專(zhuān)利名稱(chēng)：浸在絕緣液體中的電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電器，這種電器被浸入不可燃絕緣液體中，以此來(lái)冷卻該電器并增加電器的絕緣性。
以前一項(xiàng)關(guān)于被浸入絕緣液體中的電感器的工藝，正如日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第63-241909號(hào)中示出的，其組成為一個(gè)含有一個(gè)鐵芯及一個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈的電感器體，一個(gè)密封液罐。在該液罐中放有該電感器體，不可燃絕緣液體充滿(mǎn)了電感器體與密封液罐間空間的一部分來(lái)浸沒(méi)里面的電感器體，空間的另一部分充滿(mǎn)被加壓的絕緣氣體。加壓絕緣氣體的一部分在不可燃絕緣液體中被吸收，結(jié)果加壓絕緣氣體的體積在液罐中減小。在上述以前關(guān)于浸在絕緣液體中電感器的工藝中，當(dāng)由于液罐中溫度的降低而引起密封液罐中壓力降低時(shí)，被吸收的絕緣氣體返回氣體，結(jié)果絕緣液體包含許多氣泡在里面。由于絕緣氣體的絕緣強(qiáng)度低于被涂覆的電感器線(xiàn)圈間的絕緣液體，這些絕緣氣體氣泡引起電感器中絕緣強(qiáng)度的降低。
本發(fā)明之目的是提供一個(gè)浸在絕緣液體中的電器，在這個(gè)電器中絕緣液體不包含或吸收氣體而且被防止汽化。
根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)被浸入絕緣液體的電器其組成為，一個(gè)電器，一個(gè)包含該電器的密封液罐，被放置在電器與液罐間的絕緣液體，在這里液罐包含一個(gè)可變形裝置，氣體與液體不能通過(guò)該裝置，該裝置的形狀是可變的，結(jié)果能夠接收液罐與電器間的絕緣液體的接收容積也是可變的，絕緣液體完全充滿(mǎn)液罐中的接收容積，而且該浸入絕緣液體的電器之進(jìn)一步組成有用于調(diào)節(jié)可變形裝置形狀的加壓裝置，結(jié)果液罐中的絕緣液體的壓力被保持在一適當(dāng)程度來(lái)防止絕緣液體汽化。
在根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體中的電器里，由于液罐包含可變形裝置，氣體和液體不能通過(guò)該裝置且該裝置的形狀是可變的所以能夠接收液罐與電器間絕緣液體的接收容積是可變的，由于絕緣液體完全充滿(mǎn)液罐中的接收容積，所以接收容積不包含氣體在里面因而氣體不會(huì)被接收容積中的絕緣液體所吸收。由于液罐含有可變形裝置，該裝置的形狀可變化因而接收容積也可變化，所以可變形裝置補(bǔ)償了接收容積的變化，甚至在液罐的形狀及電器與絕緣液體的體積由于溫度的變化而變化時(shí)，也是如此，此外，由于浸入絕緣液體中的電器進(jìn)一步由用于調(diào)節(jié)可變形裝置的形狀的加壓裝置組成，因而液罐中的絕緣液體的壓力被保持在一適當(dāng)程度來(lái)防止絕緣液體汽化，所以甚至在接收容積改變時(shí)，絕緣液體也不會(huì)汽化。因而，降低電器中絕緣強(qiáng)度的氣泡在絕緣液體中也不會(huì)產(chǎn)生。


圖1是一個(gè)部分剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體的電器的一個(gè)實(shí)施例。
圖2是一個(gè)示意截面圖示出了(一個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圖的一部分)它用在根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體的電器里。
圖3是一曲線(xiàn)圖示出了用在根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體的電器里的全氟碳(perfluorocarbon)液其沸點(diǎn)相對(duì)于絕對(duì)壓力的特性。
圖4和圖5是部分剖面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的浸入在絕緣液體的電器的可變形裝置在形狀上的改變，即可變形裝置隨溫度的改變而變形。
圖6到圖10是部分剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體的電器的其他實(shí)施例。
在根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體的電器的一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，一個(gè)帶有一鐵芯2和一感應(yīng)線(xiàn)圈3的電感器體4被包含在一密封液罐1中。不可燃并絕緣的液體與充滿(mǎn)了液罐1與電感器體4間的容積來(lái)使電感器體4冷卻并增加電感器體4中的絕緣強(qiáng)度。這個(gè)不可燃液體比如是全氟碳，其主要成分則C8F16O0液罐1包含有一散熱器6用來(lái)使由電感器體4運(yùn)行所加熱的不可燃液體5冷卻。液罐容積調(diào)節(jié)裝置7被安置在液罐1的上部來(lái)調(diào)節(jié)能夠接收絕緣液體5的容積以便使其能包電感器體4，并增加絕緣液體5的壓力比如大于大氣壓。液罐容積調(diào)節(jié)裝置7帶有一個(gè)封密蓋71，它被安裝在液罐1及一個(gè)柔韌的或可變形的構(gòu)件或薄片72上，氣體及液體不能通過(guò)此構(gòu)件，該構(gòu)件與蓋71一起限定了一個(gè)室73，并與液罐1一起限定了能夠接收絕緣液體5的液罐容積。由于可變形構(gòu)件72能夠變形，能夠接收液罐1中的絕緣液體5的容積也變化。被加壓的氣體73(室73與安置在其里面的氣體以同一參考數(shù)碼73來(lái)表示)被送入室73來(lái)壓迫可變形構(gòu)件72并調(diào)節(jié)可變形構(gòu)件72的形狀以便根據(jù)絕緣液體5的體積來(lái)調(diào)節(jié)液罐容積，液罐1中的絕緣液體5被加壓比如大于大氣壓力(大約0.1MPa)并小于0.3MPa。氣體73的壓力被確定到使絕緣液體5的壓力在一適當(dāng)程度以防止絕緣液體5汽化，甚至在由于電感器體4或包圍液罐1的空氣的熱量而引起的絕緣液體5的溫度增加時(shí)也是如此。氣體73可以是比如空氣或絕緣氣體或惰性氣體。由于氣體73和絕緣液體5不能通過(guò)可變形構(gòu)件72且絕緣液體與完全充滿(mǎn)能夠接收液罐1中的絕緣液體5的液罐容積，所以絕緣液體5不包含或吸引氣體。此外，甚至在絕緣液體5的溫度增加和/或液罐中的絕緣液體5的壓力降低時(shí)，也不產(chǎn)生氣泡。
在如圖2所示的感應(yīng)線(xiàn)圈3的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)用于絕緣液體5的通道32在線(xiàn)圈3的涂覆電線(xiàn)31間輻射狀擴(kuò)展。該絕緣液體通道32的寬度在圖2中由D來(lái)表示。
絕緣液體5在通道32中流動(dòng)來(lái)冷卻電感器體，絕緣液體5的溫度因電感器體4運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量而增加。被加熱的絕緣液體5流向用于冷卻絕緣液體5的散熱器6，結(jié)果環(huán)繞電感器體4的絕緣液體5的溫度被保持在一較低程度。此外，絕緣液體5能有效冷卻電感器體4且絕緣液體5的絕緣特性并不降低。由于由加壓氣體通過(guò)可變形構(gòu)件72對(duì)絕緣液體5加壓比如大于0.1MPa而少于0.3MPa，絕緣液體5的沸點(diǎn)在一較高程度，如圖3所示。因而，比如在感應(yīng)線(xiàn)圈3的涂覆電線(xiàn)31間的絕緣液體通道32里，不產(chǎn)生汽化的絕緣液體的汽泡，甚至在電感器體4開(kāi)始運(yùn)行時(shí)或甚至在涂覆電線(xiàn)31里的電流迅速增加時(shí)，即甚至在絕緣液體5的溫度迅速增加時(shí)，也是如此。以這種方式，絕緣液體5的絕緣強(qiáng)度總是保持在一高的程度上。
此外，雖然以前工藝中絕緣液體通道的寬度D大約為5mm，根據(jù)本發(fā)明的絕緣液體通道32的寬度D可以很小比如小于2mm，由于氣體沒(méi)有被絕緣液體5吸收，汽化的絕緣液體的汽泡就不產(chǎn)生，且全氟碳液體(C8F16O)的運(yùn)動(dòng)粘滯性0.8cts大大小于礦物油的運(yùn)動(dòng)粘滯性7.5cts。因而，電感器體4的尺寸可以很小。
如果絕緣液體5的壓力及氣體73的壓力保持在0.1MPa和0.3MPa之間，則液罐1和蓋71不需要一個(gè)用于抵抗壓力的特殊結(jié)構(gòu)。
當(dāng)絕緣液體5是全氟碳液體時(shí)，由可變形構(gòu)件72與蓋71所確定的室73的適當(dāng)容積如下面來(lái)確定。請(qǐng)參照?qǐng)D4和5。根據(jù)玻義耳(Boyle)和查理(Charles)定律，當(dāng)周?chē)鷾囟?

為-25℃，絕緣液體5的體積為VL，氣體73的體積為VG，氣體的壓力是PG1氣體73的溫度如圖4所示為T(mén)，當(dāng)周?chē)鷾囟?

′為80℃時(shí)，絕緣液體5的體積為VL′，氣體73的體積為VG′，氣體的壓力是PG′，氣體73的溫度T′如圖5所示，這些之間的關(guān)系用下列等式(1)，(2)和(3)來(lái)表示。
(PG＊VG)/T＝(PG′＊VG′)/T -(1) VG＝X＊VL-(2) VG′＝X＊VL-VL＊β＊(

′-

) -(3) (X是VG對(duì)于VL的比率，β是絕緣液體5的膨脹系數(shù)) 當(dāng)?shù)仁?2)和(3)與(1)式結(jié)合時(shí)， (PG＊×＊VL)/T＝PG′＊VL＊｛X-β＊(

′-

)｝/T -(4) X/X-β＊(

′-

)＝(PG′＊T)/(PG＊T′) -(5) 根據(jù)等式(5)，當(dāng)PG是0.1MPa，T為253(273-20℃)K，

為-20℃，PG′是0.3MPa，T′是358(273+85℃，

′是85℃而β為15.4＊10-4(1/℃)時(shí)， X＝0.3 因而，當(dāng)周?chē)鷾囟?

是-25℃時(shí)，室73的適當(dāng)體積是絕緣液體5的體積的30%。
在這個(gè)實(shí)施例中，改進(jìn)了絕緣強(qiáng)度的可靠性，保持了穩(wěn)定的絕緣特性。此外，感應(yīng)線(xiàn)圈的尺寸可以是小的，液罐不需要用于抵抗壓力的特別結(jié)構(gòu)，而且可提供一個(gè)低成本的，浸入絕緣液體的電器。
根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體的電器的另一個(gè)實(shí)施例，如圖6所示，帶有一個(gè)液罐容積調(diào)節(jié)裝置7，該裝置包括一個(gè)箱74，箱74被可拆卸地安在液罐1上且其內(nèi)部與濃罐相通，還包括一個(gè)氣球形狀的可變形構(gòu)件75，該構(gòu)件的體積是可變的，在該構(gòu)件里加壓氣體73被加入來(lái)調(diào)節(jié)氣球狀可變形構(gòu)件75用以對(duì)絕緣濃體5加壓，而且該構(gòu)件包含在箱74里。氣體73和絕緣液體5不能通過(guò)可變形形構(gòu)件75，且絕緣液體5完全充滿(mǎn)液罐1和箱74里的能夠接收絕緣液體5的容積。箱74可被安置在液罐1的上部或其邊側(cè)部。在這個(gè)結(jié)構(gòu)里，改進(jìn)了絕緣強(qiáng)度，且由于濃罐容積調(diào)節(jié)裝置7的可拆卸結(jié)構(gòu)，在其運(yùn)輸期間流入絕緣液體的電器的尺寸可以是小的。
根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體中的電器之另一個(gè)實(shí)施例如圖7所示帶有液罐容積調(diào)節(jié)裝置7，該裝置包括了一個(gè)氣球形可形變構(gòu)件75，構(gòu)件的外部體積是可變的，在這個(gè)構(gòu)件中加壓氣體73被放入來(lái)調(diào)節(jié)氣球狀可變形構(gòu)件75的體積用以在一適當(dāng)程度對(duì)絕緣液體5加壓，而且該構(gòu)件被包含在液罐1中。氣體73和絕緣液體5不能通過(guò)可變形構(gòu)件75且絕緣液體5完全充滿(mǎn)在液罐1中能夠接收包圍電感器體4的絕緣液體5的容積。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，改進(jìn)了絕緣強(qiáng)度，絕緣液體5完成充滿(mǎn)可接收液罐1中包圍電感器體4，絕緣液體5完全充滿(mǎn)可接收液罐1中包圍電感器體4的絕緣液體5的容積，它的體積可以是小的。因此，浸入絕緣液體中的電器的尺寸是小的。
根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體中的電器的另一個(gè)實(shí)施例，如圖8所示，具有在圖1中示出的結(jié)構(gòu)及被安置在電感器體4與液罐1間的固體絕緣構(gòu)件10。在這種結(jié)構(gòu)中，改進(jìn)了絕緣強(qiáng)度，絕緣液體5之體積可以是小的，它完全充滿(mǎn)了可接收液罐1中包圍電感器體4的絕緣液體5的容積，由于所需絕緣液體5的體積是小的所以氣體93的體積也可以是小的。因而，浸入絕緣液體的電器之尺寸是小的。
根據(jù)本發(fā)明，浸入絕緣液體中的電器的另一個(gè)實(shí)施例，如圖9所示，具有帶鐵芯2和感應(yīng)線(xiàn)圖3的電感器體4及包含電感器體4和散熱器6的密封液罐1。液罐容積調(diào)節(jié)裝置7被安置在液罐1的上部。液罐容積調(diào)節(jié)裝置7帶有可變形構(gòu)件72，該構(gòu)件與液罐1的一部分71一起限定出室73，該構(gòu)件與液罐1一起限定出能夠接收絕緣液體5的液罐容積。加壓氣體被加入室73。絕緣液體5完全充滿(mǎn)了液罐1中能接收絕緣液5的液罐容積。固體絕緣構(gòu)件10被安置在電感器體4和液罐1之間。一個(gè)第二液罐11通過(guò)導(dǎo)管13和壓力響應(yīng)排放閥12與室73相連，只有當(dāng)室73的壓力增至超過(guò)一預(yù)定度數(shù)時(shí)，壓力響應(yīng)排放閥12才將第二液罐11與室73相連。這個(gè)預(yù)定度數(shù)低于液罐1或其一部分71的抵抗壓力強(qiáng)度。因而防止了室73或液罐1的壓力超過(guò)預(yù)定度數(shù)或超過(guò)液罐1的抵抗壓力強(qiáng)度，結(jié)果防止了液罐1被超過(guò)液罐1抵抗壓力強(qiáng)度的壓力所破壞。如果可變形構(gòu)件72被損壞，絕緣液體5流向第二液罐11，結(jié)果絕緣液5不流向外邊。壓力響應(yīng)排放閥12帶有一個(gè)電開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)壓力響應(yīng)排放閥12將室73連到第二液罐11時(shí)，電開(kāi)關(guān)才切斷流向電感器體4的電源。
在根據(jù)本發(fā)明的浸入絕緣液體中的電器的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖10所示，具有鐵芯2和感應(yīng)線(xiàn)圈3的電感器體4被包含在密封液罐1中。不可燃的和絕緣的液體5充滿(mǎn)了液罐1和電感器體4間的液罐容積。液罐1含有用于冷卻不可燃液體5的散熱器6。至少有一個(gè)液罐容積調(diào)節(jié)裝置7被安置在液罐1的上部用以調(diào)節(jié)能接收在液罐1中包圍電感器體4的絕緣液體5的容積并為絕緣液體5加壓。液罐容積調(diào)節(jié)裝置7帶有一波紋管(bellows)76，波紋管被固定在液罐1上，氣體和液體不能通過(guò)該波紋管，它的內(nèi)部與液罐1的內(nèi)部相通與液罐1一起限定能接收絕緣液體5的液罐容積。由于波紋管76可變形來(lái)改變其內(nèi)部容積，可接收液罐1中的絕緣液體5的容積也被改變。安置在液罐1與波紋管間的一個(gè)彈簧78通過(guò)一活塞盤(pán)77對(duì)波紋管76加壓來(lái)調(diào)節(jié)波紋管76的形狀，以便根據(jù)絕緣液體5的體積來(lái)調(diào)節(jié)液罐容積，在液罐1里的絕緣液體5被加壓至比如大于大氣壓(大約為0.1MPa)并小于0.3MPa。彈簧78的壓力被確定在使絕緣液體5在一適當(dāng)程度以防止絕緣液體5汽化，甚至在由電感器體或包圍液罐1的空氣的熱量所引起的絕緣液體5的溫度增加時(shí)，也是如此。絕緣液體5完全充滿(mǎn)液罐1中能接收絕緣液體5的容積。用于補(bǔ)償絕緣液體5的體積變化的一個(gè)所需體V由下列式子來(lái)確定 V＝β＊(

′-

)＊VL ＝15.4＊10-4＊105＊VL＝0.16VL 因而，波紋管76的可調(diào)節(jié)內(nèi)部體積可以是絕緣液體的16%，這樣浸入絕緣液針電器的尺寸可以是小的
權(quán)利要求
1、一個(gè)浸入絕緣液體的電器其組成是，一個(gè)電容，一個(gè)包含該電器的密封液罐，被安置在電器與液罐間的絕緣液體，在這里液罐包括可變形裝置，氣體和液體不能通過(guò)該裝置，該裝置與液罐一起形成一能夠接收液罐與電器間絕緣液體的接收容積，該裝置的形狀是可變化的使得接收容積也可變化，絕緣液體完全充滿(mǎn)液罐中的接收體積，浸入絕緣液體的電器進(jìn)一步的組成有加壓裝置，該裝置用于調(diào)節(jié)可變形裝置使得液罐中的絕緣液體被保持在一適當(dāng)程序來(lái)防止絕緣液體汽化。
2、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的浸入絕緣液體的電器，在這里由加壓裝置所增壓的絕緣液體的壓力是大于大氣壓的。
3、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的浸入絕緣液體的電器，在這里加壓裝置是壓迫可變形裝置的被加壓氣體。
4、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的浸入絕緣液體的電器，在這里加壓裝置是一個(gè)壓迫可變形裝置的彈簧。
5、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的浸入絕緣液體的電器，在這里可變形裝置是一個(gè)與液罐一起形成接收容積的韌性薄片。
6、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的浸入絕緣液體的電器，在這里可變形裝置是一與液罐一起形成接收容積的波紋管。
7、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的浸入絕緣液體的電器，在這里可變形裝置是一氣球狀構(gòu)件，加壓裝置是放入氣球狀構(gòu)件的被加壓氣體。
8、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求7的浸入絕緣液體的電器，在這里氣球狀構(gòu)件被包含在液罐中。
9、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求7的浸入絕緣液體的電器，在這里浸入絕緣液體的電器包括一與液罐相通的箱，氣球狀構(gòu)件被包含在箱內(nèi)。
10、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的浸入絕緣液體的電器，在這里絕緣液體是不可燃的。
11、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的浸入絕緣液體的電器，在這里絕緣液體是全氟碳液體(perfluorocarbon)。
12、一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的浸入絕緣液體的電器，在這里浸入絕緣液體的電器進(jìn)一步包括一第二液罐和一壓力響應(yīng)排出閥，該閥只有當(dāng)液罐的壓力是大于所預(yù)定的度數(shù)為使液罐壓力降低時(shí)才將第二液罐與液罐連通起來(lái)。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)浸入絕緣液體的電器其組成為，一個(gè)電器，一個(gè)包含該電器的密封液罐，被安置在電器與液罐間的絕緣液體，在這里，液罐包括可變形裝置，氣體和液體不能通過(guò)該裝置，該裝置的形狀是可變化的使得一個(gè)能接收液罐與電器間的絕緣液體的接收容積也是可變化的，絕緣液體完全充滿(mǎn)液罐中的這個(gè)接收體積，浸入絕緣液體的電器進(jìn)一步的組成有加壓裝置，該裝置用于調(diào)節(jié)可變形裝置，使得液罐中的絕緣液體的壓力被保持在一適當(dāng)程度用以防止絕緣液體汽化。
文檔編號(hào)H01F27/14GK1048767SQ9010451
公開(kāi)日1991年1月23日 申請(qǐng)日期1990年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月10日
發(fā)明者中武良二, 上野善人, 坂元健, 遠(yuǎn)藤馨 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所