高效率且高防腐蚀性能的变压器芯及其组装方法技术

一种用于干式变压器的变压器芯，包括具有形成阶梯搭接叠片序列的若干个堆叠叠片组的层叠构造。阶梯搭接序列中的每个组具有与阶梯搭接序列中的相邻组的平均长度不同的平均长度，并且每组具有至少两个相同的叠片，其中，至少一组具有至少四个相同的叠片。作为其他方面，还提供了组装变压器芯的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高效率且高防腐蚀性能的变压器芯及其组装方法
本公开内容涉及用于电力分配的变压器，并且更具体地，涉及变压器芯及其层叠构造组装方法。
技术介绍
变压器用于在电力分配期间增大或减小电压水平。为了在远距离上传送电力，可以使用变压器来增大正在传送的电力的电压，这减小了正在传送的电力的电流。减小的电流减少了在用于传送电力的电缆中发生的电阻性功率损耗。当要在最终用户位置处输送电力时，可以使用另一变压器将电压减小(这将电流增大)至由最终用户指定的水平。可以用于电力分配的一种类型的变压器是例如在美国专利第8,614,614号中描述的可浸没的干式变压器。这样的变压器可以位于例如在一些城市中常见的地下电力分配网络中。这些变压器可能与恶劣环境接触并且需要保护它们免受恶劣环境的影响，恶劣环境包括暴露于水、湿气、污染等。特别地，需要保护变压器芯，以保持变压器的电磁性能。然而，这样的变压器的层叠芯构造可能易于腐蚀。因此，期望用于可浸没的干式变压器和其他干式变压器的改进的层叠芯构造及其组装方法。
技术实现思路
根据一个方面，一种变压器芯，包括堆叠在一起的多个叠片，所述堆叠在一起的多个叠片具有阶梯搭接(step-lap)叠片序列。阶梯搭接序列具有第一子多个叠片，第一子多个叠片各自具有第一平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠。阶梯搭接序列还具有第二子多个叠片，第二子多个叠片各自具有第二平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠，其中，第二子多个叠片直接堆叠至第一子多个叠片。第一子多个叠片或第二子多个叠片具有至少四个叠片，并且第一平均长度与第二平均长度不同。根据另一方面，一种变压器，包括：变压器芯，变压器芯具有多个支柱(leg)、下轭和上轭，其中，每个支柱经由阶梯搭接接头(joint)互连至下轭和上轭。变压器还包括多个线圈，每个线圈围绕相应的支柱。每个支柱、下轭和上轭包括相应的堆叠在一起的多个叠片，所述堆叠在一起的多个叠片具有阶梯搭接叠片序列，阶梯搭接叠片序列包括：第一子多个叠片，第一子多个叠片各自具有第一平均长度并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠；以及第二子多个叠片，第二子多个叠片各自具有第二平均长度并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠，其中，第二子多个叠片直接堆叠至第一子多个叠片。第一子多个叠片或第二子多个叠片具有至少四个叠片，并且第一平均长度与第二平均长度不同。根据另一方面，一种构造变压器芯的方法，包括：接收多个叠片；将第一子多个叠片彼此直接堆叠，第一子多个叠片彼此纵向对齐并且各自具有第一平均长度；将第二子多个叠片彼此直接堆叠，第二子多个叠片彼此纵向对齐并且各自具有第二平均长度；以及将第二子多个叠片直接堆叠至第一子多个叠片。第一子多个叠片或第二子多个叠片具有至少四个叠片，并且第一平均长度与第二平均长度不同。根据以下详细描述、所附权利要求书和附图，根据本公开内容的这些实施方式和其他实施方式的其他方面、特征和优点可以很明显。说明书和附图本质上应当被视为说明性的，而不是限制性的。附图说明以下描述的附图仅用于说明性目的，并且不一定按比例绘制。附图无意以任何方式限制本公开内容的范围。贯穿附图，将尽可能使用相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件。图1示出了根据实施方式的可浸没的干式变压器的简化前视图；图2示出了根据现有技术的变压器芯角部的前视图；图2A至图2C示出了图2的变压器芯角部的个别叠片层的前视图；图3示出了根据现有技术的在图2的变压器芯角部中使用的阶梯搭接配置(profile)；图4、图5、图5A和图6示出了根据实施方式的变压器芯支柱叠片的前视图；图7和图8示出了根据实施方式的变压器芯轭叠片的前视图；图9示出了根据实施方式的阶梯搭接配置和变压器芯支柱叠片的局部侧视图；图10示出了根据实施方式构造的变压器芯内侧角部的立体图；图11示出了根据实施方式的并非利用具有角部尖端切口(cut)的一些叠片构造的变压器芯角部的前视图；图12示出了根据实施方式的变压器芯轭叠片的前视图；图13A至图13C分别示出了根据实施方式的利用在每个纵向端处具有第二斜切口的叠片构造的变压器芯角部的立体图和两个前视图；以及图14示出了根据实施方式的组装变压器芯的方法的流程图。具体实施方式可浸没的干式变压器被配置成在露天、地下、部分浸没或完全浸没的环境中工作，并且通常用于地下电力分配网络中。这样的变压器，尤其是它们的变压器芯可能因此暴露于恶劣的环境，该恶劣的环境可能包括与水、污染物、湿气等的接触。可浸没的干式变压器通常被配置成输送多相电力，例如，两相或三相电力，并且可以具有在500kVA至约2000kVA的范围内的额定功率和15kV或25kV的额定电压。图1示出了根据一个或更多个实施方式的可以是可浸没的干式变压器的三相变压器100。在其他实施方式中，变压器100可以具有不同数量的相(例如，两相)，并且也可以是单相(这可以是1相+1相、1相+中性、或1相+地)。变压器100可以包括磁通流经的变压器(磁)芯102。变压器芯102可以被涂刷或者以其他方式涂覆防腐涂料或密封剂，以保护变压器芯102免受其环境的影响。可以例如通过具有与下轭106和上轭107互连的第一支柱103、第二支柱104和第三支柱105而形成变压器芯102。其他实施方式可以具有例如两个、四个或五个支柱。每个支柱103-105可以被相应的电压变压器线圈108A至变压器线圈108C(以虚线示出)围绕，变压器线圈108A至108C中的每一个也可以称为绕组。在一些实施方式中，变压器线圈108A至108C可以各自包括可以同心的高压线圈和内部低压线圈。内部低压线圈可以与变压器芯102以及与高压线圈电隔离。下轭106可以经由夹具109(以虚线示出)夹至支柱103至105中的每一个的底端，夹具109可以是例如钢梁对，该钢梁对与位于钢梁对之间的下轭106以及支柱103至105螺栓连接在一起。为清楚起见，在图1中未示出变压器的其他已知部件(例如，上夹具、线圈壳体、罩、绝缘材料、电压端子、接地连接、产生三角形(delta)或Y形变压器构造的线缆等)。变压器芯102可以具有层叠构造。也就是说，变压器芯102可以由堆叠在一起的数千个薄电工钢叠片制成。电工钢是被制造成产生特定的磁特性的特殊类型的钢。在一些实施方式中，每个叠片的厚度可以在从0.2mm至0.5mm的范围内。叠片可以具有其他厚度。下轭106、上轭107和支柱103至105中的每一个可以由相应的叠片的堆叠形成，并且然后接合在一起以形成变压器芯102的叠片层。每个支柱以及上轭和下轭的纵向端可以具有如图1所示的斜切口。例如，支柱103和105的每个纵向端可以具有45度的斜切口，而支柱104的每个纵向端可以具有居中的V形切口(在竖直切割和组装过程中)。在其他实施方式中，如以下结合图5A描述的，支柱104可以具有偏移的V形切口(在水平切割和组装过程中)。下轭106和上轭107的每个纵向端也可以具有45度的斜切口(以补足支柱103和1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器芯，包括：/n堆叠在一起的多个叠片，所述堆叠在一起的多个叠片具有阶梯搭接叠片序列，所述阶梯搭接叠片序列包括：/n第一子多个叠片，其各自具有第一平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠；以及/n第二子多个叠片，其各自具有第二平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠，所述第二子多个叠片直接堆叠至所述第一子多个叠片；其中：/n所述第一子多个叠片或所述第二子多个叠片包括至少四个叠片；并且/n所述第一平均长度与所述第二平均长度不同。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种变压器芯，包括：
堆叠在一起的多个叠片，所述堆叠在一起的多个叠片具有阶梯搭接叠片序列，所述阶梯搭接叠片序列包括：
第一子多个叠片，其各自具有第一平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠；以及
第二子多个叠片，其各自具有第二平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠，所述第二子多个叠片直接堆叠至所述第一子多个叠片；其中：
所述第一子多个叠片或所述第二子多个叠片包括至少四个叠片；并且
所述第一平均长度与所述第二平均长度不同。


2.根据权利要求1所述的变压器芯，其中，所述第一子多个叠片包括至少四个叠片，并且所述阶梯搭接叠片序列还包括：
第三子多个叠片，其各自具有第三平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠，所述第三子多个叠片直接堆叠至所述第二子多个叠片；
第四子多个叠片，其各自具有第四平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠，所述第四子多个叠片直接堆叠至所述第三子多个叠片；以及
第五子多个叠片，其各自具有第五平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠，所述第五子多个叠片直接堆叠至所述第四子多个叠片；其中：
所述第一平均长度比所述第二平均长度长，所述第二平均长度比所述第三平均长度长，所述第三平均长度比所述第四平均长度长，并且所述第四平均长度比所述第五平均长度长；或者
所述第一平均长度比所述第二平均长度短，所述第二平均长度比所述第三平均长度短，所述第三平均长度比所述第四平均长度短，并且所述第四平均长度比所述第五平均长度短。


3.根据权利要求1所述的变压器芯，其中，所述第五子多个叠片包括至少四个叠片。


4.根据权利要求1所述的变压器芯，其中，所述多个叠片中的每个叠片具有斜对地切割的纵向端。


5.根据权利要求1所述的变压器芯，其中，所述多个叠片包括所述变压器芯的竖直支柱。


6.根据权利要求5所述的变压器芯，其中，所述多个叠片中的每个叠片具有V形纵向端。


7.根据权利要求1所述的变压器芯，其中，所述多个叠片包括所述变压器芯的水平轭。


8.根据权利要求7所述的变压器芯，其中，所述多个叠片中的每个叠片包括V形槽口。


9.根据权利要求1所述的变压器芯，其中，所述多个叠片中的每个叠片包括电工钢。


10.根据权利要求1所述的变压器芯，其中，所述第一平均长度比所述第二平均长度长或短3mm至7mm。


11.根据权利要求1所述的变压器芯，其中，所述多个叠片中的每个叠片具有相同的横向宽度，并且所述多个叠片横向对齐。


12.一种变压器，包括：
变压器芯，包括多个支柱、下轭和上轭，每个支柱经由阶梯搭接接头互连至所述下轭和所述上轭；以及
多个线圈，每个线圈围绕相应的支柱；其中：
每个支柱、所述下轭和所述上轭包括相应的堆叠在一起的多个叠片，所述堆叠在一起的多个叠片具有阶梯搭接叠片序列，所述阶梯搭接叠片序列包括：
第一子多个叠片，其各自具有第一平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠；以及
第二子多个叠片，其各自具有第二平均长度，并且彼此纵向对齐且彼此直接堆叠，所述第二子多个叠片直接堆叠至所述第一子多个叠片；其中：
所述第一子多个叠片或所述第二子多个叠片包括至少四个叠片；并且
所述第一平均长度与所述第二平均长度不同。


13.根据权利要求12所述的变压器，其中，所述第一子多个叠片包括至少四个叠片，并且所述阶梯搭接叠片序列还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠波，马丁·阿尔西纳·纳瓦罗，安德烈·路易斯·莫雷诺，陈伟，李辉，
申请(专利权)人：西门子股份公司，海南金盘智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE