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CN102792397B - 具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱上的至少两个线圈的装置 - Google Patents

具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱上的至少两个线圈的装置 Download PDF

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CN102792397B
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Abstract

提出一种具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱(7)上的至少两个线圈(1、4)的装置，其中每个线圈具有在径向上上下相叠地布置的至少两个绕组(2、3、5、6)，且在绕组(2、3、5、6)之间设置屏障。邻近的线圈(1、4)的屏障(9~13，15~19)互相径向偏移地布置，且屏障的边缘区域(9~13，15~19)梳状地彼此交叉。备选地，邻近的线圈(1、4)的相互直接相对的区域的屏障(21~25，27~31)交替地缩短和延长，使得一个线圈(1)的缩短的屏障(21、23、25)总是与另一个线圈(4)的延长的屏障(27、29、31)相对，以及相反地，一个线圈(1)的延长的屏障(22、24)总是与另一个线圈(4)的缩短的屏障(28、30)相对，且在每个线圈(1、4)中，缩短的屏障跟在延长的屏障之后。备选地，部分屏障设计成绝缘环(34/35、38/39、43/44、47/48)的形式，绝缘环附加地围绕绕组(2、3、5、6)的垂直于绕组轴(W)而布置的端面。

Description

具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱上的至少两个线圈的装置
技术领域
本发明涉及一种具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱上的至少两个线圈的装置，其中，每个线圈具有在径向上相互嵌套地布置的至少两个绕组并且在绕组之间设置屏障。
背景技术
一种应用是在线圈和变压器中、尤其是在干式变压器中给出。
在变压器中，通常将两个或更多个线圈在轴向上上下相叠地布置在一个芯柱上，其中每个线圈具有内绕组或低压绕组以及外绕组或高压绕组。关于足够的电压强度所需要的两个线圈之间的间距根据线圈的连接来计算。另外，通常在线圈的内绕组和外绕组之间布置屏障，该屏障将防止两个绕组之间的电闪络。
对此，图4中示出通过根据现有技术的具有至少两个线圈的装置的横截面。可看到芯柱7，在芯柱7上在轴向上上下相叠地布置有第一线圈1和第二线圈4。第一线圈1具有在径向上相互嵌套地布置的两个绕组2、3，其中绕组2也称为内绕组或低压绕组，且绕组3也称为外绕组或高压绕组。第二线圈4具有在径向上相互嵌套地布置的两个绕组5、6，其中绕组5也称为内绕组或低压绕组，且绕组6也称为外绕组或高压绕组。
在第一线圈1的内绕组2和外绕组3之间布置有多个屏障51，以可靠地防止绕组2、3两者之间的电闪络。以类似的方式和方法，在第二线圈4的内绕组5和外绕组6之间布置有多个屏障52，以可靠地防止绕组5、6两者之间的电闪络。
线圈1、4两者之间的、依赖于线圈的连接和电压差而预先确定的轴向间距用A1标明(在内绕组2、5之间测量)。屏障突出(即屏障在垂直于绕组轴W而布置的绕组端面上的突出)用B标明(在绕组3和屏障51之间测量或在绕组6和屏障52之间测量)。
具体地，对于较高的电压或电压差，在各个线圈的绕组上必要的屏障突出比较大，并因此导致芯柱的延长—参见必要的芯柱长度L1。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种相对于必要的尺寸优化的、具有在共同的芯柱上在轴向上上下相叠地布置的至少两个线圈的装置。
根据第一实施方式，按照本发明，如下地解决该任务：提供一种具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱上的至少两个线圈的装置，其中每个线圈具有在径向上相互嵌套地布置的至少两个绕组，且在所述绕组之间设置屏障以防止所述绕组之间的电闪络，而邻近的线圈的屏障互相径向偏移地布置且屏障的边缘区域梳状地彼此交叉。
根据第二实施方式，按照本发明，如下地解决该任务：提供一种具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱上的至少两个线圈的装置，其中每个线圈具有在径向上相互嵌套地布置的至少两个绕组，且在所述绕组之间设置屏障以防止所述绕组之间的电闪络，而邻近的线圈的相互直接相对的区域的屏障交替地缩短和延长，使得一个线圈的缩短的屏障总是与另一个线圈的延长的屏障相对，以及相反地，一个线圈的延长的屏障和另一个线圈的缩短的屏障相对，且在每个线圈中，缩短的屏障跟在延长的屏障之后。
根据第三实施方式，按照本发明，如下地解决该任务：部分屏障设计成绝缘环的形式，绝缘环附加地围绕绕组的垂直于绕组轴而布置的端面。
利用本发明可实现的优点尤其在于，能够减少线圈或变压器的芯柱长度，这导致总体上更紧凑的线圈或变压器结构。屏障装置设计成避免从位于外部的绕组到位于内部的绕组的电闪络，尽管线圈相互间的轴向间距被缩短。
本发明的适宜的实施方式在从属权利要求中说明。
附图说明
以下参照在附图中示出的实施例解释本发明。附图中示出：
图1是通过根据第一实施方式的、具有至少两个线圈的优化装置的横截面，
图2是通过根据第二实施方式的、具有至少两个线圈的优化装置的横截面，
图3是通过根据第三实施方式的、具有至少两个线圈的优化装置的横截面，
图4是通过根据现有技术的、具有至少两个线圈的装置的横截面。
具体实施方式
图1中示出通过根据第一实施方式的、具有至少两个线圈的优化装置的横截面。可看到芯柱7，在芯柱7上在轴向上上下相叠地布置有第一线圈1和第二线圈4。第一线圈1具有在径向上相互嵌套地布置的两个绕组2、3，其中绕组2也称为内绕组且绕组3也称为外绕组。第二线圈4具有在径向上相互嵌套地布置的两个绕组5、6，其中绕组5也称为内绕组且绕组6也称为外绕组。芯柱7的中心轴与绕组轴W相同。
在第一线圈1的内绕组2和外绕组3之间布置有屏障9、10、11、12、13，以可靠地防止绕组2、3两者之间的电闪络。以类似的方式和方法，在第二线圈4的内绕组5和外绕组6之间布置有屏障15、16、17、18、19，以可靠地防止绕组5、6两者之间的电闪络。
这里，屏障9~13以及15~19布置在直径上(其中芯柱的中心轴=绕组轴W)，使得能够实现线圈1、4两者轴向接近而没有屏障接触。如所看到的那样，邻近的线圈的屏障互相径向偏移地布置，且屏障9~13以及15~19的边缘区域梳状地彼此交叉。在邻近的线圈1、4的屏障之间产生重叠区域U。这里屏障突出B相对于根据图4的实施方式没有改变。有利地，相比于轴向间距A1(参见图4)，产生减少的轴向间距A2。因此，产生降低的芯柱长度L2。
图2中示出通过根据第二实施方式的、具有至少两个线圈的优化布置的横截面。可看到芯柱7，在芯柱7上在轴向上上下相叠地布置有第一线圈1和第二线圈4。第一线圈1具有在径向上相互嵌套地布置的两个绕组2、3，其中绕组2也称为内绕组且绕组3也称为外绕组。第二线圈4具有在径向上相互嵌套地布置的两个绕组5、6，其中绕组5也称为内绕组且绕组6也称为外绕组。
在第一线圈1的内绕组2和外绕组3之间布置有屏障21、22、23、24、25，以可靠地防止绕组2、3两者之间的电闪络。以类似的方式和方法，在第二线圈4的内绕组5和外绕组6之间布置有屏障27、28、29、30、31，以可靠地防止绕组5、6两者之间的电闪络。
这里，线圈1、4两者的相互直接相对的区域的屏障21~25以及27~31交替地缩短和延长，使得一个线圈的缩短的屏障与另一个线圈的延长的屏障相对，且在一个线圈中，缩短的屏障跟在延长的屏障之后。在邻近的线圈1、4的屏障之间产生重叠区域。这样能够实现线圈1、4两者轴向接近而没有屏障接触。这里，延长的屏障的屏障突出B对应于根据图4的实施方式的屏障突出B。缩短的屏障21、28、23、30、25直接与延长的屏障27、22、29、24、31相对，而相对的屏障没有接触。有利地，产生相比于轴向间距A1(参见图4)减少的轴向间距A2。因此，产生降低的芯柱长度L2。
在图3中示出通过根据第三实施方式的、具有至少两个线圈的优化布置的横截面。可看到芯柱7，在芯柱7上在轴向上上下相叠地布置有第一线圈1和第二线圈4。第一线圈1具有在径向上相互嵌套地布置的两个绕组2、3，其中绕组2也称为内绕组且绕组3也称为外绕组。第二线圈4具有在径向上相互嵌套地布置的两个绕组5、6，其中绕组5也称为内绕组且绕组6也称为外绕组。
在第一线圈1的内绕组2和外绕组3之间布置有屏障33、36、37、40和作为屏障34/35、38/39的绝缘环，以可靠地防止绕组2、3两者之间的电闪络。以类似的方式和方法，在第二线圈4的内绕组5和外绕组6之间布置有屏障42、45、46、49和作为屏障43/44、47/48的绝缘环，以可靠地防止绕组5、6两者之间的电闪络。绝缘环34/35附加地围绕内绕组2的垂直于绕组轴W而布置的端面，绝缘环38/39附加地围绕外绕组3的垂直于绕组轴W而布置的端面，绝缘环43/44附加地围绕内绕组5的端面，绝缘环47/48附加地围绕外绕组6的端面。有利地，产生相比于轴向间距A1(参见图4)减少的轴向间距A3。因此，产生降低的芯柱长度L3。
一般来说，以下各点适用于以上解释的实施方式：
·以上描述的措施可适用于具有圆形、椭圆形或长方形的横截面的线圈1、4。
·屏障9~13、15~19、21~25、27~31、33~40、42~49由电绝缘塑料构成。
·邻近的线圈1、4的屏障9~13、15~19、21~25、27~31、33~40、42~49应该不接触，从而在这一位置不提供连续的爬电路径。
·屏障9~13、15~19、21~25、27~31、33~40、42~49能够包入线圈1、4中并因而自动按照线圈形状。另一方面，屏障9~13、15~19、21~25、27~31、33~40、42~49也能设计为预成型的组件—总是适应于线圈1、4的形状和尺寸。
·在内绕组2、5，各个屏障9~13、15~19、21~25、27~31、33~40、42~49以及外绕组3、6之间，可以布置条块（Leisten），以维持沿周缘限定的间距。
·附图在一定程度上被扭曲，以示出根据发明的原理并且关于线圈/绕组的尺寸和在绕组之间的示出的间距不是成比例的。
·在以上涉及实施方式中，示例性地总是应用5个屏障。对屏障数没有设置上限。根据图1的实施方式有单个屏障就能起作用，根据图2和图3的实施方式有两个屏障就能起作用。
明显地，对于屏障的配置，也可实现以上的实施方式的组合。具体地，关于在绕组之间的中间区域布置的屏障，根据图3的实施方式可与根据图1或图2的实施方式组合。
参考标号列表
1第一线圈
2第一线圈的内绕组
3第一线圈的外绕组
4第二线圈
5第二线圈的内绕组
6第二线圈的外绕组
7芯柱
8-
9屏障
10屏障
11屏障
12屏障
13屏障
14-
15屏障
16屏障
17屏障
18屏障
19屏障
20-
21屏障
22屏障
23屏障
24屏障
25屏障
26-
27屏障
28屏障
29屏障
30屏障
31屏障
32-
33屏障
34作为屏障的绝缘环
35作为屏障的绝缘环
36屏障
37屏障
38作为屏障的绝缘环
39作为屏障的绝缘环
40屏障
41-
42屏障
43作为屏障的绝缘环
44作为屏障的绝缘环
45屏障
46屏障
47作为屏障的绝缘环
48作为屏障的绝缘环
49屏障
50–
51屏障
52屏障
A1、A2、A3在两个线圈之间的轴向间距
B屏障突出
L1、L2、L3芯柱长度
U重叠区域
W绕组轴。

Claims (8)

1.一种具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱(7)上的至少两个线圈(1、4)的装置，其中每个线圈具有在径向上相互嵌套地布置的至少两个绕组(2、3、5、6)，且在所述绕组(2、3、5、6)之间设置屏障以防止所述绕组(2、3、5、6)之间的电闪络，其特征在于，邻近的线圈(1、4)的屏障(9~13，15~19)互相径向偏移地布置且所述屏障(9~13，15~19)的边缘区域梳状地彼此交叉。
2.根据权利要求1所述的具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱(7)上的至少两个线圈(1、4)的装置，其特征在于，所述屏障(9~13、15~19)被包入所述线圈(1、4)中并因而自动按照线圈形状。
3.根据权利要求1~2中任一项所述的具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱(7)上的至少两个线圈(1、4)的装置，其特征在于，所述屏障(9~13，15~19)设计为预成型的组件，其总是适应于所述线圈(1、4)的形状和尺寸。
4.根据权利要求1~2中任一项所述的具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱(7)上的至少两个线圈(1、4)的装置，其特征在于，在内绕组(2、5)、各个屏障(9~13、15~19)以及外绕组(3，6)之间布置条块，以维持沿着周缘限定的间距。
5.一种具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱(7)上的至少两个线圈(1、4)的装置，其中每个线圈具有在径向上相互嵌套地布置的至少两个绕组(2、3、5、6)，且在所述绕组(2、3、5、6)之间设置屏障以防止所述绕组(2、3、5、6)之间的电闪络，其特征在于，邻近的线圈(1、4)的相互直接相对的区域的屏障(21~25，27~31)交替地缩短和延长，使得一个线圈(1)的缩短的屏障(21、23、25)总是与另一个线圈(4)的延长的屏障(27、29、31)相对，以及相反地，一个线圈(1)的延长的屏障(22、24)总是与另一个线圈(4)的缩短的屏障(28、30)相对，且在每个线圈(1、4)中，缩短的屏障跟在延长的屏障之后。
6.根据权利要求5所述的具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱(7)上的至少两个线圈(1、4)的装置，其特征在于，所述屏障(21~25、27~31)被包入所述线圈(1、4)中并因而自动按照线圈形状。
7.根据权利要求5~6中任一项所述的具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱(7)上的至少两个线圈(1、4)的装置，其特征在于，所述屏障(21~25，27~31)设计为预成型的组件，其总是适应于所述线圈(1、4)的形状和尺寸。
8.根据权利要求5~6中任一项所述的具有在轴向上上下相叠地布置在共同的芯柱(7)上的至少两个线圈(1、4)的装置，其特征在于，在内绕组(2、5)、各个屏障(21~25、27~31)以及外绕组(3，6)之间布置条块，以维持沿着周缘限定的间距。
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