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CN115916915A - 间隔带、用于制造绕组的方法和绕组 - Google Patents

间隔带、用于制造绕组的方法和绕组 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于将绕组(9)的匝(8)间隔开的间隔带(1)，该间隔带包括：具有上表面(4)、下表面(5)和纵向轴线(6)的带(2)，其中下表面(5)是可粘附的并且被配置为粘附到导体(7)，该导体形成绕组(9)的匝(8)；以及布置在带(2)上的具有上表面(11)和下表面(12)的间隔件(10)，其中间隔件(10)的下表面(12)粘附到带(2)的上表面(4)，并且其中间隔件(10)的上表面(11)是可粘附的并且被配置为粘附到导体(7)，该导体形成绕组(9)的相邻匝(8)。

Description

间隔带、用于制造绕组的方法和绕组
技术领域
本发明涉及一种间隔带、一种用于制造绕组的方法和绕组。
背景技术
绕组和线圈可能在绕组的纵向、径向和切向方向上受到较大的电磁力。根据绕组本身，这些力可能导致绕组的匝的变形或者甚至绕组的匝间的短路，除非针对绕组的设计已经考虑了措施。此外，电力变压器中的绕组承受着巨大电磁力，对于该绕组的挑战热管理，以确保足够的冷却。
示例性地，间隔元件位于绕组的匝之间，以便将绕组的匝间隔开，并形成使冷却剂能够通过绕组的通道。此外，由于间隔件也成为绕组结构的一部分，间隔件在绕组中的精确布置以及间隔件的稳固性是极大地影响绕组的稳定性和耐久性的重要因素。
制造绕组的常见方法包含缠绕导体，使得绕组具有沿纵向布置的多个相邻匝。通常，冷却剂的通道是通过在绕组的匝之间布置间隔件来获得的。在缠绕过程中，间隔件中的每一个间隔件通常手动插入在匝之间。因此，缠绕过程期间的旋转必须针对至少每一匝或者甚至针对每个间隔元件停止。
由于在缠绕过程中手工布置或粘附间隔元件非常费力、耗时甚至危险，所以更现代的方法试图使用已经包括间隔件的导体。间隔元件可以沿着旨在用于形成绕组的匝的导体的适当侧向表面固定。因此，在缠绕导体的同时，间隔元件自动布置在每个匝之间，使得用于布置间隔元件的手动过程变得过时。
然而，包括具有间隔件的导体的绕组通常具有稳定性问题，因为间隔件可以相对松散地布置在匝之间。尤其是绕组中的切向力，其可能使绕组的相邻匝相对于彼此以及间隔件移位，可能威胁绕组的稳定性，并导致承受功率(withstand power)降低。
以上说明的技术问题可能导致整个绕组的危险的不平衡状态，如果在运行期间受到较大的电磁力，这可能导致其崩溃。
发明内容
本发明的目的是提供一种允许克服上述技术问题的用于绕组的间隔带、一种绕组以及一种用于制造该绕组的方法。
这个目的通过独立权利要求的特征来解决。
提供了一种用于将绕组的匝间隔开的间隔带，该间隔带包括：具有上表面、下表面和纵向轴线的带，其中下表面是可粘附的并且被配置为粘附到形成绕组的匝的导体；以及布置在带上的具有上表面和下表面的间隔件，其中间隔件的下表面粘附到带的上表面，并且其中间隔件的上表面是可粘附的并且被配置为粘附到形成绕组的相邻匝的导体。
因为带的下表面是可粘附的，所以带可以方便地应用于形成绕组的导体上。间隔件粘附到带，从而将间隔件的位置和方向固定在带上，并随后还固定在导体上。因此，间隔件在绕组中的位置不会出现偏差，并且绕组的设计变得符合预期。在导体形成绕组之后，间隔件的可粘附上表面粘附到绕组的相邻匝。因此，由于带被配置成粘附绕组的相邻匝，所以利用间隔带的绕组可以通过抵消由绕组本身引起的切向力而承受高电压和高功率。
间隔件可以沿着纵向轴线等距离地布置在带上。间隔件之间的距离可以是绕组的周长的整数分数。因此，间隔件沿着绕组的纵向方向布置，从而抵抗绕组的纵向力，稳定绕组。例如，可以沿着绕组的圆周放置6、8、12或24个间隔件。通过在缠绕绕组之前将间隔件预先粘附在带上，可以预期绕组中的间隔件的不会出现偏离，从而产生间隔件在绕组中预期的稳固布置。
间隔件可以包括基于纤维素纤维的材料或基于聚合物的材料。例如，基于纤维素的材料被用于绕组，其中油被用作冷却剂。作为聚合物材料，可以采用热塑性聚合物，例如聚醚酰亚胺，因为即使在高温下这种材料也组合了高强度和刚性，并具有长期耐热性。应该注意的是，与基于纤维素的材料相比，基于聚合物的材料可以在绕组中承受更高的切向力。
而且，间隔件可以在上表面和下表面处包括结合元件。结合元件可以被配置为将间隔件粘附和结合到导体。它也可以是平坦的，以避免对间隔件的特性(如刚性)的任何不利影响。结合元件本身可以是可粘附的，以添加它们，或者将间隔件附着在带或导体上。结合元件可以附加地通过粘合剂或UV可固化粘合剂膜粘附到间隔元件。如果结合元件是可模制的，可以通过热处理或固化将间隔件结合到带或导体上。
例如，结合元件可以包括聚合物。大多数聚合物在高温下是可塑的，这样可以利用热固化过程将间隔件结合到导体上。如果间隔件包括聚合物并且结合元件包括聚合物，则间隔件可以非常耐用，因为结合元件粘附良好。同样地，由于聚合物通常具有相似的热膨胀系数，所以可以最小化间隔件和结合元件之间的热诱导张力。
此外，结合元件可以包括加强材料。特别地如果结合元件是基于聚合物的，则加强材料可以增强结合元件以及间隔件的刚性和硬度。合适的加强材料是由玻璃、碳、玄武岩或芳族聚酰胺制成的纤维。
结合元件在垂直于带纵向轴线的方向上的尺寸可以大于带的尺寸。因此，结合元件从带的侧部突出，并且如果带粘附到导体上，结合元件可以直接结合到导体上，同时被带局部固定。
结合元件到间隔件的边缘可以具有至少1mm的距离，以便确保从结合元件到间隔件的边缘的足够的安全距离，以避免任何粘合剂或结合元件的喷溅，这可能反过来损害导体或绕组的绝缘。
带的上表面可以是可粘附的，由此间隔件可以通过带的可粘附上表面粘附到带上，或者间隔件可以通过施加到间隔件的下表面的粘合剂粘附到带上。带的可粘附上表面可以通过带上的粘附层来实现。为了将间隔件固定到带上，间隔件必须方便地布置在其上。为了通过粘合剂将间隔件固定到带上，首先将粘合剂施加到间隔件的下表面，然后将其定位在带上。通过粘合剂将间隔件施加在带上的益处是，间隔件在带上的准确位置可以在放置后的一段时间内得到校正。
另外，可移除的保护层可以布置在间隔件的上表面上。以这样的方式，间隔件的可粘附上表面以及整个间隔件带受到保护，免受环境(如灰尘)影响。因此，间隔带可以方便地运输到绕组的制造地点，并施加到导体上。
间隔件可以包括UV可固化粘合剂膜。UV可固化粘合剂膜可以直接布置在间隔件上或结合元件上。通过将UV可固化粘合剂膜布置在间隔件上并在边缘或角部处固化UV可固化粘合剂膜，可以将UV可固化粘合剂膜固定到间隔件上。在另外的步骤中，通过UV固化UV可固化粘合剂膜上的点(这个点之前没有被固化，并且带被布置在上面)，例如在间隔件的中部，包括UV可固化粘合剂膜的间隔件可以粘附到带上。
间隔带的优点是用于制造绕组的方法。与用于制造绕组的普通方法(在普通方法中，必须将间隔元件中的每一个间隔件手动插入在每对相邻匝之间)相比，本方法更快且更有效，因为间隔元件已经粘附到导体上，所以不需要停止缠绕过程。而且，由于间隔带可以与绕组分开制造，所以间隔带可以在更受控的条件下生产。
用于制造绕组的方法包括以下步骤：
a)将根据上述实施例的间隔带布置在导体上，使得带的可粘附下表面粘附到导体上；
b)缠绕形成绕组的匝的导体，使得间隔件布置在绕组的相邻匝之间，并粘附到绕组的相邻匝上。
附加地，用于制造绕组的方法可以包括附加的以下步骤：
c)热固化绕组，使得间隔件结合到相邻匝。
如果间隔件包括可固化的结合元件或者间隔件本身可以通过热固化过程结合，对绕组施加热固化过程可能是特别有意义的。在热固化期间，间隔件可以在绕组的相邻匝处结合到导体上。这种绕组可以承受更高的电压和更强的力，尤其是切向力。
通过上述方法制造的绕组包括形成绕组的至少两个相邻匝的导体和如上所述的间隔带，其中间隔带布置在相邻匝之间，使得间隔带粘附到两个相邻匝。
而且，间隔带可以结合到绕组的相邻匝上。因此，整个绕组更加稳固，并且能够承受更强的电磁力，因此也能够承受更高的电能。
附图说明
在下文中，参考附图基于实施例描述本发明。以相同的附图标记引用相同的部分或具有等同效果的部分。
附图仅用于说明本发明，因此仅是示意性的，并未按比例绘制。一些部分在尺寸方面可能被夸大或扭曲。因此，无论是绝对尺寸还是相对尺寸都不能从图中得出。相同或作用相同的部分用相同的附图标记表示。
图1示出了涂有粘合剂的结合元件的平面图；
图2示出了间隔件的上表面和下表面的平面图；
图3示出了间隔件的下表面的平面图，其上涂有UV可固化粘合剂膜；
图4示出了间隔带的实施例的平面图；
图5示出了保护层布置在其上的间隔带的平面图；
图6示出了其中使用了UV可固化粘合剂膜的替代性实施例；
图7示出了其中使用了UV可固化粘合剂膜的间隔带的平面图；
图8示出了包括间隔带的绕组。
具体实施方式
图1示出了结合元件12的平面图，其上施加有粘合剂13。粘合剂13被施加到矩形结合元件12的四个角部上，以便随后将结合元件12固定到间隔件9上。粘合剂13可以是瞬时胶水，但也可以是在结合元件12面向间隔件9的表面上具有良好粘合特性的任何其他胶水或糊状物。
结合元件12由环氧树脂组成，并且可以利用玻璃纤维加强，以增强结合元件12的稳定性。在通常条件下，例如室温下，结合元件12是刚性的。因此，在热处理下它变得有粘性。因此，结合元件12可以用于通过热固化结合到导体6。
图2示出了在结合元件12通过分散在结合元件13的角部处的粘合剂13粘附到间隔件9之后，间隔件9的上表面10和下表面11的平面图。结合元件12到间隔件9的边缘保持至少1mm的安全距离，以避免粘合剂13随后溅到导体6上，这可能损害导体或绕组的绝缘。
在图3中，显示了间隔件9的下表面11的平面图，在该下表面上，粘合剂13施加在结合元件12的中部。因此，在将如图4所示的带2(包括如图7所示的可粘附下表面4)定位在平坦表面上之后，间隔件可以通过结合元件12的中部的粘合剂13固定到带2的不可粘附上表面3上。替代性地，带2的上表面3可以是可粘附的，例如通过粘合剂层，使得间隔件9可以通过将其直接布置在带2上，无需额外的粘合剂13就可以直接固定到带2上。
图4示出了间隔带1的实施例的平面图。间隔件9等距离地粘附到带2的上表面3上。沿着带2的纵向轴线5的间隔件9之间的距离是绕组8的周长的自然分数(如图8所示)，间隔件带1被用于其中。以这样的方式，确保间隔件9在绕组8中彼此堆叠，由此绕组8的匝7被定位在它们之间。结合元件13在垂直于带2的纵向轴线5的方向上的尺寸大于带2在这个方向上的尺寸。因此，在间隔件在带2上居中时，结合元件13在两侧从带2突出。因此，如图8所示，在间隔带2粘附到导体6上之后，结合元件12可以在没有带2的区域处直接结合到导体6上，同时被带2固定就位。
在图5中，间隔带1被保护层15屏蔽，该保护层布置在间隔件9的上表面11上。保护层15(其可以是塑料层)保护间隔件9的上表面11的粘附特性免受任何污垢或灰尘的影响。而且，在被保护层15保护的情况下，间隔带1可以容易地运输。
图6示出了间隔件9的下表面11的平面图，与结合元件12相反，其上施加有UV可固化粘合剂膜14，以使间隔件9的下表面11可粘附。通过仅在角部处固化UV可固化粘合剂膜14，将UV可固化粘合剂膜14固定到间隔件。在这个步骤中省略了UV可固化粘合剂膜14的中部，以通过UV可固化粘合剂膜14将间隔件9粘附在带2上，如图7所示。
图8示出了包括间隔带1的绕组8。间隔带1已经粘附到导体6上，之后缠绕导体7以形成绕组8的匝7，使得间隔带9布置在它们之间以将匝7间隔开。此后，整个绕组8经历了热固化过程，由此间隔件9结合到两个相邻匝7。因此，绕组8是由导体6和间隔带1形成的一体电气部件，与常规的间隔件型绕组8相比，其可以承受大得多的电磁力。
必须注意的是，本发明不限于前面描述的布局，并且可以通过组合取自不同附图和实施例的特征来获得另外的布局。
附图标记列表：
1 间隔带
2 带
3 带的上表面
4 带的下表面
5 带的纵向轴线
6 导体
7 匝
8 绕组
9 间隔件
10 间隔件的上表面
11 间隔件的下表面
12 结合元件
13 粘合剂
14 UV可固化粘合剂膜
15 保护层

Claims (13)

1.一种用于将绕组(9)的匝(8)间隔开的间隔带(1)，包括：
-具有上表面(3)、下表面(4)和纵向轴线(5)的带(2)，
其中所述下表面(4)是可粘附的并且被配置为粘附到形成所述绕组(8)的匝(7)的导体(6)，以及
-布置在所述带(2)上的具有上表面(10)和下表面(11)的间隔件(9)，
其中所述间隔件(9)的下表面(11)粘附到所述带(2)的上表面(3)，
其中所述间隔件(9)的上表面(10)是可粘附的，并且被配置为粘附到形成所述绕组(8)的相邻匝(7)的导体(6)，
其中所述间隔件(9)包括位于所述上表面(3)和所述下表面(4)处的结合元件(12)，并且
其中所述结合元件(12)在垂直于所述纵向轴线(5)的方向上的尺寸大于所述带(2)的尺寸。
2.根据权利要求1所述的间隔带(1)，
其中所述间隔件(9)沿着所述纵向轴线(5)等距离地布置在所述带(2)上。
3.根据前述权利要求之一所述的间隔带(1)，
其中所述间隔件(9)包括基于纤维素纤维的材料或基于聚合物的材料。
4.根据前述权利要求之一所述的间隔带(1)，
其中所述结合元件(12)包含聚合物。
5.根据前述权利要求之一所述的间隔带(1)，
其中所述结合元件(12)包含加强材料。
6.根据前述权利要求之一所述的间隔带(1)，
其中所述结合元件(12)到所述间隔件(9)的边缘具有至少1mm的距离。
7.根据前述权利要求中的一项所述的间隔带(1)，其中所述带(2)的上表面是可粘附的，并且
其中所述间隔件(9)通过所述带(2)的可粘附上表面(3)粘附到所述带(2)，或者
其中所述间隔件(9)通过施加到所述间隔件(9)的下表面(11)的粘合剂(13)粘附到所述带(2)。
8.根据前述权利要求之一所述的间隔带(1)，
其中所述间隔件(9)包括UV可固化粘合剂膜(14)。
9.根据前述权利要求之一所述的间隔带(1)，
其中可移除的保护层(15)布置在所述间隔件(9)的上表面上。
10.一种用于制造绕组的方法，包括以下步骤：
a)将根据权利要求1至9中的一项所述的间隔带(1)布置在导体(6)上，使得所述带(2)的可粘附下表面(11)粘附到所述导体(6)；
b)缠绕形成所述绕组(8)的匝(7)的导体(6)，使得所述间隔件(9)布置在所述绕组(8)的相邻匝(7)之间，并且粘附到所述绕组(8)的相邻匝(7)上。
11.根据权利要求10所述的用于制造绕组(8)的方法，包括附加的以下步骤：
c)热固化所述绕组(8)使得所述间隔件(9)结合到所述相邻匝(7)。
12.一种绕组(8)，包括，
-形成所述绕组(8)的至少两个相邻匝(7)的导体(6)，
-根据前述权利要求1至9中的一项所述的间隔带(1)，
其中所述间隔带布置在所述相邻匝(7)之间，使得所述间隔带(1)粘附到两个相邻匝(7)。
13.根据前项权利要求所述的绕组(8)，
其中所述间隔带(1)结合到两个相邻匝(7)上。
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