CN111341539A - 变压器及其变压器绕组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器及其变压器绕组，冷却组件在线圈的两侧分别形成有分流油道及汇流油道，分流油道的一端形成有进油口，汇流油道远离进油口的一端形成有出油口。线圈内的多个油区通过分流油道及汇流油道实现并联。冷却油由进油口进入分流油道，并从分流油道分别进入多个油区，流过油区的冷却油在汇流油道内汇集，并最终由出油口流出。由于多个油区并联，故进入每个油区的冷却油不会流经其余的油区。也就是说，冷却油进入油区时的温度较低，且进入每个油区的冷却油的温度大致是相同的。这样，冷却油吸收热量的效果更好，且还能避免在不同油区因冷却油的温度差异而导致散热效果存在差异。因此，上述变压器及其变压器绕组的冷却效果较好。

Description

变压器及其变压器绕组

技术领域

本发明涉及输变电设备技术领域，特别涉及一种变压器及其变压器绕组。

背景技术

变压器工作时，线圈会产生大量的热量。而变压器的负载损耗与温度有关，温度越高则损耗越大。因此，变压器在工作时需要进行有效散热。目前，大部分变压器内的绕组采用油浸式冷却。即，使冷却油依次通过多个油区，以带走热量，从而达到冷却的目的。但是，现有的冷却方式冷却效果不佳，存在局部温升过高等问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有变压器的冷却效果不佳的问题，提供一种冷却效果较好的变压器及其变压器绕组。

一种变压器绕组，包括：

铁芯：

线圈，绕设于铁芯，所述线圈内部沿轴向依次形成有供冷却油流过的多个油区；及

冷却组件，安装于所述线圈，所述冷却组件在所述线圈的两侧分别形成有分流油道及汇流油道，所述分流油道及所述汇流油道均沿所述线圈的轴向延伸，所述分流油道的一端形成有进油口，所述汇流油道远离所述进油口的一端形成有出油口；

其中，所述多个油区通过所述分流油道及所述汇流油道实现并联。

在其中一个实施例中，在由所述进油口到所述出油口的方向上，所述分流油道的通流面积逐渐减小。

在其中一个实施例中，在由所述进油口到所述出油口的方向上，所述汇流油道的通流面积逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述分流油道位于所述线圈靠近所述铁芯的内侧，所述汇流油道位于所述线圈背向所述铁芯的外侧。

在其中一个实施例中，所述分流油道包括内油道及外油道，所述内油道位于所述分流油道靠近所述线圈的一侧，所述进油口位于所述外油道，所述内油道分隔为多个分别与所述多个油区连通的内腔室，所述内油道的侧壁开设有多个连通所述外油道与所述多个内腔室的分流口。

在其中一个实施例中，所述冷却组件包括：

围屏，设置于所述线圈一侧并与所述线圈配合形成所述内油道，所述分流口开设于所述围屏；

第一围板，设置于所述围屏背向所述线圈的一侧，并与所述围屏配合形成所述外油道；

第二围板，设置于所述线圈背向所述围屏的一侧，并与所述线圈配合形成所述汇流油道；及

多个挡油板，一端穿设于所述线圈内，另一段与所述围屏密封接触，以分隔出所述多个内腔室。

在其中一个实施例中，所述围屏上还开设有封油口，所述挡油板的一端穿设于所述封油口内。

在其中一个实施例中，所述挡油板穿过所述封油口的一端具有突出于所述封油口的弯折部，且所述弯折部弯折至与所述围屏的表面贴紧。

此外，本发明还提供一种变压器。该变压器包括：

壳体；及

如上述优选实施例中任一项所述的变压器绕组，所述变压器绕组收容并固定于所述壳体内。

在其中一个实施例中，所述壳体上设置有冷却回路，所述进油口及所述出油口分别与所述冷却回路的两端连通。

上述变压器及其变压器绕组，冷却油由进油口进入分流油道，并从分流油道分别进入多个油区，流过油区的冷却油在汇流油道内汇集，并最终由出油口流出。由于多个油区并联，故进入每个油区的冷却油不会流经其余的油区。也就是说，冷却油进入油区时的温度较低，且进入每个油区的冷却油的温度大致是相同的。这样，冷却油吸收热量的效果更好，且还能避免在不同油区因冷却油的温度差异而导致散热效果存在差异。因此，上述变压器及其变压器绕组的冷却效果较好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，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为本发明较佳实施例中变压器的结构示意图；

图2为图1所示变压器中局部A的放大示意图；

图3为图2所示变压器中局部A的简化结构示意图；

图4为图1所示变压器中围屏的结构示意图；

图5为图1所示变压器中挡油板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，本发明提供了一种变压器10及变压器绕组100。其中，变压器10包括变压器绕组100及壳体200。

壳体200一般为金属腔体结构，其外壁一般还设置有多种接头及接口。变压器绕组100收容并固定于壳体200内。其中，根据变压器10类型的不同，每个壳体200内可以收容一个或多个变压器绕组100。

请一并参阅图2及图3，本发明较佳实施例中的变压器绕组100包括铁芯110、线圈120及冷却组件130。

铁芯110通常由含硅量较高、表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。根据变压器10传输功率的大小，铁芯110的材料和横截面积可对应调整。根据其外形差异，铁芯110可分为环状铁芯、棒状铁芯或鼓形铁芯。图1所示的变压器10中采用的是棒状铁芯。

线圈120绕设于铁芯110。线圈120一般为铜制导线绕制而成，其线匝沿轴向按层依次排列连续绕制，具有较好的机械强度且便于绕制。线圈120的形式不限于连续式、螺旋式、纠结式等，其形状也不限于圆柱型、椭圆型等。进一步的，线圈120内部沿轴向依次形成有供冷却油流过的多个油区101。多个油区101内每层线匝之间具有间隙，故冷却油可流过油区101。经过油区101的冷却油可将线圈120工作产生的热量带走，从而达到冷却的效果。

如图2所示，线圈120的轴向指的是竖直方向。即，多个油区101沿竖直方向依次并列设置。油区101是人为划分出的区域，每个油区101对应的面积可以相同，也可彼此存在差异。

冷却组件130安装于线圈120。其中，冷却组件130在线圈120的两侧分别形成有分流油道102及汇流油道103，分流油道102及汇流油道103均沿线圈120的轴向延伸。如图2所示，分流油道102及汇流油道103沿竖直方向延伸，进入油区101的冷却油沿水平方向流动，并最终汇入汇流油道103内。由于线圈120呈环状，其两侧分别指的是内侧(朝向铁芯110的一侧)及外侧(背向铁芯110的一侧)。

分流油道102的一端形成有进油口1021，汇流油道103远离进油口1021的一端形成有出油口1031。而且，多个油区101通过分流油道102及汇流油道103实现并联。

变压器10工作时，冷却油由进油口1021进入分流油道102，并从分流油道102分别进入多个油区101，流过油区101的冷却油在汇流油道103内汇集，并最终由出油口1031流出，以将线圈120内的热量带走。

具体在本实施例中，分流油道102位于线圈120靠近铁芯110的内侧，汇流油道103位于线圈120背向铁芯110的外侧。也就是说，冷却油是由内侧进入线圈120，并由线圈120的内侧向外侧流动。线圈120的内侧更不易散热，积累的热量更多。而冷却油先进入内侧，则可以在温度较低时带走更多的热量，从而能避免线圈120内外两侧温升不一致。

需要指出的是，在其他实施例中，分流油道102与汇流油道103的位置也可对调。

另外，由于多个油区101之间相互并联，故冷却油进入油区101时的温度较低，且进入每个油区101的冷却油的温度几乎保持一致。这样，冷却油在每个油区101吸收热量的效果均更好。而且，由于进入每个油区101内的冷却油温度相同，故还能避免在不同油区101因冷却油的温度差异而导致散热效果存在差异。

冷却油最终由出油口1031流出，以将线圈120产生的热量带出壳体200外，并向外散发。具体在本实施例中，壳体200上设置有冷却回路210，进油口1021及出油口1031分别与冷却回路210的两端连通。

因此，经出油口1031流出壳体210的冷却油可汇入冷却回路210，并在冷却回路210中进行循环、散热。待冷却油的温度降低后，再由进油口1021进入分流油道102中进行下一次冷却吸热的过程。依次循环，冷却油不断地进行吸热、散热过程，从而可显著提升冷却效率。

为了提升散热效率，进一步提升冷却效果。具体在本实施中，冷却回路210上设置有散热片，散热片能增大散热面积，从而提升冷却回路210中冷却油的冷却速度。此外，变压器10的散热方式可以采用ODAF(强迫导向油循环风冷)、OFAF(强迫油循环风冷)、ONAN(油浸自冷)、ONAF(油浸风冷)等多种方式。对应的，冷却回路210上还可相应的设置油泵、风扇等结构。

需要指出的是，在其他实施例中，冷却回路210可省略，进油口1021及出油口1031可与外接的冷却油箱进行连通，同样可实现冷却油的不断循环。

在本实施例中，在由进油口1021到出油口1031的方向上，分流油道102的通流面积逐渐减小。

通流面积指的是，液体在管道中流动时，其垂直于流动方向的截面为通流截面，通流截面的面积即为通流面积。以图3所示为例，进油口1021到出油口1031的方向指的是从下往上的方向。在越靠近进油口1021的位置，分流油道102的通流面积越大，而在越远离进油口1021的位置，分流油道102的通流面积越小。因此，分流油道102呈倒置的“漏斗状”。

如此设置的原因在于：冷却油由进油口1021进入分流油道102，且冷却油沿分流油道102流动的过程中依次进入不同的油区101，故分流油道102内在越靠近进油口1021的位置冷却油的流量越大；而在越远离进油口1021的位置，冷却油的流量将逐渐减小。具体的，当在远离进油口1021的位置冷却油的流量逐渐变小时，由于分流油道102的通流面积也对应的变小，故分流油道102内冷却油的流速可大致保持不变。而分流油道102内冷却油的流速又在一定程度上决定了进入各油区101的冷却油的流量。因此，将分流油道102设置呈倒置的“漏斗状”，有利于保证流入各油区101的冷却油的流量大致相同。

进一步的，在由进油口1021到出油口1031的方向上，汇流油道103的通流面积逐渐增大。

依然以图3所示为例，在越靠近出油口1031的位置，汇流油道103的通流面积越大，而在越远离出油口1031的位置，汇流油道103的通流面积越小。因此，汇流油道103呈“漏斗状”，与分流油道102刚好相反。

如此设置的原因在于：进入个油区101的冷却油最终都会汇入汇流油道103内。因此，在越靠近出油口1031的位置，冷却油的流量越大；而在越远离出油口1031的位置，冷却油的流量越小。由于回流油道103设置呈“漏斗状”，故即使在流量较大的区域，回流油道103内冷却油的流速也能大致保持不变。这样，冷却油循环的阻力不会增大，从而有利于使进入汇流油道103内的冷却油快速流向出油口1031，避免冷却油在汇流油道103内堵塞，造成冷却油循环效率降低。

需要指出的是，在其他实施例中，分流油道102及汇流油道103还可采用其他方式来实现流速的稳定。譬如，在分流油道102及汇流油道103内均设置流量阀。

请再次参阅图3，在本实施例中，分流油道102包括内油道1022及外油道1024，内油道1022位于分流油道102靠近线圈120的一侧，进油口1021位于外油道1024。内油道1022分隔为多个分别与多个油区101连通的内腔室(图未标)。而且，内油道1022的侧壁开设有多个连通外油道1024与多个内腔室的分流口1311。

多个内腔室之间相互分隔、互不干扰，从而可靠地实现多个油区101之间的并联。内油道1022及外油道1024并列设置，且均沿线圈120的轴向延伸。

冷却组件130工作时，冷却油先由进油口1021进入外油道1024，再由分流口1311分别进入多个内腔室内。最终，冷却油由内腔室流入对应的油区101内。每个内腔室可以对应一个或者多个分流口1311。通过设置内油道1022及外油道1024，内油道1022起缓冲作用，可使进入各油区101的冷却油互不干扰。而且，进入每个内腔室的冷却油的流量由分流口1311的开口大小及外油道1024内冷却油的流速决定。因此，通过控制分流口1311的数量或尺寸，便可准确控制进入的每个油区101的流量。

冷却组件130的具体结构有多种可能，只要在线圈120两侧形成能够并联多个油区101的分流油道102及汇流油道103即可。请一并参阅图4，具体在本实施例中，冷却组件130包括围屏131、第一围板132、第二围板133及挡油板134。

围屏131的材质可以是纸板、树脂、塑料、合成材料等绝缘材料。围屏131设置于线圈120一侧并与线圈120配合形成内油道1022。内油道1022即为围屏131与线圈120表面之间的间隙。围屏131的延伸方向与线圈120表面的延伸方向一致，图4为围屏131的展开示意图。由于线圈120呈环状，其表面对应为曲面。因此。实际安装后的围屏131一般也呈弧形或环形。其中，分流口1311开设于围屏131。

第一围板132设置于围屏131背向线圈120的一侧，并与围屏131配合形成外油道1024。第一围板132的材质及形状均可与围屏131相同。第一围板132与围屏131存在间隙，从而形成外油道1024。

第二围板133设置于线圈120背向围屏131的一侧，并与线圈120配合形成汇流油道103。即，第二围板133设置于线圈120的外侧。而且，第二围板133的材质及形状也可与围屏131相同。

挡油板134为多个，其材质可以是塑料、纸板等绝缘材料。挡油板134一端穿设于线圈120内，另一段与围屏131密封接触。多个挡油板134将内油道1022分隔为多个单独的腔室，即内腔室。如图3所示，相邻的两个挡油板134之间形成一个内腔室。而且，由于挡油板134的存在，相邻的两个油区101被挡油板134隔离，从而避免两个油区101之间发生泄漏。即，线圈120位于两个相邻挡油板134之间的区域形成一个油区。

进一步的，在本本实施例中，围屏131上还开设有封油口1312，挡油板134的一端穿设于封油口1312内。

具体的，封油口1312用于挡油板134的安装，借助于封油口1312，挡油板134可插接于围屏131上，从而使得挡油板134安装更方便。

进一步的，如图5所示，在本实施例，挡油板134穿过封油口1312的一端具有突出于封油口1312的弯折部1341，且弯折部1341弯折至与围屏131的表面贴紧。

具体的，弯折部1341为图5所示折痕线上部的区域。挡油板134安装前为图5所示的展开状态，将挡油板134设置有弯折部1341一端插入封油口1312后，弯折部1341突出于围屏131的表面。然后，将弯折部1341折弯，并与围屏131的表面抵接。如此，可使挡油板134安装可靠。而且，在围屏131的限位作用下还可防止挡油板134发生窜动。

另外，在挡油板134与封油口1312的接触面还可涂布绝缘材料，从而实现更好的密封效果。

上述变压器10及其变压器绕组100，冷却油由进油口1021进入分流油道102，并从分流油道102分别进入多个油区101，流过油区101的冷却油在汇流油道103内汇集，并最终由出油口1031流出。由于多个油区101并联，故进入每个油区101的冷却油不会流经其余的油区101。也就是说，冷却油进入油区101时的温度较低，且进入每个油区101的冷却油的温度大致是相同的。这样，冷却油吸收热量的效果更好，且还能避免在不同油区101因冷却油的温度差异而导致散热效果存在差异。因此，上述变压器10及其变压器绕组100的冷却效果较好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对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 (10)

1.一种变压器绕组，其特征在于，包括：

铁芯：

线圈，绕设于铁芯，所述线圈内部沿轴向依次形成有供冷却油流过的多个油区；及

冷却组件，安装于所述线圈，所述冷却组件在所述线圈的两侧分别形成有分流油道及汇流油道，所述分流油道及所述汇流油道均沿所述线圈的轴向延伸，所述分流油道的一端形成有进油口，所述汇流油道远离所述进油口的一端形成有出油口；

其中，所述多个油区通过所述分流油道及所述汇流油道实现并联。

2.根据权利要求1所述的变压器绕组，其特征在于，在由所述进油口到所述出油口的方向上，所述分流油道的通流面积逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的变压器绕组，其特征在于，在由所述进油口到所述出油口的方向上，所述汇流油道的通流面积逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的变压器绕组，其特征在于，所述分流油道位于所述线圈靠近所述铁芯的内侧，所述汇流油道位于所述线圈背向所述铁芯的外侧。

5.根据权利要求1所述的变压器绕组，其特征在于，所述分流油道包括内油道及外油道，所述内油道位于所述分流油道靠近所述线圈的一侧，所述进油口位于所述外油道，所述内油道分隔为多个分别与所述多个油区连通的内腔室，所述内油道的侧壁开设有多个连通所述外油道与所述多个内腔室的分流口。

6.根据权利要求5所述的变压器绕组，其特征在于，所述冷却组件包括：

围屏，设置于所述线圈一侧并与所述线圈配合形成所述内油道，所述分流口开设于所述围屏；

第一围板，设置于所述围屏背向所述线圈的一侧，并与所述围屏配合形成所述外油道；

第二围板，设置于所述线圈背向所述围屏的一侧，并与所述线圈配合形成所述汇流油道；及

多个挡油板，一端穿设于所述线圈内，另一段与所述围屏密封接触，以分隔出所述多个内腔室。

7.根据权利要求6所述的变压器绕组，其特征在于，所述围屏上还开设有封油口，所述挡油板的一端穿设于所述封油口内。

8.根据权利要求7所述的变压器绕组，其特征在于，所述挡油板穿过所述封油口的一端具有突出于所述封油口的弯折部，且所述弯折部弯折至与所述围屏的表面贴紧。

9.一种变压器，其特征在于，包括：

壳体；及

如上述权利要求1至8任一项所述的变压器绕组，所述变压器绕组收容并固定于所述壳体内。

10.根据权利要求9所述的变压器，其特征在于，所述壳体上设置有冷却回路，所述进油口及所述出油口分别与所述冷却回路的两端连通。

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