電變壓器組件的製作方法

2023-12-10 23:57:32 2

專利名稱：電變壓器組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電變壓器。更具體地，本發明涉及一種用於在電網中使用的配電變壓器。更為具體地，其還涉及單相和三相配電變壓器。
背景技術：
電力以50或60Hz的振蕩頻率被製造、傳輸和分配。變壓器是用於改變電力振蕩電壓和電流的電氣設備。由於該變壓器，產生的電力可以被轉換並在被再次轉換成較低電壓之前在長距離在最少焦耳損失的情況下以高電壓和低電流傳輸。配電變壓器位於電源線的端部以將電壓減少至可使用值。傳統的配電變壓器包括離散的初級和次級導電線圈，導電線圈中的每一個通過卷繞多環路導電體同時在環路之間提供適當的電壓絕緣而製成。初級和次級線圈環繞由鐵磁性合金製成的芯體，以為通過所述線圈的閉環中的循環建立用於磁通的路徑。在振蕩電壓被施加穿過初級線圈的導線時，振蕩電壓通過反向作用導致芯體 中的波動磁通，這導致電壓返回穿過次級線圈的引線端子。芯體的鐵磁特性允許通過線圈感應的峰值磁通密度的增加，以便減小線圈環路尺寸，並因此減少變壓器的尺寸。配電變壓器的初級線圈在高電壓側，而次級線圈在低電壓側。多於一個次級線圈可以環繞芯體，以提供多於一個低電壓。對於大多數負載的家庭和小型工廠，安裝在網格上的大多數配電變壓器是具有從10到200千伏特的大多數負載容量的單相單元。典型的初級電壓具有在5到30千伏之間的範圍，而次級電壓具有從110伏到高達480伏的範圍。線圈和芯體形式交錯組件，並被大致連接在外殼中，該外殼填充有介電油，並且該交錯組件被製備成具有供給通過式套管，用於將線圈的導線(連接到電氣裝置的絕緣導電體)分別電連接到電源線和負載。為清楚的目的，在該文獻中的術語「變壓器核心」表示沒有外殼和附件的線圈和芯體組件。兩個主要類型的變壓器核心用於產生配電變壓器外殼型和芯體型。在外殼型設計中，所述芯體中的返回磁通路徑在密閉線圈的外部。這不是用於芯體型設計的情況。單相外殼型配電變壓器具有兩個芯體，該兩個芯體分別圍著單個密閉卷繞裝置的兩個不同管柱纏繞，該單個密閉卷繞裝置包括初級和次級線圈。可選地，單相芯體型變壓器具有兩個卷繞裝置，兩個卷繞裝置分別繞著單個密閉芯體的兩個管柱纏繞。如果配電變壓器具有典型地用於輸出120/240伏的兩個次級線圈，則芯體型設計中的每一個次級線圈都必須被再分並在兩個卷繞裝置中被分配以確保變壓器在不平衡載荷下的正確操作；另外，過分的罐加熱將起因於磁通洩漏。為此要求製造額外的連接，以使來自組成每一個次級線圈的子線圈的引線端子串聯連接。外殼型變壓器可以與非再分次級線圈正確地操作。然而，再分次級線圈對於各個120伏電路提供了平衡阻抗，因此產生較好的電壓調節，在並聯連接時在次級線圈中產生最小循環電流，以為三相分配電壓的一個相供電，並相對雷電衝擊提供更大的線圈可靠性。許多製造商在它們的外殼型配電變壓器中製造非再分次級線圈，以避免對額外連接的需要，這種額外連接要求大量導線，該大量導線明顯增加了線圈的徑向建造，而該額外連接通常存在於較大罐的要求。由於製造這些連接是手動完成的，所以人們相信可以通過避免這些連接而增加可靠性，這也降低了變壓器成本，同時仍然提供可接受的電壓調節和循環電流特徵。用於製造線圈的導電材料的選擇被限制成銅和鋁。銅比鋁更導電但是比鋁更重。使用的大多數絕緣材料是油、牛皮紙或芳香族聚醯胺紙、硬紙板、紙板、清漆、樹脂環氧樹脂或加強環氧樹脂。具有更多可用於製造芯體的磁性材料的選擇。兩種家族類型的鐵磁性合金主要用於製造配電變壓器芯體顆粒定向矽鋼和無定型鋼。其它合金也可用，但是不具備成本效應並且不是用於製造電動機，高頻芯體的目標。顆粒定向矽鋼是在多個中斷步驟中形成的結晶性合金，這些步驟包括鑄造、退火、淬火、軋制、脫碳和塗敷，這些結晶性合金變成具有從0. 23到0. 35毫米的厚度的片材並具有不同等級。它們的晶粒在片材中被定向以便提供平行於軋制方向方向的單軸磁各向異性。單軸各向異性降低變壓器勵磁電流和芯體耗損。片材必須因此被定位在變壓器芯體內以具有遵循感應磁通的循環通道的被軋制方向。在被使用之前，為了減輕施加的彎曲應力(該彎曲應力削弱磁性)以及為了維持形狀，矽鋼板必須以他們將作為芯體的形式受熱。鋼的加熱通過使預先形成的芯體在爐中在800度C以上的溫度下成批長時間地退火而被大致執行。 非晶鋼是通過在以高速旋轉的冷卻輪的表面上鑄造熔化合金而形成的非結晶性合金，這將形成具有從0. 02到0. 05測量的厚度的帶。由於單步澆鑄過程的優點，非晶鋼相對矽鋼更便宜得形成。即使在考慮兩種合金的成分時，與鑄造非晶鋼帶一樣的價格比最流行的顆粒定向矽鋼便宜。非晶鋼還需要受熱以減輕在鑄造期間且由於施加的彎曲應力而承擔的內部殘餘應力。另外，優選的是磁場中的退火非晶鋼減少矯磁力並感應將平行於施加場的單軸磁各向異性。傳統地，非晶鋼帶被定位在變壓器芯體內以具有其遵循感應磁通的循環通道定向的縱向軸線。芯體傳統地在爐中在高於300度C的溫度下被成批退火，並具有遵循循環通道的施加磁場。繼退火之後，非晶鋼芯體對於外部施加的應力保持非常敏感，並且帶變得易碎。這使得非晶鋼芯體難於被處理並與線圈組裝。由於配電變壓器降低了它們的效率，所以內部功率損耗對於所有配電變壓器是固有的，並且配電變壓器的效率對於節能事宜來說是重要的方面。在變壓器被供能時在變壓器中發生內部功率損耗，並且在裝載期間內部功率損耗增加。在僅僅供能時，在芯體中連續表現出感應到的變動的磁通密度。這在與磁化迴路相關聯的鐵磁材料中產生芯體損耗，並且感應產生焦耳損耗的金屬合金內的電流迴路。在變動磁通密度的相同水平非晶鋼芯體製造產生在矽鋼芯體中的大約三分之一的芯體耗損。在添加負載時，在變壓器線圈的導體中流動的負載電流製造額外的焦耳損耗，該焦耳損耗與導體尺寸成反比。同一尺寸的銅導線將比鋁導線更少加熱。變壓器的效率將是相對於輸出功率和內部功率損耗(芯體和線圈)的總數的輸出功率比率。配電變壓器功率輸出性能是基於線圈的環境之上的溫度升高的比率。將變壓器核心浸沒在包含在單層槽罐中的油中對於提供有效冷卻以保持線圈溫度升高在容許限度內是最經濟的方式。熱從熱變壓器核心被傳遞至油，從油被傳遞至罐壁，然後從罐壁被傳遞至外部。對於更高冷卻性能，罐的壁表面可以通過起皺或通過焊接到罐的側部中的外部金屬管或連接到單層槽罐的外部散熱器的方式而增加。從變壓器核心移除的熱還必須考慮來自核心的內部部件的熱傳遞。熱可以通過傳導、發射和對流的方式被傳遞。在所有三種方式中，對流是最重要的。對流通過將熱表面暴露至油而發生。從熱表面引導至油的熱增加流體溫度並減少流體密度。在較輕的熱油向上移動到罐中以通過較冷較重的流體替代時，這產生循環電流。熱油將通過沿著罐表面對流而被冷卻並將返回到底部。主要在線圈中的熱傳遞的增加可以通過將導管建造在核心上或核心內而獲得，其中一個開口在罐的底部附近定位而另一開口在頂部附近定位，用於使流動通過。這將通過煙 效應(或堆積效應)增加油對流。變壓器核心的材料和尺寸的適當選擇將影響變壓器效率和額定值。在通過使用非晶鋼芯的矽鋼芯體上獲得的明顯扣除的芯體耗損在相等的變壓器效率下可以通過使用較小導體尺寸被轉換成的線圈內的額外焦耳損耗。這樣的話在減少變壓器尺寸方面具有優點，但是將增加線圈內的焦耳損耗密度。如果不能從線圈的內部設置適當的熱傳遞裝置，則線圈中的附加熱對於抽空會成為問題。線圈的製造大致包括使用半自動或全自動卷繞機將導體和紙片卷繞在線圈架上。初級線圈和次級線圈具有不同的多個螺旋狀線圈(卷繞匝)。初級線圈的螺旋狀線圈的數量將形成芯體磁路中的峰值磁通，並且次級線圈上的初級線圈的螺旋狀線圈的比率將轉換 輸入電壓以穿過次級併線圈被輸出。高電壓初級線圈通常由多個螺旋狀線圈製成，該多個螺旋狀線圈被設置成由清漆覆蓋的小導體尺寸的堆疊行(在本文件中，一行是設置成「直線」的多個目標)以使並行堆疊的導體絕緣。優選地，紙被添加在相鄰的行之間以提供增加的耐壓性能。間隔器可以被添加在相鄰行的中間以提供用於線圈的冷卻導管。低電壓次級線圈具有少數的匝，這對於與較寬紙帶並行卷繞裸導體帶的單個寬度變得更便宜。出導線必須被設置在螺旋狀導體的兩端處的線圈的一側上，以允許線圈之間的連接或連接到供給通過襯套。引線端子通常被焊接到螺旋狀導體的端部，並裝備有絕緣套筒以確保適當的電壓絕緣。引線端子安裝、裝備和與襯套的連接是大多數手動完成的，這增加了變壓器成本。變壓器芯體的製造包括使多個堆疊的平坦鐵磁金屬片堆疊切割芯體)鄰接或重疊，或者使被彎曲成閉環形狀(卷繞切割芯體)的金屬片的兩端對接或重疊，或將金屬片的連續帶捲成多匝(捲起未切割的芯體)。切割的芯體相對未切割的芯體具有明顯缺點。首先，切割的芯體的製造包括用於切割和形成的大量勞動力，從而增加了變壓器成本。第二，變壓器勵磁電流和功率損失的增加與芯體中接頭的存在有關。第三，切割的芯體失去承受環向應力的能力並且因此必須用帶縛住並被構成防止來自開口的接頭。所有類型的芯體中，非晶鋼卷繞切割芯體是製造最昂貴的，因為它們需要其中更多的切割步驟；特殊的退火爐和小心的事後控制。使電線圈與磁芯體交錯通過手動開口並使切割的芯體圍繞預卷繞電線圈重新閉合或者通過圍繞磁芯體(切割或未切割的)的芯柱卷繞電線圈的導體，或者反之通過圍繞線圈的芯柱捲起金屬條以形成未切割的芯體而獲得。在第二和第三種情況下，待卷繞的線圈或待捲起的未切割的芯體必須是圓形。然而，圍繞芯柱卷繞連續導體或金屬條是更適於自動生產過程中的批量生產的流暢連續的任務。在具有圓形線圈的變壓器中，為了使變壓器的尺寸最小化，優選的是具有大致圓柱形形狀的芯體芯柱，以使線圈窗體的填充最大化。因此，不同的鋼板寬度必須被堆疊或卷繞以建立通過圓形邊界限定的芯體橫截面。這種芯體的製造要求不同寬度的磁條的製造或材料縱切並且需要更多的勞動力。另一方面，具有圓形芯體的變壓器是優選的，因為每一個螺旋狀環的導體都可以被設置在線圈中，以便他們的全部可以佔據大多數的芯體的圓形窗體。因此，導電體被卷繞成每行具有不同數量的螺旋狀線圈以配合在圓形邊界內。這可通過通常由高電壓初級線圈構成的小導電體完成。基本上，為了圓形窗體的更好的填充，初級線圈利用圓形導體製成，並且還可以由矩形導體製成。然而，盤繞和向上堆疊成不同寬度導體行以配合在圓形邊界內，和卷繞相鄰行之間的絕緣片是不明顯的，因為導體會意圖以扭曲方式裝滿他們自己並破壞特別是圓形邊界的邊緣附近每一行的端部的行，藉此在撕破邊緣的情況下在卷繞絕緣片方面產生困難。因此，確保螺旋狀導體的成堆疊的行的構造是重要的，因為絕緣片必須在相鄰的行之間被卷繞。至於低電壓次級導體，他們基本上通過同時盤繞大的裸導體帶和絕緣片而產生，使得他們在圓形區域的中間部分中的每一個螺旋狀環處與分布在兩側上的高電壓初級線圈的導體行一起堆疊。接著，裝配的線圈必須在線圈窗體的邊緣之間提供間隙以允許待形成的芯體的旋轉。可以通過使用具有整體矩形形狀的線圈簡單地製造芯體接頭，以便在線圈中提供矩形窗體，用於捲起單個寬度的連續鐵磁性金屬帶。如有必要，兩部分旋轉芯軸可以被安裝在線圈的芯柱上作為支撐件，從而容易地捲起所述帶。可以使用連續單個帶寬的矽鋼板或非晶鋼條製造圓形的磁的未切割芯體。對於矽鋼，完成的芯體必須在第二芯軸上先被捲起(該第二芯軸具有與安裝在線圈芯柱上的芯軸相同的直徑)，然後在爐中退火。一旦退火後，首先為了使帶返回到其退火結構，芯體必須被鋪開並通過插入帶的內部端而在電線圈上被再次捲起。已知傳統的顆粒定向矽鋼板顯示出明顯的剛度，必須進行適當小心的操作以在不使材料彎曲超過其彈性極限的情況下捲起所述帶。這使得捲起處理更困難並且芯體仍然需要在開始被捲起，然後被分別退火和操作，這增加了變壓器成本。另一方面，退火非晶鋼圓形未切割的芯體以帶的形式被安裝，使得其可以是薄的，從而在傳送期間在沒有到達塑性變形的情況下可以被猛烈彎曲。由於一旦退火後合金保持對外部施加應力的敏感，所以緊緊地捲起帶會增加芯體損耗和勵磁電流。最好的實際操作是在沒有利用框架結構增加明顯的應力的情況下，以低拉伸應力逐漸地捲起帶並將完成的芯體保持在適當的位置。然而，在帶以低拉伸應力被捲起時，形成的芯體沒有自身的結構整體性並且如果允許帶在一端處能夠滑動，則帶容易地疊縮。如果芯體軸線被垂直定位，則需要襯底。此外，由於非晶鋼在爐內退火處理之後變得非常易碎，所以鋪開和再次捲起是不顯著的。在來自爐退火鐵磁非晶鋼圓形芯體的帶的另一芯軸上的鋪開、轉移和捲起的方法已經在美國專利申請4668309中和諸如由L. L Reginato在1993粒子加速器會議的IEEE論文錄第I卷第656-660頁中發表的「用於重離子融合的感應加速器的發展」和R. R. Wood在IEEE 1999第12次國際脈衝功率會議第I卷第393-396頁中發表的「用於非晶玻璃脈衝芯體的勵磁新塗敷」和A. ff. Molvik在美國人物理協會的物理回顧專題-加速器和梁第5，080401,2002卷中發表的「用於重離子慣性聚變能量加速器的感應芯體合金」的文章中被涉及。從這些現有技術分析，由於帶意圖在傳送期間因為其嚴重的易碎性而被破壞得太頻繁，該方法被認為是不切實際的。配電變壓器核心的另一重要方面是其在次級線圈輸出時承受短路故障的能力。在短路情況期間，行斥力產生在初級線圈和次級線圈之間。這些行斥力以他們想採用圓形形狀的方式作用在線圈上。如果這些線圈已經被製成圓形形狀，則這些力不會削弱線圈的結構整體性，或者這些力可以利用橢圓形線圈被充分減輕，但是這將需要卷繞具有不同寬度的一系列帶，從而將如上所述增加變壓器成本。由捲起單個寬度鋼帶形成的芯體將具有矩形橫截面。因此，線圈必須具有限定矩形窗口的4個直芯柱，用於芯體矩形橫截面通過。導體和紙形成的矩形線圈缺乏需要承受行斥力的自身的結構整體性。向內的強作用力將出現在線圈的每一個角落，如果沒有足夠的支撐件被設置在該角落處，則向內的強作用力會使角落處的絕緣失效。如果線圈抵靠芯體穩固地傾斜，則支撐件可以設置在該角落處。矽鋼圓形芯體可以足夠強，以在其角落支撐向內的作用力，但是這對於具有粗劣的結構整體性的非晶鋼圓形芯體來說是不可能的，並且如上所述，粗劣的結構整體性對施加的應力起到負面影響。圍繞線圈盤繞綁帶或將線圈浸潰在樹脂中將在一定程度上提高機械強度。適當的自身機械強度可以通過將線圈封入鑄模樹脂中而獲得，以提供外部加強結構。然而，必須小心以確保在鑄造期間沒有氣泡被封閉，避免電暈放電。具有在導體/紙和樹脂之間出現疊層分離的風險。此外，線圈的冷卻變得更困難。一旦變壓器核心被完全組裝，裝置必須被設置以將核心連接和固定在外殼中。傳統的矽鋼配電變壓器通過芯體穩固地固定到外殼。實際操作將使用芯體作為用於線圈的支撐件，並且然後將芯體利用框架夾緊和固定在外殼中。該方法不適於非晶鋼配電變壓器並且通過線圈連接核心是不切實際的。對於非晶鋼配電變壓器的最好的實際操作是具有框架，該框架用於在對線圈和芯體不施加太多應力的情況下支撐線圈和芯體。
美國專利5387894公開了一種芯體型配電變壓器，該配電變壓器包括通過在芯軸上捲起連續帶的鐵磁材料而製成的圓形芯體，該芯軸圍繞具有半圓形截面的芯柱的圓柱形形狀兩個的相鄰繞組定位。鐵磁帶可以是非晶鋼帶，該非晶鋼帶首先在芯軸上被捲起然後在被鋪開和再次圍繞線圈捲起之前在磁飽和下退火。然而，該文獻沒有論述在芯體退火之後出現的非晶鋼帶的脆變以及難於傳送易碎的非晶鋼帶，並且沒有教導如何對形成的非晶鋼芯體提供支撐。另外，也沒有提供關於如何將不同寬度的導體行有效地盤繞堆疊起來以及如何卷繞圓形邊界內的相鄰的導體行之間的絕緣片的教導。另外，沒有提供關於如何製造、設置和連接從線圈退出的導體引線端子的教導。另外，沒有提供用以固定相鄰繞組和將變壓器核心固定到箱中的裝置。另外，沒有提供用於使線圈在矩形線圈的角落充分地支撐短路機械力的機械結構裝置，因為文獻通過使線圈的角落彎曲成橢圓結構而緩解該問題。最後，文獻沒有教導如何提供冷卻裝置以將導體中產生的熱傳送到線圈的外部，特別是在使用非晶鋼芯體時，其中對於給定變壓器效率來說，這種熱更強烈並且產生在較小的線圈中。

發明內容
因此，本發明的一種目標是提供用以克服現有技術的至少一個缺陷的方法和設備。根據本發明，提供有一種用於電變壓器裝配的支撐框架，所述支撐框架包括-兩個環形部分，每一個環形部分具有多個芯柱，每一個芯柱具有外圍凹入部分，初級電線圈可安裝在所述外圍凹入部分中，和至少一個次級線圈可搭載地安裝在所述初級電線圈上，每一個環形部分的一個芯柱上都具有直分段；和-可調節連接裝置，所述可調節連接裝置用於相對於環形部分中的另一個連接環形部分中的一個並調節它們之間的距離，使得只有直分段們相鄰並且形成中心腿部，所述中心腿部用於容納與所述連接裝置不同的磁芯。
優選地，所述環形部分由選自以下組的材料製成，所述組包括玻璃纖維，環氧樹月旨，紙，硬紙板，木材和木材複合物。優選地，所述支撐框架還包括用於將所述環形部分固定到變壓器箱的固定裝置。優選地，根據第一實施例，所述固定裝置包括-基座框架；-第一固定裝置，所述第一固定裝置用於將環形部分的底部部分固定到所述基座框架；和-第二固定裝置，所述第二固定裝置用於將基座框架固定到所述變壓器箱。優選地，根據另一實施例，所述固定裝置包括 -基座框架；-第一固定裝置，所述第一固定裝置用於將環形部分的頂部部分固定到所述基座框架；和-第二固定裝置，所述第二固定裝置用於將所述基座框架固定到所述變壓器箱。優選地，所述固定裝置包括對準裝置，所述對準裝置用於相對於所述基座框架對準所述環形部分。優選地，所述支撐框架還包括操作裝置，所述操作裝置位於環形部分的頂部部分，用於操作支撐框架和使支撐框架從一個位置移動到另一個位置。優選地，根據另一實施例，所述固定裝置包括-基座框架；-第一固定裝置，所述第一固定裝置用於將所述環形部分的操作裝置固定到所述基座框架；和-第二固定裝置，所述第二固定裝置用於將所述基座框架固定到所述變壓器箱。優選地，與那些形成中心腿部的芯柱不同的所述多個芯柱中的被選擇的一個芯柱還提供通道，所述通道用於將流體鄰接且橫向地傳導至線圈，每一個通道在所述一個芯柱的一側上具有入口並在所述一個芯柱的另一側上具有出口。優選地，所述通道相對於水平面形成角度以製造流體中的煙囪效應。優選地，所述支撐框架還包括用於包圍通道的輸入的第一煙囪和用於包圍所述通道的輸出的第二煙 ，所述第一煙 具有閉合頂部和敞開底部，所述第二煙 具有閉合底部和敞開頂部，從而通過第一煙 和第二煙 在流體中產生煙 效應。 優選地，在本發明的一個實施例中，所述通道由環形部分的凹入部分中的橫向溝槽形成。優選地，在本發明的另一個實施例中，一旦線圈被安裝在環形部分上，通道由在相鄰的線圈行之間定位的絕緣間隔器定界。優選地，所述一個環形部分可通過可調節連接裝置相對於所述另一個環形部分定位，使得環形部分以第一間隔距離和第二間隔距離選擇性地分開，所述第二間隔距離大於所述第一間隔距離，所述支撐框架還包括環繞所述中心腿部的芯軸，所述芯軸具有一定尺寸，以便隨著以所述第一間隔距離分開的環形部分圍繞中心腿部自由地旋轉，並且防止所述芯軸隨著以所述第二間隔距離分開的環形部分圍繞所述中心腿部旋轉。優選地，所述芯軸由選自以下組的絕緣材料製成，所述組包括玻璃纖維，環氧樹月旨，紙，硬紙板，木材和木材複合物。優選地，所述芯軸包括可互鎖的第一半部和第二半部。優選地,所述芯軸還在其末端處包括相對的凸緣。優選地，所述支撐框架還包括至少一個支撐構件，該至少一個支撐構件可安裝在與形成中心腿部的那些芯柱不同的至少一個所述芯柱的外表面上，用於在安裝線圈後將所述線圈固定在環形部分內的在適當位置中。優選地，所述至少一個支撐構件提供用於鄰接地傳導流體到所述線圈的通道，每一個通道都由具有入口和出口的所述至少一個支撐構件設置，用於通過煙 效應允許循環。根據本發明，還設置有電變壓器組件的支撐框架的環形部分，所述環形部分包括 -多個芯柱，初級電線圈和至少一個次級電線圈可安裝在所述芯柱上，多個芯柱中的每一個都具有外圍凹入部分圈，所述初級電線圈可安裝在所述外圍凹入部分中，而所述至少一個次級線圈可被搭載地安裝在所述初級電線圈上，所述環形部分的一個芯柱具有直分段，所述外圍凹入部分包括-用於支撐所述初級電線圈的基座部分；-傾斜側壁部分，所述傾斜側壁部分從所述基座部分的兩側延伸，所述傾斜部分包括允許初級電線圈的導體行與絕緣層堆疊的多個臺階。優選地，相鄰垂直芯柱之間的角落中的臺階的高度逐漸減小。優選地，所述多個芯柱中的一個還設置用於將流體鄰接且橫向地傳導至所述線圈的通道，每一個通道在環形部分的一側上具有一個入口並且在所述環形部分的另一側上具有一個出口，並且其中沿著芯柱的臺階的高度隨長度增加以容納所述入口和出口。優選地，所述多個芯柱中的一個還在所述環形部分的一側上設置分接頭輸入開口，一旦所述線圈被安裝，允許分接頭連接到所述線圈，並且其中沿著芯柱的臺階的高度隨長度增加，以容納所述分接頭輸入開口。優選地，預定臺階被形成用於一行的最後線圈環與相鄰行上的第一線圈環的橋接。優選地，所述橋接在垂直芯柱的角落執行。優選地，所述環形部分包括可互鎖的第一半部分和第二半部分。優選地，所述多個芯柱中的一個還設置用於將流體鄰接並且橫向地傳導至所述線圈的通道，每一個通道在所述環形部分的一側上具有一個入口，並且在所述環形部分的另一側上具有一個出口，並且其中所述通道由所述傾斜側壁部分中的至少一個和橫過所述基座部分的橫向溝槽形成。優選地，埠將所述入口流體地連接至橫過所述基座部分的橫向溝槽。優選地，所述環形部分在具有直分段的芯柱處的內表面是基本上半圓柱形，並且環形部分在垂直於具有直分段的芯柱的芯柱處的內表面是平坦的。優選地，基本上半圓柱形的內表面的曲率半徑小於可圍繞所述環形部分安裝的圓柱形芯體的內半徑。根據本發明，還設置有電線圈組件，所述電線圈組件包括電線圈和框架，線圈卷繞在所述框架上，所述電線圈和框架由具有第一端部和第二端部的電導體帶製成，所述端部中的至少一個沿著第一摺疊線按照15度和75度之間的角度在其自身上摺疊，使得所述一端相對於其中線圈放置的平面橫向延伸，以提供連接導線。優選地，在本發明一個實施例中，所述角度是45度。優選地，在其自身上摺疊的一端還沿著平行於所述帶的縱向軸線的第二摺疊線摺疊。優選地，所述電線圈組件用於與電變壓器芯組件組合，該電變壓器芯組件包括支撐框架，所述支撐框架包括環形部分，所述環形部分包括多個芯柱和相對的第一側壁和第二側壁，所述多個芯柱的兩個形成相對的頂部直分段和底部直分段，所述線圈組件包括-繞著所述環形部分卷繞的初級電線圈，所述初級電線圈包括位於所述初級線圈的相對端部的第一初級端子和第二初級端子，所述第一初級端子和第二初級端子從所述環形部分的第一側壁延伸； -圍繞所述初級電線圈卷繞的次級電線圈，所述次級電線圈由導體帶製成並且包括在所述次級線圈的相對的第一端部和第二端部處的第一次級端子和第二次級端子，所述第一次級線圈端子通過沿著相對於第一側壁的第一 45度的摺疊線在帶自身上摺疊帶的第一端而形成，使得所述帶的第一長度相對於與所述第一側壁相對的第二側壁垂直延伸並從第二側壁垂直延伸，其中第一和第二初級子線圈端子從所述第一側壁延伸，所述第二次級端子通過沿著第二 45度摺疊線在帶自身上摺疊所述帶的第二端以形成第一中間摺疊部，並且通過沿著垂直於第二 45度摺疊線的第三45度摺疊線在第一中間摺疊部上摺疊所述帶的第二端而形成，使得所述帶的第二長度平行於所述第一和第二側壁延伸並且在所述第一和第二側壁的外部延伸。根據本發明，公開了一種組裝電變壓器核心組件的方法，所述方法包括以下步驟 a)圍繞第一環形部分卷繞初級電線圈，所述第一環形部分沿著第一環形部分的外表面具有用於容納初級電線圈外圍凹入部分，所述第一環形部分具有至少一個直分段；b)圍繞所述第一環形部分在所述初級線圈上搭載地卷繞次級電線圈；c)圍繞第二環形部分卷繞所述初級電線圈，該第二環形部分沿著第二環形部分的外表面具有用於容納初級電線圈的外圍凹入部分，所述第二環形部分具有至少一個直分段；d)圍繞所述第二環形部分在所述初級線圈上搭載地卷繞次級電線圈；e)相對於所述第二環形部分連接所述第一環形部分，使得只有直分段相鄰並且形成中心腿部；f)將所述第一環形部分和所述第二環形部分之間的距離調節成第一間隔距離；g)圍繞所述中心腿部安裝芯軸，所述芯軸具有一定尺寸，從而在所述第一環形部分和所述第二環形部分以所述第一間隔距離間隔開時圍繞所述中心腿部自由旋轉；和h)圍繞所述中心腿部卷繞金屬帶以形成磁芯體，其中所述卷繞步驟h)與所述連接步驟e)不同。優選地，所述方法還包括以下步驟i)將所述第一環形部分和所述第二環形部分之間的距離調節成大於所述第一間隔距離的第二間隔距離，使得防止所述芯軸圍繞所述中心腿部旋轉；和j)將間隔器元件插入到形成所述中心腿部的相鄰的直分段之間。優選地，所述方法還在步驟a)和c)期間包括以下步驟aa)利用初級電線圈以不同的預定匝數目形成多個導體環；bb)單獨扭轉每一個導體環以形成連接導線；cc)將絕緣套筒插入在相鄰的扭轉導體環之間；和dd)相對於所述初級電線圈的卷繞橫向彎曲所述導線。根據本發明，還設置有用於組裝電變壓器核心組件的系統，所述系統包括

-第一卷繞系統，所述第一卷繞系統用於分別圍繞第一環形部分和第二環形部分卷繞初級電線圈，每一個環形部分沿著其外表面都具有用於容納所述初級電線圈的外圍凹入部分，所述第一環形部分和所述第二環形部分中的每一個都具有至少一個直分段；-第二卷繞系統，所述第二卷繞系統用於分別圍繞所述第一環形部分和所述第二環形部分在所述初級線圈上搭載地卷繞次級電線圈；-連接系統，所述連接系統用於通過可調節連接裝置相對於第二環形部分連接第一環形部分，使得只有所述直分段相鄰並形成中心腿部；-芯軸安裝系統，所述芯軸安裝系統用於圍繞所述中心腿部安裝芯軸，所述芯軸具有一定尺寸，從而在所述第一環形部分和所述第二環形部分以第一間隔距離間隔開時圍繞所述中心腿部自由旋轉；和-第三卷繞系統，所述第三卷繞系統用於圍繞中心腿部卷繞金屬帶，以形成磁芯體，所述芯體與可調節連接裝置不同。優選地，上述方法可以用於以連續生產的方式製造電變壓器核心組件。優選地，本發明還設置儲存容器，所述儲存容器用於包含通過上述方法組裝的多個電變壓器核心組件。


圖I是包括圓形芯體的變壓器核心的示意圖；圖2是顯示通過芯體窗體的支撐框架中的兩個線圈配置中的一個線圈配置的導體行的橫截面示意圖；圖3是顯示在兩個線圈配置彼此背對背傾斜時通過芯體窗體的支撐框架中的兩個線圈配置的導體行的橫截面示意圖；圖4是顯示在兩個線圈配置通過間隔器分開並抵靠圓形芯體的芯軸傾斜時通過芯體窗體的支撐框架中的兩個線圈配置的導體行的橫截面示意圖；圖5顯示根據優選實施例的支撐框架中的初級子線圈配置的導體行；圖6顯示根據另一優選實施例的另一支撐框架中的另一初級子線圈配置的導體行；圖7是芯體類型變壓器的線圈配置的示意性電圖表；圖8是圖4的其中與在圖7中示出的導線連接相關聯的示意圖；圖9是定位在芯體窗體外部的水平芯柱的支撐框架中的線圈配置的橫截面示意圖10是定位在芯體窗體外部的垂直芯柱的支撐框架中的線圈配置的橫截面示意圖；圖11是根據優選實施例的支撐框架的立體圖；圖12是圖11的支撐框架的角落中的兩個壓縮導體行的示意圖；圖13是圖11中所示的支撐框架的立體修剪圖，示出了如何根據優選實施例從一行到下一行盤繞導體；圖14是根據優選實施例的提供用於形成分接頭路徑的空間的支撐框架的立體修剪圖；圖15是根據優選實施例的設置有用於使油對流以流動通過的斜導管的支撐框架 的立體圖；圖16是根據另一優選實施例的設置有用於使油對流以流動通過的水平導管的支撐框架的立體圖；圖17是圖16所示的支撐框架的切割圖；圖18是利用連接裝置背對背組裝並固定的兩個支撐框架的立體圖；圖19是根據優選實施例的利用框架下部的連接裝置背對背組裝並固定到基座的兩個支撐框架的立體圖；圖20是根據另一優選實施例的利用框架頂部的連接裝置背對背組裝並固定到基座的兩個支撐框架的立體圖；圖21是用於容納背對背組裝的兩個支撐框架的基座框架的多個觀察視角的立體圖；圖22是支撐框架的兩部分組件的立體圖；圖23是用於圍繞支撐框架卷繞導體的系統的示意圖；圖24是支撐框架的示意圖，顯示用於在所述線圈的卷繞期間在導體線圈上製造分接頭的方法；圖25A到E』是涉及根據優選實施例的用於圍繞支撐框架卷繞導體帶以形成線圈的順序的不意圖；圖26A到J』是涉及根據另一優選實施例的用於圍繞支撐框架卷繞導體帶以形成線圈的順序的示意圖；圖27A到E是涉及用於利用芯體和兩個線圈配置組裝變壓器核心的順序的示意圖，用於製造線圈之間電連接並用於利用到襯套的電連接將變壓器核心定位在變壓器箱中；圖28是顯示箱中的圖27所示的變壓器核心的正視圖的示意圖；圖29A和B是涉及根據另一優選實施例的用於圍繞支撐框架卷繞導體帶以形成線圈的附加順序的不意圖；圖30A到C分別是用於捲起磁條以形成圓形芯體的支撐芯軸的兩個主視圖和立體圖；圖31是顯示在安裝芯體芯軸之前背對背組裝並固定兩個線圈配置的立體圖；圖32是顯示圍繞背對背組裝並固定的兩個線圈配置的中心腿部安裝芯體芯軸的立體圖33是顯示圍繞背對背組裝並固定的兩個線圈配置的中心腿部安裝和旋轉芯體芯軸的立體圖；圖34是用於圍繞芯軸捲起磁條的系統的俯視圖，該芯軸圍繞背對背組裝並固定的兩個線圈配置的中心腿部被安裝；圖35是圖34所示的系統的俯視圖，顯示了在圍繞芯軸捲起磁條之前的調節過程，該芯軸圍繞背對背組裝並固定的兩個線圈配置的中心腿部被安裝；圖36是從第一角度顯示完成的變壓器核心組件的立體圖，該變壓器核心組件連接到橢圓箱的底部上的基座；圖37是從第二角度顯示完成的變壓器核心組件的立體圖，該變壓器核心組件連 接到橢圓箱的底部上的基座框架；圖38是從第三角度顯示完成的變壓器核心組件的立體圖，該變壓器核心組件連接到基座框架；圖39是沒有芯體並包括用以將線圈固定在支撐框架上的支撐構件的變壓器核心組件的第三角度的立體圖；圖40是顯示三相變壓器核心的立體圖，該三相變壓器核心包括一系列背對背的線圈配置和三個圓形芯體；圖41是用於儲存並運輸多個變壓器核心的容器的立體圖；圖42包括用於包圍本發明的變壓器核心的橢圓變壓器箱組件的多個觀察視角的兩個透視圖。
具體實施例方式以下將表現本發明的不同優選目標。在如上所述的用於製造配電變壓器核心的所有芯體和線圈裝配方法中，人們相信配電變壓器是涉及最少不連續製造步驟的方法，其在批量生產方面可以更好地自動化並具有最小的成本，該配電變壓器具有圓形芯體，該圓形芯體通過圍繞預卷繞線圈捲起同軸彎曲的退火非晶鋼帶的連續單個條而製成。美國專利申請第61/262，603號公開了一種用於處理非晶金屬帶的新系統和方法，該非晶金屬帶用於將非晶鋼帶以低成本同軸退火成彎曲形狀，該退火的帶顯示良好的延展性以有效地允許退火的帶捲起以形成圓形芯體。此外，這種同軸彎曲退火的非晶鋼帶可以被捲起以形成圓形芯體，該圓形芯體以高磁感應水平顯示低芯體損耗和低勵磁功率，配電變壓器核心可以以該高磁感應水平被製造。這種配電變壓器核心與相同效率水平的傳統矽鋼配電變壓器核心相比較小。使用這種同軸彎曲退火帶消除了與鋪開和再次捲起爐退火芯體的帶相關的損壞問題，這使得圓形未切割芯體配電變壓器的製造變得可能並具有成本效率。本發明的一個目標是提供一種配電變壓器核心，該配電變壓器核心具有圓形芯體，該圓形芯體通過捲起同軸退火非晶鋼韌性帶而製造，並且不具有與公知的結構設計和製造方法相關聯的缺點和限制。本發明的另一目標是提供一種配電變壓器核心，該配電變壓器核心具有可以以低成本被大量製造的圓形芯體。因此，本發明提供一種用以有效地盤繞和堆疊不同寬度的導體行和在具有彎曲邊界的凹部內的相鄰行之間卷繞絕緣條的方法。因此，本發明還進一步提供用以有效地固定非晶鋼圓形芯體變壓器核心中的相鄰繞組的裝置和方法。因此，本發明還進一步提供一種用以有效地支撐圓形非晶鋼芯體變壓器核心的線圈和芯體的裝置。因此，本發明還進一步提供一種可以被有效地裝入和固定在小橢圓箱中的變壓器核心。因此，本發明還進一步提供用以預形成和整理次級線圈引線端子的裝置和方法，用於製造子線圈和箱襯套之間/到箱襯套的便利連接。 因此，本發明還進一步提供用以將非晶鋼圓形芯體變壓器核心有效地固定到箱中的裝置和方法。因此，本發明還進一步提供用以有效地去除在圓形非晶鋼芯體變壓器核心的線圈內產生的熱的裝置和方法。因此，本發明還進一步提供用以將短路力有效地維持在圓形芯體變壓器核心的矩形線圈中的裝置和方法。因此，本發明還進一步提供用以在線圈框架上有效地卷繞導體以及製造、定位引線端子的裝置和方法。因此，本發明還進一步提供用以圍繞變壓器核心的線圈有效地捲起非晶鋼帶以形成圓形芯體的裝置和方法。因此，本發明還進一步提供用以允許圍繞線圈配置的芯柱安裝的圓形芯體旋轉和固定的裝置和方法。因此，本發明還進一步提供可以被有效地裝入橢圓外殼或箱中的變壓器核心。圖I顯示單相圓形未切割芯體類型變壓器核心的基本幾何構型。該變壓器核心包括與兩個矩形線圈配置3交織的圓形芯體I。優選地，線圈芯體配置沿著圓形芯體中心軸線在垂直位置中放置。每一個矩形線圈配置3包括內初級子線圈和外次級子線圈7。兩個矩形線圈配置3背對背定位以形成雙線圈配置，該雙線圈配置具有圓形共用中心芯柱，磁圓形芯體I環繞該共用中心芯柱。因此，每一個線圈配置3都具有芯柱，該芯柱具有配合在半盤內的橫截面。圖2顯示來自通過芯體窗體的芯柱的兩個線圈配置3中的一個的切割圖。該芯柱包括支撐框架9，該支撐框架優選地由諸如擠壓板，環氧樹脂，纖維強化環氧樹脂，玻璃纖維，複合材料的可模製介電加強材料製成。支撐框架9外壁11具有弧形形狀。支撐框架9的內壁13設置在一系列臺階8中，以提供用以容納初級子線圈5的小導體15行的凹部。每一個導體15表示電線圈的一個盤繞環，第一盤繞環被卷繞在凹部的最深部分，而最後一個盤繞環被卷繞在線圈的頂部上。沿著內壁13和外壁11的厚度被確定以在芯體I和初級子線圈導體15之間提供適當的介電絕緣。來自初級子線圈5的每一個盤繞環的導體15被設置成優選地通過諸如紙，環氧樹脂塗料紙或聚芳香族聚醯胺材料的薄電絕緣層17分開的行中，以提供行之間的絕緣。每一個導體15都通過諸如清漆的薄電絕緣塗層覆蓋，以在相鄰的導體之間提供適當的電絕緣。支撐框架9的內凹入壁13的底部中心部分是平坦的並支撐第一行導體15。然後，多行導體15被堆疊，優選地通過薄介電層17被分開，以形成子線圈導體行。在每一行中設置的導體的最大數量通過沿內壁13和外壁11的厚度確定，該厚度在芯體I和導體15之間提供適當的介電絕緣。內壁13的臺階8在中心底部平坦部分的兩側上對準，以容納具有薄絕緣層17的每一附加行的導體，該導體具有相應的行距。每行的每一薄絕緣層17可以通過卷繞和堆疊較薄帶的幾個盤繞線圈而產生，以限制重疊厚度，該每一薄絕緣層17優選地定位在芯體窗體的外部。每個臺階8的高度等於面對所述臺階的每一行的高度的總和。在最後行導體的頂部具有較厚的電絕緣行19，該較厚的電絕緣行19優選地由諸如紙條、環氧樹脂塗料紙或聚芳香聚醯胺的較薄絕緣條的多個盤繞環製成，並在支撐框架上的每一側上延伸。較厚的介電行19和支撐框架9的側部21之間的連接表示軌道路徑，該軌跡路徑相對兩種材料中介電強度產生較低的介電強度。因此，安全的軌道距離提供在頂行的導體15和支撐框架外壁11的邊緣之間。鄰接薄絕緣條的導體帶27同時搭載地盤繞在厚絕緣行19上，薄絕緣條優選地由紙、環氧樹脂塗料紙或聚芳香聚醯胺製成，並且比導體帶27略微更寬，每一環都由一個寬導體帶製成。導體帶的寬度被選擇以保持與支撐框架外壁11的邊緣的安全軌道距離。圖2所示的支撐框架的部分、子線圈和絕緣行被設置以配合在半盤形狀內。線圈框架的外壁11的弧形形狀被選擇以具有小於或等於芯體支撐芯軸31的內半徑的半徑。支撐框架9的外壁11的弧形形狀上的中間點36和次級 線圈的最後盤繞環的頂部上的中間點33之間的高度略微小於芯體支撐芯軸31的內半徑，以便在芯柱和芯軸31的內壁之間建立間隙35，該芯軸31支撐芯體I。該間隙35允許具有芯軸31的芯體I按照箭頭所示自由地旋轉。利用本發明的支撐框架，導體的線圈可以被有效地盤繞成堆疊的行，該堆疊的行相鄰行之間的絕緣條的盤繞線圈。參照圖3，顯示有在圓形芯體的窗體開口內背對背定位的兩個線圈配置的兩個半盤狀芯柱(芯體外部的線圈部分未顯示)。為了能夠將非晶同軸退火合金帶捲起在芯軸上以形成圓形芯體1，兩個背對背的芯柱相對彼此傾斜，以便建立間隙35，該間隙35允許芯軸31自由地旋轉。現在參照圖4，顯示了現在通過絕緣間隔器37分開的兩個線圈配置的兩個半盤狀芯柱的芯體的中心部分的縮放圖。兩個線圈配置的半盤狀芯柱被分開並且每一個通過相對芯體芯軸31的內壁在它們的中間點36處傾斜而被固定。絕緣間隔器37被設置在兩個背對背的線圈配置之間以保持間隙並建立用於油流動通過的開口導管39，以便冷卻導體。在次級線圈的每一側上形成導管的兩個開口 41還可用於使油流動通過，以便冷卻線圈。優選地，圓形芯體沿著其垂直位置中的中心軸線位於變壓器箱中，以允許導管中的對流油通過煙囪效應流動。優選地，芯體線圈配置下方和上方的入口和出口被設置用於箱中的變壓器核心，用於冷卻的油從下方進入和用於加熱的油從頂部離開。因此，在芯體窗口內的導體中產生的熱可以通過形成的冷卻導管被有效地抽出。行中的導體的盤繞由於它們被堆疊而在寬度上的增加引出了以下問題不得不形成從一行到下一行的盤繞導體路徑。參照圖5，顯示了具有不同配置的臺階和盤繞方法的根據本發明一個優選實施例的支撐框架。第一行導體從起始位置23從第一行的右端盤繞到左端，然後在行的端部處按照彎曲箭頭如圖所示被切換到下一個上行。然後，導體從相應行的左端盤繞到右端，並然後被切換到下一個上行。盤繞的方法在一些行端部處需要支撐框架中的自由通路，以便在導體的盤繞可以接著通過將導體向上帶到新行水平而開始之前將導體帶到下一個上面較寬行的開始端下方。在需要時，絕緣材料28的窄帶可以被添加在行的端部以在一行的第一盤繞環和下一個上行的最後盤繞環之間提供安全軌道距離，其中相鄰線圈行的兩個導體之間的電壓最大。以下參照圖6，顯示了具有不同結構的臺階的支撐框架的本發明的另一優選實施例，該臺階不需要在支撐框架中的自由通道方式以形成從一行到下一行的盤繞導體路徑。導體的第一行從第一行的右端處的開始位置24盤繞到左端，然後在對準行的端部處按照彎曲箭頭如圖所示垂直地切換到下一個上行。然後導體從左端盤繞到延伸超過開始盤繞位置24的右端，並然後在延伸行的端部按照彎曲箭頭如圖所示垂直切換到下一個待盤繞的上行。在需要時，絕緣材料28的窄帶還可以添加在行的端部，以在一行的第一盤繞環和下一個上行的最後盤繞環之間提供安全軌道距離，其中相鄰線圈行的兩個導體之間的電壓最大。圖7是顯示具有兩個低電壓輸出的單相變壓器的子線圈之間的互連裝置的電示意圖。高電壓初級線圈43包括串聯的兩個子線圈HVa和HVb。兩個低電壓次級線圈45，LVl和LV2，每一個包括串聯的兩個子線圈LVla，LV2a和LVlb，LV2b。電壓點Vl到V8是在線圈的每一引線端子處的電壓指示值。通常在單相變壓器(例如14. 4kV-120/240V)中，電 壓點Vl和V4連接到接地電壓基準，電壓點V3是在初級側上的高電壓，而電壓點V6，V8是兩個次級輸出的低電壓。在示意圖中，V2，V5和V7是兩個子線圈之間的中間電壓點。參照圖8，圖7所示的每一子線圈都與一組導體的線圈相關聯。每一個線圈配置3都包括高電壓子線圈(HVa或HVb)和每一個次級線圈中一個的兩個低電壓子線圈(LVla/LV2b或LVb/LV2a)。在負載不均衡(交錯的次級線圈)的情況下，兩個線圈配置3上的次級子線圈分布保持兩個線圈配置3中的電流流動的平衡。在圖8所示的每一個子線圈中，在子線圈的兩端具有兩個導線，該兩個導線被分別形成到子線圈的導體的第一和最後盤繞環的路徑。每一個導線連接到圖7的電壓點Vl到V8。優選地，每一個導線在定位在芯體窗體的外部的芯柱中的一個上的位置處離開子線圈。此外，屬於到初級子線圈的導線電壓點將影響初級子線圈和芯體芯軸31之間的線圈框架的介電厚度。優選地，在圖8中，芯體芯軸31由絕緣材料製成，並且芯體I電連接到變壓器箱，該變壓器箱連接到接地電壓基準。因此，初級子線圈和芯體之間的介電厚度包括線圈框架和芯軸厚度。導線到圖8所示的電壓點Vl至V8的連接表示優選實施例。利用圖7的示意圖並參照圖8 :優選地，從HVa子線圈的導體環51延伸的導線連接到點V3。由於點V3與最高電壓相對應，因此支撐框架在面對HVa的底端行的位置47處的介電部分將優選地具有最大厚度。接下來，從HVa和HVb子線圈的導體環53和55延伸的導線連接到點V2。多於一條的導線可以被設置在子線圈HVa和HVb中的導體的最後盤繞線圈行上，以允許到分接頭選擇器的連接，用於通過從相應的子線圈HVa和HVb中選擇將被連接到點V2的一對導線調節次級線圈處輸出的電壓。由於電壓點V2是V3的大約一半，因此HVa和LV2b子線圈之間和HVb和LVlb子線圈之間的絕緣層19的厚度因此被設定。接下來，從HVb子線圈的導體環57延伸的導線連接到點VI。由於電壓點Vl比V3更低，因此支撐框架在面對HVb的頂部行的位置49處的介電部分可以相對區域47具有較小厚度。利用本發明的初級線圈結構，適當的電壓絕緣被提供在導體的環和芯體之間，以便承受高電壓脈衝試驗。現在，對於次級子線圈，優選地，從LV2b和LVlb子線圈的導體環59和61延伸的導線分別連接到點V8和V6。接下來，從LVla和LVlb子線圈的導體環67和65延伸的導線連接到點V5並且串聯地連接這些子線圈。此外，從LV2a和LV2b子線圈的導體環69和63延伸的導線連接到點V7並且還串聯地連接這些子線圈。最後，從LV2a和LVla子線圈的導體環71和73延伸的導線連接到點V4。這樣，圖I所示的每一個線圈配置3的最後的外盤繞導體環的導體將處於最低電壓，因為V4通常連接到接地電壓基準(這是基本上用於配電變壓器的120/240V次級線圈的情況)。在其中變壓器僅具有一個次級線圈的情況下，將只有串聯連接的兩個次級子線圈，並且每個線圈配置3具有一個次級子線圈。通過本發明的導體結構，提供適當的電壓絕緣以承受高電壓脈衝試驗。現在參照圖9，顯示了兩個線圈配置3的定位在芯體窗體開口的外部的頂部和底部水平部分的橫截面。用於支撐框架的橫截面的輪廓不受到窗體開口的圓形形狀約束。在圖9中，支撐框架9的壁可以被製得較厚，以假定最好地適應提供更強機械支撐結構的要求的形狀。然而，由於芯體I的存在，所以具有直接空間限制。對於圖I所示的線圈配置的頂部和底部水平部分，圖9中所示的支撐框架的底部邊界75被限制成直線，以使圓形芯體邊緣的平坦表面76變清晰。對於線圈配置的下水平部分，直邊界可以被有效地用於建立支撐所述芯體的平坦表面。現在參照圖10，顯示了兩個線圈配置3的定位在芯體窗體開口外部的垂直部分的橫截面。支撐框架的底部部分還可以具有直邊界72或該支撐框架的底部部 分可以被延伸以採用彎曲形狀77，因為該支撐框架的底部部分需要使圓形芯體I的外半徑變清晰。至於圖9和10中的側邊界，其不具有直接空間限制。對於支撐框架的定位在芯體窗體開口外部的部分，優選地，側邊界79具有增加支撐框架厚度的形狀。在圖9和10中，兩個側邊界79是直的且平行的。圖11顯示具有芯柱的支撐框架的立體圖，該芯柱利用圖5，9和10所示的橫截面輪廓被突出。芯柱87根據圖5的橫截面的輪廓被突出，並且芯柱83和85根據圖9所示的橫截面的輪廓被突出。至於芯柱89，其利用圖10的直邊界72被突出。對於所有四個芯柱，支撐框架的凹入部分的壁13基於圖5的臺階8的結構被突出，所有四個芯柱優選地是直的，以便提供用於使芯體通過的矩形窗口開口。在每一個角落處，支撐框架的輪廓是圍繞內角落旋轉的突出，在該內角落處芯柱相遇以提供設置成彎曲形狀81的一系列臺階，用於每一個導體行的從芯柱到芯柱的平滑轉換。總體上，顯示的支撐框架是在芯體窗口外部安裝成U形梁的形式的配置，並且這提供用於支撐線圈和芯體的堅固的結構整體性。支撐框架的堅固的結構整體性將有效地承受來自通過矩形形線圈施加的環箍應力的強短路力。為了在不丟失結構整體性的情況下減少重量，開口(未示出)可以在材料中的預定區域中被實現。這些開口可以將初級線圈的外部部分暴露給油，以便冷卻所述導體。初級子線圈的導體環15從一行到下一行的切換，盤繞在每一行上方的每一層絕緣層17的重疊，和用於初級和次級子線圈的輸出引線全部都定位在位於芯體窗體開口外部的線圈配置的三個芯柱中的一個芯柱上。在盤繞絕緣層17上方一排的導體15時，在盤繞期間施加在導體中的拉伸應力將內壓力在支撐框架的彎曲形狀81上的每一個角落處施加在下面行上。現在參照圖12，如果初級子線圈利用圓導線盤繞，則盤繞的導體通過變形將其本身自然地定位在在絕緣層上顯示的小凹入部上，該變形由於在下面行的兩個並排導體之間定位的空隙而產生。由於這種變形，相鄰行的兩個導體之間的高度將小e值，該值依賴於導體盤繞拉伸應力和角落轉向時盤繞導體的彎曲半徑互換。對於每行，該e值將在沿著如圖12所示的角落中的沿彎曲形狀81的中間點達到其最大值。因此，臺階高度8從彎曲形狀81的兩端逐漸減小，從而在沿著支撐框架的每一個角落中的彎曲形狀81的中間點達到以e值減少的最小高度。對於角落中的每一個臺階的e值取決於面對臺階的行的數量、盤繞導體時施加的拉伸應力，和轉動角落時施加到導體的彎曲半徑。這根據設置的臺階確保支撐框架的凹入部分中的每一行的適當填充並允許支撐框架的有效盤繞。參照圖13，支撐框架進一步包括行之間的自由通道97，用於允許緊接於臺階99的邊緣的行中的最後盤繞導體切換到緊接於上臺階101的邊緣的上部行，同時在角落18周圍彎曲。為了將兩個線圈導線從支撐框架中引出，兩個孔93和94被穿孔在支撐框架的一側上，一個孔與凹入部分平坦表面對準以開始盤繞第一排，而另一個孔與最後盤繞行對準。絕緣管95和96可以被增加以將線圈導線引導遠離支撐框架，使得絕緣柔性套管可以在導線上滑動並且圍繞出口管綑紮，用於增加線圈外部的導線周圍的絕緣。可選地，在最後盤繞行上的導線可以通過絕緣紙套筒在線圈框架邊緣86和絕緣層19之間離開。參照圖14，支撐框架的頂部上的邊緣86可以在最後行的導體上延伸，以提供用於線圈導線離開的空間。在離開側上的支撐框架邊緣將包括至少一個橫向槽108，用於允許使整理的導線製造其出口。如果在線圈上需要多於一條的整理導線以允許到分接頭選擇器的連接，則可以設置更多的 槽。如圖I所示的次級子線圈7具有明顯的外表面部分，該外表面部分能夠用於在變壓器箱內對流冷卻油。這包括定位在芯體窗體開口內的部分。然而對於初級線圈，熱通過次級線圈和支撐框架被抽空。初級線圈的冷卻能力還可以通過在導體15排之間引入冷卻導管而增加。參照回圖10，支撐框架設置在具有開口 103，104的每一個側部上，而橫向的絕緣間隔器105插入在兩行導體15之間以在間隔器之間建立開口導管，用於油流動通過，從而冷卻導體。圖15顯示冷卻導管的立體圖。間隔器105被增加在支撐框架的芯柱107的凹入部分中，並且為傾斜的以建立向上的油循環導管。為了建立用於間隔器的空間，間隔器的兩側上的臺階8的高度增加。兩個坡道向上間隔器113和114還將用於使導體的正視圖平整。間隔器105是斜的，所以通過煙囪效應引起導管中的油的流動。油通過開口 103進入並通過支撐框架另一側上的開口 104離開。間隔器105也可以如圖16和17所示被水平設置。在這種情況下，附加的垂直導管109和111被添加在支撐框架的每一側上，以建立所述煙囪效應。每一個導管具有用於油進入或離開的開口。油從箱的底部進入並通過垂直導管111向上引導而進入開口 103中，流動通過線圈，流動通過開口 104，並通過垂直導管109收集以在頂部離開。相同的垂直導管可以利用斜間隔器增加，以增強煙囪效應，並因此油流動用於更好的冷卻。通過設置的導管，熱可以通過利用導體自己的高熱導率從位於芯體窗體開口中的初級線圈的導體被抽空，以將熱傳遞出導管的位置。在另一優選實施例中，附加的冷卻導管可以通過使支撐框架的凹入部分中的臺階從一個開口 103橫向開槽到另一側開口 104而設置，從而建立如圖10和11所示的冷卻導管106，冷卻導管106將允許油流動以冷卻初級子線圈的面對支撐框架的凹入部分的內表面。另外，這些導管106可以是斜的，以建立向上的油循環導管。參照圖9，13和14，進一步的冷卻可以通過僅使臺階中的一側從支撐框架的凹入部分的平底表面向上開槽到開口 110和通過提供通過另一側的水平開口 102而被設置在支撐框架頂部和底部水平部分上，開口 102與凹入部分的平底表面對準。具有開口 102和110的槽98將提供向上的冷卻導管，以通過煙囪效應建立油的對流流動。
參照回圖11，本發明的支撐框架進一步包括位於支撐框架的靠近弧形芯柱87的每一側上的頂部和底部的突出部分84。這些突出部分84包括與弧形芯柱87的邊緣垂直對準的開口 88。圖18顯示具有諸如絕緣螺紋杆115的調節連接裝置的背對背組裝的兩個支撐框架，該調節連接裝置具有絕緣墊圈117和螺母119。這種調節連接裝置用於將兩個支撐框架固定在一起以形成單一的剛性結構。將螺母定位在杆允許調節兩個框架之間的距離。此外，支撐框架設有定位在每一側上的至少兩個突出部分94，以允許組裝的框架倚靠在平坦基座上。此外，支撐框架裝有定位在每一側上的至少兩個突出部分90，以提供繫繩柱，從而便於舉起和操作所述組件。本發明的支撐框架包括用以將支撐框架背對背固定在變壓器箱內的裝置。參照圖19，每一個支撐框架都包括位於支撐框架的每一側上的底部處的突出部分117。這些突出部分117包括與基座平面21垂直對準的開口，用於利用擰在螺紋升高杆上的螺母將組裝的支撐框架固定到基座，該螺紋升高杆固定在基座平面上。在圖20所示的另一優選實施例中，連接帶123通過每一個都具有環繞繫繩柱90的一端和利用墊圈和螺母被拉和錨定到固定在基座的螺紋杆的另一端將支撐框架固定到基座平面。這些使用帶123的連接裝置具有通 過將支撐框架的頂部部分下拉而保持所述支撐框架的好處。通常，基座平面是變壓器箱的內底表面，升降螺紋杆通過焊接被固定在變壓器箱的內底表面上。然而，由於箱的底表面會略微凸起，所以會難以提供用於支撐框架充分倚靠的均勻的平坦表面。如圖21所示，本發明包括基座框架125，基座框架125基本上由金屬角度切割構成並被焊接在一起以提供剛性的水平表面127，從而支撐框架組件和開口 129，用於保持錨定支撐框架連接裝置用的螺栓。此外，基座框架包括形成在基座框架下方的接頭(nipple) 131，並且接頭131用作焊接點，以將基座框架固定在箱底部。基座框架125被顯示用於連接圖19和20中的裝置。通過顯示的連接和錨定裝置，兩個背對背的支撐框架形成一個剛性結構，該剛性結構被穩固地固定在箱的底部上。兩個支撐框架提供了在沒有機械應力傳遞到線圈和芯體的情況下將線圈和芯體支撐在箱中的好處。現在參照圖22，其顯示了由兩部分組件製成的支撐框架。兩個部分134和136通過將第一半支撐框架134的公部分133插入到第二半支撐框架136的母部分135中而配合在一起。一旦兩個半部分被組裝在一起時，該配合連接提供了至少三倍優於連接附近的絕緣厚度的軌道路徑。與框架材料相兼容的適當粘合劑可以用於在連接時將兩部分融合在一起。在諸如開口 88的開口被簡單鑽孔後，兩部分框架組件134和136中的每一個因此都可以使用兩部分模具以低成本被連續地製造。完成了支撐框架的說明，以下說明將公開初級和次級子線圈如何圍繞支撐框架卷繞，和兩個盤繞支撐框架如何被組裝以提供變壓器線圈，和然後同軸退火非晶體金屬帶如何圍繞線圈被捲起在芯軸上以形成芯體。本發明的線圈配置和帶的軋制可以以完全自動的方式被組合。圖23顯示用於組合線圈配置的裝置的示意圖。空支撐框架9被安裝在由伺服電動機驅動所驅動的芯軸上。不同的給料機圍繞旋轉的框架定位，該旋轉的框架包括包含導體線191的捲軸；多個捲軸，每一個捲軸都包含絕緣條192,這些絕緣條192具有不同的寬度以配合在支撐框架內的每一行中；包含導管間隔器193的盒子；包含導體帶194的捲軸；和包含略大於導體帶的絕緣條195的捲軸。每一個給料機設有自動機械操縱臂和切割致動器，用以將材料帶到、接合、卷繞和切割在旋轉的支撐框架9上。優選地捲軸191，194和195中的每一個包含足夠的材料以卷繞整數個的支撐框架9，從而避免產生拼接並使廢品保持到最少。絕緣條192被部分地預切割以將絕緣條折斷成需要的長度，並且僅需要小的突然張力以將帶從輥子中釋放。在圖18所示的已組裝的支撐框架中，具有左線圈和右線圈支撐框架199和200。再次參照圖23，為了在左線圈或右線圈支撐框架上盤繞初級子線圈，導體線先由自動機械操縱臂帶來並被引導通過離開開口 197，該離開開口與支撐框架的一側上的第一底部行對準。然後導體在單個層上以預定數量的匝被卷繞用以填充第一行。當在下一行上接合線之前，絕緣條192的具有相應行寬度的分段圍繞框架被卷繞，以在用導體線開始盤繞下一行之前通過彼此重疊的末端來完全覆蓋第一行。如果導管被設計在兩個確定行之間，則間隔器193從盒子中被挑選並被安裝在支撐框架的指定芯柱上。這些間隔器可以被預粘合到絕緣條以減輕安裝。在盤繞最後的行時，線被切割並且被通過出口 198引導出，該出口 198與行對準並且在與支撐框架上的出口 197相同側部上離開。圖24顯示了以下情況其中初級 子線圈在最後盤繞行上設有多個離開導線，用於到分接頭選擇器的最後連接。同正在盤繞最後一行時，突出的導體環141以預定匝數被形成。每一環141都被扭轉以形成導線142，然後該導線142優選地在圖14所示的槽108中通過絕緣套管整理並且在線圈支撐框架的側部上彎曲。然後完成初級子線圈並且無論哪個正在被卷繞，初級子線圈都在與左線圈或右線圈配置相關聯的支撐框架的側部上具有離開導線。下一步將是卷繞次級子線圈。次級子線圈的卷繞由在總體矩形形狀的初級子線圈上方卷繞絕緣和導體帶組成。在卷繞導體帶時，橫向退出導線必須被設置在導體帶的末端以提供到線圈的電連接。導體的帶分段可以被垂直焊接在帶的每一端以形成直角出口。在本發明中，自動機械操縱臂包括用以摺疊帶194的末端並且使帶194的末端成形的裝置。圖25，順序A到E顯示了以下步驟的示意圖，這些臺階包括摺疊並且卷繞與絕緣條195並排的導體帶194，以在初級子線圈上方搭載地形成一個次級子線圈。每一順序中的圖的左部分顯示用導體箔卷繞的支撐框架和達到支撐框架上方的絕緣條的俯視圖，該支撐框架參照顯示支撐框架的正視圖的右圖沿順時針方向旋轉。在右方「正視圖」的圖中的虛線表現出隱藏在支撐框架後面的元件。附圖順序顯示了左線圈配置的卷繞。對於右線圈配置，摺疊過程中的差異將由虛線顯示並且標識符號將包括附加的上標(』)。以順序A開始，在開始卷繞導體帶194之前，厚絕緣層19通過卷繞多匝絕緣條195而被構建。一旦獲得適當的介電厚度，導體帶194的導線通過相對側上的自動機械操縱臂沿著摺疊線201被摺疊一次到初級子線圈導線197和198位置，以使導線202橫向於線圈延伸。然後，導線的長度必須為足夠長以利用進一步向上摺疊允許到變壓器箱套管的連接，或到另一線圈的離開導線的連接。顯示的摺疊線可以具有15和75度之間的角度，這將參照支撐框架的側部以30以150度的出口角設置導線。這種角度的作用可以實際用於使向上摺疊導線帶與連接到圓或橢圓變壓器箱的彎曲壁的套管對準。為了說明的目的，帶沿著45度折線被摺疊。在順序B中，帶194的摺疊線201被引出在支撐框架芯柱的其中定位有離開導線197和198的頂部上。然後導體帶194和絕緣條195被同時卷繞適當的匝數。在順序C中，導體箔194切割，而尾端沿著兩個45度摺疊線203和204(204』 )在相對側上摺疊兩次到初級子線圈導線197和198位置，以提供平行於線圈延伸和沿與被卷繞的帶的移動方向相同的方向(對於右線圈來說是相反的方向)定向的導線205(205』 )。摺疊線203在帶194上的位置被選擇以便達到支撐框架的芯柱的其中離開導線197和198如順序D所不定位的頂部。然後完成次級子線圈的卷繞。為了最後確定線圈配置的卷繞，幾匝的絕緣條195被卷繞。順序E和E』顯示完成的左線圈和右線圈配置。圖26,順序A到J顯示如下步驟的示意圖,這些步驟包括與絕緣條195 —起摺疊和卷繞導體帶194，以在初級子線圈上方搭載地形成兩個次級子線圈。附圖順序顯示左線圈配置的卷繞。對於右線圈配置，摺疊過程中的差異也將用虛線顯示，並且表示將包括附加的上標(』)。在開始導體帶194的卷繞之前，厚絕緣層19通過卷繞多匝絕緣條195而構建。一旦獲得適當的介電厚度，導體帶194的導線通過相對側上的自動機械操縱臂沿著45度摺疊線150摺疊一次到初級子線圈導線197和198位置，以建立垂直於線圈延伸的導線152。在順序B中，帶194的摺疊線150被引出到支撐框架芯柱的其中離開導線197和198定位的頂部上。導體帶194和絕緣條195然後被同時卷繞適當的匝數。在順序C中，導體箔194被切割並且尾端沿著兩個45度摺疊線154(154』)和155(155』)在相同的側部(對於右線圈是相對側部)摺疊兩次到初級子線圈導線197和198位置，以提供平行於線圈延伸和相
對於帶的移動方向的相反方向上(對於右線圈來說是相同方向)定向的導線156(156』 )。在帶194上的摺疊線154(154』 )的位置被選擇以便到達支撐框架的芯柱的與其中離開導線197和198如順序D所示定位的一個相對的頂部。然後，幾匝絕緣條195被卷繞以完全第一次級子線圈，並且第一次級子線圈的卷繞現在如順序E所示被完成。接下來，在順序F中，通過導體帶現在從另一側被供給而支撐框架現在沿逆時針方向旋轉，導體帶194的端部沿著兩個45度摺疊線157(157』 )和158(158』 )在相對於初級子線圈導線197和98的相對側部(對於右線圈來說是相同側部)上被摺疊兩次，提供平行延伸並沿相對於帶的移動方向的相同方向(對於右線圈來說是相反的方向)定向的導線159(159』)。在順序C中的第一次摺疊在相對於初級子線圈導線197和198的相對側部(對於右線圈來說是相同側部)上完成，無論在哪種情況下，在順序F中的第一次摺疊將在相對於初級子線圈導線197和198的相同側部(對於右線圈來說是相對側部)上完成。在順序G中，帶194的摺疊線157(157』 )被引出在與其中定位離開導線197和198的芯柱相對的支撐框架芯柱上。然後導體帶194和絕緣條195被同時卷繞適當的匝數。在順序H中，導體箔194被切割並且尾端沿著兩個45度摺疊線160和161(161』 )在相對側部上被摺疊兩次到初級子線圈導線197和198，以提供平行延伸和在相對於帶的移動方向的相反的方向(對於右線圈來說是相同方向)上定向的導線162(162』)。摺疊線160在帶194上的位置被選擇以便到達支撐框架的芯柱的其中離開導線197和198如順序I所示定位的頂部。然後完成第二次級子線圈的卷繞。為了最後確定線圈配置的卷繞，幾個額外匝的絕緣條195被卷繞。順序J和J』顯示完成的左線圈和右線圈配置。圖27，順序A到F顯示，如何組裝芯體線圈配置以製造變壓器核心的步驟。首先，在順序A中，兩個線圈配置(一個左線圈和一個右線圈)利用導線156和156』, 159和159』,和162和162』背對背放置，該導線通過使它們的端部重疊而朝向彼此對準。然後兩個線圈配置利用圖18所示的連接裝置被固定在一起。顯示的順序包括使用線圈配置，該線圈配置包括兩個次級子線圈。在單個次級子線圈的情況下，導線156，156』，159和159』不存在。然後在順序B中，基於非晶金屬帶的韌性的且可切割的同軸彎曲退火鐵軋制在圍繞中心圓形芯柱預安裝的芯軸上，而中心圓形芯柱通過背對背的線圈配置形成，以形成圓形芯體I。在順序C中，在完成芯體時，兩個線圈配置是不固定的並且被推動開，以相對如圖4所示的圓形芯體I中的窗體開口的內壁傾斜，並且被再次固定在一起。然後間隔器37被插入在兩個線圈配置之間，並且導線162與162』和198與198』在焊接點163和166被焊接在一起。在順序D中，定位在圓形芯體(顛倒圖)下方的導線156與156』和159與159』還在焊接點164和165被焊接在一起。本發明的圓形芯體變壓器組件最適於被安裝在橢圓箱中。在順序E中，芯體線圈配置被放入變壓器橢圓箱中，變壓器橢圓箱包括三個低電壓襯套212，213和214，三個低電壓襯套然後分別對準並且連接到向上的摺疊導線152,162-162』和152』。頂蓋套管215 (高電壓)和接地線216被分別連接到導線197和197』。一些箱可以裝配有四個低電壓襯套作為替代，其中導線162和162"不會被焊接在一起，而是每一個被連接到相應的套管。在芯體線圈配置僅包括一個次級線圈的情況下，套管213不存在。圖28顯示箱中的芯體線圈配置的正視圖，其中襯套在上前方。每一個導線152,162-162』和152"通過向上的摺疊帶分段被連接到套管，該向上的摺疊帶分段可被焊接在導線上，或者可以通過進一步摺疊導線而實現，在導線在圖25A到E』或26A到J』中被卷繞時，該導線進一步遠離線圈延伸。在其中導體箔194產生大量導線的情況下，在摺疊時該導線過大，圖25A到E』或26A到J』的卷繞順序可以合併如圖29A所示的附加的摺疊臺階。一旦第一 45度摺疊被執 行並且在另一次摺疊進行之前，導線的寬度通過沿著摺疊線165額外摺疊而被減半。如圖29B所示，這將提供具有較窄導線的線圈配置。本發明的配電變壓器還提供用以將芯體與背對背線圈配置組裝的方法。圖30A到30C顯示用於捲起帶的芯軸組件。其包括兩個壁230和231，每個壁都具有弧形形狀的預定內半徑和厚度，並且都具有至少等於退火鐵基非晶金屬帶的寬度的高度。優選地，壁230被設置在其兩個端部的每一個上，該端部具有內S形圖案空腔232，該內S形圖案空腔232中的每一個都意圖配合在位於壁231兩端上的外S形圖案空腔233中。在兩個壁被對齊並且抵靠彼此擠壓時，它們將如圖30B所示搭扣配合在一起，並且它們將形成具有給定內半徑和給定高度的圓柱形管。雖然將使用具有良好結構剛度的不鏽鋼或任何非鐵磁材料，芯軸的壁優選地由擠壓或模製剛性絕緣材料而製成。壁的兩端具有半盤狀法蘭170，使得在兩個壁被搭扣配合在一起時，形成具有凸緣的芯軸。粘合劑還可以用於將兩個壁和凸緣融合在一起。參照圖31，完成的左線圈和右線圈配置199和200被背對背放置並利用螺紋杆115，螺母119和墊圈117被緊固在一起。螺母119被定位在螺紋杆115上，使得在線圈配置被朝向彼此推動時，兩個弧形形狀的背對背的芯柱配合在如圖3所示的圓形輪廓內並且線圈配置被對準。然後螺母119被擰緊以擠壓螺母119之間的突出部分84，因此構建完整的剛性組件，並且從一個組件到下一個組件具有恆定的幾何尺寸。為了組裝芯體，在圖32中，兩個壁230和231圍繞背對背的線圈配置的中心圓形芯柱被安裝，並且被擠壓在一起直到它們如圖33所示在適當位置中搭扣配合為止。當在適當的位置中搭扣配合時，圓柱形芯軸具有略微大於兩個背對背弧形形狀的芯柱的圓形輪廓的外半徑的內半徑，並且其高度略微小於線圈支撐框架窗體開口的高度，以便允許芯軸圍繞芯柱自由旋轉。為了在退火非晶帶材料捲起到形成的芯軸上，背對背的線圈配置被安裝並且通過保持裝置利用預定位置中的繫繩柱90保持在適當位置中。然後，如圖34所示，至少三個輥234(其中至少一個設置有小凸緣236)通過致動器被引出，以圍繞芯軸凸緣237的周邊被定位，其中全部旋轉軸線與圓形芯柱中心軸線(Xtl, Y0)平行。三個窄輥234可以在芯軸的兩側的每一個法蘭237上使用，以清潔芯軸中間部分的用於帶的接入。輥之間的角距離可以為不同，只要它們以超過大於180度的角度被定位，以防止芯軸脫離旋轉軸線。輥234的凸緣236從芯軸的一側到另一側之間的內部距離剛好足夠寬，以允許芯軸的寬度配合在其間，從而保持其軸向位置，以便避免與支撐框架的芯柱表面中的一個摩擦接觸。用於三個輥234的每一個的XY位置通過致動器基於CPU提供的指令被精確地控制。為了旋轉芯軸和聚積帶，輥234中的至少一個是電動的。由於背對背的線圈配置被安裝並被保持在預定位置中的適當位置中，因此CPU 了解圓形芯柱中心軸線(Xd)的位置。如果需要更大的精度，則每一個輥都可以在芯軸依次推動，直到其抵靠圓形芯柱傾斜為止，並且然後CPU記錄相應的XY位置，如圖35所示。利用記錄的數據和每一輥324的半徑，CPU計算圓形芯柱的中心位置(Xtl, Y》。一旦完成芯體，螺母119被鬆開並且被定位在螺紋杆115上，使得在兩個線圈配置被推開時，兩個線圈配置相對如圖4所示的芯體芯軸的內部表面傾斜並且將被對準。優選的是將變壓器核心放置在垂直位置中，以允許芯體倚靠在線圈框架的兩個水平底部芯柱的設置的平坦表面上，因此提供對芯體的支撐。然後，螺母119被擰緊以擠壓螺母之間的突出部分84，因此建造完整的剛性變壓器芯體線圈組件。間隔器37然後被插入在兩個線圈配置之間並且導線被焊接在一起。 優選地，圖34的帶軋制過程包括用以提供連續帶供應自動帶供給捲軸轉換器和用以在捲起期間控制帶中的張力的帶拉緊裝置。帶的連續供應可以通過使填充的捲軸在空捲軸的附近旋轉而提供，並且通過將填充的捲軸的帶端投入並且固定到離開空捲軸的帶的尾端而提供。優選地，帶的連續捲起以形成變壓器核心的芯體可以通過使新線圈配置的芯軸在正被形成的芯體線圈配置的填充芯軸附近旋轉而提供，並且通過將帶切割並且將引入的帶端部固定到芯軸同時完成的變壓器核心被移開而提供。圖36到38顯示根據本發明組裝的最終的變壓器核心。絕緣套筒240被增加在初級線圈外部導線周圍。如果需要的話，絕緣套筒還可以被設置在第二導線上。然而，在線圈被形成時，通過自動機械操縱臂完成的預先形成的形狀幫助避免在第二導線上使用絕緣套筒，因為它們被預先形成以配合在變壓器箱中並且與箱低電壓襯套對準，從而便於連接。這將減少用於容納核心的勞動力和成本。圖39顯示了芯體線圈配置進一步包括支撐構件243和244，一旦芯體被形成時(為了清楚的目的不顯示芯體)，該支撐構件通過帶250相對線圈配置的外部芯柱保持。支撐構件243優選地由絕緣材料製成並包括槽245，槽245將沿著次級線圈表面提供垂直導管，用於冷卻液體，從而使液體通過煙 效應向上流動。附加的垂直槽246被形成在具有相對的上障礙物和下障礙物247的支撐構件中，以替換圖17的側部導管109和111。這些導管通過在線圈的表面附近提供增加的流體流動而提高冷卻效率。支撐構件244還包括槽248和開口 249，以允許冷卻液體在次級線圈的頂部和底部表面附近流動。支撐構件將增強變壓器能力，從而在短路情況下承受初級和次級線圈之間的排斥力。框架243將與支撐框架244和245 —起工作，用以防止初級和次級子線圈由於在相應的子線圈中流動的短路電流所產生的排斥力而分離開。根據本發明的系統製造的多於兩個芯體線圈配置可以被背對背地分組在一起，以製造如圖40所示的三相變壓器。
在本發明中的變壓器核心的製造可以被完全自動化，並且適用於使用佔據小佔地面積的小型組裝設備進行變壓器核心的批量生產。以給定標準效率進行的變壓器核心的批量生產對子部件製造商來說變得可能，該製造商將把核心提供給變壓器裝配工。這種變壓器核心製造的集中化通過消除會增加變壓器成本的顯著的芯體和線圈組裝設備、勞動力和在每一個變壓器裝配工車間所需要的佔地面積而產生規模經濟。參照圖41，根據本發明的系統製造的芯體線圈配置可以在支架252上被成行地分組，並且包含多個線圈配置251的多個支架252可以被放入密封容器253中，用於運輸變壓器至裝配工，該裝配工將每一個芯體線圈配置與箱、油及其它需要的附件組裝在一起。支架包括基座裝置254和頂部裝置255，具有底部印刷的基座裝置254用於支撐一組芯體線圈配置，而頂部裝置255用於將該組芯體線圈配置與基座一起緊固。芯體線圈配置的每一個支架可以被堆疊以填充容器高度。此外，芯體線圈配置的每一個支架可以用塑料膜包裹，以便防塵。有效運輸外殼因此被提供用於將大批的變壓器核心從變壓器核心製造商到變壓器裝配工。參照圖42，顯示了包括橢圓箱的配電變壓器最終組件，該橢圓箱能夠封入本發明的變壓器核心。這種配電變壓器將具有靠近磁極連接託架定位的重心，因此較少的應力施 加在保持託架上。雖然已經在此處詳細地說明並在附圖中顯示了本發明的優選實施例，可以理解的是本發明不局限於這些精確的實施例，並且在不背離本發明的保護範圍或精神的情況下，可以在其中作出不同的改變和修改。
權利要求
1.一種用於電變壓器組件的支撐框架，所述支撐框架包括 -兩個環形部分，每一個環形部分具有多個芯柱，每一個芯柱具有外圍凹入部分，初級電線圈能夠安裝在所述外圍凹入部分中，和至少一個次級線圈能夠搭載地安裝在所述初級電線圈上，每一個環形部分的一個芯柱具有直分段；和 -可調節連接裝置，所述可調節連接裝置用於相對於另一個環形部分連接一個環形部分並調節所述一個環形部分和另一個環形部分之間的距離，使得只有所述直分段們相鄰並且形成中心腿部，所述中心腿部用於容納與所述連接裝置不同的磁芯體。
2.根據權利要求I所述的支撐框架，其中所述環形部分由選自以下組的材料製成，所述組包括玻璃纖維，環氧樹脂，紙，硬紙板，木材和木材複合物。
3.根據權利要求I或2所述的支撐框架，進一步包括固定裝置，所述固定裝置用於將所述環形部分固定到變壓器箱。
4.根據權利要求3所述的支撐框架，其中所述固定裝置包括 -基座框架； -第一固定裝置，所述第一固定裝置用於將環形部分的底部部分固定到所述基座框架；和 -第二固定裝置，所述第二固定裝置用於將所述基座框架固定到所述變壓器箱。
5.根據權利要求3所述的支撐框架，其中所述固定裝置包括 -基座框架； -第一固定裝置，所述第一固定裝置用於將環形部分的頂部部分固定到所述基座框架；和 -第二固定裝置，所述第二固定裝置用於將所述基座框架固定到所述變壓器箱。
6.根據權利要求3所述的支撐框架，其中所述固定裝置包括對準裝置，所述對準裝置用於相對於所述基座框架對準所述環形部分。
7.根據權利要求3所述的支撐框架，還包括操作裝置，所述操作裝置位於所述環形部分的頂部部分上，用於操作所述支撐框架並使所述支撐框架從一個位置移動到另一個位置。
8.根據權利要求7所述的支撐框架，其中所述固定裝置包括 -基座框架； -第一固定裝置，所述第一固定裝置用於將環形部分的操作裝置固定到所述基座框架；和 -第二固定裝置，所述第二固定裝置用於將所述基座框架固定到所述變壓器箱。
9.根據權利要求I到8中任一項所述的支撐框架，其中所述多個芯柱的與形成中心腿部的芯柱不同的被選擇的一個芯柱還提供通道，所述通道用於將流體鄰接且橫向地傳導至所述線圈，每一個通道都在所述一個芯柱的一側上具有一個入口並在所述一個芯柱的另一側上具有一個出口。
10.根據權利要求9所述的支撐框架，其中所述通道相對於水平面形成角度，以在所述流體中產生煙囪效應。
11.根據權利要求9所述的支撐框架，還包括用於包圍所述通道的輸入的第一煙囪和用於包圍所述通道的輸出的第二煙囪，所述第一煙囪具有閉合頂部和敞開底部，所述第二煙囪具有閉合底部和敞開頂部，從而通過第一煙 和第二煙 在流體中產生煙 效應。
12.根據權利要求9到11中任一項所述的支撐框架，其中所述通道通過所述環形部分的凹入部分中的橫向溝槽形成。
13.根據權利要求9到11中任一項所述的支撐框架，其中一旦線圈被安裝在所述環形部分上，所述通道由定位在相鄰線圈行之間的絕緣間隔器定界。
14.根據權利要求I到13中任一項所述的支撐框架，其中所述一個環形部分能夠通過可調節連接裝置相對於所述另一個環形部分定位，使得所述環形部分以第一間隔距離和第二間隔距離被選擇性地分開，所述第二間隔距離大於所述第一間隔距離，所述支撐框架還包括環繞所述中心腿部的芯軸，所述芯軸具有一定尺寸，以便隨著以所述第一間隔距離分開的環形部分圍繞中心腿部自由地旋轉，並且防止所述芯軸隨著以所述第二間隔距離分開的環形部分圍繞所述中心腿部旋轉。
15.根據權利要求14所述的支撐框架，其中所述芯軸由選自所述組的絕緣材料製成，所述組包括玻璃纖維，環氧樹脂，紙，硬紙板，木材和木材複合物。
16.根據權利要求14或15所述的支撐框架，其中所述芯軸包括能夠互鎖的第一半部分和第二半部分。
17.根據權利要求14到16中任一項的支撐框架，其中所述芯軸還在其末端包括相對的凸緣。
18.根據權利要求I到8中任一項所述的支撐框架，還包括至少一個支撐構件，所述支撐構件能夠安裝在與形成所述中心腿部的那些芯柱不同的至少一個所述芯柱的外表面上，用於在所述線圈被安裝後將所述線圈固定在所述環形部分內的適當位置中。
19.根據權利要求18所述的支撐框架，其中所述至少一個支撐構件提供用於將流體鄰接地傳導至所述線圈的通道，所述通道中的每一個都通過具有入口和出口的所述至少一個支撐構件設置，用於通過煙囪效應允許循環。
20.一種電變壓器組件的支撐框架的環形部分，所述環形部分包括 -多個芯柱，初級電線圈和至少一個次級電線圈能夠被安裝在所述多個芯柱上，所述多個芯柱中的每一個芯柱都具有外圍凹入部分，所述初級電線圈能夠被安裝在所述外圍凹入部分中，而所述至少一個次級線圈能夠被搭載地安裝在所述初級電線圈上，所述環形部分的一個芯柱具有直分段，所述外圍凹入部分包括 -基座部分，所述基座部分用於支撐所述初級電線圈； -傾斜側壁部分，所述傾斜側壁部分從所述基座部分的兩側延伸，所述傾斜部分包括多個臺階，所述多個臺階允許初級電線圈的導體行和絕緣層堆疊。
21.根據權利要求20所述的環形部分，其中在相鄰的垂直芯柱之間的角落中的臺階的高度逐漸減小。
22.根據權利要求20所述的環形部分，其中所述多個芯柱中的一個還提供用於將流體鄰接且橫向地傳導至所述線圈的通道，每一個通道在所述環形部分的一側上具有一個入口並且在所述環形部分的另一側上具有一個出口，並且其中臺階的沿著芯柱的高度隨長度增加以適應所述入口和出口。
23.根據權利要求20所述的環形部分，其中所述多個芯柱中的一個還在所述環形部分的一側上提供分接頭輸入開口，一旦線圈被安裝，允許分接頭連接到所述線圈，並且其中臺階的沿著芯柱的高度隨長度增加，以適應所述分接頭輸入開口。
24.根據權利要求20所述的環形部分，其中預定臺階被形成，用於橋接一行上的最後線圈環和相鄰行上的第一個線圈環。
25.根據權利要求24所述的環形部分，其中在垂直芯柱的角落處執行所述橋接。
26.根據權利要求20到25中任一項所述的環形部分，其中所述環形部分包括能夠互鎖的第一半部分和第二半部分。
27.根據權利要求20所述的環形部分，其中所述多個芯柱中的一個還提供用於將流體鄰接並且橫向地傳導至所述線圈的通道，每一個通道都在所 述環形部分的一側上具有一個入口，並且在所述環形部分的另一側上具有一個出口，並且其中所述通道由所述傾斜側壁部分中的至少一個和橫過所述基座部分的橫向溝槽形成。
28.根據權利要求27所述的環形部分，其中埠將所述入口流體地連接到橫過所述基座部分的橫向溝槽。
29.根據權利要求20到28中任一項所述的環形部分，其中所述環形部分在具有所述直分段的芯柱處的內表面是基本上半圓柱形，而所述環形部分在垂直於具有所述直分段的所述芯柱的芯柱處的內表面是平坦的。
30.根據權利要求29所述的環形部分，其中為基本上半圓柱形的所述內表面的曲率半徑小於能夠圍繞所述環形部分安裝的圓柱形芯體的內半徑。
31.一種電線圈組件，所述電線圈組件包括由電導體帶製成的電線圈和框架，所述線圈被卷繞到所述框架上，所述電導體帶具有第一端部和第二端部，所述第一端部和第二端部中的至少一個以15度和75度之間的角度沿著第一摺疊線在其自身上摺疊，使得所述一端相對於其中線圈放置的平面橫向延伸，以提供連接導線。
32.根據權利要求31所述的電線圈組件，其中所述角度為45度。
33.根據權利要求31或32所述的電線圈組件，其中在其自身上摺疊的所述一端還沿著平行於所述帶的縱向軸線的第二摺疊線摺疊。
34.根據權利要求31所述的電線圈組件，該電線圈組件與電變壓器芯體組件結合，所述電變壓器芯體組件包括支撐框架，所述支撐框架包括環形部分，所述環形部分包括多個芯柱和相對的第一側壁和第二側壁，所述多個芯柱中的兩個形成相對的頂部直分段和底部直分段，所述線圈組件包括 -初級電線圈，所述初級電線圈圍繞所述環形部分卷繞，所述初級電線圈在所述初級線圈的相對端部上包括第一初級端子和第二初級端子，所述第一初級端子和第二初級端子從所述環形部分的第一側壁延伸； -次級電線圈，所述次級電線圈圍繞所述初級電線圈卷繞，所述次級電線圈由導體帶製成並在所述次級線圈的相對的第一端部和第二端部處包括第一次級端子和第二次級端子，所述第一次級線圈端子通過相對於所述第一側壁沿著第一 45度摺疊線在帶自身上摺疊所述帶的第一端而形成，使得所述帶的第一長度相對於與所述第一側壁相對的所述第二側壁垂直延伸並從所述第二側壁垂直延伸，所述第一初級子線圈端子和第二初級子線圈端子從所述第一側壁延伸， -所述第二次級端子通過沿著第二 45度摺疊線在帶自身上摺疊所述帶的第二端以形成第一中間摺疊部並且通過沿著垂直於第二 45度摺疊線的第三45度摺疊線在所述第一中間摺疊部上摺疊所述帶的第二端而形成，使得所述帶的第二長度平行於所述第一側壁和第二側壁延伸並在所述第一側壁和第二側壁外部延伸。
35.一種組裝電變壓器核心組件的方法，所述方法包括以下步驟 a)圍繞第一環形部分卷繞初級電線圈，所述第一環形部分沿著第一環形部分的外表面具有用於容納初級電線圈的外圍凹入部分，所述第一環形部分具有至少一個直分段； b)圍繞所述第一環形部分在所述初級線圈上搭載地卷繞次級電線圈； c)圍繞第二環形部分卷繞所述初級電線圈，所述第二環形部分沿著第二環形部分的外表面具有用於容納初級電線圈的外圍凹入部分，所述第二環形部分具有至少一個直分段； d)圍繞所述第二環形部分在所述初級線圈上搭載地卷繞次級電線圈； e)相對於所述第二環形部分連接所述第一環形部分，使得只有直分段相鄰並且形成中心腿部； f)將所述第一環形部分和所述第二環形部分之間的距離調節成第一間隔距離； g)圍繞所述中心腿部安裝芯軸，所述芯軸具有一定尺寸，從而在所述第一環形部分和所述第二環形部分以所述第一間隔距離間隔開時圍繞所述中心腿部自由旋轉；和 h)圍繞所述中心腿部卷繞金屬帶以形成磁芯體，其中所述卷繞步驟h)與所述連接步驟e)不同。
36.根據權利要求35所述的方法，還包括以下步驟 i)將所述第一環形部分和所述第二環形部分之間的距離調節成大於所述第一間隔距離的第二間隔距離，使得防止所述芯軸圍繞所述中心腿部旋轉；和 j)將間隔器元件插入形成所述中心腿部的相鄰的直分段之間。
37.根據權利要求35或36所述的方法，還在步驟a)和c)期間包括以下步驟 aa)利用初級電線圈以不同的預定匝數形成多個導體環； bb)單獨扭轉導體環中的每一個以形成連接導線； cc)在相鄰的扭轉導體環之間插入絕緣套筒；和 dd)相對於初級電線圈的卷繞橫向彎曲所述導線。
38.一種用於組裝電變壓器核心組件的系統，所述系統包括 -第一卷繞系統，所述第一卷繞系統用於分別圍繞第一環形部分和第二環形部分卷繞初級電線圈，每一個環形部分沿著其外表面都具有用於容納所述初級電線圈的外圍凹入部分，所述第一環形部分和所述第二環形部分中的每一個都具有至少一個直分段； -第二卷繞系統，所述第二卷繞系統用於分別圍繞所述第一環形部分和所述第二環形部分在所述初級線圈上搭載地卷繞次級電線圈； -連接系統，所述連接系統用於通過可調節連接裝置相對於所述第二環形部分連接所述第一環形部分，使得只有所述直分段相鄰並形成中心腿部； -芯軸安裝系統，所述芯軸安裝系統用於圍繞所述中心腿部安裝芯軸，所述芯軸具有一定尺寸，從而在所述第一環形部分和所述第二環形部分以第一間隔距離間隔開時圍繞所述中心腿部自由旋轉；和 -第三卷繞系統，所述第三卷繞系統用於圍繞中心腿部卷繞金屬帶，以形成磁芯體，所述芯體與可調節連接裝置不同。
39.使用如權利要求35到37中任一項所述的方法以連續生產的方式製造電變壓器核心組件。
40.一種儲存容器，所述儲存容器用於包含通過權利要求35到37所述的方法組裝的多個電變壓器核心組件。
全文摘要
本發明公開了一種用於電變壓器組件的支撐框架，所述支撐框架包括兩個環形部分，每一個環形部分都具有多個芯柱，每一個芯柱都具有外圍凹入部分，初級電線圈能夠安裝在所述外圍凹入部分中，和至少一個次級線圈能夠搭載地安裝在所述初級電線圈上，每一個環形部分的一個芯柱都具有直分段。所述框架還包括可調節連接裝置，所述可調節連接裝置用於相對於另一個環形部分連接一個環形部分並調節所述一個環形部分和所述另一個環形部分之間的距離，使得只有所述直分段相鄰並且形成中心腿部，所述中心腿部用於容納與所述連接裝置不同的磁芯體。所述框架提供了用於將相鄰的繞組有效地固定在圓形芯體變壓器核心中的裝置和方法。
文檔編號H01F27/02GK102812528SQ201080061454
公開日2012年12月5日 申請日期2010年11月18日 優先權日2009年11月19日
發明者布魯諾·弗朗哥爾, 皮埃爾·庫蒂爾 申請人:魁北克水電公司