CN111670481A - 具有用于夹紧可磁化的磁芯的压紧板的电气设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于与高压线连接的电气设备(1)、例如火车变压器。该电气设备(1)具有可磁化的磁芯(2)、至少一个布置在所述磁芯(2)的邻近处的绕组(5、6)和填充有绝缘流体的壳体(9、10)，在该壳体(9、10)中布置有至少一个绕组(5、6)。所述磁芯(2)的至少部分区段布置在所述壳体(9、10)的外部。为了能够实现稳定地夹持由两个半体构成的磁芯，在此建议，所述磁芯(2)完全布置在两个彼此相对置的压紧板(11、12)之间，用于夹紧所述磁芯(2)的受拉元件(13)在所述两个压紧板(11、12)之间延伸。

Description

具有用于夹紧可磁化的磁芯的压紧板的电气设备
本发明涉及一种用于与高压线连接的电气设备，其具有可磁化的磁芯、至少一个布置在所述磁芯的邻近处的绕组和填充有绝缘流体的壳体，在该壳体中布置有至少一个绕组，其中，所述磁芯的至少部分区段布置在所述壳体的外部。
这样的电气设备由专利文献WO 2016/038222 A1已知。在此文献中公开了一种变压器，该变压器具有空气冷却的铁磁芯，该铁磁芯具有多个磁芯柱，这些磁芯柱分别延伸穿过流体密封的壳体。两个磁芯柱通过上轭和下轭相互连接以形成闭合的磁回路。变压器的绕组成对布置在两个并排的壳体中，这两个壳体填充有绝缘流体。为了将绕组夹紧在磁芯上设有两个夹紧框架，这两个夹紧框架分别由两个彼此相对置的压紧支架构成。两个压紧支架在上轭或下轭的侧面延伸，其中，通过压紧支架的横向夹紧，夹紧框架固定地保持在磁芯上，并且同时磁芯的彼此面状地贴靠的电工钢片彼此夹紧。通过如此安装的压紧框架还实现了将绕组稳定地固持在相应的磁芯柱上。
由专利文献EP 2 929 551 B1同样已知一种变压器，该变压器具有空气冷却的磁芯和封装在磁芯柱上的绕组。
前述电气设备存在的缺点是，通过在那里介绍的支架不能使用由两个半体构成的磁芯。
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种前述类型的电气设备，通过该电气设备还能够实现对由两个半体构成的磁芯的稳定固持。
本发明通过如下方式解决该技术问题，即，所述磁芯完全布置在两个彼此相对置的压紧板之间，用于夹紧所述磁芯的受拉元件在所述两个压紧板之间延伸。
按照本发明，所述磁芯总体布置在两个彼此相对置的压紧板之间。换言之，整个磁芯以其所有区段在压紧板之间延伸。通过压紧板引入磁芯中的挤压力平行于绕组的和延伸穿过绕组的磁芯区段的纵向定向。以这种方式还能够固定由多件构成的磁芯。在此，彼此夹紧的磁芯件、例如磁芯半体可以在其外轮廓上彼此接触，或者必要时相对彼此保持距离从而在两个磁芯半体之间限定空气隙。由通过受拉元件彼此连接的压紧板提供稳定的保持框架，该保持框架适合于廉价地固定磁芯、壳体和绕组。压紧板和受拉元件原则上可以由任意的材料构成。但有利地，压紧板和受拉元件由不导电的材料、例如纤维增强塑料构成。
由于按照本发明的保持设计方案可以省去另外的用于固持电气设备的装配部件。以此方式提供了一种有效且紧凑的电气设备，该电气设备能快速且简单地装配。
根据本发明的优选变型，所述磁芯具有磁芯柱，这些磁芯柱通过下轭和上轭相互连接，其中，所述上轭在端侧支撑在上压紧板上，并且所述下轭在端侧支撑在下压紧板上。以这种方式，磁芯形成闭合的磁路，这业已证明是特别适宜的。磁芯柱沿平行于压紧力定向的纵向方向延伸。
在本发明的范围内，磁芯例如设计为切割带磁芯(或者说有空隙的带形磁芯)，切割带磁芯通常借助于绑带或夹子固定。在此，绑带沿着围绕切割带磁芯的外周设置并且在外周机械地固定。使用带箍来固定。通过绑带的夹紧力产生用于卷绕的磁芯的需要的机械保持力。与此不同的是，根据现有技术使用具有弹簧特性的夹子，该夹子将切割带磁芯的磁芯半体彼此压紧。在此，通常使用导电的金属元件，在电气设备的运行中在金属元件中感应产生涡流，该涡流引起损耗并且对电气设备的效率产生不利影响。
为了简化装配，在本发明的范围内有利的是，至少一个压紧板具有用于容纳所述磁芯的轭的区段的凹空。该凹空有利地设计为与轭的由凹空容纳的区域形状互补。由于该形状互补的设计一方面能够实现按照本发明的电气设备的更紧凑的构造。此外还简化了电气设备的装配并且提高了稳定性。
根据本发明的变型，电气设备是变压器、尤其轨道车辆的变压器。与此不同的是，电气设备设计为扼流圈。
根据本发明的优选变型，所述磁芯具有两个相对彼此平行布置的磁芯柱，其中，每个磁芯柱被至少两个彼此同中心的绕组包围。根据该有利的扩展设计，电气设备设计为变压器。磁芯柱用于感应耦合相对彼此同心布置的绕组。绕组优选布置在包围相应的磁芯柱的流体密封的壳体中，该壳体填充有流体、例如酯或矿物油。绝缘流体一方面提供需要的电绝缘，也提供对绕组的冷却。
壳体优选地由不导电的绝缘材料、例如纤维增强塑料或类似物构成。
每个绕组有利地布置在壳体中。
根据本发明的另外的变型，至少一个绕组布置在所述壳体的两个壳体盖板之间，其中，所述两个壳体盖板通过所述受拉元件彼此夹紧。以此方式，受拉元件不仅用于夹紧磁芯。而且受拉元件还能够实现将每个绕组可靠地固持在相对于磁芯的定义的位置中。为此，受拉元件与壳体盖板机械地连接，在壳体盖板之间布置有所述绕组。优选地，至少两个相对彼此同心布置的绕组在每个端侧上贴靠在壳体盖板上。壳体盖板像压紧板那样彼此相对置，从而壳体盖板可以通过受拉元件相对彼此夹紧。以此方式在绕组中引入为将绕组固持在磁芯上所需的绕组压力。
受拉元件有利地是螺纹杆、绳索、实心棒、管子或绳索编织网。在本发明的范围内优选使用螺纹杆，夹紧螺母可以拧到该螺纹杆上。在此，螺纹杆延伸穿过压紧板或壳体盖板的区段中的开口，从而通过拧紧螺栓可以产生需要的夹紧力或保持力。
根据本发明的优选变型，所述受拉元件由不导电的材料制成。在此可以考虑具有需要的机械强度的任意的纤维增强塑料。
压紧板有利地一体式构成。但在本发明的范围内，压紧板也可以由多个部分构成。这相应地适用于壳体盖板。
所述磁芯有利地具有两个磁芯半体，这两个磁芯半体彼此贴靠或借助于距离保持架限定空气隙的边界。根据另外的变型，所述磁芯是卷绕带磁芯。
本发明的另外适宜的设计方案和优点由以下参照附图对本发明的实施例的描述得出，其中，相同的附图标记表示功能相同的部件，并且其中，
图1示出按照本发明的电气设备的实施例的侧视图，和
图2示出根据图1的电气设备的机械框架的详细视图。
图1示出按照本发明的电气设备1的实施例的侧视图。设计为变压器1的电气设备具备磁芯2，磁芯2具有两个铁柱3和4，磁芯柱3和4分别延伸穿过两个壳体之一。在图1中未示出壳体的侧壁，以便可见布置在壳体中的外部的绕组5和6。磁芯柱3和4通过上轭7和下轭8相互连接，从而产生闭合的磁路。磁芯2由可磁化的材料、即例如铁磁材料构成并且设计为所谓的切割带磁芯，该切割带磁芯具有彼此贴靠的多个绕组带
Figure BDA0002610344660000031
或磁性钢带。在此，磁性钢带例如是晶粒取向的磁性钢带或电工钢片。与此不同地，磁性钢带由非结晶的材料构成。
在每个未示出侧壁的壳体中，从外部可见的高压绕组5或6和相应的未图示出的低压绕组相对彼此同心布置，该壳体完全包围磁芯柱3或4。同心的绕组通过磁芯柱3和4彼此感应耦合。壳体填充有绝缘流体，该绝缘流体用于高压绕组5和低压绕组的电绝缘和冷却。高压绕组5与高压绕组6串联连接。这相应地适用于布置在高压绕组5、6内的低压绕组。除了未图示出的设计为柱体形并且围绕绕组延伸的侧壁外，壳体还包括两个端侧的壳体盖板9和10，壳体盖板9和10与未示出的侧壁流体密封地连接。
磁芯2完全布置在第一压紧板11和第二压紧板12之间，这两个压紧板彼此相对置并且通过受拉元件13彼此连接。在所示实施例中，受拉元件设计为沿纵向延伸的螺纹杆13，螺纹杆13配设有外螺纹。可拧到螺纹杆13上的夹紧螺母14在此可以一定程度地拧到相应的螺纹杆13上，直到位于压紧板11和12之间的磁芯2被足够地固定夹紧。此外，螺纹杆13延伸穿过设置在壳体盖板9和壳体盖板10中的通孔。因此，借助于另外的夹紧螺母14还可以将彼此相对置的壳体盖板9和10彼此夹紧。在此，绕组要么直接地要么通过绕组环15或其它部件贴靠在壳体盖板9和10上，从而通过壳体盖板9和10的夹紧将需要的绕组压力引入绕组中，以便将绕组稳定地保持在相应的磁芯柱3、4上的希望的位置中。因此，通过压紧板11、12、壳体盖板9和10以及受拉元件13提供了保持框架。
该保持框架允许按照本发明的电气设备1的简单、廉价的装配。此外还可以使用由两个半体构成的磁芯2。磁芯2的两个半体可以彼此贴靠，从而形成闭合的磁路。与此不同的是，在两个磁芯半体之间设置不可磁化的距离保持架，该距离保持架定义两个半体之间的空气隙。
图2示出上方的第一压紧板11的详细视图。可以看到，第一压紧板11通过总共六个螺纹杆13与下方的压紧板连接。尤其可见，上方的压紧板11具有凹空16，凹空16设计为与上轭7的外轮廓在该区域中形状互补。凹空或凹处16简化了装配并且提高变压器1的机械强度。

Claims (11)

1.一种用于与高压线连接的电气设备(1)，具有
-可磁化的磁芯(2)、
-至少一个布置在所述磁芯(2)的邻近处的绕组(5、6)和
-填充有绝缘流体的壳体(9、10)，在所述壳体(9、10)中布置有至少一个绕组(5、6)，
-其中，所述磁芯(2)的至少部分区段布置在所述壳体(9、10)的外部，
其特征在于，所述磁芯(2)完全布置在两个彼此相对置的压紧板(11、12)之间，用于夹紧所述磁芯(2)的受拉元件(13)在所述两个压紧板(11、12)之间延伸。
2.根据权利要求1所述的电气设备(1)，其特征在于，所述磁芯(2)具有磁芯柱(3、4)，所述磁芯柱(3、4)通过下轭(8)和上轭(7)相互连接，其中，所述上轭(7)在端侧支撑在上压紧板(11)上，并且所述下轭(8)在端侧支撑在下压紧板(12)上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1)，其特征在于，至少一个压紧板(11、12)具有用于容纳所述磁芯(2)的轭(7、8)的凹空(16)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1)，其特征在于，所述磁芯(2)具有两个相对彼此平行布置的磁芯柱(3、4)，其中，每个磁芯柱(3、4)被至少两个绕组(5、6)包围。
5.根据权利要求4所述的电气设备(1)，其特征在于，每个绕组(5、6)布置在壳体(9、10)中并且通过所述受拉元件(13)夹紧。
6.根据权利要求5所述的电气设备(1)，其特征在于，每个绕组(5、6)布置在所述壳体的两个壳体盖板(9、10)之间，其中，所述两个壳体盖板(9、10)通过所述受拉元件(3)彼此夹紧。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1)，其特征在于，所述受拉元件(13)是螺纹杆、绳索、实心棒、管子或绳索编织网。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1)，其特征在于，所述受拉元件(13)和/或压紧板(11、12)由不导电的材料构成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1)，其特征在于，至少一个压紧板(11、12)由多个部分构成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1)，其特征在于，所述磁芯(2)具有两个磁芯半体，所述两个磁芯半体彼此贴靠或借助于距离保持架限定空气隙的边界。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(1)，其特征在于，所述磁芯(2)是卷绕带磁芯。
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