CN105551771A - 变压器 - Google Patents

Abstract

一种变压器，可包括围绕磁芯缠绕的绕组，绕组具有沿径向在绕组的外部和磁芯之间延伸的至少一个绕组部。绕组可包括至少一个第一导体和至少一个第二导体，在每个绕组部中第一导体和第二导体彼此径向相邻地布置，而且插入了绝缘层，其中在每个绕组部的长度的一部分，第一导体相对于第二导体径向向内布置，并且在每个绕组部的长度的另一部分，第一导体相对于第二导体径向向外布置。

Description

变压器

技术领域

本公开涉及包括围绕磁芯缠绕的绕组的变压器。

发明背景

变压器的基本目的为将处于一个电压的电变换为处于具有更高或更低值的另一电压的电。为了实现该电压变换，将导体缠绕在给磁通提供路径的芯上。变压器的导体可利用多种技术，例如螺旋形绕法、分层绕法、盘形绕法、箔式绕法、箔-盘形绕法等进行缠绕。

变压器绕组可包括缠绕在变压器的芯上的、唯一一个大且厚的导体。该方案的问题可以为导体沿径向的宽度可导致变压器中不期望的轴向涡流损耗。

这些涡电流由流过绕组的电流所生成的磁通引起，并且它们主要取决于磁通的模数和方向。

为了减少轴向涡流损耗，电力变压器绕组的导体可包括沿绕组的径向轴的、若干平行的扁平导体，来替代一个大且厚的导体。这些导体可以为平行的并沿绕组的总长度彼此径向相邻。

该方案的问题可以为可出现再循环电流，该再循环电流可导致额外损耗，并因此导致可提前使绝缘退化的过热，并因此导致电气故障。

本发明旨在提供一种变压器，通过使用若干平行的且径向相邻的导体改善变压器的性能，该变压器至少部分解决了上述缺陷。

发明内容

在第一方面，提供包括围绕磁芯缠绕的绕组的变压器。绕组具有沿径向在绕组的外部和磁芯之间延伸的至少一个绕组部。绕组包括至少一个第一导体和至少一个第二导体，在每个绕组部中第一导体和第二导体彼此径向相邻地布置，而且插入了绝缘层，其中在每个绕组部的长度的一部分，第一导体相对于第二导体径向向内布置，并且在每个绕组部的长度的另一部分，第一导体相对于第二导体径向向外布置。

在这样的绕组中，即该绕组包括至少一个第一导体和至少一个第二导体，二者在每个绕组部中彼此径向相邻地布置，而且插入了绝缘层，可减少取决于导体的径向宽度的、变压器的轴向损耗。

这样的配置，即在每个绕组部的长度的一部分，第一导体相对于第二导体径向向内布置，并且在每个绕组部的长度的另一部分，第一导体相对第二导体径向向外布置，导致第一导体和第二导体沿每个绕组部的长度的换位。这改善了变压器的性能，这是因为可减少再循环电流，因此可避免或也至少减少在导体中生成的额外损耗。

附图说明

下面将参照附图描述本公开的非限制性示例，在附图中：

图1示意性地示出了根据实施方式的变压器的绕组；

图2a-2c示意性地示出了根据示例的第一和第二导体之间的换位；

图3示意性地示出了根据另一示例的第一和第二导体之间的换位；

图4a-4b示意性地示出了根据示例的箔式绕组配置；

图5a-5b示意性地示出了根据示例的箔-盘形绕组配置。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据实施方式的变压器的绕组。变压器可以为任何已知的类型，例如干式变压器。变压器可包括绕组1。绕组1可包括至少一个绕组部，例如沿径向在绕组的外部与磁芯之间延伸的绕组部20。此外，绕组1可围绕磁芯(未示出)缠绕。

绕组1可由例如铜或铝的导电材料制成。绕组1可包括多个电绝缘的导体。

绕组1可具有箔-盘形绕组配置。在该配置中，每个绕组部可以为圆盘。所需的导体例如两个条带，可缠绕在沿绕组的轴向长度间隔开的多个这样的圆盘中。导体可以为长方形横截面，并且导体可沿径向彼此平行地缠绕，一个在另一个的顶部上，直到已经缠绕了每个盘所需的匝数为止。

在一些其它示例中，绕组1可具有箔式绕组配置。在该配置中，一个绕组部可以为箔。可以缠绕所需数量的导体箔，例如两个导体箔。导体箔可以为长方形横截面，并且导体箔可沿径向彼此平行地缠绕，一个在另一个的顶部上，直到已经缠绕了所需的匝数为止。

在示例中，绕组1可包括第一导体3例如第一导体箔或第一条带和第二导体4例如第二导体箔或第二条带。第一导体3和第二导体4可在绕组中彼此径向相邻地布置，而且插入了绝缘层(未示出)。通过该布置，可减少变压器中与导体的径向宽度有关的、不期望的轴向涡流损耗。

第一导体3和第二导体4可换位；导体的换位指的是第一导体3和第二导体4沿绕组部20以如下方式进行位置交换，即第一导体3的第一部分3a可相对于第二导体4径向向内放置并且第一导体3的第二部分3b可相对于第二导体4径向向外放置。通过沿绕组部20对导体的这种换位，可减少再循环电流，并因此可减少额外损耗和绕组过热。

导体中的至少一个例如第一导体3，可沿绕组部20的长度不连续。更具体地，第一导体3可包括第一部分3a和第二部分3b，其中在第一部分3a中，在绕组部的长度的一部分，第一导体相对于第二导体4径向向内布置，并且在第二部分3b中，在绕组部的长度的另一部分，第一导体相对于第二导体4径向向外布置。第一部分3a可包括第一中间端6并且第二部分3b可包括第二中间端7，其中两个端6、7意在彼此连接以允许电流在第一导体中流动。第二导体4可沿绕组部的长度连续。

第一导体3和第二导体4可以由例如铝或铜制成，但是一些其它的导体材料可能是可行的。

图2a-2c示出了第一导体3和第二导体4之间的换位的示例。在图2a中，如上文所解释的，第一导体3沿绕组部的长度可以是不连续的，并且具有第一中间端6和第二中间端7。第一导体3的两个分离部分或长度，其中每个以中间端6和7中的一个结束，布置在第二导体4的不同侧上，并且它们的端6和7意在连接在一起。该结构允许两个导体3和4之间的换位，即它们的相对径向位置的改变，使得每个导体沿绕组部的长度相对于另一导体径向向内布置并且沿绕组部的另一长度相对于另一导体径向向外布置。

第一中间端6可包括第一延长引出端10。延长引出端10可包括多个紧固件11，诸如螺钉、销钉、大头钉等。第二中间端7可包括第二延长引出端12。延长引出端12可包括多个孔(不可见)，其中紧固件11安装在该多个孔中以将第一导体与第二导体组装。

可提供绝缘层元件13以便在导体3和4中保持两个分离的电流路径。绝缘层13可由橡胶类聚合物和/或塑料制成，但是一些其他绝缘材料可能是可行的。

第一中间端6和第二中间端7可以与例如定心元件(未示出)对准，因此致使第一导体3的紧固件11与第二导体4的开口对准。这种方式，第一中间端6可紧固到第二中间端7的多个开口中，因此第一导体3的第一部分可以连接至第一导体3的第二部分。因此，第一导体3可从第二导体4的一侧通过至另一侧。该结构允许两个导体3和4之间的换位，即它们的相对径向位置的改变，以使得每个导体沿绕组部的长度相对于另一个导体径向向内布置并且沿绕组部的另一长度相对于另一导体径向向外布置。

在图2b中，可提供第一插座20和第二插座24。第一插座20可连接，例如焊接，至第一导体的第一中间端。第二插座24可连接，例如焊接，至第一导体的第二中间端。

第一插座20可包括第一支腿21、第二支腿22以及第一弯曲部23。第一弯曲部23可配置为将第一支腿21和第二支腿22接合。第二插座24可包括第一支腿25、第二支腿26以及第二弯曲部27。第二弯曲部27可配置为将第二插座24的第一支腿25和第二支腿26接合。

第二插座24可包括孔(未示出)，其中第一插座20的第一支腿21和第二支腿22可安装在该孔中，用于当第一支腿21、第二支腿22(并因此弯曲部23)安装在该孔中时与第二插座24形成电接触。可选地，用于形成电接触的孔可位于第一插座23中。

例如，可以提供用于连接器的锁定机构。锁定机构，例如夹具，可防止连接器不足够地接合，并可允许连接器容易地接合或脱离。

通过该布置，利用第一插座20和第二插座24可将第一导体的第一中间端连接至第二导体的第二中间端，因此第一导体可从第二导体的一侧通过到另一侧。该结构允许两个导体之间的换位，即它们的相对径向位置的改变，以使得每个导体沿绕组部的长度相对于另一导体径向向内布置并且沿绕组部的另一长度相对于另一导体径向向外布置。由于导体沿绕组部的这种换位，可减少再循环电流并因此可减少绕组过热。

第一插座20和第二插座24可以由铝或铜制成，但是一些其它的导体材料可能是可行的。

第一导体、第二导体以及绝缘层的结构和操作可以与图1和2a中所描述的相同。

在图2c中，插座的操作可以与图2b中所描述的相同。插座的结构也可与第一插座处对第二弯曲部29的包含和第二插座处对第二弯曲部28的包含相同。

图3示意性地示出了根据另一示例的第一导体3和第二导体4之间的换位。在图3中，第一导体3可包括第一引导通道31并且第二导体4可包括第二引导通道30。第一引导通道30和第二引导通道31可包括位于第一导体3和第二导体4的法面之下或之上或之间的凹槽切口。在该具体的示例中，第一引导通道30可包括在法面之上的凹槽切口并且第二引导通道31可包括在法面之下的凹槽切口。

此外，可以提供第一绝缘层32和第二绝缘层33。第一绝缘层32可沿绕组部的第一部分位于第一导体3和第二导体4之间，因此两个分离的电流路径可以沿绕组部的该第一部分保持在导体3和4中。按照同样的方式，第二绝缘层33可沿绕组部的第二部分位于第一导体3和第二导体4之间，因此两个分离的电流路径可以沿该第二部分保持在导体3和4中。

在该布置中，第一引导通道30可配置为与第二引导通道31配合，因此第一导体3可至少部分通过第二导体4。该结构允许两个导体之间的换位，即它们的相对径向位置的改变，以使得每个导体沿绕组部的长度相对于另一导体径向向内布置，并且沿绕组部的另一长度相对于另一导体径向向外布置。由于导体沿绕组部的这种换位，可减少再循环电流并因此可减少绕组过热。

在该具体实例中，已描述了第一和第二引导通道，但是在一些其它示例中，第一导体和第二导体之间的换位可通过位于第一和第二导体处的三个或更多个引导通道来执行。

第一绝缘层32和第二绝缘层33可以由橡胶类聚合物和/或塑料制成，但是一些其他的绝缘材料可能是可行的。

图4a-4b示意性地示出了根据示例的箔式绕组配置。在该配置中，变压器可包括可认为是箔的一个绕组部。在图4a中，第一导体3可以为第一导体箔并且第二导体可以为第二导体箔4。第一导体箔和第二导体箔可沿箔的径向相对于彼此间隔开。通过该布置，在箔的长度的一部分，第一导体箔可相对于第二导体箔径向向内布置，并且在箔的长度的另一部分，第一导体箔可相对于第二箔径向向外布置。

该结构允许两个导体箔之间的换位，即它们的相对径向位置的改变，以使得每个箔导体沿箔的长度相对于另一箔导体径向向内布置，并且相对于箔的另一长度径向向外布置。通过箔导体沿箔的这种换位，可减少再循环电流并因此可减少绕组过热。

图4b示出了绕组的剖视图。上文所解释的，在该示例中，变压器可包括可认为是箔的一个绕组部25。第一导体箔3和第二导体箔4可沿绕组的径向相对于彼此间隔开。在该剖视图中，第一导体箔3和第二导体箔4可以为长方形。

图5a-5b示意性地示出了根据示例的箔-盘形绕组配置。在该示例中，变压器可包括多个绕组部。每个绕组部可以为圆盘。在图5a中，第一导体3可以为第一条带并且第二导体4可以为第二条带。条带可沿绕组的径向相对于彼此间隔开来缠绕并且在沿绕组的轴向相对于彼此间隔开的多个圆盘中缠绕。对于每个圆盘，在圆盘的长度的一部分，第一条带可相对于第二条带径向向内布置，并且在圆盘的长度的另一部分，第一条带可相对于第二导体径向向外布置。此外，每对盘之间可以有间隔。在一些示例中，间隔可使用绝缘材料例如树脂填充。

图5b示出了绕组的剖视图。在该配置中，每个绕组部，如绕组部30，为圆盘。如上文所解释的，第一导体3可以为第一条带并且第二导体4可以为第二条带。在圆盘的长度的一部分，第一条带可相对于第二条带径向向内布置，并且在圆盘的长度的另一部分，第一条带可相对于第二条带径向向外布置。

尽管本文只公开了若干示例，但是其它的替代选择、修改、使用和/或等同物是可行的。此外，也覆盖了所描述的示例的所有可能的组合。因此，本公开的范围不应被具体示例限制，而应该仅通过所附权利要求的正确解读来确定。

Claims (15)

1.一种变压器，包括围绕磁芯缠绕的绕组，所述绕组具有沿径向在所述绕组的外部与所述磁芯之间延伸的至少一个绕组部，所述绕组包括至少一个第一导体和至少一个第二导体，在每个绕组部中所述第一导体和第二导体彼此径向相邻地布置，而且插入了绝缘层，其特征在于，在每个绕组部的长度的一部分，所述第一导体相对于所述第二导体径向向内布置，并且在每个绕组部的长度的另一部分，所述第一导体相对于所述第二导体径向向外布置。

2.根据权利要求1所述的变压器，其中所述第一导体沿每个绕组部的长度是不连续的，所述第一导体包括第一中间端和第二中间端。

3.根据权利要求2所述的变压器，其中所述第一中间端和所述第二中间端连接在一起，并且所述第一导体至少部分地从所述第二导体的一侧通过至另一侧。

4.根据权利要求3所述的变压器，其中所述第二中间端包括多个孔，并且所述第一中间端包括配置为安装在所述多个孔中的多个紧固件。

5.根据权利要求3所述变压器，包括焊接至所述第一中间端的第一插座和焊接至所述第二中间端的第二插座，每个插座具有第一支腿、第二支腿以及接合所述支腿的一个或多个弯曲部。

6.根据权利要求5所述的变压器，其中所述第一插座和所述第二插座由铝或铜制成。

7.根据权利要求1所述的变压器，其中所述第一导体和所述第二导体包括一个或多个引导通道，所述第一导体的引导通道配置为与所述第二导体的引导通道配合，并且所述第二导体的引导通道配置为允许所述第一导体至少部分地通过所述第二导体。

8.根据权利要求1至7中的任何权利要求所述的变压器，其中所述第一导体和所述第二导体由铝或铜制成。

9.根据权利要求1至8中的任何权利要求所述的变压器，其中所述第一导体和所述第二导体由不同的材料制成。

10.根据权利要求1至9中的任何权利要求所述的变压器，其中所述第一导体和所述第二导体的径向宽度在0.05mm和10mm之间，优选地在0.5mm到3mm之间。

11.根据权利要求10所述的变压器，其中所述第一导体和所述第二导体的径向宽度基本不同。

12.根据权利要求1至11中的任何权利要求所述的变压器，其中所述第一导体和所述第二导体的轴向高度在10mm和3000mm之间，优选地在20mm到1600mm之间。

13.根据权利要求12所述的变压器，其中所述第一导体和所述第二导体的轴向高度基本不同。

14.根据权利要求1至13中的任何权利要求所述的变压器，其中每个绕组部为圆盘，所述第一导体为第一条带并且所述第二导体为第二条带，以及在每个圆盘的长度的一部分，所述第一条带相对于所述第二条带径向向内布置，并且在每个圆盘的长度的另一部分，所述第一条带相对于所述第二条带径向向外布置。

15.根据权利要求1至13中的任何权利要求所述的变压器，其中一个绕组部为箔，所述第一导体为第一导体箔并且所述第二导体为第二导体箔，以及在所述箔的长度的一部分，所述第一导体箔相对于所述第二导体箔径向向内布置，并且在所述箔的长度的另一部分，所述第一导体箔相对于所述第二导体箔径向向外布置。