[发明专利]变压器和用于制造变压器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有按照管形绕组布置的、彼此同心并且与导磁磁芯同心地布置的高压初级绕组和低压次级绕组的变压器以及一种用于制造这样的变压器的方法。

背景技术

变压器的输入端特性能够通过下面称为输入阻抗的复电阻来描述。因为在变压器中电容、电感和欧姆电阻在这种线性网络中结合在一起，因此变压器的输入阻抗通常取决于下面称为工作频率的、施加在高压初级绕组上的正弦形交流电压的频率。

将其中不同的绕组围绕导磁磁芯彼此同心地布置的绕组布置称为管形绕组。

这样的管形绕组可以被构造为分层绕组，其中，导电线的多个连续匝在轴向方向上并排地作为层而被布置。在此，在径向方向上处于上下重叠的多个层形成绕组。

这样的管形绕组还可以被构造为线圈绕组，其中，导电线的多个连续匝在径向方向上上下重叠地作为线圈而被布置。在此，在轴向方向上处于并排的多个线圈形成绕组。

此外，其中至少一个绕组作为线圈绕组实现并且至少另一个绕组作为分层绕组实现的管形绕组布置是可能的。

已知当层数足够大，例如大于大约10时，制造线圈绕组比制造具有相同匝数的分层绕组更昂贵。

从现有技术进一步已知变压器发出电磁干扰辐射。在此，在预定的工作频率下，电磁干扰辐射的功率随着变压器的输入阻抗的减小而增大。

从现有技术进一步已知，在匝数相同时并且在变压比相同时，高于极限频率、例如高于10千赫的输入阻抗，在具有线圈绕组形式的高压初级绕组的变压器中比在以分层绕组实现的高压初级线圈中更高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，给出一种改进的具有按照管形绕组布置的高压初级绕组和低压次级绕组的变压器。本发明还要解决的技术问题是，给出一种用于制造这样的变压器的方法。

根据本发明，上述技术问题关于变压器通过在权利要求1中给出的特征来解决并且关于方法通过在权利要求12中给出的特征来解决。

本发明的优选构造是从属权利要求的内容。

根据本发明，在具有按照管形绕组布置的高压初级绕组和低压次级绕组的变压器中，在高压初级绕组和低压次级绕组之间同心地布置屏蔽筒，并且屏蔽筒包括至少一个与筒侧面近似同心的导电屏蔽层，该屏蔽层与变压器的接地点电连接。

除了在高压初级绕组和低压次级绕组之间的电感耦合之外，这两个绕组的同心布置还导致筒状电容器类型的电容的形成。因此，高压初级绕组的输入阻抗基本上受绕组电感、欧姆导线电阻和线圈的电容影响。

通过根据本发明的在高压初级绕组和低压次级绕组之间的与变压器的接地点连接的导电面的布置，在其之间的电场分布发生改变。电场的这种改变使得高压初级绕组的电容减小。

高压初级绕组的输入阻抗的电容部分的份额与变压器的工作频率成反比，同时输入阻抗的电感部分的份额与工作频率成正比例，并且输入阻抗的欧姆部分的份额与工作频率无关。

因此，从高压初级绕组接收的干扰电流在工作频率低的情况下被电感限制，并且在工作频率高的情况下被高压初级绕组的电容限制。

因此，通过减小电容，特别是在高工作频率范围内，例如在工作频率超过10千赫的情况下，输入阻抗的份额增大。于是电容性传输的电功率同时被减小。这引起发出的干扰功率减小。

因此，在优选方式中，可以通过在按照分层绕组布置的变压器中在内部绕组和外部绕组之间布置屏蔽筒，来保持对于发出的干扰功率的上限，在不使用该屏蔽筒的布置的情况下，仅通过应用线圈绕组布置来保持该上限。

因此，通过使用本发明，在生产具有预定的工作特性的变压器时，可以使用成本更低的制造技术。

在本发明的另一实施方式中，高压初级绕组位于径向方向上的外部，并且作为分层绕组实现。

此外，在低压次级绕组在高压初级绕组内部的同心布置中，电感性耦合特别大，因为在此从高压初级绕组产生的漏磁通量的特别大的一部分流过低压次级绕组。

因此，在优选方式中，在径向方向上位于内部的低压次级绕组和位于外部的高压初级绕组之间的屏蔽筒的布置使变压器的制造成本降低，因为这允许针对高压初级绕组使用分层绕组布置。

在本发明的另一实施方式中，低压次级绕组被构造为用于向车辆的电驱动设备供电的牵引次级绕组，其具有比高压初级绕组更少的匝数，并且被同心地布置在屏蔽筒内部。