專利名稱：變壓器、線圈、繞線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓器、電磁線圈、用于電磁線圈的繞線或在被繞成電磁線圈之前的繞線，及其制造方法。
JP-U-60-121620公開(kāi)了一種電磁線圈，其中電絕緣片置于由有電絕緣涂層的繞線形成的軸向延伸的繞組間。
JP-A-59-43514公開(kāi)了另一種電磁線圈，其中由有電絕緣涂層的繞線形成的管形繞組的軸端為環(huán)氧樹(shù)脂覆蓋。
本發(fā)明的目的是提供變壓器、電磁線圈、用于電磁線圈的繞線或在被繞成電磁線圈之前的繞線，及其制造方法。用該方法可以從相對(duì)徑向內(nèi)端繞組到相對(duì)徑向外端繞組不間斷地連續(xù)地繞線，繞線有足夠的絕緣強(qiáng)度，且制造效率高，而且無(wú)需在相對(duì)徑向內(nèi)端繞組和相對(duì)徑向外端繞組間插入電絕緣片。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電磁線圈及其制造方法，相對(duì)于已有技術(shù)而言，用該方法可以更容易地高效地密封由有電絕緣涂層的繞線形成的管形繞組的軸端。
按照本發(fā)明，用于線圈的繞線包括導(dǎo)線主體，它具有基本彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分及基本彼此相對(duì)的第三和第四體表面部分；及電絕緣層，它具有基本彼此相對(duì)的內(nèi)外層表面，內(nèi)層表面至少部分覆蓋第一、第二、第三和第四體表面部分，外層表面暴露于繞線的外部；其中，在纏繞成線圈之前，至少在第一和第二體表面部分之一上的那部分電絕緣層的厚度大于至少在第三和第四體表面部分之一上的那部分電絕緣層的厚度。
由于在纏繞成線圈之前，至少在第一和第二體表面部分之一上的那部分電絕緣層的厚度大于至少在第三和第四體表面部分之一上的那部分電絕緣層的厚度，所以，可以不間斷地形成一種線圈，且不用在基本為管形的相對(duì)徑向內(nèi)端繞組和基本為管形的相對(duì)徑向外端繞組間插入管形電絕緣片。由于該線圈存在電絕緣層厚度較大的方向和絕緣層厚度較小的方向，使得其中在某一方向的絕緣強(qiáng)度大于另一方向的絕緣強(qiáng)度。導(dǎo)線繞組的基本為管形的形狀受預(yù)先形成且其上另外纏繞和疊置了導(dǎo)線的導(dǎo)線繞組的外形的影響。
在纏繞成線圈之前，在第一體表面部分上的那部分電絕緣層的厚度和在第二體表面部分上的那部分電絕緣層厚度的總量可以大于在第三體表面部分上的那部分電絕緣層的厚度和在第四體表面部分上的那部分電絕緣層厚度的總量。最好是，在繞線并軸向疊置繞線以形成第一假想基本為管形繞組的相對(duì)徑向內(nèi)部的第二基本為管形的繞組后，在圍繞線圈的軸繞線并軸向疊置繞線以形成第一基本為管形的繞組時(shí)，第一和第二體表面部分在線圈的徑向基本彼此相對(duì)，第三和第四體表面部分在線圈的軸向基本彼此相對(duì)。繞組的基本為管形的形狀受預(yù)先形成且其上另外纏繞和疊置了繞線的繞組的外形的影響。
第一和第二層表面之一可以粘結(jié)到第三和第四體表面部分上。電絕緣層可以包括主電絕緣層，和在至少第一和第二體表面部分之一與主電絕緣層間的副電絕緣層。導(dǎo)線主體可以基本為矩形，其第一、第二、第三和第四體表面部分基本為平面形狀。導(dǎo)線主體也可以基本是圓形或橢圓形，其第一、第二、第三和第四體表面為曲線形狀。
當(dāng)導(dǎo)線主體在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一間至少有一個(gè)主體頂角部分時(shí)，最好是使延伸過(guò)至少一個(gè)主體角部分的那部分電絕緣層的厚度大于在至少第三和第四體部分之一上的那部分電絕緣層的厚度，和/或最好是延伸過(guò)在基本垂直于軸向的假想徑向平面上的至少一個(gè)主體頂角部分中心位置(基本等于尖頂)的那部分電絕緣層比在至少第三和第四體表面部分之一上的那部分電絕緣層厚，以便防止或抑制在至少一個(gè)主體頂角部分或其尖頂處介電擊穿。
電絕緣層包括在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一間連續(xù)延伸的內(nèi)電絕緣膜、覆蓋至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜的外絕緣膜，導(dǎo)線主體在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一間內(nèi)至少有一個(gè)主體頂角部分，此時(shí)，最好是外絕緣膜延伸過(guò)在至少一個(gè)主體頂角上的那部分內(nèi)絕緣膜，和/或延伸過(guò)在至少第三和第四體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜，以防止或抑制在至少一個(gè)主體頂角部分或其尖頂處介電擊穿。
電絕緣層包括在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一間連續(xù)延伸的內(nèi)電絕緣膜、覆蓋至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜的外絕緣膜，在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一間，導(dǎo)線主體至少有一個(gè)主體頂角部分，此時(shí)，最好是外絕緣膜延伸過(guò)在基本垂直于軸向的假想徑向平面上的至少一個(gè)主體頂角部分中心位置處的那部分內(nèi)電絕緣膜，以防止或抑制在至少一個(gè)主體頂角部分或其尖頂處介電擊穿。
電絕緣層包括覆蓋至少第一和第二體表面部分之一的內(nèi)絕緣膜、連續(xù)覆蓋至少第三和第四體表面部分之一及在至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜的外絕緣膜，在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一間，導(dǎo)線主體至少有一個(gè)主體頂角部分，此時(shí)，最好是內(nèi)絕緣膜在至少一個(gè)主體頂角部分上延伸，和/或內(nèi)絕緣膜在基本垂直于軸向的假想徑向平面上的至少一個(gè)主體頂角部分中心位置上延伸，以以防止或抑制在至少一個(gè)主體頂角部分或其尖頂處介電擊穿。
電絕緣層可以包括覆蓋第一和第二體表面部分及第三和第四體表面部分之一的第一絕緣膜、和覆蓋第三和第四體表面部分的另一個(gè)及在第一和第二體表面部分上的那部分第一絕緣膜的第二絕緣膜。
可以防止外絕緣膜與至少一個(gè)主體頂角部分之上的那部分內(nèi)絕緣膜接觸，防止其與至少一個(gè)主體頂角部分中心位置之上的那部分內(nèi)絕緣膜接觸，和/或防止其與至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜接觸。
外絕緣膜可以到達(dá)或接觸至少一個(gè)主體頂角部分之上的那部分內(nèi)絕緣膜、至少一個(gè)主體頂角部分中心位置之上的那部分內(nèi)絕緣膜、和/或至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜接觸。
副電絕緣層可以附著于至少第一和第二體表面部分之一上，主電絕緣層可以附著于副電絕緣層上。電絕緣層可以是預(yù)浸漬部件。
按照本發(fā)明的制造用于線圈的繞線或制造線圈的方法包括下列步驟饋送有基本彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分及基本彼此相對(duì)的第三和第四體表面部分的導(dǎo)線主體；用內(nèi)電絕緣層至少覆蓋第一和第二體表面部分之一及第三和第四體表面部分之一；以及用外電絕緣層覆蓋至少第一和第二體表面部分之一上及第三和第四體表面部分的另一個(gè)上的內(nèi)電絕緣層。
用該方法，可以容易而連續(xù)地形成這樣一種繞線，即具有電絕緣層較厚的方向和電絕緣層較薄的方向以便使某一方向的絕緣強(qiáng)度大于另一方向的繞線。
第一和第二體表面部分皆可由內(nèi)電絕緣層覆蓋，且至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)電絕緣層可以由外電絕緣層覆蓋。也可以由內(nèi)電絕緣層覆蓋第一和第二體表面部分之一，可以由外電絕緣層覆蓋第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)電絕緣層，同時(shí)可以由外電絕緣層覆蓋第一和第二體表面部分的另一個(gè)。第一和第二體表面部分皆可由內(nèi)電絕緣層覆蓋，第一和第二體表面部分上的那部分內(nèi)電絕緣層可以由外電絕緣層覆蓋。
按照本發(fā)明的制造線圈的方法包括下列步驟制備繞線，所述繞線包括有基本彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分及基本彼此相對(duì)和第三和第四體表面部分的導(dǎo)線主體，覆蓋導(dǎo)線主體的電絕緣層，在至少第一和第二體表面部分之一上的那部分電絕緣層厚于在至少第三和第四體表面部分上的那部分電絕緣層；此后，沿圍繞線圈軸的基本為管形的假想面纏繞并在軸向疊置繞線；以及再沿基本為管形的假想面的相對(duì)徑向外部的另一基本為管形的假想面纏繞并在軸向疊置繞線，同時(shí)使第一和第二體表面部分在線圈的徑向基本彼此相對(duì)，使第三和第四體表面部分在線圈的軸向基本彼此相對(duì)。
由于在纏繞和疊置繞線以制成線圈之前，制備包括有基本彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分及基本彼此相對(duì)和第三和第四體表面部分的導(dǎo)線主體、覆蓋導(dǎo)線主體的電絕緣層的繞線，且使在至少第一和第二體表面部分之一上的那部分電絕緣層厚于在至少第三和第四體表面部分上的那部分電絕緣層，所以可容易而不間斷地形成一種線圈，它具有兩個(gè)方向，在其中一個(gè)方向上電絕緣層較厚或絕緣強(qiáng)度較大，而在另一方向上電絕緣層較薄或絕緣強(qiáng)度較小，而且不用在纏繞和疊置的繞線決或陣列間插入絕緣片。
按照本發(fā)明，變成線圈前的繞線包括有基本彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分及基本彼此相對(duì)和第三和第四體表面部分的導(dǎo)線主體，覆蓋導(dǎo)線主體的電絕緣層，其中在第一和第二體表面部分上的那部分電絕緣層的總厚度大于在第三和第四體表面部分上的那部分電絕緣層的總厚度，這特別適于容易而且不間斷地形成線圈，且不用在纏繞和疊置的繞線團(tuán)或組間插入絕緣片。
按照本發(fā)明，一種線圈包括在線圈的軸向和徑向纏繞并疊置以形成管形繞組的繞線，及至少覆蓋管形繞組的一個(gè)軸端的硅酮橡膠層。
由于與環(huán)氧樹(shù)脂比，硅酮橡膠層柔韌性好，所以可以減小由線圈徑向內(nèi)外間溫度波動(dòng)或變化引起的線圈軸端的繞組蓋中的熱應(yīng)力，從而確保防止繞組蓋的破裂。因此，與已有技術(shù)相比，可以容易地密封由具有電絕緣涂層的繞線形成的管形繞組之軸端。
硅酮橡膠層可以包括電絕緣的固體顆粒，以減小繞線主體蓋中硅酮的含量，并由此增加其硬度。電絕緣固體顆?？梢园ㄊ?。
按照本發(fā)明，制造線圈的方法包括下列步驟在內(nèi)管上沿線圈的軸向和徑向纏繞和疊置繞線，以形成管形繞組，內(nèi)管包括固化之前的熱固性樹(shù)脂、例如環(huán)氧樹(shù)脂；用包括固化之前的熱固性樹(shù)脂、例如環(huán)氧樹(shù)脂的外管覆蓋管型繞組的外圍；用在固化前是熱固型的硅酮橡膠層至少覆蓋形管繞組的一個(gè)軸端；此后，同時(shí)加熱內(nèi)外管及要固化的硅酮橡膠層。
由于由固化前的硅酮橡膠層覆蓋管形繞組的至少一個(gè)軸端，所以當(dāng)加熱固化前的硅酮橡膠層端蓋時(shí)，它不會(huì)變形或極大地流動(dòng)。因此，與已有技術(shù)相比，可以容易地密封由具有電絕緣涂層的繞線形成的管形的纏繞和疊層繞線團(tuán)。
內(nèi)外管皆可以是包括如環(huán)氧樹(shù)脂之類的熱固性樹(shù)脂的預(yù)浸漬部件。


圖1是表示本發(fā)明的繞線的局部剖面圖；圖2表示本發(fā)明的線圈的局部剖面圖；圖3表示本發(fā)明的另一種繞線的局部剖面圖；圖4表示本發(fā)明的另一種繞線的局部剖面圖；圖5表示本發(fā)明的另一種繞線的局部剖面圖；圖6表示本發(fā)明的另一種繞線的局部剖面圖；圖7是表示按照本發(fā)明的制造繞線的方法和設(shè)備的斜視投影圖；圖8是表示按照本發(fā)明的制造線圈的方法和設(shè)備的斜視投影圖；圖9是表示有本發(fā)明的線圈或繞線的變壓器的斜視投影圖；圖10表示本發(fā)明的另一種線圈的局部剖面圖；圖11是表示按照本發(fā)明的制造線圈方法和設(shè)備的局部剖面圖12是表示按照本發(fā)明的制造線圈的方法和設(shè)備的斜視投影圖；圖13是表示按照本發(fā)明的制造線圈的方法和設(shè)備的斜視投影圖；圖14表示本發(fā)明的另一種線圈的局部剖面圖和斜視投影圖；圖15表示本發(fā)明的另一種繞線的局部剖面圖和斜視投影圖；圖16-23表示本發(fā)明的另一種繞線的局部剖面圖。
圖1是按照本發(fā)明的用于干式變壓器線圈的繞線的剖面圖。如圖所示，用連續(xù)絕緣紙片作第一絕緣紙2a，它按U形把矩形導(dǎo)體1的三面包圍起來(lái)，在其上用作第二絕緣紙2b的連續(xù)紙片按相反的U形把相反的三面包圍起來(lái)。
這樣，由于導(dǎo)體被第一和第二絕緣紙纏繞和包圍，所以絕緣紙的涂層厚度隨導(dǎo)體1的方向不同而不同。
當(dāng)假定圖中所示的導(dǎo)體的縱向?yàn)閄方向，而橫向?yàn)閅方向，那么在X和Y方向覆層的厚度不同。X和Y方向涂層厚度之比為α1∶α2＝1∶2。
當(dāng)用繞線機(jī)把這種繞線繞成線圈時(shí)，繞組從最低層的一端開(kāi)始，終止于另一端，輻射式地按層上升，并按同樣的方式重疊形成下一層。重復(fù)該過(guò)程，直到最上層為止。這樣，定義一端到另一端為線圈的寬度方向，而上升和重疊的方向?yàn)榀B層方向。
假定線圈寬度方向?yàn)閄方向，而線圈疊層方向?yàn)閅方向，那么Y向的絕緣涂層厚于X向絕緣覆層，且α1∶α2＝1∶2，從而需要復(fù)雜操作的中間層紙的插入變得不必要，兩層間只要有導(dǎo)體涂層便可實(shí)現(xiàn)絕緣。
圖2是通過(guò)纏繞圖1的繞線面形成的線圈的主要部分的剖面圖。
圖2中，涂敷繞體的絕緣紙材料可以是任何包括酰胺(PA)、聚乙烯萘[polyethylene naphthaltne(PEN)、聚酰亞胺(PI)、聚酰亞胺酯(PEI)、聚亞苯基硫醚(PPS)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和預(yù)浸漬絕緣材料等低介電常數(shù)的絕緣材料。
如圖2所示，該實(shí)施例的線圈是管形的。除管形的內(nèi)部有內(nèi)絕緣層外，管形的外部也有外絕緣層。纏繞繞線，以在內(nèi)絕緣層和外絕緣層之間形成多層導(dǎo)體層。
繞線有在線圈的徑向面向內(nèi)的第一表面、在線圈的徑向面向外部的第二表面及面向線圈軸向的第三和第四表面。面向線圈徑向部分的表面絕緣層厚于面向線圈軸向部分的表面絕緣層。由于繞線是這樣形成的，且多層導(dǎo)體層在線圈徑向集成，所以所說(shuō)線圈徑向表面絕緣層的總數(shù)大于線圈軸向表面絕緣層的總數(shù)。
該實(shí)施例中，最內(nèi)層導(dǎo)體層的第一表面構(gòu)成內(nèi)絕緣層，最外層導(dǎo)體層的第二表面構(gòu)成外絕緣層。
通常，相鄰層中的相鄰繞線間的電壓大于同一層中相鄰繞線間的電壓。還是圖2中，相鄰層中相鄰繞線間的電壓ΔV1大于同一層中相鄰繞線間的電壓ΔV2。所以，在線圈的徑向需要比在線圈的軸向高的絕緣能力。本發(fā)明可滿足這種需要，且在層間不用片狀絕緣材料。
另外，圖2中，如果在變壓器中指定部分的電勢(shì)差為ΔV1和ΔV2，那么令人滿意的是線圈寬度方向和疊層方向的絕緣層厚度之比相當(dāng)于各方向所分配的電勢(shì)之比。實(shí)施例1的圖1中，(α1∶α2＝1∶2，所以絕緣紙的厚度可以厚于所需的厚度，特別是線圈寬度方向。
下面參照?qǐng)D3和4說(shuō)明本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖3是按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于干式變壓器線圈的繞線的剖面圖。圖4也是按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于干式變壓器線圈的繞線的剖面圖。
圖3示出了一繞線，其中在線圈疊層方向的導(dǎo)體1的一側(cè)上包括絕緣紙2C(厚度(β)。圖4也示出了一繞線，其中在線圈疊層方向的導(dǎo)體的兩側(cè)上包括絕緣紙2C(厚度β/2)。當(dāng)用這種繞線時(shí)，可以根據(jù)有不同厚度的絕緣紙2A(厚度γ)、2B(厚度γ)和2C(厚度β或β/2)的組合來(lái)適應(yīng)疊層方向和寬度方向分配的電勢(shì)的比。用繞線機(jī)，纏繞如圖3和4所示的這些繞線，可經(jīng)構(gòu)成干式變壓器線圈。
下面參照?qǐng)D5說(shuō)明本發(fā)明的再一實(shí)施例。
在如圖2所示的實(shí)施例1的A部分，由于導(dǎo)體1a和1b之一的一角與另一導(dǎo)體相對(duì)，所以兩導(dǎo)體間絕緣紙的厚度可以變薄。
圖5是按照本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的用于干式變壓器線圈的繞線的剖面圖。圖5中，當(dāng)延伸絕緣紙2a和2b，并在導(dǎo)體1的角上折回以確保包圍它時(shí)，可以保持導(dǎo)體間對(duì)角線上的絕緣紙的厚度不變，這樣，還可以提高繞線的絕緣性能。用繞線機(jī)，使用該繞線，并纏繞，便可構(gòu)成線圈。
下面參照?qǐng)D6說(shuō)明本發(fā)明的再另一實(shí)施例。
圖6是按照本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的用于干式變壓器線圈的繞線的剖面圖。圖6示出了在線圈的徑向纏繞繞線的較寬側(cè)的情況。
繞線1較短側(cè)與連續(xù)絕緣紙2a和2b按雙層重疊。這樣，還可提高繞線的絕緣性能，且可以制造用這種繞線的線圈。
下面參照?qǐng)D7說(shuō)明本發(fā)明的再另一實(shí)施例。
圖7是按照本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例制造干式變壓器線圈的方法的示意圖。
如圖所示，該方法包括提供導(dǎo)體的步驟6，包覆涂層的步驟7，和纏繞線圈的步驟8。
在提供導(dǎo)體的步驟6中，導(dǎo)體1為銅或鋁導(dǎo)線，用作裸導(dǎo)線。
在包覆涂層的步驟7中，在導(dǎo)體的每一側(cè)設(shè)置涂層包覆夾具J1和J2，以按U-形沿所提供的導(dǎo)體1的每側(cè)按順序包覆絕緣紙2a和2b。將夾具J1和J2的每一個(gè)設(shè)計(jì)成要其一側(cè)有一開(kāi)口，按U形構(gòu)成其余三邊，并使它的截面沿從紙卷拉出絕緣紙2a和2b的饋送方向逐漸變窄，以沿導(dǎo)體1包覆絕緣紙2a和2b。
夾具J1按U形沿導(dǎo)體1的側(cè)邊包覆絕緣紙2a。然后，夾具J2在導(dǎo)體1上以相反的U形包覆絕緣紙2b，絕緣紙2a以U形從相對(duì)于U形的一側(cè)包覆導(dǎo)體，構(gòu)成絕緣包覆線圈。
然后，在纏繞線圈的步驟8中，導(dǎo)體被纏繞到卷軸8上。如果卷軸8是繞線機(jī)，那么便可象這樣來(lái)繞線圈。
下面參照?qǐng)D8說(shuō)明本發(fā)明的再另一實(shí)施例。
圖8是按照本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的干式變壓器的示意圖。
圖8是示出了具體用自熔預(yù)浸漬材料作導(dǎo)體的涂層固定干式變壓器線圈的方法。
預(yù)浸漬材料是用樹(shù)脂浸漬的非固化或半固化態(tài)纖維聚集體。所利用的正是這些特性。當(dāng)加熱非固化的樹(shù)脂時(shí)，粘合樹(shù)脂流出，填充各預(yù)浸漬材料間的空隙，并固化。然后，當(dāng)施加外部壓力時(shí)，預(yù)浸漬材料的空隙進(jìn)一步減小，并被進(jìn)一步牢固粘合。
通常，當(dāng)繞矩形線圈時(shí)，由于在線圈的角或彎曲部分會(huì)產(chǎn)生徑向力，從而產(chǎn)生外力，然而不能期望在直線部分用外力固定，所以預(yù)浸漬材料應(yīng)在該處有良好的粘合性。
然后，如圖8所示，在繞線圈后，纏繞在最外面部分的用液體填充的收縮管10，并圍繞纏繞的線圈9加熱，從而通過(guò)固化預(yù)浸漬材料和由管10中所填充的液體膨脹作用于纏繞的線圈9的壓力來(lái)增強(qiáng)預(yù)浸漬材料的粘合性。
這樣，便可以構(gòu)成浸漬材料的粘合性提高了的干式變壓器線圈。
下面參照?qǐng)D9說(shuō)明本發(fā)明的再另一實(shí)施例。
圖9是按照本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的干式變壓器的示意圖。
圖9是一種用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的線圈的有分接頭切換裝置的變壓器的外形圖。
如圖所示，有分接頭切換裝置的變壓器T在支架12上有同相的纏繞線圈9(圖中為三相)、安裝于其上的分接頭切換裝置13、及夾緊支它們的夾緊支14。夾緊支架14有接頭15。
纏繞線圈9的特征在于在完成了纏繞后除去模制樹(shù)脂，繞組通過(guò)自熔固定，從而在圓周方向形成條帶11。于是可以制備無(wú)層間缺陷的干式變壓器。
如圖10-13所示，另一實(shí)施例的樹(shù)脂模制線圈包括基本形成為棱柱形的線圈111，覆蓋線圈111的內(nèi)外表面112和113的預(yù)浸漬片118，覆蓋線圈111的兩端面114的熱固性硅樹(shù)脂119。
如圖11所示，在制造樹(shù)脂模制線圈過(guò)程中，基本為棱柱狀的繞線框122安裝在繞線機(jī)121的旋轉(zhuǎn)軸121a上。隨后，圍繞繞線框122的外表面纏繞絕緣預(yù)浸漬片118。絕緣預(yù)浸漬片118是用環(huán)氧樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維布。通過(guò)驅(qū)動(dòng)繞線機(jī)121使繞線框122旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，在繞線軸S方向，圍繞與繞線機(jī)121的旋轉(zhuǎn)軸121a共軸假想繞線軸125纏繞繞線材料。當(dāng)完成了第一層時(shí)，在其外表面上加一層間絕緣片(未示出)，在其外表面上纏繞繞線材料，以構(gòu)成第二層。再在其外表面上加層間絕緣片。就這樣重復(fù)上述過(guò)程，在與繞線軸125分離的R層方向上纏繞數(shù)層繞線材料，構(gòu)成線圈111。形成線圈111時(shí)，圍繞線圈111的外表面113還纏繞預(yù)浸漬絕緣片118。此處，在其內(nèi)外表面112和113上加了預(yù)浸漬絕緣片118的線圈111被稱作樹(shù)脂模制線圈半成品110。
在樹(shù)脂模制線圈半成品110中，在繞線軸S方向的內(nèi)外表面上的預(yù)浸漬絕緣片118的長(zhǎng)度長(zhǎng)于繞線軸S方向的線圈111的長(zhǎng)度。線圈111的端面114和內(nèi)外表面上的預(yù)浸漬絕緣片118構(gòu)成一凹槽A。
然后，用如圖12所示的樹(shù)脂注入槍123將熱固性硅樹(shù)脂119填充進(jìn)樹(shù)脂模制線圈半成品110端的凹槽A中。這里，是在通過(guò)驅(qū)動(dòng)繞線機(jī)121而使樹(shù)脂模制線圈半成品110旋轉(zhuǎn)時(shí)把熱固性硅樹(shù)脂119填入的。
然后，把完成了熱固性樹(shù)脂的填充的樹(shù)脂模制線圈半成品110a與繞線框122一起從繞線機(jī)121上卸下，并鋪設(shè)于其上鋪展有Teflon分離片127的干燥板126上。因?yàn)闊峁绦怨铇?shù)脂在室溫下有粘度，可以防止從樹(shù)脂模制線圈半成品110a的凹槽A中落出，并且在隨后的環(huán)氧樹(shù)脂的熱固化過(guò)程中粘度不會(huì)降低，所以可以鋪設(shè)樹(shù)脂模制線圈半成品110a。鋪設(shè)了預(yù)定數(shù)量的樹(shù)脂模制線圈半成品110a后，在其上鋪展Teflon分離片127，并把樹(shù)脂模制線圈半成品110a置于其上。如上所述，多個(gè)樹(shù)脂模制線圈半成品110a被按多級(jí)疊置于干燥板126之上。然后，把它們置于干燥爐中，加熱到約130-150℃，以把填充于線圈111端部的熱固性硅樹(shù)脂119與置于線圈111的內(nèi)外表面上的預(yù)浸漬絕緣片118固化。這樣，由于可以按多級(jí)疊置用熱固性硅樹(shù)脂填充的多外樹(shù)脂模制線圈110a，并把它們同時(shí)固化，所以可經(jīng)有效地利用干燥爐。
一旦預(yù)浸漬絕緣片118和熱固性硅樹(shù)脂119固化，便可除去繞線框122，以通過(guò)成型操作完成如圖10所示的樹(shù)脂模制線圈。在成型操作中，用切刀將線圈端部的各角倒角。
如上所述，在制造樹(shù)脂模制線圈過(guò)程中，由于可以把樹(shù)脂立即填充到線圈111的端面114中，且填充到線圈111端面114中的熱固性硅樹(shù)脂119可以與置于線圈111的內(nèi)外表面112和113上的預(yù)浸漬絕緣片118一起固化，所以可以減少工藝步驟，并可縮短生產(chǎn)周期。另外，由于硅樹(shù)脂甚至在固化和收縮時(shí)也能保持粘度，不產(chǎn)生內(nèi)部殘余應(yīng)力，不會(huì)引起例如破裂等問(wèn)題，所以可以在短時(shí)間周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)固化和退火。按該方案還可以縮短制造的時(shí)間周期。
此外，由于熱固性硅樹(shù)脂不會(huì)傷害人體，所以不必特別考慮防止樹(shù)脂與皮膚的接觸。另外，由于可以去掉磨床移動(dòng)操作產(chǎn)生的毛刺，所以對(duì)集流管的測(cè)量變得不必要。所以，容易對(duì)每一過(guò)程進(jìn)行安全測(cè)試，從而可減少制造成本。
此外，由于熱固性硅樹(shù)脂119有粘度，所以，甚至在鋪設(shè)時(shí)，把它填充于在樹(shù)脂模制線圈110的端部的凹槽A，它不會(huì)脫落，其粘度低于環(huán)氧樹(shù)脂，所以可以用樹(shù)脂注入槍123填充樹(shù)脂，使填充樹(shù)脂的操作更容易，還可使填充操作自動(dòng)化。
而且，可以用如聚酯膜(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)或PEN等的化學(xué)合成膜作覆蓋導(dǎo)體外表面的繞線絕緣材料，和使線圈111的各層彼此絕緣的層間絕緣材料。在這種情況下，在環(huán)氧樹(shù)脂中所加的酸酐固化劑可以加速退化。然而，當(dāng)用硅樹(shù)脂時(shí)，便可不傷害該膜，有利于在很長(zhǎng)時(shí)間周期的絕緣退化。
當(dāng)用熱固性硅樹(shù)脂119作線圈111端表面114的填充劑而不用常規(guī)環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，盡管如上所述有各種優(yōu)點(diǎn)，但所存在的缺點(diǎn)是熱固性硅樹(shù)脂119較環(huán)氧樹(shù)脂貴。另外，由于固化的硅樹(shù)脂象橡膠一樣，并且較軟，所以其觸覺(jué)令使用者感到不安。所以，最好減少較貴的熱固性硅樹(shù)脂119的用量，用不貴且較硅樹(shù)脂硬而且耐火和絕緣性能好的材料作補(bǔ)允劑，加到熱固性硅樹(shù)脂119中，減少生產(chǎn)成本，改善其觸覺(jué)。
具體說(shuō)，最好用80wt％石英粉作補(bǔ)充劑加到熱固性硅樹(shù)脂119中。石英粉的價(jià)格一般是硅樹(shù)脂的1/2，所以可以極大地減少生產(chǎn)成本。
用加80wt％的石英的硅樹(shù)脂的實(shí)驗(yàn)表明，在粘度有一定程度地增加的同時(shí)，可令人滿意地用樹(shù)脂注入槍123進(jìn)行填充操作。此外，在110-120℃固化3-5小時(shí)，可獲得預(yù)定特性。而且，加了石英粉的固化樹(shù)脂的硬度高于沒(méi)加石英粉的固化樹(shù)脂，且其Shore硬度為80°以上。而且，在JISK6911(1979“General Testing Methed for Thermosetting Plastics”說(shuō)明了一般用作耐火指標(biāo)的耐火法，根據(jù)該耐火法(方法A)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，為了80wt％的石英粉的材料其燃燒時(shí)間為0秒，燃燒距離是5mm，其耐火性令人滿意。與此相比，對(duì)加了典型的酸酐固化劑和結(jié)晶石英粉的固化的環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行同樣的試驗(yàn)，結(jié)果其燃燒時(shí)間為12-14秒，燃燒距離為11-14mm。盡管這些耐火試驗(yàn)也滿足耐火材料的要求，但還是加了80wt％的石英粉的硅樹(shù)脂的耐火性能高于環(huán)氧樹(shù)脂。
下面參照?qǐng)D14和15說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的樹(shù)脂模制線圈。
在本實(shí)施例中，如圖15所示，形成線圈111a的繞線材料115包括作為金屬材料115的主體的導(dǎo)體116；沿導(dǎo)體116的縱向與導(dǎo)體116的外表面鄰接的層間絕緣層的絕緣材料117a；及圍繞導(dǎo)體116的外表面纏繞的絕緣樹(shù)脂片117b，所說(shuō)導(dǎo)體116上施加了作層間絕緣層的絕緣材料117a。
圍繞在繞線軸125延伸的繞線軸方向S上的假想繞線軸125，重復(fù)纏繞導(dǎo)體116時(shí)，絕緣樹(shù)脂片117b確保在繞線方向S上導(dǎo)體116間的絕緣。此外，在與繞線軸125分離的疊層方向R上，圍繞假想繞線軸125，按多層纏繞導(dǎo)體116時(shí)，作層間絕緣層的絕緣材料117a確保在疊層方向上的鄰近導(dǎo)體116間的絕緣。在線圈111A中，由于疊層方向R上導(dǎo)體間的電勢(shì)差高于繞線方向S上導(dǎo)體間的電勢(shì)差，所以作層是絕緣層的絕緣材料117a比絕緣樹(shù)脂片117b的更高的絕緣性能。在該實(shí)施例中，絕緣樹(shù)脂片117b和作層間絕緣層的絕緣材料117a皆由預(yù)浸漬片構(gòu)成。
在本實(shí)施例中，用上述的繞線材料115，在繞線方向S，圍繞繞線框(未示出)，按使施加作層間絕緣層的絕緣材料117a側(cè)指向徑向R的方式，重復(fù)纏繞繞線材料115，并在徑向R按多層纏繞繞線材料115，從而形成線圈111a。這樣，采用預(yù)先施加了作層間絕緣層的絕緣材料117a的繞線材料115，在形成線圈工藝中，便可以去掉在每層形成后在它們之間提供層間絕緣片的操作。
如圖16所示，可以用電絕緣層或膜2覆蓋彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分上及彼此相對(duì)的第三和第四體表面之一上的導(dǎo)線主體1。如圖17所示，可以用電絕緣層或膜2覆蓋導(dǎo)線主體1，所說(shuō)電絕緣層或膜2包括覆蓋第一和第二體表面部分及第三和第四體表面部分的第一絕緣膜；和覆蓋第一體表面部分和第三體表面部分上的那部分第一電絕緣膜。如圖18所示，可以由電絕緣層或膜2覆蓋導(dǎo)線主體1，所說(shuō)電絕緣層或膜2覆蓋第一和第二體表面部分、第三和第四體表面部分、及第一體表面部分上的那部分電絕緣層或膜2。
如圖19所示，可以由電絕緣層或膜2覆蓋圓形導(dǎo)線主體1，所說(shuō)電絕緣層或膜2包括覆蓋第一和第二體表面部分及第三體表面部分的內(nèi)電絕緣膜；在第一和第二體表面部分上的內(nèi)絕緣膜；及覆蓋第四體表面部分的外部電絕緣膜；內(nèi)外電絕緣膜的重疊程度最好為60度以上。如圖20所示，可以用電絕緣層或膜2覆蓋彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分上及彼此相對(duì)的第三和第四體表面之一上的圓形導(dǎo)線主體1。未被電絕緣層或膜2覆蓋的那部分導(dǎo)線主體1的范圍最好為60度以下。
如圖21所示，可以用電絕緣層或膜2覆蓋彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分上及彼此相對(duì)的第三和第四體表面之一上的橢圓形導(dǎo)線主體1。如圖22所示，可以用電絕緣層或膜2覆蓋橢圓形導(dǎo)線主體1，所說(shuō)電絕緣層或膜2覆蓋第一和第二體表面部分、第三和第四體表面部分、及第一體表面部分上的那部分電絕緣層或膜2。如圖23所示，可以用電絕緣層或膜2覆蓋橢圓形導(dǎo)線主體1，所說(shuō)電絕緣層或膜2包括覆蓋第一和第二體表面部分及第三和第四體表面部分的內(nèi)電絕緣膜；覆蓋第一和第二體表面部分及第三體表面部分上的那部分內(nèi)電絕緣膜的外電絕緣膜。
權(quán)利要求
1.一種線圈，包括具有導(dǎo)線主體和導(dǎo)線主體上的電絕緣層，其特征在于繞線有基本在線圈的徑向彼此此相對(duì)的第一和第二體表面，及基本在線圈的軸向彼此相對(duì)的第三和第四體表面；以及在第一或第二體表面的那部分電絕緣層的厚度大于在第三或第四體表面上的那部分電絕緣層的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于在第一和第二體表面上的那部分電絕緣層的總厚度大于在第三和第四體表面上的那部分電絕緣層的厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于在第一體表面上的那部分電絕緣層面向線圈的徑向外端，作為徑向內(nèi)部絕緣層，在第二體表面上的電絕緣層面向線圈的徑向內(nèi)端，作為徑向外部絕緣層。
4.如權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于電絕緣層有在第一或第二體表面上的主電絕緣層和副絕緣層。
5.一種變壓器，包括線圈，所說(shuō)線圈包括繞線，所說(shuō)繞線包括導(dǎo)線主體和導(dǎo)線主體上的電絕緣層；其特征在于繞線有基本在線圈的徑向彼此相對(duì)的第一和第二體表面，及基本在線圈的軸向的彼此相對(duì)的第三和第四體表面；以及在第一或第二體表面上的那部分電絕緣層的厚度大于在第三或第四體表面的那部分電絕緣層的厚度。
6.一種用于線圈的繞線，包括有基本彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分及基本相對(duì)的第三和第四體表面部分的繞線；以及有基本彼此相對(duì)的內(nèi)和外層表面的電絕緣層，內(nèi)層表面至少部分覆蓋第一、第二、第三和第四表面部分，外層表面暴露于繞線的外部；其特征在于在纏繞成線圈之前，在至少第一和第二體表面部分之一上的那部分電絕緣層的厚度大于在至少第三和第四體表面部分之一上的那部分電絕緣層的厚度。
7.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于在纏繞成線圈之前，在第一體表面部分上的那部分絕緣層的厚度和在第二體表面部分上的那部分絕緣層的厚度之總量大于在第三體表面部分上的那部分絕緣層的厚度和在第四體表面部分上的那部分絕緣層的厚度之總量。
8.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于在繞線并軸向疊置繞線以形成第一繞組的相對(duì)徑向內(nèi)部的第二繞組后，在圍繞線圈的軸繞線并軸向疊置繞線以形成第一繞組時(shí)，第一和第二體表面部分在線圈的徑向基本彼此相對(duì)，第三和第四體表面部分要線圈的軸向基本彼此相對(duì)。
9.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于第一和第二層表面之一附著于第三和第四體表面部分上。
10.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于電絕緣層包括主電絕緣層，及在至少第一和第二體表面部分之一與主絕緣層之間的副電絕緣層。
11.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于導(dǎo)線主體在至少第一和第二體表面部分之一與第三和第四體表面部分之一之間至少有一個(gè)主體頂角部分，延伸過(guò)至少一個(gè)主體角部分的那部分電絕緣層的厚度大于在至少第三和第四體部分之一上的那部分電絕緣層的厚度。
12.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于導(dǎo)線主體基本是具有基本為平面形的第一、第二、第三和第四體表面部分的矩形。
13.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于導(dǎo)線主體基本是具有基本為曲線形的第一、第二、第三和第四體表面部分的圓形或橢圓形。
14.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于導(dǎo)線主體在至少第一和第二體表面部分之一與第三和第四體表面部分之一之間至少有一個(gè)主體頂角部分時(shí)，在基本垂直于軸向的假想徑向平面上的至少一個(gè)主體頂角部分中心位置上的那部分電絕緣層比在至少第三和第四體表面部分之一上的那部分電絕緣層厚。
15.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于電絕緣層包括在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一間連續(xù)延伸的內(nèi)電絕緣膜、覆蓋至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜的外絕緣膜；導(dǎo)線主體在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一之間至少有一個(gè)主體頂角部分，外絕緣膜延伸過(guò)在至少一個(gè)主體頂角上的那部分內(nèi)絕緣膜。
16.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于電絕緣層包括在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一之間連續(xù)延伸的內(nèi)電絕緣膜、覆蓋至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜的外絕緣膜；在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一間，導(dǎo)線主體至少有一個(gè)主體頂角部分，外絕緣膜延伸過(guò)在基本垂直于軸向的假想徑向平面上的至少一個(gè)主體頂角部分中心位置處的那部分內(nèi)電絕緣膜。
17.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于電絕緣層包括覆蓋至少第一和第二體表面部分之一的內(nèi)絕緣膜、連續(xù)覆蓋至少第三和第四體表面部分之一及在至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜的外絕緣膜；在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一之間，導(dǎo)線主體至少有一個(gè)主體頂角部分，內(nèi)絕緣膜延在至少一個(gè)主體頂角部分上延伸。
18.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于電絕緣層包括覆蓋至少第一和第二體表面部分之一的內(nèi)絕緣膜、連續(xù)覆蓋至少第三和第四體表面部分之一及在至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)絕緣膜的外絕緣膜；在至少第一和第二體表面部分之一與至少第三和第四體表面部分之一之間，導(dǎo)線主體至少有一個(gè)主體頂角部分，內(nèi)絕緣膜在基本垂直于軸向的假想徑向平面上的至少一個(gè)主體頂角部分中心位置上延伸。
19.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于電絕緣層可以包括覆蓋第一和第二體表面部分及第三和第四體表面部分之一的第一絕緣膜、和覆蓋第三和第四體表面部分的另一個(gè)及在第一和第二體表面部分上的那部分第一絕緣膜的第二絕緣膜。
20.如權(quán)利要求15所述的繞線，其特征在于防止外電絕緣膜與至少一個(gè)主體頂角部分之上的那部分內(nèi)電絕緣膜接觸。
21.如權(quán)利要求16所述的繞線，其特征在于防止外電絕緣膜與至少一個(gè)主體頂角部分中心位置之上的那部分內(nèi)電絕緣膜接觸。
22.如權(quán)利要求15或16所述的繞線，其特征在于防止外電絕緣膜與至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)電絕緣膜接觸。
23.如權(quán)利要求15所述的繞線，其特征在于外電絕緣膜到達(dá)至少一個(gè)主體頂角部分之上的那部分內(nèi)電絕緣膜。
24.如權(quán)利要求16所述的繞線，其特征在于外電絕緣膜到達(dá)至少一個(gè)主體頂角部分中心位置之上的那部分內(nèi)電絕緣膜。
25.如權(quán)利要求15或16所述的繞線，其特征在于外電絕緣膜到達(dá)至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)電絕緣膜。
26.如權(quán)利要求10所述的繞線，其特征在于副電絕緣層可以附著于至少第一和第二體表面部分之一上，主電絕緣層可以附著于副電絕緣層上。
27.如權(quán)利要求6所述的繞線，其特征在于電絕緣層可以是預(yù)浸漬部件。
28.一種制造線圈的繞線的方法，包括下列步驟饋送有基本彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分及基本彼此相對(duì)和第三和第四體表面部分的導(dǎo)線主體；用內(nèi)電絕緣層至少覆蓋第一和第二體表面部分之一及第三和第四體表面部分之一；以及用外電絕緣層覆蓋至少第一和第二體表面部分之一上及第三和第四體表面部分的另一個(gè)上的內(nèi)電絕緣層。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于第一和第二體表面部分皆由內(nèi)電絕緣層覆蓋，至少第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)電絕緣層由外電絕緣層覆蓋。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于由內(nèi)電絕緣層覆蓋第一和第二體表面部分之一，由外電絕緣層覆蓋第一和第二體表面部分之一上的那部分內(nèi)電絕緣層及第一和第二體表面部分的另一個(gè)。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于第一和第二體表面部分皆由內(nèi)電絕緣層覆蓋，第一和第二體表面部分上的那部分內(nèi)電絕緣層皆由外電絕緣層覆蓋。
32.一種制造線圈的方法，包括下列步驟制備繞線，所述繞線包括有基本彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分及基本彼此相對(duì)和第三和第四體表面部分的導(dǎo)線主體，覆蓋導(dǎo)線主體的電絕緣層。在至少第一和第二體表面部分這一上的那部分電絕緣層厚于在至少第三和第四體表面部分上的那部分電絕緣層；此后，圍繞線圈軸纏繞并軸向疊置繞線以形成繞組；以及再纏繞并在軸向疊置繞線以形成相對(duì)半徑外部的面上的另一繞組，同時(shí)使第一和第二體表面部分在線圈的徑向基本彼此相對(duì)，使第三和第四體表面部分在線圈的軸向基本彼此相對(duì)。
33.一種繞成線圈前的繞線，包括有基本彼此相對(duì)的第一和第二體表面部分及基本彼此相對(duì)和第三和第四體表面部分的導(dǎo)線主體；覆蓋導(dǎo)線主體的電絕緣層的繞線，特征在于在第一表面部分上的那部分電絕緣層和第二體表面部分上的那部分電絕緣層的總厚度大于在第三表面部分上的那部分電絕緣層和第四體表面部分上的那部分電絕緣層的總厚度。
34.一種線圈，包括在線圈的軸向和徑向纏繞并疊置以形成管形繞組的繞線；及至少覆蓋管形繞組的一個(gè)軸端的硅酮橡膠層。
35.如權(quán)利要求34所述的線圈，其特征在于硅酮橡膠層包括電絕緣的固體顆粒。
36.如權(quán)利要求35所述的繞線，其特征在于電絕緣固體顆粒包括石英。
37.一種制造線圈的方法，包括下列步驟在內(nèi)管上沿線圈的軸向和徑向纏繞和疊置繞線，以形成管形繞組，內(nèi)管包括固化之前的熱固性樹(shù)脂；用包括在固化前是熱固型樹(shù)脂的外管覆蓋管形繞組的外圍；用在固化前是熱固型的硅酮橡膠層至少覆蓋管形繞組的一個(gè)軸端；此后，同時(shí)加熱內(nèi)外管及要固化的硅酮橡膠層。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于內(nèi)外管是預(yù)浸漬部件。
全文摘要
在繞成線圈前的繞線中，在彼此相對(duì)的至少第一和第二體表面部分之一上的那部分電絕緣層厚于在彼此相對(duì)的至少第三和第四體表面部分之一上的那部分電絕緣層。用熱固型硅酮橡膠密封線圈的軸端。
文檔編號(hào)H01F5/06GK1163467SQ9612331
公開(kāi)日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1996年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月7日
發(fā)明者伊豆名具己, 近藤一成, 筒井宏, 辻口孝之, 中山晃, 清水利男, 種田幸記 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所