匝间隙参数的优化分布，改善线圈的绝缘性能；

3、本发明锥状次级线圈结构简单，绕线均匀性好，匝间绝缘好；并易于实现，具有较短的制作周期。

附图说明

图1是本发明锥状次级线圈完全疏绕的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明锥状次级线圈两端疏绕的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明方法中，在纸质内锥筒上缠绕细线径线圈绕线和间隔线制作线圈绕线中间层的示意图，其中线圈两端为疏绕；

图4是本发明方法中，对纸质内锥筒外表面定型处理后的示意图，其中线圈两端为疏绕；

图5是本发明方法中，拆除间隔线后，在纸质内锥筒表面形成线圈绕线锥筒的示意图；

图中各标号的说明如下：

1-纸质外锥筒，2-线圈绕线，3-纸质内锥筒，4-锥形基筒，5-间隔线。

具体实施方式

锥状线圈的两端场强大，锥状线圈两端的绕线疏绕是利于绝缘的，有些场合为了保证足够数量的匝数，锥状线圈的中间主体段绕线密绕。通过改变间隔线的粗细，可以进一步地调整线圈绕线匝间隙的优化分布。

本实施例提供一种锥状无胶次级疏绕线圈，该次级线圈整体呈薄壁锥筒结构，包括由内至外同轴且紧密贴合的纸质内锥筒3、线圈绕线2锥筒和纸质外锥筒1；纸质内锥筒3与线圈绕线2锥筒紧密贴合的外接触面以及纸质外锥筒1与线圈绕线2锥筒紧密贴合的内接触面呈波浪状；纸质内锥筒和纸质外锥筒在线圈绕线疏绕的匝间隙紧密贴合。波浪状的接触面起到线圈绕线2锥筒沿锥面方向和径向的固定作用。

线圈绕线2的疏绕是通过在绕线匝间增加间隔线实现，制作工艺涉及间隔线的加入和拆除，整个过程需要3次湿法成型。制作工艺的主要环节为：在纸质内锥筒3外表面同时缠线圈绕线2和间隔线5；然后改变纸质内锥筒3外表面的形貌，便于拆除间隔线5时线圈绕线2保持不松动；最后制作纸质外锥筒1进行加固。由于湿法成型干燥温度约90～110℃，线圈绕线和间隔线耐110℃及以上高温，细线径线圈绕线采用漆包线或三层绝缘线。

为确保间隔线5拆除时，不松动线圈绕线2，要求间隔线5的直径要比线圈绕线2大；当间隔线5的直径大于线圈绕线2的4倍时，间隔线5相邻匝之间的线圈绕线2位置不固定，制成的线圈绕线2锥筒均匀性差。因此要求间隔线5的直径为线圈绕线2线径的1～4倍，疏绕的线圈绕线2相邻匝间隙为线圈绕线2线径的1～3倍。

图1和图2是次级线圈完全疏绕和两端局部疏绕的结构示意图，工艺制作的过程和步骤是完全一样的，图1线圈是完全疏绕，其为图2局部疏绕的特例，制作上比完全疏绕也简单一些。

本实施还公开了制造该锥状无胶次级疏绕线圈的方法，具体步骤如下：

1)制作纸质内锥筒

在铝质的锥形基筒4上通过湿法成型工艺制作纸质内锥筒3；纸质内锥筒3表面的锥面内沉槽深0.5mm，为便于线圈绕线2和间隔线5在端部固定，纸质内锥筒3两端的螺旋槽宽1mm、深0.5mm。

湿法成型工艺是应用于电力变压器绝缘结构件中的成熟工艺，具体方法是在先在基筒外敷多层湿纸，然后捆绑紧缩带，经过一定时间的高温干燥，最终形成干燥、有一定机械强度的固态纸质部件。

2)制作线圈绕线中间层

如图3所示，在纸质内锥筒3上同时缠绕细线径线圈绕线2和间隔线5，制作包含线圈绕线2和间隔线5的线圈绕线中间层，线圈绕线中间层包括间隔线5与线圈绕线2间隔缠绕段；细线径绕线为外径是0.34mm的漆包线，间隔线采用外径是0.61mm的漆包线。

在纸质内锥筒3上同时缠绕细线径线圈绕线2和间隔线5，可以选择在纸质内锥筒3的两端部间隔缠绕线圈绕线2和间隔线5，在中间段仅缠绕线圈绕线2，或者线圈绕线2和间隔线5均沿锥形基筒4轴向连续间隔缠绕，线圈绕线2和间隔线5的排布方式可根据实际需要进行合理设计。

3)纸质内锥筒外表面定型

如图4所示，在绕制好细线径线圈绕线2和间隔线5的纸质内锥筒表面缠绕松紧带，淋水一段时间，缠绕松紧带为湿法成型过程中的一个常用做法，使纸质内锥筒3外表面向绕线和间隔线锥筒相邻匝间的内三角区膨胀、变形，形成波浪状接触面，并且纸质内锥筒3的外表面在湿法成型的高温干燥过程中形成波浪状接触面(该波浪表面通过高温干燥过程固化成型)；

4)拆除松紧带以及间隔线；

如图5所示，在内锥筒波浪状外表面固化成型后，拆除线圈绕线和间隔线锥筒外侧的松紧带，然后拆除间隔线，在纸质内锥筒3表面形成线圈绕线2锥筒(此时的纸质内锥筒3表面只剩下形成线圈绕线锥筒)；

5)制作纸质外锥筒，同时对其内表面定型

以不包含间隔线5的线圈绕线2锥筒为基底，在线圈绕线2锥筒上通过湿法成型工艺制作纸质外锥筒1；

在制作纸质外锥筒1的过程中，其内表面向线圈绕线2锥筒相邻匝间的外侧三角区紧缩、变形，在湿法成型的高温干燥过程中纸质外锥筒1的内表面形成波浪状接触面；

6)在纸质内锥筒3的小端开设剥线槽，调整细线径绕线的线头；去掉锥形基筒4；在纸质外锥筒1大端内侧开设剥线槽，调整细线径绕线的线头；开设油孔。

7)去掉锥形基筒。

制作完成的线圈存放在干燥密闭环境，防止纸质锥筒吸潮，使用前去掉锥形基筒，即可得锥状无胶次级疏绕线圈。

上述实施例为本发明实现的优选方案，并非限定性穷举，在相同构思下本发明还可以有其他变换形式。需要说明的是，在不脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制作纸质内锥筒

在锥形基筒(4)上通过湿法成型工艺制作纸质内锥筒(3)；

2)制作线圈绕线中间层

在纸质内锥筒(3)上缠绕细线径线圈绕线(2)和间隔线(5)，制作包含线圈绕线(2)和间隔线(5)的线圈绕线中间层，所述线圈绕线中间层包括间隔线(5)与线圈绕线(2)间隔缠绕段；

3)纸质内锥筒外表面定型

在绕制好细线径线圈绕线(2)和间隔线(5)的纸质内锥筒(3)表面缠绕松紧带，淋水一段时间，使纸质内锥筒(3)外表面向线圈绕线(2)和间隔线(5)的相邻匝间的内三角区膨胀、变形；

并且纸质内锥筒(3)的外表面在湿法成型的高温干燥过程中形成波浪状接触面；

4)拆除松紧带和间隔线；

拆除松紧带和间隔线(5)，在纸质内锥筒(3)表面形成线圈绕线(2)锥筒；

5)制作纸质外锥筒，同时对其内表面定型

以线圈绕线(2)锥筒为基底，在线圈绕线(2)锥筒上通过湿法成型工艺制作纸质外锥筒(1)；

在制作纸质外锥筒(1)的过程中，其内表面向线圈绕线(2)锥筒相邻匝间的外侧区域紧缩、变形，在湿法成型的高温干燥过程中纸质外锥筒(1)的内表面形成波浪状接触面；

6)去掉锥形基筒(4)，即可得锥状无胶次级疏绕线圈。

2.根据权利要求1所述的基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法，其特征在于：

步骤2)制作线圈绕线中间层中，所述线圈绕线(2)和间隔线(5)均沿锥形基筒(4)轴向连续间隔缠绕。

3.根据权利要求2所述的基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法，其特征在于：

所述线圈绕线(2)相邻匝间隙为线圈绕线(2)直径的1～3倍。

4.根据权利要求1所述的基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法，其特征在于：

步骤2)制作线圈绕线中间层中，在纸质内锥筒(3)两端沿轴向间隔缠绕线圈绕线(2)和间隔线(5)，在纸质内锥筒(3)中间段沿轴向缠绕线圈绕线(2)。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法，其特征在于：

所述间隔线(5)直径为线圈绕线(2)直径的1～4倍。

6.利用权利要求1至5任一所述基于湿法成型工艺制造锥状无胶次级疏绕线圈的方法制备的锥状无胶次级疏绕线圈，其特征在于：

包括由内至外同轴且紧密贴合的纸质内锥筒(3)、线圈绕线(2)锥筒和纸质外锥筒(1)；

所述纸质内锥筒(3)与线圈绕线(2)紧密贴合的外接触面以及纸质外锥筒(1)与线圈绕线(2)紧密贴合的内接触面呈波浪状；

所述纸质内锥筒(3)和纸质外锥筒(1)在线圈绕线(2)疏绕的匝间隙紧密贴合。

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