| (19) |
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(11) |
EP 2 294 591 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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25.04.2018 Patentblatt 2018/17 |
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Anmeldetag: 25.05.2009 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/CH2009/000173 |
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Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2009/143643 (03.12.2009 Gazette 2009/49) |
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WASSERGEKÜHLTE DROSSEL
WATER-COOLED REACTOR
BOBINE DE CHOC A REFROIDISSEMENT PAR EAU
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| (84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO
PL PT RO SE SI SK TR |
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Priorität: |
27.05.2008 CH 796082008 07.05.2009 CH 714092009
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| (43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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16.03.2011 Patentblatt 2011/11 |
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Patentinhaber: Woodward IDS Switzerland AG |
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8050 Zürich (CH) |
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Erfinder: |
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- STOEV, Alexander
CH-8127 Forch (CH)
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Vertreter: Schirbach, Marcel |
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Weinmann Zimmerli
Apollostrasse 2
Postfach 1021 8032 Zürich 8032 Zürich (CH) |
| (56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 680 055 DE-B- 1 057 219 US-A- 4 485 289 US-A- 4 956 626 US-A- 5 097 241
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EP-A- 1 592 028 US-A- 1 471 096 US-A- 4 593 261 US-A- 4 960 967 US-A- 6 163 241
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Komponente (Drossel, Transformator)
gemäss Patentanspruch 1, Verwendungen derselben gemäss den Patentansprüchen 9 und
10 sowie ein Verfahren gemäss Patentanspruch 11.
[0002] In stromrichtergespeisten Anlagen müssen für Glättungs- und Filterzwecke oft in erheblichem
Umfang Drosseln eingesetzt werden, die hohe Verluste produzieren, schwierig zu kühlen
sind und vergleichsweise hohe Gewichte und Volumina aufweisen. Dies ist besonders
unangenehm, wenn solche Bauteile in Schränke eingebaut werden sollen.
[0003] Im unteren industriellen Leistungsbereich bis etwa 1MW Anlagenleistung werden induktive
Leistungskomponenten aus Aufwandgründen oft natürlich, d.h. mit Umgebungsluft gekühlt,
darüber meist mit forcierter Luftumwälzung. Dabei wird Luft z.B. durch besondere in
der Wicklung ausgesparte Luftkanäle gedrückt. Durch diese Massnahmen steigt das Drosselgewicht
und Volumen an, sowie ungünstigerweise auch der Kupferbedarf. Eine gute spezifische
Kühlwirkung kann ausserdem nur durch Erhöhen der Wicklungstemperatur erreicht werden,
was für die Einbauumgebung sehr störend ist.
[0004] Induktive Bauteile für Mittelfrequenzbetrieb, z.B. Transformatoren für induktive
Erwärmungsanlagen, die im kHz-Bereich arbeiten, erzeugen hohe Verluste, die praktisch
nur mittels Wasserkühlung abzuführen sind. Hier ist Stand der Technik, die Wicklung
aus Rohren oder speziellen Hohlleitern zu bilden, wobei diese Rohre von einer Kühlflüssigkeit
durchströmt werden. Da diese Kühlflüssigkeit das elektrische Potential des umgebenden
Leiters aufweist, muss sie isolierend sein, z.B. bei Verwendung von Wasser muss das
Wasser entionisiert werden. Aufbau und Kühlung sind bei direkter Leiterkühlung aufwendig
und werden bei konventionellen Industrieanlagen deshalb kaum eingesetzt.
[0005] Nach dem Patentdokument
DE 10 57 219 ist ein Mittel- und Hochfrequenztransformator bekannt, der geteilte oder ungeteilte
Scheibenwicklungen aufweist, wobei abwechselnd primäre und sekundäre Scheibenspulen
übereinandergeschichtet vorliegen. Die Scheibenwicklungen sind nur teilweise direkt
mit Wasser, Öl oder einem gasförmigen Kühlmittel gekühlt, während die Verlustwärme
in den übrigen Teilen durch Wärmeleitung an die direkt gekühlten Teile abgeführt wird.
Die Sekundärwicklung weist einen Kühlkanal auf, in dem das Kühlmittel fliesst. Ein
Nachteil dieser Anordnung ist, dass das Kühlmittel in direktem Kontakt zur Cu-Wicklung
ist, was unerwünscht ist und vermieden werden soll. Patentanmeldung
US 4 485 289 A offenbart einen Transformator mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bauform bzw. eine Technologie für magnetische Komponenten
und deren Kühlung vorzuschlagen, mit der Folgendes erreicht wird:
- Erhebliche Reduktion von Gewicht und Volumen um mindestens einen Faktor zwei;
- insbesondere eine Reduktion des spezifischen Kupferanteiles für die Wicklung;
- freie Wahl des Kühlmittels insbesondere die Möglichkeit einer Brauchwasserkühlung;
- Betrieb der Wicklungen bei Oberflächentemperaturen bis 100 °C, wodurch sich die Komponente
für einen Schrankeinbau eignet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung der Komponente
anzugeben.
[0006] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- Prinzip einer einfachen, einphasigen Drossel
- Fig. 1A
- Seitenansicht zu Fig. 1
- Fig. 1B
- Draufsicht zu Fig. 1
- Fig. 2
- wassergekühlte dreiphasig ausgeführte Filter-Drossel für eine Stromrichteranlage
- Fig. 2A
- Seitenansicht zu Fig. 2
- Fig. 2B
- Draufsicht zu Fig. 2
- Fig. 3
- Geometrie des Flachkühlers
- Fig. 3A
- Seitenansicht zu Fig. 3
- Fig. 3B
- Draufsicht zu Fig. 3
- Fig. 4
- Windungpaket mit 8 Scheibenspulen
- Fig. 4A
- Seitenansicht zu Fig. 4
- Fig. 4B
- Draufsicht zu Fig. 4
- Fig. 5
- Seitenansicht einer erfindungsgemässen Komponente mit wassergekühltem Eisenkern.
[0007] Die Erfindung betrifft eine Bauform, bzw. eine Technologie für elektromagnetische
Bauteile (Drosseln, Transformatoren), die aus einer oder mehreren scheibenförmigen
Spulen bestehen mit unmittelbar anliegenden, elektrisch isolierten, plattenförmigen
Kühlelementen, die von einem Kühlmedium durchströmt werden.
[0008] Fig. 1 zeigt das Prinzip einer einfachen, einphasigen Drossel. Eine solche Drossel
10 besteht aus einem Kernblech-Paket 1 mit zwei Schenkeln 2, 2' und 2 Jochen 3, 3'.
Die Schenkel tragen z.B. je 2 Spulen 4, 4', die als einlagige Scheibenspulen ausgebildet
sind, dazwischen direkt anliegend liegt ein speziell ausgebildeter, beidseitig wirkender
Flachkühler 5. Die Einlagigkeit der Scheibenspule bewirkt, dass jede einzelne Windung
der Wicklung direkt mit einer Kühlfläche in Verbindung steht. Ein doppelseitiger Kühler
kann pro Schenkel somit stets 2 Scheibenspulen kühlen, was sich besonders vorteilhaft
erwiesen hat.
[0009] Fig. 1A und 1B zeigen die Seitenansicht und die Draufsicht zu Fig. 1. Erkennbar sind
die Joche 3, 3', die Spulen 4, 4', der Flachkühler 5, sowie der Schenkel 2 in Fig.
1B.
[0010] Der Flachkühler 5 muss isolierend ausgeführt sein. Dafür kann ein Kühler in Voll-Kunststofftechnik
verwendet werden, wobei das Kühlmedium bzw. die Kühlflüssigkeit vollkommen von Kunststoff
umgeben ist und die anliegenden Windungen elektrisch isoliert werden. Möglich ist
auch die Verwendung eines Metallkühlers, der mit einer Isolierschicht versehen ist.
Der Flachkühler 5 kann als mehrschichtige Metall-Konstruktion mit innenliegender Kühlstruktur
und aussenliegender Kunststoffisolation ausgebildet sein, wobei diese Kunststoffschicht
den Kühler vollständig umschliesst. Als Metalle eignen sich Aluminium und Stahl sowie
deren Legierungen besonders gut. Es hat sich überraschernder Weise gezeigt, dass die
Verwendung von rostfreiem, nichtmagnetischem Stahl besonders vorteilhaft ist, da dadurch
die schädlichen und unerwünschten Wirbelstromverluste im Vergleich zu Aluminium um
einen Faktor grösser als 4 herabgesetzt werden.
Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Spulenscheibe (Scheibenspule) und angrenzender
Oberfläche des Flachkühlers wird eine thermisch leitende Kunststofffolie geringer
Härte und nachgiebigen bzw. nachgebenden Eigenschaften von einigen Zehntel mm Dicke
eingesetzt. Damit der Wärmetransport maximiert werden kann, müssen die Wärmekontaktflächen
planparallel und mit genügend Druck kontaktiert werden. Die beteiligten elektrischen
Leiter- und Kühlerisolationen müssen eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitiger
Spannungsfestigkeit aufweisen. Diese Anforderungen können nurdurch sorgfältige Auswahl
moderner Werkstoffe erfüllt werden, wie z.B. durch keramikgefüllte Polymere bzw. Kunststoffe
allgemein.
Der Aufbau von Flachkühlern und Scheibenspulen weist in der Regel Luftspälte auf,
in denen sich speziell ausgebildete Luftspalteinlagen befinden.
[0011] Die Spule kann auch mit der Kühleroberfläche elastisch und wärmeleitend verklebt
werden.
Zur Verbesserung des Wärmetransportes von der Kühlflüssigkeit auf die Kühlfläche ist
der Kühler inwendig zur Vergrösserung der Innenfläche strukturiert.
[0012] Die Anzahl der Flachkühler-Einheiten in einem Bauteil muss aus Aufwandsgründen möglichst
niedrig gehalten werden. Im Beispiel gemäss Fig. 1 wird das dadurch erreicht, dass
ein waagerecht durchgehender Flachkühler die Spulen beider Schenkel kühlt. Somit kühlt
ein Kühler insgesamt 4 Spulen, in einer 3-phasigen Anordnung mit 3 Schenkeln sogar
6 Spulen. Damit werden externe Verbindungen und damit zusätzliches Anschlussmaterial
für das Kühlmedium eingespart, da sich diese Verbindungen innerhalb des Flachkühlers
befinden.
Ausführungsbeispiel:
[0013] Fig. 2 zeigt eine wassergekühlte Filter-Drossel für eine Stromrichteranlage. Anhand
einer 3-phasig ausgeführten, wassergekühlten Filter-Drossel für eine Stromrichteranlage
im Leistungsbereich 2 MW wird eine Ausführung der erfindungsgemässen Drossel mit insgesamt
24 Teilspulen beschrieben, die auf 8 Ebenen angeordnet sind.
[0014] Die Drossel besitzt einen Eisenkern mit 3 bewickelten Schenkeln 2, 2', 2". Jeder
Schenkel besitzt in diesem Beispiel 8 einlagige Flachspulen 4, 4' (Scheiben). Zwischen
jeweils 2 Spulenscheiben jedes Schenkels, die auf gleicher Einbauebene sitzen, ist
ein Flachkühler 5 vorgesehen. Dieser Flachkühler ist somit 3-teilig und kühlt insgesamt
8 Spulen. Gesamthaft werden in dieser Anordnung 4 Flachkühler benötigt, wobei erfindungsgemäss
jede einzelne Windung der gesamten Wicklung der Drossel mit einer Kühlerfläche in
direktem Kontakt steht und so optimal gekühlt werden kann. Der gesamte Stapelaufbau
wird über eine Pressvorrichtung 6 zusammengehalten, die den Anpressdruck zwischen
Spulenscheiben und den Oberflächen der Flachkühler aufrecht erhält.
In diesem Beispiel sind alle Spulenscheiben, die zu einem Schenkel gehören, elektrisch
in Serie geschaltet und werden somit vom gleichen elektrischen Strom durchflossen.
Alternativ sind die Spulenscheiben parallel geschaltet. Die Kühlflüssigkeit wird dagegen
zur Verbesserung der Kühlwirkung und zur Kleinhaltung des Druckabfalles über einen
Wasserverteiler parallel in alle 4 Flachkühler ein- und ausgeleitet. Fig. 2A und 2B
zeigen die Seitenansicht und die Draufsicht zu Fig. 2. Erkennbar sind die Einlauf-
bzw. Auslaufstutzen 7, 7' des Kühlmediums sowie die elektrischen Anschlüssen 8, 8'
für das erste Windungspaket der drei Phasen.
[0015] Fig. 3 zeigt die Geometrie des Flachkühlers. Die Form ist S-förmig und besitzt damit
3 Aussparungen A, womit sichergestellt wird, dass der Kühler infolge der transformatorischen
Kopplung nicht als Kurzschlusswindung arbeitet. In diesen Aussparungen können zudem
die Serieverbindungen zwischen der jeweils über und der unter dem Flachkühler 5 liegenden
Spulenscheiben verlaufen.
Die Flachkühler bestehen aus mehreren zusammengeschweissten Aluminium- oder Stahlplatten,
die zusammen eine Dicke von weniger als 8 mm haben. Die mittleren, wasserführenden
Platten in diesem Lagenaufbau sind zur Vergrösserung der Wärmeübergangsfläche mittels
Noppen strukturiert.
Aus isolationstechnischen Gründen sind die Kühlerplatten durchgehend, d.h. gesamtflächig
mit einer Isolierschicht von einigen Zehntel mm überzogen. Das verwendete Isoliermaterial
hat eine hohe Isolationsfestigkeit bei ausreichender Wärmeleitfähigkeit und mechanischer
Druckfestigkeit. Zur Vergleichmässigung des Auflagedruckes der Spulen auf die Kühlflächen
sind letztere mit einer speziellen, relativ weichen, wärmeleitenden Kunststofffolie
belegt, die ebenfalls eine Dicke von einigen Zehntel mm aufweist.
[0016] Fig. 3A und 3B zeigen die Seitenansicht und die Draufsicht zu Fig. 3. Erkennbar sind
die Einlauf- bzw. Auslaufstutzen 9, 9' des Kühlmediums des Flachkühlers 5 sowie die
Aussparungen A.
Die erwähnten 8 Spulen eines Schenkels können als Einzelspulen gewickelt werden und
müssten dann alle einzeln - im Beispiel in Serie - geschaltet werden. Bei der ausgeführten
Drossel wurden diese störenden Serieverbindungen durch eine spezielle Wickeltechnik
vermieden. Dabei werden im Stapel übereinander liegende Spulen teilweise im Gegensinn
gewickelt, wodurch jede zweite Serieverbindung ins Spuleninnere verlagert wird. Dadurch
wird es möglich, die Serieverbindungen genau in die oben erwähnten Aussparungen des
Flachkühlers zu legen.
Ein Flachkühler 5 kann mehrere Spulen 4, 4' einer Wicklungsanordnung tragen, z.B.
jeweils 2 Spulen jeder Phase einer mehrphasigen Anordnung, wobei der Flachkühler durch
die Formgebung und die Materialwahl so gestaltet ist, dass er möglichst geringe Wirbelstromverluste
aufweist.
Vorteilhafterweise eignet sich als Flachkühlerisolation ein Kunststoff mit Füllung,
wofür ein wärmeleitendes, isolierendes Metalloxid wie z.B. Aluminiumoxid oder ein
Karbid zwischen 20 - 50% dem Kunststoff beigefügt wird.
Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Spulenscheibe (Scheibenspule) und angrenzender
Oberfläche des Flachkühlers kann eine thermisch leitende Kunststofffolie mit Dicken
von 0,1 - 0,4 mm eingesetzt werden oder eine Verklebung mit einem wärmeleitenden Kleber.
[0017] Fig. 4 zeigt das Windungpaket 11 mit 8 Scheibenspulen. Fig. 4A und 4B die entsprechenden
Seitenansicht bzw. Draufsicht. In Fig. 4A ist die einzelne Scheibenspule 4 mit ihrem
nach aussen führenden Anschluss 12 dargestellt. Der innen liegende Anschluss 13 führt
zur nächsten benachbarten Scheibenspule.
Die Scheibenspulen 4, 4' einer Phase bzw. eines Aufbaustapels werden so gewickelt,
dass aussenliegende, im Bereich des Flachkühlers liegende Verbindungen vermieden werden
und dass die innenliegenden Serieverbindungen 13 in die hierfür vorgesehenen Aussparungen
der zugeordneten Kühlerplatte passen.
[0018] Die ausgeführte Drossel zeigt infolge der getroffenen Kühlmassnahmen sowohl eine
Gewichtsreduktion, als auch eine Volumenreduktion um etwa Faktor 2,5 gegenüber einer
forciert luftgekühlten Drossel gleicher Bauleistung und konventioneller Bauart mit
röhrenförmiger Lagenwicklung.
Es ist grundsätzlich möglich, die erfindungsgemässe Kühlanordnung auch bei anderen
elektromagnetischen Komponenten anzuwenden, wie etwa bei eisenlosen Drosseln und Transformatoren
im Allgemeinen und im Besonderen bei Mittelfrequenztransformatoren.
[0019] Fig. 5 zeigt die Seitenansicht einer erfindungsgemässen Komponente mit wassergekühltem
Eisenkern. Erkennbar sind wiederum das aus einem Eisenkern bestehende Joch 3, die
Scheibenspulen 4, 4' und der Flachkühler 5. Auf beiden Seiten des Joches 3 sind zwei
Metallplatten 14, 14' vorzugsweise Aluminiumplatten angebracht, die jede endseitig
aufgeschweisste Rohre 16, vorzugsweise Aluminiumrohre aufweist. Durch die Rohre 16
wird nun ebenfalls das Kühlmedium geleitet, wodurch der Eisenkern zusätzlich effizient
gekühlt wird. Sinnvollerweise, aber nicht zwingend, handelt es sich um das gleiche
Kühlmedium wie für die Scheibenspulen. Vorteilhafterweise, aber nicht zwingend wird
das Kühlmedium zuerst durch die Scheibenspulen geführt und danach noch durch die Rohre
16. Durch eine derartige Kombination der Kühlung des Kupfers und des Eisens mit einem
einzigen Kühlmedium ergibt sich ein überaus effizienter Kühlkreislauf bzw. eine überaus
effiziente Kühlung der Komponente.
[0020] Ein Verfahren zur Herstellung der Komponente zeichnet sich dadurch aus, dass der
Flachkühler 5 mit der Scheibenspule 4 wärmeleitend verklebt wird. Dadurch bilden der
Flachkühler und die Scheibenspule eine modulare Einheit.
[0021] Verwendungen finden derartige Komponenten in wassergekühlten Stromrichteranlagen
und in Mittelfrequenzanlagen, insbesondere zur induktiven Erwärmung.
1. Flüssigkeitsgekühlte elektromagnetische Komponente, insbesondere Drossel oder Transformator,
bestehend aus mehreren scheibenförmigen Spulen mit einer oder mehreren Windungen und
dazwischen liegenden Flachkühlern, wobei mindestens 2 Scheibenspulen (4, 4') einem
Flachkühler (5) zugeordnet sind, wobei jede Scheibenspule Wicklungselemente in Form
von Windungen der Spule aufweist, von denen sich jede über eine wärmeleitende Isolierschicht
in direktem thermischen Kontakt zu den Oberflächen der Flachkühler befindet, wobei
zur Kühlung ein Kühlmedium vorgesehen ist, das durch die Isolierschicht vom Wicklungselement
potentialgetrennt ist, und wobei als Flachkühler (5) eine mehrschichtige Metall-Konstruktion
mit Innenliegender Kühlstruktur und aussenliegender Kunststoffisolation verwendet
wird, wobei diese Kunststoffschicht den Kühler vollständig umschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Konstruktion aus rostfreiem, nichtmagnelischem Stahl besteht.
2. Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff eine Füllung enthält, die den thermischen Leitwert verbessert.
3. Komponente nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Spulenscheibe (Scheibenspule) und angrenzender
Oberfläche des Flachkühlers eine thermisch leitende Kunststofffolie geringer Härte
und nachgiebigen bzw. nachgebenden Eigenschaften von einigen Zehntel mm Dicke eingesetzt
wird.
4. Komponente nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenspulen (4, 4') einer Wicklungsanordnung durch eine mechanische Pressanordnung
(6) zu engem Kontakt mit den Oberflächen des Flachkühlers (5) gezwungen werden.
5. Komponente nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenspulen (4, 4') direkt mit der Kühleroberfläche wärmeleitend verklebt
vorliegen.
6. Komponente nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenspulen (4, 4') einer Phase bzw. eines Aufbaustapels so gewickelt werden,
dass aussenliegende, im Bereich des Flachkühlers liegende Verbindungen vermieden werden
und die innenliegenden Serienverbindungen (13) in die hierfür vorgesehenen Aussparungen
einer zugeordneten Kühlerplatte passen.
7. Komponente nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Joch (3) mit Metallplatten (14, 14'), vorzugsweise Aluminiumplatten umgeben ist,
die endseitig aufgeschweisste Metallrohre (16), vorzugsweise Aluminiumrohre aufweisen,
und dass durch die Metallrohre das gleiche oder ein verschiedenes Kühlmedium geleitet
wird, wodurch sich eine effiziente Kühlung von Kupfer und Eisen ergibt.
8. Komponente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium zuerst den Flachkühler (5) passiert und erst danach die Metallrohre
(16).
9. Verwendung der Komponente nach einem der Ansprüche 1 - 8 in wassergekühlten Stromrichteranlagen.
10. Verwendung der Komponente nach einem der Ansprüche 1 - 8 in Mittelfrequenzanlagen
insbesondere zur induktiven Erwärmung.
11. Verfahren zur Herstellung der Komponente nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachkühler (5) mit der Scheibenspule (4) wärmeleitend verklebt wird und dass
dadurch eine modulare Einheit gebildet wird.
1. Liquid-cooled electromagnetic component, especially a choke or transformer, consisting
of a plurality of disc-shaped coils with one or more windings and flat coolers located
therebetween, wherein at least two disk coils (4, 4 ') are assigned to a flat cooler
(5), wherein each disk coil has winding elements in form of windings of the coil,
each of which is in direct thermal contact with the surfaces of the flat coolers via
a heat-conducting insulating layer, wherein a cooling medium is provided for cooling,
which is potential-isolated from the winding element by the insulating layer, and
wherein the flat cooler (5) a multi-layer metal construction having an internal cooling
structure and external plastic insulation is used, wherein said plastic layer completely
surrounds the cooler, characterized in, characterized in that the metal structure consists of stainless, non-magnetic steel.
2. Component according to claim 1, characterized in that the plastic contains a filling which improves the thermal conductivity.
3. Component according to one of claims 1 - 2, characterized in that, in order to improve the heat transfer between the coil disk (disk coil) and adjoining
surface of the flat cooler a thermally conductive plastic film of low hardness and
yielding or yielding properties of a few tenths of a mm thickness is installed.
4. Component according to one of claims 1 - 3, characterized in that the disc coils (4, 4') of a winding arrangement are forced into close contact with
the surfaces of the flat cooler by means of a mechanical pressing arrangement (6).
5. Component according to one of claims 1 - 4, characterized in that the disc coils (4, 4') are directly bonded to the radiator surface in a heat-conducting
manner.
6. Component according to one of claims 1 - 5, characterized in that the disc coils (4, 4') of a phase or build-up stack are coiled in such a way that
external connections lying in the region of the flat cooler are avoided and that the
internal series connections (13) fit into the recesses of an associated radiator plate
provided for this purpose.
7. Component according to one of claims 1 - 6, characterized in that a yoke (3) is surrounded by metal plates (14,14'), preferably aluminum plates, which
have metal tubes welded at the ends (16), preferably aluminum tubes, and that the
same or a different cooling medium is guided through the metal tubes, whereby an efficient
cooling of copper and iron results.
8. Component according to claim 7, characterized in that the cooling medium passes initially through the flat cooler (5), and only thereafter
the metal tubes (16).
9. Use of the component according to one of claims 1-8 in water-cooled converter systems.
10. Use of the component according to one of claims 1 -8 in medium-frequency systems,
in particular for inductive heating.
11. Method for producing the component according to one of claims 1 - 8, characterized in that the flat cooler (5) is adhesively bonded in a heat-conducting manner to the disk
coil (4) and in that a modular unit is thereby formed.
1. Composant électromagnétique refroidi par liquide, notamment inductance ou transformateur,
constitué de plusieurs bobines en forme de disque avec une ou plusieurs spires et
des refroidisseurs plats situés entre celles-ci, au moins 2 bobines en disques (4,
4') étant associées à un refroidisseur plat (5), chaque bobine en disque comportant
des éléments d'enroulement sous la forme de spires de la bobine, dont chacune se trouve
en contact thermique direct par l'intermédiaire d'une couche isolante conductrice
de chaleur avec les surfaces du refroidisseur plat, pour le refroidissement étant
prévu un milieu réfrigérant qui est séparé en potentiel par la couche isolante de
l'élément d'enroulement et en tant que refroidisseur plat (5) étant utilisée une construction
métallique multicouches avec structure réfrigérante interne et isolation en matière
plastique externe, ladite couche de matière plastique entourant totalement le refroidisseur,
caractérisé en ce que la construction métallique est constituée d'acier inoxydable non magnétique.
2. Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique contient un remplissage qui améliore la conductance thermique.
3. Composant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que pour améliorer le transfert thermique entre le disque de la bobine (bobine en disque)
et la surface adjacente du refroidisseur plat, on utilise un film en matière plastique
conducteur thermique de faible dureté et doté de propriétés élastiques ou flexibles,
d'une épaisseur de quelques dixièmes de mm.
4. Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bobines en disques (4, 4') d'un ensemble d'enroulement sont forcées par un ensemble
de pressage (6) mécanique en contact étroit avec les surfaces du refroidisseur plat
(5).
5. Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les bobines en disques (4, 4') se présentent en étant directement collées de manière
thermo-conductrice sur la surface du refroidisseur.
6. Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bobines en disques (4, 4') d'une phase ou d'une pile de structure sont enroulées
de sorte à éviter des liaisons extérieures, situées dans la région du refroidisseur
plat et que les liaisons sérielles internes (13) s'adaptent dans les évidements prévus
à cet effet d'une plaque de refroidisseur associée.
7. Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un induit (3) est entouré de plaques métalliques (14, 14'), de préférence de plaques
d'aluminium qui comportent des tubes métalliques (16), de préférence des tubes d'aluminium
soudés sur leur extrémité et en ce qu'à travers les tubes métalliques, on fait passer le même milieu réfrigérant ou un milieu
réfrigérant différent, ce qui donne lieu à un refroidissement efficient du cuivre
et du fer.
8. Composant selon la revendication 7, caractérisé en ce que le milieu réfrigérant traverse d'abord le refroidisseur plat (5) et ensuite seulement
les tubes métalliques (16).
9. Utilisation du composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans des
dispositifs convertisseurs de courant refroidis par eau.
10. Utilisation du composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans des
dispositifs à moyenne fréquence, notamment pour l'échauffement par induction.
11. Procédé destiné à fabriquer le composant selon l'une quelconque des revendications
1 à 8, caractérisé en ce qu'on colle le refroidisseur plat (5) de manière à ce qu'il soit conducteur thermique
avec la bobine en disque (4) et en ce qu'on créé ainsi une unité modulaire.
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