Claims (6)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Elektrische Spule, insbesondere für die Glättung in Stromrichteranlagen, mit einer Wicklung aus Litzendraht, der aus einer grösseren Anzahl von Leitersträngen besteht, welche schlauchförmig in einer solchen Weise miteinander verflochten sind, dass die einzelnen Leiterstränge ihre Lage am Umfang des Schlauches so weit wechseln, dass sie mindestens auf die Länge einer Windung der Wicklung jeweils jede mögliche Lage zur Schlauchachse einnehmen, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Wicklung (1) ein von einem Kühlmittel durchströmbares Rohr (4) mitgewickelt ist, das ein abgeflachtes Profil besitzt, mit der Wicklung engen Kontakt hat und aus einem amagnetischen, elektrisch isolierenden Material besteht.1. Electrical coil, in particular for smoothing in power converter systems, with a winding of stranded wire, which consists of a large number of conductor strands, which are braided together in such a way that the individual conductor strands change their position on the circumference of the hose to such an extent that they occupy every possible position relative to the hose axis at least over the length of one turn of the winding, characterized in that a pipe (4) through which a coolant can flow and which has a flattened profile is also wound with the winding (1). close contact and is made of a non-magnetic, electrically insulating material.
2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (4) ein Rechteckprofil besitzt.2. Coil according to Claim 1, characterized in that the tube (4) has a rectangular profile.
3. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Seiten des Rohres (4) eben, bikonkav oder bikonvex ausgebildet sind.3. Coil according to Claim 1, characterized in that the long sides of the tube (4) are flat, biconcave or biconvex.
4. Spule nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (4) ein Mehrkammer-Rohr mit inneren Stützstegen (6) ist und eine dünne Wanddicke besitzt.4. Coil according to one of Claims 1, 2 or 3, characterized in that the tube (4) is a multi-chamber tube with inner support webs (6) and has a thin wall thickness.
5. Spule nach einem der Ansprüche 1,2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (4) aus einem thermisch stabilen, thermoplastischen Kunststoff besteht.5. Coil according to one of claims 1,2,3 or 4, characterized in that the tube (4) consists of a thermally stable, thermoplastic material.
6. Spule nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Giessharz (9) vakuumvergossen ist.6. Coil according to Claims 1 to 5, characterized in that it is vacuum-cast with a casting resin (9).
Die Erfindung betrifft eine elektrische Spule, insbesondere für die Glättung in Stromrichteranlagen, mit einer Wicklung aus Litzendraht, der aus einer grösseren Anzahl von Leitersträngen besteht, welche schlauchförmig in einer solchen Weise miteinander verflochten sind, dass die einzelnen Leiterstränge ihre Lage am Umfang des Schlauches soweit wechseln, dass sie mindestens auf die Länge einer Windung der Wicklung jeweils jede mögliche Lage zur Schlauchachse einnehmen.The invention relates to an electrical coil, in particular for smoothing in power converter systems, with a winding made of stranded wire, which consists of a large number of conductor strands which are braided together in a tubular manner in such a way that the individual conductor strands are positioned on the circumference of the hose so far change so that they assume every possible position relative to the hose axis at least over the length of one turn of the winding.
Eine derartige Spule bringt eine Verringerung der Stromverdrängungseffekte und damit eine Verringerung der Stromwärmeverluste. Dadurch lässt sich die Spule räumlich und ge-wichtsmässig verkleinern, wodurch sich auch eine Verbilli-gung ergibt. Ein weiterer Vorteil der bei der bekannten Spule verwendeten geflochtenen Litzenleiter besteht darin, dass der Querschnitt in besonders einfacher Weise den gewünschten Bedingungen angepasst werden kann. Insbesondere kann der Querschnitt die Form eines flachen Rechtecks erhalten. Trotz der Veränderung der Querschnittsform bleiben die guten Hochfrequenzeigenschaften erhalten.Such a coil brings about a reduction in the current displacement effects and thus a reduction in the current heat losses. As a result, the coil can be made smaller in terms of space and weight, which also makes it cheaper. A further advantage of the braided stranded conductors used in the known coil is that the cross section can be adapted to the desired conditions in a particularly simple manner. In particular, the cross section can be given the shape of a flat rectangle. Despite the change in cross-sectional shape, the good high-frequency properties are retained.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Spule dahingehend weiterzubilden, dass die in den Litzenleitern entstehende Stromwärme noch besser abgeführt werden kann.The present invention is based on the object of further developing such a coil in such a way that the current heat generated in the stranded conductors can be dissipated even better.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mit der Wicklung ein von einem Kühlmittel durchströmbares Rohr mitgewickelt ist, das ein abgeflachtes Profil besitzt, mit der Wicklung engen Kontakt hat und aus einem amagnetischen, elektrisch isolierenden Material besteht.This object is achieved in that a tube through which a coolant can flow is also wound with the winding, which has a flattened profile, is in close contact with the winding and consists of a non-magnetic, electrically insulating material.
Damit ergeben sich die Vorteile, dass die in der Wicklung entstehende Wärme noch besser abgeführt werden kann, da Flüssigkeitskühlung anstelle der bisher verwendeten Luftkühlung möglich ist. Zur Kühlung können ausserdem nicht nur isolierende Flüssigkeiten, sondern auch Wasser verwendet werden, da die Kühlflüssigkeit mit der Wicklung keinen Kontakt hat. Da das Kühlprofil aus einem elektrisch isolierenden und amagnetischen Material besteht, werden in ihm keine Wirbelströme induziert und somit keine zusätzlichen Verluste erzeugt. Die Litze besteht vorzugsweise aus feinsten Drähtchen von ca. 0,1 mm Durchmesser und schmiegt sich somit sehr gut an das Kühlprofil an, so dass ein guter thermischer Kontakt besteht. Dadurch, dass die Litze im Verhältnis zu ihrer Dicke sehr breit gedrückt werden kann, ist der Wärmeweg in der Litze kurz und die wärmeübertragende Fläche sehr gross. Die erfindungsgemässe Spule kann somit wesentlich höher belastet werden als eine herkömmliche Spule, die selbst schon sehr hoch belastbar sein kann.This results in the advantages that the heat generated in the winding can be dissipated even better, since liquid cooling is possible instead of the air cooling previously used. In addition, not only insulating liquids but also water can be used for cooling, since the cooling liquid has no contact with the winding. Since the cooling profile consists of an electrically insulating and non-magnetic material, no eddy currents are induced in it and therefore no additional losses are generated. The stranded wire preferably consists of the finest wires with a diameter of approx. 0.1 mm and thus fits very well to the cooling profile, so that there is good thermal contact. Because the stranded wire can be pressed very wide in relation to its thickness, the heat path in the stranded wire is short and the heat-transferring surface is very large. The coil according to the invention can thus be subjected to significantly higher loads than a conventional coil, which itself can already be subjected to very high loads.
Vorzugsweise besitzt das Kühlrohr ein Rechteckprofil, wobei die langen Seiten entweder eben, bikonkav oder bikonvex geformt sein können. Die jeweilige Form des Kühlprofils wird entsprechend der Bedürfnisse der Wicklung gewählt. Vorzugsweise ist die Wanddicke des Kühlrohrs dünn und das Rohr als Mehrkammer-Rohr mit inneren Stützstegen ausgebildet. Dadurch bleibt der thermische Widerstand zwischen Wicklung und Kühlmittel klein und es besteht trotzdem nicht die Gefahr, dass das Kühlrohr durch den Wickelzug zusammengedrückt wird.The cooling tube preferably has a rectangular profile, with the long sides being able to be either flat, biconcave or biconvex in shape. The respective form of the cooling profile is selected according to the needs of the winding. The wall thickness of the cooling tube is preferably thin and the tube is designed as a multi-chamber tube with inner support webs. As a result, the thermal resistance between the winding and the coolant remains low and there is still no risk of the cooling tube being compressed by the winding tension.
Vorzugsweise besteht das Rohr aus einem thermisch stabilen thermoplastischen Kunststoff. Derartiges Kunststoffmaterial ist ausreichend biegsam, um zusammen mit der Wicklung aufgewickelt zu werden.The tube preferably consists of a thermally stable thermoplastic material. Such plastic material is sufficiently flexible to be wound up together with the coil.
Vorzugsweise ist die fertig gewickelte Spule mit einem Giessharz vakuumvergossen. Damit wird ein guter thermischer Kontakt sowohl der Litzendrähte untereinander als auch mit dem Kühlprofil erzeugt.The finished coil is preferably vacuum-cast with a casting resin. This creates good thermal contact both between the stranded wires and with the cooling profile.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Based on the drawing, the invention will be explained in more detail in the form of an exemplary embodiment.
Fig. 1 zeigt eine Spule in Draufsicht, geschnitten entlang der Linie I-I der Fig. 2.Fig. 1 shows a coil in plan view, sectioned along line I-I of Fig. 2.
Fig. 2 zeigt eine Spule in Seitenansicht, teilweise geschnitten entlang der Linie II-II der Fig. 1.Fig. 2 shows a spool in side view, partially sectioned along the line II-II of Fig. 1.
Man erkennt eine Wicklung 1 aus hochflexibler, geflochtener Litze mit angelöteten elektrischen Anschlüssen 2,3, die gemeinsam mit einem Kühlrohr 4, gewickelt ist. Das aus einem hochtemperaturfesten Thermoplast hergestellte Rohr 4 besitzt eine dünne Aussenwand 5, damit der thermische Widerstand klein bleibt. Damit das Rohr 4 durch den Wickelzug nicht zusammengedrückt wird, ist es mit innenliegenden Stegen 6 versteift. Dadurch erhält das Rohr 4 mehrere Kammern. Als Anschlüsse zur Zuführung der Kühlflüssigkeit sind Schlauchtüllen 7,8 aus Kunststoff vorgesehen, die an das Ende 10 des Kühlrohrs 4 angeschweisst sind. Die Spule wurde nach dem Wickeln von Wicklung 1 und Kühlrohr 4 in einer Form mit Giessharz 9 umgössen. Das geschieht unter Vakuum, damit ein guter thermischer Kontakt sowohl der Litzendrähte untereinander als auch mit dem Kühlprofil erfolgt.You can see a winding 1 made of highly flexible, braided wire with soldered electrical connections 2.3, which is wound together with a cooling tube 4. The tube 4 made of a high-temperature-resistant thermoplastic has a thin outer wall 5 so that the thermal resistance remains low. So that the tube 4 is not compressed by the winding tension, it is reinforced with internal webs 6 . This gives the tube 4 multiple chambers. Hose nozzles 7 , 8 made of plastic, which are welded to the end 10 of the cooling pipe 4 , are provided as connections for supplying the cooling liquid. After the winding 1 and cooling tube 4 had been wound, the coil was cast in a mold with casting resin 9 . This is done under vacuum so that there is good thermal contact both between the stranded wires and with the cooling profile.
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1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings