CN115295293A - 一种具有无级绝缘线圈的变压器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请适用于变压器所用的层式线圈产品技术领域，公开了一种具有无级绝缘线圈的变压器及其制造方法，变压器包括铁芯和层式线圈，层式线圈包括低压线圈和高压线圈；每层高压线圈之间均设置有第一层间绝缘层，第一层间绝缘层一端的宽度向另一端的宽度逐渐减小并趋向于0，宽度较小的一端从一层高压线圈的末匝与下一层高压线圈的首匝之间开始缠绕，最终宽度较大的一端缠绕在一层高压线圈的首匝与下一层高压线圈的末匝之间。利用第一层间绝缘层的特定形状在每层高压线圈之间进行缠绕，可以减少线圈层间绝缘的校正温升值，降低线圈的运行温度，提高线圈的使用寿命和过负荷能力，同时降低了线圈的电阻损耗值，达到低噪音节能降耗的目的。

Description

一种具有无级绝缘线圈的变压器及其制造方法

技术领域

本申请涉及变压器所用的层式线圈产品技术领域，具体涉及一种具有无级绝缘线圈的变压器及其制造方法。

背景技术

目前，在电气行业中，变压器已是必不可少的产品，在变压器产品中，其层式线圈也作为变压器的主要零部件。目前变压器高压线圈中，同一层的层间绝缘纸在每个辐向中的半径均相同，而一层高压线圈的首匝与下一层高压线圈的末匝之间具有层间最高电压，采用这种等厚结构的绝缘层对于层间的低电压那一边就显得安全系数过大，对于“层间最高电压”那一边就显得安全系数较小，最终导致线圈外径更大，电阻损耗越多。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本申请提出一种具有无级绝缘线圈的变压器及其制造方法。

本申请提出一种具有无级绝缘线圈的变压器，包括：铁芯、套设于所述铁芯外侧的层式线圈，所述层式线圈包括低压线圈和高压线圈，所述高压线圈设置于所述低压线圈的外侧；

其中，每层所述高压线圈之间均设置有第一层间绝缘层，所述第一层间绝缘层一端的宽度向另一端的宽度逐渐减小，宽度较小的一端从一层高压线圈的末匝与下一层高压线圈的首匝之间开始缠绕，最终宽度较大的一端缠绕在一层高压线圈的首匝与下一层高压线圈的末匝之间。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述低压线圈的最外层以及所述高压线圈的最外层均设置有网状绝缘层，层式线圈采用硅橡胶浇注。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述低压线圈包括带绝缘导线以及裸导线，所述带绝缘导线以及裸导线同时缠绕，一匝绝缘导线的下方设置有一匝裸导线。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述变压器还包括上夹具以及下夹具，上夹具以及下夹具均用于夹紧铁芯和层式线圈，所述上夹具的凹陷部内设置有环形铁芯，所述环形铁芯与所述上夹具绝缘，环形铁芯通过接地片与所述上夹具连接，所述上夹具接地。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述上夹具的底部采用低导磁钢板。

进一步具体地说，上述技术方案中，所述下夹具的顶部采用低导磁钢板。

本申请还提出一种权利要求上述具有无级绝缘线圈的变压器的制造方法，包括以下步骤：将铁芯装夹，在铁芯外依次装配低压线圈以及高压线圈；

其中，缠绕完第一层高压线圈后，将第一层间绝缘层宽度较小的一端从第一层高压线圈的末匝开始缠绕，缠绕方向自末匝朝向首匝，最终宽度较大的一端缠绕在第一层高压线圈的首匝，而后缠绕第二层高压线圈，第二层高压线圈的首匝位于第一层高压线圈的末匝处，第二层高压线圈的末匝位于第一层高压线圈的首匝处，重复上述步骤直至完成高压线圈的装配。

进一步具体地说，上述技术方案中，层式线圈采用硅橡胶进行真空浇注，浇注完后在90-110℃的环境下加热2-3小时，完成固化。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：

利用第一层间绝缘层的特定形状在每层高压线圈之间进行缠绕，可以减少高压线圈层间绝缘的校正温升值，第一层间绝缘层在每个辐向的总厚度均有下降，可以减少高压线圈层间绝缘的校正温升值，降低高压线圈的运行温度，提高高压线圈的使用寿命和过负荷能力；同时能够减少高压线圈的平均半径，有效降低了高压线圈导线的长度，铜导体的电阻和重量也随之降低，进而降低了高压线圈的电阻损耗值，由于高压线圈外径的减少，变压器铁芯的尺寸会随之变小，能够降低变压器铁芯硅钢片的重量和空载损耗，降低变压器噪音，达到低噪音节能降耗的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本申请变压器的一种结构示意图；

图2是本申请高压线圈的一种装配示意图；

图3是本申请第一层间绝缘层的一种平面展开示意图；

图4是本申请低压线圈的一种结构示意图；

图5是图1中A的放大结构示意图；

图6是环形铁芯在图5中B方向视角的结构示意图。

图中：1、铁芯；2、低压线圈；201、绝缘导线；202、裸导线；3、高压线圈；301、气道；4、第一层间绝缘层；5、第二层间绝缘层；6、上夹具；7、下夹具；8、低导磁钢板；9、环形铁芯；10、接地片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

请参阅图1-3所示，本申请提出一种具有无级绝缘线圈的变压器，包括：铁芯1、套设于铁芯1外侧的层式线圈，层式线圈包括低压线圈2和高压线圈3，高压线圈3设置于低压线圈2的外侧；

其中，每层高压线圈3之间均设置有第一层间绝缘层4，第一层间绝缘层4一端的宽度向另一端的宽度逐渐减小并趋向于0，宽度较小的一端从一层高压线圈3的末匝与下一层高压线圈3的首匝之间开始缠绕，最终宽度较大的一端缠绕在一层高压线圈3的首匝与下一层高压线圈3的末匝之间；需要说明的是，图2中高压线圈3下方的1、（2）、3、（4）等数字代表高压线圈3的层数，图2中左上角代表高压线圈3第一层的首匝位置，图2中左下角为第一层的末匝以及第二层的首匝位置，以此类推，而第五层和第六层之间设置有气道301；在第一层间绝缘层4的缠绕过程中，比如设置于第一层与第二层之间时，其宽度较小的一端设置于于第一层末匝与第二层首匝之间，如图3所示第一层间绝缘层4的长度方向沿着第一层末匝向第一层首匝的方向缠绕，最终第一层间绝缘层4宽度较大的一端位于第一层首匝与第二层末匝之间，该结构的第一层间绝缘层4的厚度优选为0.12-0.14mm，每层高压线圈3内可设置1-10个第一层间绝缘层4。

第一层间绝缘层4的材料优选为硅橡胶网格板，此绝缘材料有弹性，可以防止线圈运行时开裂和减振降噪。

第一层间绝缘层4的平面厚度一致，相较于将平面厚度做成一侧厚一侧薄的结构而言，本申请的结构其线圈外径可以设置更小，导线用量相应减少，电阻损耗更低。

利用第一层间绝缘层4的特定形状在每层高压线圈3之间进行缠绕，可以减少高压线圈3层间绝缘的校正温升值，第一层间绝缘层4在每个辐向的总厚度均有下降，可以减少高压线圈3层间绝缘的校正温升值，降低高压线圈3的运行温度，提高高压线圈3的使用寿命和过负荷能力；同时能够减少高压线圈3的平均半径，有效降低了高压线圈3导线的长度，铜导体的电阻和重量也随之降低，进而降低了高压线圈3的电阻损耗值，由于高压线圈3外径的减少，变压器铁芯1的尺寸会随之变小，能够降低变压器铁芯1硅钢片的重量和空载损耗，降低变压器噪音，达到低噪音节能降耗的目的。

在一些实施例中，低压线圈2的最外层以及高压线圈3的最外层均设置有网状绝缘层，层式线圈采用硅橡胶浇注，网状绝缘层的空隙便于硅橡胶渗透，能够有效提高线圈的绝缘能力，减少变压器的局部放电量，提高变压器的使用寿命。

如图4所示，在一些实施例中，低压线圈2包括带绝缘导线201以及裸导线202，带绝缘导线201以及裸导线202同时缠绕，一匝绝缘导线201的下方设置有一匝裸导线202，两根导线是同时绕，二者电位差较小，此处绝缘导线201的第一匝和裸导线202的第一匝可视为低压线圈2每层中的一匝，因此裸导线202的第一匝与绝缘导线201的第二匝之间才会存在匝间电压，该低压线圈2的结构能够在满足工作的条件下减少绝缘材料的使用，降低设备的生产成本。

如图1和图5所示，在一些实施例中，变压器还包括上夹具6以及下夹具7，上夹具6以及下夹具7均用于夹紧铁芯1和层式线圈，上夹具6的凹陷部内设置有环形铁芯9，环形铁芯9与上夹具6绝缘，环形铁芯9通过接地片10与上夹具6连接，上夹具6接地。若环形铁芯9与上夹具6不通过接地片10连接，会使设备多点接地，形成环流，本申请的环形铁芯9通过接地片10进行单点接地，可以大幅减少夹具内导线排的漏磁在夹具上产生的杂散损耗。

如图5所示，在一些实施例中，上夹具6的底部采用低导磁钢板8，可以减少上夹具6的涡流损耗。大容量配变时，低压线圈2的内外导电排电流很大，由于内导电排距离上夹具6的底部较近，大量漏磁通穿过上夹具6的底部，上夹具6会产生很大的杂散损耗，且局部温升较大，容易造成上夹具6绝缘快速老化，减少变压器的运行寿命。

如图1所示，在一些实施例中，下夹具7的顶部采用低导磁钢板8可以减少下夹具7的涡流损耗。大容量配变时，低压线圈2的内外导电排电流很大，由于内导电排距离下夹具7的顶部较近，大量漏磁通穿过下夹具7的顶部，下夹具7会产生很大的杂散损耗，且局部温升较大，容易造成下夹具7绝缘快速老化，减少变压器的运行寿命。

本申请还提出一种权利要求上述具有无级绝缘线圈的变压器的制造方法，包括以下步骤：将铁芯1装夹，在铁芯1外依次装配低压线圈2以及高压线圈3；

其中，缠绕完第一层高压线圈3后，将第一层间绝缘层4宽度较小的一端从第一层高压线圈3的末匝开始缠绕，缠绕方向自末匝朝向首匝，最终宽度较大的一端缠绕在第一层高压线圈3的首匝，而后缠绕第二层高压线圈3，第二层高压线圈3的首匝位于第一层高压线圈3的末匝处，第二层高压线圈3的末匝位于第一层高压线圈3的首匝处，重复上述步骤直至完成高压线圈3的装配。

采用上述方法制造的变压器可以减少高压线圈3层间绝缘的校正温升值，降低高压线圈3的运行温度，提高高压线圈3的使用寿命和过负荷能力，同时降低了高压线圈3的电阻损耗值，达到低噪音节能降耗的目的。

在一些实施例中，层式线圈采用硅橡胶进行真空浇注，浇注完后在90-110℃的环境下加热2-3小时，完成固化。层式线圈采用硅橡胶进行真空浇注的工艺简单，固化时间向较于传统的环氧注胶时间缩短10小时，可以大幅度降低固化炉产生的能耗，同时固化时硅橡胶释放应力小，绝缘层不开裂，局放小。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有无级绝缘线圈的变压器，其特征在于，包括：铁芯、套设于所述铁芯外侧的层式线圈，所述层式线圈包括低压线圈和高压线圈，所述高压线圈设置于所述低压线圈的外侧；

其中，每层所述高压线圈之间均设置有第一层间绝缘层，所述第一层间绝缘层一端的宽度向另一端的宽度逐渐减小，宽度较小的一端从一层高压线圈的末匝与下一层高压线圈的首匝之间开始缠绕，最终宽度较大的一端缠绕在一层高压线圈的首匝与下一层高压线圈的末匝之间。

2.根据权利要求1所述具有无级绝缘线圈的变压器，其特征在于，所述低压线圈的最外层以及所述高压线圈的最外层均设置有网状绝缘层，层式线圈采用硅橡胶浇注。

3.根据权利要求2所述具有无级绝缘线圈的变压器，其特征在于，所述低压线圈包括带绝缘导线以及裸导线，所述带绝缘导线以及裸导线同时缠绕，一匝绝缘导线的下方设置有一匝裸导线。

4.根据权利要求1所述具有无级绝缘线圈的变压器，其特征在于，所述变压器还包括上夹具以及下夹具，上夹具以及下夹具均用于夹紧铁芯和层式线圈，所述上夹具的凹陷部内设置有环形铁芯，所述环形铁芯与所述上夹具绝缘，环形铁芯通过接地片与所述上夹具连接，所述上夹具接地。

5.根据权利要求4所述具有无级绝缘线圈的变压器，其特征在于，所述上夹具的底部采用低导磁钢板。

6.根据权利要求5所述具有无级绝缘线圈的变压器，其特征在于，所述下夹具的顶部采用低导磁钢板。

7.一种权利要求1-6任一项所述具有无级绝缘线圈的变压器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：将铁芯装夹，在铁芯外依次装配低压线圈以及高压线圈；

其中，缠绕完第一层高压线圈后，将第一层间绝缘层宽度较小的一端从第一层高压线圈的末匝开始缠绕，缠绕方向自末匝朝向首匝，最终宽度较大的一端缠绕在第一层高压线圈的首匝，而后缠绕第二层高压线圈，第二层高压线圈的首匝位于第一层高压线圈的末匝处，第二层高压线圈的末匝位于第一层高压线圈的首匝处，重复上述步骤直至完成高压线圈的装配。

8.根据权利要求7所述具有无级绝缘线圈的变压器的制造方法，其特征在于，层式线圈采用硅橡胶进行真空浇注，浇注完后在90-110℃的环境下加热2-3小时，完成固化。

Images