[发明专利]变压器芯和变压器

说明书

提供了一种变压器芯，该变压器芯包括：第一轭；第二轭；芯柱(6)，该芯柱具有芯柱主轴线(8)并在第一轭和第二轭之间延伸；以及长形夹持结构(10)，该长形夹持结构包括具有刚性构件主轴线(14)的长形刚性构件(12)。芯柱(6)包括长形开口(16)，该长形开口具有相对于芯柱主轴线(8)横向定向的开口主轴线(18)。刚性构件(12)被定位在长形开口(16)内，使得刚性构件主轴线(14)平行于开口主轴线(18)定向。

技术领域

本发明涉及一种变压器芯，更具体地说，涉及一种具有提高的刚度的变压器芯。进一步，本公开涉及一种包括这种变压器芯的变压器。

背景技术

常规变压器通常包括安装在铁磁材料的芯上的绕组。芯在其下端处连接到底部轭，并且在其上端处连接到顶部轭。轭和芯柱通常被组装成一叠磁性片材，例如晶粒取向或晶粒不取向的磁性片材。进一步，已知使用框架将底部轭和顶部轭夹持和压缩在一起。

然而，在某些动态负载(例如由地震活动引起的振动负载)的情况下，变压器组件的结构，即“变压器框架结构”可能以这样的方式移位，即可能出现作用在组件的关键零件上的高应力水平。这可能导致疲劳和裂纹扩展机制以及变压器的故障。例如，在核电、风电、海洋和其他工业领域中使用的变压器的情况下，可能会出现相应的负载。

发明内容

需要提供改进技术，用于降低变压器的故障的风险。特别地需要减轻变压器框架结构中裂纹形成的风险的技术。通过独立权利要求实现这些目的。从属权利要求涉及优选实施例。

根据本公开，提供了一种变压器芯，该变压器芯包括：第一轭；第二轭；芯柱，该芯柱具有芯柱主轴线并在第一轭和第二轭之间延伸；以及长形夹持结构，该长形夹持结构包括具有刚性构件主轴线的长形刚性构件。芯柱包括具有开口主轴线的长形开口，该开口主轴线相对于芯柱主轴线横向定向。刚性构件定位在长形开口内，使得刚性构件主轴线平行于开口主轴线定向。

长形夹持结构允许实现芯柱的可控刚度。通过这种方式，可以控制或影响芯柱和整个变压器芯的机械特性。芯柱的刚度显著影响变压器芯的动态响应和变压器对外部负载(诸如振动或冲击负载)的动态响应。进一步，它影响由变压器芯响应这种负载而产生的噪声的质量。更具体地，长形夹持结构允许增大变压器芯的刚度，从而改善变压器对外部负载的响应行为。

变压器芯的刚度在变压器的动态响应(特别是对振动负载的响应)中起主要作用。变压器芯的结构刚度直接影响变压器芯的机械谐振行为和相应的相关模态。通常，较低的机械整体共振频率导致振动期间结构的较大位移，并且因此导致变压器框架结构的关键部件上的较高的应力水平。芯的芯柱的刚度和紧凑性是关于芯最低和主要机械共振的主要因素。这是由于芯柱的刚度和质量之间的比率是非常不利。最关键的振动模式是涉及芯柱的纵向弯曲的模式，如图2a和图2b示出的变压器的侧视图示意性描绘的那样。长形夹持结构允许实现芯柱的增加的抗弯刚度，并且通过这种方式增加了变压器芯的机械共振频率，从而降低了应力水平。因此，可以降低变压器的故障风险。

各种实施例可以优选地实施以下特征：

优选地，芯柱包括一叠片材，例如晶粒取向或晶粒不取向的片材。长形夹持结构特别适合于这种情况，因为它允许减少片材之间的相对运动。

优选地，长形夹持结构包括第一端部和相对的第二端部，其中第一端部和第二端部被配置成压缩围绕长形夹持结构的芯柱的一部分。这允许产生压缩或紧固芯柱的力。通过这种方式，可以进一步提高芯柱的刚度。

优选地，长形夹持结构的第一端部和/或第二端部包括具有锥形头部的固定构件。锥形头部有助于生成特别有效的压缩力。

优选地，固定构件例如包括埋头螺栓或由埋头螺栓形成。