变压器组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及变压器组件，尤其用于大功率应用的变压器组件，例如用于牵引应用等等。
【背景技术】
[0002]在牵引应用中，变压器传统地用于电功率的电流脱开和变换。为了提供高功率转换，变压器需要设计成具有相当大的尺寸和重量。由于涉及大功率，在变压器设计中需要考虑冷却和绝缘限制。
[0003]用于电功率分配的变压器通常为真空浇铸或树脂块类型，并且利用空气进行绝缘。尤其对于牵引应用，减少尺寸和重量是很重要的。然而，功率密度和散热是很高的，所以真空浇铸或树脂块方法不能应用于紧凑的变压器设计，因为它们不会提供足够的散热，以保持变压器的温度在可容许的范围内。
[0004]为了满足牵引应用的需求，牵引变压器通常封闭在充油的箱中，该箱具有强制的油循环和强制的空气冷却。由于通过油而进行的散热有限，上面这种变压器的尺寸和重量不能进一步减少。
[0005]在文献CN 2 891 235中，公开了一种空腔-类型的水冷式变压器，其具有被初级侧面绕组包围的芯体水箱以及环形水舱。
[0006]文献CN103035370公开了一种油浸变压器装置，其包括设置在变压器箱中的变压器。变压器安装在变压器箱中。变压器箱填充了油。在变压器箱中提供了用于冷却油的冷却管道，其中水通过冷却管道来供给。
[0007]文献CN202917292公开了一种变压器，其在初级线圈和次级线圈之间具有用于通过其中供给冷却水的空腔。
[0008]本发明的一个目的是提供一种紧凑的变压器设计，其容许高的散热能力和良好的电绝缘能力。
【发明内容】
[0009]这个目的通过根据权利要求1的变压器组件来解决。
[0010]在从属的分项权利要求中指出了本发明的进一步的实施例。
[0011]根据第一方面，提供了一种变压器组件，其包括:
-圆柱形内壳和部分地包围圆柱形内壳的圆柱形外壳，圆柱形内壳和圆柱形外壳形成了封罩，其中封罩的在圆柱形内壳和圆柱形外壳之间的封闭容积填充了绝缘液体；
-至少一个位于封罩中的绕组；和
-第一冷却装置，其设置在外壳的内表面中或内表面处，从而为所述至少一个绕组提供冷却。
[0012]此外，内壳和外壳可由电绝缘材料制成。
[0013]根据一个实施例，变压器芯体的一部分可穿过内壳，其中第二冷却装置至少部分地定位在变压器芯体的所述部分和内壳之间。
[0014]可以允许变压器芯体形成闭合环路，使得变压器芯体的外部部分部分地沿着外壳的外表面而延伸，其中一个或多个支撑板牢固地连接在封罩上，其中一个或多个支撑板中的各个包括支撑板散热片，其抵靠在变压器芯体的外部部分的侧表面上。
[0015]至少一个支撑板可配备接地连接器。
[0016]此外，在封罩的轴向末端设置了第一盖和第二盖。第一盖、内壳和外壳可整体地成形。
[0017]可以允许第一盖的内表面配备形成通道的结构，以便绝缘液体由于对流而在封罩中以径向和/或切向方向流动。
[0018]此外，在封罩的一个轴向末端可设置压力隔膜，用于灵活地适应封罩中的绝缘液体的体积。
[0019]第一冷却装置可包括第一冷却管，其沿着外壳的内表面或在外壳的壁中至少部分地沿着其轴向和周向方向而延伸，使得第一冷却管形成至少一个环路。
[0020]根据又一方面，提供了一种变压器组件，其包括:
-圆柱形支撑元件；
-至少一个缠绕在支撑元件周围的绕组；
-穿过支撑元件的芯体部分；和
-包含在支撑元件中的冷却装置，其用于为芯体部分和所述至少一个绕组提供冷却。
[0021]上面的变压器组件的一个思想是提供内支撑元件，其包括芯体部分和冷却装置。一个或多个绕组同心地设置在支撑元件周围。这种组件容许通过冷却装置有效地消散由芯体和所述一个或多个绕组产生的热量。因此，上面的组件容许有效地冷却变压器组件，尤其用于消散在变压器组件的内部区域所产生的热量。
[0022]此外，支撑元件可由电绝缘材料或由具有至少一个电绝缘部分的电传导材料，尤其金属制成，电绝缘部分完全在支撑元件的轴向长度上延伸，以防止循环电流流过它。
[0023]根据一个实施例，在支撑元件周围可配备至少两个绕组，内部绕组和外部绕组，其中外部绕组至少部分地包围内部绕组，从而用作变压器组件的初级绕组和次级绕组。
[0024]在所述至少一个绕组周围可提供壳元件，从而形成绕组封罩。
[0025]壳元件可由电绝缘材料或由具有至少一个电绝缘部分的电传导材料，尤其金属制成，电绝缘部分完全在支撑元件的轴向长度上延伸，以防止循环电流流过它。
[0026]此外，壳元件可进一步配备冷却装置。
[0027]此外，壳元件可配备突起物，其经过配置，以便与外芯体部分相联接，从而提供芯体的冷却。
[0028]可以允许突起物在壳元件的整个长度上沿轴向延伸，并且/或者以电绝缘方式抵靠在外芯体部分上。
[0029]在环形芯体的相应的芯体部分周围可提供多个圆柱形支撑元件，其中绕组缠绕在各个支撑元件周围，其中冷却装置包含在支撑元件中，从而为相应的芯体部分和相应的绕组提供冷却。
[0030]单个壳元件可经过设置，以便封闭所述多个支撑元件中的至少两个支撑元件和其相应的绕组。
【附图说明】
[0031]在以下描述中将结合附图来更详细描述本发明的实施例，其中:
图1显示了根据一个实施例的变压器组件的内部部分的透视图；
图2显示了横向于轴向而穿过图1的变压器组件的横截面图；
图3显示了图1的完整变压器组件的透视图；
图4显示了根据又一实施例的变压器组件的透视图；
图5显示了根据又一实施例的变压器组件的透视图；
图6显示了根据又一实施例的变压器组件的截面图；
图7显示了根据又一实施例的变压器组件的透视图；
图8显示了图7的变压器组件在轴向方向上的横截面图；
图9显示了穿过图7的变压器组件的壳的透视剖面图；
图10显示了图7的变压器组件在轴向方向上的横截面图；
图11显示了图7的变压器组件的另一透视图；且图12显示了图7的变压器组件的另一透视图。
【具体实施方式】
[0032]以下将结合根据图1至图3的视图来描述第一实施例。
[0033]变压器组件I具有内支撑元件2。在本实施例中，内支撑元件2是圆柱形的，并且具有环形横截面。然而，圆柱形的内支撑元件2还可形状设置成具有不同的横截面。
[0034]在圆柱形的内支撑元件2周围缠绕了内部绕组3。内部绕组3的导体可为导线状，例如金属线的线圈，例如铜线，或者是板状，涂敷了电绝缘层，并且成螺旋形地缠绕在圆柱形的内支撑元件2的周围。内部绕组3可用作变压器组件I的初级绕组或二次绕组。
[0035]在内部绕组3周围设置了外部绕组4。外部绕组4同心地包围内部绕组3。外部绕组4可直接缠绕在内部绕组3之上。外部绕组4的导体可为导线状，例如金属线的线圈，例如铜线，或者是板状，涂敷了电绝缘层，并且成螺旋形地缠绕在内部绕组3的周围。外部绕组4可用作变压器组件I的初级绕组或二次绕组。
[0036]为了确保在内部绕组和外部绕组3，4之间的电绝缘，还可以允许，在内部绕组3和外部绕组4之间设置绝缘层，以免导体的电绝缘涂层受损。
[0037]内支撑元件2的材料提供良好的导热性，并且优选由金属等制成。内支撑元件2配备了冷却装置。例如，圆柱形的内支撑元件2可包括一个或多个冷却管7或冷却通道，其在轴向方向上穿过内支撑元件2。冷却管7配置为容许冷却介质流过它。冷却介质可为空气、水、油、SF6等等。
[0038]圆柱形内支撑元件2首先用作用于内部绕组3的内表面的冷却板。其次，内支撑元件2经过配置，以便为变压器芯体5的一部分提供良好的导热性。
[0039]变压器芯体5的部分沿轴向穿过内支撑元件2的内部，从而提供变压器芯体5的冷却。变压器芯体5由铁磁性材料制成，其容许在芯体5中引导磁通。变压器芯体5形成了闭合环路，其中一个芯体部分以轴向方向