緊湊型三角形芯體變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的各方面大體涉及三相堆疊三角形變壓器芯體，其具有三個支腳及六個軛部件，其中所述支腳包括堆疊疊片。具體地說，本發(fā)明的各方面涉及堆疊三角形變壓器芯體的特殊布置與設(shè)計。
[0002]發(fā)明背景
目前的趨勢是減少變壓器的總擁有成本(TCO)。這對油浸式配電變壓器尤其至關(guān)重要，因為它們構(gòu)成全球電力基礎(chǔ)設(shè)施的主要部分。由于其接近消費者和維持供給的重要性，這些變壓器很少在滿載的情況下操作，因此空載損耗(或等效地，芯體損耗)在整個變壓器壽命損耗中的貢獻是顯著的。對油浸式配電變壓器的TCO的主要影響是空載或芯體損耗。影響TCO的另一個要素是變壓器材料成本。此外，變壓器的緊湊性也是期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，需要提供需要較少變壓器材料和/或降低空載或芯體損耗的緊湊型變壓器。這些目的的部分或全部至少在某種程度上是通過根據(jù)獨立權(quán)利要求1的堆疊三角形變壓器芯體、根據(jù)獨立權(quán)利要求13的變壓器及根據(jù)獨立權(quán)利要求14的方法來實現(xiàn)的。本發(fā)明的另外的方面、優(yōu)勢及特點從權(quán)利要求、描述及附圖中顯而易見。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種三相堆疊三角形變壓器芯體有三個支腳和在其之間的六個軛部件，其中所述支腳包括堆疊疊片。在垂直于中心變壓器芯體軸線的橫截面平面中，所述堆疊疊片定向在基本徑向方向上。在橫截面平面中，各個支腳具有兩個支腳半部，其中各個支腳半部具有多個外拐角，其面向相鄰支腳的相對應(yīng)的支腳半部。對于各個支腳半部而言，所述多個外拐角在相應(yīng)的直線上處于橫向公差A(yù)AR。所述橫向公差ΔΑ由ΔΑ<0.02XL給出，其中L是支腳橫截面的最大長度。對于各個支腳半部而言，這個支腳半部所限定的直線與相鄰支腳的相對應(yīng)的支腳半部所限定的直線是平行的。
[0005]本發(fā)明的另一個方面涉及一種變壓器，其包括變壓器箱，變壓器箱容納如上所述的變壓器芯體。
[0006]本發(fā)明的另一個方面涉及一種制造堆疊三角形變壓器的方法，所述方法包括:
a)提供包括堆疊疊片的三個支腳，其中在橫截面平面中，各個支腳具有兩個支腳半部；
b)將線圈繞組纏繞在所述至少三個支腳上；
c)將所述三個支腳與軛部件連接起來；
由此支腳定位成使得在垂直于中心變壓器芯體軸線的橫截面平面中，對于各個支腳而言，所述堆疊疊片定向在基本徑向方向上，并且
各個支腳半部具有多個外拐角，其面向其它支腳中的相應(yīng)支腳的相對應(yīng)的支腳半部，且對各個半部而言，所述外拐角在直線上處于橫向公差ΔΑ內(nèi)，
其中，對于各個支腳半部而言，這個支腳半部所限定的直線與相鄰支腳的相對應(yīng)的支腳半部所限定的直線是平行的，并且其中所述橫向公差ΔΑ由AA<0.02XL給出，其中L是支腳橫截面的最大長度。
[0007]有利的是，各個支腳半部的圓周的一部分，即面向相鄰支腳的相對應(yīng)的支腳半部的部分由直線近似。相鄰支腳的直線相互平行，因此在相鄰的支腳之間形成了大致恒定寬度的通道。這些通道允許線圈以省空間的方式纏繞在支腳周圍，使得相鄰支腳之間可保持短的距離。因此，可實現(xiàn)緊湊的設(shè)計以及可減少軛的材料。從而可減少變壓器總重量。從另一個角度看，一個優(yōu)勢是相對于相鄰支腳之間的距離，可以擴大支腳橫截面。因此可以減少芯體損耗。
[0008]此外，通過典型實施例所實現(xiàn)的近似圓形的填充覆蓋區(qū)更好地利用變壓器箱內(nèi)的空間。在本申請中，詞語“芯體的覆蓋區(qū)”被定義為在垂直于變壓器芯體軸線的橫截面平面中，由變壓器芯體的橫截面區(qū)域構(gòu)成的區(qū)域?！疤畛涓采w區(qū)”被定義為包圍覆蓋區(qū)的最小凸形區(qū)域。
[0009]此外，由于典型實施例的緊湊性，一方面需要較少的箱材料，另一方面減少了油浸式配電變壓器所需油量。
[0010]此外，相比于纏繞或混合纏繞-堆疊三角形芯體的生產(chǎn)過程，根據(jù)實施例的典型變壓器芯體的生產(chǎn)過程沒那么復(fù)雜。特別地，原則上可以使用標準機器制造三相堆疊三角形變壓器芯體的典型實施例。因此，相比于纏繞和混合纏繞-堆疊三角形芯體，根據(jù)實施例的典型堆疊三角形變壓器芯體的芯體制造機器的投資需求較少。
[0011]如上所述，在垂直于中心變壓器芯體軸線的橫截面平面中，堆疊疊片定向在基本徑向方向上。在這方面，詞語“堆疊疊片定向在基本徑向方向上”在本申請中被定義為使得，在圓的給定節(jié)段內(nèi)，至少一個疊片層基本定向在徑向方向上(如最多10%的偏差)。所有疊片可基本(如最多10%的偏差)平行。
[0012]此外，各個支腳橫截面有兩個半部，其中各個半部具有多個外拐角，其面向相鄰支腳的相對應(yīng)的支腳半部。在這方面，詞語“面向”被定義為使得存在未被支腳阻礙(但可能會被其它元件如線圈阻礙)的直接視線。因此，存在從這些外拐角中的各個到相鄰支腳的相對應(yīng)的支腳半部的至少某個部分的視線，在垂直于變壓器芯體軸線的橫截面平面中，它不穿過支腳。
[0013]詞語“外拐角”在本申請中被定義為在支腳橫截面的其余輪廓上暴露或從支腳橫截面的其余輪廓凸出的拐角。換句話說，在“外拐角”周圍的支腳橫截面的區(qū)域是局部凸形的。在實施例中，支腳橫截面輪廓具有超過疊片(超過單個疊片的厚度，即忽略單個疊片之間的任何微階梯)的幅度的輪廓階梯。在輪廓階梯內(nèi)，疊片在橫截面平面內(nèi)具有相同長度。相比之下，由輪廓階梯分開的相鄰疊片的疊片長度彼此不同。在這個實施例中，外拐角為輪廓階梯的外拐角。在實施例中，輪廓階梯包括至少五個疊片。
[0014]詞語“三角形”指變壓器芯體的三個支腳布置成使得，它們在橫截面平面中形成三角形的拐角，即它們不在直線上。該三角形優(yōu)選但不一定接近等邊三角形，使得三角形的任何一邊的長度都不會相對于三角形的平均邊長偏離30%以上。甚至更優(yōu)選的是，三角形基本上是等邊的(即邊長有最多5%的公差)。
[0015]下面描述了三相堆疊三角形變壓器芯體的典型實施例。除非另有規(guī)定，否則各個方面或?qū)嵤├梢越Y(jié)合本文描述的任何其它方面或?qū)嵤├?br>[0016]根據(jù)一個典型方面，“多個外拐角”是連續(xù)的外拐角，如成組的至少三個連續(xù)外拐角、成組的至少五個連續(xù)外拐角，和/或成連續(xù)組的面向相鄰支腳的相對應(yīng)的支腳半部的所有外拐角中的至少80%。
[0017]根據(jù)實施例，支腳的疊片由金屬片組成，所述金屬片可具有如在0.02毫米的下限值和I毫米的上限值之間的任何厚度。典型的厚度值介于0.20和0.35毫米之間。
[0018]根據(jù)實施例，支腳基本上形成菱形或鉆石狀形狀。這里的“基本”指從橫截面平面看，支腳的所有但最多四個外拐角布置在菱形或鉆石形上，最多ΛΑ的公差。典型地，所述菱形或鉆石狀形狀的相對的拐角分別限定支腳的縱向軸線C和垂直于縱向軸線C的軸線M0
[0019]根據(jù)變壓器芯體的進一步典型實施例，菱形或鉆石狀形狀的內(nèi)角β (貝它)大約是120° ( “大約”指在典型的公差內(nèi)，如±5° )。
[0020]根據(jù)典型實施例，各個支腳布置成不顯著從其支腳半部的直線突出向相應(yīng)的相鄰支腳。在這里，“顯著”指“超過ΛΑ的公差”。因此，相鄰支腳的直線在這些支腳之間形成通道。
[0021]外拐角位于直線上最多達公差ΔΑ的支腳輪廓的部分也被稱為支腳輪廓的平直部分。根據(jù)實施例，支腳橫截面的外部輪廓的所述兩個基本平直部分的各個長度是支腳橫截面的總外部輪廓長度的至少25%。
[0022]根據(jù)實施例，橫向公差ΔΑ由ΔΑ彡0.02 X L給出。備選地或另外，橫向公差(也)可由ΔΑ彡2毫米給出。
[0023]根據(jù)實施例，平行直線之間的距離A由A彡L給出或甚至由AS 0.7 X L給出。
[0024]根據(jù)實施例，在垂直于變壓器芯體軸線的平面中的支腳橫截面具有在支腳的徑向方向上的最大寬度與支腳的圓周方向上的最大長度的長寬比，其大于0.6且小于0.9。典型地，支腳在徑向方向上的最大寬度是從變壓器芯體軸線穿過支腳橫截面的質(zhì)心繪制的直線的方向上的支腳的延伸。
[0025]詞語“在圓周方向上”在本申請中被定義為在橫截面平面中以變壓器芯體軸線作為中心的圓的圓周上的切向直線所給定的方向。
[0026]根據(jù)實施例，變壓器芯體支腳各具有大于0.6且小于0.9的長寬比。
[0027]根據(jù)實施例，支腳橫截面在沿著變壓器軸線的支腳的軸向長度的超過50%或甚至超過75%上是均勻的。
[0028]根據(jù)實施例，支腳關(guān)于它們在垂直于變壓器芯體軸線的橫截面平面中的圓周方向上的軸線是對稱的(即鏡像對稱)。典型地在圓周方向上的所述軸線是支腳橫截面的縱向軸線。此外，典型地支腳橫截面的質(zhì)心位于所述縱向軸線上。通過提供具有對稱變壓器芯體支腳的變壓器，用于變壓器的制造過程得到簡化。
[0029]根據(jù)變壓器芯體的另一個典型實施例，支腳關(guān)于它們在垂直于變壓器芯體軸線的橫截面平面中的圓周方向上的縱向軸線是不對稱的。典型地，根據(jù)具有不對稱的支腳的實施例，支腳橫截面的質(zhì)心不在所述縱向軸線上。特別地，根據(jù)具有不對稱的支腳的變壓器芯體的典型實施例，其特征在于支腳橫截面的質(zhì)心從縱向支腳軸線向變壓器芯體軸線偏移。不對稱的形狀允許使變壓器覆蓋區(qū)更靈活地適應(yīng)于相應(yīng)的需