用于變壓器的隔離結(jié)構(gòu)、隔離變壓器的方法、以及包括隔離結(jié)構(gòu)的變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于變壓器的預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)，一種包括預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)的變壓器，和一種制造包括預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)的變壓器的方法。這種設(shè)備可用于例如隔離變壓器中，在所述隔離變壓器中，高電壓存在于初級繞組和次級繞組之間。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器尤其是隔離變壓器可以包括一個變壓器鐵芯和至少兩個繞組。在一些隔離變壓器中，所述繞組被纏繞成雙線布置。圖1示出一個示例性的雙線布置。由導(dǎo)線形成的兩個繞組102、103圍繞環(huán)形變壓器鐵芯101纏繞多匝。舉例來說，為了限制漏感，兩個繞組102、103可以基本沿著所述環(huán)形變壓器鐵芯101的整個圓周延伸。在這個布置中，第一繞組102和第二繞組103之間的絕緣電阻基本由形成繞組的導(dǎo)線的間距和絕緣電阻決定。為了保證一個足夠的絕緣電阻來對抗高電壓，例如IKv和25Kv之間的電壓，可以增加導(dǎo)線的絕緣材料的厚度和/或它們之間的間距。但是，間距以及導(dǎo)線的絕緣材料的厚度的增加會增大繞組的體積。為了實現(xiàn)這樣的導(dǎo)線具有相同不變的匝數(shù)，可以使用更大的變壓器鐵芯。這樣會增大整個變壓器的尺寸。
[0003]在其他實例中，變壓器的兩個繞組可以分別沿著環(huán)形變壓器鐵芯的圓周上的不同段(例如，沿著120°的段)纏繞。由此可以增加第一繞組和第二繞組之間的距離。但是，第一繞組和第二繞組這樣布置，會造成繞組的漏感增加，同時導(dǎo)致變壓器鐵芯和整個變壓器的尺寸的增大，原因在于變壓器鐵芯的一部分上沒有線圈纏繞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]第一預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)被設(shè)計為當(dāng)變壓器的第一繞組和第二繞組圍繞所述變壓器的變壓器鐵芯纏繞時，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述變壓器的所述第一繞組和所述第二繞組之間，其中所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)被設(shè)計為將所述第二繞組與所述第一繞組間隔開以及與所述變壓器鐵芯間隔開。
[0005]第二預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)被設(shè)計為當(dāng)變壓器的第一繞組和第二繞組圍繞所述變壓器的變壓器鐵芯纏繞時，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述變壓器的所述第一繞組和所述第二繞組與所述變壓器的所述變壓器鐵芯之間，其中所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步設(shè)計為將所述第一繞組和所述第二繞組與所述變壓器鐵芯間隔開。
[0006]第一變壓器包括變壓器鐵芯、形成第一繞組的第一導(dǎo)線以及形成第二繞組的第二導(dǎo)線，其中所述第一繞組和所述第二繞組圍繞所述變壓器鐵芯纏繞，以及其中所述變壓器還包括所述第一預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)或所述第二預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)。
[0007]通過使用預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)建緊湊的變壓器，其易于生產(chǎn)。所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)憑借它的尺寸在所述第一繞組和所述第二繞組之間限定一個最小距離。由此，通過所述隔離結(jié)構(gòu)，還可靠地限定了所述第一繞組和所述第二繞組之間的電擊穿強(qiáng)度的最小值。尤其是所述第一繞組和所述第二繞組可以布置在兩個不同平面中。這個布置可以保證一個更緊湊的構(gòu)造，其中同時可以保持所述布置的漏感低。由于所述隔離結(jié)構(gòu)是預(yù)制的(也就是說，即使在分離狀態(tài)下，所述形式基本是穩(wěn)定的，在組裝后的變壓器中也具有所述形式)，還可以便于變壓器的組裝。舉例來說，所述第二繞組可以直接圍繞所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)纏繞。
[0008]在根據(jù)所述第一變壓器的第二變壓器中，所述第二繞組圍繞所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)纏繞。
[0009]在根據(jù)所述第一或第二的變壓器的第三變壓器中，當(dāng)所述第二導(dǎo)線圍繞所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)纏繞時，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)基本是形式穩(wěn)定的。
[0010]在根據(jù)所述第一至第三變壓器之一的第四變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)是單部分的(einteilig)。
[0011]在根據(jù)所述第四變壓器的第五變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)包括一個殼體，該殼體被設(shè)計為至少部分地封閉(umschlie β en)帶有所述第一繞組的所述變壓器鐵芯。
[0012]在根據(jù)所述第一至第三所述變壓器之一的第六變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)是多部分的(mehrteilig)。
[0013]在根據(jù)所述第六變壓器的第七變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)包括第一殼體和第二殼體，所述第一殼體和所述第二殼體被設(shè)計為至少部分地封閉所述變壓器鐵芯或帶有所述第一繞組的所述變壓器鐵芯。
[0014]在根據(jù)所述第七變壓器的第八變壓器中，所述第一殼體和所述第二殼體相同地形成。
[0015]在根據(jù)所述第一至第八變壓器之一的第九變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)被設(shè)計為完全封閉所述變壓器鐵芯或帶有所述第一繞組的所述變壓器鐵芯。
[0016]在根據(jù)所述第六至第九變壓器之一的第十變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)被設(shè)計為包括三個或更多個部分。
[0017]在根據(jù)所述第一至第十變壓器之一的第十一變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)具有一個或多個孔。
[0018]在根據(jù)所述第十一變壓器的第十二變壓器中，所述孔是圓形的、橢圓形的、三角形的、矩形的、或多邊形的、或具有不規(guī)則形狀。
[0019]在根據(jù)所述第十一或第十二變壓器的第十三變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)具有10個以上的孔。
[0020]在根據(jù)所述第十一至第十三變壓器之一的第十四變壓器中，所述一個或多個孔覆蓋超過10%的所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)的表面。
[0021 ] 在根據(jù)所述第十一至第十四變壓器之一的第十五變壓器中，所述一個或多個孔被設(shè)置為當(dāng)所述變壓器鐵芯和所述第一繞組布置在所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)部時，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)所有沒被所述變壓器鐵芯占據(jù)的空間或所有沒被所述變壓器鐵芯和所述第一繞組占據(jù)的空間通過所述的一個或多個孔與外部空間處于流體連通。
[0022]在根據(jù)前述變壓器之一的第十六變壓器中，所述變壓器還包括一個外殼，該外殼被設(shè)為容納所述變壓器鐵芯、所述第一繞組和所述第二繞組以及所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)。
[0023]根據(jù)所述第十六變壓器的第十七變壓器，還包括在所述外殼內(nèi)部的隔離物質(zhì)，所述隔離物質(zhì)封閉所述變壓器鐵芯和所述第一繞組和所述第二繞組。
[0024]在根據(jù)所述第十七變壓器的第十八變壓器中，所述隔離物質(zhì)選自灌注膠(Vergussmass)、油或氣體。
[0025]在根據(jù)所述第十六至第十八變壓器之一和所述第十二至第十五變壓器之一的第十九變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)中的一個或多個孔被設(shè)計為當(dāng)所述變壓器鐵芯、所述第一繞組和所述第二繞組以及所述第一殼體和所述第二殼體設(shè)置在所述外殼中時，所述外殼的內(nèi)部可以填充所述隔離物質(zhì)，而不形成空腔。
[0026]在根據(jù)所述第十六至第十九變壓器之一的第二十變壓器中，所述外殼具有一個或多個突起，以將所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)與所述外殼的一個或多個外壁間隔開。
[0027]在根據(jù)前述變壓器之一的第二十一變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)限定一個閉合的區(qū)域。
[0028]在根據(jù)所述第二十一變壓器的第二十二變壓器中，由所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)形成的閉合區(qū)域的一個或多個側(cè)部朝所述變壓器鐵芯和所述第一繞組開放。
[0029]在根據(jù)所述第二十一或第二十二變壓器之一的第二十三變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)具有環(huán)面(Torus)形狀。
[0030]在根據(jù)前述變壓器之一的第二十四變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)限定一個通道，所述第二導(dǎo)線可以通過所述通道圍繞所述變壓器鐵芯纏繞。
[0031]在根據(jù)前述變壓器之一的第二十五變壓器中，所述變壓器鐵芯具有閉合的形狀。
[0032]在根據(jù)前述變壓器之一的第二十六變壓器中，所述第一繞組和/或所述第二繞組沿著所述變壓器鐵芯延伸至少300度。
[0033]在根據(jù)所述第二十五或第二十六變壓器的第二十七變壓器中，所述變壓器鐵芯是一個環(huán)面。
[0034]在根據(jù)所述第二十七變壓器的第二十八變壓器中，所述變壓器鐵芯是環(huán)形的。
[0035]在根據(jù)前述變壓器之一的第二十九變壓器中，所述第一繞組和/或所述第二繞組沿著所述變壓器鐵芯延伸至多175度。
[0036]根據(jù)前述變壓器之一的第三十變壓器，包括第三導(dǎo)線，其形成第三繞組，其中所述第三繞組圍繞所述變壓器鐵芯纏繞。
[0037]在根據(jù)所述第三十變壓器的第三十一變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)布置在所述變壓器鐵芯和所述第三繞組之間。
[0038]根據(jù)所述第三十或三十一變壓器的第三十二變壓器，還包括一個或多個另外的導(dǎo)線，所述一個或多個另外的導(dǎo)線形成一個或多個另外的繞組，其中所述一個或多個另外的繞組圍繞所述變壓器鐵芯纏繞。
[0039]在根據(jù)所述第三十二變壓器的第三十三變壓器中，所述第一繞組沿著所述變壓器鐵芯延伸至少300度，所述第二繞組和所述一個或多個另外的繞組分別在所述變壓器鐵芯的不同段上延伸，并被相互間隔開。
[0040]在根據(jù)所述第三十三變壓器的第三十四變壓器中，所述變壓器還包括一個另外的第一繞組，其沿著所述變壓器鐵芯延伸至少300度并在一個平面中與所述第一繞組纏繞。
[0041]在根據(jù)前述變壓器之一的第三十五變壓器中，所述第一繞組是初級繞組，和所述第二和另外繞組是次級繞組。
[0042]在根據(jù)前述變壓器之一的第三十六變壓器中，所述變壓器鐵芯限定一個第一平面，在所述變壓器運行期間所述變壓器鐵芯的磁通在所述第一平面中穿過或平行于所述第一平面穿過，以及其中所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)布置在所述第一繞組和所述第二繞組之間，使得所述第二繞組在垂直于所述第一平面的第二方向上與所述第一繞組和所述變壓器鐵芯間隔開。
[0043]在根據(jù)前述變壓器之一的第三十七變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)是由壓鑄法制造的。
[0044]在根據(jù)前述變壓器之一的第三十八變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)包括熱塑性塑料。
[0045]在根據(jù)前述變壓器之一的第三十九變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)包括在O到1MHz下介電常數(shù)為I到10的材料。
[0046]在根據(jù)所述第三十九變壓器的第四十變壓器中，一個第二預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第二繞組和所述第三繞組之間，所述第二預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)將所述第三繞組與所述第二繞組、所述第一繞組和所述變壓器鐵芯間隔開。
[0047]在根據(jù)前述變壓器之一的第四十一變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)包括一個或多個導(dǎo)線支架，所述第一導(dǎo)線、所述第二導(dǎo)線、或者所述第一導(dǎo)線和所述第二導(dǎo)線以及可選的任意一個另外的導(dǎo)線可以固定在所述導(dǎo)線支架中。
[0048]在根據(jù)所述第十八變壓器或所述第十八變壓器和前述變壓器之一的第四十二變壓器中，所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)包括一個或多個定位結(jié)構(gòu)，所述定位結(jié)構(gòu)被設(shè)計為在一個或多個方向上將所述預(yù)制隔離結(jié)構(gòu)