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CN110853898A - 变压器及变压器加工工艺 - Google Patents

变压器及变压器加工工艺 Download PDF

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CN110853898A
CN110853898A CN201911149325.5A CN201911149325A CN110853898A CN 110853898 A CN110853898 A CN 110853898A CN 201911149325 A CN201911149325 A CN 201911149325A CN 110853898 A CN110853898 A CN 110853898A
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CN
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transformer
insulating layer
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庄加才
徐君
刘威
苏金国
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Sungrow Power Supply Co Ltd
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Sungrow Power Supply Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种变压器及变压器加工工艺，其中包括两个并列布置的线圈单元，线圈单元包括内线圈及套设在内线圈外侧的外线圈，外线圈外侧包裹有外线圈半导电层，内线圈外侧包裹有内线圈半导电层，线圈单元整体浇注有绝缘层。在本申请提供的变压器中，通过设置外线圈半导电层和内线圈半导电层，可以有效地改善因为线圈结构不规则引起的局部场强过高问题，解决钢性材料在浇筑体内发热导致线包开裂的情况，因此，本申请提供的变压器的安全性提高。

Description

变压器及变压器加工工艺
技术领域
本发明涉及电器加工技术领域，特别涉及一种环氧浇注变压器。本发明还涉及一种变压器加工工艺。
背景技术
在现有的配电网络中，高压电通过配电变压器降压后提供给各负载使用。配电变压器是其中的一个非常重要的部件。传统的配电变压器存在很多缺陷，例如体积大，重量重，空载损耗大，对故障不能自动隔离，输出易受电网的干扰，等等。
在变压器加工过程中，需要将铁芯，绕组，绝缘垫块等均内置于浇注材料中。由于多种材料热膨胀系数差异较大，在应用过程中可能会因为冷热冲击而导致浇注材料开裂，进而导致绝缘失效。而且一般铁芯为钢性结构，与浇注材料较难可靠固化，在应用中同样可能会导致浇注材料开裂。
同时变压器中，为保证原副边能够承受高电压，则必须要求空气中场强小于其击穿电压，进而导致原副边间距较大，在一定程度中影响系统的功率密度，同时原副边间距过大会引起漏磁过大，而造成损耗加剧，线圈结构不规则引起局部场强过高，导致变压器的使用安全性较低。
因此，如何提高变压器的使用安全性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器，本申请提供的变压器的使用安全性提高。本发明的另一目的是提供一种变压器加工工艺。
为实现上述目的，本发明提供一种变压器变压器，包括两个并列布置的线圈单元，所述线圈单元包括内线圈及套设在所述内线圈外侧的外线圈，所述外线圈外侧包裹有外线圈半导电层，所述内线圈外侧包裹有内线圈半导电层，所述线圈单元整体浇注有绝缘层。
优选地，所述绝缘层外侧敷设有外表面半导电层，所述外表面半导电层的端部预埋至所述绝缘层内部，且所述外表面半导电层的端部设有等电位体，所述等电位体位于所述绝缘层内部。
优选地，所述等电位体为喇叭口结构或圆曲率结构。
优选地，还包括铁芯，所述内线圈半导电层与所述铁芯之间间隔形成气流通道。
优选地，还包括与所述绝缘层固定连接的等电位腔体，所述等电位腔体内设有内表面半导电层。
优选地，所述等电位腔体，所述等电位腔体与所述绝缘层为一体成型结构。
优选地，所述变压器为固态变压器。
优选地，所述绝缘层包括浇注于所述外表面半导电层内部的第一绝缘层、浇注于所述外表面半导电层内部的第二绝缘层及浇注于所述外表面半导电层外表面和所述外表面半导电层外表面的第三绝缘层。
优选地，所述绝缘层为一体成型浇注结构。
一种变压器加工工艺，包括步骤：
A1：在内线圈外侧包裹内线圈半导电层；
A2：在外线圈外侧包裹外线圈半导电层，外线圈套设于所述内线圈半导电层外侧，形成线圈单元；
A3：设置两个并列布置的线圈单元，在线圈单元上浇注绝缘介质形成绝缘层；
A4：将铁芯安装在所述线圈单元上，且所述铁芯与所述内线圈半导电层间隔形成气流通道。
优选地，所述步骤A3包括：
A31：在包裹有所述内线圈半导电层的所述内线圈位置浇注第一绝缘介质；在包裹有所述外线圈半导电层的所述外线圈位置浇注第二绝缘介质；
A32：在所述内线圈半导电层外表面和所述外线圈半导电层外表面浇注第三绝缘介质，所述第一绝缘介质、所述第二绝缘介质和所述第三绝缘介质形成所述绝缘层。
在上述技术方案中，本发明提供的变压器，包括两个并列布置的线圈单元，线圈单元包括内线圈及套设在内线圈外侧的外线圈，外线圈外侧包裹有外线圈半导电层，内线圈外侧包裹有内线圈半导电层，线圈单元整体浇注有绝缘层。
通过上述描述可知，在本申请提供的变压器中，通过设置外线圈半导电层和内线圈半导电层，可以有效地改善因为线圈结构不规则引起的局部场强过高问题，因此，本申请提供的变压器的安全性提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的变压器的结构示意图；
图2为图1所述变压器的主视图；
图3为图2所述变压器的俯视图；
图4为图2所示变压器的侧视图；
图5为本发明实施例所提供的另一种变压器的结构示意图；
图6为图5所述变压器的主视图；
图7为图6所述变压器的俯视图；
图8为图6所示变压器的侧视图；
图9为本发明实施例所提供的又一种变压器的结构示意图；
图10为图9所示变压器的主视图；
图11为图10所示A部放大图；
图12为本发明实施例所提供的等电位体的安装位置图；
图13为本发明实施例所提供的另一种等电位体的安装位置图。
其中图1-13中：1-外表面半导电层、2-绝缘层、3-外线圈半导电层、4-外线圈、5-内线圈半导电层、6-内线圈、7-气流通道、8-铁芯、9-内表面半导电层、10-等电位腔体、11-等电位体。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种变压器，本申请提供的变压器的使用安全性提高。本发明的另一核心是提供一种变压器加工工艺。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图13。
在一种具体实施方式中，本发明具体实施例提供的变压器，包括铁芯8、两个并列布置的线圈单元，线圈单元包括内线圈6及套设在内线圈6外侧的外线圈4，外线圈4外侧包裹有外线圈半导电层3。内线圈6外侧包裹有内线圈半导电层5。内线圈半导电层5则可以有效地改善因为内线圈6结构不规则引起的局部场强过高问题。优选，外半导电层3一侧与绝缘层2外表面相切，以便于整体浇注过程中制件定位及固定。
线圈单元整体浇注有绝缘层2。其中变压器高电场强度束缚于浇注绝缘层2内。具体的，绝缘层2为一体成型浇注结构，即内线圈、外线圈、外线圈半导电层3和内线圈半导电层5同时绝缘浇注。
绝缘层2包括浇注于外表面半导电层1内部的第一绝缘层、浇注于外表面半导电层1内部的第二绝缘层及浇注于外表面半导电层1外表面和外表面半导电层1外表面的第三绝缘层。即内线圈的线包、外线圈的线包及外界绝缘结构分别浇注。优选，第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层材质相同。
因为半导电材料与绝缘层的绝缘性性浇注材料有良好的浸润性，可以将场强集中于绝缘层2中，而一般浇注材料的击穿场强均大于20kV/mm，可有效地减小原副边间距，提升功率密度，减少漏磁。
具体的，本申请提供的变压器具体可以为固态变压器。
具体的，如图3和图4所示，外线圈4可以套设于内线圈6外侧。另一种方式，如图5至图8所示，内线圈6和外线圈4可以为上下结构，上下结构的内线圈6和外线圈4可以一体浇注亦可以单独浇注，本实施例图示为单独浇注示意。
在一种具体实施方式中，两个外线圈半导电层3并列设置，如图3所示，以便于整体浇注过程中制件定位及固定。
具体的，如图2所示，内线圈半导电层5靠近外线圈4一侧及内线圈半导电层5上下两端均浇注有绝缘层2。在一种具体实施方式中，绝缘层2外侧敷设有外表面半导电层1。
内线圈6，内线圈半导电层5，外线圈4和外线圈半导电层3通过整体浇注形成整体，整体浇注材料填充了这些材料周边，其中整体浇注绝缘层2可以为一次或多次浇注形成；而内线圈半导电层5及外表面半导电层1可以通过喷镀，浸渍，预埋整体浇注等手段与整体浇注线圈形成可靠连接。
具体的，铁芯8在内线圈6和外线圈4制作完成后再安装。
优选，绕组单元均采用质地较为柔软的材料，具体的，内线圈半导电层5和外线圈半导电层3可以为半导电带高分子材料，内线圈6和外线圈4可以为铜丝等，且与浇注材料浸润性较好，在发热过程中不会因为热胀冷缩而引起过大的机械应力集中，进而导致产品开裂，较好地解决传统直接浇注产品应用过程中机械应力过高引起的开裂问题。
通过上述描述可知，在本申请具体实施例所提供的变压器中，线圈与半导电材料整体浇注，而铁芯8安装于绝缘层2上，解决钢性材料在浇筑体内发热导致线包开裂的情况。绕组一体浇注，机械应力较小，防开裂性能大幅度提升，因此，本申请提供的变压器的安全性提高。
在一种具体实施方式中，外表面半导电层1的端部预埋至绝缘层2内部，且外表面半导电层1的端部设有等电位体11，等电位体11位于绝缘层2内部。预埋半导电端部结构，改善端部电场强分布。带有端部接地截止点结构的整体浇注线包及变压器结构，具体的，等电位体11为喇叭口结构或圆曲率结构，避免局部场强集中。
在一种具体实施方式中，内线圈半导电层5与铁芯8之间间隔形成气流通道7。铁芯8周边气流通道7刚好穿过变压器内部，可以较好地对线圈单元及铁芯8进行整体散热，同时因为内线圈半导电层5的存在，该部分气流通道7并不承受高场强。
在上述各方案的基础上，优选，该变压器还包括与绝缘层2固定连接的等电位腔体10，优选，等电位腔体10与绝缘层2为一体成型结构，两者一体浇铸成型。一体成型等电位腔体10结构；等电位腔体10内设有内表面半导电层9。通过设置等电位腔体10，有效提升空间利用率，提升功率密度。通过设置等电位腔体10，改变传统变压器采用高压引出端子的方式来实现绝缘间距的要求，在此空间内不允许放置其他物品，而采用本方案则可以在等电位腔体10内放置同一侧的相关电子元件，而不至于因为场强过大而引起器件绝缘失效。
在一种具体实施方式中，铁芯8，空隙7，内线圈6，内线圈半导电层5及外表面半导电层1处于绝缘层2一侧；而外线圈4，外线圈半导电层3，内表面半导电层9以及等电位腔体10处于绝缘层2另一侧。
本申请提供的一种变压器加工工艺，包括步骤：
A1：在内线圈6外侧包裹内线圈半导电层5。
A2：在外线圈4外侧包裹外线圈半导电层3，外线圈4套设于内线圈半导电层5外侧，形成线圈单元。
通过设置外线圈半导电层3和内线圈半导电层5，可以有效地改善因为线圈结构不规则引起的局部场强过高问题，解决钢性材料在浇筑体内发热导致线包开裂的情况，变压器的安全性提高。
A3：设置两个并列布置的线圈单元，在线圈单元上浇注绝缘介质形成绝缘层2。其中内线圈6、外线圈4、外线圈半导电层3和内线圈半导电层5统一浇注绝缘介质。
具体的，步骤A3包括：
A31：在包裹有内线圈半导电层5的内线圈6位置浇注第一绝缘介质；在包裹有外线圈半导电层3的外线圈4位置浇注第二绝缘介质，即内线圈6和外线圈4单独浇注。
A32：在内线圈半导电层5外表面和外线圈半导电层3外表面浇注第三绝缘介质，第一绝缘介质、第二绝缘介质和第三绝缘介质形成绝缘层。优选，第一绝缘介质、第二绝缘介质和第三绝缘介质为相同绝缘介质。
优选，外半导电层3一侧与绝缘层2外表面相切，以便于整体浇注过程中制件定位及固定。
A4：将铁芯8安装在线圈单元上，且铁芯8与内线圈半导电层5间隔形成气流通道7。铁芯8周边气流通道7刚好穿过变压器内部，可以较好地对线圈单元及铁芯8进行整体散热，同时因为内线圈半导电层5的存在，该部分气流通道7并不承受高场强。
在一种具体实施方式中，绝缘层2外侧敷设有外表面半导电层1。在一种具体实施方式中，外表面半导电层1的端部预埋至绝缘层2内部，且外表面半导电层1的端部设有等电位体11，等电位体11位于绝缘层2内部。预埋半导电端部结构，改善端部电场强分布。带有端部接地截止点结构的整体浇注线包及变压器结构，具体的，等电位体11为喇叭口结构或圆曲率结构，避免局部场强集中。
在上述各方案的基础上，优选，该变压器还包括与绝缘层2固定连接的等电位腔体10，优选，等电位腔体10与绝缘层2为一体成型结构，两者一体浇铸成型。一体成型等电位腔体10结构；等电位腔体10内设有内表面半导电层9。通过设置等电位腔体10，有效提升空间利用率，提升功率密度。通过设置等电位腔体10，改变传统变压器采用高压引出端子的方式来实现绝缘间距的要求，在此空间内不允许放置其他物品，而采用本方案则可以在等电位腔体10内放置同一侧的相关电子元件，而不至于因为场强过大而引起器件绝缘失效。
在一种具体实施方式中，铁芯8，空隙7，内线圈6，内线圈半导电层5及外表面半导电层1处于绝缘层2一侧；而外线圈4，外线圈半导电层3，内表面半导电层9以及等电位腔体10处于绝缘层2另一侧。
优选，绕组单元均采用质地较为柔软的材料，具体的，内线圈半导电层5和外线圈半导电层3可以为半导电带高分子材料，内线圈6和外线圈4可以为铜丝等，且与浇注材料浸润性较好，在发热过程中不会因为热胀冷缩而引起过大的机械应力集中，进而导致产品开裂，较好地解决传统直接浇注产品应用过程中机械应力过高引起的开裂问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种变压器，其特征在于，包括两个并列布置的线圈单元，所述线圈单元包括内线圈(6)及套设在所述内线圈(6)外侧的外线圈(4)，所述外线圈(4)外侧包裹有外线圈半导电层(3)，所述内线圈(6)外侧包裹有内线圈半导电层(5)，所述线圈单元整体浇注有绝缘层(2)。
2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述绝缘层(2)外侧敷设有外表面半导电层(1)，所述外表面半导电层(1)的端部预埋至所述绝缘层(2)内部，且所述外表面半导电层(1)的端部设有等电位体(11)，所述等电位体(11)位于所述绝缘层(2)内部。
3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述等电位体(11)为喇叭口结构或圆曲率结构。
4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，还包括铁芯(8)，所述内线圈半导电层(5)与所述铁芯(8)之间间隔形成气流通道(7)。
5.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，还包括与所述绝缘层(2)固定连接的等电位腔体(10)，所述等电位腔体(10)内设有内表面半导电层(9)。
6.根据权利要求5所述的变压器，其特征在于，所述等电位腔体(10)，所述等电位腔体(10)与所述绝缘层(2)为一体成型结构。
7.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述变压器为固态变压器。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的变压器，其特征在于，所述绝缘层(2)包括浇注于所述外表面半导电层(1)内部的第一绝缘层、浇注于所述外表面半导电层(1)内部的第二绝缘层及浇注于所述外表面半导电层(1)外表面和所述外表面半导电层(1)外表面的第三绝缘层。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的变压器，其特征在于，所述绝缘层(2)为一体成型浇注结构。
10.一种变压器加工工艺，其特征在于，包括步骤：
A1：在内线圈(6)外侧包裹内线圈半导电层(5)；
A2：在外线圈(4)外侧包裹外线圈半导电层(3)，所述外线圈(4)套设于所述内线圈半导电层(5)外侧，形成线圈单元；
A3：设置两个并列布置的线圈单元，在线圈单元上浇注绝缘介质形成绝缘层(2)；
A4：将铁芯(8)安装在所述线圈单元上，且所述铁芯(8)与所述内线圈半导电层(5)间隔形成气流通道(7)。
11.根据权利要求10所述的变压器加工工艺，其特征在于，所述步骤A3包括：
A31：在包裹有所述内线圈半导电层的所述内线圈位置浇注第一绝缘介质；在包裹有所述外线圈半导电层的所述外线圈位置浇注第二绝缘介质；
A32：在所述内线圈半导电层外表面和所述外线圈半导电层外表面浇注第三绝缘介质，所述第一绝缘介质、所述第二绝缘介质和所述第三绝缘介质形成所述绝缘层。
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