一种变压器、双层螺旋式绕组及其绕制方法与流程

1.本发明涉及变压器技术领域，特别涉及一种双层螺旋式绕组。还涉及一种双层螺旋式绕组的绕制方法。还涉及一种变压器。


背景技术：

2.随着对变压器各项性能技术指标要求的提高，变压器的成本不断增加，在激烈的市场竞争中，如何降低产品的综合成本是变压器制造企业需要解决的问题。
3.产品的综合成本主要包括原材料成本、人工成本及其它成本。降低人工成本的方法是提高生产效率，要提高变压器绕组的绕制效率关键的两点是绕组的结构型式和减少并联导线的换位次数。大型变压器的绕组结构型式的选择主要看绕组的匝数和电流，当前绝大多数大型变压器的低压绕组或中压绕组都为连续式结构或单螺旋式结构。其中，连续式绕组一般总段数(饼数)为40
‑
80左右，适用于匝数较多的绕组，其缺点是每个饼在底位处或连位处均需换位，换位次数多，按64段单根导线绕制来计算，单只绕组就需换位63次，如果段数增加，换位次数还要增多，影响绕制的效率；单螺旋式绕组换位次数较少，其缺点是只适用于匝数较少的绕组，应用范围受限。不论是连续式绕组还是单螺旋式绕组的首末头均分处绕组的上、下两端，增加引线的复杂程度。
4.因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的双层螺旋式绕组是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种双层螺旋式绕组，绕组由内外两层串联而成，两层的绕向相反，具有绕制简单和绕制效率高的特点。本发明的另一目的是提供一种双层螺旋式绕组的绕制方法。本发明的再一目的是提供一种变压器。
6.为实现上述目的，本发明提供一种双层螺旋式绕组，包括安装板，所述安装板外侧依次设有呈螺旋状绕设的第一层绕组和第二层绕组，所述第一层绕组和所述第二层绕组之间设有固定板，所述第一层绕组和所述第二层绕组的绕向相反，所述第一层绕组的尾端和所述第二层绕组的首端相连，所述第一层绕组的首端和所述第二层绕组的尾端位于同一端。
7.优选地，所述第一层绕组包括第一撑条、第一换位导线和第二撑条，所述第一撑条固定于所述安装板外侧且沿周向均匀分布，所述第一换位导线以第一方向绕设于所述第一撑条，所述第二撑条设于所述第一换位导线外侧。
8.优选地，所述第一层绕组包括第三撑条、第二换位导线和第四撑条，所述第三撑条固定于所述固定板外侧并与所述第二撑条位于同一中心线，所述第二换位导线以第二方向绕设于所述第三撑条，所述第四撑条设于所述第二换位导线外侧。
9.优选地，所述第一层绕组还包括第一垫块，所述第一垫块沿轴向设置于所述第一换位导线之间；所述第二层绕组还包括第二垫块，所述第二垫块沿轴向设置于所述第二换
位导线之间。
10.优选地，所述第一垫块的有效长度大于所述第一层绕组的辐向尺寸；所述第二垫块的有效长度小于所述第二层绕组的辐向尺寸。
11.优选地，所述第一垫块的有效长度比所述第一层绕组的辐向尺寸大0.5
‑
1mm；所述第二垫块的有效长度比所述第二层绕组的辐向尺寸小0.5
‑
1mm。
12.优选地，还包括设置于所述第一层绕组首尾两端的内层上端圈和内层下端圈，以及设置于所述第二层绕组首尾两端的外层上端圈和外层下端圈。
13.本发明还提供一种绕制方法，用于制造如上述所述的双层螺旋式绕组，包括：
14.设置安装板，在所述安装板上设置第一层绕组；
15.在所述第一层绕组上设置固定板，在所述固定板上设置第二层绕组。
16.优选地，具体包括：
17.在所述安装板上粘贴第一撑条，所述第一撑条沿圆周均匀分布，干燥固化后装入可调绕线模，在所述第一层绕组的起头处设置内层上端圈，第一换位导线以第一方向绕设于所述第一撑条，在所述第一换位导线的轴向之间设置第一垫块，在所述第一换位导线的尾端设置内层下端圈，在所述第一换位导线爬坡升层后，插入第二撑条，在所述第一层绕组外侧围绕设置固定板并用打包器收紧；
18.在所述固定板上粘贴第三撑条，所述第三撑条与所述第二撑条在同一中心线上，在所述第二层绕组的起头处设置外层下端圈，第二换位导线以第二方向绕设于所述第三撑条，在所述第二换位导线的轴向之间设置第二垫块，在所述第二换位导线的首端设置外层上端圈，在所述第二换位导线外侧设置第四撑条并用聚酯打包带收紧绑牢。
19.本发明还提供一种变压器，包括如上述所述的双层螺旋式绕组。
20.相对于上述背景技术，本发明所提供的双层螺旋式绕组包括安装板、第一层绕组和第二层绕组，第一层绕组和第二层绕组呈螺旋状且依次绕设于安装板外侧，第一层绕组的尾端和第二层绕组的首端相连，第一层绕组和第二层绕组的绕向相反，第一层绕组的首端和第二层绕组的尾端位于同一端，第一层绕组和第二层绕组之间设有固定板。该双层螺旋式绕组通过安装板安装固定第一层绕组，再由第一层绕组外侧的固定板安装固定第二层绕组，第一层绕组相当于内层，第二层绕组相当于外层；该双层螺旋式绕组的内外两层绕组串联而成，两层的绕向相反，具有绕制简单、绕制效率高、工艺性好和适用范围广的特点。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的轴向剖视图；
23.图2为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的横向剖视图；
24.图3为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的电气原理图；
25.图4为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的第一层绕组的展开图；
26.图5为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的第二层绕组的展开图。
27.其中：
[0028]1‑
安装板、2
‑
固定板、3
‑
第一撑条、4
‑
第二撑条、5
‑
第三撑条、6
‑
第四撑条、7
‑
换位导线、701
‑
第一换位导线、702
‑
第二换位导线、8
‑
第一垫块、9
‑
第二垫块、10
‑
内层上端圈、11
‑
内层下端圈、12
‑
外层下端圈、13
‑
外层上端圈。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
[0031]
请参考图1至图5，其中，图1为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的轴向剖视图，图2为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的横向剖视图，图3为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的电气原理图，图4为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的第一层绕组的展开图，图5为本发明实施例提供的双层螺旋式绕组的第二层绕组的展开图。
[0032]
在第一种具体的实施方式中，本发明所提供的双层螺旋式绕组包括安装板1、第一层绕组和第二层绕组，第一层绕组和第二层绕组呈螺旋状，二者的绕向相反且依次绕设于安装板1外侧。其中，第一层绕组和第二层绕组之间设有固定板2，第一层绕组安装固定于安装板1，第二层绕组安装固定于固定板2。
[0033]
在本实施例中，第一层绕组的尾端和第二层绕组的首端相连以实现二者的串联，而第一层绕组的首端和第二层绕组的尾端位于同一端。在绕制中，安装板1为筒状结构，可采用硬纸筒，供第一层绕组安装固定。固定板2与安装板1的结构相仿，可采用滚圆后的围板，在安装固定于第一层绕组外侧后，供第二层绕组安装固定。其中，第一层绕组相当于内层，第二层绕组相当于外层，该双层螺旋式绕组的内外两层绕组串联而成，两层的绕向相反，具有绕制简单、绕制效率高、工艺性好和适用范围广的特点。
[0034]
具体而言，第一层绕组包括第一撑条3、第一换位导线701和第二撑条4，第一撑条3固定于安装板1外侧且沿周向均匀分布，第一换位导线701以第一方向绕设于第一撑条3，第二撑条4设于第一换位导线701外侧。
[0035]
需要说明的是，第一层绕组的第一换位导线701和第二层绕组的第二换位导线702实质上为同一换位导线7，只是根据换位导线7在内外层设置位置的不同定义为第一换位导线701和第二换位导线702。如图1所示，定义内层首端的换位导线7为1匝，外层尾端的换位导线7为n匝，则内层尾端的换位导线7为(n/2)匝，外层尾端的换位导线7为(n/2+1)匝。
[0036]
在本实施例中，第一撑条3可采用粘贴固定的形式固定于安装板1，其作用在于供换位导线7绕设，第二撑条4在换位导线7爬坡升层后插入。
[0037]
具体而言，第一层绕组包括第三撑条5、第二换位导线702和第四撑条6，第三撑条5固定于固定板2外侧并与第二撑条4位于同一中心线，第二换位导线702以第二方向绕设于第三撑条5，第四撑条6设于第二换位导线702外侧。
[0038]
在本实施例中，第三撑条5可采用粘贴固定的形式固定于固定板2，其作用在于供
换位导线7绕设，需要保证第三撑条5与第二撑条4位于同一中心线，第四撑条6收紧绑牢。
[0039]
具体而言，第一层绕组还包括第一垫块8，第一垫块8沿轴向设置于第一换位导线701之间；第二层绕组还包括第二垫块9，第二垫块9沿轴向设置于第二换位导线702之间。
[0040]
在本实施例中，第一垫块8为双燕尾垫块，在换位导线7按要求的绕向绕在第一撑条3上后，在换位导线7轴向导线间放置双燕尾垫块。第二垫块9为矩形口垫块，在换位导线7按要求的绕向绕绕在第三撑条5上后，在换位导线7轴向导线间放置矩形口垫块。第三撑条5为矩形外撑条，矩形外撑条放置在矩形口垫块的外径，并用聚酯打包带收紧绑牢。
[0041]
为了更好的技术效果，第一垫块8的有效长度大于第一层绕组的辐向尺寸；第二垫块9的有效长度小于第二层绕组的辐向尺寸。
[0042]
在本实施例中，为了不损伤绕组换位导线匝绝缘，双燕尾垫块的有效长度应比线饼辐向尺寸大；在绕组的外径侧放置矩形外撑条以提高绕组的机械强度及抗短路能力，为了保证矩形外撑条与线饼可靠接触，矩形口垫块的有效长度应比线饼辐向尺寸小。
[0043]
示例性的，第一垫块8的有效长度比第一层绕组的辐向尺寸大0.5
‑
1mm，即双燕尾垫块的有效长度应比线饼辐向尺寸大0.5
‑
1mm左右；第二垫块9的有效长度比第二层绕组的辐向尺寸小0.5
‑
1mm，即矩形口垫块的有效长度应比线饼辐向尺寸小0.5
‑
1mm左右。
[0044]
除此以外，还包括设置于第一层绕组首尾两端的内层上端圈10和内层下端圈11，以及设置于第二层绕组首尾两端的外层上端圈13和外层下端圈12。
[0045]
在本实施例中，在绕设第一层绕组时，在起头处即内层首端放置内层上端圈10，然后在第一撑条3上绕设换位导线7，当换位导线7绕到规定的匝数即内层尾端时，在内层尾端放置内层下端圈11。在绕设第二层绕组时，在起头处即外层尾端放置外层上端圈13，然后在第三撑条5上绕设换位导线7，当换位导线7绕到规定的匝数即外层首端时，在外层首端放置外层下端圈12，出头处绑牢。
[0046]
需要说明的是，上述双层螺旋式绕组尤其是指电力变压变压器、特种变压器的低压绕组、中压绕组的新型结构型式。双层螺旋式绕组只在尾端即第一层的末端与第二层的起端进行一次升层换位即可，大大减少了换位次数，按轴向并联根数(轴向并联根数为1根、2根、3根或4根)的不同换位次数一只绕组最多为4次，大大提高了绕制效率，综合绕制效率可提升40％
‑
50％左右。双层螺旋式绕组的首末出头均在绕组轴向的上端侧，大大节省了绕组d接或y接所需的连接电缆或铜排，节省成本，同时也减少了大量的夹持木件，进一步节约了高密度层压木的使用量，降低了材料成本，提升了产品的性价比，经济性能显著。
[0047]
本发明还提供一种绕制方法，用于制造上述双层螺旋式绕组，包括：第一步、设置安装板1，在安装板1上设置第一层绕组；第二步、在第一层绕组上设置固定板2，在固定板2上设置第二层绕组。
[0048]
具体而言，包括：
[0049]
在安装板1上粘贴第一撑条3，第一撑条3沿圆周均匀分布，干燥固化后装入可调绕线模，在第一层绕组的起头处设置内层上端圈10，第一换位导线701以第一方向绕设于第一撑条3，在第一换位导线701的轴向之间设置第一垫块8，在第一换位导线701的尾端设置内层下端圈11，在第一换位导线701爬坡升层后，插入第二撑条4，在第一层绕组外侧围绕设置固定板2并用打包器收紧；
[0050]
在固定板2上粘贴第三撑条5，第三撑条5与第二撑条4在同一中心线上，在第二层
绕组的起头处设置外层下端圈12，第二换位导线702以第二方向绕设于第三撑条5，在第二换位导线702的轴向之间设置第二垫块9，在第二换位导线702的首端设置外层上端圈13，在第二换位导线702外侧设置第四撑条6并用聚酯打包带收紧绑牢。
[0051]
其中，第一撑条3预先粘在硬纸筒上，沿圆周均匀分布，干燥固化后，装入可调绕线模。内层上端圈10放置在第一层的起头处，在换位导线7绕到规定的匝数即内层尾端时放置内层下端圈11。插入第二撑条4后围上预先滚圆的围板并用打包器收紧，在围板上粘贴与第二撑条4在同一中心线上的第三撑条5。外层下端圈12放置在第二层的起头处，在换位导线7绕到规定的匝数即外层首端时放置外层上端圈13，出头处绑牢，在矩形口垫块的外径放置矩形外撑条，并用聚酯打包带收紧绑牢。
[0052]
本发明还提供一种变压器，包括上述双层螺旋式绕组，应具有上述双层螺旋式绕组的全部有益效果，这里不再一一赘述。
[0053]
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0054]
以上对本发明所提供的变压器、双层螺旋式绕组及其绕制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。