自支承的電導線的制作方法
【專利摘要】用于電機、特別是變壓器或扼流圈的自支承的電導線，包括：導線束（2）的多個層位（6，7，8），所述導線束分別由單金屬絲（3）制成，其中在兩個相鄰的層位（6，7；7，8）之間分別形成一包含能硬化的聚合物材料的層（4；5），和/或所述單金屬絲（3）利用這種聚合物材料進行涂層，其中在聚合物材料的硬化狀態(tài)中制造一種自支承的導體復合材料。
【專利說明】自支承的電導線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電機的、特別是用于變壓器或扼流圈的自支承的電導線，具有分別由單金屬絲制成的導線束的多個層位。

【背景技術(shù)】
[0002]在電機結(jié)構(gòu)中使用不同結(jié)構(gòu)方式的電導線。在電變壓器中(正如其安裝在能量-配電網(wǎng)中那樣)，所述變壓器的線圈通常由一個或多個實心的金屬絲制成，大多由銅制成。為了使該變壓器的各個線圈與調(diào)控裝置或與外部接頭相連接，應用實心的導體或柔性的導線束、所謂的“stranded wire (絞合線)”，它們分別由裸露的、非絕緣的或彼此絕緣的、連續(xù)卷線的單金屬絲或絞合線制成。
[0003]為了在制造變壓器時向?qū)嵭倪B接導線給定希望的空間形狀，該實心導體必須被彎曲，這一點必然導致相應的力應用和復雜的彎曲裝置。相應地，由易彎曲的和卷繞的單金屬絲制成的連接導線總地來說是較為柔性的，并且因此在制造過程中能更為容易地進行操作。
[0004]但是對于這種“絞合線連接導線來說會出現(xiàn)問題，即在短路情況下，作用到連接導線上的短路力可能如此大，使得可能出現(xiàn)局部位置不希望的改變。因此，柔性的連接導線要求相對較窄地間隔的支承裝置。
[0005]因此在連接導線上在變壓器結(jié)構(gòu)中也提出了矛盾的要求:在安裝時所述導線應該是盡可能柔性的，以便其能盡可能容易地適配于所希望的空間形狀。在變壓器運行時，所述連接導線應該是盡可能剛性的，以便能夠吸收短路力，而不需要費事的支承裝置。這種對這種連接導線的矛盾的要求此前未令人滿意地被解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，給出一種自支承的電導線，該電導線在電機的制造過程期間盡可能是柔性的，但是在運行情況中是足夠剛性的，以便盡可能獨立地接收在短路情況中起作用的力，而在此不需要費事的用于支承的裝置。
[0007]所述目的的解決方案通過一種具有權(quán)利要求1的特征的自支承的電導線、或者通過具有權(quán)利要求7的特征的用于制造電導線的方法、以及通過根據(jù)權(quán)利要求11的電變壓器、或者通過根據(jù)權(quán)利要求12的特征的用于制造變壓器的方法來實現(xiàn)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計方案基于一種自支承的電導線，其中在導線束的各個層位之間設(shè)置具有能硬化的聚合物材料的涂層，和/或每個單金屬絲利用這種材料進行涂層，由所述單金屬絲形成一種導線束，所述材料在以確定的方式應用所述導線時被硬化，并且其被賦予無支承的特性。在此，各個金屬絲可以彼此電絕緣或者還是裸露的。作為導體材料，例如可以應用銅或鋁。所述聚合物材料可以是一種通過熱來實現(xiàn)硬化的材料、例如粘接材料。由此一方面實現(xiàn)了，電導線在安裝期間(所述聚合物材料還未硬化)能容易地安裝到所希望的空間形狀中。另一方面，在安裝之后，在粘接材料的硬化狀態(tài)中，在各個導線束或者單金屬絲之間的粘接如此之強，使得所述導線可以在較寬的路段上被無支承地安裝，從而需要較小的支架。
[0009]通常，在正如安裝在能量-配電網(wǎng)中的變壓器的、例如功率變壓器的制造過程結(jié)束時，本來就實施一種熱處理，以便從纖維材料絕緣部(Zellstoff-1solat1n)中去除濕氣。這種熱處理現(xiàn)在還用于使所述粘接材料得以硬化。在溫度為約100°C至低于140°C時，所述聚合物材料首先變軟，并且由此可以容易地進入到導線束的相鄰的且成束的導線之間。之后的冷卻引起了聚合物材料(例如粘接材料)的硬化，由此所述導線束的各個導線或絞合線通過凝聚而彼此連接起來。由此，在制造過程開始時柔性的導線在熱處理之后變?yōu)樽灾С械?、盡可能剛性的導線。
[0010]根據(jù)聚合物材料(粘接材料)的成分，該聚合物材料的硬化還能以其它方式引起，例如通過提取氧。
[0011]因此實現(xiàn)了，通過所述聚合物材料的硬化，起初易彎曲的導線在制造過程結(jié)束時具有一種機械特性，其類似于相同橫截面的實心銅導體。
[0012]因此，在功率變壓器或功率扼流圈中可以成本更為經(jīng)濟地構(gòu)造連接導線，利用所述連接導線建立了在線圈或穿過殼體的穿通部之間的連接。所述連接導線在安裝時首先可以容易地成型。連接導線在熱處理之后獲得其自支承的或無支承的特性，其本應在制造時實施。由此，能更為簡單地實現(xiàn)制造過程，因為去除了費事的、用于使實心銅導體彎曲的裝置或支承裝置，其在操作柔性導線時是必要的。
[0013]在下述情況下關(guān)于制造成本是有利的:在各個層位之間的所述涂層設(shè)計成卷繞體，所述卷繞體利用能熱硬化的樹脂來浸潰。由此，所述樹脂可以根據(jù)卷繞體的設(shè)計方案在沒有較高成本的情況下進入到導線中。在此環(huán)氧樹脂是特別適合的。
[0014]對于成本特別經(jīng)濟的實施方式來說，下述情況可能是有利的:所述卷繞體由紙帶來制造，該紙帶首先利用樹脂來進行涂層或浸潰。
[0015]在此下述情況可能是有利的:在導線的縱向延伸部上看，外皮或卷繞體不同地構(gòu)成。由此可以非常好地匹配所述自支承的導線的機械特性。這例如可以通過相應地重疊的或并排的卷繞體來實現(xiàn)。所述轉(zhuǎn)帶部還可以彼此間隔開地構(gòu)成，由此可以實現(xiàn)較小的剛性。根據(jù)實施方式可以實現(xiàn)，沿著導線的自支承的特性匹配于各種要求。自支承的特性例如能在確定的部段中提高或降低，根據(jù)下述條件:考慮到在短路情況中何種力。
[0016]已經(jīng)證明，環(huán)氧樹脂非常好地適合作為粘接材料。環(huán)氧樹脂能夠通過毛細作用非常好地進入到導線織物中，并且導線束的各個絞合線彼此粘接。
[0017]在另一種實施方式中還可以規(guī)定，外殼或外皮由用聚酯、玻璃纖維或其它材料制成的帶形的無紡布、紡織物或針織物形成。在此特別有利的是下述實施方式:其中在相鄰的層位之間的涂層是一種用環(huán)氧樹脂浸潰的聚酯-無紡布-層。
[0018]替代于此，在相鄰的層位之間的涂層還可以通過紙卷繞體來形成，其利用一種聚合物材料、例如粘接材料來進行涂層或浸潰。這種實施方式是成本較為經(jīng)濟的。
[0019]本發(fā)明的特別優(yōu)點可以在制造較大的功率的變壓器或扼流圈時得出，其中根據(jù)權(quán)利要求I至6所述的導線用于使線圈端部與調(diào)控裝置或與機器的外部接線相連接起來。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了進一步解釋本發(fā)明，在下面的說明部分中參照附圖，從中借助于非限制性的實施例獲得了本發(fā)明的其它有利的設(shè)計方案、細節(jié)和改進方案。其中示出了:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的自支承的電導線的橫截面，該電導線由三個層位的導線束來形成；
圖2示出了自支承的導線的另一種實施方式的透視圖；
圖3示出了一種變壓器，其中所述連接導線在電線圈和調(diào)節(jié)開關(guān)之間在應用根據(jù)本發(fā)明的導線的情況下形成；
圖4示出了根據(jù)圖1的自支承的電導線的側(cè)視圖。

【具體實施方式】
[0021]圖1以橫截面圖示出了一種自支承的電導線1，該電導線由單獨的導線束2形成，所述導線束分別由分布的單金屬絲3 (銅絞合線(Kupfer-Litze))制成。
[0022]導線束2在這個實例中同心地布置在三個層位中。圍繞一內(nèi)部層位6同心地編組六個導線束的布置方式7，并且圍繞著所述內(nèi)部層位又將十二個導線束布置在外部層位8中。正如從圖1的圖示中可以容易地獲悉的那樣，在內(nèi)部層位6和中間層位7之間，以及在層位8和7之間布置了層4或5。所述層4和5中的每一個層用作聚合物材料(塑料)的、在此為粘接材料的載體。
[0023]在本實例中，所述載體是由用環(huán)氧樹脂浸潰的聚酯纖維網(wǎng)制成的卷繞體。該聚酯纖維網(wǎng)具有重疊部。在實踐中證明，重疊部在20%至40%之間是有利的。下述情況同樣被證明是有利的:各個金屬絲3利用環(huán)氧樹脂進行涂層，例如分別具有10 μ m至20 μ m之間的層厚度。然而替代聚酯纖維網(wǎng)還可以使用一種利用聚合物材料進行涂層或分隔的紙卷繞體。
[0024]在該實例中，通過所述熱作用來制造所述自支承的導體復合材料。所述熱處理在大約125°C時經(jīng)過24小時的時間段來實現(xiàn)。由此，環(huán)氧樹脂在稀液狀態(tài)中滲透到導線束2的各個絞合線3之間。在所述粘接材料硬化之后，通過所述粘接連接來形成所希望的自支承的導線復合材料，從而該導線例如可以在較寬的距離上無支承地安裝在變壓器中，正如它典型地被安裝在能量-配電網(wǎng)中那樣。本發(fā)明在功率變壓器中的使用是特別有利的。
[0025]在圖2中以透視圖示出了自支承的導線I的另一種實施方式。層4、5通過一種在環(huán)氧樹脂中被浸潰的紙卷繞體9而形成。在各個層位6、7和8中分別扭轉(zhuǎn)各個導線束2。在層位6中右捻地扭轉(zhuǎn)所述導線束2，在所述中間層位7中左捻地扭轉(zhuǎn)所述導線束，并且在外部層位8中又右搶地扭轉(zhuǎn)所述導線束。轉(zhuǎn)帶部(Umbandelung)彼此以各個層的螺旋形的間距布置在層4、5中。
[0026]圖3示出了功率變壓器內(nèi)部的視圖。該變壓器具有一帶有多個腿部的軟磁芯15。所述腿部中的每一個腿部承載一線圈裝置11。連接導線10從線圈裝置11的接線引導至一種調(diào)控或調(diào)節(jié)裝置13。連接導線10在圖3中水平地在寬的距離上延伸。盡可能直線形的導線走向然后過渡為強烈的彎曲部12。連接導線10中的幾個還引導至導線穿通部，它們在圖3中未被示出。
[0027]這些連接導線10此前設(shè)計成絕緣的銅桿或銅軌。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，這些連接導線10設(shè)計成自支承的電導線(“self supporting leadcable”)，這就是說，所述布線現(xiàn)在借助于自支承的銅線來實現(xiàn)。
[0029]正如從圖3中可獲悉的那樣，所述連接導線10在相對較寬地彼此相鄰的支架14之間自由延伸。彎曲部12的制造可以在安裝時手動地簡易地實施，因為連接導線10是充分柔性的，特別是粘接材料還未硬化。不需要彎曲工具。
[0030]在安裝了所述連接導線10之后并且在所述制造過程結(jié)束時，所述變壓器在干燥爐中被加熱至大約120°C的溫度。包含在所述連接導線12中的環(huán)氧樹脂得以硬化。這一點為被安裝的連接導線10賦予了所希望的剛性。在干燥爐中的時間之后，可以又去除可能安裝的輔助支承裝置，從而可以成本經(jīng)濟地制造所述變壓器。
[0031]通過熱作用，可以實現(xiàn)所希望的對于所安裝的連接導線10的加固。對于樹脂的加固，為所述連接導線10賦予了一種無支承的特性。由此，所述導線復合材料在運行情況下能夠，盡可能自動地吸收在短路時出現(xiàn)的力。
[0032]在制造所述變壓器時成本節(jié)省一方面通過下述方式來實現(xiàn):不需要費事的、用于彎曲實心銅導線的彎曲裝置；另一方面，具有柔性連接導線10的布線要求相對較小的手動成本。特別有利地，在功率變壓器的結(jié)構(gòu)中應用本發(fā)明。
[0033]正如在圖3中示出的那樣，連接導線10借助于支架14來支承。所述連接導線10無支承地在各個支架14之間延伸。所述變壓器的熱處理為連接導線10在結(jié)合中賦予了這種穩(wěn)定性:在各個支架14之間的間距與非穩(wěn)定狀態(tài)相比可以被選擇得非常大。
[0034]在圖4中示出了本發(fā)明的另一種實施方式，其中在側(cè)視圖中可以看到導體，該導體具有一帶有在各個線圈之間的軸向間距的螺旋形的轉(zhuǎn)帶部。
[0035]雖然在細節(jié)方面通過這個優(yōu)選的實施例詳細地說明并且描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明當然沒有受到所公開的實例的限制，其它變型方案可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員推導出，而不背離本發(fā)明的保護范圍。
[0036]在此示出的實施例中，單金屬絲是圓形金屬絲，其又通過扭轉(zhuǎn)/絞轉(zhuǎn)得出了圓形的導線束。不僅單金屬絲的橫截面形狀、而且導線束的橫截面形狀可以與所示出的實例不同。
[0037]當然還可以使用三層以上的單線。
[0038]作為材料在此使用銅用于所述導體，當然所述單金屬絲還可以由鋁或由其它的導電材料制成。
[0039]所述銅線(連接導線)的各個導體是裸露的，這就是說，彼此不是電絕緣的。當然還可以在下述情況下應用本發(fā)明:所述單金屬絲彼此電絕緣地構(gòu)成。
[0040]替代環(huán)氧樹脂，當然還可以使用其它適合的粘接材料。
[0041]用于硬化所述聚合物材料的熱量可以通過爐子、但也可以部分地施加到所述連接導線上。
[0042]正如所述的那樣，作為用于所述粘接材料的載體考慮不同的有吸附力的材料，例如無紡布、針織物和紡織物。
[0043]利用粘接材料為單金屬絲所進行的涂層可以通過噴射過程或或浸潰過程來實現(xiàn)。
[0044]附圖標記列表:
I自支承的電導線；
2導線束；
3單金屬絲；4層；
5層;
6內(nèi)部層位；
7中間層位；
8外部層位；
9紙卷繞體；
10連接導線；
11線圈裝置；
12 10的彎曲部；
13調(diào)控或調(diào)節(jié)裝置；14支架；
15軟磁芯。
【權(quán)利要求】
1.用于電機、特別是變壓器或扼流圈的自支承的電導線，包括:導線束(2)的多個層位(6，7，8)，所述導線束分別由單金屬絲(3)制成，其中在兩個相鄰的層位(6，7;7，8)之間分別形成一包含能硬化的聚合物材料的層(4 ;5)，和/或所述單金屬絲(3)利用這種聚合物材料來進行涂層，其中在所述聚合物材料的硬化狀態(tài)中制造一種自支承的導體復合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電導線，其特征在于，在所述各個層(4；5)中在相鄰的層位(6，7 ;7，8)之間包含一種粘接材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電導線，其特征在于，所述各個層(4;5)由一種利用環(huán)氧樹脂浸潰的聚酯-纖維網(wǎng)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電導線，其特征在于，所述各個層(4；5)設(shè)計成紙卷繞體(9),所述紙卷繞體利用一種粘接材料進行涂層，或者利用一種粘接材料進行浸潰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的電導線，其特征在于，所述各個層(4;5)在所述導線(I)的縱向延伸部上看不同地構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、4或5中任一項所述的電導線，其特征在于，所述粘接材料是一種能熱硬化的樹脂、優(yōu)選一種環(huán)氧樹脂。
7.用來制造用于電機、特別是變壓器或扼流圈的自支承的電導線的方法，包括下述方法步驟: -同心地布置導線束(2)的至少兩個層位，所述導線束分別由單金屬絲(3)形成； -在兩個相鄰的層位(6，7 ;7，8)之間分別形成一種層(4 ;5)，其中所述層(4 ;5)用作用于能硬化的塑料的載體，和/或 -利用塑料為所述單金屬絲(3)進行涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述層(4;5)在相鄰的層位(6，7 ;7，8)之間通過一種利用環(huán)氧樹脂浸潰的聚酯纖維網(wǎng)或一種紙卷繞體(9)形成，該紙卷繞體利用粘接材料進行浸潰或者進行涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述層(4;5)在所述導線(I)的縱向延伸部上看不同地構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的方法，其特征在于，使用一種能熱硬化的樹脂、優(yōu)選能熱硬化的環(huán)氧樹脂作為塑料。
11.電的變壓器或扼流圈，包括: -軟磁芯(15)， -線圈裝置(11 )，所述線圈裝置布置在所述芯(14)上， -多個連接導線(10)，所述連接導線使所述線圈裝置(11)與調(diào)控裝置(13)或與導線穿通部相連接，其中所述連接導線(10)中的至少一個連接導線通過根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的自支承的導線(I)形成。
12.用于制造電變壓器或扼流圈的方法，包括下述步驟: -提供一種軟磁芯(15), -將線圈裝置(11)安裝在所述芯(15)上， -借助于多個連接導線(10)使所述線圈裝置(11)與調(diào)控裝置(13)或與變壓器穿通部相連接，其中所述連接導線(10)中的至少一個連接導線通過根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的自支承的導線(I)形成。
【文檔編號】H01F27/28GK104246926SQ201280072648
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】格雷戈里 A., 邁林格 M. 申請人:西門子公司