用于減小線圈的渦流損耗的變壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于減小線圈的渦流損耗的變壓器，在所述變壓器中，通過去除導(dǎo)線的一部分而設(shè)置的切割部被設(shè)置在線圈的上端和下端中的每一端處，從而，由漏磁通引起的渦流損耗減小。所述變壓器包括：鐵心；以及第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和所述第二線圈循序安裝在同心圓上以環(huán)繞所述鐵心。通過去除一部分導(dǎo)線而設(shè)置的切割部被設(shè)置在所述第一線圈的第一外上端和第一外下端以及所述第二線圈的第二內(nèi)上端和第二內(nèi)下端中的每一端處，以減小漏磁通的影響。
【專利說明】
用于減小線圈的渦流損耗的變壓器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及一種用于減小線圈的渦流損耗的變壓器，且尤其涉及一種變壓器，其中通過去除導(dǎo)線的一部分而設(shè)置的切割部被設(shè)置在線圈的上端和下端中的每一端，從而，由漏磁通引起的渦流損耗得以減小。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，高壓電力變壓器是一種設(shè)置于電力系統(tǒng)中并被供應(yīng)來自發(fā)電站的電壓以提高和降低該電壓的電子裝置。高壓電力變壓器在向電力用戶輸送電力中起著重要的作用。
[0003]電損耗發(fā)生在變壓器的操作和管理中，而變壓器的損耗由空載損耗、負(fù)載損耗以及發(fā)生在輔助裝置(風(fēng)扇、栗和/或類似物)中的損耗的總和來表示?？蛰d損耗是發(fā)生在構(gòu)造變壓器的鐵心中的損耗，而負(fù)載損耗是發(fā)生在線圈、線圈附近的支撐結(jié)構(gòu)、槽、和/或類似物中的損耗。
[0004]在負(fù)載損耗中，大部分的損耗是由線圈電阻引起的直流(DC)電阻損耗，但由于漏磁通而發(fā)生在線圈、支撐結(jié)構(gòu)以及槽中的雜散負(fù)載損耗和渦流損耗是不能被忽視的。尤其是，發(fā)生在線圈中的渦流損耗引起局部過熱，并且是在很大程度上影響變壓器的長時(shí)間工作可靠性的因素。
[0005]圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面圖。圖2A至圖2C示出了應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的變壓器的線圈的導(dǎo)線的示例。此處，圖2A示出了扁平導(dǎo)線4a，圖2B示了雙導(dǎo)線4b，而圖2C示出了換位導(dǎo)線4C。圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的變壓器的線圈的詳細(xì)橫斷面圖。
[0006]如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)的變壓器中，多個(gè)線圈2和3被布置為關(guān)于線圈I形成同心圓。在圖1中，僅示出了兩個(gè)線圈2和3，但線圈的數(shù)量可以取決于使用變壓器的位置為兩個(gè)或更多。
[0007]變壓器的線圈2和3是通過纏繞由銅、鋁和合金形成的導(dǎo)線4而制造成的。導(dǎo)線4被絕緣材料5環(huán)繞，用于絕緣多匝導(dǎo)線4。圖3示出了用于變壓器的線圈2和3的各種形式的導(dǎo)線。斜條紋部分指的是導(dǎo)線4，而環(huán)繞該導(dǎo)線4的部分指的是絕緣材料。
[0008]參照圖3，變壓器的線圈2由數(shù)根導(dǎo)線的組合來構(gòu)造(例如，纏繞了換位導(dǎo)線4c的段2a、2b、2c、...的組合)。為了冷卻線圈2，可以在線圈段2a、2b、2c、...中設(shè)置豎直冷卻管7。圖3示出其中使用了換位導(dǎo)線4c和應(yīng)用了用于冷卻線圈2的兩個(gè)豎直冷卻管7的線圈。
[0009]圖4示出了變壓器線圈的漏磁通和由漏磁通所引起的線圈端部的渦流損耗。當(dāng)電力被施加至變壓器的初級(jí)線圈2時(shí)，電壓被感應(yīng)到次級(jí)線圈3，并且在次級(jí)線圈3中流動(dòng)的電流的方向與在初級(jí)線圈2中流動(dòng)的電流的方向相反。由于這樣的影響，漏磁通主要發(fā)生在初級(jí)線圈2和次級(jí)線圈3之間，因此，渦流在線圈2和3中的每一個(gè)的附近產(chǎn)生，用于使漏磁通衰減。由渦流所引起的損耗被稱為渦流損耗。渦流損耗受到變壓器的漏磁通的水平和方向、線圈導(dǎo)線的尺寸、線圈的電流密度、線圈的電阻以及電力頻率的影響。其中出現(xiàn)由漏磁通引起的大量渦流損耗的部分是變壓器線圈的端部，并且由渦流損耗引起的局部溫度升高(熱點(diǎn))被測得很高。參照圖4，線圈段3a的渦流損耗大于線圈段3b的渦流損耗。
[0010]如上所述，影響發(fā)生在線圈中的渦流損耗的大小的因素的示例包括漏磁通的最大值、漏磁通關(guān)于線圈的入射方向、基于線圈導(dǎo)線的形狀和大小的尺寸、線圈的電流密度、導(dǎo)線的電阻以及電力頻率的水平。在這些因素中，用于滿足由變壓器所要求的特性阻抗、容量和/或類似物)并調(diào)整渦流損耗的因素是線圈導(dǎo)線的尺寸(a'a'a"、或者是在圖2中)。通常，為了減小線圈的渦流損耗，使用雙導(dǎo)線4b來代替扁平導(dǎo)線4a，且使用換位導(dǎo)線4c來代替雙導(dǎo)線4b。在線圈尺寸上，圖2中示出了最主要影響線圈的渦流損耗的尺寸(a)。
[0011]因此，其中線圈導(dǎo)線的尺寸(a)最小的換位導(dǎo)線4c被用于減小渦流損耗。
[0012]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，通過調(diào)節(jié)線圈導(dǎo)線的尺寸來減小渦流損耗的方法具有難以應(yīng)用于保持機(jī)械強(qiáng)度的缺點(diǎn)。另外，需要保持適當(dāng)?shù)木€圈的電流密度，因此，為了減少導(dǎo)線的尺寸(a)，應(yīng)當(dāng)相對地放大導(dǎo)線的尺寸(b)。出于這個(gè)原因，由尺寸(b)引起的渦流損耗增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，詳細(xì)描述的方案提供了一種變壓器，用于減小由發(fā)生在該變壓器中的漏磁通所引起的渦流損耗。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)這些和其他的優(yōu)點(diǎn)，并且按照本說明書的目的，如這里具體體現(xiàn)和廣泛描述的，用于減小線圈的渦流損耗的變壓器包括:鐵心；以及第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和第二線圈循序安裝在同心圓上以環(huán)繞鐵心，其中，通過去除導(dǎo)線的一部分而設(shè)置的切割部被設(shè)置在第一線圈的第一外上端和第一外下端以及第二線圈的第二內(nèi)上端和第二內(nèi)下端中的每一端處，以減小漏磁通的影響。
[0015]這里，通過去除導(dǎo)線的一部分而設(shè)置的切割部可以被設(shè)置在第一線圈的第一內(nèi)上端和第一內(nèi)下端以及第二線圈的第二外上端和第二外下端中的每一端處，以減小漏磁通的影響。
[0016]此外，切割部的切割面可以包括斜面、圓面、階梯面中的一種。
[0017]此外，絕緣材料可以布置在切割部中。
[0018]此外，階梯面可以通過調(diào)整線圈段的長度來設(shè)置，所述線圈段構(gòu)造第一線圈和第二線圈中的每一個(gè)的層。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于減小線圈的渦流損耗的變壓器中，由于切割部設(shè)置在線圈的端部處，因而由發(fā)生在變壓器中的漏磁通引起的渦流損耗減小。所以，減少了熱量，從而裝置的穩(wěn)定性得以增強(qiáng)，且耐久性得以提高。另外，由于絕緣材料被填充到切割部中，所以短路強(qiáng)度不會(huì)減弱。
[0020]從下文給出的詳細(xì)描述中，本申請進(jìn)一步的適用范圍將變得更加顯而易見。但是，應(yīng)當(dāng)理解地是，由于在本公開的精神和范圍內(nèi)的各種變化和修改通過該詳細(xì)描述對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得顯而易見，所以僅僅通過說明的方式給出詳細(xì)描述和具體示例，而詳細(xì)描述和具體示例表示本公開的優(yōu)選實(shí)施例。
【附圖說明】
[0021]所包括的附圖提供了對本公開的進(jìn)一步理解，其包含在本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分，附圖中示出了示例性實(shí)施例，并且與說明書一起用于解釋本公開的原理。
[0022]在附圖中:
[0023]圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面圖；
[0024]圖2A至圖2C示出了應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的變壓器的線圈的導(dǎo)線的示例，圖2A示出了扁平導(dǎo)線，圖2B示出了雙導(dǎo)線，而圖2C示出了換位導(dǎo)線；
[0025]圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的變壓器的線圈的詳細(xì)橫斷面圖；
[0026]圖4示出了發(fā)生在現(xiàn)有技術(shù)的變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈中的漏磁通和渦流損耗；
[0027]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面的示意圖；
[0028]圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面的示意圖；
[0029]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面的不意圖；以及
[0030]圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面的示意圖。
具體實(shí)施例
[0031]現(xiàn)在將參照附圖給出示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明。為了簡化參照附圖的說明，相同或等同的部件將具有相同的附圖標(biāo)記，并將不再重復(fù)其說明。
[0032]下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，提供的實(shí)施例只是為了以充分清楚和完整的方式公開本發(fā)明以使得本發(fā)明易于由本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來實(shí)現(xiàn)，而并非意味著限制本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思和范疇。
[0033]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面的示意圖。將參照附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于減小線圈的渦流損耗的變壓器。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，用于減小線圈的渦流損耗的變壓器可以包括:鐵心10;第一線圈21和第二線圈26，它們循序安裝在同心圓上以環(huán)繞鐵心10。通過去除導(dǎo)線31的一部分而設(shè)置的切割部可以被設(shè)置在第一線圈21的第一外上端22與第一外下端23以及第二線圈26的第二內(nèi)上端29和第二內(nèi)下端30中的每一端處。
[0035]鐵心10可以被設(shè)置為形成磁通路徑且提高磁通密度。鐵心10的材料可以使用通過冷乳方法制造的各向異性硅鋼板。鐵心10可以由具有良好的熱特性和機(jī)械特性的絕緣帶環(huán)繞，并且可以對鐵心10的表面進(jìn)行防蝕涂料處理。
[0036]鐵心10可以通過堆疊具有相同尺寸的鋼板來制造。堆疊的鋼板可以構(gòu)造構(gòu)成一個(gè)組的層?？梢远询B多個(gè)層以構(gòu)造鐵心10。
[0037]線圈20可以圍繞鐵心10而安裝從而以同心形狀來環(huán)繞鐵心10。最鄰近鐵心10的線圈可以稱為第一線圈21，而隨后被安裝的線圈可以稱為第二線圈26。線圈20可以由更多層來構(gòu)造，但為方便起見，將以兩個(gè)線圈為示例進(jìn)行描述。本實(shí)施例的描述和另一示例性實(shí)施例的描述可以應(yīng)用于三個(gè)或更多個(gè)線圈。
[0038]在橫斷面圖中，構(gòu)成第一線圈21的轉(zhuǎn)角的多個(gè)端部可以分別稱為第一外上端22、第一外下端23、第一內(nèi)上端24和第一內(nèi)下端25。
[0039]同樣地，在橫斷面圖中，構(gòu)成第二線圈26的轉(zhuǎn)角的多個(gè)端部可以分別稱為第二外上端27、第二外下端28、第二內(nèi)上端29和第二內(nèi)下端30。
[0040]線圈20可以設(shè)置為使得對應(yīng)于線圈20的端部的導(dǎo)線的一部分被去除，在線圈20的端部處最主要發(fā)生線圈20的渦流損耗。也就是，切割部可以設(shè)置在第一線圈21的第一外上端22和第一外下端23以及第二線圈26的第二內(nèi)上端29和第二內(nèi)下端30中的每一端處。
[0041]由于切割部設(shè)置在第一線圈21的第一外上端22和第一外下端23以及第二線圈26的第二內(nèi)上端29和第二內(nèi)下端30中的每一端處，由發(fā)生在各端部的漏磁通引起的渦流損耗得以減小。
[0042]這里，如圖5中所示，切割部可以設(shè)置為具有斜面?？商娲?，盡管未單獨(dú)示出，該切割部還可以設(shè)置為圓形形狀。當(dāng)每個(gè)端部的切割面設(shè)置為斜面或設(shè)置為圓形形狀時(shí)，可以設(shè)置類似于漏磁通的形狀的表面，從而，通過避免漏磁通集中的部分而得以最小化渦流損耗。也就是，參照圖4，影響變壓器的線圈的渦流損耗根據(jù)漏磁通之中的從線圈端部沿豎直方向進(jìn)入線圈導(dǎo)線的矢量的大小而增加，在這種情況下，由于切割部設(shè)置在線圈的端部處，影響線圈端部導(dǎo)線的漏磁通的水平降低。
[0043]圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面的示意圖。
[0044]在本實(shí)施例中，多個(gè)切割部可以分別設(shè)置在多個(gè)線圈中的每一個(gè)線圈的所有端部處。也就是，多個(gè)切割部可以分別設(shè)置在第一線圈21的第一外上端22、第一外下端23、第一內(nèi)上端24以及第一內(nèi)下端25處。另外，多個(gè)切割部可以分別設(shè)置在第二線圈26的第二外上端27、第二外下端28、第二內(nèi)上端29以及第二內(nèi)下端30處。由于多個(gè)切割部分別設(shè)置在多個(gè)線圈20中的每一個(gè)線圈的所有端部處，因此由漏磁通引起的渦流被盡可能地減小。
[0045]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面的示意圖。
[0046]在本實(shí)施例中，設(shè)置于多個(gè)線圈中的每一個(gè)線圈的每一個(gè)端部處的切割部可以設(shè)置為具有階梯表面，即，階梯形狀。這可以參照詳圖中所示的構(gòu)造第一線圈21和第二線圈26的多個(gè)導(dǎo)線31中的每一個(gè)導(dǎo)線的大體構(gòu)造來清楚地可見。構(gòu)造第一線圈21和第二線圈22中的每一個(gè)線圈的單元是導(dǎo)線31，從而，當(dāng)多個(gè)線圈20中的每一個(gè)線圈都是通過去除導(dǎo)線31的方法而制造成時(shí)，切割部可以設(shè)置為如圖7所示的階梯形狀。
[0047]這里，階梯面是通過調(diào)整線圈段的長度而設(shè)置，所述線圈段構(gòu)造多個(gè)線圈中的每一個(gè)線圈的層。
[0048]圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的變壓器的鐵心和線圈的橫斷面的示意圖。
[0049]在本實(shí)施例中，在多個(gè)線圈20中的每一個(gè)線圈中，絕緣材料35可以填充到通過去除導(dǎo)線31而設(shè)置的切割部中?？梢詮牡谝痪€圈21和第二線圈26中的每一個(gè)線圈的端部去除導(dǎo)線31，并且可以將絕緣材料35填充到對應(yīng)的部分中。所以，由漏磁通引起的渦流損耗減小，并且線圈20的形狀得以保持。相應(yīng)地，短路強(qiáng)度不會(huì)減弱。
[0050]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于減小線圈的渦流損耗的變壓器中，由于切割部設(shè)置在線圈的端部處，因而由發(fā)生在變壓器中的漏磁通引起的渦流損耗減小。所以，減少了熱量，從而，裝置的穩(wěn)定性得以增強(qiáng)，且耐久性得以提高。另外，由于絕緣材料被填充到切割部中，所以短路強(qiáng)度不會(huì)減弱。
[0051]前述實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)僅為示例性的而不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為限制本公開。本教導(dǎo)能夠易于應(yīng)用于其它類型的設(shè)備。本說明書旨在說明性的，而不是限制權(quán)利要求的范圍。許多替代例、修改例和變型例對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的。在此描述的示例性實(shí)施例的特征、結(jié)構(gòu)、方法以及其它特性可以以各種方式組合以獲得另外的和/或替代的示例性實(shí)施例。
[0052]由于可以在不偏離其特性的情況下以多種形式來實(shí)施本特征，因此還應(yīng)當(dāng)理解的是，除非另有規(guī)定，否則上述實(shí)施例不受前面描述的任一細(xì)節(jié)所限制，而是應(yīng)當(dāng)在如所附權(quán)利要求書限定的范圍內(nèi)被寬泛地解釋，因此落在權(quán)利要求的邊界和界限或者這些邊界和界限的等同布局內(nèi)的全部改變和修改因而旨在被所附的權(quán)利要求書所包含。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于減小線圈的渦流損耗的變壓器，所述變壓器包括: 鐵心；以及 第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和所述第二線圈循序安裝在同心圓上以環(huán)繞所述鐵心， 其特征在于，通過去除導(dǎo)線的一部分來設(shè)置切割部，所述切割部被設(shè)置在所述第一線圈的第一外上端和第一外下端以及所述第二線圈的第二內(nèi)上端和第二內(nèi)下端中的每一端處，以減少漏磁通的影響。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于，通過去除導(dǎo)線的一部分來設(shè)置切割部，所述切割部被設(shè)置在所述第一線圈的第一內(nèi)上端和第一內(nèi)下端以及所述第二線圈的第二外上端和第二外下端中的每一端處，以減少漏磁通的影響。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其特征在于，所述切割部的切割面包括斜面、圓面以及階梯面中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其特征在于，絕緣材料布置在所述切割部中。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變壓器，其特征在于，所述階梯面是通過調(diào)整線圈段的長度而設(shè)置的，所述線圈段構(gòu)造所述第一線圈和所述第二線圈中的每一個(gè)線圈的層。
【文檔編號(hào)】H01F27/28GK105914017SQ201610065988
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】李昇昱
【申請人】Ls產(chǎn)電株式會(huì)社