專利名稱：具有聚合物屏蔽殼的干式變壓器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變壓器，更具體地，涉及具有固體絕緣的干式結構的變壓器。
背景技術：
具有干式結構的變壓器包括安裝在鐵心上的至少一個線圈以形成鐵心/線圈組 件。鐵心是鐵磁體并通常包括一堆金屬板或晶粒取向硅鋼疊片。鐵心/線圈組件封裝在固 體絕緣材料內以將鐵心/線圈組件與外部環(huán)境隔離并密封。用于封裝干式變壓器的鐵心/線圈組件的固體絕緣材料通常是熱固性聚合物，一 種在添加能量時固化成更強形式的聚合物材料。所述能量可以是通過化學反應或者輻射的 熱量(通常在200攝氏度以上)形式。熱固性樹脂在固化之前通常為液體或者是可延展的， 這使樹脂能夠被塑造。當熱固性樹脂固化時，樹脂中的分子交聯(lián)而使樹脂硬化。固化后，熱 固性樹脂在不破壞其原始特性的情況下不能再熔化或再被塑造。熱固性樹脂包括環(huán)氧樹 月旨、三聚氰胺、酚和尿素。在熱固性樹脂固化時，樹脂通常收縮。因為樹脂包圍著鐵心/線圈組件，所以收縮 的熱固性樹脂對變壓器的鐵心施加很高的機械應力和應變。這些應力和應變使鐵心的取向 晶粒扭曲并增加對疊片中磁通量的阻力。這種扭曲和增加的阻力引起更高的鐵心損耗，使 變壓器的敏感度降低并使其精度也降低。另外，當熱固性樹脂圍繞邊緣和突起收縮時，在熱 固性樹脂中會形成裂紋。裂紋會隨著時間增長并損害熱固性樹脂的絕緣性。結果會發(fā)生局 部放電。局部放電是橋接鐵心/線圈組件的部分之間的熱固性樹脂的電火花。局部放電不 一定發(fā)生在鐵心/線圈組件處，其可發(fā)生在電場強度超過熱固性樹脂的擊穿強度的任何地 方。局部放電加劇了熱固性樹脂的損壞，縮短了變壓器的使用壽命。2006 年 9 月 11 日提交的題為“DRY-TYPE TRANSFORMERffITH SHIELDED CORE/COIL ASSEMBLY AND METHOD OFMANUFACTURING THE SAME”的美國專利申請No. 11/518682 中公開 了一種用于保護變壓器的鐵心并防止局部放電的方法，該申請轉讓給了本發(fā)明的受讓人， 即ABB Technology AG，該申請通過引用結合入本文。在‘682專利申請中，變壓器的鐵心和 線圈組件布置在保護性聚合物殼內，該聚合物殼具有至少部分用導電涂層覆蓋的外表面。 本發(fā)明旨在提供具有改進結構的這種保護性聚合物殼。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種變壓器，其包括由包括導電顆粒的聚合樹脂組合物形成的 屏蔽殼。由鐵磁材料構成的鐵心的至少一部分設置在該屏蔽殼內。初級線圈和次級線圈靠 近鐵心設置。一包封件封裝屏蔽殼。該包封件包括絕緣樹脂。根據(jù)本發(fā)明還提供一種制造變壓器的方法。根據(jù)該方法，提供屏蔽殼。該屏蔽殼用 包含導電顆粒的聚合樹脂組合物形成。還提供線圈和由鐵磁材料構成的鐵心。線圈圍繞鐵 心設置且至少一部分鐵心被放置在屏蔽殼的至少一部分內。將屏蔽殼封裝在絕緣樹脂中。


結合以下描述、權利要求和附圖將更好地理解本發(fā)明的特征、方面和優(yōu)點，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明具體化的變壓器的示意圖；
圖2是變壓器的屏蔽殼的立體圖，其中，屏蔽殼的蓋和主體被分開以顯示待安裝 在屏蔽殼內的鐵心/線圈組件；圖3是屏蔽殼的主體的立體圖；圖4是屏蔽殼蓋內側的立體圖；圖5是屏蔽殼的一部分的剖視圖；圖6是圖5的屏蔽殼的剖視圖的一部分的放大圖，其中，所述部分是在圖5中用字 母“D”確定的部分；圖7是可用于形成屏蔽殼的第一反應注塑成型系統(tǒng)的示意圖；圖8是可用于形成屏蔽殼的第二反應注塑成型系統(tǒng)的示意圖；圖9是第二變壓器的第二屏蔽殼的分解圖；圖10是處于組裝好狀態(tài)的第二屏蔽殼的立體圖；圖11是內部安裝有第二屏蔽殼的第二變壓器的示意圖；圖12是第三變壓器的第三屏蔽殼的分解圖；圖13是內部安裝有第三屏蔽殼的第三變壓器的示意圖。
具體實施例方式應當注意，在下文的詳細描述中，不論是否在本發(fā)明的不同實施方式中顯示，相同 的部件都具有相同的附圖標記。還應當注意，為了清楚簡要地公開本發(fā)明，附圖不一定是按 比例繪制的，且本發(fā)明的一些特征可能是以有些示意性的形式顯示的?，F(xiàn)在參照圖1，其顯示了根據(jù)本發(fā)明構建的變壓器10的示意圖。變壓器10是適于 外用的電流儀表變壓器。變壓器10可將范圍為10到2500安培的電流逐步降低為范圍在 1到5安培的電流。變壓器10總的包括鐵心12、初級或者高壓繞組14、次級或者低壓繞組 16、屏蔽殼22和用樹脂26形成的外殼或包封件24。鐵心12、高壓繞組14、低壓繞組16和 屏蔽殼22被澆鑄到樹脂26中從而封裝在包封件24內。如下文更加詳細地描述的，屏蔽殼 22包圍著鐵心12和低壓繞組16并在澆鑄工藝中保護其不受樹脂損壞。鐵心12為帶中心開口的環(huán)形(torroidal)并由鐵磁材料，例如鐵或鋼構成。鐵心 12可由在心軸上纏繞成卷的鋼(例如晶粒取向硅鋼)帶構成。低壓繞組16包括圍繞鐵心 12纏繞的一定長度的導線，例如銅線，以形成圍繞鐵心12的周邊布置的多個匝。低壓繞組 16的端部固定到變壓器引線30 (或者形成變壓器引線30)，變壓器引線30連接到安裝于外 部包封件24外部的端子板。下文中，鐵心12和低壓繞組16合起來被稱作鐵心/線圈組件 18。高壓繞組14包括開環(huán)的金屬導體，其可以由銅構成。如下文更加全面地描述的，高壓 繞組14延伸穿過屏蔽殼22和鐵心/線圈組件18。一對矩形連接器32分別固定到高壓繞 組14的端部?，F(xiàn)在參照圖2-6，屏蔽殼22具有兩件式結構，包括主體34和蓋38，如下文更加全 面地描述的，主體34和蓋38均由高抗沖塑料以反應注塑成型(RIM)工藝形成。主體34包括連接到環(huán)形端壁42的圓柱形側壁40，環(huán)形端壁42具有擴大的中心開口。在側壁40中形成開口，終端引線30穿過這些開口延伸。側壁40的自由端中形成有 朝外的凹口 44 (如圖6中所示)，用于幫助將蓋38固定到主體34，如以下更全面地描述的。 圓柱形安裝件46圍繞著中心開口連接到端壁42并與側壁40同軸延伸。但安裝件46比側 壁40遠離端壁42延伸得更遠。側壁40、安裝件46和端壁42相互配合限定出環(huán)形槽48， 該環(huán)形槽48適于接收鐵心/線圈組件18。在主體34的底部，一對腳52固定到側壁40上。 一對接地連接器54嵌入成型在每個腳52中(或者以其他方式固定到每個腳52)并從腳向 下延伸。每個接地連接器54中形成有螺紋孔。蓋38為環(huán)形并包括盤形的壁56，壁56的中心具有開口 58。內部凸緣60圍繞開 口 58設置并遠離壁56延伸。外部凸緣62 (清楚地顯示于圖6中)圍繞壁56的外圍布置 并遠離其延伸。外部凸緣62的自由端62a略微向內彎曲并成形為以如圖6所示的互鎖卡 扣配合方式配合到主體34的側壁40的凹口 44中。主體34和蓋38均由熱固性樹脂組合物構成并且均以RIM工藝形成。熱固性 樹脂組合物包括熱固性樹脂和一定量的導電顆粒，所述量的導電顆粒足以使主體34和 蓋38的至少外側表面充分導電以將電荷傳導到地，從而防止局部放電。熱固性樹脂還可 包括各種添加劑以改變固化的熱固性樹脂組合物的特性。熱固性樹脂可以是聚降冰片烯 (polynorbornene)樹脂、聚氨酯樹脂、聚脲樹脂或者聚氨酯/聚酯樹脂。通常，在RIM工藝 中，兩種反應成分在混合頭(mixhead)中組合，然后將這種混合物注射到模具中，在模具中 發(fā)生聚合作用。例如，如果熱固性樹脂是聚氨酯樹脂，則將在一種反應成分中供應聚異氰酸 酯(例如二異氰酸酯)，且在另一種反應成分中供應聚烯烴。利用聚降冰片烯樹脂來形成主體34和蓋38尤其合適。聚降冰片烯樹脂由開環(huán)復 分解聚合(ROMP)反應中的一種或多種降冰片烯單體形成。降冰片烯單體是橋環(huán)烴。降冰片 烯單體的例子包括2-降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯、5-乙基-2-降冰片烯、5-丁基-2-降 冰片烯、5-己基-2-降冰片烯、5-亞乙基-2-降冰片烯、5-苯基降冰片烯、雙環(huán)戊二烯、二氫 雙環(huán)戊二烯、四環(huán)十二烯、甲基四環(huán)十二烯、乙基四環(huán)十二烯、二甲基四環(huán)十二烯、二乙基四 環(huán)十二烯、苯基四環(huán)十二烯、環(huán)戊二烯三聚體、四氫環(huán)戊二烯三聚體等?？梢允褂们笆鰡误w 的不同組合。雙環(huán)戊二烯(DCPD)，更具體是橋式DCPD (endo-DCPD) (3a, 4, 7, 7a-四氫 _4，7_ 甲 烷-IH-茚)特別適用于形成主體34和蓋38?？少徺I到的橋式DCPD最初通過低真空蒸餾 提純，以去除微量雜質。然后使提純后的橋式DCPD聚合以利用兩部分復分解催化系統(tǒng)在 RIM工藝中形成聚雙環(huán)戊二烯。兩部分復分解催化系統(tǒng)包括催化劑和助催化劑或活化劑。催化劑可以是鉬酸有機胺，例如四{三[二(十二烷基胺)]))，含鎢的催化劑， 例如鹵化鎢(例如WCl6),或者鹵氧化鎢(例如WOCl6),或者含釕的催化劑。美國專利 No. 6486270和美國專利No. 6204347中公開了含釕的催化劑的例子，這兩個專利通過引用 結合在此?！?70專利公開了特別適合在RIM工藝中使用的釕亞烷基催化劑。這些釕亞烷 基催化劑具有通式AxLyXzRu = CHR’，其中，χ = 0，1或2 ;y = 0，1或2 ；且ζ = 1或2 ;R’是 氫或替代或非替代的烷基或芳基，L是任何中性的電子供體(例如磷化氫)，X是任何陰離 子配體，A是具有連接中性電子供體和陰離子配體的共價鍵結構的配體。‘347專利公開的 釕催化劑具有分子式=RuX2 (L1)m (L2)n(L3)。(L4)ρ，或者分子式=ARuX2 (L1) r (L2) s，其中，L1，L2, L3 和L4是彼此獨立的C. -C1-C18烷基氰，C6 ^ C24-芳烷基氰，叔胺，不包含與磷原子結合的任何仲烷基或環(huán)烷基的叔膦，，或亞磷酸鹽，X是鹵素，A是芳烴，m、η、O和P是從O至4的整 數(shù)，其中，2彡m+n+o+p彡4，r和s是從O到2的整數(shù)，其中，1彡r+s彡2。
如果使用有機胺鉬酸鹽催化劑或者含鎢的催化劑，則活化劑可以是烷基鹵化鋁、 烴氧基烷基鹵化鋁、芳氧基烷基鹵化鋁或諸如四丁基錫(SnBu4)的有機錫化合物。如果使 用‘270專利的釕亞烷基催化劑，則活化劑是酸(有機或無機)，例如鹽酸(HCL)，氫溴酸 (HBr)、硫酸(H2SO4)或者硝酸(HNO3)。如果使用‘347專利的釕催化劑，則活化劑是含有與 磷原子結合的仲烷基或者環(huán)烷基中的至少一種的叔膦。這種叔膦的例子包括三異丙基磷和 三環(huán)己基磷?？梢园ㄔ跓峁绦詷渲M合物中的添加劑可包括溶劑、起泡劑、封裝起泡劑、顏 料、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、增塑劑、發(fā)泡劑、填充劑、加強劑、大分子改性劑和聚合改 性劑。合適的填充劑包括玻璃、鈣硅石、云母、滑石和碳酸鈣。添加劑必須基本不與各個反 應成分起反應。熱固性樹脂組合物中用來使主體34和蓋38具有導電性的導電顆?？砂▽щ娞?黑、碳納米纖維、石墨、金屬顆?；蛘咔笆龅慕M合。金屬顆?？砂ǖ幌抻阪囶w粒，銀片、 鎢顆粒、鉬顆粒、鉬金、鐵、鋁、銅、鉭、鋅、鈷、鉻、鉛、鈦，錫合金以及前述的組合。導電顆粒通 常具有小于30微米的平均尺寸，更典型地具有小于10微米，再典型地具有小于5微米的平 均尺寸。導電顆粒占總熱固性樹脂組合物重量的大約至大約40%，更具體地占總熱固 性樹脂組合物重量的大約至20%?，F(xiàn)在參照圖7，其示出了用來由第一反應成分和第二反應成分形成主體34和蓋38 的RIM系統(tǒng)100的示意圖。RIM系統(tǒng)100總的包括第一和第二容器102、104、混合頭106、 用于主體34的模具108以及用于蓋38的模具(未示出)。第一容器102通過第一供應管 線110和第一返回管線112連接到混合頭106，而第二容器104通過第二供應管線116和 第二返回管線118連接到混合頭106。當要模制主體34時，模具108連接到混合頭106以 從其接收熱固性樹脂組合物，而當要模制蓋38時，用于蓋38的模具連接到混合頭106以從 其接收熱固性樹脂組合物。第一循環(huán)泵120和第一計量泵或活塞122連接在第一供應管線 110中，而第二循環(huán)泵124和第二計量泵或活塞126連接在第二供應管線116中。第一和第 二熱交換器130、132分別連接在第一和第二返回管線112、118中。閥門(未示出)連接在 第一和第二供應管線110、116以及第一和第二返回管線112、118中，以控制第一、第二容器 102,104和混合頭106之間的材料流動。閥門和泵連接到控制系統(tǒng)(未示出)并由該控制 系統(tǒng)控制。第一容器102容納第一反應成分，而第二容器104包括第二反應成分。在熱固性 樹脂是聚DCPD的實施方式中，第一反應成分包括DCPD單體、導電顆粒和催化劑，第二反應 成分包括DCPD單體、導電顆粒和助催化劑。要包括的任何添加劑可在第一和第二反應成 分間被分成大約相等的兩部分。第一和第二反應成分中DCPD單體和導電顆粒的量大約相 同。第一和第二反應成分分別在第一和第二容器102、104中被加熱和攪拌。當閥門使混合 頭106打開且第一和第二反應成分分別通過第一和第二供應管線110、116被供給到混合頭 106時，RIM工藝開始。第一和第二計量活塞122、126以計量的量將第一和第二反應成分供 應到混合頭106。第一和第二反應成分進入混合頭106中的混合腔并通過高速碰撞強力地 混合到一起。然后將所得的混合物注射到模具108中，在此混合物聚合成聚DCPD并由此形成主體34。模具108可以被加熱到大約50°C至大約100°C的溫度范圍，模具108中的壓力 可以在大約1至大約IObar的范圍，更特別地在大約1至大約3bar的范圍。除了用用于蓋 38的模具來代替模具108，且第一和第二反應成分的量不同外，蓋38以基本相同的方式形 成。在以上述方式形成時，導電顆?；揪鶆虻乇椴贾黧w34和蓋38，以為主體34和蓋 38提供足夠的體積電導率來將電荷傳導到地，從而防止局部放電。在本發(fā)明的另一種實施 方式中，可以用第二 RIM工藝來將導電顆粒集中在主體34和蓋38的表面區(qū)域，以僅僅為主 體34和蓋38提供足以將電荷傳導到地的表面電導率，從而防止局部放電。接地連接器54 電連接到主體34，從而允許電流從主體34(塊和/或表面)流向接地連接器54。由于蓋38 與主體34緊密接觸并且也是導電的，因此蓋38也被電連接到接地連接器54?，F(xiàn)在參照圖8，使用第二 RIM系統(tǒng)136來執(zhí)行第二 RIM工藝。除了第二 RIM系統(tǒng) 136還包括第三和第四容器138、140及相關的循環(huán)泵(未示出)和計量活塞(未示出)，以 及中間第一混合器142和中間第二混合器144外，第二 RIM系統(tǒng)136與RIM系統(tǒng)100基本 相同。為了更加清楚，沒有顯示第二 RIM系統(tǒng)136的循環(huán)泵、計量活塞、熱交換器和返回管 線。第一和第二容器102、104連接到第一混合器142，第三和第四容器138、140連接到第二 混合器144。第一和第二混合器142、144的輸出依次連接到與模具108 (或者用于蓋38的 模具)相連的混合頭106。在第二 RIM系統(tǒng)136中，熱固性樹脂組合物由分別存儲在第一、 第二、第三和第四容器102、104、138、140中的第一、第二、第三和第四反應成分形成。第一 和第三反應成分含有DCPD單體和催化劑，而第二和第四反應成分包含DCPD單體和助催化 齊U。第三和第四反應成分之一包含所有的導電顆粒。要包括的任何添加劑可在第一、第二、 第三和第四反應成分間分成大約相等的部分。在第二 RIM工藝的第一時間段，第三和第四反應成分單獨或者與少量或等量的第 一和第二反應成分一起被注射到模具108中。在隨后的第二時間段，僅將第一和第二反應 成分注射到模具108中。這樣，導電顆粒就集中在形成的主體34(或蓋38)的表面區(qū)域。在如上述塑造主體34和蓋38后，將鐵心/線圈組件18布置到主體34的槽48中， 使得鐵心/線圈組件18挨著端壁42且安裝件46延伸穿過鐵心/線圈組件18的中心開口。 當如此設置鐵心/線圈組件18時，將蓋38放置在主體34上，使得安裝件46抵靠內部凸緣 60被設置在蓋38內，且外部凸緣62的自由端62a卡扣到主體34的側壁40的外部凹口 44 中。這樣，蓋38就以卡扣方式固定到主體34，從而將鐵心/線圈組件18封裝在屏蔽殼22 中并由此在屏蔽殼22與鐵心/線圈組件18 —起被澆鑄到樹脂26中形成外部包封件24時 相對于樹脂26密封鐵心/線圈組件18，下文將對此進行描述。樹脂26可以是丁基橡膠或者是環(huán)氧鑄塑樹脂。在本發(fā)明的一種實施方式中，樹脂 26是環(huán)脂族環(huán)氧樹脂，更具體地是疏水性脂環(huán)族環(huán)氧樹脂。在該實施方式中，外部包封件 24由樹脂26以自動壓力凝膠(APG)工藝形成。根據(jù)APG工藝，樹脂26 (液體形式)在真空 下被脫氣并被預加熱到大約40°C至大約60°C。具有設置于其中的鐵心/線圈組件18的屏 蔽殼22放置在被加熱到樹脂26的固化溫度的模具腔中。變壓器引線30、連接器32和接地 連接器54延伸出腔以在鑄造工藝后從包封件24伸出。然后在低壓下將脫氣和預加熱后的 樹脂26引入到包含屏蔽殼22的腔中。在腔內，樹脂26開始快速形成凍膠。但腔中的樹脂 26與正在從腔外引入的加壓樹脂26保持接觸。以此方式， 腔中凝膠樹脂26的收縮由隨后在壓力下進入此腔的脫氣和預加熱樹脂26的進一步添加來補償。隨著樹脂26形成凍膠并 完全固化，樹脂26收縮并對屏蔽殼22施加力。屏蔽殼22保護鐵心/線圈組件18不受這 些力的影響，由此保護鐵心12的晶粒取向不被破壞。應當認識到，作為根據(jù)APG工藝形成的替代方案，包封件24可使用壓縮模制工藝 或者真空澆鑄工藝形成。 在樹脂26固化后，將其中具有屏蔽殼22的固體包封件24從模腔去除。固體包封 件24包括頂部部分24a和底部部分24b，頂部部分24a中形成有多個環(huán)形翅片或裙部70， 底部部分24b具有平的端壁。用于高壓繞組14的連接器32從頂部部分24a向上伸出，而 變壓器引線30從底部部分24b橫向伸出。容納端子板的外殼(未示出)固定到包封件24 的底部部分24b。變壓器引線30設置在外殼中并連接到端子板。接地連接器54延伸通過 底部部分24b的端壁，使得接地連接器54的端面基本與該端壁齊平。由例如鋁的導電金屬 構成的基板72通過螺釘或者其他緊固裝置固定到底部部分24b的端壁?；?2中的開口 與接地連接器54中的鉆孔對準。由導電金屬構成的螺釘穿過基板72中的開口插入并螺旋 地接收在接地連接器54的鉆孔中。螺釘頭挨著基板72的外表面。因此，螺釘在基板72和 接地連接器54之間形成電連接。當變壓器10安裝好用于使用時，基板72電連接到大地。 由于基板72電連接到接地連接器54，而接地連接器54電連接到屏蔽殼22，因此屏蔽殼22 也接地。以此方式，屏蔽殼22圍繞鐵心/線圈組件18形成法拉第屏蔽。此法拉第屏蔽將 幫助降低，即便不能消除，可損害包封件24的局部放電。在本發(fā)明的上述實施方式中，屏蔽殼22同時圍繞鐵心12及低壓繞組16，即鐵心/ 線圈組件18。在本發(fā)明的其他實施方式中，屏蔽殼可以僅圍繞鐵心或者僅圍繞一部分鐵心。 另外，可為不同類型的變壓器提供不同結構的屏蔽殼。本發(fā)明的另一種實施方式的例子顯 示在圖9和圖10中并包括屏蔽殼150。屏蔽殼150被構造成在圖11所示的電壓儀表變壓 器152中使用。現(xiàn)在參照圖9和圖10，屏蔽殼150包括C形大主體154、管道形小主體156和C形 蓋158。大主體154包括從C形底壁164豎直向上延伸的C形內壁160和C形外壁162。 內壁160、外壁162和底壁164相互配合限定一開放的C形槽168，槽168適于接收變壓器 152的鐵心190的一部分。小主體156具有封閉周邊和矩形截面。蓋158和大主體154構 造成使得蓋158可設置在大主體154上并可釋放地與其接合，從而蓋住槽168。蓋158、大 主體154和小主體156構造成使得小主體156可在組合的大主體154/蓋158的相對端之 間延伸并與該相對端可釋放地接合。大主體154的內壁160具有朝外定位的凸緣172，而大主體154的外壁162具有朝 內定位的凸緣176。蓋158具有內部凸緣180和外部凸緣182。內壁160的相對端均具有 朝內定位的凸緣174，而外壁162的相對端均具有朝外定位的凸緣178。蓋158被構造成當 蓋158設置在大主體154上并放置成與其接合時，蓋158的內部和外部凸緣180、182分別 摩擦接合大主體154的凸緣172、176，且凸緣172被設置成從內部凸緣180朝外，凸緣176 被設置成從外部凸緣182朝內。小主體156具有均具有朝內定位的周邊凸緣186的相對端部。當小主體156被設 置在大主體154和蓋158之間并布置成與大主體154的端部和蓋158接合時，大主體154 和蓋158的凸緣174、178、180、182與小主體156的凸緣186彼此摩擦接合并重疊，且大主體154和蓋158的凸緣174、178、180、182被設置成從小主體156的凸緣186向外。屏蔽殼150的部件(即，大主體154、小主體156和蓋158)均由導電的熱固性樹脂 組合物構成并均以RIM工藝形成。用于形成屏蔽殼150的熱固性樹脂組合物可具有與用來 形成屏蔽殼22(即，主體34和蓋38)的熱固性樹脂組合物相同的成分。另外，屏蔽殼150 的部件可使用上述RIM系統(tǒng)100的RIM工藝或者第二 RIM系統(tǒng)136的第二 RIM工藝形成。 當屏蔽殼150由上述的導電聚合物構成時，屏蔽殼150具有足夠的體積導電率和/或表面 導電率來將電荷傳導到地，從而防止局部放電。現(xiàn)在參照圖11，其顯示了電壓變壓器152的示意圖。屏蔽殼150的蓋158的部分 斷裂以顯示鐵心190，鐵心190是由纏繞成具有中心開口和一對腿194的大體為矩形的主體 的一個或多個鐵磁材料帶、例如硅鋼帶形成。在形成變壓器152的過程中，鐵心190的一部 分能夠運動以打開鐵心190并允許纏繞在小主體156上的線圈196組件安裝在一個腿194 上。線圈組件196包括初級繞組和次級繞組并可以在繞線機中纏繞在小主體156上。在線 圈組件196和小主體156安裝在鐵心190上后，鐵心190的可動部分被固定到鐵心190的 剩余部分上以防止鐵心190被打開。鐵心190的暴露的C形部分然后被放置在大主體154 的槽168中且小主體156的凸緣186與大主體154的凸緣174、178接合。然后，將蓋158固 定到大主體154上以蓋住槽168并因此蓋住鐵心190的C形部分。此時，整個鐵心190都 被圍在屏蔽殼150內。然后將該組件澆注到樹脂26中以形成外部包封件200。同樣，樹脂 26可以是丁基橡膠或者是環(huán)氧鑄塑樹脂，例如疏水形環(huán)脂族環(huán)氧樹脂?；?02由導電金 屬，例如鋁制成，其通過螺釘或者其他緊固裝置固定到包封件200的端壁。接地連接器204 將屏蔽殼150電連接到基板202。當變壓器152安裝好用于使用時，基板202電連接到大 地。由于基板202電連接到屏蔽殼150，因此屏蔽殼150也接地。以此方式，屏蔽殼150圍 繞鐵心190和線圈196形成法拉第屏蔽。此法拉第屏蔽將幫助降低，即便不能消除，可損害 包封件24的局部放電?，F(xiàn)在參照圖12，其示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式構建的屏蔽殼210。屏蔽 殼210被構建成在如圖13中顯示的電壓儀表變壓器208中使用。屏蔽殼210包括矩形大主體212、管道形小主體214和矩形蓋216。大主體212包 括一對相對的內部側壁222，每個內部側壁均具有凸緣開口 224。蓋216具有一對與大主 體212的內部側壁222對應的相對的內部凸緣或者裙部226。每個裙部226具有凸緣開口 228。大主體212限定適于接收變壓器208的第一和第二鐵心218、220的部分的矩形槽(未 示出)。小主體214具有封閉周邊和矩形截面。蓋216和大主體212被構建成使得蓋216 可設置在大主體212上并可釋放地與其接合，從而蓋住槽。當蓋216與大主體212接合時， 大主體212的凸緣開口 224與蓋216的凸緣開口 228配合形成凸緣復合開口。小主體214 在側壁222和側裙部226之間延伸并具有與組合的大主體212/蓋216的凸緣復合開口接 合的相對凸緣端部。屏蔽殼210的部件(大主體212、小主體214和蓋216)均由導電的熱固性樹脂組合物構成并均以RIM工藝形成。用于形成屏蔽殼210的熱固性樹脂組合物可與用來形成屏 蔽殼22(即，主體34和蓋38)的熱固性樹脂組合物具有相同的成分。另外，屏蔽殼210的 部件可使用上述RIM系統(tǒng)100的RIM工藝或者第二 RIM系統(tǒng)136的第二 RIM工藝形成。當 屏蔽殼210由上述的導電聚合物構成時，屏蔽殼210具有足夠的體積導電率和/或表面導電率來將電荷傳導到地，從而防止局部放電?，F(xiàn)在參照圖13，電壓變壓器208具有雙鐵心構造并包括第一鐵心208 (以虛線顯 示)和第二鐵心220(以虛線顯示)，其均由纏繞成具有中心開口和一對腿234(以虛線顯 示)的大體矩形主體的一個或多個鐵磁材料帶、例如硅鋼帶形成。第一和第二鐵心218、220 彼此并排設置，第一鐵心218的腿234鄰接第二鐵心220的腿234。在形成變壓器208的 過程中，第一和第二鐵心218、220的一部分均能夠運動以打開第一和第二鐵心218、220并 允許纏繞在小主體214上的線圈組件236安裝在鄰接的腿234。線圈組件236包括初級繞 組和次級繞組并可在繞線機中纏繞在小主體214上。在線圈組件236和小主體214被安裝 在第一和第二鐵心218、220上之后，第一和第二鐵心218、220的可動部分被固定到第一和 第二鐵心218、220的剩余部分上，以防止第一和第二鐵心218、220被打開。然后，將第一和 第二鐵心218、220的暴露部分放置到大主體212的矩形槽中，然后將蓋216緊固到大主體 212。此時，第一和第二鐵心218、220都完全被包圍在屏蔽殼210內。然后，將該組件澆注 到樹脂26中以形成外部包封件238。同樣，樹脂26可以是丁基橡膠或者是環(huán)氧鑄塑樹脂， 例如疏水形環(huán)脂族環(huán)氧樹脂。由導電金屬，例如鋁制成的基板(未示出)通過螺釘或者其 他緊固裝置固定到包封件238的端壁。接地連接器242將屏蔽殼210電連接到基板240。 接地連接器242可以由金屬或者替代地可以由與屏蔽殼210相同的導電熱固性樹脂組合物 構成。實際上，接地連接器242可與蓋216—體模制。當變壓器208安裝好用于使用時，基 板電連接到大地。由于基板電連接到屏蔽殼210，因此屏蔽殼210也接地。以此方式，屏蔽 殼210圍繞第一和第二鐵心218、220和線圈236形成法拉第屏蔽。此法拉第屏蔽將幫助降 低，即便不能消除，可損害包封件24的局部放電。 應當理解，前面描述的示例性實施方式僅僅是用于對本發(fā)明的說明，而非窮盡性 的。本領域普通技術人員在不脫離本發(fā)明的精神或者由權利要求限定的其范圍的情況下可 以對公開的發(fā)明主題的實施方式進行某些添加、刪除和/或修改。
權利要求
一種變壓器，包括屏蔽殼，其由包括導電顆粒的聚合樹脂組合物形成；鐵心，其由鐵磁材料構成，所述鐵心的至少一部分設置在所述屏蔽殼內；初級線圈和次級線圈，其靠近所述鐵心設置；和包封件，其封裝所述屏蔽殼，所述包封件包括絕緣樹脂。
2.根據(jù)權利要求1所述的變壓器，其中，所述絕緣樹脂包括環(huán)氧樹脂。
3.根據(jù)權利要求2所述的變壓器，其中，所述絕緣樹脂包括疏水性脂環(huán)族環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權利要求1所述的變壓器，其中，所述保護殼包括可釋放地固定到主體的蓋。
5.根據(jù)權利要求4所述的變壓器，其中，所述主體和所述殼均通過反應注塑成型形成。
6.根據(jù)權利要求5所述的變壓器，其中，所述聚合樹脂組合物還包括選自由以下各項 組成的組的熱固性樹脂聚降冰片烯樹脂、聚氨酯樹脂、聚脲樹脂和聚氨酯/聚酯樹脂。
7.根據(jù)權利要求6所述的變壓器，其中，所述熱固性樹脂是聚降冰片烯樹脂。
8.根據(jù)權利要求7所述的變壓器，其中，所述熱固性樹脂是聚(雙環(huán)戊二烯)。
9.根據(jù)權利要求1所述的變壓器，其中，所述鐵心和所述次級線圈設置在所述屏蔽殼中。
10.根據(jù)權利要求9所述的變壓器，其中，所述鐵心的形狀是環(huán)形并具有中心開口，且 所述線圈是圍繞所述鐵心的外圍纏繞的次級繞組。
11.根據(jù)權利要求10所述的變壓器，還包括延伸穿過所述環(huán)形鐵心的中心開口的初級繞組。
12.根據(jù)權利要求1所述的變壓器，其中，所述鐵心具有矩形形狀并包括一對腿，并且 所述屏蔽殼包括大主體、小主體和可釋放地固定到所述大主體的蓋，所述小主體圍繞所述 鐵心的所述腿之一設置。
13.根據(jù)權利要求12所述的變壓器，其中，所述線圈圍繞所述小主體纏繞。
14.根據(jù)權利要求13所述的變壓器，其中，所述大主體和所述蓋均為C形。
15.根據(jù)權利要求13所述的變壓器，其中，所述鐵心是第一鐵心，并且所述變壓器還包 括具有矩形形狀和一對腿的第二鐵心，所述小主體圍繞所述第一鐵心的所述腿之一并圍繞 所述第二鐵心的所述腿之一設置，所述大主體和所述蓋均具有矩形形狀。
16.根據(jù)權利要求1所述的變壓器，還包括電連接到所述屏蔽殼并能夠從所述包封件 的外部觸及的電導體。
17.根據(jù)權利要求16所述的變壓器，其中，所述電導體包括固定到所述包封件的金屬 板，所述金屬板連接到大地，由此使所述屏蔽殼接地并圍繞所述鐵心的至少一部分形成法 拉第屏蔽。
18.—種制造變壓器的方法，包括提供由包含導電顆粒的聚合樹脂組合物形成的屏蔽殼； 提供由鐵磁材料構成的鐵心； 提供線圈；圍繞所述鐵心設置所述線圈；將所述鐵心的至少一部分放置在所述屏蔽殼的至少一部分內；和 將所述屏蔽殼封裝在絕緣樹脂中。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，所述提供屏蔽殼的步驟包括用聚合樹脂組合 物反應注塑成型所述屏蔽殼，所述聚合樹脂組合物還包括雙環(huán)戊二烯和催化劑系統(tǒng)。
20.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，所述屏蔽殼包括大主體、小主體和蓋，并且所 述提供線圈的步驟包括圍繞所述小主體纏繞一定長度的導體以形成線圈，所述圍繞所述鐵 心設置所述線圈的步驟以及將所述鐵心的至少一部分放置在所述屏蔽殼的至少一部分內 的步驟包括將其上纏繞有線圈的小主體圍繞所述鐵心的腿設置。
21.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，將所述鐵心的至少一部分放置在所述屏蔽殼 的至少一部分內的步驟包括將整個鐵心放置在所述屏蔽殼內。
22.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，所述提供線圈以及圍繞所述鐵心設置線圈的 步驟包括提供環(huán)形鐵心；和圍繞所述鐵心的外圍纏繞一定長度的導體以形成線圈。
全文摘要
本發(fā)明公開一種變壓器及制造該變壓器的方法，其中，鐵心的至少一部分設置在由包含導電顆粒的聚合樹脂組合物形成的屏蔽殼內。包括絕緣樹脂的包封件封裝所述屏蔽殼。電導體電連接至屏蔽殼并能夠從包封件的外部觸及。
文檔編號H01F27/02GK101842860SQ200880114474
公開日2010年9月22日 申請日期2008年9月19日 優(yōu)先權日2007年9月21日
發(fā)明者H·D·勒, S·A·肖, S·克利弗德 申請人:Abb技術有限公司