DE69111598T2

DE69111598T2 - Verfahren zum herstellen eines eingekapselten polymerischen transformators.

Info

Publication number: DE69111598T2
Application number: DE69111598T
Authority: DE
Inventors: Lloyd Fox; M Sheer
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: Virginia Tech Foundation Inc
Priority date: 1990-03-14
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2011-02-13
Also published as: EP0519939A4; CA2080580A1; US5036580A; CA2080580C; IL97515A0; EP0519939B1; EP0519939A1; AU7338291A; DE69111598D1; WO1991014275A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges und wirksames Verfahren zur Herstellung eines Transformators, der mit einem elektrisch isolierenden Harz und einem wärmeleitenden Material gekapselt wird, dessen Zweck in der Verbesserung der Wärmeableitungseigenschaften besteht. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines polymergekapselten Transformators mit einem E-förmigen Kern, eines polymergekapselten Transformators mit einem C- förmigen Kern und eines polymergekapselten Transformators mit einem ringförmigen Kern. Jeder derartige polymergekapselte Transformator kann ein- oder mehrphasig sein, wobei "mehrphasig" zwei oder mehrere Phasen bedeutet. Der Ausdruck "Phase" ist dem Fachmann bekannt und bedeutet die Folge von elektrischen Impulsen eines Wechselstroms in einer elektrischen Vorrichtung.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ergibt einen polymergekapselten Transformator, der bezüglich Sicherheit und Leistung herkömmlichen Transformatoren überlegen ist. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ferner herkömmlichen Verfahren wegen seines überlegenen Verfahrenswirkungsgrads überlegen, dessen Endergebnis darin besteht, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung zu seiner Durchführung beträchtlich weniger Zeit als andere herkömmliche Verfahren zur Herstellung eines Transformators benötigt.
EP-A-0 403 688 offenbart verbesserte wärmeleitende Materialien und betrifft insbesondere eine kohlenstofffaserverstärkte Harzmatrix, die als kräftiges, strukturell stabiles, wärmeleitendes Material verwendet werden kann. Diese Materialien werden beim Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Kapseln gewisser Teile des Transformators verwendet.
US-A-4 944 975 (= EP-A-0 364 811) offenbart Spulenkörperkerne für elektrische Vorrichtungen und betrifft insbesondere Spulenkörperkerne, die aus faserverstärkten Harzmaterialien hergestellt sind. Diese Spulenkörperkerne werden beim Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet.
EP-A-0 375 851 offenbart gekapselte, elektrische und elektronische Vorrichtungen und betrifft insbesondere elektrische und elektronische Vorrichtungen, die mit einem isolierenden Material und einem wärmeleitenden Material gekapselt sind.
EP-A-0 403 688, EP-A-0 364 811 und EP-A-0 375 851 sind Patentanmeldungen mit früherem Prioritätsdatum als die vorliegende Anmeldung, sind aber vorveröffentlicht, so daß diese Druckschriften unter Artikel 54, § 3 des Europäischen Patentvertrags fallen.
GB-A-1 118 549 offenbart einen Transformator mit einer gegossenen massiven Isolierung und folienartigen Wicklungen. Der Transformator wird hergestellt mit den aufeinanderfolgenden Schritten des Wickelns, Verfestigens, Gießens, Wickelns, Verfestigens und Gießens bis alle erforderlichen Wicklungen gebildet und in massive Isolierung gegossen sind. Nach der Bildung einer Wicklung wird sie erhitzt, um das Klebemittel zu aktivieren und zu härten und die Wicklung zu verfestigen sowie ihre Abmessungen zu stabilisieren. Nach der Stabilisierung der Abmessungen der so gebildeten Spule wird diese mit massivem Isoliermittel vergossen, das zu einem Feststoff ausgehärtet wird. Zwei dieser Spulen werden in einer geeigneten Form konzentrisch angeordnet, wobei feste Vergußisolierung eingeführt wird, um zwischen den Spulen und der Erdung die Isolierung zu bilden. Nach dem Gießen der Isolierung um die Spulen wird der Magnetkern eingesetzt.
Die in den Patentansprüchen 1 und 3 beanspruchte Erfindung löst das Problem der Schaffung eines wirksamen Verfahrens zur Herstellung von polymergekapselten Transformatoren.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Fig. 1A und 1B sind Zeichnungen des beim Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten doppelwandigen Spulenkörpers. Fig. 1A ist eine dreidimensionale Ansicht des doppelwandigen Spulenkörpers, und Fig. 1B ist eine Seitenansicht des doppelwandigen Spulenkörpers. Der doppelwandige Spulenkörper hat eine Außenwand 10 und eine Innenwand 11.
Fig. 2A und 2B sind Zeichnungen des einwandigen einflanschigen Spulenkörpers. Fig. 2A ist eine dreidimensionale Ansicht des einwandigen einflanschigen Spulenkörpers, und Fig. 2B ist eine Seitenansicht des einwandigen einflanschigen Spulenkörpers. Die einzelne Wand ist mit 12 und der Flansch mit 13 bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges und wirksames Verfahren zur Herstellung eines polymergekapselten Transformators. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Verfahren zur Herstellung eines ein- oder mehrphasigen polymergekapselten Transformators mit einem E-förmigen Kern, eines ein- oder mehrphasigen, polymergekapselten Transformator mit einem C-förmigen Kern und eines ein- oder mehrphasigen, polymergekapselten Transformators mit einem ringförmigen Kern.
Das Konzept der polymergekapselten Transformatoren ist in der Technik eine neue Entwicklung. Diese Transformatoren werden bezüglich Sicherheit und Leistung im Vergleich mit herkömmlichen Tansformatoren auf Ölbasis als überlegen angesehen. Bei der vorliegenden Erfindung wurde ein Verfahren zur Herstellung solcher polymergekapselten Transformatoren entwickelt, wobei das Verfahren als viel wirksamer als die Verfahren zur Herstellung von herkömmlichen Transformatoren auf Ölbasis gefunden wurde.
Eines der Maße der Wirksamkeit eines Verfahrens zur Herstellung eines Transformators ist die zur Herstellung des Transformators benötigte "Verfahrenszeit". "Verfahrenszeit" ist die tatsächliche verstrichene Nettozeit, die zur Herstellung eines Transformators erforderlich ist, und ist hier definiert als Summe der Zeiten, die zur Ausführung jedes der bestimmten Vorgänge benötigt werden, oder der Schritte des Verfahrens, die miteinander verbunden sind und zur Herstellung eines Transformators aufeinanderfolgend ausgeführt werden müssen. Die "Verfahrenszeit" schließt nicht die Zeit ein, in der die Komponenten des Verfahrens sich in Lagerregalen befinden. Eine Verringerung der "Verfahrens zeit" ist ein reines Maß für die Verfahrenswirksamkeit, was sich als Verringerung der Investitionskosten und der zur Herstellung eines Transformators benötigten Zeit ausdrückt. Die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung benötigte "Verfahrenszeit" beträgt durchschnittlich ungefähr 800 Minuten. Dagegen beträgt die von herkömmlichen Verfahren benötigte "Verfahrenszeit" durchschnittlich 1800 Minuten. Eine solch kurze Zeitdauer kann teilweise den Einkapselschritten zugeschrieben werden, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung angewendet werden, wobei diese Schritte die zeitaufwendigen Heizschritte bedeutend verringern, die bei herkömmlichen Verfahren angewendet werden. Auf diese Weise liefert das Verfahren der vorliegenden Erfindung für die Herstellung eines polymergekapselten Transformators ein wirksameres Mittel als die in der Technik bereits bekannten Verfahren.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ein- oder mehrphasigen, polymergekapselten Transformators mit einem E-förmigen Kern, einen ein- oder mehrphasigen, polymergekapselten Transformator mit einem C-förmigen Kern und einen ein- oder mehrphasigen, polymergekapselten Transformator mit einem ringförmigen Kern. Unabhängig von der Art und Form des hergestellten Transformators umfassen alle Verfahren einige, sofern nicht alle, der folgenden Komponenten: (1) Laminate und gestapelte Laminatstrukturen, (2) Spulenkörperkerne, (3) elektrisch isolierendes Material, (4) wärmeleitendes Material, (5) einen doppelwandigen Spulenkörper, (6) einen einwandigen einflanschigen Spulenkörper, (7) eine Spulenhülse und (8) thermoplastische Drahthalter sowie Zubehör. Alle Verfahren umfassen ferner Schritte, bei denen elektrische oder elektronische Vorrichtungen mit elektrisch isolierendem Material oder einem wärmeleitenden Material gekapselt werden. Jede Komponente wird unten beschrieben, wie die allgemeine Technik zum Kapseln von elektrischen oder elektronischen Vorrichtungen. Im folgenden wird jedes einzelne Verfahren zur Herstellung eines bestimmten Transformators beschrieben.
Die oben angegebene erste Komponente, d.h. die Laminate und die gestapelten Laminatstrukturen, die hier von Nutzen ist, ist in der Technik allgemein bekannt. Im einzelnen bezieht sich der hier verwendete Ausdruck "Laminat" auf Metallstanzteile aus kornorientierten Coils aus siliciumstahl.
Die Laminate können unterschiedliche Formen haben je nach der besonderen Art des hergestellten Transformators und der Verwendung der Laminate im Transformator. Für Transformatoren mit einem E-förmigen Kern haben die Laminate die Form eines E oder sind Trapeze, die zur Form eines E verschraubt bzw. verbolzt sind. Bei Transformatoren mit einem C-förmigen Kern haben die Laminate die Form eines C oder sind Trapeze, die zur Form eines C verschraubt bzw. verbolzt sind. Laminate können auch rechteckig sein und so wie sie sind verwendet oder zur Form eines E oder eines C verschraubt oder verbolzt werden. Bei Transformatoren mit trapezförmigem Kern haben die Laminate die Form von hohlen zylindrischen Scheiben, die gestapelt Segmente eines Toroids bilden. Die gestapelten Toroidsegmente bilden zusammengepaßt ein Toroid.
Die Kanten eines Laminats werden auf Grund der Stanzvorgänge als "geschnitten" betrachtet. Es wurde gefunden, daß bei dem hier beschriebenen Verfahren die Schnittkanten der Laminate ein Kurzschließen der Laminate in den Transformatoren während des tatsächlichen Gebrauchs verursachen können. Um ein Kurzschließenn der Laminate auf Grund der Schnittkanten zu verhindern, wird empfohlen, die Schnittkanten der Laminate, sofern sie nicht während des Transformatorherstellungsverfahrens gekapselt werden, mit einem nichtleitenden Film zu versiegeln. Beispiele für geeignete nichtleitende Filme umfassen für elektrische Zwecke geeigneten Polyethylenterephtalat- oder Polyimidfilm.
Der hier verwendete Ausdruck "gestapelte Laminatstruktur" bedeutet eine Struktur aus einzelnen Laminaten, die verschraubt bzw. verbolzt, geklemmt, geklebt oder anderweitig miteinander verbunden sind. Die gestapelte Laminatstruktur ist ein wesentlicher Teil des durch das vorliegende Verfahren hergestellten Transforinators, da sie wirksam ist, um Elektrizität von einem Verdrahtungssatz zum anderen Verdrahtungssatz im polymergekapselten Transformtor zu übertragen.
Die oben angegebene und hier nützliche zweite Komponente ist ein Spulenkörperkern. Für Transformatoren mit einem hohen Temperaturanstieg von beispielsweise 65 ºC können hier nützliche Spulenkörperkerne aus Dacron /Mylar -Isolierung, Kraft -Papier oder technischen Polymeren, wie Polyester oder Polyamide, hergestellt werden, von denen jedes eine Glasverstärkung oder Flammenhemmstoffe enthalten kann.
Der bevorzugte Spulenkörperkern für Transformatoren mit geringem oder hohem Temperaturanstieg ist in US-Patent 4 944 975 (im folgenden als '975-Patent bezeichnet) beschrieben. Im einzelnen hat der im '975-Patent beschriebene Spulenkörperkern eine hohe strukturelle Festigkeit bei einer Auslegung gemäß UL Standard 1446 von über 200 ºC und enthält eine Struktur aus faserverstärktem Harzmatrixmaterial mit einem hindurchgehenden Längskanal. Die äußere Umfangsfläche der Struktur bildet einen Träger für eine darauf gewickelte Drahtspule. Geeignete Materialien, die als Harzmatrix verwendet werden können, enthalten elektrisch isolierende, thermoplastische oder warmaushärtende Harze, wie Polyethylenterephthalat, 6,6-Nylon oder für elektrische Zwecke geeignetes Epoxidharz.
Das für den im '975-Patent beschriebenen Spulenkörperkern verwendete Harz der Wahl wird mit Fasern verstärkt, wie beispielsweise Glas- und Aramidfasern, die endlose, lange oder unterbrochene Fasern sein können, etwa zerhackt oder unregelmäßig gebrochen, aber in jedem Fall länger als 1/4" sind. Das Faservolumen liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 15 % bis ungefähr 70 %, insbesondere im Bereich von ungefähr 20 bis 50 %. Die im '975 -Patent beschriebenen Spulenkörperkerne können durch irgendein bekanntes Verfahren zur Herstellung derartiger Körper hergestellt werden, etwa durch Flechten und Filamentwickeln von harzbeschichteten Materialien oder durch Pultrusionsverfahren oder sogar durch in der Technik allgemein bekannte Handauflegetechniken. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des im '975-Patent beschriebenen Spulenkörperkerns ist ein Aramidprepeg auf der Basis eines elektrisch isolierenden Harzes.
Die oben angegebene und hier nützliche dritte Komponente ist ein elektrisch isolierendes Material. "Elektrisch isolierendes Material", wie es hier angewendet wird, bezeichnet warmaushärtende oder thermoplastische Harze, wie 6,6-Polyamid, 12,12-Polyamid, Polybutylenterephthalat, Polyphenylensulfid und Polyethytlenterephthalat, sowie glasverstärkte Versionen dieser Harze. Diese Harze können wahlweise flammenhemmende Zusätze enthalten. Das bevorzugte elektrisch isolierende Material ist ein glasverstärktes thermoplastisches Polyethylenterephthalat-Gießharz. Es wird ferner empfohlen, daß für beste Ergebnisse das beim Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete elektrisch isolierende Material frei von Hohlräumen, leitenden Fremdmaterialien, Lösungsmitteln und anderen Gasen sowie Flüssigkeiten ist.
Die oben angegebene und hier nützliche vierte Komponente ist ein wärmeleitendes Material. "Wärmeleitendes Material", wie es hier angewendet wird, bezeichnet Verbundmaterialien aus einem warmaushärtenden oder thermoplastischen Harz mit ungefähr 5-70 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 10-70 Gew.-% und insbesondere ungefähr 15-60 Gew.-% leitenden Materialien, wie Metallspänen (beispielsweise Aluminium), wärmeleitendem Pulver (Beispiele hiervon enthalten Kupferpulver oder Sand), wärmeleitendem Koks oder wärmeleitender Kohlenstoffaser. Beispiele für geeignete warmaushärtende oder thermoplastische Harze enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, 6,6-Polyamid, 12,12-Polyamid, Polypropylen, durch Schmelzen verarbeitbare Gummiarten, etwa teilweise vernetzte halogenierte Polyolefinlegierungen vermischt mit Weichmachern und Stabilisatoren (ein Beispiel hiervon ist Alcryn , hergestellt von Du Pont), Copolyetherester (ein Beispiel hiervon ist Hytrel , hergestellt von Du Pont) und Polyvinylensulfid. Bevorzugt wird Polyethylenterephthalat. Im Idealfall ist das wärmeleitende Material frei von Hohlräumen, Fremdmaterial, Lösungsmitteln und anderen Gasen sowie Flüssigkeiten. Das wärmeleitende Material kann durch die Techniken des Extrudierens und Gießens hergestellt werden, die dem Fachmann leicht zur Verfügung stehen.
Das bevorzugte und hier nützliche wärmeleitende Material ist in EP-A-0 403 688 offenbart. Im einzelnen ist das bevorzugte und hier nützliche wärmeleitende Material ein Verbundmaterial mit 10-70 Gew.-% Kohlenstoffasern, vorzugsweise ungefähr 15 Gew.-% bis ungefähr 60 Gew.-% Kohlenstoffasern, wobei der Rest aus einem Harz oder einer Kombination einer anderen Faser oder eines Füllstoffs bestehen kann. Die Kohlenstoffasern im bevorzugten wärmeleitenden Material werden vorzugsweise aus einem Mesophasenpech zentrifugalgesponnen, wie in US-A-4 861 653 offenbart. Die Kohlenstoffasern haben vorzugsweise eine lamellenförmige Mikrostruktur und eine Durchmesserverteilung von ungefähr 1 Mikrometer bis über 10 Mikrometer bei einem numerischen Durchschnitt von weniger als 8 Mikrometer. Die Fasern werden auch in einer inerten Atmosphäre bis zu einer Temperatur von über 1600 ºC, vorzugsweise über 2400 ºC, wärmebehandelt. Geeignete harzartige Materialien für das bevorzugte und hier nützliche wärmeleitende Material umfassen warmaushärtende oder thermoplastische Materialien, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, 6,6-Polyamid, 12,12-Polyamid, Polypropylen, durch Schmelzen verarbeitbare Gummiarten, wie teilweise vernetzte halogenierte Polyolefinlegierungen vermischt mit Weichmachern und Stabilisatoren (ein Beispiel hiervon ist Alcryn hergestellt von Du Pont), Copolyetherester (ein Beispiel hiervon ist Hytrel , hergestellt von Du Pont) und Polyphenylensulfid. Polyethylenterephthalat wird bevorzugt. Im Idealfall ist das bevorzugte wärmeleitende Material frei von Hohlräumen, Fremdmaterialien, Lösungsmitteln und anderen Gasen sowie Flüssigkeiten.
Das bevorzugte wärmeleitende Material ist ein Verbundmaterial, hergestellt durch Zuführen des Harzes und eines Kohlenstoffaservlieses, hergestellt gemäß der Offenbarung in US-A-4 861 653 in einen 2"-Einschneckenextruder, und durch Extrudieren des Verbundmaterials als Faserbündel, das dann zerhackt und gesammelt wird. Das zerhackte Faserbündel wird dann bei verschiedenen Gießverfahren zur Herstellung von Gegenständen mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet. Die Wärmeleitfähigkeit des Materials kann gemäß ASTM-Standard F-433 mit einem Dynatech C-Matic Instrument Modell TCHM-DV gemessen werden.
Das bevorzugte wärmeleitende Material, das ein Verbundmaterial ist, hat eine dreidimensionale Anordnung von Fasern innerhalb der Harzmatrix, wie geschätzt aus den prozentualen Schrumpfdaten in den Richtungen der x-, y- und z-Koordinatenachsen von der geschmolzenen Größe zum Fertigteil. Im einzelnen gibt eine im wesentlichen gleiche prozentuale Schrumpfung des Fertigteils in den x-, y- und z-Richtungen eine dreidimensionale isotrope Faserverstärkung an, während eine prozentuale Schrumpfung des Fertigteils, die um einige Größenordnungen zwischen den Richtungen variiert, hochorientierte Verstärkungsfasern vermuten läßt.
Die oben angegebene und hier nützliche fünfte Komponente ist ein doppelwandiger Spulenkörper. Der Ausdruck "doppelwandiger Spulenkörper", wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Spulenkörper mit einer doppelten Wand. Dieser ist in Fig. 1A (dreidimensionale Ansicht) und Fig. 1B (Seitenansicht) dargestellt. Der doppelwandige Spulenkörper ist aus dem elektrisch isolierenden Material gegossen, das oben als dritte Komponente beschrieben ist. Das verwendete elektrisch isolierende Material ist vorzugsweise glasverstärktes Polyethylenterephthalat. Es enthält wahlweise einen flammenhemmenden Zusatz.
Die oben angegebene und hier nützliche sechste Komponente ist ein einwandiger einflanschiger Spulenkörper. Der Ausdruck "einwandiger einflanschiger Spulenkörper", wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Spulenkörper mit einer Wand und einem Flansch. Diese Strukturen sind in der Technik allgemein bekannt. Der einwandige einflanschige Spulenkörper ist in Fig. 2A (dreidimensionale Ansicht) und Fig. 2B (Seitenansicht) dargestellt. Der einwandige einflanschige Spulenkörper ist aus dem elektrisch isolierenden Material gegossen, das oben als dritte Komponente beschrieben ist. Das elektrisch isolierende Material ist vorzugsweise glasverstärktes Polyethylenterephthalat. Dieses Material enthält wahlweise einen flammenhemmenden Zusatz.
Die oben angegebene und hier nützliche siebte Komponente ist eine Spulenhülse. Der Ausdruck "Spulenhülse", wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine Hülse, die aus dem elektrisch isolierendem Material gegossen ist, das oben als dritte Komponente beschrieben ist. Diese Hülse ist so gegossen, daß sie auf den einwandigen einflanschigen Spulenkörper paßt, der oben als sechste Komponente beschrieben ist. Die Spulenhülse wird in Verbindung mit dem einwandigen einflanschigen Spulenkörper verwendet. Das bevorzugte elektrisch isolierende Material ist glasverstärktes Polyethylenterephthalat. Dieses Material enthält wahlweise einen flammenhemmenden Zusatz.
Die oben angegebene und hier nützliche achte Komponente betrifft thermoplastische Drahthalter und Zubehör. Der Ausdruck "Zubehör" bezeichnet solche Komponenten, die normalerweise in einem Transformator eingebaut sind, wie Klemmenplatten, Buchsen, Schmelzsicherungen, Überspannungsableiter, Befestigungshalter und Vorrichtungen zur Überwachung des Betriebs (ein Beispiel hiervon enthält Instrumente und Instrumentenmeßfühler). Das Zubehör wiederum kann in irgendeinem der oben beschriebenen elektrisch isolierenden Materialien gekapselt sein. Der Ausdruck "thermoplastische Drahthalter" bezeichnet eine Vorrichtung, in der die Drähte des Transformators in Längsrichtung längs der Vorrichtung gehalten werden. Im einzelnen sind die thermoplastischen Drahthalter aus einem thermoplastischen oder warmausgehärteten Harz, zum Beispiel glasverstärktem Polyethylenterephthalat, in zwei vorzugsweise rechteckigen Hälften gegossen, wobei wenigstens eine der beiden Hälften einen durch die Hälfte in Längsrichtung hindurchgehenden inneren Kanal hat. Die Drähte für den Transformator werden zusammen mit den Klemmenblöcken längs des inneren Kanals angeordnet, wie nachstehend für jedes einzelne Verfahren beschrieben.
Wie oben ausgeführt, werden bei den verschiedenen Schritten des Verfahrens der vorliegenden Erfindung elektrische oder elektronische Vorrichtungen mit dem elektrisch isolierenden Material oder dem wärmeisolierenden Material gekapselt. Techniken zum Kapseln von elektrischen und elektronischen Vorrichtungen sind bekannt, wie im US-Patent 4 632 798 (Eickman et al) offenbart. Diese Druckschrift offenbart auch die übliche Praxis, daß das einkapselnde Harz teilchenförmiges Füllmaterial, wie Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid, enthält, das zur Erhöhung der wärmeleitenden Eigenschaften dient.
Die Verfahren zur Herstellung von polymergekapselten, ein- und mehrphasigen Tranformatoren mit E-förmigem Kern, polymergekapselten, ein- oder mehrphasigen Transformatoren mit C-förmigem Kern und polymergekapselten, ringförmigen, ein- und mehrphasigen Transformatoren aus den oben beschriebenen Komponenten sind nachstehend beschrieben.

I. Verfahren zur Herstellung eines mehrphasigen Transformators mit einem E- oder C-förmigen Kern

Mehrphasige Transformatoren mit einem E- oder C-förmigen Kern (auch als E-Kern-Transformatoren bzw. C-Kern-Transformatoren bezeichnet) sind dem Fachmann bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines polymergekapselten mehrphasigen Transformators mit einem E- oder C-förmigen Kern.
Im einzelnen besteht das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines polymergekapselten mehrphasigen Transformators mit einem E- oder C-förmigen Kern im wesentlichen aus den folgenden Schritten:
(1) Bilden einer gestapelten Laminatstruktur aus trapezförmigen oder rechteckigen Laminaten mit Schnittkanten, Versiegeln der Schnittkanten des Laminats mit einem nichtleitenden Film, um ein Kurzschließen der Laminate zu verhindern, und Einsetzen der versiegelten gestapelten Laminatstruktur in einen Spulenkörperkern zur Bildung eines gestapelten Laminatspulenkörperkerns,
(2) Heißimprägnieren des gestapelten Laminatspulenkörperkerns zur Bildung eines heißimprägnierten gestapelten Laminatspulenkörperkerns,
(3) Kapseln der Innenseite des heißimprägnierten gestapelten Laminatspulenkörperkerns mit einem wärmeleitenden Material zur Bildung eines gekapselten gestapelten Laminatspulenkörperkerns,
(4) Wickeln von Niederspannungsdrähten auf den gekapselten gestapelten Lamintspulenkörperkern zur Bildung einer gekapselten gestapelten Niederspannung-Spulenkernkörperanordnung,
(5) Einsetzen der gekapselten gestapelten Niederspannung- Spulenkerkörpernanordnung in einen gegossenen doppelwandigen Spulenkörper zur Bildung einer doppelwandigen Niederspannung-Spulenkörperanordnung,
(6) Wickeln eines Hochspannungsdrahts zwischen den Wänden der doppelwandigen Niederspannung-Spulenkörperanordnung zur Bildung einer doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung,
(7) Heißimprägnieren der doppelwandigen Hochspannung- Niederspannung-Spulenkörperanordnung zur Bildung einer heißiinprägnierten doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung,
(8) Kapseln der Innenseite der heißimprägnierten doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörper anordnung mit einem elektrisch isolierenden Material zur Bildung einer doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung- Spulenkörperanordnung,
(9) Wiederholen der obigen Schritte (1) bis (8) zur Bildung von zusätzlichen gekapselten doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnungen,
(10) Zusammenbauen des E- oder C-förmigen Kerns der mehrphasigen Transformatoranordnung durch (a) für den Eförmigen Kern erfolgendes Ansetzen von wenigstens drei, vorzugsweise drei, gekapselten doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung senkrecht an den Enden und an der Mitte einer aus trapezförmigen oder rechteckigen Laminaten gebildeten gestapelten Laminatstruktur, wodurch die E-Form gebildet wird, oder für den C-förmigen Kern erfolgendes Ansetzen von zwei doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnungen senkrecht an den Enden einer aus trapezförmigen oder rechteckigen Laminaten gebildeten gestapelten Laminatstruktur, wodurch die C-Form gebildet wird, (b) Ineinanderschachteln der gestapelten Laminatstrukturen an ihren Verbindungsstellen und befestigen der Strukturen an den Spulenkörperanordnungen mit einer Befestigungsvorrichtung, wie Bolzen bzw. Schrauben oder Bändern, (c) Wiederholen der Schritte (10) (a) und (1) (b) am anderen Ende der senkrecht gestapelten gekapselten doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnungen zur Bildung einer mehrphasigen Transformatoranordnung mit E- oder C-förmigen Kern und (d) Versiegeln jeglicher nicht gekapselter Schnittkanten der Laminate mit nichtleitendem Film.
(11) Anordnen der Verdrahtung in der mehrphasigen Transformatoranordnung mit E- oder C-förmigem Kern entsprechend geeigneten Codes oder Normen,
(12) Befestigen von Zubehör an der mehrphasigen Transformatoranordnung mit E- oder C-förmigem Kern durch Standardtechniken,
(13) Einschließen des Zubehörs und der Drähte der mehrphasigen Transformatoranordnung mit E- oder C-förmigem Kern zwischen zwei Hälften eines thermoplastischen Drahthalters und anschließendes Zusammensiegeln der beiden Hälften des thermoplstischen Drahthalters an den Drahteinlässen und Teilungslinien mit einer Dichtungsmasse,
(14) Heißimprägnieren der mehrphasigen Transformatoranordnung mit E- oder C-förmigem Kern von Schritt (13) und
(15) Kapseln der gesamten heißgesiegelten mehrphasigen Transformatoranordnung mit E- oder C-förmigem Kern von Schritt (14) in einem wärmeleitenden Material zur Bildung eines Transformators, der mit einem elektrisch isolierenden Material und einem wärmeleitenden Material gekapseit ist.
Das Verfahren zur Herstellung des mehrphasigen Transformators mit E- oder C-förmigem Kern kann dann durch die folgenden Standardmaßnahmen beendet werden, wie durch Herstellen und Montieren der äußeren Klemmen, Befestigen der Montagehalter und Herstellen der Montagehalter.
Weitere Einzelheiten bezüglich der obigen Schritte (1)-(15) sind, wo erforderlich, nachstehend angegeben.
Im Schritt (1) des im obigen Abschnitt (1) beschriebenen Verfahrens werden alle Schnittkanten der Laminate der gestapelten Laminatstruktur mit einem nichtleitenden Film versiegelt, um ein Kurzschließen der Laminate zu verhindern, wonach die versiegelte gestapelte Laminatstruktur zur Bildung eines gestapelten Laminatspulenkörperkerns in einen Spulenkörperkern eingesetzt wird.
Im Schritt (2) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird die gestapelte Laminatspule heißimprägniert. Bei dem bevorzugten Heißimprägnierverfahren wird der gestapelte Laminatspulenkörperkern ungefähr 2 Stunden bei einer Temperatur von ungefähr 190 ºC (375 ºF) in einem Ofen erhitzt. Der Heizvorgang bereitet den gestapelten Laminatspulenkörperkern für das Kapselungsverfahren von Schritt 3 vor. Bei Fehlen dieses Heißimprägnerschritts könnte der gestapelte Laminatspulenkörperkern eine Wärmesenke werden, wodurch dem Kapselungsvorgang Wärme entzogen und ein zu schnelles Abkühlen des Gießharzes verursacht wird. Die Heißimprägniertemperatur kann 150 bis 232 ºC (300 bis 450 ºF) betragen, wobei 190 ºC (375 ºF) bevorzugt wird. Die Heißimprägnierzeit kann 1 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1 bis 4 Stunden, insbesondere ungefähr 2 Stunden, betragen. Die zum Heißimprägnieren benötigte Zeit hängt von der Größe des heißimprägnierten gestapelten Laminatspulenkörperkerns ab. Die zum Heißimprägnieren benötigte Zeit nimmt im allgemeinen mit Zunahme der Größe des Spulenkörperkerns zu. Bei Heißimprägnierzeiten von über 6 Stunden ist die Verfahrenswirksamkeit verringert, wobei nicht zu erwarten ist, daß sogar eine so lange Erhitzungszeit die Eigenschaften des Spulenkörperkerns verringert.
Im Schritt (3) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird die Innenseite des heißimprägnierten gestapelten Laminatspulenkörperkerns mit einem wärmeleitenden Material gekapselt zur Bildung eines gekapselten gestapelten Laminatspulenkörperkerns. Auf die Kapselungstechniken wird oben Bezug genommen.
Im Schritt (4) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird ein Niederspannungsdraht um den gekapselten gestapelten Laminatspulenkörperkern gewickelt zur Bildung einer gekapselten gestapelten Niederspannung- Spulenkörperkernanordnung. Zum Wickeln des Niederspannungsdrahts um den Spulenkörperkern aus gekapseltem gestapeltem Laminat können dem Fachmann leicht verfügbare Standardtechniken angewendet werden.
Im Schritt (5) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird die gekapselte gestapelte Niederspannung- Spulenkörperkernanordnung von Schritt (4) in einen doppelwandigen Spulenkörper eingesetzt zur Bildung einer doppelwandigen Niederspannung-Spulenkörperanordnung. Der doppelwandige Spulenkörper dient als Behälter für die regellos gewickelte Hochspannungsverdrahtung (Schritt (6)) oder als selbsttragende Hochspannungsspule (Schritt (6)).
Im Schritt (6) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird der Hochspannungsdraht regellos zwischen den Wänden der doppelwandigen Niederspannung-Spulenkörperanordnung gewickelt zur Bildung einer doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung. Alternativ kann eine selbsttragende Spule mit Hochspannungsdraht zwischen den Wänden des doppelwandigen Spulenkerns eingesetzt werden. Dem Fachmann leicht verfügbare Standardtechniken können beim Wickeln des Hochspannungsdrahts angewendet werden. Zur Vermeidung von Koronaentladungseffekten werden Hochspannungsspulen oft in warmhärtenden Harzen, wie für elektrische Zwecke geeignete Polyester- oder Epoxidharze, gekapselt, und in einigen Fällen, wie solchen mit selbsttragenden Spulen, können die Hochspannungsspulen mit Erfolg in thermoplastischen Harzen, wie solchen gekapselt werden, die oben zur Verwendung als wärmeleitende Materialien beschrieben sind.
Ein alternatives Verfahren zur Bildung der doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung zur Herstellung von mehrphasigen Transformatoren mit E- oder C-förmigem Kern ist folgendes: Die gekapselte gestapelte Niederspannung-Spulenkörperanordnung von Schritt (4) kann in einen einwandigen einflanschigen Spulenkörper eingesetzt werden zur Bildung einer einwandigen einflanschigen Niederspannung-Spulenkörperanordnung. Der Hochspannungsdraht wird dann durch dem Fachmann leicht verfügbare Standardtechniken genau um die Anordnung gewickelt zur Bildung einer einwandigen einflanschigen Hochspannung- Niederspannung-Spulenkörperanordnung. Danach wird eine Spulenhülse auf der einwandigen einflanschigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung angeordnet, was eine Anordnung ergibt, deren Geometrie derjenigen ähnlich ist, die durch den Schritt (6) mit dem doppelwandigen Spulenkörper hergestellt wird. Das resultierende Produkt könnte als einwandiger Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperkern mit Spulenhülse bezeichnet werden. Man könnte danach wie im Schritt (7) angegeben fortfahren.
Im Schritt (7) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird die doppelwandige Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung von Schritt (6) heißimprägniert. Das Heißimprägnierverfahren von Schritt (7) wird zum gleichen Zweck wie dasjenige von Schritt (2) durchgeführt. Es bereitet nämlich die Anordnung für die Kapselung im elektrisch isolierenden Material derart, daß das geschmolzene, elektrisch isolierende und wärmeleitende Material während des nachfolgenden Kapselungsverfahrens (Schritt (8)) nicht so schnell abkühlt. Die Heißimprägniertemperatur für diesen Schritt sollte 150 bis 204 ºC (300 bis 400 ºF), insbesondere 177 bis 190 ºC (350 bis 375 ºF), betragen. Die Heißimprägnierzeit sollte 1,5 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1,5 bis 4 Stunden, insbesondere 2 Stunden, betragen. Auch hier nimmt die für die Heißimprägnierung benötigte Zeit zu, wenn die Größe des heißimprägnierten Gegenstands zunimmt.
Im Schritt (8) des oben im Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird die Innenseite der heißimprägnierten doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung von Schritt (7) mit einem elektrisch isolierenden Material gekapselt. Der Zweck der Kapselung der Innenseite der Anordnung von Schritt (7) mit dem elektrisch isolierenden Material liegt in der Schaffung einer elektrischen Isolierung für die gesamte Anordnung von Schritt (7) und im Schutz der Komponenten dieser Anordnung vor den Wirkungen von Reibung, Verschleiß und Temperaturwechselbeanspruchung.
An diesem Punkt des Verfahrens wird empfohlen, die gekapselte doppelwandige Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung von Schritt (8) durch elektrische Standardtests, wie den Isolationsprüftest oder den Windungsverhältnistest, zu prüfen. Bei diesen Tests werden zuerst die Windungsklemmen der Anordnung einer sehr hohen Spannung bei geringem Strom (Isolationsprüftest) unterworfen, um elektrische Isolationsfehler zu ermitteln, die im Betrieb des fertigen Transformators Kurzschlüsse verursachen könnten. Danach wird an der Nieder- oder Hochspannungsseite des Transformators eine Eingangsspannung angelegt. Die Ausgangsspannung wird gemessen, um sicherzustellen, daß die Windungen des Drahts an den Hoch- und Niederspannungsseiten korrekt sind und der Transformator die festgelegte Ausgangsspannung liefert (Windungsverhältnistest).
Im Schritt (9) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens werden die Schritte (1) bis (8) wiederholt zur Bildung wenigstens einer weiteren, vorzugsweise zwei weiteren doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung- Spulenkörperanordnungen. Zwei dieser Anordnungen werden zur Bildung des C-förmigen Kerns verwendet, während drei oder mehrere dieser Anordnungen zur Bildung des E-förmigen Kerns verwendet werden. Diese zusätzlichen Anordnungen können gleichzeitig mit der Herstellung der ersten Anordnung oder nach der Herstellung der ersten Anordnung hergestellt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen werden drei derartige Anordnungen bevorzugt. Bei der Anordnung von drei derartigen Anordnungen ist der hergestellte Transformator ein dreiphasiger (d. h. mehrphasiger) Transformator.
Im Schritt (10) des in obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird die mehrphasige Transformatoranordnung mit E- oder C-förmigem Kern in der oben beschriebenen Weise hergestellt.
Im Schritt (11) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird die Verdrahtung der mehrphasigen Transformatoranordnung mit E- oder C-förmigem Kern angeordnet. Im allgemeinen sind alle von den Hoch- und Niederspannungswicklungen kommenden Drähte plus jegliche Erdungsdrähte, die als zweckmäßig vorgesehen werden müssen und die Übereinstimmung mit Codes und Sicherheitstandards gewährleisten, so angeschlossen, daß sie eine Y- oder Delta-Anordnung bilden, wie es in der Transformatorauslegung festgelegt ist. Zusätzlich sind die Drähte so angeordnet, daß sie den Codes und Standards genügen und den Transformator vor zufälliger Erdung oder Lichtbogenüberschlag schützen.
Im Schritt (12) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird das Zubehör, wie Klemmenblöcke, an der mehrphasigen Transformtoranordnung mit E- oder C-förmigem Kern in handelsüblicher Weise befestigt.
Im Schritt (13) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens werden das Zubehör, insbesondere die Klemmenblöcke, und Drähte zwischen den beiden Hälften eines thermoplastischen Drahthalters eingeschlossen, wobei die Drähte und Klemmenblöcke auf dem ganzen inneren Kanal des thermoplastischen Drahthalters aufliegen. Die beiden Hälften der thermoplastischen Drahthalter werden als Greifer um die Drahtenden und deren Klemmenblöcke zusammengeklemmt. Danach werden die Drahthalter an den Drahteinlässen und den Teilungslinien mit einer Dichtungsmasse, wie Silikon, abgedichtet, um eine elektrische Isolierung für die gesamte Anordnung mit Ausnahme an den Klemmenbuchsen zu bewirken. Die Klemmenbuchsen sind so ausgelegt, daß sie äußere Klemmen aufnehmen, die in den inneren Kanal gesteckt werden und einen elektrischen Kontakt herstellen.
Im Schritt (14) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird die mehrphasige Transformatoranordnung von Schritt (13) mit E- oder C-förmigem Kern heißimprägniert, um die Anordnung, die an diesem Punkt nur mit einem elektrisch isolierenden Material gekapselt wurde, zur Kapselung mit einem wärmeleitenden Material vorzubereiten. In diesem Schritt beträgt die Heißimprägniertemperatur 150 bis 204 ºC (300 bis 400 ºF), vorzugsweise 190 ºC (375 ºF). Die Heißimprägnierzeit beträgt 1,5 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1,5 bis 4 Stunden, insbesondere 2 Stunden. Wiederum beeinflußt die Größe des heißimprägnierten Gegenstands die zum Heißimprägnieren benötigte Zeit.
Im Schritt (15) des im obigen Abschnitt I beschriebenen Verfahrens wird die gesamte heißimprägnierte mehrphasige Transformatoranordnung mit E- oder C-förmigem Kern von Schritt (14) in einem wärmeleitenden Material gekapselt. Das wärmeleitende Material kann das gleiche wie das in Schritt (3) benutzte sein oder davon abweichen. Der Zweck dieses Schrittes besteht in der Schaffung einer Wärmleitung für die gesamte Anordnung und im Schutz der Komponenten der gesamten Anordnung gegenüber der Umgebung und den Wirkungen der Umgebung, einschließlich Korrosion, Reibung, Verschleiß und Temperaturwechselbeanspruchung. Das resultierende Produkt ist ein Transformator, der mit einem ersten elektrisch isolierenden Material und einem zweiten wärmeisolierenden Material gekapselt ist.
Der gekapselte Transformator von Schritt (15) kann durch dem Fachmann leicht verfügbare Techniken "fertiggestellt" werden. "Fertiggestellt" bedeutet, daß der gekapselte Transformator Hochspannungstests unterworfen wird. Danach werden die äußeren Klemmen für den gekapselten Transformator hergestellt und montiert. Danach werden Befestigungshalter für den gekapselten Transformator hergestellt und befestigt. Danach kann der gekapselte Transformator in Gebrauch genommen oder leicht gelagert werden.

II. Verfahren zur Herstellung eines einphasigen Transformators mit einem E-förmigen Kern

Einphasige Transformatoren mit einem E-förmigen Kern (auch als E-Kern-Transformatoren bezeichnet) sind dem Fachmann bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft. ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von polymergekapselten einphasigen Transformatoren mit E-förmigem Kern.
Im einzelnen besteht das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines polymergekapselten einphasigen Transformators mit E-förmigem Kern im wesentlichen aus den folgenden Schritten:
(1) Bereiten einer gestapelten Laminatstruktur, bei der die Laminate durch Standardtechniken in der Form eines E ausgestanzt werden, wobei das E-förmige Laminat einen zentralen Pfosten und zwei Endpfosten haben soll und die Kanten des Laminats als "geschnitten" betrachtet werden,
(2) Wickeln eines Niederspannungsdrahts auf einen Spulenkörperkern durch Standardtechniken zur Bildung eines Niederspannung-Spulenkörperkerns,
(3) Einsetzen des Niederspannung-Spulenkörperkerns in einen einwandigen einflanschigen Spulenkörper zur Bildung einer Niederspannung-Spulenkörperanordnung;
(4) Anordnen einer Spulenhülse auf der Miederspannung- Spulenkörperanordnung zur Bildung einer Niederspannung- Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung,
(5) Wickeln eines Hochspannungsdrahts um die Außenseite der Spulenhülse der Niederspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung durch Standardtechniken zur Bildung einer Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung,
(6) Heißimprägnieren der Hochspannung-Niederspannung- Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung zur Bildung einer heißimprägnierten Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung,
(7) Kapseln der Innenseite der heißimprägnierten Hochspannung-Ni ederspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung mit einem elektrisch isolierenden Material zur Bildung einer isolierten gekapselten Hochspannung-Niederspannung-Anordnung,
(8) Anordnen der isolierten gekapselten Hochspannung- Niederspannung-Anordnung über einem der Pfosten, vorzugsweise dem zentralen Pfosten, der E-förmigen gestapelten Laminatstruktur von Schritt (1),
(9) Zusammenbauen einer Laminatstapelstruktur aus rechteckigen Laminaten und Verschrauben bzw. Verbolzen, Kleben, Verschnüren oder sonstiges Befestigen der Laminatstapelstruktur an den Pfosten der E-förmigen Laminatstapelstruktur von Schritt (8) zur Bildung einer einphasigen Transformatoranordnung mit E-förmigem Kern,
(10) Anordnen der Verdrahtung in der einphasigen Transformatoranordnung mit E-förmigem Kern gemäß geeigneten Codes und Normen,
(11) Befestigen von Zubehör an der einphasigen Transformatoranordnung mit E-förmigem Kern durch Standardtechniken,
(12) Einschließen des Zubehörs und der Drähte der einphasigen Transformatoranorndung mit E-förmigem Kern zwischen zwei Hälften eines thermoplastischen Drahthalters, anschließendes Zusammensiegeln der beiden Hälften der thermoplastischen Drahthalter an den Drahteinlässen und Teilungslinien mit einer Dichtungsmasse und anschließendes Versiegeln jeglicher nicht gekapselter Schnittkanten der Laminate mit einem nichtleitenden Film zur Verhinderung des Kurzschließens der Laminate,
(13) Heißimprägnieren der einphasigen Transformatoranordnung mit E-förmigem Kern von Schritt (12) und
(14) Kapseln der gesamten heißimprägnierten einphasigen Transformtoranordnung mit E-förmigem Kern von Schritt (13) mit einem wärmeleitenden Material zur Bildung eines Transformators, der mit einem elektrisch isolierenden Material und einem wärmeisolierenden Material gekapselt ist.
Das in den Schritten (6) und (13) des obigen Abschnitts II erforderliche Heißimprägnieren erfolgt zu den gleichen Zwecken wie bei den Schritten im obigen Abschnitt I für das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung des mehrphasigen Transformators mit E- oder C-förmigem Kern . In Schritt (6) ist das Heißimprägnierverfahren wie folgt: Die Niederspannung-Hochspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung wird in einem Ofen 2 Stunden bei einer Temperatur von ungefähr 190 ºC (375 ºF) erhitzt. Die Heißimprägniertemperatur kann 150 bis 232 ºC (300 bis 450 ºF), vorzugsweise 190 ºC (375 ºF), betragen. Die Heißimprägnierzeit kann 1 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1 bis 4 Stunden, insbesondere 2 Stunden, betragen. Im Schritt (13) ist das Heißimprägnierverfahren wie folgt: Die einphasige Transformatoranordnung mit E-förmigem Kern von Schritt (12) wird bei Temperaturen von 150 bis 204 ºC (300 bis 400 ºF), vorzugsweise 190 ºC (375 ºF), heißimprägniert. Die Heißimprägnierzeit beträgt 1,5 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1,5 bis 4 Stunden, insbesondere 2 Stunden. Wiederum beeinflußt die Größe des heißimprägnierten Gegenstands die für das Heißimprägnieren erforderliche Zeit.
Die Verfahren der Schritte (10), (11) und (12) in Abschnitt 11 für das einphasige E-Kern-Transformatorverfahren werden in ähnlicher Weise wie die Schritte (11), (12) bzw. (13) von Abschnitt 1 für das mehrphasige E- Kern- oder C-Kern-Transformatorverfahren durchgeführt.
Die für das Verfahren dieses Abschnitts II nicht speziell beschriebenen Schritte oder Maßnahmen wurden oben beschrieben, sind selbstverständlich oder können durch bekannte und leicht verfügbare Techniken vervollständigt werden.
Das Verfahren zur Herstellung des einphasigen E-Kern- Transformators kann durch die folgenden Standardmaßnahmen "beendet" werden, wie durch Herstellen und Montieren der äußeren Klemmen, Befestigen der Befestigungshalter und Herstellen der Befestigungshalter.
Das Verfahren zur Herstellung des einphasigen Transformators mit E-förmigem Kern kann auch zur Hersstellung eines mehrphasigen Transformators mit E-förmigem Kern verwendet werden. In diesem Fall werden zusätzlich, vorzugsweise zwei, isolierte gekapselte Hochspannung- Niederspannung-Anordnungen durch Wiederholen der Schritte (1)-(7) des Verfahrens zur Herstellung des einphasigen Transformtors mit E-förmigem Kern bereitet. Danach wird zusätzlich zur Montage einer Anordnung auf einem Pfosten der gestapelten Struktur aus E-förmigem Laminat, wie im einzelnen unmittelbar vor Schritt (8) ausgeführt, eine Anordnung auf einem zweiten Pfosten der gestapelten Struktur aus E-förmigem Laminat montiert. Vorzugsweise wird eine Anorndnng auf jedem Endpfosten zusammen mit dem zentralen Pfosten montiert, wodurch ein mehrphasiger Transformator mit drei Phasen gebildet wird. Zur Beendigung der Herstellung des mehrphasigen Transformators durch dieses Verfahren werden die Schritte (9)-(14) und die "Fertigstellungs-" Maßnahmen angewendet, die für das Verfahren des einphasigen Transformators mit E-förmigem Kern beschrieben sind.

III. Verfahren zur Herstellung eines ein- oder mehrphasigen Tranformators mit einem C-förmigen Kern

Ein- oder Mehrphasentransformatoren mit einem C-förmigem Kern (auch als C-Kern-Transformatoren und auch gelegentlich als U-Kern-Transformatoren bezeichnet) sind dem Fachmann bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von polymergekapselten Ein- oder Mehrphasentransformatoren mit C-förmigem Kern.
Im einzelnen besteht das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines polymergekapselten ein- oder mehrphasigen Transformators mit C-förmigem Kern im wesentlichen aus den folgenden Schritten:
(1) (a) Herstellen einer gestapelten Laminatstruktur, bei der die Kanten des Laminats als "geschnitten" betrachtet werden und die Laminate durch Standardtechniken die Form eines C haben, wobei das C zwei Pfosten haben soll, oder alternativ
(b) konzentrisches Wickeln von Laminaten zur Bildung einer konzentrisch gewickelten Struktur, Schneiden der konzentrisch gewickelten Struktur in zwei C-Formen und wobei die Kanten der C-förmigen konzentrisch gewickelten Struktur als "geschnitten" angesehen werden, und
(c) im Fall von entweder III(1) (a) oder III(1) (b) Versiegeln der Schnittkanten des gestapelten Laminats oder der konzentrisch gewickelten Struktur mit einem nichtleitenden Film zur Verhinderung des Kurzschließens der Laminate,
(2) Wickeln eines Niederspannungsdrahts auf einen Spulenkörperkern durch Standardtechniken zur Bildung eines Niederspannung-Spulenkörperkerns,
(3) Einsetzen des Niederspannung-Spulenkörperkerns in einen doppelwandigen Spulenkörper zur Bildung einer doppelwandigen Niederspannung-Spulenkörperanordnung,
(4) Wickeln eines Hochspannungsdrahts zwischen den Wänden des doppelwandigen Spulenkerns der Niederspannung-Spulenkörperanordnung zur Bildung einer doppelwandigen Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung,
(5) Heißimprägnieren der doppelwandigen Hochspannung- Niederspannung-Spulenkörperanordnung zur Bildung einer heißimprägnierten Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung,
(6) Kapseln der Innenseite der heißimprägnierten Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung mit einem elektrisch isolierenden Material zur Bildung einer gekapselten Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung;
(7) Wiederholen der Vorgänge der Schritte (2) bis (6) zur Bildung einer weiteren Hochspannung-Niederspannung- Spulenkörperanordnung,
(8) Montieren einer gekapselten Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung auf einem Pfosten der gestapelten Laminatstruktur oder konzentrisch gewickelten Struktur von Schritt (1) und Montieren der weiteren Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörperanordnung auf dem anderen Pfosten der gestapelten Laminatstruktur oder konzentrisch gewickelten Struktur von Schritt (1),
(9) Zusammenbauen einer Laminatstapelstruktur aus rechteckigen Laminaten und Verschrauben bzw. Verbolzen, Verkleben, Verschnüren oder sonstiges Befestigen der Laminatstapelstruktur an den Pfosten der C-förmigem Laminatstapelstruktur, auf die die isolierten gekapselten Hochspannung-Niederspannung-Anordnungen gesetzt wurden zur Bildung einer ein- oder mehrphasigen Transformatoranordnung mit C-förmigem Kern,
(10) Anordnen der Verdrahtung in der ein- oder mehrphasigen Transformatoranordnung mit C-förmigem Kern gemäß geeigneten Codes und Normen,
(11) Befestigen von Zubehör an der ein- oder mehrphasigen Transformatoranordnung mit C-förmigem Kern durch Standardtechniken,
(12) Einschließen des Zubehörs und der Drähte der ein- oder mehrphasigen Transformatoranordnung mit C-förmigem Kern zwischen zwei Hälften eines thermoplastischen Drahthalters und anschließendes Zusammensiegeln der beiden Hälften des thermoplastischen Drahthalters an den Einlässen und Teilungslinien mit einer Dichtungsmasse,
(13) Heißimprägnieren der ein- oder mehrphasigen Transformatoranordnung mit C-förmigem Kern von Schritt (12) und
(14) Kapseln der gesamten heißimprägnierten, ein- oder mehrphasigen Transformatoranordnung mit C-förmigem Kern von Schritt (13) in einem wärmeleitenden Material zur Bildung eines Transformators, der mit einem elektrisch isolierenden Material und einem wärmeleitenden Material gekapselt ist.
Das Heißimprägnieren, wie es in den Schritten (5) und (13) des obigen Abschnitts III erforderlich ist, erfolgt zum gleichen Zweck wie bei diesen Schritten im Verfahren zur Herstellung des vorher im obigen Abschnitt I beschriebenen Transformators mit E- oder C-förmigem Kern.
Im Schritt (5) des obigen Abschnitts III ist das Heiß imprägnierverfahren wie folgt: Die Niederspannung- Hochspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung wird in einem Ofen ungefähr 2 Stunden bei einer Temperatur von ungefähr 190 ºC (375 ºF) erhitzt. Die Heißimprägniertemperatur kann 150 bis 232 ºC (300 bis 450 ºF), vorzugsweise 190 ºC (375 ºF) betragen. Die Heißimprägnierzeit kann 1 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1 bis 4 Stunden, insbesondere 2 Stunden, betragen. In Schritt (13) des obigen Abschnitts III ist das Heißimprägnierverfahren wie folgt: Die ein- oder mehrphasige Transformatoranordnung mit C- förmigem Kern von Schritt (12) wird bei Temperaturen von 150 bis 204 ºC (300 bis 400 ºF), vorzugsweise 190 ºC (375 ºF), heißimprägniert. Die Heißimprägnierzeit beträgt 1,5 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1,5 bis 4 Stunden, insbesondere 2 Stunden. Wiederum wird die benötigte Heißimprägnierzeit von der Größe des heißimprägnierten Gegenstands beeinflußt. Die im Verfahren dieses Abschnitts III im einzelnen nicht beschriebenen Schritte oder Maßnahmen wurden oben beschrieben, sind selbtverständlich oder können durch bekannte oder leicht verfügbare Techniken durchgeführt werden.
Das Verfahren zur Herstellung des ein- oder mehrphasigen Transformators mit C-förmigem Kern kann durch die folgenden Standardmaßnahmen vollendet werden, wie Herstellen und Montieren von äußeren Klemmen, Befestigen von Montagehaltern und Herstellen der Montagehalter.

IV. Verfahren zur Herstellung eines ein- oder mehrphasigen Transformators mit ringförmigem Kern

Transformatoren mit ringförmigem Kernen sind dem Fachmann bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines polymergekapselten Transformators mit ringförmigem Kern.
Im einzelnen besteht das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines polymergekapselten Transformators mit ringförmigem Kern aus den folgenden Schritten:
(1) Bereiten von Umfangssegmenten eines ringförmigen Kerns durch
(a) Bereiten einer gestapelten Laminatstruktur, bei der die Laminate durch Standardtechniken in der Form von hohlen Zylinderplättchen gestanzt und zur Bildung von Umfangssegmenten eines Ringkerns gestapelt werden, wobei die Kanten der Umfangssegmente als "geschnitten" betrachtet werden, oder
(b) schraubenförmiges Wickeln eines Metallbands zu einer Ringform und anschließendes Unterteilen des resultierenden Metallrings in Umfangssegmente eines Ringkerns, wobei die Kanten der Umfangssgemente als "geschnitten" betrachtet werden, und
(c) im Fall von IV(1) (a) oder IV(1) (b) Versiegeln der Schnittkanten der Umfangssegmente mit einem nichtleitenden Film,
(2) Wickeln eines Niederspannungsdrahts auf einen Spulenkern durch Standardtechniken zur Bildung einer Niederspannung-Spulenkörperkernanordnung,
(3) Einsetzen der Niederspannung-Spulenkeranordnung in einen einwandigen einflanschigen Spulenkörper zur Bildung einer Niederspannung-Spulenkörperanordnung,
(4) Anordnen einer Spulenhülse auf der Niederspannung- Spulenkörperanordnung zur Bildung einer Niederspannung- Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung,
(5) Wickeln eines Hochspannungsdrahts um die Außenseite der Spulenhülse der Niederspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung durch Standardtechniken zur Bildung einer Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung,
(6) Heißimprägnieren der Hochspannung-Niederspannung- Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung zur Bildung einer heißimprägnierten Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung,
(7) Kapseln der Innenseite der heißimprägnierten Hochspannung-Niederspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung mit einem elektrisch isolierenden Material zur Bildung einer isolierten gekapselten Hochspannung-Niederspannung-Anordnung,
(8) Anordnen von einer oder mehreren isolierten gekapselten Hochspannung-Niederspannung-Anordnungen auf den Umfangssegmenten des ringförmigen Kerns von Schritt (1) zur Bildung von zusammengebauten ringförmigen Kernsegmenten,
(9) Verschrauben bzw. Verbolzen, Verkleben, Verschnüren oder sonstiges Befestigen der zusammengebauten ringförmigen Kernsegmente zu einem Ring zur Bildung einer ein- oder mehrphasigen ringförmigen Transformatoranordnung,
(10) Anordnen der Verdrahtung in der ein- oder mehrphasigen ringförmigen Transformatoranordnung gemäß geeigneten Codes oder Normen,
(11) Befestigen von Zubehör an der ein- oder mehrphasigen ringförmigen Transformatoranordnung durch Standardtechniken,
(12) Einschließen des Zubehörs und der Verdrahtung der ein- oder mehrphasigen ringförmigen Transformatoranordnung zwischen zwei Hälften eines thermoplastischen Drahthalters und anschließendes Zusammensiegeln der beiden Hälften des thermoplastischen Drahthalters an den Drahteinlässen und Teilungslinien mit einer Dichtungsmasse,
(13) Heißimprägnieren der ein- oder mehrphasigen ringförmigen Transformatoranordnung von Schritt (12) und
(14) Kapseln der gesamten heißimprägnierten ein- oder mehrphasigen Transformatoranordnung von Schritt (13) in einem wärmeleitenden Material zur Bildung eines Transformators, der mit einem elektrisch isolierenden Material und einem wärmeleitenden Material gekapselt ist.
Das in den Schritten (6) und (13) von Abschnitt IV erforderliche Heißimprägnieren erfolgt zum gleichen Zweck wie bei diesen Schritten für das Verfahren zur Herstellung der Transformatoren mit E- oder C-förmigem Kern des obigen Abchnitts I. Im Schritt (6) von IV erfolgt das Heißimprägnierverfahren wie folgt Die Hochspannung- Niederspannung-Spulenkörper-Spulenhülsenanordnung wird in einem Ofen 2 Stunden bei einer Temperatur von ungefähr 190 ºC (375 ºF) erhitzt. Die Heißimprägniertemperatur kann ungefähr 150 ºC (300 ºF) bis ungefähr 232 ºC (450 ºF), vorzugsweise ungefähr 190 ºC (375 ºF), betragen. Die Heißimprägnierzeit kann 1,6 Stunden, vorzugsweise 1,4 Stunden, insbesondere 2 Stunden, betragen. In Schritt (13) von Abschnitt IV ist das Heißimprägnierverfahren wie folgt Die ringförmige Transformatoranordnung von Schritt (12) wird bei Temperaturen von ungefähr 150 ºC (300 ºF) bis ungefähr 204 ºC (400 ºF), vorzugsweise 190 ºC (375 ºF), heißimprägniert. Die Heißimprägnierzeit beträgt ungefähr 1,5 bis 6 Stunden, vorzugsweise 2 Stunden. Wiederum beeinflußt die Größe des heißimprägnierten Gegenstands die zum Heißimprägnieren benötigte Zeit.
Das Verfahren der Schritte (10), (11) und (12) von Abschnitt IV zur Herstellung eines polymergekapselten ringförmigen Transformators werden in ähnlicher Weise wie die Schritte (11), (12) bzw. (13) des Verfahrens des obigen Abschnitts I zur Herstellung der Transformatoren mit E- oder C-förmigem Kern durchgeführt.
Die für das Verfahren von Abschnitt IV im einzelnen nicht beschriebenen Schritte oder Maßnahmen wurden oben beschrieben, sind selbstverständlich oder können durch bekannte oder leicht verfügbare Techniken durchgeführt werden.
Das Verfahren zur Herstellung des Transformators mit ringförmigem Kern kann durch die folgenden Standardmaßnahmen "vollendet" werden, wie Herstellen und Montieren von äußeren Klemmen, Herstellen von Befestigungshaltern und Montieren der Befestigungshalter.

Beispiele

1. Einphasiger polymergekapselter Transformator mit E-förmigem Kern

Ein 1,52 mm (0,060") dicker Spulenkörperkern kann aus einem strukturellen Verbundmaterial EsSEE GFR (hergestellt von Du Pont) gemäß der Offenbarung im US-Patent 4 944 975 hergestellt werden. Laminate werden aus kornorientierten Coils aus Siliciumstahl hergestellt. Die Laminate sind E-förmig. Die Hälfte der E-förmigen Laminate werden zur Bildung einer gestapelten Laminatstruktur gestapelt, die den unteren E-förmigen Abschnitt des Transformatorkerns bildet. Die andere Hälfte der Laminate wird zur Bildung einer gestapelten Laminatstruktur gestapelt und zur Verwendung in einem späteren Schritt beiseite gelegt. Der Niederspannungsdraht wird auf den Spulenkörperkern wie folgt gewickelt: 133 Windungen eines epoxidbeschichteten Niederspannungsdrahts mit 55 mm² (0,0085 Quadratzoll) werden in vier Lagen auf den Spulenkörperkern gewickelt, wobei Nomex 410-Papier mit einer Dicke von 0,254 mm (10 mil) zwischen den Lagen angeordnet wird. Dies bildet eine Niederspannung-Spulenkörperkernanordnung. Ein einwandiger einflanschiger Spulenkörper mit einer Wanddicke von 15 mm (0,060") wird durch Spritzguß aus einem mit 30 % Glas verstärktem Polyethylentherephthalat hergestellt. Auch wird eine 1,02 mm (0,040") dicke Spulenhülse durch Spritzguß aus einem mit 30 % Glas verstärktem Polyethylenterephthalat hergestellt. Der einwandige einflanschige Spulenkörper wird auf der Niederspannung-Spulenkörperkernanordnung angeordnet, wobei der Hochspannungsdraht auf die einwandige einflanschige Spulenkörperanordnung wie folgt gewickelt wird: 266 Windungen eines epoxidbeschichteten Hochspannungsdrahts mit 1,31 mm² (16 Gauge) wird in seChs Lagen auf die Anordnung gewickelt, wobei zwischen den Lagen der Windungen Nomex -Papier mit 0,254 mm (10 mil) angeordnet wird. Die durch Spritzguß hergestellte obige Spulenhülse wird dann auf der gewickelten Hochspannungsanordnung angeordnet, wobei die Anordnung dann 2 Stunden bei 190 ºC (375 ºF) heißimprägniert wird.
Nach dem Heißimprägnieren der Anordnung wird die gesamte Anordnung in ein Stahlwerkzeug eingesetzt, wobei die Innenseite der Anordnung mit einem mit 30 % Glas verstärktem Polyethylenterephthalatharz gekapselt wird. Die Werkzeugtemperatur beträgt während der Kapselung 177 bis 204 ºC (350 bis 400 ºF), während die Schmelztemperatur bei 293 bis 300 ºC (560 bis 570 ºF) liegt. Die Taktzeit beträgt ungefähr eine Minute. Nach der Kapselung wird die Anordnung auf elektrischen Durchgang (Isolationsprüfstest) und Entwurfleistung (Windungsverhältnis) getestet. Nach dem elektrischen Testen wird die gekapselte Anordnung auf dem zentralen Pfosten der E-förmigen Laminate montiert. Die verbleibende Hälfte der E-förmigen Laminatstruktur, die oben gebildet und zur späteren Verwendung beiseite gelegt wurde, wird mit der E-förmigen gestapelten Laminatstruktur ineinandergeschachtelt, die den Boden des E-förmigen Kerns des Transformators bildet. Danach werden die beiden gestapelten Laminatstrukturen verschraubt bzw. verbolzt und bilden auf diese Weise eine einphasige Anordnung mit E-förmigem Kern.
Die thermoplastischen Drahthalter werden aus mit 30 % Glas verstärktem Polyethylenterephthalat hergestellt. Die Verdrahtung der einphasigen Anordnung mit E-förmigem Kern wird gemäß Standardcodes und -spezifikationen angeordnet und angeschlossen. Die Drahtenden werden mit Leitungen verbunden und in den inneren Kanälen der thermoplastischen Drahthalter angeordnet, die dann mit einem isolierenden Klebsoff auf Silikonbasis versiegelt werden.
Die einphasige Anordnung mit E-förmigem Kern wird dann 2 Stunden bei 204 ºC (400 ºF) heißimpräniert. Die heiß imprägnierte Anordnung wird dann in einem Stahlwerkzeug angeordnet und unter den gleichen, oben angegebenen Formbedingungen jedoch mit einer Taktzeit von ungefähr 5 Minuten in einem wärmeleitenden Polyethylenterephthalat vollständig gekapselt. Die gekapselte Transformatoranordnung wird dann gekühlt, bei hoher Spannung elektrisch getestet und unter Standardbed&ngungen fertigestellt.

2. Einphasiger polymerergekapselter Transformator mit C-förmigem Kern

Ein 1,52 mm (0,060") dicker Spulenkörperkern kann gemäß der Offenbarung im US-Patent 4 944 975 aus einem strukturellen Verbundmaterial EsSEE GFR (hergestellt von Du Pont) hergestellt werden. Aus kornorientierten Coils aus Siliciumstahl werden Laminate in der Form eines C hergestellt. Die Spulenkörperkerne werden gegebenenfalls auf den Schenkeln des C montiert. Die Hälfte der C-förmigen Laminate wird gestapelt und bildet eine erste gestapelte Laminatstruktur. Die andere Hälfte der C-förmigen Laminate wird zur Bildung einer zweiten gestapelten Laminatstruktur gestapelt und zum Ineinanderschachteln mit der ersten gestapelten Laminatstruktur zu einem späteren Zeitpunkt aufgehoben.
Auf den Spulenkern werden 133 Windungen eines epoxidbeschichteten Niederspannungsdrahts mit 55 mm² (0,085 Quadratzoll) in vier Lagen gewickelt. Zwischen den Lagen der Windungen wird 0,254 mm 10 mil) dickes Nomex -Papier angeordnet. Dies bildet eine Niederspannung-Spulenkörperkernanordnung.
Ein doppelwandiger Spulenkörper wird aus glasverstärktem Polyethylenterephthalat durch Spritzguß gebildet. Die Niederspannung-Spulenkörperkernanordnung wird dann in den doppelwandigen Spulenkörper eingesetzt zur Bildung einer doppelwandigen Niederspannung-Spulenkörperanordnung. Die doppelwandige Niederspannung-Spulenkörperanordnung wird 2 Stunden bei 204 ºC (400 ºF) heißimprägniert. Die heiß imprägnierte Anordnung wird dann in ein Stahlwerkzeug eingesetzt und die Innenseite mit einem mit 30 % Glas verstärktem Polyethylenterephthalat gekapselt. Die Schmelztemperatur beträgt 293-300 ºC (560-570 ºF), die Werkzeugtemperatur beträgt 177-204 ºC (350-400 ºF), und die Zykluszeit beträgt ungefähr 1 Minute. Danach wird die gekapselte Niederspannungsanordnung auf elektrischen Durchgang (Isoltaionsprüftest) und Auslegungsleistung (Windungsverhältnis) getestet.
Nach dem elektrischen Testen wird die gekapselte Niederspannungsanordnung auf einem der Schenkel der C-förmigen gestapelten Laminatstruktur montiert. Der gesamte Vorgang wird zur Erzeugung einer zweiten gekapselten Niederspannungsanordnung wiederholt, die dann am anderen Schenkel der C-förmigen Laminatstruktur montiert wird. Die oben hergestellte und zur späteren Verwendung zurückgelegte zweite gestapelte Laminatstruktur wird dann zwischen der ersten gestapelten Laminatstruktur angeordnet, und die beiden Strukturen werden verschraubt bzw. verbolzt, wodurch eine einphasige Anordnung mit C-förmigem Kern gebildet wird.
Thermoplastische Drahthalter werden aus mit 30 % Glas verstärktem Polyethylenterephthalat hergestellt. Die Verdrahtung der einphasigen Anordnung mit C-förmigem Kern wird gemäß den Standardcodes und -spezifikationen angeordnet und angeschlossen. Die Drahtenden werden an die Leitungen angeschlossen und in den inneren Kanälen der thermoplastischen Drahthalter angeordnet, die dann mit einem isolierenden Klebstoff auf Silikonbasis versiegelt werden.
Die einphasige Anordnung mit C-förmigem Kern wird dann 2 Stunden bei 204 ºC (400 ºF) heißimprägniert. Die gesamte heißimprägnierte Anordnung wird dann in einem Stahlwerkzeug angeordnet und in wärmeleitendem Polyethylenterephthalat vollständig gekapselt unter den gleichen, oben angegebenen Gießbedingungen, jedoch mit einer Taktzeit von ungefähr 5 Minuten. Die gekapselte Transformatoranordnung wird dann gekühlt, bei hoher Spannung elektrisch getestet und unter Standardbedingungen fertiggestellt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines polymergekapselten, ein- oder mehrphasigen C-Kern- oder E-Kern-Transformators unter Verwendung eines Spulenköperkerns mit einem darauf gewickelten Niederspannungsdraht, Wickeln eines Hochsspannungsdrahts auf den Niederspannungsspulenkörperkern zur Bildung einer Spulenkörperanordnung, Verbinden der Spulenkörperanordnung zu gestapelten Laminatstrukturen, wobei diese Strukturen mit einem nichtleitenden Film versiegelte Schnittkanten haben, Anordnen der Verdrahtung und des Zubehörs, die in einem thermoplastischen Drahthalter gehalten und versiegelt werden, zur Bildung eines C-Kern- oder E-Kern Transformators, und Kapseln des gesamten Transformators,

gekennzeichnet durch

Einsetzen des Niederspannungsspulenkerns in einen gegossenen doppelwandigen Spulenkörper (10, 11) und Wickeln des Hochspannungsdrahts zwischen den doppelten Wänden oder Einsetzen des Niederspannungsspulenkörperkerns in einen einwandigen einflanschigen Spulenkörper (12, 13), Wickeln des Hochspannungsdrahts um die Außenwand des einwandigen Spulenkörpers und Anordnen einer gegossenen Spulenhülse auf dem gewickelten Hochspannungsspulenkörperkern;

Heißimprägnieren der so gebildeten Spulenkörperanordnung bei 150-204 ºC (300-400 ºF) und Kapseln der Innenseite der heißimprägnierten Spulenkörperanordnung mit einem elektrisch isolierenden Material; und

Heißimprägnieren des C-Kern- oder E-Kern-Transformators bei 150-204 ºC (300-400 ºF) und anschließendes Kapseln des gesamten Transformators mit einem wärmeleitenden Material.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Niederspannungsspulenkörperkern zuerst auf der Innenseite mit einem wärmeleitenden Material gekapselt wird.

3. Verfahren zum Herstellen eines polymergekapselten ringförmigen Transformators unter Verwendung von Umfangssegmenten von ringförmiger gestapelter Laminatstruktur, deren Schnittkanten mit einem nicht leitenden Film versiegelt werden, und eines Spulenkörperkerns mit darauf gewickeltem Niederspannungsdraht, Wickeln des Hochspannungsdrahts auf den Niederspannungspulenkörperkern, Anordnen von einer oder mehreren Spulenkörperanordnungen auf den Umfangssegmenten der ringförmigen gestapelten Laminatstruktur, miteinander Verbinden von einigen der Segmente zur Bildung einer ein- oder mehrphasigen ringförmigen Transfomatoranordnung und Befestigen von Zubehör und Drähten, die in einem thermoplastischen Drahthalter gehalten werden, gekennzeichnet durch Einsetzen des Niederspannungsspulenkörperkerns in einen einwandigen einflanschigen Spulenkörper (12, 13), Anordnen einer Spulenhülse auf dem Niederspannungsspulenkörper und Wickeln des Hochspannungsdrahts um die Außenseite der Spulenhülse, Heißimprägnieren der Spulenkörperanordnung und Kapseln der Innenseite der heißimprägnierten Spulenkörperanordnung mit einem elektrisch isolierenden Material und Heißimprägnieren der Transformatoranordnung und anschließendes Kapseln der heißimprägnierten Anordnung mit einem wärmeleitenden Material.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das elektrisch isolierende Material ausgewählt wird aus der Gruppe von 6,6-Polyamid, 12,12-Polyamid, Polybutylenterephthalat, Polyphenylensulfid und Polyethylenterephthalat sowie von glasverstärkten Versionen hiervon.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das elektrisch isolierende Material ein mit Glas verstärktes thermoplstisches Gießharz aus Polyethylenterephthalat ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das wärmeleitende Material ausgewählt wird aus warmaushärtenden oder thermoplastischen Materialien, bestehend zu 10 bis 70 Gew.-% aus einem leitenden Material, das ausgewählt wird aus der Gruppe von Metallspänen, wärmeleitendem Pulver, wärmeleitendem Koks und wärmeleitender Kohlenstoffaser.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das wärmeleitende Material ausgewählt wird aus warmaushärtenden und thermoplastischen Materialien, bestehend zu 10 bis 70 Gew.-% aus Kohlenstoffaser.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das warmaushärtende und thermoplastische Material ausgewählt wird aus Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, 6,6-Polyamid, 12,12-Polyamid, Polypropylen, Polyphenylensulfid und Copolyetherester.

9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das thermoplastische Material Polyethylenterephthalat ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der nichtleitende Film aus für elektrische Zwecke geeignetem Polyethylenterephthalat- und Polyimidfilm ausgewählt wird.