专利名称：用于变压器或者扼流圈的线圈装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于变压器或者扼流圈的线圈装置，该线圈装置具有环形的线圈盖部，该线圈盖部在端侧设置在线圈上，其中该线圈盖部的朝向线圈的侧面覆盖着所述线圈的端面。
背景技术：
在高额定功率的变压器或者扼流圈中，电线圈大多同心地围绕软磁芯的腿部设置，并且通常通过压紧结构持续地夹紧。所述压紧结构的一部分是所谓的压力环或压紧环， 利用该压力环或压紧环使轴向压紧力尽可能均勻地分布到各个线圈上。压紧环通常设置在线圈的端面和横向于腿部设置的磁轭之间。这种用于功率变压器的压紧环例如从US 3，750，070中已知。该压紧环具有体部， 该体部具有圆盘的形状。圆盘的两个端面是平坦的。圆盘分别在中间设置有绝缘材料的情况下利用一个侧面贴靠在线圈的端面上。在体部中设置的径向延伸的槽利用板片来填充， 以便在尽可能低损失的情况下将漏损通量引导回到变压器芯中。由US 3，366，907还给出一种类似的压紧环，该压紧环由板式线圈化1沈11#(31 51) 组成。已知在变压器或扼流圈运行时会出现噪声，其对于运行来说是不希望的。人们致力于如此引导磁通量，使得磁致伸缩和在运行期间作用到线圈导体上的力尽可能小。但是，变压器或扼流圈的工作性能还可能受到电压的峰值的影响。特别是位于端侧的线圈导体是有危险的。如果在线圈的端面区域中电场强度超过临界值，则在线圈和磁轭之间可能会出现电弧。这可能会毁坏线圈的绝缘部。为了使在变压器中线圈的绝缘部避免受到临界场强度的影响，DE 35 34 843 Al 提出一种屏蔽环，该屏蔽环在端侧设置在线圈上。特别的保护作用能以下述方式实现屏蔽环与线圈的相应的边缘导体进行电连接。该屏蔽环在背离于线圈的侧面上呈拱形，从而尽可能避免电场强度的临界值。与上述不具有静电保护作用的压紧环不同，电保护功能仅在该屏蔽环中出现。屏蔽环是分开的构件，并且因此在制造时引起附加的费用。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于变压器或扼流圈的线圈装置，从而使得以尽可能简单的方式改进工作性能并且对线圈良好地进行静电保护。所述目的通过具有权利要求1的特征的线圈装置来实现。本发明的有利的设计方案在从属权利要求中定义。根据本发明的线圈装置在线圈的每个端面上具有环形的线圈盖部，所述线圈盖部至少在局部区域中具有磁性传导能力地进行构造，并且具有背离于所述线圈的、凸状的侧面。这两个结构特征，即磁性的传导能力和拱形的侧面有利地共同作用于噪声的降低和静电保护作用一方面，通过线圈盖部的具有磁性传导能力的设计方案实现了 在线圈的端部区域中的磁场沿腿部芯的轴向方向转向。因此在线圈的端面区域中，磁场强度的径向分量较小。磁通量引导的旋转对称得以改善。由此，在变压器或扼流圈运行时可以将作用到导体上的力以及在线圈和铁心中的涡流损耗保持得低。由此出现少量的噪声和较少的损失。较少的噪声发射特别是在下述情况时是有利的，即，功率变压器或扼流圈安装在住宅区域附近。因为在线圈中的损失分配变得更得均勻，所以在热布置中形成优点。此外非常有利的是在短路的情况下较小的轴向力作用到电线圈上。同时通过环形线圈盖部的朝向磁轭设置的侧面的凸状设计方案，能以简单的方式来制造静电屏蔽部。在电线圈的端部区域中，等位面不再紧密地聚在一起，而是进一步远离。电位进而电场强度的变换较小。更好地使线圈的端侧的棱部不受临界电场强度的影响， 因为侧面的轻微弯曲减缓了所谓的“峰值作用”的问题。因此结果是在线圈和磁芯之间发生电弧的危险与未被屏蔽的线圈相比更小。特别简单的结构以下述方式表征，即环形的线圈盖部完全由平的或径向分层的板组或铁磁材料的卷绕部(Wickel)或其组合制成。板组或角部的远离于线圈的侧面凸状地构成。因此，线圈盖部用作磁通量引导部件并且用作电屏蔽部。在制造时能有利地应用板材，正如其在制造变压器或扼流圈的芯时原本被应用的那样。如果圆环形的板组的各个薄板通过粘合剂保持在一起，则对于操作来说可以是有利的。另一种实施方式可以通过下述方式构成，该线圈盖部具有由绝缘材料形成的体部，在所述体部中置入或埋入一个或多个板组。该体部可以具有圆环部段的形状，其壳面由电屏蔽罩包裹。在屏蔽罩和线圈的边缘导体之间的电容耦合引起了静电屏蔽效果。常用的绝缘材料、如压制板(Pressspan)和木料能被应用于体部。特别好的屏蔽作用能以下述方式实现，S卩，板组或屏蔽罩借助于本身已知的电接触装置与线圈的边缘导体进行电连接。由此能实现非常有效的静电屏蔽并且同时实现对磁通量的有利影响。在下述情况下是有利的，即，在线圈盖部的体部中置入的板组由多个层组成。所述层能以分级的方式彼此重叠设置。各个层根据形状和材料特性如此构成，使得磁通密度在端部区域中的径向分量尽可能大大降低。由此通过磁致伸缩引起的振动激励较低并且由此辐射的声波功率较低。此外，在磁芯中的涡流损耗较低。在短路的情况下，较小的短路力作用到线圈的导体上。电屏蔽罩能以简单的方式通过利用能导电的带状材料或利用金属丝编织物或金属线织物包裹所述体部来制造。还可以考虑，电屏蔽罩通过下述方式来制造，S卩，体部的表面以能导电的方式被涂层，例如通过涂覆能导电的粉末。为了使线圈盖部至少在局部区域中构成为具有磁性传导能力，替代板组地还能应用软磁的成型烧结件。整个线圈盖部还能由一个唯一的可穿透的实心体制成或者由烧结件组成。该软磁的实心体或烧结件还能置入或埋入到绝缘的体部中。对于静电屏蔽作用下述情况是有利的，S卩，成型烧结件具有圆环部段的形状并且在朝向线圈的侧面上突起状地向下拉出。在此有利的是朝向线圈的侧面设计成与凸状的侧面连续地相互转变。因为不存在尖锐的棱，所以降低了电场强度的峰值作用
4(Spitzenwirkung)。由此降低了在线圈和磁轭之间的电弧的危险。为了制造线圈盖部的体部，除了已经提及的绝缘材料之外还可以使用聚合物材料。塑料设计方案例如具有下述优点由于(注射)浇铸材料的电性能就减轻了振动传播。在一种优选的实施方式中可以规定在线圈的端面和线圈盖部的对置的侧面之间设置绝缘层。本发明的一种实施方式是优选的，其中线圈由多个围绕腿部轴线同心设置的分线圈组成，并且空心柱形的线圈元件的每个端面分别由线圈盖部单独地覆盖。因此，相邻于磁轭部件的每个线圈部件被良好地静电屏蔽。在一种优选的设计结构中，线圈盖部结合到磁通中，所述磁通由支承及夹紧装置引起，其中该支承及夹紧装置支承在所述变压器或扼流圈的上部和/或下部的磁轭部件上。在此，在下述情况下是有利的，S卩，凸状的侧面在中间区域中具有平整部。由此，压紧力能传递到相应大小的圆环上。在下述情况下是适合的，S卩，在制造板组或环带芯时应用板状材料，正如其还在制造变压器或扼流圈的磁轭或者腿部时应用的那样。
在说明书的下面的部分中参照附图以进一步阐述本发明，其中能够获悉本发明的其它有利的设计方案、细节和改进方案。其中示出了
图1以示意图从上面沿腿部轴线的方向看示出了具有根据本发明的线圈装置的功率变压器；
图2示出了根据图1的线A-A的剖视图3示出了在图2中的细节X的放大图，其中示出了磁的场力线在变压器线圈的端面区域中的走向，其中存在根据本发明的线圈盖部；
图4示出了如在图3中的场变化的示意图，然而没有根据本发明的线圈盖部； 图5以放大的横截面图示出了线圈盖部，该线圈盖部由铁磁材料的板片制成； 图6以放大的横截面图示出了线圈盖部，其中具有磁性传导能力的局部区域通过将板组置入到体部中而形成；
图7以放大的横截面图示出了线圈盖部，其中具有磁性传导能力的局部区域是成型烧结件；
图8示出了根据图7的线圈盖部，其中体部的边缘区域在线圈两侧突起状地向下拉出。
具体实施例方式图1示出了在变压器腿部2的区域中的变压器1，该变压器腿部承载由多个部分组成的线圈5。线圈5的各个部分同心地围绕腿部轴线4设置。由绝缘材料(压制板 (Pressspan))形成的支承及夹紧装置8压到压紧环7上。支承及夹紧装置8支承在磁轭压板9上。变压器腿部2由高穿透性的电工钢片组成。图2的示意图示出了根据图1的线A-A的剖视图。支承及夹紧装置8沿轴向方向 (腿部轴线4的方向)压紧各个线圈5。在此，线圈盖部6位于磁通(Kraftfluss)中，该线圈盖部分别设置在线圈元件5的端面上。正如下面还将对实施例进行详细阐述的那样，线圈盖部6 —方面引起磁通量在线圈5的端部区域中的转向，另一方面该线圈盖部为用于在线圈和磁轭之间的电弧的屏障。下面，线圈盖部6由于其磁传导性还简称为可穿透的环。由支承及夹紧装置8产生的压紧力分别通过压紧环7并且借助未详细示出的力传递元件14 传递到可穿透的环6上。在此，这些可穿透的环6中的每一个分别覆盖线圈5的端面10。图3以放大图示出图2的细节X。正如所述的那样，线圈盖部6的具有磁性传导能力的设计方案引起了 磁的场力线3沿平行于腿部轴线4的方向转向。在下述情况下该转向变得明显即将在图3中的磁的场力线3与在图4中场力线进行比较，在此同样示出在端面区域中的场图，与图3相比在图4中并不存在可穿透的环(现有技术)。因此通过将图3与图4进行比较而明确了 通过根据本发明的线圈装置可以减少在端面区域中磁场强度的径向分量，在该线圈装置中线圈5的端面利用具有磁性传导能力的环6进行覆盖。较少的径向分量改善了磁通量关于腿部轴线4的旋转对称。由此降低了散射损失。分别作用到线圈5的各个导体上的轴向力12根据本发明而变小(轴向力的大小在图3和图4中分别通过箭头示出)。对导体的较小的力作用改善了负载噪声发射。在电短路的情况下，作用到线圈上的磁负载同样较小。在图5的示意图中以横截面图放大地示出线圈盖件6。示出了线圈5的端侧的端部。线圈盖部6具有圆环部段的形状。该拱形环利用相对于线圈5设置的平的侧面或环面 22在中间设置绝缘层沈的情况下平放在线圈5的端面10上。由此，端面10被完全覆盖。 背离于端面10的环面23在横截面中看凸状地弯曲，并且在中间区域中具有平整部四。可穿透的环6在此通过板组25形成。板组25的各个薄板沿腿部轴线4的方向取向并且通过粘合剂固定在一起。电接触装置27使板组25与线圈5的边缘导体19进行接触。与此相对，图6示出了本发明的一种实施例，其中线圈盖部6的体部M由电绝缘体(压制板)制成，在该绝缘体中置入由多个层15，16，17，18组成的板组25。该板组25在体部M内形成具有磁性传导能力的局部区域21。在本发明的这个实施例中，体部M也具有圆环部段的形状。圆环部段的壳面利用电屏蔽罩13包围。该屏蔽罩13由具有能导电的带状材料的包裹部(Umbandelimg)组成，但还可以是线织物或涂层。屏蔽罩13在此包裹住体部M的整个表面并且形成等位面。在此，如此对环状拱形结构11进行测量，使得电场强度尽可能地低。由此，使线圈5在端侧良好地防电弧地受到保护。各个层15，16，17，18通过板组和环带芯形成，其分别由铁磁材料制成，并且阶梯状地以彼此重叠的方式设置。电屏蔽罩13的包封面利用电绝缘部20包围。凸状的侧面23指向磁性磁轭，该磁轭在此未详细示出。指向线圈5的侧面22平放在线圈5的端面10上。图7示出另一种实施例，其中可穿透的环6由成型烧结件观形成。成型烧结件观又具有朝向磁轭呈拱形的环的形状。成型烧结件观利用屏蔽罩13包围。屏蔽罩13利用电接触装置27与线圈5的位于线圈边缘上的导体19进行电连接。在此，在侧面22和端面 10之间还设置绝缘层26。图8示出相对于图7稍作修改的实施例。在此，线圈盖部6的朝向线圈5的侧面 22更宽地构成。成型烧结件观的突起状的边缘在线圈5的左侧和右侧稍微向下拉出。在成型烧结件观和线圈5的端面10之间设置有绝缘层26。凸状的侧面23连续地过渡为侧面22。因此没有形成尖锐的棱。凸状的侧面23在拱形结构11的区域中具有电屏蔽罩13，该屏蔽罩通过表面涂层来制造。屏蔽罩13的电位借助接触装置27又位于线圈5的边缘导体19的电位上。拱形结构11的凸状的弯曲部分别如此构成，使得在运行期间，没有达到用于在线圈和磁轭之间的电弧的临界的场强度。
附图标记列表
1变压器2变压器腿部3磁轭4腿部轴线5线圈6线圈盖部7压紧环8支承及夹紧装置9磁轭压板10端面11拱形结构12轴向力13屏蔽罩14力传递元件15可穿透的层16可穿透的层17可穿透的层18可穿透的层19边缘导体20绝缘部21局部区域22侧面，环面23凸状的侧面，环面24体部25板组26绝缘层27接触装置28成型烧结件29平整部
权利要求
1.用于变压器或者扼流圈的线圈装置，所述线圈装置具有环形的线圈盖部(6)，所述线圈盖部在端侧设置在线圈(5)上，其中所述线圈盖部(6)的朝向所述线圈(5)的侧面(22) 覆盖所述线圈(5)的端面(10)，其特征在于，所述环形的线圈盖部(6)至少在局部区域(21) 中构成为具有磁性传导能力，并且具有背离于所述线圈(5)的、凸状的侧面(23)。
2.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述环形的线圈盖部(6)由铁磁材料的板组(25)形成(图5)。
3.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述环形的线圈盖部(6)具有体部 (24)，具有磁性传导能力的所述局部区域(21)由至少一个板组(25)形成，所述板组安置在所述体部(24)中，并且所述体部(24)由电屏蔽罩(13)包裹(图6)。
4.根据权利要求2或3所述的线圈装置，其特征在于，所述板组(25)或者屏蔽罩(13) 借助电的接触装置(27)与电的线圈(4)的边缘导体相连接。
5.根据权利要求3或4所述的线圈装置，其特征在于，所述至少一个板组(25)由阶梯状的彼此重叠的层(15，16，17，18)组成。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的线圈装置，其特征在于，所述电屏蔽罩(13)通过利用一种能导电的带或者一种金属丝编织物缠绕环形的体部(24)来制造。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的线圈装置，其特征在于，所述电屏蔽罩(13)通过对所述体部(24)的表面进行涂层而形成。
8.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，具有磁性传导能力的所述局部区域 (21)通过至少一个能穿透的成型烧结件(28)形成。
9.根据权利要求8所述的线圈装置，其特征在于，所述至少一个成型烧结件(28)具有圆环部段的形状，所述线圈盖部(6)的侧面(22)超出所述线圈(5)的端面(10)并且与凸状的侧面(23)连续地相互转变地进行构造。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的线圈装置，其特征在于，所述体部(24)由聚合物材料制成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的线圈装置，其特征在于，在所述端面(10)和侧面(22 )之间设置绝缘层(26 )。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的线圈装置，其特征在于，所述线圈(5)由线圈部件形成，所述线圈部件同心地围绕腿部轴线(4)设置，并且线圈部件的每个端面(10)分别由配属的线圈盖部(6)覆盖。
13.根据权利要求12所述的线圈装置，其特征在于，每个线圈盖部(6)结合到沿所述腿部轴线(4)的方向起作用的磁通中，所述磁通由支承及夹紧装置(8)引起，所述支承及夹紧装置支承在所述变压器或扼流圈的上部和/或下部磁轭(3)上。
14.根据权利要求13所述的线圈装置，其特征在于，每个线圈盖部(6)在所述凸状的侧面(23)上具有平整部(29)。
15.根据权利要求2所述的线圈装置，其特征在于，与用于所述变压器或扼流圈的芯相同的铁磁材料被应用于板组(25 )。
全文摘要
用于变压器或者扼流圈的线圈装置，所述线圈装置具有环形的线圈盖部(6)，所述线圈盖部在端侧设置在线圈(5)上，其中所述线圈盖部(6)的朝向所述线圈(5)的侧面(22)覆盖所述线圈(5)的端面(10)，其中，所述环形的线圈盖部(6)至少在局部区域(21)中构成为具有磁性传导能力并且具有背离于所述线圈(5)的、凸状的侧面(23)。
文档编号H01F27/36GK102349122SQ200980157967
公开日2012年2月8日 申请日期2009年3月9日 优先权日2009年3月9日
发明者普雷加特纳 H., 斯卡拉 M. 申请人:西门子变压器奥地利有限责任两合公司