配备有至少一个无线传感器的电磁设备制造技术

电磁设备包括：壳体(12)、位于壳体的内部的至少一个绕组(16，18)、用于感测电磁设备的至少一种性质或缺陷的至少一个无线传感器(26A，26B，26C，26D)、以及包括收发电路系统和至少一个天线的至少一个有源通信单元(14A，14B)，其中，收发电路系统放置在壳体(12)的外部，并且至少一个天线放置在壳体(12)的内侧，用于与至少一个传感器(26A，26B，28A)通信，其中，至少一个传感器包括附接到绕组的至少一个传感器，并且其中，附接到绕组的至少一个传感器(26A)是包括印刷在绝缘基板(S)上的电子器件(PE)的印刷电子传感器，其中基板面向至少一个绕组(18)。个绕组(18)。个绕组(18)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】配备有至少一个无线传感器的电磁设备


[0001]本专利技术总体上涉及电磁设备。本专利技术更特别地涉及配备有至少一个无线传感器的电磁设备。

技术介绍

[0002]诸如变压器和电抗器的电磁设备是各种电力输送环境中(诸如电力传输和分配系统中)的重要设备。这些电磁设备则可以在高电压水平下操作，并且因此可以承受高电势和强电场。
[0003]在许多情况下，测量这些电磁设备的各种特性和其中的缺陷(诸如温度、湿度和/或绝缘物中的局部放电)是令人感兴趣的。为此，将一个或多个传感器放置在电磁设备内部可能是有意义的。
[0004]使用导体进行通信的传感器通常是不合适的，因为它们可能破坏电绝缘。一种常用的替代方案是光纤。然而，这些通常是昂贵的。制造具有纤维的电磁设备也可能是复杂的，尤其是当电磁设备包括固体绝缘物时。此外，也存在纤维干扰电绝缘的风险。
[0005]因此，使用替代性的传感器实现方式是令人感兴趣的。
[0006]已经在套管中使用的一种类型的传感器是无线传感器。这方面的一个示例可以在EP3521782中找到，其中无线传感器插置在固体绝缘物的层之间。
[0007]US2002/107657A1公开了一种用于在箱中测量由绕组压缩元件施加在电力变压器中的绕组上的接触压力的装置。箱中的检查天线通过穿过箱的壁的射频套管连接到检查设备。
[0008]DE2427830A1公开了一种变压器的绕组。无线电发射器的天线插置在纸绝缘层之间，并且沿着静电保护环的外围。电热传感器(例如，热敏电阻)焊接到绕组的导体上，或者插置在绕组7的平行导体之间。
[0009]US2008/197977A1公开了一种可以放置在绕组附近的IC传感器，该传感器具有静电屏蔽，或者该传感器定位和定向在电磁场的弱区域中。
[0010]DE10060520A1公开了一种布置在磁轭螺栓上的SAW传感器。提供天线以与箱外部的询问电子设备通信。
[0011]许多电磁设备包括包围绕组的壳体。这些壳体可能妨碍无线传输。因此，可能难以向壳体的内部传输信号以及从壳体的内部接收信号。壳体的内部可能同时不是灵敏通信装备的合适环境。
[0012]因此，需要对电磁设备中的传感器的使用进行改进。本专利技术解决了以上提及的问题中的至少一些。

技术实现思路

[0013]本专利技术的一个目的是改善配备有至少一个无线传感器的电磁设备中的通信。
[0014]根据第一方面，该目的通过一种电磁设备实现，该电磁设备包括：
[0015]壳体，
[0016]至少一个绕组，位于壳体的内部，
[0017]至少一个无线传感器，用于感测电磁设备的至少一种性质或缺陷，以及
[0018]至少一个有源通信单元，包括收发电路系统和至少一个天线，
[0019]其中，收发电路系统放置在壳体的外部，并且至少一个天线放置在壳体的内侧，用于与至少一个传感器通信，
[0020]其中，至少一个传感器包括附接到绕组的至少一个传感器，并且
[0021]其中，附接到绕组的至少一个传感器是包括印刷在绝缘基板上的电子器件的印刷电子传感器，其中基板面向至少一个绕组。
[0022]电磁设备可以被提供用于高压应用，诸如1或10kV或更高电压的应用。
[0023]该至少一个传感器可以包括附接到绕组的至少一个传感器。该附接的传感器可以包括印刷在绝缘基板上的电子器件的印刷电子传感器，其中基板面向至少一个绕组。该至少一个绕组又可以包括漆包绕组，该漆包绕组包括由固体绝缘物包围的导体。
[0024]绝缘基板可以具有50至10μm的范围内的厚度。印刷电子器件的厚度可以进一步小于10μm。
[0025]电磁设备还可以包括围绕绕组的绝缘物。因此，至少一个绕组可以由绝缘物包围。
[0026]围绕绕组的绝缘物可以包括固体绝缘物。除了围绕绕组中的导体的固体绝缘物之外，电磁设备因此可以包括另外的固体绝缘物，例如在两个不同的绕组之间。在这种情况下，至少一个传感器可以放置在例如呈片状的形式的固体绝缘物和相应的绕组之间。
[0027]固体绝缘物可以填充整个壳体。替代性地，电磁设备可以包括壳体中的流体绝缘物，该流体绝缘物可以代替固体绝缘物或者附加于固体绝缘物提供。流体绝缘物可以包括液体绝缘物和/或气体绝缘物。因此，流体绝缘物可以呈气体和/或液体形式。
[0028]至少一个天线可以朝向至少一个相应的传感器定位。这对于通信效率可能是有益的。提高通信效率的另一方法可以通过优化传感器和相应的绕组导体之间的距离来获得。传感器可以放置在距离相应的绕组导体一定距离处，这提高通信效率。
[0029]壳体可以是金属壳体。至少一个有源通信单元可以放置在壳体的顶部处，并且至少一个传感器可以放置在绕组的顶端处，该顶端可以是最靠近有源通信单元的端部。该至少一个天线可以由能够承受高温(例如高达约170℃)的材料铸造而成。
[0030]电磁设备可以附加地包括具有磁轭的芯部，其中芯部限定中心轴，至少一个绕组围绕该中心轴缠绕，并且磁轭可以在与中心轴成直角的方向上延伸。因此，由至少一个绕组形成的绕组结构被划分成两半。在这种情况下，附加地，至少一个有源无线通信单元和与其通信的至少一个传感器可以在磁轭的方向上从磁轭移位并且放置在磁轭的同一侧。更特别地，它们可以放置在磁轭在竖直方向上的同一侧。
[0031]该至少一个传感器可以被配置成测量壳体中的绝缘物的性质或缺陷，其可以是固体和/或流体绝缘物的性质或缺陷。
[0032]该至少一个无线传感器可以包括无源无线传感器。该至少一个无线传感器可以附加地或替代地包括有源无线传感器。当至少一个无线传感器包括有源无线传感器时，电磁设备还可以包括连接到有源无线传感器并且被配置为向有源无线传感器供电的能量采集单元。
[0033]本专利技术具有许多优点。与基板的厚度相比，印刷传感器可以具有相对大的表面。由于基板的柔性，传感器可以弯曲并适应绕组的周向表面。因此，任何基板上的印刷电路/电子器件将沿着由绕组生成的电场的等势线，使得电路的不同部分不会暴露于不同的电势。
[0034]本专利技术还允许在壳体的内部进行无线通信。通过将收发电路系统放置在壳体的外侧，不需要保护其免受壳体内侧的环境的影响。对收发电路系统施加冷却也更容易(如果需要的话)。由于至少一个天线放置在壳体内侧，因此其中的通信得到改善。
附图说明
[0035]在下文中将参考附图描述本专利技术，在附图中
[0036]图1示意性地示出了包括具有有源无线通信单元的壳体的电磁设备，
[0037]图2示意性地示出了具有有源无线通信单元的壳体的截面，其中，壳体包括配备有无线传感器并且缠绕在配备有磁轭的芯部周围的外部和内部绕组，
[0038]图3示意性地示出了通过壳体的壁的有源无线通信单元的实现方式，
[0039]图4示意性地示出了来自图3的有源无线通信单元、无线传感器、绕组和磁轭中的一个的俯视图，
[0040]图5示意性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电磁设备(10)，包括：壳体(12)，至少一个绕组(16，18)，位于所述壳体的内部，至少一个无线传感器(26A，26B，26C，26D，26E，26F，28A，28B，28C)，用于感测所述电磁设备(10)的至少一种性质或缺陷，以及至少一个有源通信单元(14A，14B，14C，14D)，包括收发电路系统(14A1)和至少一个天线(14A2，14A3)，其中，所述收发电路系统(14A1)放置在所述壳体(12)的外部，并且所述至少一个天线(14A2)放置在所述壳体(12)内侧，用于与所述至少一个传感器(26A，26B，28A)通信，其中，所述至少一个传感器包括附接到所述绕组的至少一个传感器，并且其中，所述附接到所述绕组的至少一个传感器(26A)是包括印刷在绝缘基板(S)上的电子器件(PE)的印刷电子传感器，其中所述基板面向所述至少一个绕组(18)。2.根据权利要求1所述的电磁设备(10)，其中，所述壳体(12)是金属壳体。3.根据前述任一项权利要求所述的电磁设备(10)，其中，所述至少一个绕组(18)包括漆包绕组，所述漆包绕组包括由固体绝缘物(18B)包围的导体(18A)。4.根据前述任一项权利要求所述的电磁设备(10)，其中，所述至少一个绕组由绝缘物包围。5.根据权利要求4所述的电磁设备(10)，其中，所述绝缘物包括固体绝缘物(30，32)，并且其中，所述至少一个传感器(26A)放置在所述固体绝缘物(30，32)和相应的绕组之间。6.根据权利要求4或5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：日立能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：