專(zhuān)利名稱(chēng)：包括繞組和抽頭的電氣部件的制作方法
包括繞組和抽頭的電氣部件
本發(fā)明涉及在電氣部件的繞組中設(shè)置抽頭。特別地，本發(fā)明涉及帶 有改進(jìn)的抽頭結(jié)構(gòu)的電氣大功率變壓器或扼流圈。
電氣部件包括繞組，以產(chǎn)生磁場(chǎng)或者將電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成功率。帶有繞
和電流改變的變壓器。此外，繞組還應(yīng)用于扼流圈，以作為移相器通過(guò) 磁場(chǎng)的增強(qiáng)和減弱來(lái)影響電流。所述的部件用于影響電功率流，而例如
機(jī)械功率或者轉(zhuǎn)換成力。
本發(fā)明尤其被應(yīng)用于變壓器中。這些變壓器包括原級(jí)繞組，這些原 級(jí)繞組在》茲4失中產(chǎn)生交變i茲場(chǎng)，該交變i茲場(chǎng)在次級(jí)繞組中感應(yīng)出電壓。 本發(fā)明的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是電機(jī)領(lǐng)域，在這些電機(jī)中，借助于有電流通 過(guò)的繞組產(chǎn)生^茲場(chǎng)，該i茲場(chǎng)引起轉(zhuǎn)子的》走轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。電機(jī)也可以朝著相反 的作用方向?qū)C(jī)械旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電功率。此外，繞組在起重磁鐵中用于產(chǎn) 生眉茲場(chǎng)，該》茲場(chǎng)引起》茲性物體啦丈直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
為了減小結(jié)構(gòu)尺寸和集中磁場(chǎng)，將傳遞電流的導(dǎo)體例如圍繞空腔或 者優(yōu)選圍繞被設(shè)計(jì)成磁芯的磁性材料纏繞成線(xiàn)圈，以傳導(dǎo)磁場(chǎng)。
一般地，繞組的形式為具有矩形橫斷面的環(huán)，該環(huán)由多重環(huán)繞且均 勻分布的導(dǎo)體構(gòu)成。除了導(dǎo)體的兩個(gè)端部接頭之外，在很多領(lǐng)域中合適 的是，還在兩個(gè)端部之間的位置上借助于抽頭來(lái)接觸導(dǎo)體，例如用于利 用不同工作電壓/電流來(lái)靈活操作，如果一個(gè)繞組段停止工作則作為冗
余，用于將不同功能分配給不同繞組段，或者由于類(lèi)似的原因。為了設(shè) 置這樣的抽頭，基于纏繞體或者金屬線(xiàn)導(dǎo)引的旋轉(zhuǎn)的纏繞操作被中斷， 以在兩個(gè)導(dǎo)體端部之間接觸導(dǎo)體。接著，將最上面的線(xiàn)匝，即最靠近最 后纏繞的導(dǎo)體段的導(dǎo)體位置，與抽頭導(dǎo)體釬坪，在纏繞操作繼續(xù)進(jìn)行之 前，該焊接位置被電絕緣。
這種不連續(xù)的操作過(guò)程導(dǎo)致在纏繞操作期間較長(zhǎng)時(shí)間的間歇，因此 導(dǎo)致纏繞機(jī)被無(wú)效利用，從而產(chǎn)生高的制造成本。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于為電氣部件的繞組設(shè)置抽頭 的改進(jìn)機(jī)制，利用它可以改善纏繞操作。

發(fā)明內(nèi)容
該目的是通過(guò)按照權(quán)利要求1所述的電氣部件、按照權(quán)利要求8所 述的方法、按照權(quán)利要求14所述的纏繞設(shè)備和按照權(quán)利要求15所述的 控制裝置得到解決。
本發(fā)明基于這樣的發(fā)明構(gòu)思，即將構(gòu)成繞組的導(dǎo)體在抽頭位置上也 用作抽頭導(dǎo)體的至少部分且相應(yīng)地在抽頭位置上彎曲成傾斜于其他繞 組走向。按照本發(fā)明，導(dǎo)體在其上應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)抽頭的接觸段中離開(kāi)通常在 那里存在的環(huán)繞方向，以形成封閉或開(kāi)口的環(huán)部，并且導(dǎo)體在接觸段之 后遵循朝著預(yù)先規(guī)定的環(huán)繞方向的繞組走向。以這種方式，被用于形成 繞組的導(dǎo)體在接觸段內(nèi)構(gòu)成抽頭導(dǎo)體的一部分，其從繞組中被引出。
因此，只通過(guò)在纏繞操作期間特殊地引導(dǎo)導(dǎo)體就可以設(shè)置抽頭。這 樣，引入抽頭只需要在纏繞時(shí)已經(jīng)使用的操作步驟、措施或工具。纏繞 操作的中斷因此達(dá)到最小程度，且不需要在纏繞期間使用用于設(shè)置抽頭 的專(zhuān)門(mén)工具(例如釬焊設(shè)備、熔焊設(shè)備)、用于使抽頭絕緣的裝置、擰 緊或鉆孔裝置、用于設(shè)置端子的設(shè)備，或類(lèi)似設(shè)備。本發(fā)明的實(shí)施只要 求改變對(duì)引導(dǎo)導(dǎo)體圍繞繞組或者圍繞繞組芯部的纏繞設(shè)備的操作，以執(zhí) 行特殊的徑向和/或軸向運(yùn)動(dòng)，借助于這些運(yùn)動(dòng)形成抽頭。
優(yōu)選地，導(dǎo)體在接觸段中的走向與一條至少部分封閉的曲線(xiàn)(例如 U、圓弧段或者橢圓弧段)相一致。導(dǎo)體在接觸段內(nèi)也可以按段地具有 不同形狀，其中，導(dǎo)體各段可以被設(shè)置成相互平行。
導(dǎo)體開(kāi)始傾斜的位置，也就是接觸段的所迷一個(gè)端部，優(yōu)選與接觸 段的另 一個(gè)端部，更確切地說(shuō)與繞組被繼續(xù)的位置只相距很小的距離。 這樣形成的環(huán)部或舌狀部的優(yōu)選長(zhǎng)度允許將環(huán)部或者舌狀部的一部分 從繞組引出。因此，在繞組制成之后，環(huán)部的一部分用于外部接觸。作 為替代方案，在接觸段的上述一個(gè)端部處的繞組與在接觸段的上述另一 個(gè)端部處的繞組錯(cuò)開(kāi)一個(gè)距離，該距離大致平行于繞組的縱軸線(xiàn)地延 伸。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，該曲線(xiàn)具有一個(gè)帶有270度或更大的總 彎曲的段。該段通過(guò)折彎處限定，這些折彎處分別將彎曲引入該段中，更確切地說(shuō)將具有270度的總彎曲的該段的導(dǎo)體走向轉(zhuǎn)變成沿著線(xiàn)匝環(huán) 繞方向的走向。例如當(dāng)接觸段內(nèi)的導(dǎo)體具有大寫(xiě)希臘字母歐米加的形狀 的情況下，在該段內(nèi)的總彎曲也可以大于270度。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，導(dǎo)體在接觸段內(nèi)具有這樣的走向，該走 向被定向?yàn)榇怪庇谕ǔ５膶?dǎo)體走向，也就是說(shuō)，至少部分地垂直于緊挨 在接觸段之前的導(dǎo)體走向。在接觸段之外，導(dǎo)體沿著導(dǎo)體環(huán)繞方向的切 向且垂直于通過(guò)導(dǎo)體環(huán)繞而形成的軸線(xiàn)地延伸。在接觸段內(nèi)，導(dǎo)體至少 部分沿相對(duì)于該軸線(xiàn)的徑向從電氣部件中突出。作為替代方案，導(dǎo)體在 接觸段內(nèi)被折彎，更確切地說(shuō)至少部分地垂直于導(dǎo)體在接觸段之外的走 向且平行于導(dǎo)體在接觸段之外所環(huán)繞的軸線(xiàn)地延伸。因此，在接觸段內(nèi)， 導(dǎo)體相對(duì)于導(dǎo)體在接觸段之外的走向成彎折地延伸，并且至少部分垂直 于或平行于對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)，即通過(guò)繞組環(huán)繞而限定的軸線(xiàn)。
如果是柱形繞組例如圓柱形繞組(其中線(xiàn)匝形成空心圓柱體)，在
縱軸線(xiàn)(即環(huán)繞面的切向)延伸，以至少部分形成抽頭。
按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，按照本發(fā)明的電氣部件的繞組包 括至少一個(gè)支撐元件，該支撐元件在接觸段內(nèi)支撐導(dǎo)體。通過(guò)該支撐元 件，將導(dǎo)體在接觸段內(nèi)引導(dǎo)成環(huán)部形例如U形，其中，該環(huán)部沿著相對(duì) 于繞組對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)的徑向突出。作為替代方案，該支撐元件也可以被設(shè)置 成平行于繞組對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)，從而在接觸段中，導(dǎo)體垂直于環(huán)繞方向且平行 于繞組縱軸線(xiàn)延伸，并且部分從繞組的頂面或底面突出。通過(guò)使用支撐 元件，改善了在接觸段內(nèi)的機(jī)械穩(wěn)固性。此外，該支撐元件可以用于在 纏繞操作過(guò)程中形成在接觸段內(nèi)的導(dǎo)體走向。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，在接觸段的一個(gè)端部處的繞組走向 如通過(guò)在接觸段的另 一個(gè)端部處的繞組走向規(guī)定的那樣被繼續(xù)，更確切 地說(shuō)以如由在接觸段之前的線(xiàn)圏走向預(yù)先確定的形狀和位置^f皮繼續(xù)。作 為替代方案，在接觸段的一個(gè)端部處的繞組走向可以沿軸向與在接觸段 的另一個(gè)端部處的繞組走向錯(cuò)開(kāi)。例如，接觸段的一個(gè)端部可以被設(shè)置 位于頂面和底面之間的一個(gè)確定高度上，例如位于中間位置，而接觸段
的另一個(gè)端部祐:設(shè)置在繞組的頂面或底面處。這例如通過(guò)如下方式實(shí)
現(xiàn)在形成抽頭之前，導(dǎo)體在第一軸向高度上延伸，接著在到達(dá)接觸段 時(shí)，通過(guò)相應(yīng)地延伸導(dǎo)體形成抽頭，并且在形成抽頭之后，繞組在第二軸向高度上繼續(xù)，該第二軸向高度不同于笫一軸向高度。為了彌補(bǔ)由此 產(chǎn)生的繞組缺口 ，可以接著將例如具有一個(gè)線(xiàn)匝的厚度的繞組段插入該 繞組缺口中。
電氣部件可以是大功率變壓器，該大功率變壓器例如包括構(gòu)成三相 系統(tǒng)的三個(gè)繞組。優(yōu)選地，該大功率變壓器包括高壓側(cè)和低壓側(cè)，它們 分別包括三個(gè)繞組且分別以三角形或星形接法相互連接。該大功率變壓 器除了這些繞組之外還包括鐵心，該鐵心用作軛鐵以將繞組磁連接。在 一種優(yōu)選實(shí)施方式中，電氣部件是帶有三個(gè)繞組塊的高功率變壓器，在 這些繞組塊的內(nèi)部分別設(shè)有磁芯，其中，這些磁芯分別通過(guò)一個(gè)軛鐵在 它們的上側(cè)或下側(cè)處相互連接。變壓器的一個(gè)繞組塊包括外部高壓繞組 和內(nèi)部低壓繞組，它們同心地包圍相應(yīng)的磁芯。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式
中，在高壓繞組和低壓繞組之間設(shè)有用于軸向冷卻通道的環(huán)形空間。在 這些冷卻通道中可以設(shè)置抽頭和延伸至抽頭的導(dǎo)體，其中，抽頭由高壓
繞組或低壓繞組的導(dǎo)體或者兩個(gè)繞組構(gòu)成。
在另一種實(shí)施方式中，電氣部件被設(shè)置成4^流圈，該扼流圈由繞組 構(gòu)成。扼流圈可以由一個(gè)帶有鐵心的繞組或者由三個(gè)帶有鐵心的繞組組
扼流圈連接。
根據(jù)另一種優(yōu)選實(shí)施方式，電氣部件為大功率電磁鐵或大功率電 機(jī)。如果是電磁鐵，繞組優(yōu)選呈環(huán)形，其具有沿與縱軸線(xiàn)平行延伸的平 面(縱截面)的矩形截面，其中，繞組可以通過(guò)上述抽頭結(jié)構(gòu)劃分成不 同的段，以實(shí)現(xiàn)不同的工作電壓或工作強(qiáng)度。雖然電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)原理 上可能不同于變壓器、扼流圏或電磁鐵的繞組結(jié)構(gòu)，但是即使在電機(jī)中 也可以如上述設(shè)置抽頭。在這種情況下，如果繞組不是扭 沒(méi)計(jì)成具有矩 形縱截面的環(huán)，則在接觸段上存在的繞組方向取代環(huán)繞方向。
上述扼流圈、變壓器、電磁鐵或電機(jī)優(yōu)選^:設(shè)計(jì)用于大于lkVA的 大功率，優(yōu)選用于大于10kVA的功率，特別是用于大于250kVA的功率。 額定工作電壓(對(duì)于變壓器而言是高壓側(cè))至少為230V，優(yōu)選至少為 lkV,特別是至少10kV。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，設(shè)計(jì)了 一種用于制造電氣部件的方法， 該電氣部件包括帶有抽頭的繞組，其中，將導(dǎo)體圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)纏繞，并
7添力口抽頭。
因此，可以如上述通過(guò)將導(dǎo)體彎曲成環(huán)部來(lái)設(shè)置抽頭。在形成環(huán)部 之前和之后，將導(dǎo)體圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)纏繞。優(yōu)選地，這可以通過(guò)這樣的方 式來(lái)設(shè)計(jì)，即相應(yīng)地(也就是說(shuō)，在上軸端與下軸端之間周期性地)偏 心地引導(dǎo)導(dǎo)體圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)，其中，相對(duì)于軸線(xiàn)的徑向距離持續(xù)增加。 在一種實(shí)施方式中，使用固定的纏繞體，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)沿徑向間隔開(kāi) 地引導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)圍繞該纏繞體。因此，導(dǎo)線(xiàn)引導(dǎo)件相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)沿徑向間 隔開(kāi)地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)，其中，考慮到繞組的直徑不斷增加，徑向距離逐漸地 連續(xù)增加。同時(shí)，沿軸線(xiàn)在上端與下端之間周期性地來(lái)回引導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)。
替代地，導(dǎo)線(xiàn)引導(dǎo)件不執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而是針對(duì)相應(yīng)繞組使用旋轉(zhuǎn) 的纏繞體，并且該導(dǎo)線(xiàn)引導(dǎo)件只進(jìn)行上述的周期性軸向運(yùn)動(dòng)和緩慢的持 續(xù)徑向運(yùn)動(dòng)。在另一種實(shí)施方式中，導(dǎo)線(xiàn)引導(dǎo)件只進(jìn)行周期性的軸向運(yùn) 動(dòng)，其中，相應(yīng)纏繞體的支架以相應(yīng)的方式扭J亍上述運(yùn)動(dòng)中的至少一個(gè) 另外的運(yùn)動(dòng)。在另一種實(shí)施方式中，借助于固定的引導(dǎo)件來(lái)展開(kāi)導(dǎo)體， 其中，纏繞設(shè)備承擔(dān)上述的分運(yùn)動(dòng)。原則上，上述分運(yùn)動(dòng)可以單個(gè)地及 部分或全部分配給導(dǎo)體引導(dǎo)或者繞組運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，可以使用插入 在導(dǎo)體引導(dǎo)件與產(chǎn)生的繞組或者說(shuō)它的支架之間的用于引導(dǎo)導(dǎo)體的裝 置，該裝置用于執(zhí)行為實(shí)現(xiàn)抽頭即形成環(huán)部所需的導(dǎo)體引導(dǎo)件和/或纏繞 體運(yùn)動(dòng)。因此，例如相應(yīng)的繞組只執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而導(dǎo)體引導(dǎo)件執(zhí)行周 期性的軸向運(yùn)動(dòng)和持續(xù)徑向運(yùn)動(dòng)，以形成繞組，其中，在繞組和導(dǎo)體引 導(dǎo)件之間設(shè)置的裝置^丸行該軸向運(yùn)動(dòng)和/或該徑向運(yùn)動(dòng)，以形成環(huán)部，該 環(huán)部至少部分沿徑向遠(yuǎn)離繞組的縱軸線(xiàn)地延伸，或者至少部分平行于該 縱軸線(xiàn)地延伸。
在大功率變壓器的纏繞操作中，已經(jīng)形成的繞組不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 以避免已形成的繞組的大重量進(jìn)而其回轉(zhuǎn)質(zhì)量對(duì)纏繞過(guò)程的控制和已 纏繞的導(dǎo)體的機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生非不利影響。
在該方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，為了形成抽頭，沿著一方面與局 部環(huán)繞方向垂直的方向引導(dǎo)導(dǎo)體。另一方面，同時(shí)沿著與環(huán)繞方向垂直
'i該方法二另 一種實(shí)i)式中:;了形成沿軸向有4界的繞組如下 設(shè)置抽頭，將導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行且與局部環(huán)繞方向傾斜地超過(guò)標(biāo)記繞 組沿軸向的邊界的位置向外引出。這種邊界例如通過(guò)繞組的頭端、頂面或底面來(lái)標(biāo)出。以這種方式可以接觸抽頭，而不必改變完成纏繞的繞組。 在另一種實(shí)施方式中，通過(guò)沿徑向超過(guò)對(duì)應(yīng)于完成之后的繞組的外
表面的距離將導(dǎo)體向外引出。因此，同樣實(shí)現(xiàn)，不改變繞組就可以將抽
頭例如與抽頭導(dǎo)體連接。
優(yōu)選地，將抽頭設(shè)置在形成繞組的導(dǎo)體的兩個(gè)端部之間。但是，作
為替^K,也可以將沿徑向位于內(nèi)部的端部和/或位于外部的端部設(shè)置成本 發(fā)明的抽頭。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述部件包括兩個(gè)同心繞組，它們分別在 鄰近另 一個(gè)繞組的繞組側(cè)上具有繞組端部，也就是說(shuō)在兩個(gè)繞組相遇或 者通過(guò)冷卻通道分開(kāi)而相互面對(duì)的位置上，具有一個(gè)繞組端部。在這種 優(yōu)選實(shí)施方式中，這兩個(gè)位于內(nèi)部的繞組端部通過(guò)將它們的導(dǎo)體設(shè)計(jì)成 傾斜于環(huán)繞方向而同樣被實(shí)施為抽頭。但在這種情況下，抽頭不是被設(shè) 計(jì)成部分封閉的曲線(xiàn)，而是橫向于環(huán)繞方向延伸的導(dǎo)體段。在這種情況
線(xiàn)延伸。
根據(jù)本發(fā)明方法的另 一種實(shí)施方式，添加抽頭的步驟包括插入支撐 元件，該支撐元件與導(dǎo)體機(jī)械接觸。
本發(fā)明的基本構(gòu)思在于將構(gòu)成繞組的導(dǎo)向也用于形成抽頭，該發(fā)明 構(gòu)思還通過(guò)一種纏繞設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，該纏繞設(shè)備能夠按照本發(fā)明制造電氣 部件。
該發(fā)明構(gòu)思還可以借助于一種控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該控制裝置對(duì)可控 制的纏繞設(shè)備進(jìn)行控制，從而實(shí)施本發(fā)明的方法。特別是在使用對(duì)其運(yùn) 動(dòng)可自由編程的纏繞設(shè)備的情況下，該發(fā)明構(gòu)思是通過(guò)能夠在控制裝置 中運(yùn)4亍的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。該庫(kù)欠件可以^皮設(shè)計(jì)成數(shù)據(jù)載體形式，該數(shù)據(jù)載體 與控制裝置和纏繞設(shè)備共同作用，從而實(shí)施本發(fā)明的方法和/或制造本發(fā) 明的電氣部件。依賴(lài)于控制裝置和纏繞設(shè)備，該軟件可以因此由指令與 運(yùn)動(dòng)參數(shù)相結(jié)合而組成，或者僅由運(yùn)動(dòng)參數(shù)組成，例如坐標(biāo)系、速度、 矢量參數(shù)、加速度信息和/或相應(yīng)的控制代碼。
將導(dǎo)體優(yōu)選設(shè)置為銅或鋁導(dǎo)線(xiàn)，其支承在材料巻中并由該材料巻輸 送。該導(dǎo)體還包括外部絕緣層，例如塑料、玻璃纖維布、碳織物、樹(shù)脂
(如環(huán)氧樹(shù)脂)或它們的組合。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，導(dǎo)體是用H耐 熱級(jí)包皮來(lái)絕緣。電氣部件優(yōu)選包括由玻璃纖維加強(qiáng)的F耐熱級(jí)環(huán)氧樹(shù)
9脂成形材料組成的繞組層和/或繞組外殼絕緣部。
在另一種實(shí)施方式中，電氣部件被設(shè)計(jì)成具有高壓側(cè)和低壓側(cè)的大 功率變壓器，其中，低壓側(cè)包括由鋁或銅帶組成的低壓繞組，該鋁或銅
帶具有K耐熱級(jí)的預(yù)浸作為線(xiàn)匝絕緣部。在這種實(shí)施方式中， 一個(gè)相的 高壓側(cè)和低壓側(cè)可以中心地設(shè)置在相同的臂角(Schenkelwinkel)上，其 中，屬于低壓側(cè)的繞組設(shè)置在內(nèi)部并且通過(guò)低壓側(cè)絕緣層、冷卻通道和 內(nèi)部高壓側(cè)絕緣層與屬于高壓側(cè)的外部繞組以恒定距離隔開(kāi)。多個(gè)高壓 和/或低壓繞組可以代替一個(gè)高壓繞組和/或低壓繞組。優(yōu)選地，導(dǎo)體的 橫截面面積大于0.5 mm2,例如大于lmm2,大于2 mm2，或者為5-10 mm2。特別地，4黃截面面積優(yōu)選為10 mm2到40 mm2之間，25 mm2-80 mm2,或者大于80mm2。根據(jù)額定功率和應(yīng)用領(lǐng)域，該橫截面按照電流 和期望的發(fā)熱來(lái)確定。對(duì)于功率變壓器，高壓側(cè)優(yōu)選使用圓形橫截面且 導(dǎo)體直徑大于0.75 mm,大于1 mm，大于1.5 mm，大于2mm或者大 于3mm的導(dǎo)體。
優(yōu)選地，電氣部件包括自熄或阻燃材料例如作為導(dǎo)體絕緣部和/或絕 緣中間層。
在繞組內(nèi)的導(dǎo)體可以由相互機(jī)械和/或電連接的導(dǎo)體段構(gòu)成或者由 一體形成的導(dǎo)體構(gòu)成。該導(dǎo)體優(yōu)選具有不變的橫截面，其中，繞組橫截 面優(yōu)選是圓形的，而在帶材繞組的情況下具有扁矩形橫截面。作為替代， 導(dǎo)體也可以是方形或梯形大功率變壓器。電氣部件的繞組優(yōu)選具有沿縱 軸線(xiàn)剖切的矩形截面。優(yōu)選地，；鏡向于繞組縱軸線(xiàn)的截面為圓形。在矩 形軛鐵的情況下，繞組內(nèi)側(cè)可以具有矩形柱的形狀。繞組的切向外表面 優(yōu)選為圓柱形。除了上面描述的例子變壓器、扼流圈、電機(jī)或電磁鐵之 外，電氣部件也可以是任何其他基于感應(yīng)的部件，例如感應(yīng)爐線(xiàn)圈或諸 如此類(lèi)。
元件在實(shí)體上與其:電^:;、部件或繞組分^。、、
在本申請(qǐng)中，環(huán)繞方向表示瞬時(shí)局部矢量，也就是導(dǎo)體在觀(guān)察位置 處的延伸方向。在圓柱形繞組的情況下，接觸段沿著在0.5-5度的角度 上延伸的圓弧段延伸。因此，環(huán)繞方向是在觀(guān)察導(dǎo)體的位置上的圓的切 線(xiàn)。如果接觸段在不可忽略的角度范圍上延伸，則導(dǎo)體的繞組在一個(gè)位 置處，例如在接觸段的一個(gè)端部處，沿著在該位置上的切線(xiàn)方向繼續(xù)延伸，而不是沿著沿接觸段相反的端部的切線(xiàn)方向繼續(xù)延伸。
在本申請(qǐng)中，導(dǎo)體走向是指導(dǎo)體的中心線(xiàn)的局部彎曲。在圓形橫截
面的情況下，這可以是橫截面的中心，而在矩形或帶狀導(dǎo)體的情況下， 這可以是導(dǎo)體的中心或一條棱邊。


附圖示出了按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的實(shí)施方式。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的部件的繞組沿著部件縱軸線(xiàn)延伸的剖切面 剖士刀的截面。
直于電氣部件的縱軸線(xiàn)的剖切面剖切的截面，其中，內(nèi)部繞組和外部繞 組分別具有一個(gè)抽頭。
圖3示出了沿著接觸段的導(dǎo)體走向的詳圖。
圖4示出了帶有兩個(gè)不同抽頭的繞組的透視圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的電氣部件沿著電氣部件縱軸線(xiàn)2所處的剖切面 剖切的截面圖。繞組的外輪廓4大致為矩形。該繞組由單個(gè)導(dǎo)體6形成， 在這些導(dǎo)體中，只示出與繞組的環(huán)繞的外表面鄰接或者最靠近該外表面 的那些導(dǎo)體。因此，圖1示出了柱形繞組例如圓柱形或長(zhǎng)方體形的繞組
的縱截面。在繞組中可能存在的空腔沒(méi)有被示出，繞組縱軸線(xiàn)延伸穿過(guò) 該空腔。
為了形成抽頭8，使用支撐元件IO,該支撐元件由絕緣體例如塑料 或陶瓷形成。該支撐元件不是完全環(huán)繞的，而是只設(shè)置在接觸段中，因 此只是在一圈的很小角度或很小部分上。該支撐元件10包括底面12, 該底面用于相對(duì)于沿徑向向內(nèi)即朝著縱軸線(xiàn)的方向錯(cuò)開(kāi)的導(dǎo)體線(xiàn)匝14 進(jìn)行支撐。該支撐元件以臥置的U形沿徑向向外敞開(kāi)。因此，該支撐元 件10包括支撐底部16,該底部支撐著抽頭8。該抽頭8在接觸革殳的兩 個(gè)端部處過(guò)渡至與導(dǎo)體線(xiàn)匝6相比更深的線(xiàn)匝層所屬的線(xiàn)匝上，也就是 位于其下面的支撐的導(dǎo)體圈14。在一種實(shí)施方式中，屬于抽頭8的線(xiàn)匝 直接加入支撐的導(dǎo)體圈14的兩個(gè)外部導(dǎo)體線(xiàn)匝之一或者直接在其之前。
在完成導(dǎo)體線(xiàn)匝14之前沒(méi)有插入支撐元件10,這樣部分完成的繞 組的外部切向環(huán)繞面是平的，不具有凹穴。例如，緊接在完成導(dǎo)體繞組 14的最上面一個(gè)之后插入支撐件10,豎接地接在其后的線(xiàn)匝穿過(guò)支撐元件10,使得其通過(guò)支撐底部16與底面12的距離徑向向外錯(cuò)開(kāi)一個(gè)距 離。因此，自動(dòng)地得到根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)體在接觸段內(nèi)相對(duì)于存在的局部 環(huán)繞方向的傾角，從而設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的抽頭。在圖l所示的實(shí)施方式 中，導(dǎo)體在接觸段中形成環(huán)部，該環(huán)部總體上徑向向外彎曲，其中，該 環(huán)部也可以包括具有沿著與縱軸線(xiàn)2平行的方向上的附加傾角的段。
接在在接觸段中形成抽頭所用的導(dǎo)體線(xiàn)匝8之后是在該導(dǎo)體線(xiàn)匝位 置上的或者說(shuō)位于該導(dǎo)體線(xiàn)匝之后的另一個(gè)線(xiàn)圈。因此，在支撐元件之 外形成均勻的導(dǎo)體密度。其他導(dǎo)體線(xiàn)匝被纏繞，直到達(dá)到繞組的期望導(dǎo) 體數(shù)量或者徑向厚度。由于支撐面16與底面12的距離，與外部線(xiàn)匝層 6的導(dǎo)體線(xiàn)匝相比，抽頭8到部件的縱軸線(xiàn)2具有更大的徑向距離。
為了接觸抽頭，將抽頭例如通過(guò)釬焊連接、螺紋連接、夾緊連接或 類(lèi)似方式與連接導(dǎo)體連接，優(yōu)選拆除支撐元件的部分。然而，與現(xiàn)有技 術(shù)相反，根據(jù)本發(fā)明，該連接導(dǎo)體或者抽頭導(dǎo)體是在部件繞組中的至少 一個(gè)的繞組操作完全結(jié)束之后被連接。
圖2示出了電氣部件沿垂直于其縱軸線(xiàn)方向剖切的截面。該電氣部 件具有兩個(gè)繞組100, 110,這兩個(gè)繞組;波此同軸地設(shè)置。在內(nèi)部繞組 100和外部繞組110之間i殳有一個(gè)空間120,其中，內(nèi)部繞組100還包 圍一個(gè)內(nèi)部空間130。在該內(nèi)部空間130中優(yōu)選設(shè)有變壓器腿 (Transformatorbein)或者軛鐵。內(nèi)部繞組100與外部繞組110之間的間隙 120優(yōu)選用于冷卻并且可以具有導(dǎo)氣溝槽(未示出)以改善對(duì)流，這些 導(dǎo)氣溝槽在與部件縱軸線(xiàn)平行地徑向延伸的平面中延伸。內(nèi)部繞組100 具有一個(gè)內(nèi)部抽頭140,該內(nèi)部抽頭在間隙120中延伸。同樣地，外部 繞組UO具有一個(gè)外部抽頭150。內(nèi)部抽頭14(H皮分配給設(shè)置在間隙120 與在內(nèi)部繞組100內(nèi)的內(nèi)部空間130之間的一個(gè)線(xiàn)匝。同樣地，抽頭150 #1分配給在外部繞組110中位于間隙120與外部空間之間的一個(gè)線(xiàn)匝。
的線(xiàn)圈中來(lái)進(jìn)行設(shè)置。
外部繞組110具有一個(gè)接觸段160,抽頭150設(shè)置在該接觸,殳中。 同樣地，內(nèi)部繞組100具有一個(gè)接觸,殳170,內(nèi)部抽頭140設(shè)置在該接 觸段中。接觸段只對(duì)應(yīng)于繞組的一整圈的#:小部分因而只對(duì)應(yīng)于與相應(yīng) 繞組的圓周相比很小的長(zhǎng)度段。從同心的繞組的縱軸線(xiàn)觀(guān)察，這些接觸 段只占據(jù)很小的角度部段，例如小于10度，特別是小于5度，例如只
12有3-1度或者特別是在大的大功率電氣部件的情況小只有0.1-1度(例如 0.2-0.5度)。
在一種沒(méi)有示出的與圖2相似的實(shí)施方式中，外部繞組具有一個(gè)沿 徑向指向內(nèi)部的導(dǎo)體環(huán)部作為抽頭，該抽頭延伸到間隙120中。外部繞 組的該抽頭優(yōu)選與內(nèi)部繞組的抽頭錯(cuò)開(kāi)一個(gè)角度，例如錯(cuò)開(kāi)大于10°或 大于20°的角度，或者錯(cuò)開(kāi)大約為45。 、 60° 、 90°或180°的角度大 小。圖3以通過(guò)本發(fā)明的電部件的繞組的垂直于繞組的縱軸線(xiàn)的^黃截面 圖詳細(xì)示出了抽頭。
圖3示出了圓柱形繞組200的輪廓的一部分。抽頭210對(duì)應(yīng)于在接 觸段220中的導(dǎo)體線(xiàn)臣。抽頭210包括段230a, b,導(dǎo)體在這些段中沿 著相對(duì)于接觸段之外的導(dǎo)體環(huán)繞方向只是稍微傾斜的方向延伸。此外， 抽頭210包括彎折部240a， b,這些彎折部直接與稍微傾斜的段230a, b 連接，導(dǎo)體在這些彎折部中經(jīng)過(guò)70。 -110° ,例如85。 -95°的彎曲。 彎曲半徑優(yōu)選被選擇，從而不會(huì)使導(dǎo)體橫截面明顯縮小，例如為導(dǎo)體直 徑的2-4倍或3倍。與彎折部240a， b連接的是徑向段250a， b,導(dǎo)體 在該徑向段中與繞組表面幾乎垂直地突出。 一個(gè)最后的連接部270通過(guò) 兩個(gè)外部彎折部260a, b接上，該連接部直線(xiàn)延伸或者根據(jù)其他繞組表 面彎曲地延伸，且該連接部?jī)?yōu)選用于引出。
用附圖標(biāo)記200表示的線(xiàn)描繪了導(dǎo)體走向。在接觸段220內(nèi)，線(xiàn)200 描繪了要是該位置不是實(shí)施為抽頭而是線(xiàn)圈，導(dǎo)體在該位置上應(yīng)當(dāng)具有 的環(huán)繞方向。本發(fā)明的要點(diǎn)也可以通過(guò)如下方式來(lái)限定，即，在接觸段 中，導(dǎo)體離開(kāi)該假想的線(xiàn)200以形成抽頭，其原本應(yīng)當(dāng)具有在那存在的 線(xiàn)匝并至少部分與該線(xiàn)200傾斜地延伸。位于輪廓線(xiàn)200上的線(xiàn)圏層為 了更好的描述而沒(méi)有^^皮示出。優(yōu)選地，位于其上的線(xiàn)圈層沿著徑向方向 不超過(guò)連接部，以便實(shí)現(xiàn)抽頭的容易接觸。
作為替代，導(dǎo)體在位置270處被斷開(kāi)并借助于螺紋連接、釬焊連接 或者夾緊連接與連接線(xiàn)連接，這些連接線(xiàn)在繞組或電氣部件之內(nèi)或之外 相互連接。在這種情況下，形成抽頭的導(dǎo)體圏不是部分封閉的曲線(xiàn)，而 只是與相鄰線(xiàn)圈段的環(huán)繞方向垂直延伸的線(xiàn)圈段。在這種情況下，在接 觸段內(nèi)的導(dǎo)體段大致與繞組表面垂直或者與繞組表面200平行，但在任 何情況下都大致與相鄰導(dǎo)體段的環(huán)繞方向垂直，更確切地-沈相對(duì)于4侖廓 線(xiàn)200傾斜80。 -100°或約90°地延伸，該輪廓線(xiàn)200表示要是段220不是接觸段應(yīng)當(dāng)形成的線(xiàn)匝走向。
圖4示出了帶有兩個(gè)不同類(lèi)型的抽頭的圓柱形繞組的輪廓。在繞組 300的環(huán)繞面310上設(shè)有第一抽頭320和第二抽頭330。如在圖3中， 這些抽頭在圖4中只是被示為它們不完全符合通常的繞組走向，其中通 常的繞組走向(圓形地切向圍繞繞組中心線(xiàn))為了清楚起見(jiàn)而未示出。
第 一抽頭320和第二抽頭330分別由形成繞組300的線(xiàn)匝的導(dǎo)體構(gòu) 成。但是，該導(dǎo)體在第一接觸段340內(nèi)或在第二接觸段350內(nèi)分別形成 第一抽頭320或第二抽頭330。在相應(yīng)的接觸段340或350內(nèi)，導(dǎo)體相 對(duì)于在那里被期待的環(huán)繞方向傾斜。換句話(huà)說(shuō)，導(dǎo)體在相應(yīng)接觸段350, 340的相應(yīng)端部344a, b, 345a， b之間離開(kāi)在那里對(duì)于線(xiàn)匝來(lái)說(shuō)#1期待 的環(huán)繞方向，以形成環(huán)部形式的抽頭，該抽頭傾斜于環(huán)繞方向。在相應(yīng) 接觸^殳350, 340的相應(yīng)端部345a, b, 355a, b上，導(dǎo)體開(kāi)始傾斜于在 接觸段處存在的環(huán)繞方向，從而導(dǎo)體偏離通常的切向走向。
在第一接觸段內(nèi)，導(dǎo)體一方面與環(huán)繞方向垂直以及至少部分與繞組 的縱軸線(xiàn)垂直地延伸，以形成第一抽頭320。因此，抽頭320沿徑向/人 繞組突出。在圖4所示的實(shí)施方式的物理實(shí)現(xiàn)中，在圖4中所示的抽頭 320和330被上繞組層遮蓋，但是為了清楚目的而#1完全示出。
第二抽頭330同樣與在接觸段350中被期待的導(dǎo)體環(huán)繞方向垂直， 但與第一抽頭相反，與繞組的縱軸線(xiàn)平行地延伸。在接觸段350的一個(gè) 端部355a，處形成抽頭330的導(dǎo)體設(shè)置在關(guān)于繞組縱軸線(xiàn)的一個(gè)高度上， 該高度不同于導(dǎo)體在接觸段350的另一個(gè)端部355b處的高度。換句話(huà) 說(shuō)，導(dǎo)體在接觸段的入口端355a處與導(dǎo)體從接觸段350離開(kāi)的出口端 355b沿著繞組縱軸線(xiàn)的方向錯(cuò)開(kāi)。在一種未示出的實(shí)施方式中，入口位 置與出口位置錯(cuò)開(kāi)另 一個(gè)距離或者錯(cuò)開(kāi)0距離。抽頭330還具有從繞組 的底面360伸出的^a，以實(shí)現(xiàn)容易接觸。
在一種未示出的實(shí)施方式中，該^殳從繞組頂面370伸出。繞組300 的芯部或內(nèi)部空間可以具有矩形、正方形、橢圓形或圓形橫截面。
一般地，抽頭可以包括彼此反向平行并具有不變距離的導(dǎo)體革殳。該 距離選擇得盡可能小，使得這兩個(gè)導(dǎo)體段緊挨地鄰接并只通過(guò)相應(yīng)的絕 緣層相互隔開(kāi)。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，這兩個(gè)導(dǎo)體段通過(guò)間隔保持 器相互隔開(kāi)，該間隔保持器與兩個(gè)導(dǎo)體段機(jī)械接觸因而具有支撐作用。 該間隔保持器可以^皮設(shè)計(jì)成整體式或多件式。此外，該間隔保持器可以
14與支撐元件例如支撐元件IO機(jī)械接觸，例如通過(guò)形狀配合連接和/或傳
力連接。在一種實(shí)施方式中，該支撐元件被實(shí)施為與間隔保持器一體形 成。間隔保持器和/或支撐元件可以具有部分形狀配合連接的凹穴或者夾
緊連接裝置，其被設(shè)計(jì)成用于與抽頭或線(xiàn)路的連接部270形成摩擦連接。 優(yōu)選地，摩擦連接的連接強(qiáng)度是可變的，以在纏繞期間設(shè)置抽頭的牢固 固定，而在纏繞之后在接觸抽頭時(shí)只設(shè)置4艮小的支撐，從而簡(jiǎn)化接觸過(guò) 程。這例如可以利用支撐元件或間隔保持器的一個(gè)部段的可變彈力來(lái)實(shí) 現(xiàn)，其中這個(gè)部萃爻位于抽頭的連接部270對(duì)面。
在圖1-4中所示的實(shí)施方式不是按比例示出。特別是可以自由地選 擇抽頭的尺寸(例如其寬度、接觸段的寬度)和抽頭與在接觸段中期待 的導(dǎo)體走向的最大距離。導(dǎo)體的環(huán)繞方向表示反映導(dǎo)體走向的矢量，該 矢量例如因此不僅是環(huán)繞方向即導(dǎo)體走向的旋轉(zhuǎn)方向，而且也是在三維 空間中的矢量走向。
權(quán)利要求
1.包括至少一個(gè)繞組(300)的電氣部件，該繞組由至少一個(gè)導(dǎo)體(6)形成，該導(dǎo)體沿著環(huán)繞方向(200)延伸，其特征在于，所述繞組(300)在接觸段(220)中具有抽頭(140，150)，該抽頭通過(guò)所述導(dǎo)體(6，8)朝著傾斜于所述導(dǎo)體(6)在所述接觸段(220)處存在的環(huán)繞方向(200)的至少一個(gè)方向的走向形成。
2. 如權(quán)利要求1所述的電氣部件，其特征在于，所述導(dǎo)體(6， 8) 在所述接觸段(220)中的走向與至少部分封閉的曲線(xiàn)相對(duì)應(yīng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的電氣部件，其特征在于，所述曲線(xiàn)具有帶 有270°或更大的總彎曲的段(230-270)。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電氣部件，其特征在于，所述 緊挨在所述接觸段(220)之前的走向且至少部段地垂直于或平行于所 述繞組(300 )的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)(2)。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電氣部件，其特征在于，所述 電氣部件還包括至少一個(gè)支撐元件，該支撐元件在所述接觸段(220) 中將所述導(dǎo)體(8)支撐。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電氣部件，其特征在于，所述 導(dǎo)體(6)緊挨在所述接觸段(220 )之后的走向相對(duì)于所述導(dǎo)體(6) 緊挨在所述接觸段(220)之前的走向在平行于所述繞組(300)的對(duì)稱(chēng) 軸線(xiàn)的方向上^"開(kāi) 一 個(gè)距離。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電氣部件，其特征在于，所述 電氣部件被設(shè)計(jì)成大功率扼流圈、大功率變壓器、前兩者的組合，或者 被設(shè)計(jì)成大功率電》茲鐵或大功率電機(jī)。
8. 用于制造電氣部件的方法，該電氣部件包括帶有抽頭(140, 150) 的繞組(300),該方法包括以下步驟設(shè)置導(dǎo)體(6, 8);和圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)沿著環(huán)繞方向(200)纏繞導(dǎo)體(6),所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn) 對(duì)應(yīng)于所述電氣部件的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)(2),其特征在于，通過(guò)在傾斜于所述環(huán)繞方向(200)的方向上引導(dǎo)所 述導(dǎo)體(8)來(lái)添加抽頭(140, 150)的步驟。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在傾斜于所述環(huán)繞方向(200)的方向上引導(dǎo)所述導(dǎo)體(8)包括垂直于所述環(huán)繞方向(200) 且垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)(2)的第一方向(250a, b)上、在垂直于所述 環(huán)繞方向(200)且平行于所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)(2)的第二方向(330)上或 者在所述第一方向和所述第二方向組合的方向上引導(dǎo)。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在傾斜于所述環(huán)繞方 向(200)的方向上引導(dǎo)所述導(dǎo)體(8)包括超出頭端(370， 360)地大 致平行于所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)地引導(dǎo)所述導(dǎo)體，其中，在纏繞步驟中，不將所 述導(dǎo)體(6)引導(dǎo)超出所述頭端(370， 360)。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在傾斜于所述環(huán)繞方 向(200)的方向上引導(dǎo)所述導(dǎo)體包括超過(guò)一個(gè)徑向距離地大致垂直于 所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)(2)地引導(dǎo)所述導(dǎo)體(8),其中，在纏繞步驟中，不超 過(guò)所述徑向距離地引導(dǎo)所述導(dǎo)體(6)。
12. 如權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在添 加抽頭(140, 150)的所述步驟之前，4丸行纏繞步驟，而在添加抽頭(140, 150)的所述步驟之后，執(zhí)行將所述導(dǎo)體(6)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)(2)沿著 環(huán)繞方向(200 )纏繞的另一纏繞步驟。
13. 如權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，添加 抽頭(140, 150)的所述步驟具有添加支撐元件(10)的步驟，其包括 形成所述支撐元件(10)與所述導(dǎo)體(8)以及與所述部件的機(jī)械接觸。
14. 如權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述 電氣部件被設(shè)計(jì)成大功率扼流圈、大功率變壓器、前兩者的組合，或者 ^皮i殳計(jì)成為大功率電石茲4夾或大功率電4幾。
15. 用于制造如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電氣部件的纏繞設(shè)備。
16. 用于控制如權(quán)利要求15所述的纏繞設(shè)備以實(shí)施如權(quán)利要求8 至14中任一項(xiàng)所述的方法的控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括至少一個(gè)繞組的電氣部件，該繞組由至少一條導(dǎo)體構(gòu)成，該導(dǎo)體沿著環(huán)繞方向延伸。所述繞組在接觸段中具有抽頭，該抽頭通過(guò)導(dǎo)體朝著傾斜于所述導(dǎo)體在接觸段處存在的環(huán)繞方向的至少一個(gè)方向的走向形成，本發(fā)明還涉及用于制造這種電氣部件的方法。
文檔編號(hào)H01F27/29GK101657867SQ200880012001
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月14日
發(fā)明者D·克雷費(fèi)爾德, K·齊爾曼 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司