电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种包括至少一个磁性材料的铁心（５、１０）和围绕该铁心的电导体形式的高压绕组（１６）的电装置，和用于制造这样的装置的方法。该装置包括一个固态的、电绝缘材料的第一绝缘层（１４）和一个固态的、电绝缘材料的第二绝缘层（１８），该第一绝缘层包住铁心（１０）并布置在铁心（１０）和高压绕组（１６）之间，该第二绝缘层包住高压绕组（１６）。一个半导体层布置在每一个导电层的两侧上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括至少一个磁性材料的铁心和围绕该铁心的高压绕组的电装置，以及用于制造这样的装置的方法。更为具体地说，本专利技术涉及一种非旋转式电装置。高压在此是指高于1kV的电压。在许多情况下，在要放置变压器的位置处没有太大的空间。这种情况是例如当变压器被放置在一个组合区域或在建筑物内部时的情况。在这样的情况下，理想的是较小体积的变压器或具有适于可用空间的几何形状的变压器。变压器例如可以沿已有的壁或布置在屋顶下已有的电缆槽中。在许多情况下，理想地是提供具有较低重量的变压器，例如在变压器放置在电线杆顶部的情况下。当向住宅进行配电时，理想地是尽可能迟地将电压逐步降低到正常的电源电压，以使损失最小。在大多数情况下，将电压从10kV逐步降低到400V。在许多国家，这样的变压器通常布置在电线杆的顶部。因为它们的尺寸，所以存在有相当大的它们会掉下来的危险，这需要昂贵的维护和修理工作。如上述示例，在此理想地是使变压器的尺寸最小化。因此，需要具有较小尺寸或具有和现有装置不同几何形状的电装置来避免上述问题。本专利技术的另一个目的是提供一种电装置，其形状能够适应于它将被放置的空间。本专利技术的再一个目的是提供一种用于制造根据本专利技术的电装置的方法。这些目的可通过根据后附权利要求书的电装置、方法和应用来实现。根据本专利技术的电装置包括至少一个磁性材料的铁心和围绕该铁心的电导体形式的高压绕组。该电装置的特征在于，其包括一个固态的、电绝缘材料的第一绝缘层，其包住铁心并布置在铁心和高压绕组之间，在该第一电绝缘层的两侧上布置有半导体层。该电装置还包括一个固态的、电绝缘材料的包住高压绕组的第二绝缘层，在该第二电绝缘层的两侧上布置有半导体层。根据本专利技术的电装置优选是一个高功率装置、例如电源变压器或配电变压器。根据本专利技术的电装置优选旨在用于高于10kVA、优选高于50kVA的功率电平。在此功率是指该装置的最大功率消耗。优选该电导体沿相对于铁心的纵向轴线大体切向的方向缠绕在铁心上。该铁心优选为大体呈柱形，大体呈圆柱形是有利的。然而，出于实践原因，该铁心的形状也可以与该形状不同。有利地是，该铁心由数个金属片制成，在这种情况下，该铁心具有阶梯式边缘。通过使用一种固态绝缘材料，可以大大地减小高压绕组和铁心之间的间距。因此可以得到一种与现有技术相比小得多的装置，或者一种与现有技术相比功率高得多的装置。这些绝缘层优选由聚合体管件构成。这允许这些管件可能在一个连续的工序中通过在加工工艺中已被公认的挤压工艺而制成。可选择地是，可以在铁心上直接挤压形成上述绝缘。当制造该电装置时，困难地是防止在上述绝缘层和高压绕组之间形成气穴。气穴将导致电晕的出现，这种情况将最终侵蚀掉上述绝缘。这主要在电压高于1-2kV时是一个问题，特别是在电压高于10kV时更是一个问题。避免该问题的一个方法是在绝缘层中使用耐电晕放电材料。然而，不容易找到同时具有高绝缘强度的耐电晕放电材料。为了尽可能多地从固态绝缘材料在高压时的使用中获得益处，该电装置还包括布置在每一个电绝缘层两侧上的半导体层。优选地是，该电装置包括一个第一半导体层，其与该第一绝缘层接触，并由第一绝缘层包住；一个第二半导体层，其布置在第一绝缘层和高压绕组之间，并同时与该第一层和高压绕组接触；一个第三半导体层，其布置在第二绝缘层和高压绕组之间，并同时与该第二绝缘层和高压绕组接触，和一个第四半导体层，其接触并包住第二绝缘层。为了优化操作，实质上是使上述半导体层与相应的绝缘层接触。优选地是，上述半导体层具有范围为105-108Ω的表面电阻。因此得到使电场均匀的足够的导电性，同时可以避免过度的损耗。根据本专利技术的装置可以上不同类型的，例如是电感器或变压器。在该电装置是一个电感器的情况下，它只包括一个高压绕组形式的绕组。在该电装置是一个变压器的情况下，它还包括一个包住铁心的低压绕组。如果该电装置包括一个低压绕组，那么它包括一个固态的、电绝缘材料的第三绝缘层也是有利的，低压绕组包住第二绝缘层，该低压绕组由一个固态的、电绝缘材料的第三绝缘层包住。通过将低压绕组布置在高压绕组的外侧，得到了电装置外侧和高压绕组之间的最大间距。因此，例如在该电装置被埋入地面下的情况中，意外接触高压绕组的危险就被最小化了。然而，也可以将低压绕组布置在高压绕组内。根据本专利技术的一个实施例，该电装置具有电缆的形状。由于其结构，该电装置很适用于以电缆的形式制造，其横截面尺寸可以制得相对小，因为它是由固态绝缘体制成的。该电装置以电缆形式制造的一个优点在于，它可以在一个连续的工序中制造。然后该电缆被输送给一个缠绕在一个电缆盘上的耗电器。为了能够使用该电装置，电缆已被连接到高压绕组上。可以以许多方式执行高压绕组与电缆的连接。然而，必须在高压绕组与电缆之间的连接点处避免强电场。一个与高压绕组连接的电导体优选由一个电绝缘材料的第四绝缘层包住。该导体部分地布置在该第一绝缘层和第二绝缘层之间，该第四绝缘层沿第四绝缘层的外侧从第四绝缘层最接近该绕组的端部开始的部分设置有第一电晕防护层，该电晕防护层的材料表现出作为电场函数的非线性电阻，第一绝缘层和第二绝缘层分别设置有第二电晕防护层和第三电晕防护层，这些电晕防护层的材料表现出作为电场函数的非线性电阻，在这两个电晕防护层中的每一个沿铁心的纵向方向的延伸部中至少部分地重叠有第一电晕防护层。该第四绝缘层有利地设置有一个第五半导体层，该第五半导体层同时与该电导体和该第四绝缘层接触，一个第六绝缘层与该第四绝缘层接触并包住该第四绝缘层，并且该第六绝缘层与第一电晕防护层接触。上述电晕防护层在弱电场时具有高阻抗，在强电场时具有低阻抗。通过以这种方式布置电晕防护层，得到了电场从电缆向该电装置的平稳过渡。该重叠的长度由该电装置设计应用的电压和空气电击穿强度来决定。有利地是，电晕防护层对于强度小于1kV/mm的电场具有范围为108-1012Ω的表面电阻。在电场超过1kV/mm时，电晕防护层有利地具有范围为105-109Ω的表面电阻。因此避免了非常高的强电场，同时避免了过度损耗。如果该电装置具有旨在用于高于1kV的电压的低压绕组，那么它在第三电绝缘层的两侧都具有半导体层是有利的。从而可以防止在该低压绕组上出现电晕。该高压绕组优选由至少一个漆包线构成。这允许普通的电线可以用在该高压绕组中。为了优化该电装置的特性，理想地是该高压绕组具有一定的厚度。同样的理想地是，具有一定数量的绕组匝数和在绕组中具有一定的导体区域。因为这些要求，高压绕组必须布置在数个层中，以便装配到可用空间中。然而，两个相邻层之间的电压将会是相对高的，因此在不同导体层之间存在有击穿的危险。为了防止这一问题，以这样的方式实现该高压绕组是有利的，即它由至少两个部分绕组组成。优选地是，每一个部分绕组都在该铁心的纵向方向上在0.03-2m的范围内延长。因此避免了在该高压绕组中在导体之间的可能导致击穿的高压。当然，可以根据其它的情况，特别是该高压绕组旨在应用的电压来设置其它长度的部分绕组。优选地是，在铁心中设置冷却通道，所述冷却通道沿铁心的纵向方向布置。因此确保了该电装置的令人满意的冷却。在铁心中布置冷却通道的一个优点在于，这是冷却该电装置的相对直接和有效的方式。在铁心中使用冷却通道的一种选择方案是提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电装置，包括至少一个磁性材料的铁心（５、１０）和围绕该铁心的电导体形式的高压绕组（１６），其特征在于，其包括： 一个固态的、电绝缘材料的第一绝缘层（１４），其包住铁心（１０）并布置在铁心（１０）和高压绕组（１６）之间，一个第一和一个第二半导体层布置在该第一电绝缘层的独立两侧上， 一个固态的、电绝缘材料的包住高压绕组（１６）的第二绝缘层（１８），一个第三和一个第四半导体层布置在该第二电绝缘层的任一侧上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】SE 2000-8-29 0003037-91.一种电装置，包括至少一个磁性材料的铁心(5、10)和围绕该铁心的电导体形式的高压绕组(16)，其特征在于，其包括一个固态的、电绝缘材料的第一绝缘层(14)，其包住铁心(10)并布置在铁心(10)和高压绕组(16)之间，一个第一和一个第二半导体层布置在该第一电绝缘层的独立两侧上，一个固态的、电绝缘材料的包住高压绕组(16)的第二绝缘层(18)，一个第三和一个第四半导体层布置在该第二电绝缘层的任一侧上。2.如权利要求1所述的电装置，其中，第一半导体层(13)与该第一绝缘层接触，并由第一绝缘层(14)包住，第二半导体层(15)布置在第一绝缘层(14)和高压绕组(16)之间，并同时与该第一层和高压绕组(16)接触，第三半导体层(17)布置在第二绝缘层(18)和高压绕组(16)之间，并同时与该第二绝缘层(18)和高压绕组(16)接触，和第四半导体层(19)接触并包住第二绝缘层(18)。3.如权利要求1或2所述的电装置，其中，半导体层(13、15、17、19)具有范围为105-108Ω的表面电阻。4.如权利要求1、2或3所述的电装置，其中，该装置还包括一个包住该铁心的低压绕组(20)。5.如上述权利要求中任一项所述的电装置，其中，该装置还包括一个固态的、电绝缘材料的第三绝缘层(21)，低压绕组(20)包住第二绝缘层(18)，该低压绕组由第三绝缘层(21)包住。6.如上述权利要求中任一项所述的电装置，其中，该装置还包括一个电导体，该电导体由一个电绝缘材料的第四绝缘层(27)包住并与高压绕组(16)相连接，而且该电导体部分地布置在第一绝缘层(14)和第二绝缘层(18)之间，第四绝缘层(27)沿第四绝缘层(27)的外侧从第四绝缘层(27)最接近该绕组的端部开始的部分设置有第一电晕防护层(29)，该电晕防护层的材料表现出作为电场函数的非线性电阻，第一绝缘层(14)和第二绝缘层(18)分别设置有第二电晕防护层(30)和第三电晕防护层(31)，这些电晕防护层的材料表现出作为电场函数的非线性电阻，在这两个电晕防护层中的每一个沿铁心的纵向方向的延伸部中至少部分地重叠有第一电晕防护层(29)。7.如权利要求6所述的电装置，其中，电晕防护层(29、30、31)对于强度小于1kV/mm的电场具有范围为108-1012Ω的表面电阻。8.如上述权利要求中任一项所述的电装置，其中，高压绕组(16)由至少一条漆包线构成。9.如权利要求8所述的电装置，其中，该高压绕组由至少两个部分绕组(22)构成，每一个部分绕组都在该铁心的纵向方向上具有范围为0.03-2m的延长部。10.如上述权利要求中任一项所述的电装置，其中，在该铁心中设置有冷却通道(12)，所述冷却通道(12)沿该铁心的纵向方向布置。11.如上述权利要求中任一项所述的电装置，其中，设置有散热凸缘(63)，其包住该第四半导体层并沿该电装置的纵向方向包括有冷却通道(65)。12.如权利要求11所述的电装置，其中，在该铁心和第一半导体层之间设置有一个散热凸缘(57)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S瓦尔德马松，
申请(专利权)人：ABB股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]