專利名稱：用于變壓器或線圈的繞組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于一種變壓器或一線圈的繞組，具有一個(gè)帶狀電導(dǎo)體和具有一個(gè)由帶狀絕緣材料制成絕緣材料層，它們一起成匝地纏繞在一個(gè)繞組核芯上，其中，該繞組的各個(gè)匝具有一個(gè)相對(duì)纏繞核芯的纏繞軸線的預(yù)定的纏繞角度，并是相互以部分重疊的方式設(shè)置，并且其中，在上述線匝的兩個(gè)徑向相鄰的層之間插入一層絕緣層。
但是，通常也有數(shù)個(gè)層彼此徑向接合并形成一個(gè)多層變壓器或一個(gè)多層線圈。在有數(shù)層線匝的情況下，通常在兩個(gè)相鄰的層之間分別引入或插入一個(gè)絕緣層。該絕緣層防止兩個(gè)層之間的電壓擊穿，并相應(yīng)地設(shè)計(jì)成能存在于兩層之間的最大壓差。
按照發(fā)明該任務(wù)是通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所述特征的用于一種變壓器或一線圈的繞組解決的。
按本發(fā)明，其主題的特征在于，上述兩個(gè)相關(guān)的徑向相鄰的層之間的局部壓差和/或壓差變化是沿纏繞軸線方向求得的，并且絕緣層的厚度在局部上是分別與在此處求得的壓差適配的。就是說(shuō)該絕緣層不是按公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)以相同的層厚設(shè)計(jì)的，而是該厚度與該相關(guān)的徑向相鄰層之間的壓差相適配。與之相應(yīng)，在其上壓差是較小的軸向位置上可以節(jié)省絕緣材料。另外，這意味著變壓器或線圈總體上具有較好的層間耐沖擊電壓強(qiáng)度。
本發(fā)明主題的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式在于，在配置兩個(gè)徑向相鄰的絕緣層時(shí)，上述兩個(gè)絕緣層的在每個(gè)軸向位置上計(jì)算的總厚度具有大約相同的厚度。通過(guò)該實(shí)施形式可有利地實(shí)現(xiàn)一個(gè)層的通過(guò)不同的絕緣層厚度造成的不同的外徑，通過(guò)這一層和隨后的一層之間的另一絕緣層的本發(fā)明的輪廓再次得以補(bǔ)償并據(jù)此使變壓器或線圈具有整體上一致的外徑。
本發(fā)明主題的一個(gè)有利的結(jié)構(gòu)形式規(guī)定，上述絕緣層的厚度變化是沿軸向連續(xù)表現(xiàn)的。這導(dǎo)致當(dāng)從纏繞軸線的截面形狀看時(shí)，該絕緣層具有大體成楔形的輪廓。但是，也可以沒(méi)有任何問(wèn)題的設(shè)置成鋸齒或波浪截面輪廓，例如，當(dāng)兩個(gè)線圈直接并排設(shè)置時(shí)。
但特別有利的是，上述絕緣層的厚度變化是沿軸向成臺(tái)階狀表現(xiàn)。也就是說(shuō)，從軸向看時(shí)，該絕緣層的厚度突然按臺(tái)階變化，即不連續(xù)的，而不對(duì)耐壓強(qiáng)度造成任何不利的影響。此外，在這種形式中絕緣層的制造是可很簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)的，即用傳統(tǒng)的帶狀絕緣材料一層層地纏繞來(lái)形成該絕緣層。
本發(fā)明的其它優(yōu)選的實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求中有所描述。
圖1 帶有三個(gè)層的變壓器繞阻，和圖2 兩個(gè)彼此對(duì)置的絕緣層。
作為線匝的第一層18指的是直接纏繞在纏繞核芯10上的那一個(gè)層。帶狀絕緣材料16如此設(shè)置，即處在纏繞核芯10和導(dǎo)體14之間。第一層18的各個(gè)線匝相對(duì)于繞阻軸線12傾斜一個(gè)確定的角度20。此外，每個(gè)線匝相對(duì)于上一次纏繞平行于纏繞軸線12的方向錯(cuò)開(kāi)設(shè)置一個(gè)確定的量，從而下一次纏繞部分地疊置于上一次纏繞的線匝上。線匝的第二層22是徑向繞在第一層18上的。第二層22的纏繞結(jié)構(gòu)大體相應(yīng)于第一層18的纏繞結(jié)構(gòu)，從而在這種情況下，導(dǎo)體14和絕緣材料16設(shè)置成一匝接一匝地彼此部分地疊置。第一層18和第二層22的疊置的軸向定位是這樣選擇的，即所述重疊處于纏繞軸線12的相同的軸向位置處。第二層22中的疊置類型是這樣選擇的，即第二層22的纏繞角度24相應(yīng)于確定的角度20的量，但是是沿一個(gè)負(fù)角方向。從數(shù)學(xué)角度講，這意味著纏繞角度24相當(dāng)于180°的角減去確定的角度20，假設(shè)纏繞軸線12被視作零度角。
第二層22和第一層18之間設(shè)有一第一絕緣層26，在該視圖中其具有大體成楔形的斷面結(jié)構(gòu)。在這種情況下，該楔形的具有銳角的第一角部設(shè)置在纏繞軸線12的第一端部，該楔形的與該第一角部相反設(shè)置的寬側(cè)設(shè)置在纏繞軸線12的第二端部。第一絕緣層26的中間置入意味著上述兩個(gè)層18、22不能真正地彼此平行，而是彼此構(gòu)成一個(gè)銳角，該銳角是由第一絕緣層26的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。絕緣層26的面對(duì)第二層22的一側(cè)具有數(shù)個(gè)臺(tái)階28。在該實(shí)例中一個(gè)這樣的臺(tái)階的寬度分別相當(dāng)于電導(dǎo)體14的寬度的三倍。如此構(gòu)成的第一絕緣層26的優(yōu)點(diǎn)在于，其制造可以特別簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)。
用于制造第一絕緣層26的絕緣材料通常也是帶狀的。該待用的絕緣材料的寬度可以普遍公開(kāi)的方式從其厚度、待填充的橫截面和匝的數(shù)量求得。在該實(shí)例中，第一絕緣層26的纏繞則應(yīng)從纏繞軸線12和第一層18的第一端部開(kāi)始。該帶狀絕緣材料現(xiàn)在可以以通常的方式，例如以所述的用于線匝的方式在第一層18的第一和第二端部之間纏繞到第一層18周?chē)?，直到達(dá)到臺(tái)階28的第一臺(tái)階所需的絕緣層厚度。然后在該第一臺(tái)階的區(qū)域中不再纏繞，該帶狀絕緣材料現(xiàn)在只被纏在第一層18的剩余軸向區(qū)域中，直到達(dá)到臺(tái)階28的第二臺(tái)階所需的絕緣層厚度。為此可以逐級(jí)地實(shí)現(xiàn)增加的層厚，直至達(dá)到最后的并因此最厚的臺(tái)階。
作為替代具有確定寬度的絕緣材料可以以預(yù)定的進(jìn)給量連續(xù)被纏繞。在這種情況下，對(duì)于第一臺(tái)階，即最薄的臺(tái)階形成一個(gè)閉合的層不是絕對(duì)必需的，也就是說(shuō)該進(jìn)給量可大于該材料的寬度，如果并入的線匝絕緣已足夠用于上述兩層之間的絕緣的話。該線匝絕緣特別是涂敷到電導(dǎo)體上的、或作為帶狀材料或作為膜而置于該導(dǎo)體上的帶狀絕緣材料層。如果該進(jìn)給量被減半，則導(dǎo)致一絕緣層具有兩倍的厚度。臺(tái)階狀絕緣因此也可以以這種方式被實(shí)現(xiàn)，而毋需其間中斷絕緣過(guò)程。
圖1也示出了一個(gè)第三層30。其構(gòu)成與第一層18的相同，從徑向看，其與第二層22相鄰。一個(gè)第二絕緣層32設(shè)置在第三層30和第二層22之間。該第二絕緣層以與第一絕緣層26大體相同的方式構(gòu)成。然而，該楔形第二絕緣層32的帶有銳角的角部指向纏繞軸線12的另一端，而不是第一絕緣層26的第一角部指向的第一端。該層和第一絕緣層26以及第二絕緣層32的位置和結(jié)構(gòu)是如此選擇的，使第三層30的徑向外側(cè)精確平行于纏繞軸線12。第一絕緣層26和第二絕緣層32的布置原則將在圖2中詳細(xì)說(shuō)明。
這里所示的纏繞不必是卷繞在一個(gè)纏繞核芯上。另一種容易想到的方式是，卷繞圍繞一心軸進(jìn)行，在制成繞阻之后，將心軸撤出。一種這類的、按本發(fā)明的纏繞結(jié)構(gòu)特別有效地適用于約5kVA以上的變壓器或線圈。用于帶狀導(dǎo)電材料16的典型值可以是例如在厚度為0.1mm時(shí)寬度為20mm或者在厚度為1mm時(shí)寬度為150mm。
圖2示出了一個(gè)與一個(gè)第二絕緣楔42相對(duì)置的第一絕緣楔40，它們?cè)谠瓌t上可作為第一絕緣層26和第二絕緣層32。在該圖中只示出了兩個(gè)絕緣楔40、42的基本結(jié)構(gòu)和布置效果。在此種意義上，該圖中的尺寸和大小關(guān)系不是按比例的，也不能和圖1中的視圖相比較。
第二絕緣楔42具有一個(gè)基面44。在該基面44的第一端上應(yīng)設(shè)有一個(gè)第一臺(tái)階46，該臺(tái)階具有一個(gè)第一厚度48以及一個(gè)臺(tái)階長(zhǎng)度50。該第一臺(tái)階46與一個(gè)第二臺(tái)階52相鄰，該第二臺(tái)階相對(duì)于第一臺(tái)階46多出該第一厚度48，從而第二臺(tái)階52的厚度整個(gè)相應(yīng)于兩個(gè)第一厚度48。接下來(lái)以相同的方式是第三臺(tái)階54和第四臺(tái)階56，它們是加上頭兩個(gè)臺(tái)階46、52以形成一個(gè)樓梯狀的形狀，其中第三臺(tái)階54具有三個(gè)第一厚度48的厚度，第四臺(tái)階56具有四個(gè)第一厚度48的厚度。臺(tái)階46、52、54、56的臺(tái)階長(zhǎng)度都相應(yīng)于臺(tái)階長(zhǎng)度50。臺(tái)階的上表面，其長(zhǎng)度作為臺(tái)階長(zhǎng)度50示出，都平行于基面44設(shè)置。
第一絕緣楔40從其尺寸和結(jié)構(gòu)上精確地相應(yīng)于第二絕緣楔42。從該視圖看，第一絕緣楔40的截面圖是第二絕緣楔42翻轉(zhuǎn)了180°。此外，第一絕緣楔40是如此定位的，從而絕緣楔40、42的各臺(tái)階形的面精確地對(duì)置，并以一個(gè)確定的距離58彼此平行設(shè)置。
在圖1中示出的例子中，第一層18可以設(shè)置在基面44上，第二層22設(shè)置在絕緣楔40、42之間，第三層30設(shè)置在第一絕緣楔40的相當(dāng)于基面44的基面的對(duì)面。圖2清楚地示出了，基面44以及面60彼此平行，相應(yīng)地，繞組的與這些面相對(duì)置的層也彼此平行。


10纏繞核芯12纏繞軸線14電導(dǎo)體16絕緣材料18第一層20確定的角度22第二層24纏繞角度26第一絕緣層28臺(tái)階30第三層32第二絕緣層40第一絕緣楔42第二絕緣楔44基面46第一臺(tái)階48第一厚度50臺(tái)階長(zhǎng)度52第二臺(tái)階54第三臺(tái)階56第四臺(tái)階58距離60面
權(quán)利要求
1.用于一種變壓器或一線圈的繞組，具有一個(gè)帶狀電導(dǎo)體(14)和具有一個(gè)由帶狀絕緣材料制成的絕緣材料層(16)，它們一起纏繞在一個(gè)纏繞核芯(10)上以形成一個(gè)線匝，其中，該繞組的各個(gè)線匝具有一個(gè)相對(duì)于纏繞核芯(10)的纏繞軸線(12)的預(yù)定的纏繞角度(20、24)，并相互以部分重疊的方式設(shè)置，并且其中，在上述線匝的兩個(gè)徑向相鄰的層(18、22)之間插入一層絕緣層(26)，其特征在于，上述兩個(gè)相關(guān)的徑向相鄰的層(18、22)之間的局部壓差和/或壓差變化是在繞阻軸線(12)方向上求出的，并且絕緣層(26)的厚度是局部地分別與上述求出的壓差適配的。
2.按權(quán)利要求1所述的繞組，其特征在于，通過(guò)兩個(gè)徑向相鄰的絕緣層(26、32)的設(shè)置，上述兩個(gè)絕緣層(26、32)的計(jì)算的總厚度在各軸向位置上具有大約相同的厚度。
3.按權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于，從軸向看，上述絕緣層(26、32)彼此對(duì)立地交錯(cuò)設(shè)置。
4.按以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的繞阻，其特征在于，上述絕緣層(26、32)的厚度變化是沿軸向成臺(tái)階狀表現(xiàn)的。
5.按以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的繞阻，其特征在于，上述絕緣層(26、32)的厚度變化是沿軸向連續(xù)表現(xiàn)的。
6.按以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的繞阻，其特征在于，在線匝被卷繞之前，電導(dǎo)體(14)已經(jīng)與一個(gè)由帶狀絕緣材料制成的絕緣材料層(16)相連接，或者通過(guò)一絕緣涂層已經(jīng)具有由帶狀絕緣材料制成的絕緣材料層(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于一種變壓器或一線圈的繞組，具有一個(gè)帶狀電導(dǎo)體(14)和具有一個(gè)由帶狀絕緣材料制成的絕緣材料層(16)，它們一起纏繞在一個(gè)纏繞核芯(10)上以形成一個(gè)線匝，其中，該繞組的各個(gè)線匝具有一個(gè)相對(duì)于纏繞核芯(10)的纏繞軸線(12)的預(yù)定的纏繞角度(20、24)，并相互以部分重疊的方式設(shè)置，并且其中，在上述線匝的兩個(gè)徑向相鄰的層之間插入一層絕緣層。另外，上述絕緣層的厚度是局部地與在此處求出的壓差適配的。此外，上述絕緣層的厚度是局部地與在任何情況下求得的壓差適配的。
文檔編號(hào)H01F27/32GK1459807SQ02155748
公開(kāi)日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2002年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月23日
發(fā)明者B·韋伯, K·齊爾曼, T·J·拉諾埃, H·J·布斯, H·楊格爾 申請(qǐng)人:Abbt&D技術(shù)有限公司