[发明专利]连续的换位导线

说明书

技术领域

本发明涉及一种由多个单独的、电绝缘的单导线构成的连续的换位导线，在所述连续的换位导线中每两个或更多个重叠设置的单导线组合成一个单导线组并且被共同绞合；本发明还涉及一种具有由这种连续的换位导线制成的绕组的变压器。

背景技术

连续的换位导线中被认为是这样的导线，其制造长度很大——例如若干千米的长度亦不罕见——并且随后被加工成电气设备的绕组，例如变压器绕组。通过绕线过程，所述换位导线遭到剧烈的弯曲。与之相对，具有小长度的绕组线棒或者说罗贝尔线棒由手工制造并装配成电气设备（例如电动机或发电机）的绕组，其方法为：将直的线棒嵌入转子上的线槽内，随后将线棒的轴向末端按一定方法相互连接，以构成绕组。这种绕组线棒同样由一列相互绞合的单导线制成，而制成的线棒在其继续加工过程中不再被弯曲或以任何另外的方式弯折，这使得所述线棒的绞合的分导线或者说分导线组总保持在位置上。所以，连续的换位导线和绕线组棒在继续加工中产生的问题在原则上不一样，因此是无法直接相互比较的。

众所周知，在变压器中，特别是在绕组的主要部分（中部）中，产生轴向电磁磁场（纵向磁场），所述磁场通过电磁感应在绕组导线内部形成涡流，导致涡流损失。涡流损失不但降低变压器的效率，还导致非期望的局部温度过高，这种高温又可能导致绕组绝缘性的损坏。通过使用已知的连续的换位导线可降低这样的涡流损失。所述连续的换位导线由一束单独的、绝缘的各自相互绞合的分导线构成，例如按罗贝尔换位原理，如图1中所示。例如由EP746861可知这样的连续的换位导线，所述导线在此机械化地、自动化地制造，其长度达几千米，并绕到鼓轮上以用于航运。所述换位导线的特征在于，其具有足够绕制成绕组的弯曲柔软度。

由AT309590也可知，在绕组线棒或者说罗贝尔线棒中，如此设置绞合，使得总是两个相邻的分导线被共同地绞合。这样一来，不仅纵向磁场可以通过换位而抵消，而且线槽内部已经造成损害的径向磁场也可得到补偿。罗贝尔线棒始终主要以手工制造，其方法为：较小长度的分导线在特殊的工作台上由工人手工绞合。以这种方式，即使两个相邻的分导线共同绞合，也可以简单地制造出罗贝尔线棒。然而，罗贝尔线棒不是被绕制的，而是通过将罗贝尔线棒的末端相应连接而由多个罗贝尔线棒“构造”成一个绕组。

然而今天，对变压器的要求越来越多，一方面针对体积和功率，另一方面针对功率和降低例如由涡流损失引起的损耗。尤其在大功率变压器中发生非期望的、由磁场引起的、显著的涡流损失。此外，热点温度的降低、电压比及充填系数在变压器绕组设计中也有着重要意义。

对于当今已知的换位导线，由于换位导线制造过程中的物理限制，通过所述换位导线的几何结构和制造可行性对上述性质进行改善是不可能的。可能用于绞制换位导线的换位导线-单导线的总数由所谓的绞合系数限制。所述的绞合系数f_D与变压器绕组内部直径、单导线数量和单导线宽度相关并且通过下列已知算式描述：

fD=WD·πn·b1]]>

其中各项指：

WD  最小绕线直径

n   单导线数量

b₁  单导线宽度

通过该当前的制造技术，至多可能将换位导线以最小绞合系数f_D=5制造，其中单导线数量或者说线数宽度与绕组直径相关。由绞合系数产生的这种制造技术局限使具有更多单导线的换位导线的制造受到限制。此外，在具有传统换位导线的变压器绕组中，电压分布也成问题，因为由平行设置的换位导线之间的电压差导致非期望的电容产生。此外还产生显著的涡流损失及随之产生的在换位导线内部或者说绕组内部的高温。