CN103370752B - 具有带互锁构件的芯部框架的变压器 - Google Patents

Abstract

一种具有槽和接片芯部框架组件的配电变压器。芯部框架(17)包围具有至少一个相的变压器芯部(11)并且提供对变压器的芯部轭和端构件的压缩以将组件连结在一起。芯部框架的第一和第二夹具(10，24)包含用于带有接片(18，28)的纵向侧支撑(20)的接收槽(34)从而在连接时产生互锁。对于更大变压器，带有接片的侧支撑可以可替换地包括端板、凸轮和带有接片的锁定板的子组件从而包括坚固锁定机制。

Description

具有带互锁构件的芯部框架的变压器

技术领域

本申请涉及变压器并且更具体地涉及用于变压器芯的支撑。

背景技术

用于配电变压器内芯的框架用于夹持和压缩芯部的顶轭和底轭，由此将芯部保持在一起的目的。常规变压器芯部框架的构造通常涉及螺栓连接、焊接或者接合销以实现芯部框架的组成构件的机械互锁。生产这样的芯部框架成本高并且劳动密集。因而需要一种更简单并且更易于生产的新型芯部框架。本发明涉及这样的改进的芯部框架。

发明内容

本发明涉及一种具有槽和接片(slot-and-tab)互锁芯部框架的配电变压器。芯部框架包围具有一个或者多个芯部支柱(core limbs)的铁磁芯。芯部框架由第一和第二夹具以及侧支撑形成。芯部框架的第一夹具具有相互平行定位的两个板并且压缩芯部的第一轭。芯部框架的第二夹具具有相互平行定位的两个板并且压缩芯部的第二轭。第一和第二夹具中的板中的每个板具有形成于每个相对端部中的槽。

芯部框架的侧支撑每个均具有第一和第二端部，该第一和第二端部具有从侧边向外延伸的接片。通过将每个侧支撑的第二端部的接片定位到第二夹具的接收槽中来组装芯部框架。线圈组件被放置于每个芯部支柱之上，并且在多于一个芯部支柱存在时，外部的芯部支柱和侧支撑一起接收一个线圈组件。每个侧支撑的第一端部的接片放置到第一夹具的接收槽中并且在夹具与侧支撑之间产生互锁，将芯部框架保持在一起。

对于更大的变压器，侧支撑应当能够保持更多重量。更重的变压器中的侧支撑可以使用锁定板、凸轮和主板来组装以加固芯部框架。锁定板具有在中心附近形成的孔。主板具有在每个相对端附近形成的孔。每个侧支撑具有使用四个凸轮来紧固到主板的两个锁定板。每个凸轮具有圆周不同的两个圆端。具有更大圆周的凸轮端放置到主板开口中。具有更小圆周的凸轮端放置到锁定板开口中。凸轮将锁定板紧固至主板以形成组装的侧支撑。

一旦组装，加固的芯部框架的侧支撑具有从每个相对边向外延伸的两个接片，因而第一和第二板每个在每个相对端上具有两个对应的槽用于接收接片。通过将侧支撑的第二端的接片定位在第二夹具的板的对应接收槽中来组装芯部框架。线圈组件放置于每个芯部支柱之上，并且当多于一个芯部支柱存在时，外部的芯部支柱和侧支撑一起接收线圈组件。侧支撑的第一端的接片放置在第一夹具的板的对应接收槽中并且形成互锁，从而将芯部框架连结在一起。

附图说明

在附图中图示结构实施例，这些实施例与以下提供的具体描述一起描述具有槽和接片互锁芯部框架的配电变压器的示例性实施例。本领域普通技术人员将理解可以将一个部件设计为多个部件或者可以将多个部件设计为单个部件。

另外，在附图和以下描述中，贯穿附图和书面说明书相应地用相同标号指示相似部分。可以不按比例绘制附图，并且为了便于图示而可以夸大某些部分的比例。

图1是根据本发明的第一实施例构造的具有第一芯部框架的第一配电变压器的前透视图；

图2示出第一配电变压器的前视图，且线圈绕组被移除并且芯部的一部分为虚拟；

图3是第一芯部框架的侧支撑之一的侧视图；

图4是图2的第一配电变压器的侧视图，该图示出第一芯部框架的侧支撑之一的接片与夹具之间的连接；

图5示出根据本发明的第二实施例构造的具有第二芯部框架的第二配电变压器的前透视图；

图6示出第二配电变压器的前视图，且线圈绕组被移除并且芯的一部分为虚拟；并且

图7是图6的第二配电变压器的侧视图，该图示出芯部框架的组装的侧支撑，该侧支撑包括主板、凸轮和锁定板。

具体实施方式

在本发明中，槽和接片互锁取代螺栓连接或者焊接的劳动密集方面并且导致芯部框架组装所需要的更少生产时间。本发明也减少组件中所需件数。槽和接片互锁机制在更小、更轻重量的变压器中有用，而利用具有主板、凸轮和锁定板的支撑构件子组件的槽和接片变压器芯部框架的一个实施例在更大、更重变压器中优选。框架组装中的更低成本和更少劳动是本发明的主要目的。

本发明涉及具有芯部11的配电变压器15、50，该芯部由本发明的改进的芯部框架17支撑。配电变压器15、50可以是单相或者多相(例如三相)。此外，配电变压器15、50可以是干燥或者流体填充。如果配电变压器15、50是流体填充，则配电变压器包括其中放置芯部和芯部框架的由电介质流体填充的罐。配电变压器15、50的芯部11包括诸如晶粒取向硅钢或者非晶金属的磁性渗透材料的薄的堆叠的叠层。叠层通常布置成堆，从而使得芯部具有在水平放置的一对轭之间竖直放置的一个或者多个立柱或者支柱。在三相变压器中，芯部支柱和轭通常连接以形成一对芯部窗口。线圈组件32放置于每个芯部支柱周围并且包括初级和次级线圈绕组。经常沿着芯部支柱的长度同心布置初级和次级线圈绕组。可替换地，初级和次级绕组可以沿着每个芯部支柱的长度装配于彼此上方。绕组32尽可能完全填充芯部窗口而不允许接触相邻绕组。变压器芯部装入芯部框架内。

现在参照图1，示出根据本发明的第一实施例构造的第一配电变压器15。第一配电变压器15具有第一芯部框架17，该第一芯部框架包括第一和第二夹具10、24以及第一和第二侧支撑20、26。第一和第二夹具10、24以及第一和第二侧支撑20、26可以由与芯部11不同的材料构造。例如第一和第二夹具10、24以及第一和第二侧支撑20、26可以包括具有与晶粒取向硅钢或者非晶金属不同的磁特性的常规非电级碳钢。第一芯部框架的第一夹具10包括一对第一板12，每个第一板具有相对端部。在端部中的每个端部中形成接收槽34。第一板12相互平行定位，每个第一板在芯部11的第一轭16的每侧上。如图1中所示，第一夹具10接触并压缩芯部的第一轭16。

第一芯部框架17的第二夹具24包括一对第二板14，每个第二板具有相对端部。在端部中的每个端部中形成接收槽34。第二板14相互平行定位，每个第二板在芯部11的第二轭30的每侧上。第二夹具24接触并压缩芯部的第二轭30。

现在参照图2，示出第一芯部框架17的前视图，且线圈绕组32被移除并且芯部的一部分为虚拟。第一和第二板12、14在每个相对端上具有接收槽并且分别包围第一和第二轭16、30。芯部支柱38、40、42放置于轭16、30之间。为了维持压缩第一和第二夹具10、24在芯部11上，第一和第二板12、14具有孔44以接收螺栓、固定销或者焊接件。

如先前描述，第一芯部框架具有第一侧支撑20和第二侧支撑26。现在参照图3，详细示出具有第一接片18和第二接片28的侧支撑20或者26。每个侧支撑具有相对侧边以及相对的第一和第二端部。每个侧支撑的第一端部具有从侧边向外延伸的第一接片18。每个侧支撑的第二端部具有从侧边向外延伸的第二接片28。

通过将第一和第二侧支撑20、26的第二接片28放置到第二夹具的第二板的接收槽34中从而压缩芯部的第二轭30来组装第一芯部框架。包括初级和次级绕组的线圈组件32放置于芯部支柱38、40、42之上。如图1中所示，外部的芯部支柱38、42和侧支撑20、26进行接触并且一起接收线圈组件。第一和第二侧支撑的第一接片18放置到第一夹具的第一板12的接收槽34中从而压缩芯部的第一轭16。现在参照图4，示出在侧支撑的接片18、28与夹具的槽34之间的连接侧视图。

现在参照图5，示出根据本发明的第二实施例构造的第二配电变压器50。第二配电变压器具有第二芯部框架55，该第二芯部框架包括第一和第二夹具54、62以及第一和第二侧支撑51、53。第一和第二夹具54、62以及第一和第二侧支撑51、53可以用与在第一配电变压器15中描述的相同方式由与芯部11不同的材料构造。第二芯部框架55的第一夹具54包括一对第一板52，每个第一板具有相对端部。在端部中的每个端部中形成两个接收槽64。第一板52相互平行定位，每个第一板在第一轭16的每侧上。如图5中所示，第一夹具54接触并压缩芯部11的第一轭16。

第二芯部框架55的第二夹具62包括一对第二板58，每个第二板具有相对端部。在端部中的每个端部中形成两个接收槽64。第二板58相互平行定位，每个第二板在第二轭30的每侧上。第二夹具62接触并压缩芯部11的第二轭30。

如图5中所示，第二芯部框架55具有第一侧支撑51和第二侧支撑53这两个侧支撑。第二芯部框架55的侧支撑51、53每个包括连接至主板66的第一和第二锁定板59、60。通过使用凸轮56将主板66连接至第一和第二锁定板59、60来组装侧支撑51、53，每个凸轮具有不同圆周的圆端。每个凸轮56的第一端具有比第二端更大的圆周。主板66具有相对端部，其中在每个端部中形成至少两个开口70用于接收凸轮56的第一端。锁定板59、60中的每个锁定板具有在中心附近形成至少两个开口68用于接收凸轮56的第二端。凸轮56将锁定板59、60和主板66紧固在一起以形成侧支撑。在组装之后，第二芯部框架的侧支撑51、53具有两个相对端部，具有两个接片从每个侧边延伸从而导致第一端部具有四个第一接片72而第二端部具有四个第二接片74。

现在参照图7，示出侧支撑51或者53的侧视图，具有使用四个凸轮56来紧固至主板66的第一和第二锁定板59、60。随着变压器的重量增加，可能有必要增加第一和第二侧支撑的每端上的凸轮数目至三个或者四个。通过添加附加凸轮来提供的增加的接触表面可以导致芯部框架的更坚固互锁。以相同方式，可以随着变压器的重量增加而增加侧支撑51、53的第一和第二端的每个侧边上的接片72、74的数目以及第一和第二板52、58的每个相对端中形成的槽64的对应数目。

通过将第一和第二侧支撑51、53的四个第二接片74放置到第二夹具62的第二板58的接收槽64中从而压缩芯部11的第二轭30来组装第二芯部框架55。包括初级和次级绕组的线圈组件32放置于芯部支柱38、40、42之上。如图5中所示，外部的芯部支柱38、42和侧支撑51、53进行接触并且一起接收线圈组件32。组装的第一和第二侧支撑51、53的四个第一接片72放置到第一夹具54的第一板52的接收槽64中从而压缩芯部11的第一轭16。

尽管本申请举例说明具有槽和接片互锁芯部框架的配电变压器的各种实施例，并且尽管已经相当详细地描述这些实施例，但是申请人的意图不是约束或者以任何方式限制所附权利要求的范围为这样的细节。附加优点和修改将容易为本领域技术人员所明白。因此，本发明在它的更广义方面不限于所示出和所描述的具体细节、代表性实施例和示例性实例。因而，可以脱离这样的细节而不脱离申请人的总体发明概念的精神或范围。

Claims (20)

1.一种配电变压器，包括：

铁磁芯，包括在第一与第二轭之间延伸的至少一个支柱；

装配于至少一个支柱的至少一个线圈组件；

用于保持所述铁磁芯的框架，所述框架包括：

第一夹具，包括所述第一轭放置于其间的一对第一板，所述第一板中的每个第一板具有相对端部，每个所述端部具有形成于其中的槽；

第二夹具，包括所述第二轭放置于其间的一对第二板，所述第二板中的每个第二板具有相对端部，每个所述端部具有形成于其中的槽；

第一和第二侧支撑，每个侧支撑具有相对的侧边以及相对的第一和第二端部，所述第一端部具有分别从所述侧边向外延伸的第一接片，并且所述第二端部具有分别从所述侧边向外延伸的第二接片；并且

其中所述第一和第二侧支撑的所述第一接片分别放置于所述第一夹具的所述第一板的所述槽中，并且所述第一和第二侧支撑的所述第二接片分别放置于所述第二夹具的所述第二板的所述槽中。

2.根据权利要求1所述的配电变压器，其中所述第一和第二侧支撑中的每个侧支撑与所述铁磁芯的至少一个支柱接触。

3.根据权利要求2所述的配电变压器，其中至少一个支柱包括第一和第二支柱，并且其中所述第一侧支撑与所述第一支柱接触，并且所述第二侧支撑与所述第二支柱接触。

4.根据权利要求3所述的配电变压器，其中至少一个支柱进一步包括放置于所述第一与第二支柱之间的第三支柱。

5.根据权利要求4所述的配电变压器，其中至少一个线圈组件包括分别装配至所述第一、第二和第三支柱的第一、第二和第三线圈组件。

6.根据权利要求5所述的配电变压器，其中所述第一侧支撑穿过所述第一线圈组件延伸，并且所述第二侧支撑穿过所述第二线圈组件延伸。

7.根据权利要求6所述的配电变压器，其中所述第一、第二和第三线圈组件中的每个线圈组件包括围绕次级绕组放置的初级绕组。

8.根据权利要求4所述的配电变压器，其中所述第一和第二轭以及所述第一、第二和第三支柱每个包括叠层堆。

9.根据权利要求8所述的配电变压器，其中所述框架的所述第一板、所述第二板以及所述第一和第二侧支撑每个包括具有与所述铁磁芯的所述叠层不同的磁特性的材料。

10.根据权利要求9所述的配电变压器，其中所述铁磁芯的所述叠层包括晶粒取向硅钢，并且其中所述框架的所述第一板、所述第二板以及所述第一和第二侧支撑包括常规碳钢。

11.根据权利要求1所述的配电变压器，其中在所述第一和第二侧支撑中的每个侧支撑中，所述第一端部具有从所述侧边中的每个侧边向外延伸的两个第一接片，并且所述第二端部具有从所述侧边中的每个侧边向外延伸的两个第二接片，因此所述第一端部包括四个第一接片而所述第二端部包括四个第二接片；

其中在所述第一夹具中，所述第一板中的每个第一板具有形成于每个端部中的两个槽；

其中在所述第二夹具中，所述第二板中的每个第二板具有形成于每个端部中的两个槽；并且

其中所述第一侧支撑的所述四个第一接片分别放置于所述第一夹具的所述第一板的第一端中的所述槽中，并且所述第二侧支撑的所述四个第一接片放置于所述第一夹具的所述第一板的第二端中的所述槽中；并且

其中所述第一侧支撑的所述四个第二接片分别放置于所述第二夹具的所述第二板的第一端中的所述槽中，并且所述第二侧支撑的所述四个第二接片分别放置于所述第二夹具的所述第二板的第二端中的所述槽中。

12.根据权利要求11所述的配电变压器，其中所述第一和第二侧支撑中的每个侧支撑包括紧固至主板的第一和第二锁定板。

13.根据权利要求1所述的配电变压器，其中所述第一和第二侧支撑中的每个侧支撑包括紧固至主板的第一和第二锁定板。

14.根据权利要求13所述的配电变压器，其中在所述第一和第二侧支撑中的每个侧支撑中，所述第一锁定板包括所述第一接片，并且所述第二锁定板包括所述第二接片。

15.根据权利要求12所述的配电变压器，其中在所述第一和第二侧支撑中的每个侧支撑中，所述第一和第二锁定板每个由一个或者多个凸轮紧固至所述主板，每个凸轮包括圆形的第一和第二端。

16.根据权利要求15所述的配电变压器，其中关于所述第一和第二锁定板中的每个锁定板，布置每个凸轮使得所述第一端放置于所述主板中的开口中并且所述第二端放置于所述锁定板中的开口中。

17.根据权利要求16所述的配电变压器，其中在每个凸轮中，所述第一端具有比所述第二端更大的圆周。

18.一种形成配电变压器的方法，包括：

a.提供铁磁芯，所述铁磁芯包括在第一与第二轭之间延伸的至少一个支柱；

b.形成用于保持所述铁磁芯的框，包括：

提供第一和第二侧支撑，每个侧支撑具有相对侧边以及相对第一和第二端部，所述第一端部具有分别从所述侧边向外延伸的第一接片，并且所述第二端部具有分别从所述侧边向外延伸的第二接片；

提供一对第一板，所述第一板中的每个第一板具有相对第一和第二端部，每个所述端部具有形成于其中的槽；

提供一对第二板，所述第二板中的每个第二板具有相对第一和第二端部，每个所述端部具有形成于其中的槽；

将所述第一板中的一个第一板放置于所述第一轭的一侧上；

将所述第一板中的另一第一板放置于所述第一轭的另一侧上；

将所述第二板中的一个第二板放置于所述第二轭的一侧上；

将所述第二板中的另一第二板放置于所述第二轭的另一侧上；

将所述第一侧支撑的所述第一接片中的一个第一接片放置到所述第一板中的一个第一板的所述第一端部中的所述槽中；

将所述第一侧支撑的所述第一接片中的另一第一接片放置到所述第一板中的另一第一板的所述第一端部中的所述槽中；

将所述第二侧支撑的所述第一接片中的一个第一接片放置到所述第一板中的一个第一板的所述第二端部中的所述槽中；

将所述第二侧支撑的所述第一接片中的另一第一接片放置到所述第一板中的另一第一板的所述第二端部中的所述槽中；

将所述第一侧支撑的所述第二接片中的一个第二接片放置到所述第二板中的一个第二板的所述第一端部中的所述槽中；

将所述第一侧支撑的所述第二接片中的另一第二接片放置到所述第二板中的另一第二板的所述第一端部中的所述槽中；

将所述第二侧支撑的所述第二接片中的一个第二接片放置到所述第一板中的一个第一板的所述第二端部中的所述槽中；并且

将所述第二侧支撑的所述第二接片中的另一第二接片放置到所述第二板中的另一第二板的所述第二端部中的所述槽中；并且

c.装配至少一个线圈组件于至少一个支柱。

19.根据权利要求18所述的方法，其中至少一个支柱包括第一、第二和第三支柱，并且至少一个线圈组件包括第一、第二和第三线圈组件，并且其中所述装配至少一个线圈组件的步骤包括分别装配所述第一、第二和第三线圈组件于所述第一、第二和第三支柱。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述装配所述第一线圈组件包括将所述第一线圈组件放置于所述第一支柱和所述第一侧支撑之上；并且其中所述装配所述第二线圈组件包括将所述第二线圈组件放置于所述第二支柱和所述第二侧支撑之上。