專利名稱：具有改善的冷卻的盤繞變壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變壓器并且更具體而言涉及具有盤繞線圈的變壓器。
背景技術：
眾所周知，變壓器將處于一個電壓上的電轉(zhuǎn)換成處于另一個電壓上的電，不管是更高的還是更低的值。變壓器使用初級線圈和次級線圈來實現(xiàn)該電壓轉(zhuǎn)換，初級線圈和次級線圈中的每一個被纏繞在鐵磁芯上并且包括大量電導體匝數(shù)。將初級線圈連接到電壓源并且將次級線圈連接到負載。初級線圈中的匝數(shù)與次級線圈中的匝數(shù)的比(“匝數(shù)比”)與電壓源的電壓與負載的電壓的比相同。使用兩種主要的纏繞技術來形成線圈，即層繞和盤繞。主要由線圈中的匝數(shù)和線圈中的電流來確定用于形成線圈的纏繞技術的類型。對于具有大量所需匝數(shù)的高壓繞組，典型地使用盤繞技術，而對于具有少量所需匝數(shù)的低壓繞組，典型地使用層繞技術。在盤繞技術中，在沿線圈的軸向長度串行設置的多個盤上纏繞線圈所需要的導體匝數(shù)。在每個盤中，在徑向方向上纏繞匝數(shù)，一匝疊加在另一匝上面，即每層一匝。將盤連接成串聯(lián)電路關系并且典型而言交替地從內(nèi)到外和從外到內(nèi)地纏繞，使得能夠從相同的導體形成盤。在美國專利號5，167，063中顯示了該交替纏繞的示例。具有盤形繞組的變壓器可以是干式的，即由與液體電介質(zhì)相反的空氣進行冷卻。在該干式變壓器中，可以使用真空室、膠凝爐等等，將該盤形繞組套上或澆鑄在電介質(zhì)樹脂中。如果該盤形繞組澆鑄在固態(tài)電介質(zhì)樹脂中，則出現(xiàn)冷卻問題。為了解決這些問題，Pauley等人的美國專利申請?zhí)?1/494，087 (轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人并且通過參考的方式并入本申請)公開了使用預制冷卻管道提供冷卻。本發(fā)明涉及該預制冷卻管道在具有盤繞的樹脂澆注變壓器中的構(gòu)造、安裝和使用的改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于制造變壓器的方法。根據(jù)該方法，使用多個預制冷卻管道形成盤繞線圈。形成第一導體層，其包括在該盤繞線圈的軸向上設置的多個盤形繞組。每個該盤形繞組包括被纏繞成多個同心匝的導體。在該第一導體層上形成間隔層。該間隔層包括多個間隔物。在該間隔層上形成第二導體層。該第二導體層包括在該盤繞線圈的軸向上設置的多個盤形繞組。每個該盤形繞組包括被纏繞成多個同心匝的導體。該間隔層被形成為使得當形成該第二導體層時，在該第一導體層與該第二導體層之間形成多個軸向延伸的通路。將該預制冷卻管道滑入該軸向延伸的通路，以便被設置在該第一導體層與該第二導體層之間。根據(jù)本發(fā)明還提供了一種變壓器，其包括具有第一導體層的盤繞線圈，該第一導體層包括在該盤繞線圈的軸向上設置的多個盤形繞組。每個該盤形繞組包括被纏繞成多個同心匝的導體。第二導體層設置于第一導體層上。第二導體層包括在該盤繞線圈的軸向上設置的多個盤形繞組。每個該盤形繞組包括被纏繞成多個同心匝的導體。間隔層設置在該第一導體層與該第二導體層之間。該間隔層包括多個間隔物，該多個間隔物被設置為使得在該第一導體層與該第二導體層之間形成多個軸向延伸的通路。將多個冷卻管道分別設置在該軸向延伸的通路中，從而被定位于該第一導體層與該第二導體層之間。


通過考慮下文的描述、所附權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的特征、方案和優(yōu)點將變得更好理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明所體現(xiàn)的變壓器的示意性截面圖；圖2顯示了該變壓器的線圈的透視圖，其中切掉了一部分線圈以顯示一部分線圈的橫截面；圖3顯示了線圈的端視圖；圖4顯示了線圈的盤形繞組的多個同軸對；圖5顯示了盤形繞組的同軸對的端視圖；圖6顯示了變壓器的配線示意圖；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式來構(gòu)造的第一冷卻管道的透視圖；圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式所體現(xiàn)的第二冷卻管道的正視圖；圖9顯示了第二冷卻管道的端視圖；圖10顯示了適用于插入到該第一冷卻管道或該第二冷卻管道的末端內(nèi)部的插頭的正視圖；圖11顯示了在本發(fā)明的第一制造方法中在纏繞心軸上形成的變壓器的線圈的側(cè)面透視圖；圖12顯示了在本發(fā)明的第一制造方法中在心軸上形成的一部分線圈的端視圖；圖13顯示了部分插入到第一冷卻管道內(nèi)部的插入物的示意圖；圖14顯示了在本發(fā)明的第二制造方法中形成的線圈的端視圖，其中間隔物帶包
覆在第一冷卻管道上；圖15顯示了在本發(fā)明的第二制造方法中形成的線圈的端視圖，其中第二導體層包覆在該間隔物帶的間隔物上；以及圖16顯示在該第二制造方法期間被插入到該線圈的冷卻管道的示意圖。
具體實施例方式應該注意到在下文的詳細描述中，相同的部件具有相同的附圖標記，而不管他們是否顯示在本發(fā)明的不同實施方式中。還應該注意到，為了清楚并且簡潔地公開本發(fā)明，無需按比例繪制附圖并且可以以示意性的形式來顯示本發(fā)明的特定特征?，F(xiàn)在參考圖1，其顯示了包括根據(jù)本發(fā)明所體現(xiàn)的線圈的三相變壓器10的內(nèi)部圖。變壓器10包括裝配到芯18并且封閉在通風的外部外殼20中的三個線圈組件12(每相一個)。芯18包括鐵磁金屬并且通常具有矩形的形狀。芯18包括在一對軛M之間延伸的一對外部支柱22。內(nèi)部支柱沈也在軛M之間延伸并且設置于軛M之間，并且基本上與外部支柱22均勻地間隔。將線圈組件12裝配并且設置在外部支柱22和內(nèi)部支柱沈周圍。每個線圈組件12包括高壓線圈30和低壓線圈，高壓線圈和低壓線圈中的每一個是圓柱形的。如果變壓器10是降壓變壓器，那么高壓線圈30是初級線圈，并且低壓線圈是次級線圈。可選擇地，如果變壓器10是升壓變壓器，那么高壓線圈30是次級線圈并且低壓線圈是初級線圈。在每個線圈組件12中，可以同心地裝配高壓線圈30和低壓線圈，其中將低壓線圈設置在高壓線圈30之中并且徑向地在高壓線圈30內(nèi)，如圖1中所示?？蛇x擇地，高壓線圈30和低壓線圈可以被裝配為使得他們軸向分離，其中將低壓線圈裝配在高壓線圈30之上或之下。變壓器10是配電變壓器并且可以具有范圍在大約112. 5kVA到大約15000kVA的范圍的kVA額定值。高壓線圈的電壓可以具有從大約600V到大約35kV的范圍，并且低壓線圈的電壓可以具有從大約120V到大約15kV的范圍。雖然將變壓器10顯示并且描述為三相配電變壓器，但是應該認識到本發(fā)明不限制于三相變壓器或配電變壓器?？梢栽趩蜗嘧儔浩骱团c配電變壓器不同的變壓器中利用本發(fā)明。圖2-3顯示了根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)造的其中一個高壓線圈30。每個高壓線圈30具有多個導體層，導體層至少包括內(nèi)或第一導體層32和外或第二導體層34。第一導體層32和第二導體層34中的每一個包括多個盤形繞組36?？梢詫⒌谝粚w層32中的盤形繞組36分別軸向地設置在第二導體層34中的盤形繞組36內(nèi)部，以便形成沿高壓線圈30的縱軸設置的盤形繞組36的同軸對37，如圖4中所示的。以間隔的方式圍繞高壓線圈30的圓周設置多個預制冷卻管道40或42。冷卻管道40、42位于第一導體層32和第二導體層34之間。將冷卻管道40、42和第一導體層32和第二導體層34封裝在包括固態(tài)電介質(zhì)絕緣樹脂45的套44中。在圖2和3中，為了易于說明的目的，一般地顯示了冷卻管道40或42。在圖7中顯示了冷卻管道40的結(jié)構(gòu)，而在圖8和9中顯示了冷卻管道42的結(jié)構(gòu)。在下文的段落中更詳細地描述冷卻管道40、42兩者。不應當將在圖2和3中顯示的冷卻管道的數(shù)量解釋為用于限制本發(fā)明的范圍?？梢允褂酶嗷蚋贁?shù)量的冷卻管道40、42?，F(xiàn)在參考圖4和5，每個盤形繞組36包括多個同心的導體層46。導體46包括如銅或鋁的金屬并且可以采取具有橢圓形或矩形橫截面的電線的形式?？蛇x擇地并且如圖所示，導體46可以采取薄片的形式，其中導體46是薄的并且矩形的，具有與其所形成的盤形繞組36的一樣寬的寬度。在所示及所述實施方式中，已發(fā)現(xiàn)使用薄片導體特別有用，更具體而言，寬厚比率大于20 1的薄片導體，更具體而言從大約250 1到大約25 1，更具體而言從大約200 1到大約50 1，并且更具體而言大約150 1。在一個具體實施方式
中，薄片導體的厚度為大約0. 008到大約0. 02英寸之間并且寬度為大約1到2英寸之間，更具體而言大約0. 01英寸厚并且大約1. 5英寸寬。在每個盤形繞組36中，一個在另一個之上(即每層一匝)徑向纏繞導體46的匝數(shù)。絕緣材料的層設置于導體46的每一層或每一匝之間。這樣，具有導體46和絕緣材料的交替的層。該絕緣材料可以包括如用Nomex 商標銷售的聚酰亞胺薄膜、用Kapton 商標銷售的聚酰亞胺薄膜、用Mylar 商標銷售的聚酰亞胺薄膜。可以用圖6所示的方式將盤形繞組36連接在一起。如圖所示，第一導體層32包括盤形繞組36a-3^!并且第二導體層34包括盤形繞組36i_36p。在第一導體層32中，將盤形繞組36a-36d串行連接在一起，并且將盤形繞組36e-36h串行相連接在一起。盤形繞組36d不連接到相鄰的盤形繞組36e。這樣，第一導體層32具有兩組串聯(lián)盤形繞組36，其中該兩個組不直接連接在一起。在第二導體層34中，存在四組未連接在一起的盤形繞組36，其中每個組包括一對連接在一起的盤形繞組36。該四個組是36i和36」，3故和361，36m和36η以及36ο和36p。將主抽頭50、52分別連接到第二導體層34的盤形繞組36i、36p。次抽頭M分別連接到不同的盤形繞組36。將不同的次抽頭M對連接在一起就改變了變壓器10的匝數(shù)比。例如將次抽頭5 和54b連接在一起則將兩個第一導體層32和第二導體層34中的全部盤形繞組36串行連接在一起。主抽頭50、52分別朝著高壓線圈30的末端放置，而次抽頭朝著高壓線圈30的中心放置。主抽頭50、52和次抽頭位于高壓線圈30的圓頂82中。現(xiàn)在參考圖7，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式所構(gòu)造的其中一個冷卻管道40。每個冷卻管道40具有大體上橢圓的橫截面，其中，由一對間隔開的彎曲的側(cè)面墻體64將開口端和間隔開的大體上平面的前后墻體60、62接合在一起。已發(fā)現(xiàn)向每個冷卻管道40提供線性尺度χ是特別有用的，其中χ是冷卻管道52的寬度d的大約三倍。每個冷卻管道40包括纖維增強塑料，其中將諸如玻璃纖維的纖維浸漬在熱固樹脂中，如聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂或環(huán)氧樹脂。在一個實施方式中，使用擠壓成型過程來形成每個冷卻管道40，在該過程中牽引該纖維通過該熱固樹脂的一個或多個浴，并且通過熱膜，在其中該熱固樹脂固化。可以將該纖維排列成單向紗束或多向墊子。在該實施方式中，該熱固樹脂可能是聚酯樹脂。在其他實施方式中，使用這樣一種條帶來形成每個冷卻管道40，其中該條帶包括用大約70%固化的F級環(huán)氧樹脂(適用于150攝氏度以上)來浸漬的纖維玻璃。圍繞鑄模纏繞該條帶并且然后在熱應用之下固化?，F(xiàn)在參考圖8和9，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式所構(gòu)造的其中一個冷卻管道42。除了支撐管66固定在前后墻體60、62之間之外，冷卻管道42可以具有與冷卻管道40相同的構(gòu)造。更具體而言，可以通過將支撐管66固定在冷卻管道40內(nèi)部來構(gòu)造冷卻管道42。支撐管66包括與冷卻管道40相同的材料(即由擠壓成型或條帶包覆形成的纖維增強塑料)并且將其構(gòu)造成剛性的。支撐管66是圓柱形的并且具有中空的內(nèi)部。支撐管66足夠短于冷卻管道40，從而當將支撐管66固定于前后墻體60、62之間時，分別在支撐管66的末端與冷卻管道40的末端之間形成間隙?？梢允褂酶邚姸日辰尤鐑刹糠汁h(huán)氧粘接來將支撐管66固定于前后墻體60、62之間。支撐管66有助于加強冷卻管道42并且防止當在樹脂澆注過程期間將真空應用到冷卻管道42時冷卻管道42彎折或者變形。在形成第一導體層32之后安裝冷卻管道40、42。取決于所利用的制造方法，可以在纏繞第二導體層34之前或之后安裝冷卻管道40、42?，F(xiàn)在參考圖11和12，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一制造方法所制造的其中一個高壓線圈30。最初，在纏繞機的纏繞心軸72之上形成第一絕緣層(未顯示)。取決于在樹脂澆注過程期間使用的鑄模，可以在裝配到心軸72的內(nèi)部鑄模上形成第一絕緣層或者可以直接在心軸72上形成第一絕緣層?？梢杂呻妱訖C旋轉(zhuǎn)纏繞心軸72。使用心軸72的旋轉(zhuǎn)來在心軸72上纏繞導體46和絕緣材料，以形成高壓線圈30的層，如下文所述的。第一絕緣層包括屏蔽材料70的片或網(wǎng)，該屏蔽材料的片或網(wǎng)包括被編織成具有開口的網(wǎng)格的玻璃纖維。更具體而言，屏蔽材料70具有縱向間隔設置的玻璃纖維，該玻璃纖維在交叉點處鄰接具有橫向間隔設置的玻璃纖維，以形成矩形的開口的轉(zhuǎn)角?？梢杂萌绛h(huán)氧的絕緣樹脂浸漬該玻璃纖維?？梢詫⒔^緣材料堆或扣接合到每個交叉點并且凸出于該網(wǎng)之上并且還可以凸出于該網(wǎng)之下。該扣具有圓形的形狀并且通過在交叉點建立絕緣樹脂來形成該扣。屏蔽材料70可以具有美國專利申請?zhí)?0/858，039(公開號2005/027M96)中所公開的屏蔽材料的構(gòu)造和配置，其中通過參考的方式將該公開并入本申請。圍繞纏繞心軸72纏繞屏蔽材料70的網(wǎng)以形成圓柱，并且將該網(wǎng)的相對的縱向邊緣至少部分地與玻璃纖維條帶保持在一起。在第一絕緣層之上從導體46的兩個或更多個長度形成(纏繞)第一導體層32。隨著第一導體層32的形成，可以移除用于將第一絕緣層保持在一起的玻璃纖維條帶，或者可以將該玻璃纖維條帶保持就位。在形成盤形繞組36時，可以連續(xù)纏繞導體46或者可以向?qū)w46提供“下拉(drop-downs)”。如果連續(xù)纏繞導體46，那么在交替的方向上纏繞導體46，即從內(nèi)到外并且隨后從外到內(nèi)，等等。如果向?qū)w46提供下拉，那么在一個方向上纏繞導體46，即從內(nèi)到外。下拉是這樣一種彎曲，其中在盤形繞組36的完成時形成該彎曲以將導體46從外帶到內(nèi)以便開始下一個盤形繞組36。在形成第一導體層32之后，在第一導體層32之上形成包括屏蔽材料70的片或網(wǎng)的第二絕緣層74。將該網(wǎng)的相對的縱向邊緣至少部分地暫時與玻璃纖維條帶保持在一起。接下來將冷卻管道40、42的層76設置在第二絕緣層74之上，如下文所更完整地描述的。然后在冷卻管道40、42的層之上形成包括屏蔽材料70的片或網(wǎng)的第三絕緣層78。在冷卻管道40、42的安裝的層76之上從導體46的多個長度形成第二導體層34。在形成第二導體層34之后，在第二導體層34之上形成包括屏蔽材料70的片或網(wǎng)的第四絕緣層(未示出)。然后準備好用絕緣樹脂45浸漬部分成形的線圈30，這在下文中更詳細地描述。當如上所述在包括具有扣的網(wǎng)格材料的第一和第二絕緣層之間形成盤形繞組36時，在扣之間保持盤形繞組36以便在盤形繞組36與設置在盤形繞組36相對側(cè)面上的屏蔽材料的網(wǎng)格之間形成絕緣間隙。還在冷卻管道40、42的相對側(cè)面上形成該絕緣間隙。在用絕緣樹脂64來封裝線圈期間，由絕緣樹脂45填充該絕緣間隙?，F(xiàn)在回到冷卻管道40、42的層76的形成，在安裝之前，沿著冷卻管道40、42中的每一個的整個長度，用一層玻璃紗包覆該冷卻管道。另外，在安裝之前，在每個末端用包括可壓縮材料如閉孔硅樹脂泡沫或硅樹脂橡膠的條帶來包覆冷卻管道40、42中的每一個。在冷卻管道40、42的每個末端包覆可壓縮的條帶，以便從該末端向下延伸大約3厘米。還可以在每個末端用用于形成絕緣層的屏蔽材料70包覆冷卻管道40、42中的每一個。該進一步的包覆從每個末端向下延伸大約10cm。在如上所述進行包覆之后，在第二絕緣層74之上，將冷卻管道40、42圍繞部分成形的線圈30的周圍設置。除了增大的間距或間隙80之外，冷卻管道40、42實質(zhì)上均勻地間隔開，在其中在封裝過程中形成圓頂82。最初由圍繞冷卻管道40、42的層76的周圍設置的玻璃纖維條帶的多個段84將冷卻管道40、42保持就位。如圖所示，冷卻管道40、42在該部分成形的線圈的第一和第二末端之間縱向延伸。在形成層76時，可以使用冷卻管道40或冷卻管道42。如果使用冷卻管道42，那么在樹脂澆鑄過程期間支撐管66向冷卻管道42提供支撐。將插頭90分別簡單地插入每個冷卻管道42的末端，并且然后將部分成形的線圈30封裝到絕緣樹脂45中，如下文更完整地描述的。在樹脂澆鑄過程期間，插頭90阻止絕緣樹脂45流入冷卻管道42。每個插頭90包括例如硅樹脂橡膠的彈性材料，并且尺寸設定為摩擦地適配于支撐管66的末端與冷卻管道42的末端之間形成間隙。更具體而言，如圖10中所示的，每個插頭90具有向內(nèi)逐漸變小(即向下)的主體并且具有圍繞該主體的外圍設置的肋92，以確保與冷卻管道42的內(nèi)表面的正確密封。在該樹脂澆鑄過程之后，從冷卻管道42移除插頭90。如果使用冷卻管道40，那么與冷卻管道40 —起使用(圖13中所示的)插入物100。從高溫塑料如聚亞苯基硫醚、聚酰胺-酰亞胺、聚酰亞胺、聚酰胺纖維、聚鄰苯二甲酰胺或聚二醚酮(PEEK)形成插入物100。每個插入物100具有橢圓形橫截面并且插入物100的大小使得插入物100能夠易于被插入到其中一個冷卻管道40。插入物100可以是實心的或中空的。如果插入物100是中空的，那么他們具有足夠的墻體厚度使得他們不能變形。每個插入物100足夠短于冷卻管道40，從而當將插入物100設置在冷卻管道40內(nèi)部時，分別在插入物100的末端與冷卻管道40的末端之間形成間隙。該間隙的大小適合接收插頭90。對于每個插入物100，可以通過機械扣件(如螺絲或螺釘)和/或高強度粘接，將其中一個插頭90固定到插入物100的末端?？蛇x擇地，插入物100可以與插頭90分離。在將冷卻管道40安裝到部分成形的線圈30中之前或之后，將插入物100分別插入冷卻管道40內(nèi)部。在將插入物100插入到冷卻管道40中之后，將插頭90插入到冷卻管道40的末端中。如果如上所述將插頭90附接到插入物100的末端，那么當插入插入物100時將附接的插頭90插入到冷卻管道40的第一末端中。這樣，僅需要將插頭90插入到冷卻管道40的第二末端。如果沒有將插頭90附接到插入物100的末端，那么將插頭90插入到冷卻管道40的第一末端和第二末端兩者中。在樹脂澆鑄過程期間，插入物100內(nèi)部地支撐冷卻管道40并且當將真空應用于冷卻管道40時防止冷卻管道40彎折或變形。在該樹脂澆鑄過程之后，從冷卻管道40移除插頭90和插入物100?，F(xiàn)在參考圖14和15，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二制造方法所制造的其中一個高壓線圈30。在第二制造方法中，用與上述第一制造方法相同的方式形成第一絕緣層。接下來，形成繞組36的同軸對37，其中每個同軸對37包括同軸地設置在第二導體層34的外盤形繞組36內(nèi)部的第一導體層32的內(nèi)部盤形繞組36?？梢源械匦纬衫@組36的同軸對37，其中完全形成一個同軸對37并且隨后完全形成相鄰的同軸對37并且隨后形成另一個，以此類推?？蛇x擇地，可以首先形成完整的第一導體層32并且隨后可以在該第一導體層32之上形成第二導體層34。在盤形繞組36的每個同軸對37中，首先形成第一導體層32中的內(nèi)部盤形繞組36。接下來，用一匝間隔物帶110包覆盤形繞組36，其中間隔物帶110包括固定在一條絕緣帶114上的多個間隔開的間隔物112，其中絕緣帶114包括絕緣材料如聚酰亞胺、聚酰胺或聚酯。每個間隔物112具有矩形的橫截面并且可以包括纖維增強塑料，其中將諸如玻璃纖維的纖維浸漬在熱固樹脂中，如聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂或環(huán)氧樹脂。通過粘接將間隔物112固定在條帶114上，并且間隔物112沿條帶114的寬度延伸。在用于形成盤形繞組36的導體46包括薄片的實施方式中，間隔物112的長度和條帶114的寬度大約與導體46的寬度相同。間隔物112間隔距離略微大于冷卻管道40、42的長的寬度(尺度χ)。另外，間隔物112在垂直于條帶114的方向上的尺度略微大于冷卻管道40、42的最小寬度(尺度d)。這樣，間隔物112形成可以容納冷卻管道40、42的空間，如下文將更完整地描述的。將間隔物帶110包覆在盤形繞組36上以形成單匝，使得條帶114接合盤形繞組36和如輻條般徑向向外延伸的間隔物112。可以(例如通過粘接帶)將每條間隔物帶110的末端扣在一起，以形成從盤形繞組36徑向向外設置的環(huán)形?？梢詫⒃摥h(huán)形固定在徑向向內(nèi)的盤形繞組36上。代替用于形成單匝的間隔物帶110的分離的條，間隔物帶110可以是用于形成間隔物112之上的外盤形繞組36的絕緣帶114的長的長度的一部分。在該實施方式中，僅將間隔物112固定到絕緣帶114的長的長度的一部分上，并且僅將條帶114的一個末端固定到徑向向內(nèi)的盤形繞組36上。在將具有固定在其上的間隔物112的該部分條帶114圍繞徑向向內(nèi)的盤形繞組36的周圍設置之后，(與導體46—起)繼續(xù)在間隔物112之上纏繞條帶114，以形成徑向的外盤形繞組36。在該纏繞期間，纏繞機器的張緊保持絕緣帶114(和導體46)就位。在用一件間隔物帶110包覆第一導體層32中的內(nèi)盤形繞組36之后，在間隔物帶110的環(huán)形之上形成第二導體層34的外盤形繞組36，以便在間隔物112上受到支撐并且與內(nèi)盤形繞組36間隔開。絕緣材料的初始層直接接觸間隔物112。此后，在間隔物帶110的環(huán)形上纏繞導體46和絕緣材料的交替的層，以形成外盤形繞組36。當外盤形繞組36完成之后，由被間隔物112隔離的一系列圓周地設置的空間120來分離外盤形繞組36和內(nèi)盤形繞組36，如圖5中所示的。用相同的方式將間隔物帶110纏繞在第一導體層32的每個盤形繞組36上，從而將在盤形繞組36的同軸對中的間隔物112和空間120沿高壓線圈30的軸向長度對準。這樣，當盤形繞組36的同軸對的形成完成時，對準的空間120形成一系列通過部分成形的高壓線圈30軸向延伸的通路122(圖16中所示)。在形成盤形繞組36的同軸對之后，在第二導體層34上形成包括屏蔽材料的片或網(wǎng)的外絕緣層(未顯示)。然后分別將冷卻管道40、42插入到通路122中，因此冷卻管道40,42的末端基本上分別與部分成形的高壓線圈30的末端對準。如在第一制造方法中一樣，在插入冷卻管道40、42中的每一個之前，沿著冷卻管道40、42中的每一個的整個長度，用一層玻璃紗包覆該冷卻管道，并且隨后在在每個他的末端用包括可壓縮材料如閉孔硅樹脂泡沫或硅樹脂橡膠的條帶來包覆冷卻管道40、42中的每一個。還如在第一制造方法中一樣，還可以在每個末端用用于形成絕緣層的屏蔽材料包覆冷卻管道40、42中的每一個。
在第二制造方法中，如在第一制造方法中一樣，可以使用冷卻管道40或冷卻管道42中的任意一個。用與如上用于第一制造方法的方式相同的方式使用插頭90和插入物100。在完全纏繞高壓線圈30并且安裝冷卻管道40、42之后，從纏繞心軸72移除高壓線圈30，并且隨后在樹脂澆鑄過程期間將高壓線圈30封裝到絕緣樹脂45中。首先將線圈30封閉到包括大體上圓柱形的內(nèi)和外鑄模的鑄模中。將內(nèi)鑄模插入到線圈30的開口中心中，并且圍繞線圈30設置外鑄模。如果將內(nèi)鑄模裝配到纏繞心軸72上并且隨后在內(nèi)鑄模之上纏繞線圈30，那么僅需要圍繞線圈30的外部設置外鑄模。該鑄?？梢允谴怪辫T模，即鑄模保持線圈30使線圈30的軸垂直延伸，或者該鑄模可以是水平鑄模，即該鑄模保持線圈30使線圈30的軸水平延伸。在美國專利申請?zhí)?，223，421中公開了一種可以利用的水平鑄模的示例，其中通過參考的方式將該公開并入本申請。在美國專利申請?zhí)?，023，312中公開了一種可以利用的垂直鑄模的示例，其中通過參考的方式將該公開并入本申請。應該認識到冷卻管道42中的支撐管66以及在冷卻管道40中臨時出現(xiàn)的插入物100分別對冷
10卻管道40、42提供了足夠的支撐，以允許在水平鑄模中用絕緣樹脂45來封裝線圈30，這在以前是不可能的。在爐子中預先加熱線圈30和鑄模，以從絕緣層和導體層除濕。然后將線圈30放置到真空室中。清空該真空室以除去線圈30中的任何殘余濕度和氣體并且以排除盤形繞組36中的相鄰匝之間的任何空隙。將可流動的絕緣樹脂45灌注到內(nèi)鑄模和外鑄模之間以封裝線圈30。將該真空保持預定的時間間隔，以允許絕緣樹脂45浸漬絕緣層的屏蔽材料。然后釋放該真空。然后可以將壓力施加到樹脂澆鑄的線圈30上，以迫使絕緣樹脂45浸漬絕緣層中的任意殘余空隙。然后從真空室移除線圈30，并且將線圈30放置到爐中以將絕緣樹脂45固化成固態(tài)。爐子中的固化過程是常規(guī)的并且是本領域公知的。例如，固化循環(huán)可以包括(1)在大約85攝氏度上大約5小時的凝膠部分，(2)大約2小時的傾斜升溫部分，其中溫度從大約85攝氏度開始增加到大約140攝氏度，(3)在大約140攝氏度上大約6小時的固化部分，以及⑷到大約80攝氏度的大約4小時的傾斜降溫部分。在固化之后，移除內(nèi)鑄模和外鑄模?？梢栽诓黄茐沫h(huán)繞的絕緣樹脂45的前提下用鉗子或其他夾握設備輕易地移除插頭90。如果使用了插入物100，那么可以通過冷卻管道40的末端插入棒或桿(未顯示)并且通過另一端將插入物100推出冷卻管道40，從每個插入物100各自的冷卻管道40移除每個插入物。絕緣樹脂45可以是環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂。已發(fā)現(xiàn)環(huán)氧樹脂特別適用于用作為絕緣樹脂45。該環(huán)氧樹脂可以是填充的或未填充的。在美國專利號6，852，415中公開了可用于絕緣樹脂45的環(huán)氧樹脂的示例，其中通過參考的方式將該公開并入本申請。可用于絕緣樹脂45的環(huán)氧樹脂的另一個示例是可以從德國Iserlohn的Bakelite AG商用可得的Rutapox VE-4883。要理解前文的一個或多個示例性實施方式的描述僅適用于說明而不是窮舉本發(fā)明。本領域的熟練技術人員將能夠在不脫離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神或范圍的前提下，做出對于所公開的主題的一個或多個實施方式的特定增加、刪除和/或修改。
權(quán)利要求
1.一種用于制造變壓器的方法，包括形成盤繞線圈，包括提供多個預制冷卻管道；形成第一導體層，其包括在所述盤繞線圈的軸向上設置的多個盤形繞組，每個所述盤形繞組包括被纏繞成多個同心匝的導體；在所述第一導體層上形成間隔層，所述間隔層包括多個間隔物；在所述間隔層上形成第二導體層，所述第二導體層包括在所述盤繞線圈的軸向上設置的多個盤形繞組，每個所述盤形繞組包括被纏繞成多個同心匝的導體，其中，所述間隔層被形成為使得當形成所述第二導體層時，在所述第一導體層與所述第二導體層之間形成多個軸向延伸的通路；并且將所述預制冷卻管道滑入軸向延伸的通路，以便被設置在所述第一導體層與所述第二導體層之間。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述第一導體層中的盤形繞組的數(shù)量與在所述第二導體層中的盤形繞組的數(shù)量相同。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一導體層的盤形繞組分別軸向設置在所述第二導體層的盤形繞組的內(nèi)部，從而形成盤形繞組的多個同軸對。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，形成間隔層的步驟包括圍繞所述第一導體層中的每個盤形繞組的圓周設置多個間隔物。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，圍繞每個盤形繞組的圓周設置多個間隔物的步驟包括提供條帶，所述條帶具有以間隔的方式固定在所述條帶上并且圍繞所述盤形繞組的圓周纏繞所述條帶的多個所述間隔物。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述條帶是可壓縮的并且通過粘接將所述間隔物固定到所述條帶上。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個所述預制冷卻管道具有封閉外圍，所述封閉外圍限定在所述冷卻管道的末端之間延伸的通路。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括提供多個插入物，所述多個插入物的尺寸適配于所述預制冷卻管道的內(nèi)部；并且將所述插入物插入到所述冷卻管道中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述插入物包括與所述預制冷卻管道不同的材料。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括提供多個插頭；并且在所述插入物之一已被插入到所述預制冷卻管道之后，分別將所述插頭插入到每個預制冷卻管道的末端中。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述插頭包括硅樹脂橡膠。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述插頭已被插入到所述預制冷卻管道之后，將所述第一導體層和所述第二導體層和所述預制冷卻管道封裝到絕緣樹脂中。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在將所述第一導體層和所述第二導體層和所述預制冷卻管道封裝到所述絕緣樹脂中之后，從所述預制冷卻管道移除所述插頭；并且在移除所述插頭之后，從所述預制冷卻管道移除所述插入物。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預制冷卻管道和所述第一導體層和所述第二導體層具有基本上相同的長度。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，每個所述預制冷卻管道具有包括一對平行墻體的封閉外圍，所述封閉外圍限定在所述冷卻管道的末端之間延伸的通路。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，每個所述預制冷卻管道還包括固定在所述平行墻體之間的支撐管。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，在每個預制冷卻管道中，所述支撐管短于所述平行墻體，并且所述支撐管的定位使得在所述預制冷卻管道的每個末端處，在所述支撐管的末端與所述平行墻體的末端之間形成間隙。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在將所述預制冷卻管道滑入所述軸向延伸的通路中之前，用可壓縮的帶包覆每個預制冷卻管道的每個末端。
19.一種變壓器，包括盤繞線圈，包括第一導體層，其包括在所述盤繞線圈的軸向上設置的多個盤形繞組，每個所述盤形繞組包括被纏繞成多個同心匝的導體；第二導體層，設置于所述第一導體層上，所述第二導體層包括在所述盤繞線圈的軸向上設置的多個盤形繞組，每個所述盤形繞組包括被纏繞成多個同心匝的導體；間隔層，設置在所述第一導體層與所述第二導體層之間，所述間隔層包括多個間隔物，所述多個間隔物被設置為使得在所述第一導體層與所述第二導體層之間形成多個軸向延伸的通路；以及多個冷卻管道，分別設置在所述軸向延伸的通路中，從而被定位于所述第一導體層與所述第二導體層之間。
20.如權(quán)利要求19所述的變壓器，其中，每個所述冷卻管道具有包括一對平行墻體的封閉外圍，所述封閉外圍限定在所述冷卻管道的末端之間延伸的通路，并且其中，每個所述冷卻管道還包括固定在所述平行墻體之間的支撐管。
全文摘要
一種用于制造變壓器的方法，包括使用多個預制冷卻管道形成盤繞線圈?？梢杂晒潭ㄔ谠摾鋮s管道的墻體之間的支撐管或者由可移除的插入物來支撐每個冷卻管道。形成第一導體層和第二導體層，第一導體層和第二導體層中的每一個包括在該盤繞線圈的軸向方向上設置的多個盤形繞組。在第一導體層和第二導體層之間形成間隔層，以形成多個軸向延伸的通路。將該冷卻管道滑入該軸向延伸的通路從而使其設置在第一導體層與第二導體層之間。
文檔編號H01F27/08GK102576596SQ201080047726
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者C·W·約翰遜, R·C·巴拉德, R·穆律羅, 夏勇鎮(zhèn), 常賢利, 楊海孫, 林鐘潤, 林長烈 申請人:Abb技術有限公司