CN112967873A - 组合式变压器线圈支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于变压器技术领域，旨在解决现有变压器饼式线圈内部无轴向散热通道的问题，具体涉及一种组合式变压器线圈支撑系统，包括用于承载线圈饼的多层支撑组件，多层支撑组件通过轴向连接组件联结；支撑组件包括呈放射状设置于每层线圈饼的M个组合垫块单元；相邻线圈饼上设置的组合垫块单元交错设置；组合垫块单元包括两个槽型垫片，两个槽型垫片分别设置于每层线圈饼的上下两侧；槽型垫片的一端设置有开口向内的第一开口槽，开口槽内设置有支架组件，支架组件设置有与第一开口槽垂直设置开口向内的第二开口槽，用于嵌入多匝绕组；通过本发明可在线圈饼内提供多个轴向散热通道，在简化线圈结构、增强线圈强度的同时，有效提高整体散热效率。

Description

组合式变压器线圈支撑系统

技术领域

本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种组合式变压器线圈支撑系统。

背景技术

变压器作为支撑电力传输网络最主要的电力设备之一，随着电网等级的不断提升，传统的变压器正面临着更加严峻的挑战；温升问题一直是制约变压器向小型化、低损耗、长寿命方向进步的关键因素，而线圈作为变压器内部最主要的热源之一，如何对线圈进行有效散热是解决温升问题的关键。

对于传统的饼式线圈，单独的饼内并没有轴向散热通道通常仅在线圈饼的内径和外径处留有轴向散热通道，通过在线圈内设置导向隔板来使冷却介质沿固定导向流动，以避免冷却介质在线圈饼中部停滞而导致线圈局部高温无法向外散出，但是这种散热结构会延长冷却介质流经的路径，导致变压器散热效率降低，降低变压器的整体性能。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有变压器饼式线圈内部无轴向散热通道的问题，本发明提供了一种组合式变压器线圈支撑系统，该系统包括用于承载线圈饼的多层支撑组件，多层所述支撑组件通过轴向连接组件联结；

所述支撑组件包括M个组合垫块单元，M个所述组合垫块单元呈放射状设置于每层线圈饼；相邻线圈饼上设置的所述组合垫块单元交错设置；

所述组合垫块单元包括支架组件和两个槽型垫片，两个所述槽型垫片分别设置于每层线圈饼的上下两侧；所述槽型垫片的一端设置有开口向内的第一开口槽，所述支架组件嵌套设置于所述开口槽的内部；所述支架组件设置有与所述第一开口槽垂直设置开口向内的第二开口槽，以形成用于嵌入多匝绕组的线圈饼内部轴向散热通道。

在一些优选实施例中，所述支架组件包括N个所述内垫支架，N个所述内垫支架沿着所述槽形垫片的纵向轴线首尾相连设置，以在线圈饼内部形成N个轴向散热通道；

N个所述内垫支架的长度小于所述第一开口槽的深度。

在一些优选实施例中，所述内垫支架的高度大于两个所述槽形垫片的厚度；所述内垫支架的上下侧壁的厚度与所述槽形垫片的厚度一致设置。

在一些优选实施例中，所述第一开口槽的端部设置有第一嵌套口，所述第一嵌套口包括两个第一凹槽和两个第一限位部，两个所述第一凹槽、两个所述第一限位部分别相对设置，两个所述第一凹槽槽底之间的距离大于两个所述第一限位部之间的距离。

在一些优选实施例中，相邻线圈饼上设置的M个所述组合垫块单元以π/M的角度交错设置。

在一些优选实施例中，所述轴向连接组件包括多个轴向撑条，多个所述轴向撑条沿线圈饼的轴向平行设置；所述轴向撑条与所述第一嵌套口嵌套配合；

所述轴向撑条包括两个第一作用部和两个第二作用部，两个所述第一作用部、两个所述第二作用部分别相对设置，两个所述第一作用部的顶部之间的距离大于两个所述第二作用部的顶部之间的距离；

两个所述第一作用部具有与两个所述第一凹槽相适配的外轮廓；两个所述第二作用部具有与两个所述第一限位部相适配的外轮廓。

在一些优选实施例中，该系统还包括第一加强组件和第二加强组件，所述第一加强组件、所述第二加强组件分别设置于多层线圈饼的顶部和底部；

所述第一加强组件包括多个第一补强垫片，多个所述第一补强垫片呈放射状设置，且多个所述第一补强垫片与多个线圈饼顶部设置的所述槽型垫片间隔设置；

所述第二加强组件包括多个第二补强垫片，多个所述第二补强垫片呈放射状设置，且多个所述第二补强垫片与多个线圈饼底部设置的所述槽型垫片间隔设置。

在一些优选实施例中，所述第一补强垫片的端部设置有与所述轴向撑条嵌套设置的第二嵌套口，所述第二嵌套口包括两个第二凹槽和两个第二限位部，两个所述第二凹槽、两个所述第二限位部分别相对设置，两个所述第二凹槽槽底之间的距离大于两个所述第二限位部之间的距离；

所述第二补强垫片与所述第一补强垫片结构相同设置。

在一些优选实施例中，所述第一补强垫片、所述第二补强垫片的厚度、长度均与所述槽型垫片的长度、厚度相等设置。

在一些优选实施例中，该系统可支撑n层线圈饼，每层线圈饼的高度为h1；

每个所述槽形垫片的厚度为h2；

所述轴向连接组件的长度为h3，h3≥n×h1+(n+1)×h2。

本发明提出了一种组合式变压器线圈支撑系统，可以在保证线圈结构稳定的基础上，为饼式线圈开辟饼内轴向散热通道，简化散热结构，提高散热效率；本发明通过在饼式线圈中使用由内垫支架和槽形垫片组合形成的垫块，可在线圈饼内开辟轴向散热通道，在满足基本散热条件的情况下，可以取消线圈内的导向隔板等结构，能够有效降低工艺复杂度以及整体的生产成本；另外，通过组合垫块单元的均匀交错安置以及在线圈端部增设补强垫片，使线圈饼在压紧工艺过程中的受力更加均匀，降低了变压器在生产加工过程中被破坏的风险，进一步提高了线圈的机械稳定性和可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的一种具体实施例的立体结构示意图；

图2是本发明的一种具体实施例的俯视示意图；

图3是本发明中的槽形垫片的一种具体实施例的立体结构示意图；

图4是本发明中的补强垫片的一种具体实施例的立体结构示意图；

图5是本发明中的组合垫块单元的一种具体实施例的立体结构示意图；

图6是本发明中的顶部两个线圈饼的爆炸示意图；

图7是本发明中的另一种具体实施例的立体结构示意图；

图8是本发明中的轴向撑条的一种具体实施例的局部结构示意图。

附图标记说明：

100、支撑组件，110、组合垫块单元，111、槽形垫片，1111、第一嵌套口，1112、第一凹槽，1113、第一作用部；112、内垫支架；120、第一组合垫块，130、第二组合垫块；200、线圈饼；300、补强组件，310、第一补强垫片，311、第二嵌套口；400、轴向连接组件，410、轴向撑条，411、第一作用部，412、第二作用部。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明提供了一种组合式变压器线圈支撑系统，该系统包括用于承载线圈饼的多层支撑组件，多层支撑组件通过轴向连接组件实现整体的联结；每层支撑组件均包括M个组合垫块单元，M个组合垫块单元呈放射状阵列设置于每层线圈饼；相邻线圈饼上设置的组合垫块单元交错设置；组合垫块单元包括支架组件和两个槽型垫片，两个槽型垫片分别设置于每层线圈饼的上下两侧；槽型垫片靠近线圈饼中心的的一端设置有开口向内的第一开口槽，支架组件嵌套设置于开口槽的内部；支架组件设置有与第一开口槽垂直设置开口向内的第二开口槽，以形成用于嵌入多匝绕组的线圈饼内部轴向散热通道；支架组件包括多个内垫支架，每个内垫支架的轴向部分作为线圈饼中匝间轴向散热通道的支撑结构，内垫支架的横向部分作为线圈饼之间径向散热通道的支撑结构。

优选地，内垫支架的尺寸与嵌入绕组的轴向高度和径向宽度所匹配；内垫支架的厚度可根据所需的轴向散热通道与径向散热通道的尺寸灵活设置；内垫支架开口的上下横向部分可以保证所嵌入的多匝绕组不发生轴向位移，径向方向相邻两个内垫支架的两个轴向部分可以保证所嵌入的多匝绕组不发生径向位移。

优选地，槽形垫片的尺寸与所在线圈饼的内垫支架的安装数目以及轴向撑条的结构相匹配；槽形垫片的第一开口槽的尺寸与所在线圈饼的内垫支架的数目、尺寸相适配，使至少一个内垫支架可内嵌其中，保证槽形垫片与内垫支架的组合结构。

优选地，槽形垫片的长度、厚度和宽度的确定与实际需求的径向散热通道尺寸、线圈饼的幅向尺寸相适配，以满足线圈饼基本的散热要求和结构的稳定性。

进一步地，支架组件包括N个内垫支架，N个内垫支架沿着槽形垫片的纵向轴线首尾相连设置，以在线圈饼内部形成N个轴向散热通道；N个内垫支架的长度小于第一开口槽的深度，不影响轴向连接组件与第一开口槽端部的嵌套连接。

进一步地，每层线圈饼设置有M个组合垫块单元，相邻线圈饼上设置的M个组合垫块单元以π/M的角度与上一层线圈饼上设置的M个组合垫块交错设置。

进一步地，该系统还包括第一加强组件和第二加强组件，第一加强组件、第二加强组件分别设置于多层线圈饼的顶部和底部；第一加强组件包括多个第一补强垫片，多个第一补强垫片呈放射状设置，且多个第一补强垫片与多个线圈饼顶部设置的M个槽型垫片间隔设置；第二加强组件包括多个第二补强垫片，多个第二补强垫片呈放射状设置，且多个第二补强垫片与多个线圈饼底部设置的M个槽型垫片间隔设置。

优选地，槽形垫片靠近线圈饼中心的端部、第一补强垫片靠近线圈饼中心的端部以及第二补强垫片靠近线圈饼中心的端部的开槽工艺与轴向连接组件的结构相嵌套，以使线圈饼之间的所有组合垫块单元与轴向连接组件中的多个轴向撑条形成一个统一的整体。

以下参照附图结合具体实施例进一步说明本发明。

参照附图1、附图2和附图5，图1是本发明的一种具体实施例的立体结构示意图，图2是本发明的一种具体实施例的俯视示意图，图5是本发明中的组合垫块单元的一种具体实施例的立体结构示意图；本发明公开了一种组合式变压器线圈支撑系统，该系统包括用于承载线圈饼200的多层支撑组件100，多层支撑组件通过轴向连接组件400联结；支撑组件包括M个组合垫块单元，M个组合垫块单元呈放射状设置于每层线圈饼；相邻线圈饼上设置的组合垫块单元交错设置；在本实施例中，单层支撑组件包括九个组合垫块单元，相邻组合垫块单元之间的角度为40°。

进一步地，该系统还包括由第一加强组件和第二加强组件组成的补强组件300，第一加强组件、第二加强组件分别设置于多层线圈饼的顶部和底部；其中，第一加强组件包括多个第一补强垫片310，多个第一补强垫片呈放射状设置，且多个第一补强垫片与多个线圈饼顶部设置的槽型垫片均匀间隔设置，即第一补强垫片与相邻的槽型垫片的夹角为20°；第二加强组件包括多个第二补强垫片，多个第二补强垫片呈放射状设置，且多个第二补强垫片与多个线圈饼底部设置的槽型垫片均匀间隔设置，即第二补强垫片与对应的相邻槽型垫片的夹角为20°；通过补强组件与槽形垫片的均匀设置，不仅可以加强线圈饼端部的稳定性，又能保证线圈饼在压紧工艺过程中受力的均匀。

组合垫块单元包括支架组件和两个槽型垫片111，两个槽型垫片分别设置于每层线圈饼的上下两侧；槽型垫片的一端设置有开口向内的第一开口槽，支架组件设置于开口槽内部，支架组件设置有与第一开口槽垂直设置开口向内的第二开口槽，用于嵌入多匝绕组，即在本实施例中，第一开口槽水平向内，第二开口槽竖直向内；组合垫块单元设置有N个内垫支架112，N个内垫支架沿着槽形垫片的纵向轴线首尾相连设置，以在线圈饼内部形成N个轴向散热通道；N个内垫支架的长度小于第一开口槽的深度；内垫支架的轴向部分作为线圈饼中匝间轴向散热通道的支撑结构，内垫支架的横向部分作为线圈饼之间径向散热通道的支撑结构；在本实施例中，每个组合垫块单元中设置有三个内垫支架，使单独的线圈饼沿径向方向分割成四个小线圈饼，从而在线圈饼内开辟了四个轴向散热通道，大大提升了线圈的散热效率且不会在线圈饼内产生冷却介质滞流点，通过本发明提出的装置可考虑取消线圈内的导向隔板等结构，进而可大大简化了线圈结构。

优选地，第一开口槽、第二开口槽均为C型开口结构。

优选地，第一补强垫片、第二补强垫片的厚度、长度均与槽型垫片的长度、厚度相等设置。

进一步地，轴向连接组件包括多个轴向撑条410，多个轴向撑条沿线圈饼的轴向平行设置。

该系统可支撑n层线圈饼，每层线圈饼的高度为h1；每个槽形垫片的厚度为h2；轴向连接组件的长度为h3，h3≥n×h1+(n+1)×h2，以保证整体线圈连接强度。

优选地，内垫支架的高度大于两个槽形垫片的厚度；内垫支架的上下侧壁的厚度与槽形垫片的厚度一致设置。

进一步地，参照附图3、附图4和附图8，图3是本发明中的槽形垫片的一种具体实施例的立体结构示意图，图4是本发明中的补强垫片的一种具体实施例的立体结构示意图，图8是本发明中的轴向撑条的一种具体实施例的局部结构示意图；第一开口槽的端部设置有第一嵌套口1111，第一嵌套口包括两个第一凹槽1112和两个第一限位部1113，两个第一凹槽、两个第一限位部分别相对设置，两个第一凹槽槽底之间的距离大于两个第一限位部之间的距离。轴向撑条与第一嵌套口嵌套配合。

由于第二补强垫片与第一补强垫片结构相同设置，为了简便说明，下面以第一补强垫片为例进行结构描述；第一补强垫片的端部设置有与轴向撑条嵌套设置的第二嵌套口311，第二嵌套口包括两个第二凹槽312和两个第二限位部313，两个第二凹槽、两个第二限位部分别相对设置，两个第二凹槽槽底之间的距离大于两个第二限位部之间的距离。

轴向撑条包括两个第一作用部411和两个第二作用部412，两个第一作用部、两个第二作用部分别相对设置，两个第一作用部的顶部之间的距离大于两个第二作用部的顶部之间的距离；两个第一作用部具有与两个第一凹槽，相适配的外轮廓；两个第二作用部具有与两个第一限位部相适配的外轮廓。

优选地，两个第二凹槽、两个第二限位部的结构分别与两个第一凹槽、两个第一限位部的结构相同设置。

进一步地，参照附图6和附图7，图6是本发明中的顶部两个线圈饼的爆炸示意图；图7是本发明中的另一种具体实施例的立体结构示意图；相邻线圈饼上设置的M个组合垫块单元以π/M的角度交错设置，在本实施例中，M为九，即从上往下第一层线圈饼的两侧设置有九个第一组合垫块120，第二层线圈饼的两侧设置的九个第二组合垫块130，九个第一组合垫块以线圈饼的圆周方向等距阵列设置，相邻第一组合垫块之间的夹角为40度；九个第二组合垫块以线圈饼的圆周方向等距阵列设置，第二组合垫块与相邻第一组合垫块下侧的槽形垫片之间的夹角为20度，即在两个线圈饼之间，阵列设置有18个槽形垫片，18个槽形垫片靠近线圈饼中心的端部分别与18个轴向撑条的对应位置嵌套。以最顶层的线圈饼为例，九个第一组合垫块的两两之间设置有补强垫片310，补强垫片与相邻的槽形垫片111之间的夹角为20度；本发明通过在饼式线圈中使用由内垫支架和槽形垫片组合形成的垫块，在线圈饼内开辟了轴向散热通道，大大提高了线圈饼的散热效率，因此还可以进一步简化传统线圈饼的散热结构，降低工艺复杂度，进而降低整体的生产成本；另外，通过组合垫块单元的交错安置以及在线圈端部增设补强垫片，使线圈饼在压紧工艺过程中的受力更加均匀，进而降低了变压器在生产加工过程中被破坏的风险，有效提高了线圈的机械稳定性和可靠性。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来；本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于，该系统包括用于承载线圈饼的多层支撑组件，多层所述支撑组件通过轴向连接组件联结；

所述支撑组件包括M个组合垫块单元，M个所述组合垫块单元呈放射状设置于每层线圈饼；相邻线圈饼上设置的所述组合垫块单元交错设置；

所述组合垫块单元包括支架组件和两个槽型垫片，两个所述槽型垫片分别设置于每层线圈饼的上下两侧；所述槽型垫片的一端设置有开口向内的第一开口槽，所述支架组件嵌套设置于所述开口槽的内部；所述支架组件设置有与所述第一开口槽垂直设置开口向内的第二开口槽，以形成用于嵌入多匝绕组的线圈饼内部轴向散热通道。

2.根据权利要求1所述的组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于，所述支架组件包括N个所述内垫支架，N个所述内垫支架沿着所述槽形垫片的纵向轴线首尾相连设置，以在线圈饼内部形成N个轴向散热通道；

N个所述内垫支架的长度小于所述第一开口槽的深度。

3.根据权利要求2所述的组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于，所述内垫支架的高度大于两个所述槽形垫片的厚度；所述内垫支架的上下侧壁的厚度与所述槽形垫片的厚度一致设置。

4.根据权利要求1所述的组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于，所述第一开口槽的端部设置有第一嵌套口，所述第一嵌套口包括两个第一凹槽和两个第一限位部，两个所述第一凹槽、两个所述第一限位部分别相对设置，两个所述第一凹槽槽底之间的距离大于两个所述第一限位部之间的距离。

5.根据权利要求1所述的组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于,相邻线圈饼上设置的M个所述组合垫块单元以π/M的角度交错设置。

6.根据权利要求1所述的组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于,所述轴向连接组件包括多个轴向撑条，多个所述轴向撑条沿线圈饼的轴向平行设置；所述轴向撑条与所述第一嵌套口嵌套配合；

所述轴向撑条包括两个第一作用部和两个第二作用部，两个所述第一作用部、两个所述第二作用部分别相对设置，两个所述第一作用部的顶部之间的距离大于两个所述第二作用部的顶部之间的距离；

两个所述第一作用部具有与两个所述第一凹槽相适配的外轮廓；两个所述第二作用部具有与两个所述第一限位部相适配的外轮廓。

7.根据权利要求6所述的组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于,该系统还包括第一加强组件和第二加强组件，所述第一加强组件、所述第二加强组件分别设置于多层线圈饼的顶部和底部；

所述第一加强组件包括多个第一补强垫片，多个所述第一补强垫片呈放射状设置，且多个所述第一补强垫片与多个线圈饼顶部设置的所述槽型垫片间隔设置；

所述第二加强组件包括多个第二补强垫片，多个所述第二补强垫片呈放射状设置，且多个所述第二补强垫片与多个线圈饼底部设置的所述槽型垫片间隔设置。

8.根据权利要求6所述的组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于,所述第一补强垫片的端部设置有与所述轴向撑条嵌套设置的第二嵌套口，所述第二嵌套口包括两个第二凹槽和两个第二限位部，两个所述第二凹槽、两个所述第二限位部分别相对设置，两个所述第二凹槽槽底之间的距离大于两个所述第二限位部之间的距离；

所述第二补强垫片与所述第一补强垫片结构相同设置。

9.根据权利要求8所述的组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于,所述第一补强垫片、所述第二补强垫片的厚度、长度均与所述槽型垫片的长度、厚度相等设置。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合式变压器线圈支撑系统，其特征在于，该系统可支撑n层线圈饼，线圈饼的高度为h1；

每个所述槽形垫片的厚度为h2；

所述轴向连接组件的长度为h3，h3≥n×h1+(n+1)×h2。

Images