CN218159933U - 高压线圈结构及立体卷铁心变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压线圈结构及立体卷铁心变压器，其包括，高压线圈，其包括：上层线圈和下层线圈；上层线圈和下层线圈均包括若干层线圈层，线圈层由内至外依次卷绕；高压线圈的进线设置在上层线圈的最外层线圈层上，高压线圈的出线设置在下层线圈的最内层线圈层上。本申请将高压线圈设置为层式分段结构，高压线圈的进出线做反向布置，使得高压线圈的头尾电荷方向相反，进出线的电场力相互抵消，高压线圈整体电场均匀分布，提高了抗短路能力，减少了击穿的风险。

Description

高压线圈结构及立体卷铁心变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，特别是涉及高压线圈结构及立体卷铁心变压器。

背景技术

变压器是输配电的基础设备之一，立体卷铁心变压器作为典型的节能型变压器，具有三相磁路完全对称、噪音低、抗短路能力强、结构紧凑等优点。

然而，传统技术中，大容量的立体卷铁心变压器需要更高要求的高压线圈抗短路性能，高压线圈为提高抗短路性能通常会采用饼式结构，因高压线圈套接在闭环结构的心柱外周，高压线圈采用饼式结构会导致整体尺寸变大，则需要更大尺寸的立体卷铁心，进而导致成本大大增加。

实用新型内容

基于此，有必要针对具有高抗短路性能的饼式结构的高压线圈需要大尺寸的立体卷铁心会导致成本增加的问题，提供一种高压线圈结构及立体卷铁心变压器。

一种高压线圈结构，其包括：

高压线圈，其包括：上层线圈和下层线圈；所述上层线圈和所述下层线圈均包括若干层线圈层，所述线圈层由内至外依次卷绕；

所述高压线圈的进线设置在所述上层线圈的最外层所述线圈层上，所述高压线圈的出线设置在所述下层线圈的最内层所述线圈层上；

在其中一个实施方式中，所述高压线圈上还设有若干分接头，所述分接头的一端设置在所述上层线圈的内层所述线圈层上，所述分接头的另一端设置在所述下层线圈的外层所述线圈层上。

在其中一个实施方式中，每层所述线圈层外周面设有绝缘胶层。

在其中一个实施方式中，所述出线和所述进线的径向出线方向间的夹角大小范围在145°-175°。

在其中一个实施方式中，所述上层线圈和所述下层线圈内设有至少一个油道，所述油道设置在相邻所述线圈层间；所述油道为沿所述高压线圈轴线延伸的空间，所述油道贯穿所述上层线圈和下层线圈的端面；所述上层线圈和所述下层线圈的所述油道相对应。

在其中一个实施方式中，所述线圈层外周沿周向等间设有若干撑条，所述撑条沿所述高压线圈的轴线延伸，相邻所述撑条间的间隙形成所述油道。

在其中一个实施方式中，所述油道还包括点胶纸，所述点胶纸设置在所述油道的内周面和外周面；所述油道的两端外周用无纬带压绑。

在其中一个实施方式中，所述上层线圈和所述下层线圈的绕线卷绕方向相反。

在其中一个实施方式中，所述线圈层包括若干匝沿所述高压线圈轴向依次排列的线圈匝，所述线圈层的两端分别为入线端和升层端，所述入线端和所述升层端的外周缠绕有若干层绝缘纸。

一种立体卷铁心变压器，包括上述任意一项所述的高压线圈结构，所述立体卷铁心变压器包括：立体卷铁心，所述立体卷铁心包括拼装在一起的三个单框铁心，三个所述单框铁心两两拼接，每相邻两个所述单框铁心的拼接处形成心柱，所述立体卷铁心包括三个所述心柱；三个所述高压线圈套接在三个所述心柱外周；

各所述高压线圈的所述出线和所述进线的径向出线方向绕所述立体卷铁心中心线对称设置。

上述高压线圈结构将高压线圈设置为层式分段结构，高压线圈的进出线做反向布置，使得高压线圈的头尾电荷方向相反，进出线的电场力相互抵消，高压线圈整体电场均匀分布，提高了抗短路能力，减少了击穿的风险。层式分段结构的高压线圈相较于饼式线圈尺寸更小，所需要的立体卷铁心尺寸也随之变小，降低了生产成本。

附图说明

图1为根据本实用新型一实施方式提出的高压线圈结构及立体卷铁心变压器的俯视图；

图2为根据本实用新型一实施方式提出的高压线圈结构及立体卷铁心变压器中A相线圈的高压线圈匝数连接结构示意图；

图中：1-A相线圈；11-A相进线；12-A相出线；13-上层线圈；14-下层线圈；102-A相第一端；103-A相第二端；104-A相第三端；105-A相第四端；106-A相第五端；107-A相第六端；15-线圈层；151-线圈匝；2-B相线圈；21-B相进线；22-B相出线；202-B相第一端；203-B相第二端；204-B相第三端；205-B相第四端；206-B相第五端；207-B相第六端；3-C相线圈；31-C相进线；32-C相出线；302-C相第一端；303-C相第二端；304-C相第三端；305-C相第四端；306-C相第五端；307-C相第六端；41-油道；411-点胶纸；5-心柱；6-低压线圈。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型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实用新型。但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

参阅图1，图1示出了本实用新型一实施例中高压线圈结构及立体卷铁心变压器的俯视图，本实用新型一实施例提供了的高压线圈结构，包括：立体卷铁心和高压线圈。立体卷铁心包括两两拼装而成的三个单框铁心，三个单框铁心之间围合形成中空区域。单框铁心为四角为弧形角的矩形框结构，单框铁心中部为铁心窗口，单框铁心包括纵向长度较长的柱部以及横向长度较短的轭部，柱部的截面呈半圆形，两个单框铁心相邻的柱部拼装形成心柱5，心柱5的截面呈圆形，立体卷铁心具有三个心柱5。心柱5的外周绕设有低压线圈6，高压线圈则绕设在低压线圈6的外周，高压线圈的轴线与心柱5的轴线在同一条直线上。三个高压线圈分别为A相线圈1、B相线圈2和C相线圈3。

结合图2所示，图2示出了本实用新型一实施例中的高压线圈结构及立体卷铁心变压器中A相线圈1的线圈匝数连接结构示意图，A相线圈1、B相线圈2和C相线圈3的线圈匝数连接结构相同，在本实施方式中以A相线圈的匝数连接结构为例进行说明。图中的左侧为靠近心柱5的方向。高压线圈为层式分段结构，高压线圈包括上层线圈13和下层线圈14，上层线圈13和下层线圈14均包括若干层沿高压线圈径向依次排布的线圈层15，每层线圈层15包括若干匝沿高压线圈轴向依次排列的线圈匝151，每匝绕线在轴向上相互紧靠，绕线环绕心柱5一次为一匝。径向上相邻两个线圈层15内的线圈匝151的绕制方向相反。

在本实施方式中，上层线圈13和下层线圈14均由十九层线圈层15构成，每层线圈层15均由十匝沿高压线圈轴向依次排布的线圈匝151构成。具体地，在绕制上层线圈13和下层线圈14过程中，均是沿心柱5的径向由靠近心柱5至远离心柱5的方向逐层绕制。上层线圈13的绕制起点端在上层线圈13的上端，上层线圈13的第一层线圈层15由上至下依次绕制每一线圈匝151，绕制至第十匝线圈匝151时将绕线升层，由下至上地依次绕制第二层线圈层15，依次反复直至绕制至第十九层线圈层15；下层线圈14的绕制起点段在下层线圈14的下端，下层线圈14的第一层线圈层15由下至上依次绕制每一线圈匝151，绕制至第十匝线圈匝151时将绕线升层，由上至下地依次绕制第二层线圈层15，依次反复直至绕制至第十九层线圈层15。可选地，在本实施方式中，采用十九层线圈层15及每层线圈层15具有十匝线圈匝151的结构，也可以根据实际情况设置多于十九层或少于十九层线圈层15、或多于十匝或少于十匝线圈匝151的结构，在此不作限定。

本申请的高压线圈结构采用层层持续绕线的绕制方式，避免了饼式线圈的绕制过程中需停顿放置垫块，简化了生产工艺；且避免了饼式线圈因增加的垫块而导致线圈整体的尺寸变大的缺陷。

进一步地，在每一线圈层15外周均刷有绝缘胶层，以使得刷胶后的高压线圈形成一个整体，提高高压线圈的机械强度，从而有效地加强高压线圈的抗短路能力。进一步地，上层线圈13和下层线圈14中同一层级的线圈层15的绕线绕制方向相反，以使得上层线圈13和下层线圈14的电荷方向相反，电场力相抵消，高压线圈整体的电场均匀分布，提高了高压线圈的抗短路能力，减少了高压线圈击穿风险。

进一步地，线圈层15的两端分别为入线端和升层端，在每层线圈层15的入线端和升层端外周均缠绕有绝缘纸，线圈层15的入线端的外周缠绕有六层绝缘纸，线圈层15的升层端的外周缠绕有三层绝缘纸，以保证线圈层15之间的绝缘强度，并确保每一线圈层15升层处的绕线外周缠绕的绝缘纸总数一致，避免线圈层15升层处径向的凸起导致高压线圈不平整，降低高压线圈的抗短路能力。在本实施方式中，每层线圈层15的入线端和升层端外周缠绕的绝缘纸层数分别为六层和三层，可选地，其他实施方式中也可以根据实际情况设置其它数量的绝缘纸层数，在此不作限定。进一步地，在上层线圈13或下层线圈14的最里层和最外层的线圈层15的入线端和升层端额外多缠绕两层绝缘纸，保护最里层或最外层的线圈层15的入线端和升层端的同时，提高绝缘强度。

本申请的高压线圈结构通过在线圈层15升层处设置的绝缘纸，和每层线圈层15间设置的绝缘胶层，在保证高压线圈的抗短路能力前提下，同性能的本申请的尺寸小于饼式结构的高压线圈，立体卷铁心的尺寸也随之减小，大大降低了产品成本。

如图2所示，在上层线圈13和下层线圈14的内部，于某两个相邻线圈层15之间均设有油道41，例如，该油道41在上层线圈13和下层线圈14的第七层和第八层线圈层15之间。在上层线圈13和下层线圈14的第七层线圈层15外周涂刷完绝缘胶层后，在第七层线圈层15外周沿周向依次等间设置若干撑条，撑条为条形结构，撑条沿高压线圈轴向延伸，第八层线圈层15绕制在撑条的外周，撑条间的间隙形成沿上层线圈13或下层线圈14轴向延伸的油道41，油道41贯穿上层线圈13或下层线圈14的端面。撑条的长度与上层线圈13或下层线圈14轴向的长度相适配。本申请的高压线圈结构设置在立体卷铁心变压器油箱内后，变压油充注油道41并在油道41内流动，以提高本申请的高压线圈结构的散热效率。在本实施方式中，油道41设置在第七层线圈层15和第八层线圈层15之间，可选地，也可以根据实际情况设置在其它线圈层15之间，在此不作限定。进一步地，油道41与线圈层15相接的内外两侧周面均设有点胶纸411，以确保油道41内部的密封性，保证油道41内的变压油沿高压线圈的轴向方向流动。进一步地，油道41的上下两端均用无纬带压绑，油道41的上下两端通过无纬带压绑，避免因油道41间隙造成的高压线圈松散问题，提高高压线圈整体的机械强度，从而加强高压线圈的抗短路能力。

如图2所示，以A相线圈1为例，A相线圈1还包括A相进线11和A相出线12和若干分接头，A相进线11和A相出线12为A相线圈1的进出线端，分接头连接上层线圈13和下层线圈14，同一时间最多仅有一个分接头保持连通状态以连通上层线圈13和下层线圈14。A相线圈1的A相进线11为上层线圈13最外层线圈层15的出线，A相线圈1的A相出线12为下层线圈14的最内层线圈层15的进线，本申请的高压线圈结构将高压线圈的头尾进出线反向布置，进线设置在上层线圈13的最外层，出线设置在下层线圈14的最内层，以使得高压线圈的头尾电荷方向相反，电场力相抵消，高压线圈整体的电场均匀分布，提高了高压线圈的抗短路能力，减少了高压线圈击穿风险。

A相线圈1、B相线圈2和C相线圈1均具有三个分接头，各相线圈的分接头两端均分别设置在各相线圈的上层线圈13和下层线圈14上，且A相线圈1、B相线圈2和C相线圈3的分接头结构大致相同。

以A相线圈1为例，A相线圈1具有三个分接头分别为A相第一分接头、A相第二分接头和A相第三分接头，A相第一分接头、A相第二分接头和A相第三分接头的两端分别连接上层线圈13和下层线圈14，A相第一分接头、A相第二分接头和A相第三分接头均具有开关结构以控制其自身的连通与否的状态，且A相第一分接头、A相第二分接头和A相第三分接头在同一时间最多仅有一个分接头保持连通状态，另外两个分接头保持断开连通状态。通过将A相第一分接头、A相第二分接头和A相第三分接头的两端设置在不同的线圈层15或同线圈层15的不同线圈匝151上，使不同分接头两端间的线圈匝151数量不同，连通其中一分接头时即可短路该分接头两端间的线圈匝151，从而达到调整并控制高压线圈中高压电流通过的线圈匝151的数量，进而达到调节通过高压线圈的电流的电压的作用。

A相第一分接头的两端分别为A相第一端102和A相第二端103。A相第二分接头的两端分别为A相第三端104和A相第四端105。A相第三分接头的两端分别为A相第五端106和A相第六端107。A相第一端102、A相第三端104和A相第五端106设置在上层线圈13内层的第一层线圈层15和第二层线圈上。A相第二端103、A相第四端105和A相第六端107设置在下层线圈14外层的第十八层线圈层15和第十九层线圈上。可选地，也可以根据实际情况将A相第一端102、A相第三端104和A相第五端106设置在上层线圈13的其它内层的线圈层15上，A相第二端103、A相第四端105和A相第六端107设置在下层线圈14的其他外层线圈层15上，在此不作限定。本申请将上层线圈13的分接头设置在上层线圈13的内层，下层线圈14的分接头设置在下层线圈14的外层，以使得高压线圈的头尾电荷方向相反，电场力相抵消，高压线圈整体的电场均匀分布，提高了高压线圈的抗短路能力，减少了高压线圈击穿风险。

进一步地，各分接头两端的出头位置均外周套设有绝缘纸筒以加强固定，以增加高压线圈的整体机械强度，从而加强高压线圈的抗短路能力。

如图1所示，B相线圈2的进出线端分别为B相进线21和B相出线22，B相线圈2的三个分接头的两端分别为B相第一端202和B相第二端203、B相第三端204和B相第四端205、B相第五端206和B相第六端207；C相线圈3的进出线端分别为C相进线31和C相出线32，C相线圈3的三个分接头的两端分别为C相第一端302和C相第二端303、C相第三端304和C相第四端305、C相第五端306和C相第六端307。

A相进线11、A相第一端102、A相第二端103、A相第三端104、A相第四端105、A相第五端106和A相第六端107的径向出线方向一致，A相线圈1的A相出线12的径向出线方向与A相进线11、A相第一端102、A相第二端103、A相第三端104、A相第四端105、A相第五端106和A相第六端107的径向出线方向间的夹角大小范围在145°-175°之间，夹角大小优选为160°。

B相进线21、B相第一端202、B相第二端203、B相第三端204、B相第四端205、B相第五端206和B相第六端207的径向出线方向一致，B相线圈2的B相出线22的径向出线方向与B相进线21、B相第一端202、B相第二端203、B相第三端204、B相第四端205、B相第五端206和B相第六端207的径向出线间的夹角大小范围在145°-175°之间，夹角大小优选为160°。

C相线圈3的C相出线32、C相第一端302、C相第二端303、C相第三端304、C相第四端305、C相第五端306和C相第六端307的径向出线方向一致，C相线圈3的C相进线31的径向出线方向与C相出线32、C相第一端302、C相第二端303、C相第三端304、C相第四端305、C相第五端306和C相第六端307的径向出线间的夹角大小范围在145°-175°之间，夹角大小优选为160°。

A相线圈1、B相线圈2、C相线圈3的各进出线的径向出线方向间的夹角一致，各相线圈的进出线的径向出线方向间的夹角大小范围在145°-175°之间，夹角大小优选为160°。各相线圈的进出线的径向出线方向间的夹角为大角度夹角，各相线圈的进出线设置在高压线圈的两侧，以使得高压线圈的头尾电荷方向相反，电场力相抵消，高压线圈整体的电场均匀分布，提高了高压线圈的抗短路能力，减少了高压线圈击穿风险。各相线圈的分接头两端的径向出线方向一致，便于后续生产过程中整合分接头，降低生产难度，并使得各相线圈自身整体电场均匀分布，提高高压线圈的抗短路能力，减少了高压线圈击穿的风险。

如图1所示，A相线圈1、B相线圈2、C相线圈3的轴线连线形成等边三角形，A相线圈1、B相线圈2、C相线圈3绕立体卷铁心的中心线对称。A相线圈1、B相线圈2、C相线圈3的各高压线圈的进出线的径向出线方向绕立体卷铁心的中心线对称，以使得立体卷铁心和三相线圈的整体电场均匀分布，提高了高压线圈的抗短路能力，减少了高压线圈击穿的风险。进一步地，各相线圈的进出线的径向出线方向朝向与相邻线圈间的中心线方向，以使得各相线圈的进出线的出头位置在相邻线圈线之间，便于后续生产过程中整合各进出线和分接头，降低了生产难度，并使得立体卷铁心和高压线圈整体线路走向对称、规律，进而使得立体卷铁心和三相线圈的整体电场均匀分布，提高了高压线圈的抗短路能力，减少了高压线圈击穿的风险。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高压线圈结构，其特征在于，所述高压线圈结构包括：

高压线圈，其包括：上层线圈和下层线圈；所述上层线圈和所述下层线圈均包括若干层线圈层，所述线圈层由内至外依次卷绕；

所述高压线圈的进线设置在所述上层线圈的最外层所述线圈层上，所述高压线圈的出线设置在所述下层线圈的最内层所述线圈层上。

2.根据权利要求1所述的高压线圈结构，其特征在于，所述高压线圈上还设有若干分接头，所述分接头的一端设置在所述上层线圈的内层所述线圈层上，所述分接头的另一端设置在所述下层线圈的外层所述线圈层上。

3.根据权利要求1所述的高压线圈结构，其特征在于，每层所述线圈层外周面设有绝缘胶层。

4.根据权利要求1所述的高压线圈结构，其特征在于，所述出线和所述进线的径向出线方向间的夹角大小范围在145°-175°。

5.根据权利要求1所述的高压线圈结构，其特征在于，所述上层线圈和所述下层线圈内设有至少一个油道，所述油道设置在相邻所述线圈层间；所述油道为沿所述高压线圈轴线延伸的空间，所述油道贯穿所述上层线圈和下层线圈的端面；所述上层线圈和所述下层线圈的所述油道相对应。

6.根据权利要求5所述的高压线圈结构，其特征在于，所述线圈层外周沿周向等间设有若干撑条，所述撑条沿所述高压线圈的轴线延伸，相邻所述撑条间的间隙形成所述油道。

7.根据权利要求6所述的高压线圈结构，其特征在于，所述油道还包括点胶纸，所述点胶纸设置在所述油道的内周面和外周面；所述油道的两端外周用无纬带压绑。

8.根据权利要求1所述的高压线圈结构，其特征在于，所述上层线圈和所述下层线圈的绕线卷绕方向相反。

9.根据权利要求1所述的高压线圈结构，其特征在于，所述线圈层包括若干匝沿所述高压线圈轴向依次排列的线圈匝，所述线圈层的两端分别为入线端和升层端，所述入线端和所述升层端的外周缠绕有若干层绝缘纸。

10.一种立体卷铁心变压器，其特征在于，包括上述权利要求1-9任意一项所述的高压线圈结构，所述立体卷铁心变压器包括：立体卷铁心，所述立体卷铁心包括拼装在一起的三个单框铁心，三个所述单框铁心两两拼接，每相邻两个所述单框铁心的拼接处形成心柱，所述立体卷铁心包括三个所述心柱；三个所述高压线圈套接在三个所述心柱外周；

各所述高压线圈的所述出线和所述进线的径向出线方向绕所述立体卷铁心中心线对称设置。

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