專利名稱：帶有被動(dòng)冷卻的變壓器線圈和變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有被動(dòng)冷卻裝置的變壓器線圈(Transformatorspule)、以及帶有至少一個(gè)這種線圈的變壓器，尤其為帶有用于排出產(chǎn)生的熱的內(nèi)裝(eingebaut)的熱管(Warmerohr)的樹脂封裝的(harzgekapselt)干式變壓器、以及用于制造可冷卻的干式變壓器的方法。
背景技術(shù)：
在過去幾十年中，持續(xù)地提高變壓器的工作功率并且改進(jìn)其可靠性。為了保證提高的工作功率和所要求的運(yùn)行安全性，變壓器和其構(gòu)件的有效且可靠的冷卻是重要的。在處于直至典型地800kV的電壓范圍中工作的功率變壓器中廣泛已知這樣的主動(dòng)冷卻，即，其使用油作為冷卻介質(zhì)。大型功率變壓器一般安裝在這樣的系統(tǒng)中，即，在其中 可出現(xiàn)高的短路功率。由此，在短路情況中出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力通常決定設(shè)計(jì)方案。當(dāng)今的功率變壓器使用油不僅用于電的絕緣也用于冷卻。在此，主動(dòng)地泵送油通過變壓器，并且借助于熱交換從回路中提取熱。配電變壓器(Verteiltransformator)或者實(shí)現(xiàn)成油填充型或者實(shí)現(xiàn)成干式絕緣型。油填充的配電變壓器具有直至72. 5kV的初級電壓，而帶有敞開的或封裝的線匝(Windung)的干式變壓器典型地具有直至52kV的初級電壓并且主要應(yīng)用在必須將火險(xiǎn)或環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)保持最小的地方。為了冷卻干式變壓器，已知使用通風(fēng)機(jī)(Geblase)或橫流鼓風(fēng)機(jī)。在這種類型的主動(dòng)的強(qiáng)制冷卻中，通過位于變壓器中的通道鼓吹空氣。出于結(jié)構(gòu)技術(shù)的原因，用于空氣傳導(dǎo)的通道僅僅位于在變壓器線圈的初級側(cè)上的繞組(Wicklung)之間，因?yàn)樵诖渭墏?cè)上典型地首先螺旋形地在徑向的方向上在多層中纏繞線匝，并且之后才以相同纏繞的方式纏繞下一個(gè)軸向地鄰近的繞組，這使設(shè)置冷卻通道變困難。由此，干式變壓器的利用環(huán)氧樹脂澆注(vergiessen)的次級側(cè)僅僅可通過在環(huán)氧樹脂的表面處的熱傳導(dǎo)和對流冷卻。由此引起，大多如此冷卻的干式變壓器的工作功率受在變壓器的次級側(cè)上的工作溫度限制。此外，主動(dòng)冷卻是不利的，因?yàn)檫@種系統(tǒng)不可自主工作(autonom)并且可較容易地失效。從文件US 5656984中已知用于干式變壓器的另一類型的冷卻。在該文件中提出一種被動(dòng)冷卻，在其中，四個(gè)熱管安置在變壓器芯體附近，并且由初級線匝(Primarwindung)纏繞。為此，單個(gè)熱管的蒸發(fā)器構(gòu)造成長形地伸延的薄管，其平行于纏繞軸線(Wickelachse)伸延。通過熱管主要在變壓器的徑向方向上非常局部且單一的布置方案，主要在單個(gè)熱管附近的區(qū)域中提取產(chǎn)生的熱，這種熱例如由傳遞損失和磁滯引起。由此，冷卻功率局部地非常強(qiáng)烈地變化，并且與單個(gè)熱管在變壓器中的布置方案相關(guān)。在提及的結(jié)構(gòu)中，需要多個(gè)熱管，其主要冷卻變壓器芯體的附近的區(qū)域。在文件US 4129845中提出一種主動(dòng)的變壓器冷卻，在其中，由存儲(chǔ)器包住(ummanteln)待冷卻的變壓器，流體儲(chǔ)存器也位于該存儲(chǔ)器中。泵將冷卻液從位于變壓器之下的儲(chǔ)存器向上輸送并且將其在變壓器線匝上進(jìn)行分配。如此分配的冷卻液在變壓器的線匝之間由上而下流動(dòng)并且蒸發(fā)。在文件US6368530中公開了柱形的可冷卻的變壓器線圈，在其中在內(nèi)線匝和外線匝之間設(shè)置四個(gè)冷卻通道。冷卻通道在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上伸延，并且彼此間隔相同。
在文件GB764576中公開了一種可冷卻的變壓器,其由存儲(chǔ)器包圍,利用冷卻液填滿存儲(chǔ)器。蒸發(fā)的冷卻液可上升到作為冷凝器起作用的管路中，在該處冷凝并流回。從文件JP6215959中可得出用于變壓器的被動(dòng)冷卻的熱管的另一應(yīng)用。在該文件中，以同心地且軸向間隔開的方式圍繞變壓器芯體安放多個(gè)構(gòu)造成棒形的蒸發(fā)器，或者其以U形地彎曲的方式在單個(gè)線匝層之間在軸向的方向上伸延。 在這些和其它變壓器冷卻中，布置方案、內(nèi)裝到變壓器線圈中以及變壓器冷卻的結(jié)構(gòu)是值得改進(jìn)的。在這些類型的干式變壓器中用于達(dá)到更高的功率密度的改進(jìn)的冷卻方案是值得期待的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供冷卻的變壓器線圈和冷卻的變壓器，在其中冷卻介質(zhì)被引導(dǎo)到線匝的這樣的區(qū)域處，即，以熱的且強(qiáng)烈的方式加載該區(qū)域。該目的通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求I的帶有熱管的變壓器線圈實(shí)現(xiàn)，并且通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求14的用于制造可冷卻的變壓器的方法實(shí)現(xiàn)。此外，提出根據(jù)權(quán)利要求13的帶有這種變壓器線圈的變壓器以及根據(jù)權(quán)利要求16的這種變壓器在風(fēng)力設(shè)備中的用途。從從屬權(quán)利要求、說明書以及附圖中得到本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征、方面。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出帶有初級繞組(Primarwicklung)和次級繞組的變壓器線圈，其具有用于排出熱能的熱管。沿著變壓器線圈的纏繞軸線布置繞組。熱管的稱為蒸發(fā)器的區(qū)段布置在繞組的區(qū)域中。蒸發(fā)器通過其形狀形成至少一個(gè)面型的(flachenhaft)蒸發(fā)器節(jié)段(Verdampfersegment),其在繞組的周向上沿著纏繞軸線延伸，并且在此覆蓋(Uberstreichen)次級繞組的多個(gè)線匝。不僅初級繞組而且次級繞組具有多個(gè)線匝。由于高的待傳遞的電流，初級繞組的線匝實(shí)施成面形的，相應(yīng)于卷繞的帶。每個(gè)單個(gè)線匝的寬度基本上相應(yīng)于線圈的整個(gè)長度。相反地，次級繞組具有明顯比初級側(cè)的線匝窄的多個(gè)線匝。從這樣的線匝中得到次級繞組，即，既在線圈的徑向方向上也在軸向方向上纏繞該線匝。就此而言，概念熱管不應(yīng)理解為本身以管的形式的熱傳遞件的純粹結(jié)構(gòu)上的實(shí)施方案，相反地，應(yīng)理解為作為被動(dòng)地工作的熱傳遞件的其功能上的實(shí)施方案，該熱傳遞件具有帶有工作介質(zhì)的密封地封裝的體積，并且在該熱傳遞件的情形下在冷凝器中放出在蒸發(fā)器中吸收的蒸發(fā)熱并且工作介質(zhì)在冷凝器中冷凝。由一個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)器元件構(gòu)建的蒸發(fā)器的形狀與線圈的形狀相匹配。也就是說，蒸發(fā)器元件和由此蒸發(fā)器呈現(xiàn)出變壓器線圈的形狀，例如柱形的形狀或至少形成柱形的節(jié)段。由此，在蒸發(fā)器和線圈之間在變壓器線圈的整個(gè)表面上的熱交換是可能的。通過蒸發(fā)器的面形的結(jié)構(gòu)(即，其在周向上且沿著線圈軸線延伸)，單個(gè)的蒸發(fā)器節(jié)段或蒸發(fā)器沿著線圈纏繞軸線覆蓋次級繞組的多數(shù)線匝，由此，使尤其地在線圈的強(qiáng)烈熱加載的區(qū)域中的冷卻成為可能。一個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)器節(jié)段在底部的區(qū)域中封閉(schliessen)。換句話說,一個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)器節(jié)段形成環(huán)柱形的容器，液態(tài)的冷卻介質(zhì)匯集(sammeln)在其中。在此，可由次級繞組包圍蒸發(fā)器節(jié)段，但是或者也可由蒸發(fā)器節(jié)段包圍次級繞組。
在實(shí)施形式中，蒸發(fā)器節(jié)段在所有繞組上沿著纏繞軸線延伸。由此保證，實(shí)現(xiàn)沿著纏繞軸線與所有繞組的均勻的熱交換。在實(shí)施形式中，多個(gè)蒸發(fā)器節(jié)段在蒸發(fā)器底部的區(qū)域中如此相互連接，S卩，工作介質(zhì)匯集在柱形的蒸發(fā)器的底部區(qū)域中，并且可循環(huán)通過所有蒸發(fā)器節(jié)段。在實(shí)施形式中，多個(gè)蒸發(fā)器節(jié)段在蒸發(fā)器排出部(Verdampferauslass)的區(qū)域中如此相互連接，即，形成至少一個(gè)蒸發(fā)器排出部。蒸發(fā)器排出部建立到熱管的冷凝器的連接。在實(shí)施形式中，蒸發(fā)器布置在初級繞組的帶有最小的線匝直徑的線匝之內(nèi)或布置在初級繞組的兩個(gè)線匝之間，由此，直接在線圈芯體或初級繞組附近實(shí)現(xiàn)線圈的優(yōu)化的冷卻并且可在制造蒸發(fā)器時(shí)進(jìn)行纏繞。在實(shí)施形式中，蒸發(fā)器布置在初級繞組和次級繞組之間，由此，實(shí)現(xiàn)在初級繞組和 次級繞組之間優(yōu)化的冷卻和介電強(qiáng)度(dielektrisch Festigkeit)的改進(jìn)。在實(shí)施形式中，蒸發(fā)器包圍帶有最大的線匝直徑的次級繞組的線匝，由此，實(shí)現(xiàn)次級側(cè)的線匝的優(yōu)化的冷卻并且通過包住次級繞組簡化可冷卻的線圈的制造。此外，本發(fā)明包括用于制造變壓器線圈的方法，其帶有以下步驟。形成多個(gè)初級繞組的線匝，其由電的絕緣材料和導(dǎo)電的層材料組成的交替的層組合在一起。圍繞中心的纏繞軸線纏繞這些層。此外，圍著纏繞軸線纏繞次級繞組的多個(gè)線匝。緊接著，借助于由可變形的材料制成的空心體包圍次級繞組的線匝。之后，借助于澆注樹脂(Giesharz)澆注次級繞組的線匝和空心體，以使得形成熱管的蒸發(fā)器的空心體形狀由此而穩(wěn)定。在形成組塊(Block)的情況下使?jié)沧渲不?。緊接著，圍繞纏繞的初級繞組布置由次級繞組和包圍的空心體組成的組塊。在操作和結(jié)構(gòu)方面空心體可對照空氣墊的原理。為了形成由空心體制成的蒸發(fā)器，利用氣體或液體填充空心體，并且可通過彎曲相應(yīng)地與變壓器線圈的形狀相匹配。由此，蒸發(fā)器的形狀可與待包圍的線圈體的幾乎每個(gè)任意形狀或任意尺寸相匹配。該制造方法不再需要進(jìn)行必須額外地根據(jù)變壓器線圈的相應(yīng)的尺寸特別地加工空心體。代替地，通過以下方式簡化該方法，即，僅僅還按照相應(yīng)的線圈的周緣的長度裁剪用于空心體的可變形的材料，利用例如空氣填充該材料，并且利用空氣填充的材料包住線圈。在制造方法的實(shí)施形式中，在澆注樹脂硬化之后，借助于可注入的溶劑(L0sungsmittel)溶解(aufl0sen)蒸發(fā)器的由可變形的材料形成的壁。之后，通過蒸發(fā)器材料的溶解，工作介質(zhì)可自由地在次級繞組和包圍次級繞組的澆注樹脂之間圍著線圈芯體循環(huán)。由此，得到從線圈到工作介質(zhì)上的直接的熱傳遞，由此進(jìn)一步改進(jìn)在線圈中的冷卻功率。在備選的制造方法中，借助于熱熔解由澆注樹脂包圍的空心體。借助于熱的熔解使以下成為可能，即，在唯一的方法步驟中進(jìn)行空心體的硬化和熔解的方法步驟。


圖I顯示了帶有熱管的變壓器線圈的透視圖和截面圖，熱管布置在初級繞組和次級繞組之間，圖2顯示了帶有空心柱形的且由四個(gè)蒸發(fā)器節(jié)段組成的熱管的變壓器線圈的透視的視圖和透視的截面圖，其中，熱管直接布置在初級繞組的最外部的線匝上，圖3顯示了帶有空心柱形的且由多個(gè)節(jié)段組成的熱管的變壓器線圈的截面圖，其中，熱管布置在芯體和初級繞組的最內(nèi)部的線匝之間，圖4顯示了帶有以澆注樹脂澆注的熱管的變壓器線圈的透視的視圖，熱管布置在初級繞組的最外部的線匝上，圖5顯示了風(fēng)力設(shè)備的視圖，在該風(fēng)力設(shè)備中根據(jù)本發(fā)明的變壓器線圈布置在風(fēng)力設(shè)備的外罩(Gondel)中的變壓器中。
具體實(shí)施例方式圖I顯示了帶有芯體2的可借助于熱管10冷卻的、樹脂封裝的干式變壓器線圈I的結(jié)構(gòu)的示意性的視圖，芯體2為未詳細(xì)示出的變壓器的一部分。初級繞組3和次級繞組4卷繞在柱形的變壓器芯體2上，熱管10嵌入初級繞組3和次級繞組4之間。由絕緣層6，7，8 (例如由多元酯制成)和初級繞組3的線匝301，302組成的交替的層卷繞在變壓器芯體2上。初級繞組3的線匝301，302沿著變壓器線圈I的纏繞軸線5延伸并且在變壓器線圈I的整個(gè)長度上近似延伸I米。如在圖I中示例性地顯示的那樣，線圈I具有第一和第二初 級線匝301，302，但是，根據(jù)配置方案，其也可具有任何其它的線匝數(shù)量，例如3，4，5，6個(gè)或更多。典型地，使用帶有約I至3_的壁厚的鋁箔用于初級繞組3。在一些實(shí)施形式中，也可使用銅作為用于初級繞組3的材料。熱管10基本上具有空心柱形的蒸發(fā)器12，其形狀與次級繞組4的最內(nèi)部的線匝401的外形(Gestalt)相匹配，這引起在干式變壓器中的優(yōu)化的熱傳遞。由此，蒸發(fā)器為環(huán)形的并且構(gòu)造成與纏繞軸線5同心。工作介質(zhì)11在蒸發(fā)器12的內(nèi)部中循環(huán)。蒸發(fā)器12在線圈I的上端部處通入蒸發(fā)器排出部13中。該蒸發(fā)器排出部13使蒸發(fā)器12與熱管10的未進(jìn)一步示出的冷凝器相連接，蒸發(fā)的工作介質(zhì)在該冷凝器中擴(kuò)散(ausbreiten)并且在給出熱之后冷凝。為了在機(jī)械方面斷開聯(lián)結(jié)或者為了將冷凝器安置在遠(yuǎn)離蒸發(fā)器12的部位處，在蒸發(fā)器12和冷凝器之間可插入柔性的區(qū)段，例如波紋管。由此，熱管10至少部分地在變壓器線圈I的尺寸上延伸并且由此延伸超過干式變壓器的尺寸。在蒸發(fā)器和冷凝器之間的蒸發(fā)器排出部13沿著蒸發(fā)器周緣的部分區(qū)域延伸。在另一實(shí)施變型方案中，蒸發(fā)器排出部13也可在蒸發(fā)其周緣的較大的區(qū)域上延伸，其甚至可占據(jù)整個(gè)周緣。次級繞組4的線匝401，402直接纏繞到熱管10上。使用帶有在此例如約O. 5mm的壁厚的薄的鋁箔作為線匝材料。出于非傳導(dǎo)性的原因，熱管10由電絕緣的材料制成，該材料具有良好的熱傳導(dǎo)性。借助于真空澆注法以環(huán)氧樹脂將由纏繞的次級繞組4和熱管10組成的結(jié)構(gòu)澆注成組塊。在封裝和硬化后，圍繞線圈I的芯體2和初級繞組3布置由次級繞組4和熱管10組成的澆注的組塊。以這種方式，可借助于唯一的熱管10冷卻干式變壓器線圈1，并且尤其有效地在初級繞組3和次級繞組4之間的線圈I的內(nèi)區(qū)域中支持熱的排出。在圖2中示出的干式變壓器線圈I與圖I的線圈I相似。區(qū)別為，在圖2中顯示的熱管10與初級繞組3的外部的線匝302處于直接的熱和電的接觸中，由此，實(shí)現(xiàn)在初級繞組3和熱管10之間的尤其高的熱傳導(dǎo)性，并且最優(yōu)地將出現(xiàn)在初級繞組3中的熱傳遞到熱管10上。熱管10利用其蒸發(fā)器12包住帶有初級繞組3的最大線匝直徑的線匝302。金屬的蒸發(fā)器12位于初級繞組3的電勢上。為了熱管10的蒸發(fā)器12和冷凝器17在電鍍方面的(galvanisch)分離，冷凝器17借助于絕緣件(未顯示)與蒸發(fā)器隔開。蒸發(fā)器12具有四個(gè)槽形的蒸發(fā)器中間空間15，其沿著線圈I的纏繞軸線5延伸。通過該蒸發(fā)器中間空間將蒸發(fā)器12分割成多個(gè)蒸發(fā)器節(jié)段16。每個(gè)蒸發(fā)器節(jié)段16在纏繞軸線的方向上在次級繞組4的所有線匝401，402上延伸。在此通過以下方式實(shí)現(xiàn)在位于初級繞組3的電勢上的蒸發(fā)器12和次級繞組4之間的電絕緣，即，利用相應(yīng)厚度的絕緣層6包住蒸發(fā)器。另一方面，借助于真空澆注法以環(huán)氧樹脂14澆注次級繞組4。在另一實(shí)施形式中，通過以下方式實(shí)現(xiàn)在蒸發(fā)器和次級繞組4之間的介電強(qiáng)度，即，以相應(yīng)的厚度實(shí)施環(huán)氧樹脂澆注物14的內(nèi)側(cè)。在再另一實(shí)施形式中，為了實(shí)現(xiàn)在初級繞組3和以環(huán)氧樹脂澆注的次級繞組4之間的介電強(qiáng)度，設(shè)置附加的空氣間隙。變壓器線圈I的在圖3中顯示的熱管具10有多個(gè)蒸發(fā)器中間空間15，由此，將蒸發(fā)器12分割成蒸發(fā)器節(jié)段16。面型的蒸發(fā)器節(jié)段16在表示蒸發(fā)器節(jié)段16的第一端部的底部區(qū)域中相互連接并且由此形成用于工作介質(zhì)11的匯聚槽(Sammelbecken)。工作介質(zhì)11可循環(huán)穿過所有蒸發(fā)器節(jié)段16，并且在整個(gè)線圈長度上吸收線圈I的出現(xiàn)的熱。蒸發(fā)器 節(jié)段16也在其第二端部的區(qū)域中相互連接，并且在該處過渡到兩個(gè)蒸發(fā)器排出部13中。圍著線圈芯體2布置空心柱形的金屬的蒸發(fā)器。蒸發(fā)器12的內(nèi)壁與線圈芯體2處于直接的熱的和電的接觸中。由于芯體2無電勢或接地，由此節(jié)省在熱管10的蒸發(fā)器12和冷凝器17之間的電的絕緣區(qū)間。由絕緣材料6，7，8組成的層和初級繞組3的線匝301，302交替地卷繞到蒸發(fā)器12上。另一方面，初級繞組3由以環(huán)氧樹脂14澆注的次級繞組4包圍。圖4顯示了干式變壓器線圈I的另一實(shí)施方案，在其中，熱管10結(jié)合到次級繞組4中。熱管10的蒸發(fā)器12具有多個(gè)蒸發(fā)器節(jié)段16，其形成蒸發(fā)器12的柱形延伸的主體，其中，次級繞組4的外部的線匝402完全地由蒸發(fā)器12包圍。為了實(shí)現(xiàn)在次級繞組4和蒸發(fā)器12之間的優(yōu)化的熱方面的熱傳遞，蒸發(fā)器12與次級繞組4處于直接的熱的接觸中。由于外部的線匝404位于高電壓電勢上，應(yīng)選擇帶有良好的熱傳導(dǎo)性的電絕緣的材料用于蒸發(fā)器12。此外，以環(huán)氧樹脂14將次級繞組4和包圍的熱管10澆注成組塊。通過管形的接頭形成蒸發(fā)器排出部13，該管形的接頭形成通到熱管10的冷凝器的過渡部。在以這種方式結(jié)合的熱管10中，實(shí)現(xiàn)從次級繞組4中、尤其地從最外部的線匝402中的良好的熱排出。圖5顯示了可借助于三個(gè)熱管10冷卻的干式變壓器18在風(fēng)力設(shè)備20中的內(nèi)裝。通過干式變壓器18將由發(fā)動(dòng)機(jī)19產(chǎn)生的電流輸入能量供給網(wǎng)中。安置在風(fēng)力設(shè)備20的外罩21中的變壓器18具有三個(gè)變壓器線圈1，其中每個(gè)線圈分別具有帶有蒸發(fā)器12的熱管10，并且蒸發(fā)器12以以上描述的方式結(jié)合到線圈中。三個(gè)蒸發(fā)器排出部13的每一個(gè)與熱管10的相應(yīng)的所屬的冷凝器17相連接。第一線圈I的冷凝器17具有三個(gè)冷卻肋片，其在外罩21之外裝配在外罩21的頂部上。在圖5中示出另一實(shí)施形式用于第二線圈I。在其中，蒸發(fā)器排出部13通入外罩21的作為冷凝器17起作用的實(shí)施成空心的頂部件22中。由此，頂部22的大部分也可有效地用作用于冷凝器17的冷卻面。通過將冷凝器17設(shè)計(jì)在外罩21之外或結(jié)合在外罩21的頂部22中，從密封地封裝的外罩21的內(nèi)空間將工作介質(zhì)11向外引導(dǎo)，并且蒸發(fā)熱可通過冷凝器17直接排出到周圍環(huán)境處。以這種方式構(gòu)建的風(fēng)力設(shè)備20具有干式變壓器18的自調(diào)節(jié)的冷卻。隨著風(fēng)強(qiáng)度的增加，通過變壓器18將增加的待傳遞的電功率輸入電網(wǎng)中。但是，同時(shí)風(fēng)更強(qiáng)地吹向冷凝器17，這提高了冷凝器17的冷卻功率。由此，冷卻功率自動(dòng)地適應(yīng)于變壓器18的待傳遞的功率。在如此構(gòu)建的且可冷卻的變壓器18中，盡管通過外罩21進(jìn)行密封的封裝(如例如對于在公海(hoher See)上的風(fēng)力設(shè)備20所要求的那樣)，但是可在干式變壓器18具有小且緊湊的結(jié)構(gòu)的情況下傳遞高的功率。有利地，通過以下方式簡化在風(fēng)力設(shè)備20中的以這種方式實(shí)施的干式變壓器18的冷卻的結(jié)構(gòu)，即，現(xiàn)在僅僅必須將蒸發(fā)器排出部13引導(dǎo)到外罩21的頂部或者僅僅還必須引導(dǎo)蒸發(fā)器排出部13向外穿過艙頂部22，并且可避免在外罩21的內(nèi)部中的高成本的冷卻安裝。已經(jīng)根據(jù)在風(fēng)力設(shè)備20中的用途描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明也可用于船舶或火車，尤其這樣的地方，即，在該處帶有高的功率密度的干式變壓器18必須內(nèi)裝在密封地與周圍環(huán)境隔絕的環(huán)境中。在使用在船舶或火車中時(shí)，相應(yīng)地冷凝器17被引導(dǎo)到火車覆層或船舶外壁處或者裝配在火車覆層或船舶外壁之外。那么，通過行駛風(fēng)(Fahrtwind)實(shí)現(xiàn)冷凝器7的冷卻，或在使用在船舶中甚至通過環(huán)流的通航水(Fahrwasser)實(shí)現(xiàn)冷凝器7的冷卻。參考標(biāo)號列表 I變壓器線圈2芯體3初級繞組301初級繞組的第一、內(nèi)部的線匝302初級繞組的第二、外部的線匝4次級繞組401次級繞組的第一內(nèi)部的線匝402,403次級繞組的線匝404次級繞組的外部的線匝5變壓器線圈的纏繞軸線6,7,8 電絕緣層10熱管11工作介質(zhì)12蒸發(fā)器13蒸發(fā)器排出部14環(huán)氧樹脂澆注物15蒸發(fā)器中間空間16蒸發(fā)器節(jié)段17冷凝器18變壓器19發(fā)電機(jī)20風(fēng)力設(shè)備21外罩22外罩頂部
權(quán)利要求
1.一種變壓器線圈(I)，帶有初級繞組(3)和次級繞組(4)，所述繞組(3，4)具有線匝(301,302,401, -,404)并且?guī)в杏糜谂懦鏊鲎儔浩骶€圈(I)的熱能的被動(dòng)地工作的熱管(10)，其中，所述變壓器線圈(I)具有纏繞軸線(5)，沿著所述纏繞軸線(5)布置所述繞組(3，4)，并且其中，所述熱管(10)的稱為蒸發(fā)器(12)的用于蒸發(fā)工作介質(zhì)(11)的區(qū)段布置在所述繞組(3，4)的區(qū)域中，其特征在于， 所述蒸發(fā)器(12)形成至少一個(gè)面型的且容納所述工作介質(zhì)(11)的蒸發(fā)器節(jié)段(16)，所述蒸發(fā)器節(jié)段(16)在所述繞組(3，4)的周向上且沿著所述纏繞軸線(5)延伸，并且在此覆蓋所述次級繞組(4)的線匝(401，402)的多個(gè)，所述蒸發(fā)器節(jié)段(16)在底部區(qū)域中封閉并且構(gòu)造成環(huán)柱形的容器，其中，由所述次級繞組(4)包圍所述蒸發(fā)器節(jié)段(16)，或者由所述蒸發(fā)器節(jié)段(16)包圍所述次級繞組(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，所述面型的蒸發(fā)器節(jié)段(16)覆蓋所述次級繞組(4)和/或所述初級繞組(3)的所有線匝(301，302，401，402)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，多個(gè)面型的蒸發(fā)器節(jié)段(16)在其第一端部的區(qū)域中相互連接，以用于形成用于所述工作介質(zhì)的匯聚槽并且以用于使所述工作介質(zhì)(11)循環(huán)穿過所有蒸發(fā)器節(jié)段(16)成為可能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，所述面型的蒸發(fā)器節(jié)段(16)在其第二端部的區(qū)域中相互連接，以用于形成用于所述工作介質(zhì)(11)的至少一個(gè)蒸發(fā)器排出部(13) ο
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，所述至少一個(gè)面型的形成所述蒸發(fā)器(12)的蒸發(fā)器節(jié)段(16)為環(huán)形的和/或構(gòu)造成與所述纏繞軸線(5)同心。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，所述蒸發(fā)器布置在所述初級繞組(3)的帶有最小的線匝直徑的線匝(301)之內(nèi)或布置在所述初級繞組(3)的兩個(gè)線匝(301,302)之間。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，所述蒸發(fā)器布置在初級繞組(3)和次級繞組(4)之間。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，所述蒸發(fā)器包圍帶有最大的線匝直徑的次級繞組(4)的線匝(402)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(12)與所述次級繞組(4)借助于澆注樹脂澆注成組塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或8中任一項(xiàng)所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(12)由電絕緣的材料制成并且經(jīng)受在所述次級繞組(4)中的電位梯度。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(12)構(gòu)造成環(huán)柱形。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變壓器線圈(I)，其特征在于，柱形的蒸發(fā)器(12)沿著所述纏繞軸線(5)具有數(shù)量為2至N個(gè)的長形地延伸的蒸發(fā)器中間空間(15)，由此形成2至N個(gè)面型的蒸發(fā)器節(jié)段(16)。
13.一種干式變壓器，其包含根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)所述的變壓器線圈(I)。
14.一種用于制造可冷卻的樹脂封裝的干式變壓器線圈(I)的方法，所述干式變壓器線圈(I)根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)所述構(gòu)造，所述方法帶有以下步驟 -形成初級繞組(3)的多個(gè)線匝(301，302)，通過圍著纏繞軸線(5)纏繞導(dǎo)電的層材料和電的絕緣材料由交替的層制成初級繞組3)， -纏繞所述次級繞組(4)的多個(gè)線匝(401，402)， -借助于由可變形的材料制成的空心體包圍所述線匝(401，402)， -借助于澆注樹脂澆注所述次級繞組(4)的線匝(401，402)和空心體，并且由此使的布置成用作蒸發(fā)器(12)的空心體形狀穩(wěn)定， -在形成由所述次級繞組(4)和所述空心體組成的組塊的情況下使所述樹脂硬化， -圍繞所述纏繞的初級繞組(3)布置由所述次級繞組(4)和所述空心體組成的所述組塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于制造的方法，其特征在于，借助于溶劑溶解所述空心體或借助于熱熔解所述空心體，并且由此所述蒸發(fā)器(12)在澆注樹脂中形成空心體積。
16.一種帶有具有封裝部的外罩(21)的風(fēng)力設(shè)備，其中，在所述外罩(21)的內(nèi)部中布置有根據(jù)權(quán)利要求13所述的變壓器(18)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的風(fēng)力設(shè)備，其中，所述變壓器(18)的熱管(10)包括用于冷凝所述工作介質(zhì)(11)的冷凝器(17)，其特征在于，所述冷凝器(17)與所述外罩(21)的封裝部處于緊密的熱接觸中，從而所述封裝部形成所述冷凝器(17)的一部分或者具有冷卻肋片的功能，并且由此通過所述封裝部(17)將所述變壓器(18)的熱能排出到周圍環(huán)境處。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的風(fēng)力設(shè)備，其中，所述變壓器(18)的熱管(10)具有冷凝器(17)，并且所述冷凝器(17)在所述外罩(21)的封裝部之外延伸，尤其地構(gòu)造成在所述封裝部之外延伸的冷卻肋片組件。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的風(fēng)力設(shè)備，其中，所述變壓器(18)的熱管(10)具有冷凝器(17)，其特征在于，借助于在所述外罩(21)中伸延的空氣流冷卻所述冷凝器(17)。
20.一種帶有根據(jù)權(quán)利要求13所述的干式變壓器的船舶，其中，所述變壓器(18)的熱管(10)具有冷凝器(17)，并且所述冷凝器(17)直接與船壁或船底部在熱方面相耦合。
21.一種帶有根據(jù)權(quán)利要求13所述的變壓器的火車，其中，所述熱管(10)具有冷凝器(17)，并且所述冷凝器(17)在所述火車的覆層之外延伸并且可通過行駛風(fēng)冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有初級繞組(3)和次級繞組(4)的可借助于熱管(10)冷卻的變壓器線圈(1)，并且涉及一種變壓器，該變壓器由可如此冷卻的變壓器線圈(1)構(gòu)建。為此熱管(10)的蒸發(fā)器(12)布置在繞組(3，4)的區(qū)域中，并且形成至少一個(gè)面型的蒸發(fā)器節(jié)段(16)，該蒸發(fā)器節(jié)段(16)在繞組(3，4)的周向上且沿著變壓器線圈(1)的纏繞軸線(5)延伸，并且在此，覆蓋次級繞組(4)的線匝(401，…，404)的多個(gè)。
文檔編號H01F27/18GK102804293SQ201080035762
公開日2012年11月28日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者D·查托尼, R·穆里洛, T·比勒 申請人:Abb技術(shù)有限公司