專利名稱：變壓器線圈組件的制作方法
背景技術(shù)：
通過纏繞導(dǎo)體，圍繞導(dǎo)體繞組澆鑄熱固樹脂化合物，并使之硬化以形成覆蓋線圈的樹脂體，構(gòu)成了在高壓和其它應(yīng)用中使用的變壓器線圈。樹脂體給變壓器線圈組件提供了介電性能，并且將導(dǎo)體繞組固定就位。樹脂還給線圈組件提供保護(hù)以及更均勻的熱性能。在線圈組件沒有某種支撐結(jié)構(gòu)的情況下，在澆鑄期間，或者，在該部件受外部條件，如高溫、高濕、濕氣滲透等，或者，由于內(nèi)部因素如由高電流、電氣故障等引起的發(fā)熱或應(yīng)力等，影響時的使用期間，樹脂會出現(xiàn)裂縫。
樹脂體會受到源于由于運行期間導(dǎo)體中的I2R損耗而導(dǎo)致的高于環(huán)境的溫度、源于渦流、源于鐵心中的磁滯損耗、以及源于雜散磁通掃過繞組的軸向端部的熱力。此外，在運行期間，樹脂體會受到振動力。長時運行時，樹脂體應(yīng)該令人滿意地抑制、抵抗并且耐受所有這些力。
發(fā)明內(nèi)容
披露了一種變壓器線圈組件，包括第一層，具有相互連接，形成編織物的多個纖維以及多個隔離件。在每個隔離件的第一側(cè)面上，隔離件被固定到編織物上，并且從編織物的第一表面突出。第二層具有導(dǎo)體，該導(dǎo)體在每個隔離件的與第一側(cè)面相對的第二側(cè)面上，與多個隔離件中的至少一個接觸。第一和第二層由樹脂體覆蓋。
披露了一種構(gòu)成變壓器線圈組件的方法，該方法包括提供第一編織層，該第一編織層具有相互連接的多個纖維以及被固定到編織物的表面上的多個突出的隔離件。給第一編織層施加導(dǎo)體層，該導(dǎo)體層與多個突出隔離件中的至少一個接觸。施加樹脂，從而至少覆蓋第一編織層和導(dǎo)體層。
披露了一種變壓器線圈組件，該變壓器線圈組件包括用于建立變壓器線圈組件的支撐結(jié)構(gòu)的裝置，該支撐結(jié)構(gòu)具有沿著第一維的第一厚度。隔離件裝置被固定到該支撐結(jié)構(gòu)，并且具有沿著第一維的第二厚度，且所述第二厚度大于第一厚度。構(gòu)成隔離件裝置的材料具有比構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)的材料低的可壓縮性。導(dǎo)體裝置與所述隔離件裝置接觸。介電裝置覆蓋該支撐結(jié)構(gòu)裝置、隔離件裝置以及導(dǎo)體裝置。
披露了一種纖維材料，用于增強樹脂澆鑄的變壓器線圈組件，該纖維材料包括相互連接的多個纖維，從而構(gòu)成編織物。多個隔離件被固定到編織物上，并且從編織物的表面突出。將隔離件按多行布置，其中每行被分段，使得彼此疊合的行提供了不分段的隔離件行。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀本說明時，本發(fā)明的目的和優(yōu)點將變得更加清楚，在附圖中，用相同的數(shù)字表示相同的要素，其中圖1為變壓器線圈組件的透視圖。
圖2示出了支撐結(jié)構(gòu)和隔離件。
圖3示出了圖1的變壓器線圈組件的細(xì)節(jié)區(qū)域。
圖4A示出了支撐結(jié)構(gòu)、隔離件和導(dǎo)體。
圖4B說明圖4A的隔離件圖案的特征。
圖5A-5D示出了隔離件的其它可能布置。
圖6為對構(gòu)成變壓器線圈組件的方法進(jìn)行說明的流程圖。
具體實施例方式
圖1為按照示例性實施例的變壓器線圈組件100的透視圖。變壓器線圈組件100包括第一層130和第二層140。另外參照刻畫了圖1的變壓器線圈組件100的區(qū)域細(xì)節(jié)的圖3，變壓器線圈組件100的第一層130包括用于建立支撐結(jié)構(gòu)的裝置310。
用于建立支撐結(jié)構(gòu)的裝置310可以包括多個相互連接以形成編織物的纖維。編織物可以包括玻璃纖維，并且可以包括電工級玻璃(electrical grade glass)。編織物可以包括現(xiàn)有技術(shù)已知的，適合于變壓器澆鑄應(yīng)用的各種纖維中的任何一種，如聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(尼龍)、聚氯乙烯(PVC)和含氟聚合物(PTFE)等。
變壓器線圈組件100的第一層130還包括固定到支撐結(jié)構(gòu)裝置310上的隔離件裝置330。隔離件裝置330可以包括多個隔離件，并且，最好由比編織物的壓縮性小的材料構(gòu)成，如樹脂或環(huán)氧樹脂。隔離件裝置330被固定到支撐結(jié)構(gòu)裝置310的表面。這里，術(shù)語“固定”表示可以利用粘合劑或其它已知手段，將隔離件挨著支撐結(jié)構(gòu)裝置310的表面固定，或者，可以將隔離件的一部分嵌入支撐結(jié)構(gòu)裝置310結(jié)構(gòu)中。隔離件裝置330從支撐結(jié)構(gòu)裝置310中突出一定距離，即，高度335。應(yīng)該明白，雖然示出了將隔離件裝置330固定到支撐結(jié)構(gòu)裝置310的僅一個表面，但是，也可以將隔離件裝置330固定到支撐結(jié)構(gòu)裝置310的兩個相對表面。
第二層140包括導(dǎo)體裝置145，導(dǎo)體裝置145在每個隔離件與第一側(cè)331相對的第二側(cè)332上與隔離件裝置330中的至少一個隔離件接觸。根據(jù)變壓器線圈組件100的類型，導(dǎo)體裝置145可以是連續(xù)繞制從而構(gòu)成了單個變壓器線圈繞組的單根導(dǎo)體，或者，可以是多根導(dǎo)體。導(dǎo)體裝置145可以包括接頭160，用于由在變壓器線圈組件100之外的其它電氣部件接入導(dǎo)體裝置145。
變壓器線圈組件100包括介電裝置，用于覆蓋支撐結(jié)構(gòu)裝置310、隔離件裝置330和導(dǎo)體裝置145。介電裝置可以是覆蓋變壓器線圈組件100的各層的樹脂體110。雖然以下將介電裝置描述為樹脂體110，或者簡稱為樹脂110，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以使用適合于在變壓器澆鑄中使用的許多種介電材料。樹脂體的厚度應(yīng)該均勻，以給變壓器線圈組件提供完全一致的介電性能。這里，術(shù)語均勻表示始終以某個容差大致相同。具有良好性能的電介質(zhì)將抵抗在高電壓下被擊穿，本身不從電路吸取可測到的功率，物理上穩(wěn)定，并且，在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)，特性變化不大。
變壓器線圈組件100可選擇地包括具有支撐結(jié)構(gòu)裝置315和隔離件裝置335的第三層150。第三層150可以由與第一層相同的材料制成，盡管沒有這樣的要求。當(dāng)使用了可選擇的第三層150時，介電裝置如樹脂體110可以覆蓋第一、第二和第三層130、140和150，提供總厚度160。
用于建立支撐結(jié)構(gòu)的裝置310給樹脂體110提供增強支撐，以防止在澆鑄期間，或者，在該部件受外部條件，如高溫、高濕、濕氣滲透等，或者，由于內(nèi)部因素如運行期間的線圈高溫或振動力等影響時的使用期間，出現(xiàn)裂縫。
隔離件裝置330從支撐結(jié)構(gòu)裝置310突出距離335。隔離件裝置330的突出建立了導(dǎo)體裝置145與支撐結(jié)構(gòu)裝置310之間的間隙320，在澆鑄期間，樹脂110在間隙中更容易流動。即，如果沒有隔離件，則樹脂必須“通過毛細(xì)作用”進(jìn)入支撐結(jié)構(gòu)，這會占用另外的時間，并且會導(dǎo)致樹脂110擴(kuò)散不均勻。不均勻擴(kuò)散會導(dǎo)致樹脂體110的介電性能不均勻。例如，隔離件裝置330提供了比只使用支撐裝置310介電性能更一致的、更均勻的樹脂體110。
此外，可以對隔離件裝置330的高度335進(jìn)行選擇，以便利用較少的支撐結(jié)構(gòu)裝置310如編織物，提供希望的總體厚度120的第一層130。即，在沒有隔離件裝置130的情況下，為了實現(xiàn)相同厚度120的第一層130，進(jìn)而實現(xiàn)相同的介電性能，一般需要許多層編織物。多層編織物不僅會導(dǎo)致樹脂110的擴(kuò)散不均勻，如上所述，而且當(dāng)導(dǎo)體裝置145作用，例如，纏繞在編織層上時，會被導(dǎo)體裝置145擠壓。通常，擠壓是不均勻的，并且導(dǎo)致第一層的厚度不均勻，引起介電性能不均勻。因此，當(dāng)受力時，最好，隔離件裝置330壓縮，即，體積變化比支撐結(jié)構(gòu)裝置310小。例如，環(huán)氧樹脂隔離件比電工級玻璃層壓縮小。
圖2示出了具有隔離件230的支撐結(jié)構(gòu)210。支撐結(jié)構(gòu)210包括相互連接，從而構(gòu)成了編織物的多個纖維220。盡管示出了柵格狀圖案，但是可以使用任何圖案。多個隔離件230被固定到編織物210，并且從編織物210的表面突出。
隔離件230可以按照多個行240A、240B布置。行240A、240B可以如圖所示被分段。圖2示出了布置在可以使用的許多圖案中的一種圖案中的隔離件230。圖5A-5D示出了可以使用的其它可能的隔離件圖案。
圖4A示出了支撐結(jié)構(gòu)、隔離件以及導(dǎo)體。示出了按照多個行240A、240B布置的隔離件230。導(dǎo)體430具有第一端410和第二端430，并且是連續(xù)的，因而段的端部420A與420B連接，即，代表同一個點，等等。隔離件230被表示為布置成一種圖案，使得導(dǎo)體430僅接觸隔離件230，并且至少接觸兩行隔離件230。這樣的圖案每兩行提供對導(dǎo)體430的支撐。
圖4B說明了圖4A的隔離件圖案的特征。行240A到240B上的疊合提供了不分段的隔離件行。這里，術(shù)語“不分段”表示包括相鄰隔離件的連續(xù)行和重疊隔離件的行。這個特征有助于對圖4A的圖案進(jìn)行定義。同樣可以理解，在圖5A的圖案中，三行相互疊合提供了不分段的隔離件行。在圖5B的圖案中，四行相互疊合提供了不分段的隔離件行。在圖5A和5B中，各個圖案每三行和每四行提供了對導(dǎo)體430的支撐。這可以被擴(kuò)展到任意數(shù)量的行。
根據(jù)圖5C可以理解，不必將行分段，盡管如下討論的最好將行分段。此外，根據(jù)圖5D可以理解，可以改變隔離件的尺寸和圖案，隔離件不必在行內(nèi)。如果希望，隔離件圖案可以是純隨機(jī)的。
但是，最好使用分段的隔離件行。分段使得樹脂能夠圍繞隔離件更好地流動。此外，隔離件越長，從導(dǎo)體的一個區(qū)域到另一個區(qū)域越容易導(dǎo)電，或者，越容易在隔離件之間建立電位差。
圖6為對形成變壓器線圈組件的方法進(jìn)行說明的流程圖。形成變壓器線圈組件的方法包括提供具有相互連接的多個纖維的第一編織層和固定到編織物表面上的多個突出隔離件(600)。將導(dǎo)體層施加到第一編織層上，與多個突出隔離件中的至少一個接觸(610)。施加樹脂，從而至少將第一編織層和導(dǎo)體層覆蓋(620)。
本領(lǐng)域一般技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在不脫離本發(fā)明的基本特性的情況下，以各種特定形式實施本發(fā)明。在所有方面，所披露的實施例被認(rèn)為是說明性的，而非限制性的。由所附權(quán)利要求，而不是前面的描述，對本發(fā)明的范圍進(jìn)行說明，因此，意思是包含了在本發(fā)明的等價物的含義和范圍內(nèi)的所有變化。
應(yīng)該強調(diào)的是，當(dāng)在詳細(xì)說明和權(quán)利要求中使用術(shù)語“包括”時，術(shù)語“包括”用于指定存在敘述的特征、步驟或部件，但是，使用這些術(shù)語不排除存在或增加一個或多個其它特征、步驟、部件或者它們的組。
權(quán)利要求
1.一種變壓器線圈組件，包括第一層，具有相互連接以形成編織物的多個纖維以及多個隔離件，每個隔離件在該隔離件的第一側(cè)面上被固定到所述編織物，并且從所述編織物的第一表面突出；第二層，具有導(dǎo)體，所述導(dǎo)體在每個隔離件的第二側(cè)面上與所述多個隔離件中的至少一個接觸，所述第二側(cè)面與所述第一側(cè)面相對；以及樹脂體，覆蓋所述第一和第二層。
2.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，包括第三層，具有相互連接以形成編織物的多個纖維以及多個隔離件，每個隔離件在該隔離件的第一側(cè)面上被固定到所述編織物，并且從所述編織物的一表面突出，以便在每個隔離件的第二側(cè)面上接觸所述導(dǎo)體，其中，所述樹脂體覆蓋所述第一、第二和第三層。
3.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，其中，所述多個隔離件包括固定到所述編織物的與所述第一表面相對的第二表面并且從該第二表面突出的隔離件。
4.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，其中，沿著所述編織物的表面的、在相鄰隔離件之間的平均距離大于沿著所述編織物的、在相鄰的表面的、相互連接的纖維之間的平均距離。
5.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，其中，所述隔離件至少布置成一行。
6.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，其中，將所述至少一行隔離件分段。
7.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，其中，所述隔離件按多行布置，每行被分段，使得行彼此的疊合提供了不分段的隔離件行。
8.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，其中，所述多個相互連接的纖維包括玻璃纖維。
9.如權(quán)利要求8所述的變壓器線圈組件，其中，所述玻璃纖維包括電工級玻璃。
10.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，其中，所述隔離件包括樹脂。
11.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，其中，所述隔離件包括環(huán)氧樹脂。
12.如權(quán)利要求1所述的變壓器線圈組件，其中，將所述隔離件部分地嵌入所述編織物。
13.一種構(gòu)成變壓器線圈組件的方法，包括如下步驟提供第一編織層，具有相互連接的多個纖維以及被固定到所述編織物的表面上的多個突出隔離件；給所述第一編織層施加導(dǎo)體層，該導(dǎo)體層與所述多個突出隔離件中的至少一個接觸；并且施加樹脂，從而至少覆蓋所述第一編織層和所述導(dǎo)體層。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，包括如下步驟給所述導(dǎo)體層施加第二編織層，所述第二編織層具有相互連接的多個纖維以及被固定到所述編織物的表面上的多個突出隔離件；并且施加足夠的樹脂以覆蓋所述第一編織層、所述導(dǎo)體層和所述第二編織層。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，施加所述導(dǎo)體層包括施加所述導(dǎo)體層使導(dǎo)體僅與所述第一編織層的突出隔離件接觸。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，施加所述第二編織層包括施加所述第二編織層使得僅突出隔離件接觸所述導(dǎo)體。
17.一種變壓器線圈組件，包括用于建立變壓器線圈組件的支撐結(jié)構(gòu)的裝置，所述支撐結(jié)構(gòu)具有沿著第一維的第一厚度；隔離件裝置，被固定到所述支撐結(jié)構(gòu)，并且具有沿著所述第一維的第二厚度，所述第二厚度大于所述第一厚度，構(gòu)成所述隔離件裝置的材料具有比用于構(gòu)成所述支撐結(jié)構(gòu)的材料低的可壓縮性；導(dǎo)體裝置，與所述隔離件裝置接觸；以及介電裝置，用于覆蓋所述支撐結(jié)構(gòu)裝置、隔離件裝置以及所述導(dǎo)體裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的變壓器線圈組件，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)裝置包括第一和第二支撐結(jié)構(gòu)，其中的每一個具有固定到其上的相應(yīng)的第一和第二隔離件裝置，并且，所述導(dǎo)體裝置位于所述第一和第二支撐結(jié)構(gòu)之間，與所述相應(yīng)的第一和第二隔離件裝置接觸。
19.如權(quán)利要求17所述的變壓器線圈組件，其中，所述隔離件裝置包括將多個隔離件按多個分段的行布置，并且，將每行分段，使得行彼此的疊合提供了不分段的隔離件行。
20.一種纖維材料，用于增強樹脂澆鑄變壓器線圈組件，所述材料包括多個纖維，相互連接從而構(gòu)成編織物；以及多個隔離件，被固定到所述編織物上，并且從所述編織物的表面突出，其中，將所述隔離件按多行布置，每行被分段，使得行彼此的疊合提供了不分段的隔離件行。
全文摘要
變壓器線圈組件包括第一層，第一層具有相互連接，從而形成編織物的多個纖維以及多個隔離件。在每個隔離件的第一側(cè)面上，隔離件被固定到編織物上，并且從編織物的第一表面突出。第二層具有導(dǎo)體，在每個隔離件的、與第一側(cè)面相對的第二側(cè)面上，導(dǎo)體與多個隔離件中的至少一個接觸。樹脂覆蓋第一和第二層。
文檔編號H01F41/12GK1973343SQ200580020273
公開日2007年5月30日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者小威廉·E·波利, 小魯什·霍頓, 柯蒂斯·弗賴伊, 查利·H·薩弗 申請人:Abb技術(shù)有限公司