线圈绝缘结构、线圈结构及变压器的制作方法

1.本实用新型涉及电力设备技术领域，特别是涉及线圈绝缘结构、线圈结构及变压器。


背景技术：

2.海上风电变压器与陆上风电变压器相比，主要差异在于海上风电变压器设计要求环保、防火、故障率极低、过载能力强、免维护或少维护和维修成本低。而敞开式干式变压器具有以上特点，非常适合使用于海上风电领域。但海上风电变压器的电压等级较高，而目前常见的敞开式干式变压器主要应用于较低电压等级的配电变压器，因此传统的线圈绝缘结构不能满足海上风电变压器较高的电压等级，以及工频耐压、雷电冲击等各方面电气性能要求。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够适用于较高电压等级且安全可靠的线圈绝缘结构、线圈结构及变压器。
4.一种线圈绝缘结构，包括外绝缘筒，所述外绝缘筒的侧壁内形成有第一容置腔，所述第一容置腔用于容纳外线圈，所述外绝缘筒的外壁上开设有第一散热槽，所述第一散热槽与所述第一容置腔相连通。
5.在其中一个实施例中，所述线圈绝缘结构还包括内绝缘筒，所述内绝缘筒设置于所述第一容置腔内，所述内绝缘筒的侧壁内形成有第二容置腔，所述第二容置腔用于容纳外线圈，所述内绝缘筒的外壁上开设有第二散热槽，所述第二散热槽与所述第二容置腔相连通。
6.在其中一个实施例中，所述第一散热槽和所述第二散热槽错位设置。
7.在其中一个实施例中，所述第一散热槽的数量为至少两个，不同的所述第一散热槽围绕所述外绝缘筒的轴线开设。
8.在另一个实施例中，所述第二散热槽的数量为至少两个，不同的所述第二散热槽围绕所述内绝缘筒的轴线开设。
9.在其中一个实施例中，所述外绝缘筒的相背对的两端面上均开设有所述第一散热槽。
10.在另一个实施例中，所述内绝缘筒的相背对的两端面上均开设有所述第二散热槽。
11.在其中一个实施例中，所述线圈绝缘结构还包括中层绝缘筒，所述中层绝缘筒设置于所述第一容置腔内，所述中层绝缘筒的侧壁内形成有第三容置腔，所述内绝缘筒设置于所述第三容置腔内，所述第二散热槽与所述第三容置腔相连通；所述中层绝缘筒的外壁上还开设有第三散热槽，所述第一容置腔通过所述第三散热槽与所述第三容置腔相连通。
12.在其中一个实施例中，所述第三散热槽与第一散热槽和所述第二散热槽均错位设
置。
13.在其中一个实施例中，所述中层绝缘筒的数量为至少两个，相邻两个所述中层绝缘筒之间，位于内层的所述中层绝缘筒设置于位于外层的所述中层绝缘筒的第三容置腔内，所述内绝缘筒设置于位于最内层的所述中层绝缘筒的第三容置腔内，相邻两个所述中层绝缘筒的第三容置腔通过所述第三散热槽相互连通。
14.一种线圈结构，包括外线圈和如上所述的线圈绝缘结构，所述外线圈设置于所述第一容置腔内。
15.一种变压器，包括变压器主体和如上所述的线圈结构，所述线圈结构设置于所述变压器主体内。
16.上述线圈绝缘结构、线圈结构及变压器，将外线圈放置在外绝缘筒的第一容置腔内，第一散热槽和第一容置腔相连通。在外线圈承受较高电压时，外线圈产生的热量能够通过第一容置腔和第一散热槽散发出去，而不至于使外线圈温度过高产生熔断，造成安全事故，提高了线圈绝缘结构的散热性能。将上述线圈结构置于变压器内，有利于提升变压器的电气性能、安全性和可靠性。
附图说明
17.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为一实施例中的线圈结构的结构示意图；
20.图2为图1实施例中的线圈结构的剖视图；
21.图3为图1实施例中的外绝缘筒的俯视图；
22.图4为图3实施例中的外绝缘筒的内环部的结构示意图；
23.图5为图3实施例中的外绝缘筒的外环部的结构示意图；
24.图6为图1实施例中的内绝缘筒的俯视图；
25.图7为图1实施例中的中层绝缘筒的俯视图。
26.图中各元件标记如下：
27.10、线圈结构；100、外绝缘筒；110、第一容置腔；120、第一散热槽；130、外侧壁；140、内侧壁；150、外角环；160、内角环；170、第一遮挡部；180、收容腔；200、内绝缘筒；210、第二容置腔；220、第二散热槽；230、第二遮挡部；300、中层绝缘筒；310、第三容置腔；320、第三散热槽；330、第三遮挡部；400、外线圈；410、导线；420、支撑部；430、支撑槽；500、内线圈。
具体实施方式
28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域
技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
29.参阅图1，一实施例中的线圈结构10，包括线圈绝缘结构及外线圈400，线圈绝缘结构包括外绝缘筒100，所述外绝缘筒100的侧壁内形成有第一容置腔 110，所述第一容置腔110用于容纳外线圈400，所述外绝缘筒100的外壁上开设有第一散热槽120，所述第一散热槽120与所述第一容置腔110相连通。将外线圈400放置在外绝缘筒100的第一容置腔110内。
30.第一散热槽120和第一容置腔110相连通，在外线圈400承受较高电压时，外线圈产生的热量能够通过第一容置腔110和第一散热槽120散发出去，而不至于使外线圈400温度过高产生熔断，造成安全事故，提高了线圈绝缘结构的散热性能。同时外绝缘筒100能够为外线圈400提供一定的保护，避免外线圈400遭到外界的损坏，提高了外线圈400的使用寿命和相关设备的安全性。也避免了外线圈400直接向外界放电，提高了外线圈400的电气性能和可靠性。
31.参阅图1和图2，在另一实施例中，所述线圈绝缘结构还包括内线圈500，所述外绝缘筒100内形成有收容腔180，所述内线圈500设置于所述收容腔180 内，所述外绝缘筒100的侧壁内形成有第一容置腔110，所述第一容置腔110用于容纳外线圈400。将内线圈500放置于收容腔180内，能够进一步提升线圈绝缘结构的电气特性。具体地，所述内线圈500为层式箔绕结构。或者，所述内线圈500为其他线圈结构10。
32.参阅图2和图6，在其中一个实施例中，所述线圈绝缘结构还包括内绝缘筒 200，所述内绝缘筒200设置于所述第一容置腔110内，所述内绝缘筒200的侧壁内形成有第二容置腔210，所述第二容置腔210用于容纳外线圈400，所述内绝缘筒200的外壁上开设有第二散热槽220，所述第二散热槽220与所述第二容置腔210相连通。
33.由于将内绝缘筒200设置在第一容置腔110内，外绝缘筒100能够保护内绝缘筒200免受外界破坏，同时外绝缘筒100的第一容置腔110能够避免外线圈400通过第二散热槽220直接向外界放电，延长了外线圈400的放电路径，提高了线圈绝缘结构的绝缘特性和安全可靠性。
34.参阅图2，在其中一个实施例中，所述第一散热槽120和所述第二散热槽 220错位设置。由于第一散热槽120和第二散热槽220错位设置，能够避免外线圈400带电部分直接通过间隙接触到外界进行放电，增强了外线圈400及相关设备的电气性能，也避免了外界物质能够直接接触破坏到外线圈400，保证了线圈绝缘结构的安全性和可靠性。
35.进一步地，所述第一散热槽120和所述第二散热槽220在竖直方向上错位设置。由于第一散热槽120和第二散热槽220在竖直方向上错位设置，有利于外线圈400产生的热量向外扩散。在另一实施例中，所述第一散热槽120和所述第二散热槽220在水平方向上错位设置。或者所述第一散热槽120和所述第二散热槽220在其他方向上产生错位，只要能够使所述第一散热槽120和所述第二散热槽220错位设置即可。
36.参阅图1和图3，在其中一个实施例中，所述第一散热槽120为环形槽，所述第一散热槽120围绕所述外绝缘筒100的轴线开设。进一步地，所述外绝缘筒100的相背对的两端面上均开设有所述第一散热槽120。在外绝缘筒100的相背对的两端面上开设第一散热槽120，有利于外线圈400进行散热，同时施工人员在安装的时候不需要特意观察将开设有第一散热槽120的一面朝上，有利于加快施工进度，节省施工时间。
37.参阅图3至图5，具体地，所述外绝缘筒100包括外环部和内环部。所述外环部包括外侧壁130和外角环150，所述内环部包括内侧壁140和内角环160。所述外角环150的数量为至少两个，至少两个所述外角环150分别设置于所述外侧壁130相背对的两端上。所述内角环160的数量为至少两个，至少两个所述内角环160分别设置于所述内侧壁140相对的两侧。外侧壁130套设于所述内侧壁140外，所述外侧壁130和所述内侧壁140相对间隔设置形成第一容置腔110，所述外角环150和所述内角环160相向间隔设置形成第一散热槽120，以形成环形的第一散热槽120。
38.进一步地，外角环150和内角环160分别可拆卸地设置于外侧壁130和内侧壁140上。进一步地，外角环150和内角环160分别通过螺纹连接、卡扣连接或胶接的方式设置在外侧壁130和内侧壁140上。或者，外角环150和内角环160分别通过其他可拆卸的方式设置于外侧壁130和内侧壁140上，只要能够便于外角环150和内角环160分别在外侧壁130和内侧壁140上的拆卸即可。由于外角环150和内角环160分别可拆卸地设置于外侧壁130和内侧壁140上，在线圈绝缘结构或外线圈400需要维护或者更换的时候，直接将外角环150或内角环160从外侧壁130和内侧壁140上拆卸下来，方便技术人员进行检查维护或更换，降低了线圈绝缘结构的使用成本。
39.在另一实施例中，外角环150和内角环160分别一体成型于外侧壁130和内侧壁140上。例如，外角环150和内角环160分别通过冲压成型、注塑成型或锻造成型的方式一体成型于外侧壁130和内侧壁140上。或者，外角环150 和内角环160分别通过其他一体成型的方式设置于外侧壁130和内侧壁140上。通过将外角环150和内角环160分别一体成型于外侧壁130和内侧壁140上能够省略装配时间，同时也能提升线圈绝缘结构的结构强度和耐久度，降低了线圈绝缘结构的使用成本。
40.在其中一实施例中，所述线圈绝缘结构还包括第一遮挡部170，所述第一遮挡部170的两端分别连接在外角环150上和内角环160上。由于外角环150和内角环160相向间隔设置形成了第一散热槽120，而第一遮挡部170的两端分别连接在外角环150上和内角环160上，因此第一遮挡部170将第一散热槽120 分隔为多个长度较小的第一散热槽120。第一遮挡部170设置在外绝缘筒100上，能够阻挡一部分外界杂质接触到外线圈400，保障了外线圈400的安全。同时，第一遮挡部170也能够阻止外线圈400直接向外界放电，提升了外线圈400的电气特性。
41.具体地，所述第一散热槽120的数量为至少两个，不同的所述第一散热槽 120围绕所述外绝缘筒100的轴线间隔开设，有利于提升线圈绝缘结构的结构强度和耐久度。
42.参阅图6，在其中一个实施例中，所述第二散热槽220为环形槽，所述第二散热槽220围绕所述内绝缘筒200的轴线开设。进一步地，所述内绝缘筒200 的相背对的两端面上均开设有所述第二散热槽220。由于内绝缘筒200的相背对的两端面上均开设有第二散热槽220，进一步增强了线圈绝缘结构的散热性能。
43.进一步地，所述线圈绝缘结构还包括第二遮挡部230，所述第二遮挡部230 盖设于所述第二散热槽220上。第二遮挡部230将第二散热槽220分隔为多个长度较小的第二散热槽220。第二遮挡部230设置在内绝缘筒200上，能够阻挡一部分外界杂质接触到外线圈400，保障了外线圈400的安全。同时，第二遮挡部230也能够阻止外线圈400直接向外界放电，提升了外线圈400的电气特性。
44.具体地，所述第二散热槽220的数量为至少两个，至少两个所述第二散热槽220围绕所述内绝缘筒200的轴线间隔开设，有利于提升线圈绝缘结构的结构强度和耐久度。
45.参阅图2，在其中一实施例中，所述第一遮挡部170和所述第二遮挡部230 错位设置。由于第一遮挡部170和第二遮挡部230错位设置，进一步增强了线圈绝缘结构的绝缘特性，极大提高了线圈绝缘结构的安全性和稳定性。
46.进一步地，所述内绝缘筒200与所述外绝缘筒100具有相同的结构，内绝缘筒200和外绝缘筒100仅在尺寸大小上存在差异，目的是为了便于内绝缘筒 200设置于外绝缘筒100的第一容置腔110内。同时，内绝缘筒200和外绝缘筒 100的结构相同，方便制造生产的时候能够同时批量生产，有效降低生产成本。
47.参阅图1、图2和图7，在其中一个实施例中，所述线圈绝缘结构还包括中层绝缘筒300，所述中层绝缘筒300设置于所述第一容置腔110内，所述中层绝缘筒300的侧壁内形成有第三容置腔310，所述内绝缘筒200设置于所述第三容置腔310内，所述第二散热槽220与所述第三容置腔310相连通；所述中层绝缘筒300的外壁上还开设有第三散热槽320，所述第一容置腔110通过所述第三散热槽320与所述第三容置腔310相连通。在外绝缘筒100和内绝缘筒200之间设置中层绝缘筒300，能够进一步增长外线圈400带电部分对外界的放电路径，进一步提升线圈绝缘结构的绝缘特性，提高了线圈绝缘结构的安全性、稳定性和可靠性。
48.在其中一实施例中，所述第三散热槽320为环形槽，所述第三散热槽320 围绕所述中层绝缘筒300的轴线开设。进一步地，所述中层绝缘筒300的相背对的两端面上均开设有所述第三散热槽320。在中层绝缘筒300的相背对的两端面上开设第三散热槽320，有利于外线圈400进行散热，同时施工人员在安装的时候不需要特意观察将开设有第三散热槽320的一面朝上，有利于加快施工进度，节省施工时间。
49.进一步地，所述线圈绝缘结构还包括第三遮挡部330，所述第三遮挡部330 盖设于所述第三散热槽320上。第三遮挡部330将第三散热槽320分隔为多个长度较小的第三散热槽320。第三遮挡部330设置在中层绝缘筒300上，保障了外线圈400的安全，提升了外线圈400的电气特性。
50.具体地，所述第三散热槽320的数量为至少两个，不同的所述第三散热槽 320围绕所述中层绝缘筒300的轴线间隔开设，有利于提升线圈绝缘结构的结构强度和耐久度。
51.在其中一个实施例中，所述第三遮挡部330与所述第一遮挡部170和所述第二遮挡部230均错位设置。由于第三遮挡部330与第一遮挡部170和第二遮挡部230均错位设置，进一步增强了线圈绝缘结构的绝缘特性，极大提高了线圈绝缘结构的安全性和稳定性。
52.参阅图2，在其中一个实施例中，所述第三散热槽320与第一散热槽120和所述第二散热槽220均错位设置。第一散热槽120、第二散热槽220和第三散热槽320之间相互错位设置，在保证绝缘结构散热性能的情况下，增强了绝缘结构的绝缘特性，保证了绝缘结构的安全性和可靠性。
53.在其中一个实施例中，所述中层绝缘筒300的数量为至少两个，相邻两个所述中层绝缘筒300之间，位于内层的所述中层绝缘筒300设置于位于外层的所述中层绝缘筒300的第三容置腔310内，所述内绝缘筒200设置于位于最内层的所述中层绝缘筒300的第三容置腔310内，相邻两个所述中层绝缘筒300 的第三容置腔310通过所述第三散热槽320相互连通。至少两个中层绝缘筒300 相互嵌套叠加，而内绝缘筒200设置于位于最内层的中层绝缘
筒300的第三容置腔310内。中层绝缘筒300可叠加，线圈绝缘结构的绝缘特性随着中层绝缘筒300的数量增长。在实际应用过程中，施工人员可以根据实际电压等级的绝缘需求，选择合适的中层绝缘筒300的数量，极大地扩展了线圈绝缘结构的应用场景和应用范围。
54.在其中一实施例中，相邻两层的中层绝缘筒300上第三散热槽320错位设置。由于多个第三散热槽320错位设置，同时还包括第三散热槽320与第一散热槽120和第二散热槽220相互错位设置，更加提升了线圈绝缘结构的绝缘特性、安全性和可靠性。
55.进一步地，至少两个所述中层绝缘筒300与内绝缘筒200具有相同的结构，至少两个所述中层绝缘筒300与内绝缘筒200仅在尺寸大小上存在差异，目的是为了便于内层绝缘筒300设置于位于最内层的所述中层绝缘筒300的第三容置腔310内，位于内层的所述中层绝缘筒300设置于位于外层的所述中层绝缘筒300的第三容置腔310内。同时，内绝缘筒200和中层绝缘筒300的结构相同，方便制造生产的时候能够同时批量生产，有效降低生产成本。
56.参阅图1，一实施例中，所述外线圈400包括支撑部420和导线410，所述支撑部420上开设有支撑槽430，所述导线410放置于所述支撑槽430中。进一步地，所述支撑槽430的数量为至少两个，所述导线410的数量为多个，多个所述导线410分别放置于至少两个支撑槽430中。具体地，所述支撑部420为梳形撑条，所述导线410为线饼，所述梳形撑条及所述线饼共同组成连续式饼式外线圈400结构。这种连续式饼式外线圈400结构有利于线圈散热，提高线圈结构10的安全性和稳定性。在其他实施例中，所述线圈结构10还可以为其他形式，只要便于导线410散热即可。
57.一种变压器，包括变压器主体和如上所述的线圈结构10，所述线圈结构10 设置于所述变压器主体内。
58.海上风电变压器与陆上风电变压器相比，主要差异在于海上风电变压器设计要求环保、防火、故障率极低、过载能力强、免维护或少维护和维修成本低。常见的油浸式变压器可能会有漏油现象，故障时有喷油和燃烧的可能，对海洋环境产生污染，在塔筒或机舱中使用比较危险。同时还不易维护、重量大，因而不适宜使用在海上风电机组上；干式变压器变压器具有安全、干净、耐阻燃、易维护、抗短路能力强、安装方便等优点，适宜使用在海上风电领域。
59.一实施例中，变压器为敞开式干式变压器。干式变压器分为敞开式干式变压器和浇注式干式变压器，其中浇注式干式变压器的绝缘材料耐温等级低。自然冷却方式下，不可长期过载运行且树脂材料在高寒及温差大的运行环境下，树脂浇注线圈易开裂。而敞开式干式变压器高寒及温差大的运行环境下，线圈从不龟裂，线圈材料使用绝缘纸、艾伦塔斯绝缘漆的绝缘系统，产品阻燃、自熄无毒环保、防火防爆。整体真空压力浸漆工艺，高、低压线圈及铁心的整体耐候性能好。综合以上几点，敞开式干式变压器非常适合使用于海上风电领域。但海上风电变压器的电压等级较高，而目前常见的敞开式干式变压器主要应用于较低电压等级的配电变压器，因此其线圈绝缘结构不能满足海上风电变压器较高的电压等级，以及工频耐压、雷电冲击等各方面电气性能要求。
60.本技术中的变压器主体和线圈结构10组合而成的变压器，能够适用于海上风电等需要使用较高电压等级的使用场景。在该场景下，变压器能够保持较好的散热性能，较强的耐候能力和过载能力，同时无环境污染，无爆炸风险，具有较高的安全性。
61.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
62.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
63.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
64.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
66.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
67.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。