CN206040383U - 变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施方式公开了一种变压器。该变压器包括：外壳(1)，密封包围一内部空间并成形为环绕与内部空间隔离的铁芯通道；铁芯(2)，穿过外壳(1)中的铁芯通道并位于外壳(1)的内部空间之外；绝缘介质(3)，容纳在外壳(1)的内部空间中；线圈(4)，容纳在外壳(1)的内部空间中并浸没在绝缘介质(3)中，并且被定位为围绕铁芯(2)的一部分；外壳(1)通过支撑件(5)被支撑在铁芯(2)上，并且铁芯(2)被支撑在底座(6)上；在变压器中安装有绝缘件，以阻止在支撑件(5)与底座(6)之间形成导电回路。该变压器防止产生零件的热损耗和过热。

Description

变压器

技术领域

本实用新型的实施方式涉及变压器，尤其涉及牵引变压器的绝缘配置。

背景技术

牵引变压器是用于为例如机车等的设备提供动力的变压器。牵引变压器的主动部分通常指线圈、铁芯等部分。牵引变压器的主动部分(尤其是线圈)在工作中由于电阻的通电生热效应而产生大量的热。在传统的牵引变压器中，整个主动部分都浸没在油箱的绝缘油中，以便于高效地对在工作中的变压器的主动部分进行散热。但是，由于牵引变压器的整个主动部分都浸没在绝缘油中，用于容纳整个主动部分的油箱的体积将非常大，这将占用例如机车等的交通工具的有限空间。同时，为了浸没整个主动部分，需要大量的绝缘油，这也导致了牵引变压器的总重量的大幅增加，而这对于例如机车的交通工具的工作是非常不利的，因为牵引变压器的重量的增加将导致交通工具的有效载荷的变小，并将增大对承载交通工具的轨道的磨损。

实用新型内容

本实用新型的实施例提出仅将牵引变压器的一部分浸入绝缘介质中来减小油箱体积和所需的绝缘介质的量，从而减小牵引变压器的总体积和总重量。即，仅将发热最为严重的牵引变压器的线圈浸入绝缘介质中，而牵引变压器的铁芯则不浸入绝缘介质中。

在这种设计中，由于线圈以及油箱需要通过单独的金属支撑件被支撑在铁芯上，而整个牵引变压器又被支撑在金属底座上，因而可能通过牵引变压器中包含的各种金属零件而在该单独的金属支撑件与用于支撑整个牵引变压器的底座之间形成电回路，其中该变压器在工作中产生的磁通可能部分穿过该电回路而在该电回路中产生感应电流，从而在构成该电回路的零件中迅速导致巨大的热损耗和过热。为此，根据实用新型的各实施例，在该牵引变压器中设置适当的绝缘配置，以避免在牵引变压器中形成不期望的电回路。

根据本实用新型的实施方式，提供一种变压器，包括：外壳，密封包围一内部空间并成形为环绕与所述内部空间隔离的铁芯通道；铁芯，穿过所述外壳中的所述铁芯通道并位于所述外壳的所述内部空间之外；绝缘介质，容纳在所述外壳的所述内部空间中；线圈，容纳在所述外壳的所述内部空间中并浸没在所述绝缘介质中，并且被定位为围绕所述铁芯的一部分。所述外壳通过支撑件被支撑在所述铁芯上，并且所述铁芯被支撑在底座上。在所述变压器中安装有绝缘件，以阻止在所述支撑件与所述底座之间形成导电回路。

根据本实用新型的实施方式，所述支撑件、所述铁芯和所述底座通过拉杆被连接在一起，并且在所述支撑件与所述铁芯之间，和/或在所述铁芯与所述底座之间设置有绝缘板。

根据本实用新型的实施方式，在所述拉杆外套设有绝缘管，所述绝缘管穿过所述支撑件、所述铁芯和所述底座。

根据本实用新型的实施方式，在所述拉杆的一端配合有螺母，在所述螺母与所述支撑件或所述底座之间设置有绝缘垫片。

根据本实用新型的实施方式，在所述底座上还设有横向支撑件，所述横向支撑件横向支撑所述铁芯和所述外壳，在所述横向支撑件中设置有绝缘配置以电隔离所述支撑件与所述底座。

根据本实用新型的实施方式，所述变压器还包括附件安装支架，其通过绝缘配置被连接到所述支撑件与所述底座，以电隔离所述支撑件与所述底座。

根据本实用新型的实施方式，在所述支撑件和所述底座中的任一个和与其机械连接的任何导电零件之间都设置有绝缘件。

根据本实用新型的实施方式，在与所述支撑件和所述底座中的任一个机械连接的螺杆上都套有绝缘套，并且在与所述支撑件和所述底座中的任一个机械连接的螺杆上都设有绝缘垫片。

根据本实用新型的实施方式，所述支撑件和所述底座为导电的。

根据本实用新型的实施方式，所述变压器为牵引变压器。

根据本实用新型的实施方式的变压器的铁芯位于变压器的壳体外部，从而使得对于壳体中用于浸没变压器的主动部分的绝缘介质的量的需求变少，从而减小变压器的体积和重量。通过设置适当的绝缘配置而将变压器中的用于支撑壳体的支撑件与用于支撑整个变压器的底座电隔离，使得不会在支撑件与底座之间形成围绕变压器中产生的磁通量的导电回路，由此避免了在变压器的导电零件中产生热损耗和过热。

附图说明

本实用新型的上述和其它目的以及特性结合以下对所附附图的详细描述将变得更加明显，其中：

图1是根据本实用新型的实施方式的牵引变压器的立体图；

图2示出根据本实用新型的实施方式的牵引变压器的壳体；

图3是根据本实用新型的实施方式的牵引变压器的主动部分的截面示意图；

图4是根据本实用新型的实施方式的牵引变压器的另一视角的立体图；

图5是根据本实用新型的实施方式的牵引变压器的正视图；

图6是根据本实用新型的实施方式的牵引变压器的侧视图；

图7是图5中的标记B1处的局部放大图；

图8是图5中的标记B2处的局部放大图；

图9是图6中的标记C处的局部放大图。

纵观以上附图，相同的附图标记将被理解为指代相同的、类似的或相应的特征或功能。

具体实施方式

现在将对本实用新型的实施例做出参考，实施例的一个或多个示例由附图所示出。实施例通过本实用新型的阐述所提供，并且不旨在作为对本实用新型的限制。例如，作为一个实施例的一部分所示出或描述的特征可能在另一个实施例中被使用以生成又一进一步的实施例。本实用新型旨在包括属于本实用新型范围和精神的这些和其他修改和变化。

图1示出了具有根据本实用新型的实施方式的牵引变压器。该牵引变压器用于安装到例如有轨列车等的交通工具上，以将来自输电线路的电力转换为可供交通工具上的电动机使用的电压，从而电动机可以利用该转换后的电压而牵引该交通工具行进。

与传统的牵引变压器相同的是，根据本实用新型的实施方式的牵引变压器也通过缠绕在铁芯上的初级线圈和次级线圈而将施加在初级线圈上的第一交流电压转变为从次级线圈输出的第二交流电压，其中铁芯用于将初级线圈中产生的磁通量传导通过次级线圈以便在次级线圈中产生感生电动势。与传统的牵引变压器一样，在工作中，线圈和铁芯也将会由于其自身的电阻而产生大量的热，并因而同样具有散热的需求。

与传统的牵引变压器不同的是，根据本实用新型的实施方式的牵引变压器并不将线圈和铁芯(统称为主动部分)全部浸入油箱的绝缘介质(例如，绝缘油)中进行散热，而是仅将发热最为严重的线圈部分浸入油箱的绝缘油中进行高效的散热冷却，而发热相对较轻的铁芯部分则不浸入绝缘油中而仅通过空气散热。这样的设计可以显著减小油箱的体积以及所需的油量，从而减小牵引变压器在交通工具上所占用的空间和为交通工具带来的重量负荷。

为此，根据本实用新型的实施方式的牵引变压器具有具体如图2-3所示的外壳1。该外壳1可以由外侧壁13、内侧壁15和两个端板14组合而密封形成内部空间11，同时外壳1的内侧壁15还成形为环绕与内部空间11隔离的两个铁芯通道12。铁芯通道12贯穿外壳1 内部的内部空间11并从两侧的端板14中的开口与外壳的外部连通。

在外壳1中的密封形成内部空间11中，围绕这两个铁芯通道12，即围绕两个内侧壁15分别缠绕有线圈4(包括初级线圈和次级线圈)。另外，在内部空间11中填充有绝缘介质3。由此，线圈4被浸没在绝缘介质3中。

环形的铁芯2穿过外壳1中的这两个铁芯通道12并且其两端的连接部分伸出到铁芯通道12外部(即外壳1的端板14的外侧)。由于铁芯通道12是与外壳1的内部空间11完全密封隔离的，因此铁芯2完全位于外壳1的内部空间11之外而不被外壳1中的绝缘油3所浸没。同时，因为铁芯2穿过铁芯通道12，而且线圈4在内部空间11中围绕铁芯通道12缠绕，因此围绕两个铁芯通道12的线圈4也分别围绕铁芯2的两个支腿。这样，没有被绝缘油浸没的铁芯2仍然可以像传统的变压器中的铁芯一样将一个线圈中产生的磁通量传导到另一个线圈中。

如图4-5所示，由于根据本实用新型的实施方式的牵引变压器中的铁芯2与线圈4由外壳1的内侧壁15隔离而并不直接相互接触和支撑，外壳1以及其内部的线圈4和绝缘介质3的整体重量需要可靠地支撑在铁芯2上。为此，外壳1的两端的端板14通过支撑件5被支撑在伸出到铁芯通道12外部的铁芯2的连接部分的上表面。该支撑件5典型地是角钢，其一边与端板14平行地抵靠并固定连接，而与该一边垂直的另一边与铁芯2的上表面平行地抵靠并固定连接。而铁芯2的连接部分则放置并固定在一底座6上。多根拉杆7分别穿过支撑件5、铁芯2和底座6上的穿孔并且其一端通过螺母71锁紧，从而支撑件5、铁芯2和底座6通过拉杆7被连接在一起。这样，外壳1通过支撑件5被支撑在铁芯2上，并且铁芯2被支撑在底座6上。而底座6可以直接安放在交通工具的底板上或适当位置处，由此将牵引变压器固定到交通工具。

由于拉杆7主要在竖直方向上定位外壳1以及铁芯2，为了进一步在横向方向上定位外壳1和铁芯并为其提供可靠的横向支撑，在底座6上还可以另外设置有横向支撑件，以横向抵靠铁芯2。具体地，可以在底座6上在铁芯的连接部分的两端附近设有竖直的支撑壁61，并且支撑件5两端具有向下的延伸部分51(参见图7)。螺杆62穿过支撑壁61和支撑件5的延伸部分51上的孔并将支撑块63横向抵靠在铁芯2的连接部分的端部。通过螺母64将螺杆62两端锁紧以使支撑块63牢固地横向支撑铁芯2和外壳1。

根据本实用新型的实施例，牵引变压器还具有泵8和散热器10，其被安装在附件安装支架9上。附件安装支架9固定在支撑件5与底座6上。泵8和散热器10与外壳1内部的内部空间11连通。泵8能够将内部空间11中的被线圈4加热的绝缘介质抽到散热器10中进行冷却散热，并然后再将冷却后的绝缘介质送入内部空间11中以继续冷却线圈4。

由于根据本实用新型的实施方式的牵引变压器的铁芯2并没有像传统变压器一样浸没在绝缘油中，而是暴露于外部环境中，并且外壳1以及变压器的其他附件还被支撑在铁芯2上，同时铁芯2还被直接支撑在底座6上，因此铁芯2与变压器中的其他零件的直接接触将有可能导致形成导电回路，使得通过铁芯2传导的磁通量也会穿过所形成的导电回路。这将导致在形成的导电回路中产生感生电动势，并由此在该导电回路中产生大量的热，使得组成该导电回路的变压器零件短时间内产生高温而过热，这甚至会导致变压器的失效。同时，大量的热的产生也导致了变压器的高的热损耗。

根据本实用新型的实施例，为了避免由铁芯2与变压器的其他零件之间的接触而导致形成导电回路并产生以上问题，在牵引变压器中的适当位置安装有绝缘件，以阻止导电零件相互连接而形成磁通量从中穿过的回路。

由于铁芯2的上表面固定的支撑件5通常为导电金属制成，并且铁芯2底部被安放位置的底座6通常也为导电金属制成，因此尤其要避免在支撑件5与底座6之间通过铁芯2或其他导电零件形成导电回路。

根据本实用新型的实施例，可以在支撑件5与铁芯2之间设置有绝缘板81(见图5)，以阻止支撑件5与铁芯2之间的导电连接。

另外，根据本实用新型的实施例，还可以在铁芯2与底座6之间设置有绝缘板82(见图5)，以阻止铁芯2与底座6之间的导电连接。通过绝缘板81和82，支撑件5、铁芯2和底座6这三个变压器中的较大体积的零件之间不能直接形成一个包围铁芯2中的磁通量的导电回路。

另外，根据本实用新型的实施例，由于拉杆7通常也由金属制成，因而还可以设置适当的绝缘措施以避免通过拉杆7而将支撑件5、铁芯2和底座6再次导电连接而形成导电回路。为此，参见图8，在拉杆7外套设有绝缘管83，所述绝缘管83穿过支撑件5、铁芯2和底座6，以将拉杆7与支撑件5、铁芯2和底座6电隔离，并防止通过拉杆7将铁芯2中的多个叠层电连接在一起。已知的是铁芯2通常由多个彼此绝缘的硅钢片堆叠而成，以在传导磁通量的同时避免因过大的铁芯截面积而导致大的涡流。因此，绝缘管83也起到了避免拉杆7将铁芯2的多个叠片电连接在一起的作用。另外，在与拉杆7的一端配合的螺母71与支撑件5之间设置有绝缘垫片84，以将支撑件5与螺母71隔离，以进一步防止支撑件5通过螺母71以及其上的防脱环等零件与拉杆7电连接。类似地，还可以在拉杆7的另一端与底座6之间也设置绝缘垫片(未示出)，以进一步阻止拉杆7与底座6之间的电连接。通过在拉杆7与支撑件5和/或底座6之间的连接处设置绝缘件，可以阻止支撑件5、拉杆7与底座6之间形成导电回路，而这样形成的导电回路同样会围绕铁芯2中的磁通量而产生感生电动势并生热。

类似地，铁芯2也可能通过横向支撑件与支撑件5和底座6之间形成导电回路。为此，根据本实用新型的实施例，如图7所示，在支撑壁61与支撑件5的延伸部分51之间设置绝缘块66，以电隔离支撑件5与底座6上的支撑壁61。同时，在螺杆62上也可以套有绝缘套65以将螺杆65与支撑件5的延伸部分51电隔离。另外，还可以在螺母64与支撑件5的延伸部分51之间设置绝缘垫片67，以将支撑件5的延伸部分51与螺母64隔离，以进一步防止支撑件5的延伸部分51通过螺母64以及其上的防脱环等零件与螺杆62电连接。

由于用于安装泵8和散热器10等附件的附件安装支架9的上、下两端被分别固定至支撑件5和底座6，因此同样有利的是，在附件安装支架9与支撑件5和底座6的连接处设置绝缘配置以防止在支撑件5和底座6之间形成导电回路。为此，如图9所示，在附件安装支架9的两端与支撑件5和底座6之间设有绝缘垫片85。螺杆86穿过附件安装支架9的两端拧入支撑件5和底座6中的螺孔中，螺杆86末端通过螺母87锁紧。在螺杆86上套有绝缘套88，以将螺杆86与附件安装支架9和螺母87电隔离，并且在螺母87与附件安装支架9的两端之间也设有绝缘垫片89，以将螺母87与附件安装支架9的两端电隔离。由此，防止附件安装支架9与支撑件5和底座6导电连接而形成导电回路。当然，也可以仅在附件安装支架9与支撑件5之间或者仅在附件安装支架9与底座6之间设置绝缘配置以阻止支撑件5与底座6之间的电连接。

除此之外，有利的是，在支撑件5和底座6中的任一个和与其机械连接的任何导电零件之间设置有绝缘件，以阻止支撑件5和底座6与其周围的其他导电零件之间的电连接。由此，避免在支撑件5和底座6之间形成围绕铁芯2中的磁通量甚至是围绕漏磁的导电回路。为此，可以在与支撑件5和底座6中的任一个机械连接的螺杆上套有绝缘套，并且在与支撑件5和底座6中的任一个机械连接的螺杆上设有绝缘垫片，以在与支撑件5和底座6的连接处设置绝缘配置，以避免通过导电连接件将支撑件5和底座6与其他金属零件电连接。

虽然以上以牵引变压器为示例描述了根据本实用新型的实施方式，但应当了解，本实用新型的各实施方式也适用于其他类型的变压器，包括但不限于测量变压器、辅助变压器、三相配电变压器、单相配电变压器、与动力电子转化器集成的变压器等。

应当留意的是，上述的实施例的给出用于描述本实用新型的原理，而不是限制其范围；并且应当理解的是，可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下采取修改和变化，对此本领域技术人员将很容易理解。这些修改和变化被认为是在本实用新型和所附权利要求的范围之内。本实用新型的保护范围由所附权利要求所限定。另外，在权利要求中的任何附图标记不应该被解释为是对权利要求的限制。动词“包括”及其变体的使用并不排除存在权利要求所述以外的元件或步骤。元件或步骤前的不定冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

Claims (10)

1.一种变压器，其特征在于，包括：

外壳(1)，密封包围一内部空间并成形为环绕与所述内部空间隔离的铁芯通道；

铁芯(2)，穿过所述外壳(1)中的所述铁芯通道并位于所述外壳(1)的所述内部空间之外；

绝缘介质(3)，容纳在所述外壳(1)的所述内部空间中；

线圈(4)，容纳在所述外壳(1)的所述内部空间中并浸没在所述绝缘介质(3)中，并且被定位为围绕所述铁芯(2)的一部分；

其中，所述外壳(1)通过支撑件(5)被支撑在所述铁芯(2)上，并且所述铁芯(2)被支撑在底座(6)上；以及

绝缘件，用以阻止在所述支撑件(5)与所述底座(6)之间形成导电回路。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述支撑件(5)、所述铁芯(2)和所述底座(6)通过拉杆(7)被连接在一起，并且在所述支撑件(5)与所述铁芯(2)之间，和/或在所述铁芯(2)与所述底座(6)之间设置有绝缘板(81，82)。

3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，在所述拉杆(7)外套设有绝缘管(83)，所述绝缘管穿过所述支撑件(5)、所述铁芯(2)和所述底座(6)。

4.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，在所述拉杆(7)的一端配合有螺母(71)，在所述螺母(71)与所述支撑件(5)或所述底座(6)之间设置有绝缘垫片(84)。

5.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，在所述底座(6)上还设有横向支撑件，所述横向支撑件横向支撑所述铁芯(2)和所述外壳(1)，在所述横向支撑件中设置有绝缘配置以电隔离所述支撑件(5)与所述底座(6)。

6.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，还包括附件安装支架(9)，其通过绝缘配置被连接到所述支撑件(5)与所述底座(6)，以电隔离所述支撑件(5)与所述底座(6)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的变压器，其特征在于，在所述支撑件(5)和所述底座(6)中的任一个和与其机械连接的任何导电零件之间都设置有绝缘件。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的变压器，其特征在于，在与所述支撑件(5)和所述底座(6)中的任一个机械连接的螺杆上都套有绝缘套，并且在与所述支撑件(5)和所述底座(6)中的任一个机械连接的螺杆上都设有绝缘垫片。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的变压器，其特征在于，所述支撑件(5)和所述底座(6)为导电的。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的变压器，其特征在于，所述变压器为牵引变压器。