專利名稱：特別是用于中壓和高壓的電絕緣體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電絕緣體，特別是用于中和高電壓的電絕緣體，其包圍一個內部空間。
背景技術：
一種這樣的絕緣體例如在美國專利US 6,147,333中公開。那里的絕緣體是高壓引線的一部分，用于電氣連接導體穿過高壓功率開關的金屬封裝外殼。在金屬封裝外殼的內部設置高壓功率開關的切斷單元。高壓引線各具有一個絕緣體，它為延長漏電路徑在其表面上設置加強筋。封裝外殼用升高壓力的狀態下存在的絕緣氣體填充。為避免在低的溫度下絕緣氣體液化，給高壓線路開關的封裝外殼裝備一個電加熱裝置。為使熱量損失保持盡可能小，該加熱裝置與一個熱絕緣墊組合。在此已知，該墊要盡可能密集地圍繞開關的封裝外殼設置高壓引線不受絕緣墊的阻塞，以便不對它的電氣絕緣特性產生負面影響。由于存在保留的區域，一部分熱量可能通過絕緣體從封裝外殼的內部向周圍環境輸出。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，這樣構造在本文開始部分提到的類型的電絕緣體，使得它能夠以改善的方式被包括在熱絕緣中。
該技術問題是在開始時提到的類型的電絕緣體中按照本發明通過使絕緣體具有至少一個熱絕緣區域解決的。
在封裝的功率開關上使用熱覆蓋或者絕緣墊時總要注意，不通過封裝外殼的外部輪廓的改變而影響圍繞高壓引線周圍要保留的高壓電路。因此在使用常規絕緣墊時，僅能保證高壓功率開關有條件的熱絕緣。通過使用電絕緣體和在該絕緣體內引進至少一個熱絕緣的區域能夠減少通過該電絕緣體自身的熱的散逸。根據使用的電氣絕緣材料，例如陶瓷或者塑料，可以以不同的形式實現該熱絕緣區域。于是例如能夠在制造電絕緣體時在基本材料中混入熱絕緣的元素，例如具有氣泡的顆粒。這樣的結構具有熱絕緣作用在絕緣體的所有分段中都均勻的優點。此外，電絕緣體自身的機械穩定性僅受很小的影響，因為在單個混入的元素之間提供了對于電絕緣材料足夠的橋接寬度(Stegbreiten)。一種這樣的結構導致一種具有大量熱絕緣的區域的電絕緣體。
此外，有利的是使該熱絕緣區域包圍內部空間。
在圍繞內部空間設置熱絕緣區域時，內部空間特別有效地保護熱能不通過電絕緣體的壁散逸。特別是在加熱內部空間的情況下能夠防止過分的熱散逸。在此，可以使內部空間沿其整個延伸范圍由熱絕緣區域包圍，或者也可以僅部分段由熱絕緣區域包圍。于是可能根據需要在電絕緣體上產生具有特別強的熱絕緣區域的段。于是有目的地產生能夠迅速冷卻并且因此相對于強絕緣的區域具有溫度差的區域。因此能夠促進在電絕緣體的內部空間內產生對流。絕緣體的內部空間可以用不同的內裝零件填充。這種內裝例如是驅動元件、電纜和導線等。該絕緣體例如也可以作為所謂的支座絕緣體制造并且絕緣地承載組件。
根據另一種有利的結構，在該內部空間中設置一個電導體。
如引言中所述，在帶有接地的封裝外殼的高壓功率開關上的引線裝置構成了熱絕緣中的弱點。通過在內部空間中設置電導體，在絕緣體和熱絕緣的區域的相應的結構中也可以構造一個引線裝置。在此有利的是可以使絕緣體是電氣引線裝置的一部分。
如果絕緣體和熱絕緣的區域與電導體被同軸設置，則是特別有利。
同軸設置提供了關于絕緣體的介電結構的優點。特別是熱絕緣區域作為同軸包圍層的結構使得能夠保持對于引線的絕緣體的已知的結構。通過熱絕緣區域，僅改變絕緣體的圍繞內部空間延伸的壁的強度。此外可以保持已知的引線的原理結構。
在此另外有利的是，可以使熱絕緣區域作為在位于內部的管和外表面層之間的層設置。
特別是連接絕緣體的結構允許非常簡單裝入絕緣區域。通常，連接絕緣體具有一個機械穩定元件。該元件例如可以是一個位于內部的管。然后在該管上為保證足夠的絕緣強度設置另外的層。這樣的層例如是硅層，它在外表面上具有一個保護層。在此特別有利的是，在內管和各表面層之間設置熱絕緣層。由此內部空間保持為不含熱絕緣段，而可以以慣常的方式使用。外表面也保持它的結構，以便不會通過該絕緣區域對于它的電氣以及機械特性發生影響。在此，熱絕緣區域可以由位于內部的管和外表面層完全罩上。為此，表面層例如可以構造為硅保護層，其也在熱絕緣層的端面側末端完全包圍它緊貼在內部的管上。這允許為熱絕緣區域使用不同的材料，因為它在很大程度上被保護不受外部影響。于是例如允許使用泡沫塑料，像聚氨酯或者其他聚合物。在此，使用絕緣氣體發泡允許介電穩定地產生在泡沫內存在的空腔。作為絕緣氣體例如可以使用氮或者六氟化硫。
另外，有利的可以是，在兩個彼此同軸的管之間設置熱絕緣區域。
使用兩個彼此同軸的管允許把管自身作為用于熱絕緣區域的模板(Schalung)使用。由此，為把熱絕緣區域設置在管之間構成的環縫中可以使用特別簡單的方法。另外，可以這樣選擇絕緣材料，使得兩個管通過熱絕緣彼此固定在其位置。由此，產生分層的體，它通過管具有高的機械穩定性并通過在管之間的熱絕緣段具有良好的熱絕緣能力。在適當選擇熱絕緣材料的情況下，可以用很少的物質另外地提高被連接的管的機械穩定性。在這樣的設置中對于迄今使用的對于絕緣體的加工方法幾乎不產生限制。朝向內部空間另外給出固定的管狀結構。對于外部要設置的表面區域同樣存在固定的管狀結構。
根據另一個有利的結構，內部空間至少部分地用流體填充。
為提高絕緣體的電氣強度，內部空間可以用絕緣氣體特別是用處于提高壓力的狀態下的絕緣氣體例如六氟化硫或者氮氣、或者電氣絕緣的液體例如絕緣油填充。由此，在內部空間中設置的電氣活動元件、例如電導體或者開關設備的切斷單元被進一步絕緣。
在此，另外可以在內部空間內安裝場控元件、例如多層控制電容器或者場控電極。
下面根據一個實施例在附圖中概略表示并在其后詳細說明本發明。
圖1表示絕緣體的第一結構方案。
圖2表示絕緣體的第二結構方案。
圖3表示用于引線裝置的絕緣體的第三結構方案。
圖4表示用于引線裝置的絕緣體的第四結構方案。
圖5表示用于引線裝置的絕緣體的第五結構方案。
具體實施例方式
圖1表示電絕緣體1的第一結構方案的一段。電絕緣體1的第一結構方案具有基本為中空圓柱的結構。電絕緣體1的該第一結構方案以塑料連接絕緣體的形式構造。在承載管2上設置用熱絕緣材料3形成的層。熱絕緣材料3構成一個熱絕緣區域，它在圓周表面側圍繞承載管2延伸。熱絕緣區域作為通體層構造。作為外表面，在熱絕緣材料3上設置由硅形成的保護層4。該保護層例如可以澆鑄或者噴涂或者作為加工好的元件設置在用熱絕緣材料3覆蓋的承載管2上。在絕緣材料3內包含的氣孔例如可以用一種絕緣氣體填充。由此改進絕緣材料3的介電穩定性。熱絕緣材料3在位于內部的承載管2和外保護層4之間設置。外保護層4構成外表面層。
圖2表示電絕緣體1a的第二結構方案。電絕緣體1a具有一個基本上是中空圓柱的形狀。在第一承載管2a和第二承載管2b之間設置熱絕緣材料3a。通過熱絕緣材料3a構成的熱絕緣區域將兩個承載管2a、2b相互連接。在與第一承載管2a同軸存在的第二承載管2b上設置由硅形成的保護層4a。熱絕緣區域位于在內部存在的第一承載管2a和作為保護層4a構造的外表面層之間。
圖3表示應用于高壓引線裝置中的電絕緣體1c的第三結構方案。電絕緣體1c基本構造為中空圓柱形，具有內部空間3c。也可以與此不同為電絕緣體使用例如桶形或者錐形的形狀。與電絕緣體1c同軸在內部空間3c內設置電導體2c。在端側給電絕緣體1c提供第一和第二封裝配件4c，5c。電絕緣體1c例如可以由陶瓷材料形成。為控制電場，帶有電絕緣體1c的引線裝置具有一個場控制電極6c。借助第二封裝配件5c，圖3的引線裝置例如可以被用法蘭盤接在高壓功率開關或者變壓器上。內部空間3c可以與高壓功率開關或者變壓器的內部空間連通，并用例如絕緣氣體或者絕緣油的流體填充。通過該流體連接內部空間3c也可被加熱。為限制從內部空間3c散熱，在電絕緣體1c內設置第一、第二和第三熱絕緣區域7c，8c，9c。熱絕緣區域7c，8c，9c在本實施例中分別完全例如由電絕緣體1c的陶瓷基本材料包圍，并嵌入電絕緣體1c的壁內。此外，例如還可以把這些熱絕緣區域設置在絕緣體基體的凹槽內(例如通過聚合物的發泡)。第一和第二熱絕緣區域7c，8c分別作為具有不同環寬度的同軸圓環制造。第三熱絕緣區域9c僅作為圓環的一段制造。由此能夠有目的地調節引線裝置的散熱行為。于是例如可以在電絕緣體的一個區域實現加強的散熱，以便例如加熱相鄰的組件。
圖4表示電絕緣體1d的第四變體方案。其結構與圖3所示引線裝置相同。僅熱絕緣區域具有另外的形狀。電絕緣體1d裝備桿狀或者縱長延伸的板狀熱絕緣區域7d，8d，9d。熱絕緣區域分別作為凸的矩形或者梯形板構造。在此可以使在第一封裝配件4d的區域中的板具有比在第二封裝配件5d的區域中的板較小的壁強度(或者反之)。
為圖4中起相同作用的元件提供了圖3的相應的參考符號，僅各字母下標不同。
圖5表示電絕緣體1e的第五結構方案。按照原理結構該引線裝置相應于在圖3中所示引線裝置的電絕緣體1c。因此為起相同作用的元件提供相應的參考符號，它們僅字母下標不同。在電絕緣體1e中插入大量熱絕緣區域7e，8e，9e。這些熱絕緣區域例如作為顆粒在電絕緣體1e的加工期間在其尚未成形的基本材料中混入。由此產生電絕緣體1e的非常均勻的結構，其中在所有的區段產生相同分布的熱絕緣區域7e，8e，9e，并且熱絕緣區域7e，8e，9e包圍內部空間。此外，圖5所示的引線裝置裝備了一個多層電容器卷芯6e，用于控制電場分布。
在圖1至5中表示的絕緣體分別可用于引線裝置或者可作為對于組件的電氣絕緣保持的支座絕緣體使用。
超越在附圖中表示的電絕緣體的熱絕緣材料的設置的結構方案，還可以為絕緣體提供熱絕緣區域的另外的結構方案。例如可以以螺旋形卷繞熱絕緣纖維帶，以及在附帶給予相應的機械穩定的材料例如樹脂的情況下構造耐用的電絕緣體，其在其壁內具有熱絕緣區域并可提供一個其內可設置電氣活動的元件的內部空間。
權利要求
1.一種電絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)，特別是用于中和高電壓的電絕緣體，其包圍一個內部空間(3c，3d，3e)，其特征在于，所述電絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)具有至少一個熱絕緣區域(3，3a，7c，7d，7e，8c，8d，8e，9c，9d，9e)。
2.根據權利要求1的絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)，其特征在于，所述熱絕緣區域(3，3a，7c，7d，7e，8c，8d，8e，9c，9d，9e)包圍所述內部空間(3c，3d，3e)。
3.根據權利要求1或2所述的絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)，其特征在于，在所述內部空間(3c，3d，3e)內設置一個電導體(2c，2d，2e)。
4.根據權利要求1至3之一所述的絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)，其特征在于，所述絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)是電氣引線裝置的一部分。
5.根據權利要求3或4所述的絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)，其特征在于，所述絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)和熱絕緣區域(3，3a，7c，7d，7e，8c，8d，8e，9c，9d，9e)被相對于電導體(2c，2d，2e)同軸設置。
6.根據權利要求1至5之一所述的絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)，其特征在于，所述熱絕緣區域(3，3a，7c，7d，7e，8c，8d，8e，9c，9d，9e)被設置為在內部的管(2)和外部表面層(4)之間的層。
7.根據權利要求1至6之一所述的絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)，其特征在于，所述熱絕緣區域(3a)被設置在兩個彼此同軸的管(2a，2b)之間。
8.根據權利要求1至7之一所述的絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)，其特征在于，所述內部空間(3c，3d，3e)被至少部分地用流體填充。
9.根據權利要求1至8之一所述的絕緣體(1，1a，1c，1d，1e)，其特征在于，所述熱絕緣區域(3，3a，7c，7d，7e，8c，8d，8e，9c，9d，9e)包括具有泡沫氣孔的材料。
全文摘要
一種電絕緣體(1c)包圍一個內部空間(3c)。在內部空間(3c)內可設置電氣活動的元件(2c)。為限制在所述內部空間(3c)和電絕緣體(1c)的外部環境之間的熱傳輸，所述絕緣體(1c)具有熱絕緣區域(7c，8c，9c)。
文檔編號H01F27/04GK101053044SQ200580011334
公開日2007年10月10日 申請日期2005年3月24日 優先權日2004年4月16日
發明者盧茨-魯迪格·賈尼科, 尼爾斯·沃寧 申請人:西門子公司