一种变压器或一种线圈用的绕组及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于一种变压器或一种线圈的绕组。此外，本发明还涉及一种用于根据本发明的绕组的制造方法。
变压器或线圈所用的绕组通常都是用一种带状的电导体制成的。在制造绕组时，这种电导体围绕一个绕组轴线而绕成线匝。为了保证单个线匝彼此电绝缘，在依径向邻接的线匝之间夹置一种绝缘材料。
为了制造出绕组，将电导体和一种分开的带状绝缘材料分别装备在一台绕线机的开卷装置上，为此需要相应的装调时间。为了避免每个线匝之间发生短接现象，在线匝进行卷绕时必须确保做到电导体在侧面不得超出绝缘材料。为了在卷绕过程中补偿误差及移位，所以绝缘材料必须比电导体宽很多，例如较之宽20mm。
从上述的技术现况出发，本发明的任务是为一种变压器或一种线圈提供一种在制造上特别简单的绕组及其相应的制造方法。
上述任务依本发明是通过具有权利要求1中所述特征的一种用于变压器或线圈的绕组加以解决的。
依此，根据本发明的绕组具有如下特征一种带状的电导体围绕一个卷绕轴线而卷绕成线匝，该电导体在至少一个宽侧面上不可松开地与至少一个绝缘材料层相连接。
绝缘材料层，在制造绕组时已与电导体相连接，它保证依径向邻接的各线匝彼此实现电绝缘。这样，在卷绕过程中就可避免由于电导体相对于绝缘材料层的滑移所造成的差误。从而也就省去了为避免上述滑移而须采取的必要技术措施。这就大大地简化了绕组的制造工艺。
此外，依径向邻接的线匝在避免了轴向移位的条件下加以相互卷绕，这就是说，所有的线匝是完全地彼此上下叠置的。因此，进一步简化了绕组的制造工序，绕组依轴向的伸展被减小了。
电导体与绝缘材料层在宽侧面上的连接最好是全面积地实施的。一种全面积性的连接可以减少绝缘材料层从电导体上脱开或部分地松开的危险，尤其在卷绕过程中容易产生这种危险。但也可以考虑利用粘接点或通过带状粘合而部分地实现电导体与绝缘材料层的连接。
根据一项优选的实施方式，电导体在两个宽侧面上不可松脱地分别与一个绝缘材料层相连接。在卷绕时，电导体的两个依径向邻接的线匝分别由两个彼此上下叠置的绝缘材料层所分开。如果一个绝缘材料层有缺陷，例如有一个洞或一条裂纹，则仍有另一个绝缘材料层可保证线匝的绝缘。
有利的是如此设计线匝电导体以它的横向方向平行于卷绕轴线地加以布置，该横向方向位于电导体的宽侧面上并垂直于电导体的纵向方向。因此，绕组获得一种特别紧凑的和节省空间的结构型式。
绝缘材料层的宽度大致相应于电导体的宽度。这就是说，绝缘材料层最好只如电导体本身一样宽。从而可节省绝缘材料。
本发明的任务也是通过一种具有权利要求13中所述的特征的制造方法加以解决的，该方法用于生产变压器或线圈所用的绕组。
按照根据本发明的制造方法，一个带状的绕组材料在避免轴向移位的条件下围绕一个卷绕轴线而卷绕成线匝。在这种情况下，绕组材料具有一种带状的电导体，该电导体在至少一个宽侧面上不可松开地与至少一个绝缘材料层相连接。
不是如迄今所做的那样，将至少两种分开的材料、即电导体和绝缘材料装备在一个绕线机的至少两个供给装置上，而是只将一种绕组材料装备在一个供给装置上，从而可缩短所需的准备时间或者说装调时间。此外，由于采用了这种绕组材料而排除了下述弊端在卷绕时电导体带相对于绝缘材料带如此地位移，使得不再能保证电导体带的宽侧面完全被覆盖。
根据本发明方法的一项优选的改进方案，绕组材料是在线匝绕成之前如此制造出来的电导体不可松开地在一个宽侧面上与绝缘材料层相连接。在这种情况下特别有利的做法是电导体全面积地与绝缘材料层相连接。这样就可将下述危险减小到最低程度绝缘材料层在卷绕过程中部分地从电导体松脱。
在根据本发明的方法的一种优选实施方式中，绕组材料通过将电导体在两个宽侧面上分别与一个绝缘材料层相连接而制造出来。这样，在线匝的卷绕过程中就会在电导体的两个依径向邻接的线匝之间分别有两个上下叠置的绝缘材料层。通过这样一种绕组带即能确保依径向邻接的线匝的彼此充分绝缘，即使绝缘材料层中有一个层部分有缺陷亦可确保如此。
根据本发明的一种特别优选的实施方式，绕组材料的所述至少一个绝缘材料层还附加地分别与相关的依径向邻接的那个线匝不可松开地相连。在这种情况下，该绝缘材料层以背向电导体的那个宽侧面与相关依径向邻接的线匝的绕组材料的宽侧面相连接。
如果绕组材料只有一个绝缘材料层，则一个线匝的该绝缘材料层与相邻接的线匝的电导体相连。如果绕组材料在电导体的两个宽侧面上各有一个绝缘材料层，则一个线匝的一个绝缘材料层与相邻接的线匝的一个绝缘材料层相连接。通过该线匝彼此的这样一种附加的连接，就能有利地提高绕组的机械强度。
这种附加的连接例如可作为粘接如此来实现在卷绕过程之前或之中在绝缘材料层上涂敷一个附加的粘接层。另一种可选择的方案是，在绝缘材料层中就已包含一种粘接剂。
此外，在制造绕组材料时，绝缘材料层可以以固态的但未完全硬化的状态存在。然后在线匝卷绕之后在一个分开的硬化过程中实现粘接，该硬化过程例如可通过对绕组的加热予以实现。
还可使用其它热学方法或化学方法，这些方法可让绝缘材料层与电导体实现连接，或两个绝缘材料层彼此相连接。
本发明的其它优选的实施方式可由其它各项从属权利要求得出。
下面将参照绘示出本发明的一些实施例的附图，对本发明、本发明的各项优选实施方式和改进方案以及其它优点予以详细解释和说明。
附图表示
图1具有一个绝缘材料层的一种绕组材料的横截面；图2具有两个绝缘材料层的一种绕组材料的横截面；图3一个绕组的纵剖面；图4一个绕组的端头的俯视图。
图1中示出一种绕组材料11的垂直于纵向的一个横截面。绕组材料11具有一个带状的电导体10和一个在电导体10的第一宽侧面101上与该电导体不可松开地相连的绝缘材料层12。电导体10的第一宽侧面101在这种情况下垂直于投影面延伸。此外，在所示的图中还可看出电导体的第一窄侧面103、第二窄侧面104及第二宽侧面102。
在电导体10的宽侧面101上确定了一个横向方向17，该横向方向垂直于电导体10的纵向。横向方向17是由电导体10的宽侧面101和投影面所形成的相交直线。
这里所示的图不是按比例绘出的。在一个真实的电导体10中，一个宽侧面的长度与一个窄侧面的长度之比大约为20∶1至1000∶1，最好为500∶1。但是也可以考虑宽侧面和窄侧面的长度的其它比例，及在本发明构思之内予以考虑。
电导体10是用一种导电的材料制成的，例如铜、铝或含有其中至少一种材料的一种合金。作为绝缘材料层12所用的材料则包括环氧树脂或聚酰胺酯。绝缘材料层12例如是通过喷射涂层法或粉末涂层法而被涂敷在电导体10上。同样可以考虑的是，绝缘材料层12在插入一个在图中未示出的粘接层的条件下与电导体10相连。
按一种典型的设计方案，电导体10的宽度大约为300mm至1400mm，最好为1000mm。电导体10的厚度约为0.5mm至3mm。由此得出一个典型的电导体横截面达4200平方毫米(qmm)。但也可考虑电导体10的其它宽度和/或厚度。
按本实施例，设置一种连续的绝缘材料层12，它完全覆盖电导体10的宽侧面101。但也可考虑下述做法，不用一种连续的绝缘材料层12，而改用多个并列的绝缘材料层，它们分别覆盖宽侧面101的一个局部范围。
图2中示出第二种绕组材料13的一个垂直于纵向方向的横截面。该图也不是按比例尺寸绘制的。下面就那些与图1一致的特征而言，本图中采用在图1中的附图标记。
第二种绕组材料13同样具有电导体10，该电导体在其两个宽侧面101、102上不可松开地各自与一个绝缘材料层12、14相连。
在线匝的卷绕过程中，一个线匝的绝缘材料层12处在依径向邻接的那个线匝的第二绝缘材料层14上。因此，电导体10的依径向邻接的各线匝是通过两个绝缘材料层12和14而彼此分开的。
图3中示出沿着一个绕组轴线16的一个绕组的纵剖面。该图也不是按比例尺寸绘出的。该绕组具有多个由一种绕组材料制成的线匝20，这些线匝卷绕在一个空心筒柱体18上。绕组材料具有一个带状的电导体及一个绝缘材料层、或者两个绝缘材料层，其中电导体和绝缘材料层未在本图中绘示出。
在本实施例中，绕组轴线16与空心筒柱体18的纵轴线相重合。在空心筒柱体18上可以附带地嵌入一个在图中未示出的铁磁芯子。
绕组材料的电导体的另一个横向方向19，如在图1中所定义的及其在线匝20之一上所标出的，平行于绕组轴线16延伸。线匝20在避免轴向移位的情况下是沿着绕组轴线16上下叠置的，其中依径向邻接的线匝近似完全地搭接。
这样一种绕组例如可用在大功率变压器上用于电能输送，其额定功率大约为50kVA至10MVA。这种绕组也可用在更大或更小功率的变压器中。特别是作为低电压绕组用在额定电压为大约为1kV至30kV或以上的情况。也可以考虑将之用于大约为0.4kV至1kV的更低的电压情况。
图4表示一个绕组的端面30的俯视图，该绕组是一个线圈的一部分。这个图也不是按比例尺寸绘示的。线匝都卷绕在一个铁磁芯子22上，在本实施例中该铁磁芯子具有正方形的横截面。线匝的卷绕轴线与芯子22的中轴线23相重合。
在所示出的图中，线匝都是固定地与芯子22相连的。另一种替换方案是，芯子22可沿着该芯子的中轴线23移动。在此情况下，线圈的电感可以通过使芯子22连续地或者步进地引入到线匝中、或者通过使芯子22从线匝中移出而以实现变化。
在绕组的一个依径向内部的电导体端部26上，固定着一个在图中未示出的连接元件。此外，在一个依径向外部的电导体端部28上固定着一个也未在图中示出的第二连接元件。利用所述的这两个连接元件，便可将线圈连接到一个电路上。
居外线匝的背向那个依径向内部的邻接的线匝的宽侧面形成近似于筒柱状的绕组的一个外壳表面24。在该外壳表面24上以及在端面30上都涂敷了一个在此处未示出的覆盖绝缘层。
绕组的端面30上的覆盖绝缘层能保证在图中未示出的电导体的位于该处的窄侧面的绝缘。绕组的外壳表面24上的一个覆盖绝缘层对依径向外部的朝外线匝实施绝缘。
附图标记一览表10 电导体22芯子11 绕组材料 23中轴线12 绝缘材料层24外壳表面13 第二绕组材料 26第一电导体端部14 第二绝缘材料层28第二电导体端部16 绕组轴线 30端面17 横向方向 101 第一宽侧面18 空心筒柱体102 第二宽侧面19 另一个横向方向103 第一窄侧面20 线匝 104 第二窄侧面
权利要求
1.用于一种变压器或一种线圈的绕组，它具有一个带状的电导体(10)和至少一个绝缘材料层(12)，它们、也就是所述电导体(10)和至少一个绝缘材料层(12)围绕一个绕组轴线(16)而卷绕成线匝(20)，其特征在于，电导体(10)至少在其一个宽侧面(101)上不可松开地与至少一个绝缘材料层(12)相连；依径向邻接的线匝(20)在避免彼此相互轴向移位的条件下加以卷绕。
2.按权利要求1所述的绕组，其特征在于，电导体(10)与至少一个绝缘材料层(12)在至少一个宽侧面(101)上的连接是部分地或全面积地进行的。
3.按以上权利要求之一所述的绕组，其特征在于，所述至少一个绝缘材料层(12)利用喷射涂层法或粉末涂层法被涂敷到电导体(10)上。
4.按权利要求1或2之一所述的绕组，其特征在于，所述至少一个绝缘材料层(12)在插入一个粘接层的条件下被涂敷到电导体(10)上。
5.按以上权利要求中任一项所述的绕组，其特征在于，电导体(10)在一个或两个宽侧面(101，102)上不可松开地与每个绝缘材料层(12，14)相连接。
6.按以上权利要求中任一项所述的绕组，其特征在于，该绕组借助一个覆盖绝缘层至少部分地被覆盖。
7.按以上权利要求中任一项所述的绕组，其特征在于，一个第一电连接元件被安置在一个依径向内部的电导体端部(26)上。
8.按以上权利要求中任一项所述的绕组，其特征在于，一个第二电连接元件被安置在一个依径向外部的电导体端部(28)上。
9.按以上权利要求中任一项所述的绕组，其特征在于，电导体(10)以其垂直于其纵向方向的横向方向(17)平行于绕组轴线(16)地加以安置，该横向方向位于宽侧面(101)上。
10.按以上权利要求中任一项所述的绕组，其特征在于，电导体(10)所具有的宽度为300mm至1400mm，最好为1000mm。
11.按以上权利要求中任一项所述的绕组，其特征在于，线匝(20)是围绕一个芯子(22)加以布置的。
12.按以上权利要求中任一项所述的绕组，其特征在于，电导体(10)的宽度相应于至少一个绝缘材料层(12)的宽度。
13.用于一种变压器或一种线圈的绕组的制造方法，其中，一种带状的绕组材料(11)在避免轴向位移的条件下围绕一个绕组轴线(16)而卷绕成线匝(20)，该绕组材料(11)具有一个带状的电导体(10)，该电导体至少在一个宽侧面(101)上不可松开地与至少一个绝缘材料层(12)相连接。
14.按权利要求13所述的方法，其特征在于，在线匝(20)卷绕之前，电导体(10)不可松开地与至少一个绝缘材料层(12)相连接。
15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，在绕匝(20)卷绕之前，电导体(10)部分地或者全面积地与所述至少一个绝缘材料层(12)相连接。
16.按权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，绕组材料(11)通过利用喷射涂层法或粉末涂层法在电导体(10)上涂敷所述至少一个绝缘材料层(12)而制造出来。
17.按权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，绕组材料(11)是在电导体(10)和所述至少一个绝缘材料层(12)之间插入一个粘接层的情况下而制造出来的。
18.按权利要求13至17中任一项所述的方法，其特征在于，绕组材料(13)是采用电导体(10)在两个宽侧面(101，102)上与每个绝缘材料层(12，14)相连接而制造出来的。
19.按权利要求13至18中任一项所述的方法，其特征在于，在线匝(20)卷绕之后，在绕组上涂敷一个覆盖绝缘层。
20.按权利要求13至19中任一项所述的方法，其特征在于，在线匝(20)卷绕之前，一个第一电连接元件与一个第一电导体端部(26)相连；卷绕是以第一电导体端部(26)与依径向内部的线匝开始的。
21.按权利要求13至20中任一项所述的方法，其特征在于，在线匝(20)卷绕之后，一个第二电连接元件与一个依径向外部的电导体端部(28)相连接。
22.按权利要求13至21中任一项所述的方法，其特征在于，绕组材料(11)的至少一个绝缘材料层(12)以其背向电导体(10)的宽侧面分别与每个依径向邻接的线匝的绕组材料的宽侧面不可松开地相连。
全文摘要
本发明涉及一种用于一种变压器或一种线圈的绕组，它具有一种绕组材料(11)，该绕组材料有一个带状的电导体(10)，该电导体至少在其一个宽侧面(101)上不可松开地与至少一个绝缘材料层(12)相连。绕组材料(11)在此在避免轴向位移的条件下围绕一个绕组轴线(16)而卷绕成线匝(20)。此外，本发明还涉及用于这种绕组的一种制造方法。
文档编号H01F41/06GK1961390SQ200580017927
公开日2007年5月9日 申请日期2005年3月10日 优先权日2004年4月1日
发明者B·韦伯, C·格鲁特纳 申请人:Abb技术有限公司
文档序号 :
【 6866626 】
技术研发人员：B.韦伯,C.格鲁特纳
技术所有人：ABB技术有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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