DE102012208545A1

DE102012208545A1 - Water-cooled electrical coil for e.g. electrical throttle and electrical transformer, has cooling arrangement comprising cooling conduit with cooling conduit wall for passing cooling fluid, and cooling structure arranged outside on winding

Info

Publication number: DE102012208545A1
Application number: DE201210208545
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schmidbauer; Dominik Reichl
Original assignee: SCHMIDBAUER TRANSFORMATOREN und GERAETEBAU GmbH; Schmidbauer Transformatoren und Geratebau GmbH
Current assignee: SCHMIDBAUER TRANSFORMATOREN und GERAETEBAU GmbH; Schmidbauer Transformatoren und Geratebau GmbH
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2013-11-28

Abstract

The coil (1) has an inductive effective winding (7) with an electric conductor (5) and a cooling arrangement for cooling of the winding. The cooling arrangement comprises a tubular cooling conduit (9) i.e. flexible hose, with a cooling conduit wall for passing a cooling fluid, which is formed for a wound cooling structure. The wound cooling structure is arranged outside on the inductive effective winding. A portion of the cooling conduit is wound in a constantly winding direction. The hose is made of supplementary metallic powders or metal fibers. The winding and the cooling arrangement is rectangular or quadratic. Independent claims are also included for the following: (1) a method for cooling an electrical coil (2) a method for manufacturing an electrical coil.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Spule umfassend eine induktiv wirksame Wicklung mit einem elektrischen Leiter und eine Kühlanordnung zur Kühlung der Wicklung. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Drossel und einen elektrischen Transformator. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Kühlverfahren zum Kühlen einer elektrischen Spule sowie ein Herstellungsverfahren für eine elektrische Spule.The present invention relates to an electrical coil comprising an inductively active winding with an electrical conductor and a cooling arrangement for cooling the winding. Further, the present invention relates to an electric reactor and an electric transformer. In addition, the present invention relates to a cooling method for cooling an electric coil and a manufacturing method for an electric coil.

Im Stand der Technik ist die Kühlung von Spulen mit einer Taschenkühlung bekannt. Dabei wird kaltes Kühlfluid aus Kühltaschen, die außen auf die Oberfläche einer Wicklung aufgesetzt sind, in die Wicklung eingeleitet, wodurch diese gekühlt wird. Es ist bekannt, dazu Kühlkanäle auszubilden, die durch die Wicklung verlaufen, mit denen Kühlfluid verteilt oder gesammelt wird. Das Kühlkonzept mit Kühltaschen erfordert, dass die Wicklung ausreichend durchlässig ist, um das Kühlfluid an den Kühltaschen zu einer oder mehreren Austrittsstellen zu führen. Da sich das Kühlfluid in der Spule ohne Führung frei bewegt, muss die Spule ringsum geeignet abgedichtet bzw. angeschlossen sein, in einem Ablaufbehältnis stehen oder dergleichen. Dies führt nachteilig zu erheblichen Einschränkungen der Einsatzmöglichkeiten bzw. zu erhöhtem Herstellaufwand.In the prior art, the cooling of coils with a pocket cooling is known. In this case, cold cooling fluid from cooling pockets, which are placed externally on the surface of a winding, introduced into the winding, whereby it is cooled. It is known to form cooling channels that extend through the winding, with which cooling fluid is distributed or collected. The cooling concept with cooling pockets requires that the winding be sufficiently permeable to guide the cooling fluid at the cooling pockets to one or more exit points. Since the cooling fluid moves freely in the spool without a guide, the spool must be suitably sealed around, in a drain box, or the like. This leads disadvantageously to considerable limitations of the possible applications or to increased manufacturing costs.

Aus der WO 2009/046733 A1 ist weiter bekannt, in einem elektrischen Wicklungskörper gerade Kühlkanäle zur konvektiven Durchströmung mit Luft einzubringen. Diese Kühlkanäle können über den Wicklungskörper hinaus verlängert werden, indem in die Kühlkanäle gerade, rohrförmige Verlänerungselemente eingeschoben werden. Dies verstärkt eine Kaminwirkung der Kühlkanäle. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass durch die Geradheit des Kühlkanals mit einem einzelnen Kühlkanal nur ein geringer Teil der gesamten Abwärme abgeführt werden kann. Dies erfordert sehr viele Kühlkanäle, die unter Umständen aufwendig zu einem gemeinsamen Anschluss zusammengeführt werden müssen. Zudem ist die Herstellung relativ aufwendig, zum Beispiel müssen Dorne mit in die Spule eingewickelt werden, um die herum die elektrischen Leiter geformt werden müssen. Schließlich müssen diese Dorne aus der fertigen Wicklung gezogen werden, ohne eine Isolierung der elektrischen Leiter zu beschädigen. Die Kühlleistung eines solchen Kanals ist somit gering und die Herstellung aufwendig.From the WO 2009/046733 A1 is also known to introduce just in an electrical winding body cooling channels for convective flow with air. These cooling channels can be extended beyond the winding body by straight, tubular extension elements are inserted into the cooling channels. This enhances a chimney effect of the cooling channels. A disadvantage of this solution is that only a small part of the total waste heat can be dissipated by the straightness of the cooling channel with a single cooling channel. This requires a great many cooling channels, which may have to be combined in a complicated manner to a common connection. In addition, the production is relatively expensive, for example, mandrels must be wrapped in the coil around which the electrical conductors must be formed. Finally, these mandrels must be pulled out of the finished coil without damaging insulation of the electrical conductors. The cooling capacity of such a channel is thus low and the production consuming.

Weiter ist im Stand der Technik bekannt, induktiv wirksame elektrische Wicklungen aus Kupfer-Hohlleitern herzustellen. Durch einen solchen Kupfer-Hohlleiter kann zusätzlich zu elektrischem Strom im Inneren ein Kühlfluid geleitet werden, um die in der Wicklung entstehende Wärme abzuführen. Das Biegen von metallischen Rohren ist im Vergleich zu Vollmaterial mit dem selben Querschnitt nur mit erheblich größerem Krafteinsatz möglich und verlangt entsprechend schwere und teure Wickelmaschinen. Zudem ist durch die begrenzte Möglichkeit, das Rohrmaterial zu verformen, eine Grenze bezüglich der Gestaltungsfreiheit gegeben. Eine optimale Auslegung in Bezug auf den Strömungswiderstand bzw. den inneren Rohrdurchmesser und den zur Stromleitung benötigten Rohrwandquerschnitt ist daher nicht immer möglich.It is also known in the prior art to produce inductively effective electrical windings of copper waveguides. By means of such a copper waveguide, a cooling fluid can be conducted in the interior in addition to electrical current in order to dissipate the heat generated in the winding. The bending of metallic pipes is compared to solid material with the same cross-section only possible with much greater force and requires correspondingly heavy and expensive winding machines. In addition, given the limited ability to deform the pipe material, a limit on the freedom of design given. An optimal design with respect to the flow resistance or the inner pipe diameter and the pipe wall cross-section required for the power line is therefore not always possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfache und kostengünstig herzustellende Kühlanordnung bereitzustellen, mit der eine effektive Kühlung möglich ist.Object of the present invention is therefore to provide a simple and inexpensive to manufacture cooling arrangement, with the effective cooling is possible.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine elektrische Spule mit einer Kühlanordnung zu versehen, die wenigstens eine schlauchförmige Kühlleitung mit einer Kühlleitungswand zur Durchströmung mit einem Kühlfluid aufweist, wobei die Kühlleitung zu einer gewundenen Kühlstruktur geformt ist, und wobei diese gewundene Kühlstruktur außen auf der induktiv wirksamen Wicklung und/oder die induktiv wirksame Wicklung durchsetzend angeordnet ist.According to the invention, it is proposed to provide an electrical coil with a cooling arrangement having at least one tubular cooling line with a cooling line wall for flowing through with a cooling fluid, wherein the cooling line is formed into a tortuous cooling structure, and wherein this spiral cooling structure on the outside of the inductively active winding and / or the inductively active winding is arranged to pass through.

Durch die getrennte Ausführung der induktiv wirksamen Wicklung von der Kühlanordnung mit einer schlauchförmigen Kühlleitung mit einer Kühlleitungswandlung kann die elektrische Spule in ihren elektrischen Eigenschaften weitestgehend unabhängig von den Kühleigenschaften der Kühlanordnung gestaltet werden. Dabei wird das Kühlfluid in der Kühlleitung, die eine eigene Kühlleitungswand aufweist, geführt, so dass die elektrische Spule keinen Einschränkungen bezüglich ihres Einsatzes oder hinsichtlich der Gefahr von Kühlfluidverlust unterliegt. Der Anschlussaufwand ist gering. Zudem ergibt sich ein weiterer Freiheitsgrad bei der Gestaltung der Spule dahingehend, dass durch die Positionierung und Form des Kühlschlauchs an kritischen Stellen vermehrt Wärme abgeführt oder an besonders unkritischen nur wenig oder keine Wärme abgeführt werden kann. Unter einer schlauchförmigen Kühlleitung wird grundsätzlich ein mehr oder weniger flexibles, aber auch ein starres rohr- oder schlauchförmiges Element verstanden. Im Falle der Verwendung einer flexiblen oder leicht biegbaren, schlauchförmigen Kühlleitung ist außerdem die Herstellung einer entsprechenden Spule stark vereinfacht, so dass eine solche Spule kostengünstig hergestellt werden kann. Die Bereitstellung einer schlauchförmigen Kühlleitung in Form einer gewundenen Kühlstruktur ermöglicht, dass sich die schlauchförmige Kühlleitung leicht an eine meist wenigstens teilweise gebogene Oberfläche einer Wicklung anpassen lässt. In einem Ausführungsbeispiel kann die schlauchförmige Kühlleitung um eine Windungsmitte herum gewunden ausgeführt sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann sie mäanderförmig auf der Oberfläche oder im Inneren einer Wicklung verlegt sein. In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel, in dem die Wicklung um einen ringförmigen Kern herum ausgeführt ist (Ringkernspule), kann die schlauchförmige Kühlleitung ebenfalls auf einer Torusfläche um diesen Kern gewickelt sein. Alternativ kann die schlauchförmige Kühlleitung in Umfangsrichtung des ringförmigen Wickelkerns um diesen herum und dabei an der Außen-, Ober- und Unterseite sowie entlang des Inneren des Wickelkerns gewunden sein. Durch die gewundene Kühlstruktur und die entsprechende Anpassung kann insbesondere von der Oberfläche einer Wicklung optimal Wärme abgeführt werden. Die schlauchförmige Kühlleitung kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel um eine gerade oder gekrümmt gedachte, somit nichtmaterielle Wicklungsachse herum gewunden sein. Die Erfindung kann bei vielerlei Spulentypen angewendet werden, insbesondere bei zylindrischen Spulen mit und ohne Kern, Spulen mit rechteckigem Kern und entsprechend näherungsweise rechteckiger Wicklungsform sowie bei torusförmigen Wicklungen von Ringkernspulen oder solchen Wicklungen ohne Kern. Die Erfindung ist insbesondere für den Bereich der Leistungselektronik sowie der Antriebstechnik geeignet. Ganz besonders geeignet ist die Erfindung für Windkraft-Umrichter und Fotovoltaik-Umrichter. Entsprechende Spulen können kostengünstig hergestellt werden und als stationäre Bauteile problemlos mit Wasser oder Öl als Kühlfluid versorgt werden. Auch bei einer Form der Wicklung, bei der der elektrische Leiter zumindest teilweise oder näherungsweise parallel zu einem Kern ausgerichtet ist, wie es etwa bei einer Ankerwicklung der Fall ist, kann die erfindungsgemäße Kühlanordnung eingesetzt werden. Die Wicklungsmitte ist als ein Punkt oder als ein zusammenhängender Bereich und die Wicklungsachse als eine gedachte Linie oder ein langgestreckter Bereich anzusehen.Due to the separate embodiment of the inductively active winding of the cooling arrangement with a tubular cooling line with a cooling line conversion, the electrical coil can be designed largely independent of the cooling properties of the cooling arrangement in electrical properties. In this case, the cooling fluid in the cooling line, which has its own cooling pipe wall, out, so that the electric coil is not subject to any restrictions on their use or in terms of the risk of cooling fluid loss. The connection costs are low. In addition, there is a further degree of freedom in the design of the coil to the effect that dissipated by the positioning and shape of the cooling hose at critical points more heat or can be dissipated in particularly uncritical little or no heat. Under a tubular cooling pipe is basically understood a more or less flexible, but also a rigid tubular or tubular element. In the case of using a flexible or easily bendable, tubular cooling line, moreover, the production of a corresponding coil is greatly simplified, so that such a coil can be produced inexpensively. The provision of a tubular cooling duct in the form of a tortuous cooling structure allows the tubular cooling duct to be easily adapted to a usually at least partially curved surface of a coil. In one embodiment, the tubular cooling line can be wound around a winding center around. In a further embodiment, it may meander on the surface or in the Be routed inside a winding. In still another embodiment, in which the winding is formed around an annular core (toroidal coil), the tubular cooling duct may also be wound on a torus surface around this core. Alternatively, the tubular cooling duct may be wound around it in the circumferential direction of the annular winding core and thereby on the outer, upper and lower sides as well as along the interior of the winding core. Due to the tortuous cooling structure and the corresponding adaptation, heat can be dissipated optimally in particular from the surface of a winding. The tubular cooling line can be wound in an alternative embodiment around a straight or curved imaginary, thus non-material winding axis around. The invention can be applied to many coil types, in particular cylindrical and non-core coils, rectangular core coils and correspondingly approximately rectangular coil form, and toroidal coils of toroidal coil coils or coils without a core. The invention is particularly suitable for the field of power electronics and drive technology. The invention is particularly suitable for wind power converters and photovoltaic inverters. Corresponding coils can be produced inexpensively and can be supplied as stationary components easily with water or oil as cooling fluid. Even with a form of winding in which the electrical conductor is at least partially or approximately aligned parallel to a core, as is the case for example with an armature winding, the cooling arrangement according to the invention can be used. The winding center is to be regarded as a point or as a contiguous area and the winding axis as an imaginary line or an elongate area.

Vorzugsweise ist die Kühlleitung über wenigstens eine Umwindung der Wicklungsmitte an der Außenoberfläche der Wicklung und/oder innerhalb der Wicklung angeordnet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Kühlleitung zumindest abschnittsweise um die Wicklungsmitte gewunden an der Außenoberfläche der Wicklung und/oder innerhalb der Wicklung angeordnet sein.Preferably, the cooling line is arranged over at least one winding of the winding center on the outer surface of the winding and / or within the winding. In a further exemplary embodiment, the cooling line can be arranged, at least in sections, around the winding center wound on the outer surface of the winding and / or within the winding.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Spule mehrere Kühlleitungen auf.In one embodiment of the invention, the coil has a plurality of cooling lines.

Die Verwendung von mehreren Kühlleitungen bietet mehr Freiheitsgrade bei der Auslegung der Kühlung der Spule. Da sich das Kühlfluid beim Durchlaufen der schlauchförmigen Kühlleitung allmählich erwärmt, werden Teile der Wicklung, die von einem in Durchströmungsrichtung weiter hinten liegenden Teil der schlauchförmigen Kühlleitung gekühlt werden, von wärmerem Kühlfluid und somit schlechter gekühlt. Die Verwendung mehrerer schlauchförmiger Kühlleitungen ermöglicht somit, in einem Gebiet sowohl kühles Kühlfluid in einer der Kühlleitungen und wärmeres Kühlfluid in einer der anderen Kühlleitungen zuzuführen. Dadurch wird eine Auslegung der Kühlanordnung ermöglicht, mit der eine insgesamt gleichmäßigere Kühlung der Wicklung möglich ist. Als eine von mehreren Kühlleitungen wird dabei ein Abschnitt einer Kühlleitung ohne Unterbrechung, Abzweigung oder Zusammenführung mit einer anderen Kühlleitung angesehen.The use of multiple cooling lines provides more freedom in designing coil cooling. As the cooling fluid gradually heats up as it passes through the tubular cooling duct, portions of the coil which are cooled by a downstream portion of the tubular cooling duct are cooled by warmer cooling fluid and thus less well. The use of multiple tubular cooling conduits thus makes it possible to supply both cool cooling fluid in one of the cooling lines and warmer cooling fluid in one of the other cooling lines in one area. As a result, an interpretation of the cooling arrangement is made possible with the overall uniform cooling of the winding is possible. In this case, one section of a cooling line is considered as one of a plurality of cooling lines without interruption, diversion or merging with another cooling line.

In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens ein Abschnitt einer Kühlleitung in einer im Wesentlichen konstanten Windungsrichtung gewunden.In another embodiment, at least a portion of a cooling conduit is wound in a substantially constant winding direction.

Vorzugsweise ist die Windungsrichtung über mindestens einen Umlauf um eine Wicklungsmitte oder eine Wicklungsachse konstant, und besonders bevorzugt ist die Windungsrichtung einer oder mehrerer Kühlleitungen über eine gesamte Außenumfangsfläche einer Wicklung konstant.Preferably, the winding direction is constant over at least one revolution about a winding center or a winding axis, and particularly preferably the winding direction of one or more cooling pipes is constant over an entire outer circumferential surface of a winding.

Durch die konstante Windungsrichtung über mehrere Umläufe lässt sich eine gleichmäßige Überdeckung einer Außenfläche einer Wicklung und damit eine gleichmäßige Wärmeabfuhr erreichen. Gleiches gilt auch, wenn die Kühlanordnung auf einer Fläche im Inneren der Wicklung verläuft. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Form der Außenoberfläche der induktiv wirksamen Wicklung von der Kühlanordnung mit der schlauchförmigen Kühlleitung nachgebildet.Due to the constant winding direction over several revolutions, a uniform covering of an outer surface of a winding and thus a uniform heat dissipation can be achieved. The same applies if the cooling arrangement extends on a surface inside the winding. In another embodiment, the shape of the outer surface of the inductively active winding of the cooling arrangement with the tubular cooling line is modeled.

In einer weiteren Ausführungsform überdecken eine oder mehrere Kühlleitungen eine Außenoberfläche der Wicklung vollständig.In another embodiment, one or more cooling conduits completely cover an outer surface of the winding.

Die Außenoberfläche ist vorzugsweise eine Umfangsfläche einer zylindrischen, rechteckigen oder toroidischen Wicklung. Die Windungen der Kühlanordnung sind dabei vorzugsweise gleichartig ausgeführt. Vorzugsweise ist außerdem die Außenoberfläche lückenlos mit der Kühlanordnung überdeckt. In diesem Fall ergibt sich der Vorteil, dass die Umgebung der Spule nicht mit der unter Umständen heißen Außenoberfläche der Wicklung in Verbindung steht. Stattdessen steht sie mit der Außenoberfläche der einen oder der mehreren Kühlleitungen in Verbindung, die eine geringere Temperatur haben. Dies kann Vorteil bezüglich der Sicherheit beim Berühren der Spule sowie bezüglich der Erwärmung der Umgebung der Spule haben.The outer surface is preferably a peripheral surface of a cylindrical, rectangular or toroidal winding. The turns of the cooling arrangement are preferably carried out similar. Preferably, moreover, the outer surface is completely covered with the cooling arrangement. In this case, there is the advantage that the environment of the coil is not in communication with the possibly hot outer surface of the winding. Instead, it communicates with the outer surface of the one or more cooling ducts that have a lower temperature. This can be advantageous in terms of safety in contacting the coil and heating the environment of the coil.

In einer weiteren Ausführungsform sind alle Kühlleitungen an der Außenoberfläche der Wicklung überkeruzungsfrei mit sich selbst oder mit einer anderen Kühlleitung ausgeführt. An den Kreuzungsstellen liegen zwei Kühlleitungsabschnitte übereinander, so dass, wenn die Überkreuzng an einer Außenoberfläche der Wicklung liegt, einer davon für die Kühlung weniger wirksam ist.In a further embodiment, all the cooling lines on the outer surface of the winding are designed to be spark-free with itself or with another cooling line. At the intersections, two sections of cooling line are superimposed, so that when the crossing at a Outside surface of the winding is one of which is less effective for cooling.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Kühlleitung parallel zu wenigstens einem Teil des elektrischen Leiters der Wicklung gewunden.In a further embodiment, a cooling line is wound parallel to at least a part of the electrical conductor of the winding.

Dies ist vorteilhaft für die Herstellung der Kühlanordnung, da sie während des Wickelns der Wicklung gleichzeitig mit in die Spule eingewickelt werden kann. Das Einwickeln kann dabei optional ab dem Beginn des Wickelns des elektrischen Leiters zu der induktiv wirksamen Wicklung und vorzugsweise bis zum Ende durchgeführt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Kühlleitung während des Wickelns einer Lage der induktiv wirksamen Wicklung mit in diese Lage eingewickelt werden. In einem Ausführungsbeispiel ist diese Lage die letzte gewickelte Lage, so dass die Kühlleitung vorzugsweise an der Außenoberfläche der Wicklung zu liegen kommt. Beim Einwickeln kann die Kühlleitung direkt neben dem gewickelten elektrischen Leiter liegen. Alternativ kann die Kühlleitung beim Einwickeln auf einem bereits gewickelten Teil des elektrischen Leiters zu liegen kommen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Kühlleitung von einem gleichzeitig gewickelten elektrischen Leiter entfernt angeordnet sein.This is advantageous for the manufacture of the cooling arrangement, since it can be simultaneously wrapped in the coil during winding of the winding. The wrapping can be carried out optionally from the beginning of the winding of the electrical conductor to the inductively active winding and preferably to the end. In a further embodiment, the cooling line can be wrapped during the winding of a layer of inductively active winding in this situation. In one embodiment, this layer is the last wound layer, so that the cooling pipe preferably comes to lie on the outer surface of the winding. When wrapping, the cooling line can be directly next to the wound electrical conductor. Alternatively, the cooling line may come to lie on an already wound part of the electrical conductor during wrapping. In yet another embodiment, the cooling duct may be remote from a co-wound electrical conductor.

In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Wickeln der Kühlleitung während des Wickelns einer Lage des elektrischen Leiters mit einer anderen Vorschubgeschwindigkeit ausgeführt werden, so dass die Anzahl der Umschlingungen mit Kühlleitung von der Anzahl der Windungen des elektrischen Leiters abweicht. Insbesondere kann die Anzahl der Umschlingungen kleiner sein als die Anzahl der Windungen. Dadurch kann sich ein Abstand zwischen den Umschlingungen mit der Kühlleitung umgeben, oder es kann eine Kühlleitung mit einem größeren Durchmesser als der des elektrischen Leiters verwendet werden. Vorzugsweise sind der Vorschub für die Umschlingungen mit der Kühlleitung und der Durchmesser der Kühlleitung so gewählt, dass die Umschlingungen mit der Kühlleitung dicht nebeneinander liegen. Unabhängig von der Ausführungsform können eine oder mehrere solche Lagen in die induktiv wirksame Wicklung eingewickelt werden.In yet another embodiment, the winding of the cooling duct during winding of a layer of the electrical conductor may be performed at a different feed rate, such that the number of coils with cooling duct deviates from the number of turns of the electrical conductor. In particular, the number of wraps can be smaller than the number of turns. As a result, a distance between the wraps can be surrounded by the cooling line, or a cooling line with a larger diameter than that of the electrical conductor can be used. Preferably, the feed for the wraps with the cooling line and the diameter of the cooling line are chosen so that the wraps are close to each other with the cooling line. Regardless of the embodiment, one or more such layers may be wrapped in the inductively active winding.

In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Kühlleitung unabhängig von der induktiv wirksamen Wicklung auf die Außenoberfläche der Wicklung gewunden werden. Die Wickelleitung kann auf einer Wickelmaschine und/oder von Hand gewickelt werden.In yet another embodiment, the cooling duct may be wound onto the outer surface of the coil independently of the inductively active winding. The winding line can be wound on a winding machine and / or by hand.

In einer weiteren Ausführungsform ist die schlauchförmige Kühlleitung als flexibler Schlauch ausgebildet. Ein flexibler Schlauch ist zur Herstellung der Kühlanordnung besonders leicht zu verarbeiten.In a further embodiment, the tubular cooling line is designed as a flexible hose. A flexible hose is particularly easy to process for the preparation of the cooling arrangement.

In einer Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist das Material des Schlauchs Polyethylen, Polyamid, PTFE, Fluorkautschuk oder Polymer-Blend aus zwei oder mehr der vorgenannten Polymere und optional zusätzlich Metallpulver oder Metallfasern.In a development of the aforementioned embodiment, the material of the tube is polyethylene, polyamide, PTFE, fluororubber or polymer blend of two or more of the aforementioned polymers and optionally additionally metal powder or metal fibers.

Die genannten Materialien haben einen geringen Elastizitätsmodul und ermöglichen damit das Biegen der Schläuche mit geringen Kräften. Zudem sind die Materialien elektrisch isolierend, so dass eine Potentialfreiheit des Kühlfluids in der schlauchförmigen Kühlleitung fließenden mit guter Sicherheit gegeben ist. Dadurch kann kein elektrischer Strom aus der Spule durch das Kühlfluid abgeleitet werden. Um die thermische Leitfähigkeit der Kühlleitung zu erhöhen, können in dem polymerischen Material Metallpartikel als Metallpulver oder Metallfasern eingebracht sein. Der Anteil der Partikel ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass diese sich innerhalb des Polymers nicht berühren und somit die Isoliereigenschaften des Materials gewahrt bleiben. Vorteilhaft sind Metallpartikel oder Metallspäne nicht an der Innen- und/oder Außenoberfläche der Kühlleitung angeordnet. In noch einer weiteren Ausführungsform ist in der Wand der Kühlleitung eine metallische Spirale vorgesehen, so dass sich dadurch ein Metallanteil in dem Polymer ergibt. Durch die Spiralform wird die Flexibilität des Schlauchs nur unwesentlich beeinträchtigt. Der Metallanteil in dem Polymer erhöht die Wärmeleitfähigkeit erheblich. Die gewählten Polymermaterialien haben als Polymere einen hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten, der jedoch durch den Metallanteil noch erheblich gesteigert werden kann.The materials mentioned have a low modulus of elasticity and thus allow the bending of the tubes with little force. In addition, the materials are electrically insulating, so that a potential freedom of the cooling fluid in the tubular cooling line flowing is given with good security. As a result, no electric current can be dissipated from the coil by the cooling fluid. In order to increase the thermal conductivity of the cooling line, metal particles may be introduced as metal powder or metal fibers in the polymeric material. The proportion of particles is preferably chosen so that they do not touch within the polymer and thus the insulating properties of the material are maintained. Advantageously, metal particles or metal chips are not arranged on the inner and / or outer surface of the cooling line. In yet another embodiment, a metallic spiral is provided in the wall of the cooling line, thereby resulting in a metal content in the polymer. Due to the spiral shape, the flexibility of the hose is only slightly affected. The metal content in the polymer significantly increases the thermal conductivity. The polymer materials chosen have a high coefficient of thermal conductivity as polymers, which, however, can be considerably increased by the metal content.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Kühlleitung dünnwandig ausgeführt, bevorzugt mit einer Wandstärke kleiner als ein Viertel des Durchmessers der Kühlleitung, besonders bevorzugt kleiner als ein Achtel des Durchmessers und ganz besonders bevorzugt kleiner als ein Sechzehntel des Durchmessers. Vorzugsweise hat die Kühlleitung einen kreisrunden Querschnitt. Alternativ kann der Kühlschlauch im Wesentlichen einen Rechteckquerschnitt, vorzugsweise mit stark abgerundeten Ecken, aufweisen. Durch einen solchen Rechteckquerschnitt kann bei einer vollständigen Überdeckung einer Außenoberfläche der Wicklung eine geringere Windungsanzahl erreicht werden, was wiederum eine geringere Gesamtlänge der Kühlleitung und somit einen geringeren hydraulischen Widerstand für das Kühlfluid ergibt. Dabei wird vorzugsweise die Seite des Rechtecks mit der größeren Abmessung tangential zu der Außenoberfläche der Wicklung angeordnet. Dabei ist der Winkel der Umschlingungen der Wicklung mit der Kühlleitung vergleichsweise größer. Als Kühlfluid wird vorzugsweise Öl oder Wasser verwendet.In a further embodiment, the cooling line is made thin-walled, preferably with a wall thickness less than a quarter of the diameter of the cooling line, more preferably less than one-eighth of the diameter and most preferably less than one-sixteenth of the diameter. Preferably, the cooling line has a circular cross-section. Alternatively, the cooling hose may have a substantially rectangular cross-section, preferably with strongly rounded corners. By such a rectangular cross-section can be achieved with a complete coverage of an outer surface of the winding, a smaller number of turns, which in turn results in a smaller overall length of the cooling line and thus a lower hydraulic resistance for the cooling fluid. In this case, the side of the rectangle with the larger dimension is preferably arranged tangentially to the outer surface of the winding. The angle of the wraps of the winding with the cooling line is comparatively larger. As the cooling fluid, oil or water is preferably used.

In einer weiteren Ausführungsform sind eine erste Kühlleitung und eine zweite Kühlleitung nebeneinanderliegend um eine Wicklungsachse gewunden, wobei die erste Kühlleitung und die zweite Kühlleitung derart an einen gemeinsamen Anschluss angeschlossen sind, dass die erste Kühlleitung und die zweite Kühlleitung in zueinander entgegengesetzten Strömungsrichtungen von Kühlfluid aus dem gemeinsamen Anschluss durchströmbar sind. Durch die genannte Anordnung von zwei Kühlleitungen ergibt sich eine besonders gleichmäßige Wärmeabfuhr aus der Spule und somit eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung. Während, wie schon oben beschrieben, an einem Ende der einen Kühlleitung bereits erwärmtes Kühlfluid fließt, fließt an der selben Stelle der Kühlanordnung im entsprechenden Ende der anderen, daneben angeordneten Kühlleitung noch nicht aufgewärmtes, kühles Kühlfluid. In der Mitte beider Kühlleitungen ist das jeweilige Kühlfluid in vielen Fällen etwa gleich stark aufgewärmt. Insgesamt ergibt sich somit eine optimale Verteilung der Wärmeabfuhr. Vorzugsweise sind die beiden Kühlleitungen am Außenumfang einer zylindrischen oder rechteckigen Wicklung angeordnet. Ein gemeinsamer Anschluss beider Kühlleitungen kann die Versorgung entgegengesetzter Enden der beiden Kühlleitungen mit kühlem Kühlfluid und/oder die Abfuhr von erwärmtem Kühlfluid aus entgegengesetzten Enden der Kühlleitungen bewirken. Vorteilhaft sind beide genannten Anschlüsse in einem Anschlussmodul zusammengefasst. Die Anschlüsse bzw. das Anschlussmodul sind vorzugsweise an der Spule befestigt.In a further embodiment, a first cooling line and a second cooling line wound side by side about a winding axis, wherein the first cooling line and the second cooling line are connected to a common connection, that the first cooling line and the second cooling line can be flowed through in opposite directions of flow of cooling fluid from the common port. The aforementioned arrangement of two cooling lines results in a particularly uniform heat removal from the coil and thus a particularly uniform temperature distribution. While, as already described above, at one end of the cooling line already heated cooling fluid flows, flows at the same point of the cooling arrangement in the corresponding end of the other, adjacent cooling line not yet warmed, cool cooling fluid. In the middle of both cooling lines, the respective cooling fluid is in many cases heated approximately equally. Overall, this results in an optimal distribution of heat dissipation. Preferably, the two cooling lines are arranged on the outer circumference of a cylindrical or rectangular winding. A common connection of both cooling lines can cause the supply of opposite ends of the two cooling lines with cool cooling fluid and / or the removal of heated cooling fluid from opposite ends of the cooling lines. Advantageously, both said connections are combined in one connection module. The terminals or the connection module are preferably fastened to the coil.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine von zwei parallel gewundenen Kühlleitungen mit einem Endabschnitt an einen Versorgungsanschluss angeschlossen, und die andere Kühlleitung mit einem Endabschnitt an einen Abfuhranschluss angeschlossen, wobei die beiden Endabschnitte teilweise auf der Spule parallel zueinander angeordnet sind. Die beiden Kühlleitungen werden auf diese Weise in zueinander entgegengesetzten Richtungen durchströmt. Die beiden anderen Endabschnitte der Kühlleitungen, die an anderer Stelle der Spule ebenfalls parallel zueinander angeordnet sind, sind in einer Weiterbildung aneinander angeschlossen, sodass aus einer Kühlleitung austretendes Kühlfluid in die andere Kühlleitung eintritt. Die Verbindungsstelle kann in einem Verbindungsmodul angeordnet sein, das vorzugsweise an der Spule befestigt ist. Das Anschlussmodul und das Verbindungsmodul können jeweils dem Anschluss bzw. der Verbindung von Kühlleitungen von mehreren Spulen dienen.In another embodiment, one of two parallel-wound cooling ducts having one end portion connected to a supply port, and the other cooling duct having an end portion connected to a discharge port, wherein the two end portions are partially arranged on the spool parallel to each other. The two cooling lines are flowed through in this way in opposite directions. The two other end portions of the cooling lines, which are also arranged parallel to each other at another point of the coil, are connected to each other in a development, so that emerging from a cooling line cooling fluid enters the other cooling line. The connection point can be arranged in a connection module, which is preferably fastened to the coil. The connection module and the connection module can each serve for the connection or connection of cooling lines of several coils.

In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine Kühlleitung in einem Abschnitt mit der Wicklung durch Vergießen stoffschlüssig verbunden.In a further embodiment, at least one cooling line in a section with the winding by casting materially connected.

Durch dieses Vergießen wird die Wärmeübertragung aus der Spule in die Kühlleitung und damit in das Kühlfluid verbessert. Außerdem wird die mechanische Stabilität der Kühlanordnung verbessert. Dies kann insbesondere beim Einsatz in Windkraftanlagen, in denen die Kühlanordnung erhöhten Vibrations- und Stoßbelastungen ausgesetzt ist, vorteilhaft sein. Vorzugsweise wird eine Vergussmasse aus Polyurethan verwendet. Die Vergussmasse wird vorzugsweise im Vakuumverfahren eingebracht.By this pouring the heat transfer from the coil is improved in the cooling line and thus in the cooling fluid. In addition, the mechanical stability of the cooling arrangement is improved. This can be particularly advantageous when used in wind power plants in which the cooling arrangement is exposed to increased vibration and shock loads. Preferably, a potting compound of polyurethane is used. The potting compound is preferably introduced in a vacuum process.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Drossel vorgeschlagen, die eine Spule in einer der vorgenannten Ausführungsformen umfasst.According to a further aspect of the present invention, an electric throttle is proposed which comprises a coil in one of the aforementioned embodiments.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Transformator vorgeschlagen, der eine Spule nach einer der vorgenannten Ausführungsformen aufweist.According to yet another aspect of the present invention, an electrical transformer is proposed which comprises a coil according to one of the aforementioned embodiments.

In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kühlverfahren zum Kühlen einer elektrischen Spule vorgeschlagen, bei dem eine Kühlleitung einer Kühlanordnung einer Spule nach einer der vorgenannten Ausführungsformen mit einem Kühlfluid durchströmt wird.In yet another aspect of the present invention, a cooling method for cooling an electric coil is proposed, in which a cooling line of a cooling arrangement of a coil according to one of the aforementioned embodiments is flowed through by a cooling fluid.

In einer Ausführungsform des Kühlverfahrens weist die Kühlanordnung eine erste Kühlleitung und eine zweite Kühlleitung auf, wobei die erste Kühlleitung und die zweite Kühlleitung an einer Stelle, an der die erste und die zweite Kühlleitung benachbart und näherungsweise parallel angeordnet sind, in zueinander entgegengesetzten Strömungsrichtungen von Kühlfluid durchströmt werden.In one embodiment of the cooling method, the cooling arrangement comprises a first cooling line and a second cooling line, wherein the first cooling line and the second cooling line are disposed in opposite directions of flow of cooling fluid at a location where the first and second cooling lines are adjacent and approximately parallel be flowed through.

Vorzugsweise fließt in der ersten Kühlleitung und in der zweiten Kühlleitung der gleiche Massenstrom. Es ergeben sich die gleichen Vorteile wie oben in Bezug auf eine Spule genannt, insbesondere eine besonders gleichmäßige Wärmeverteilung in der Wicklung.Preferably, the same mass flow flows in the first cooling line and in the second cooling line. There are the same advantages as mentioned above with respect to a coil, in particular a particularly uniform heat distribution in the winding.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für eine elektrische Spule nach einer der vorgenannten Ausführungsformen vorgeschlagen, bei der eine Kühlleitung um eine Wicklungsmitte oder eine Wicklungsachse gewunden wird. Merkmale und Verfahrensschritte, die in Bezug auf eine elektrische Spule offenbart sind, können auch bei dem Herstellungsverfahren nach diesem Aspekt der Erfindung zum Einsatz kommen.In another aspect of the present invention, there is provided a manufacturing method of an electric coil according to any one of the aforementioned embodiments, wherein a cooling pipe is wound around a winding center or a winding axis. Features and method steps disclosed with respect to an electrical coil may also be used in the manufacturing method of this aspect of the invention.

Auf diese Weise kann eine Kühlanordnung einfach hergestellt werden. Insbesondere kann in einem Ausführungsbeispiel die Kühlleitung auf derselben Wickelvorrichtung gewunden werden, auf der auch der elektrische Leiter gewickelt wird. In einer weiteren Ausführungsform wird die Kühlleitung gleichzeitig mit dem elektrischen Leiter der Kühlanordnung bzw. der Wicklung zugeführt. In noch einer weiteren Ausführungsform wird, nachdem der elektrische Leiter zu einer induktiv wirksamen Wicklung gewickelt worden ist, die Kühlleitung auf einer Außenfläche der Wicklung gewunden.In this way, a cooling arrangement can be easily manufactured. In particular, in one embodiment, the cooling line can be wound on the same winding device on which the electrical conductor is wound. In a further embodiment, the cooling line is fed simultaneously with the electrical conductor of the cooling arrangement or the winding. In one more According to another embodiment, after the electrical conductor has been wound into an inductively active winding, the cooling line is wound on an outer surface of the winding.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beispielhaft und nicht einschränkend beschrieben.The invention will be described below by way of example and not limitation with reference to the attached figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer elektrischen Spule nach der Erfindung. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an electric coil according to the invention.

2 zeigt eine schematische Ansicht einer elektrischen Spule nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform. 2 shows a schematic view of an electric coil according to the invention in a second embodiment.

3 zeigt schematisch einen Querschnitt einer Ausführungsform der elektrischen Spule nach der Erfindung. 3 schematically shows a cross section of an embodiment of the electric coil according to the invention.

4 zeigt einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform der elektrischen Spule nach der Erfindung. 4 shows a cross section of another embodiment of the electric coil according to the invention.

1 zeigt schematisch und vereinfacht eine elektrische Spule 1 mit einem Kern 3. Auf den Kern 3 ist ein elektrischer Leiter 5 zu einer schematisch dargestellten Wicklung 7 gewickelt. Obwohl die Wicklung einlagig dargestellt ist, kann diese auch mehrlagig ausgeführt sein. Ebenfalls abweichend von der schematischen Darstellung kann die Wicklung 7 den Kern 3 vollständig überdecken. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine Kühlleitung 9 um die Außenoberfläche der Wicklung 7 gewunden. Die Kühlleitung 9 hat dabei eine gleichmäßige Steigung. Sie überkreuzt sich selbst nicht. Das in die Kühlleitung 9 eingeleitete Kühlfluid ist dabei kühler als die Temperatur an der Außenoberfläche der Wicklung 7. Vorzugsweise ist auch das von der Spule 1 weggeleitete Kühlfluid kühler als die Temperatur an der Außenoberfläche der Wicklung 7. Die Steigung der Windungen aus Kühlleitung weicht von der Steigung der Windungen aus elektrischem Leiter der Wicklung 7 ab. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform können die Windungen der Kühlleitung 9 unmittelbar nebeneinander oder einander berührend ausgeführt sein. Dadurch wird die Außenoberfläche der Wicklung 7 im Bereich der Windungen der Kühlleitung 9 nahezu vollständig oder vollständig überdeckt. In der gezeigten Ausführungsform hat die Kühlleitung 9 einen kreisrunden Querschnitt. Die Kühlleitung 9 umfasst PTFE. 1 shows schematically and simplified an electric coil 1 with a core 3 , At the core 3 is an electrical conductor 5 to a schematically illustrated winding 7 wound. Although the winding is shown in one layer, this can also be designed in several layers. Also deviating from the schematic representation, the winding 7 the core 3 completely cover up. In this embodiment of the invention is a cooling line 9 around the outer surface of the winding 7 wound. The cooling line 9 has a uniform slope. She does not cross herself. That in the cooling line 9 introduced cooling fluid is cooler than the temperature at the outer surface of the winding 7 , Preferably, this is also that of the coil 1 conducted cooling fluid cooler than the temperature on the outer surface of the winding 7 , The slope of the turns from the cooling duct deviates from the pitch of the turns of the electrical conductor of the winding 7 from. As an alternative to the illustrated embodiment, the windings of the cooling line 9 be executed directly next to each other or touching each other. This will cause the outer surface of the winding 7 in the area of the turns of the cooling line 9 almost completely or completely covered. In the embodiment shown, the cooling line has 9 a circular cross-section. The cooling line 9 includes PTFE.

2 zeigt schematisch eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Spule nach der Erfindung. Merkmale, die mit der in der 1 gezeigten Ausführungsform identisch sind, haben dieselben Bezugszeichen. Diesbezüglich sei auf die Merkmalsbeschreibungen der 1 verwiesen. Die in der 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten dadurch, dass eine auf der Außenoberfläche der Wicklung 7 aufgebrachte Kühlanordnung zwei Kühlleitungen 11 und 13 umfasst. Die beiden Kühlleitungen 11 und 13 sind nebeneinanderliegend nach Art eines zweigängigen Gewindes auf der Außenoberfläche der Wicklung 7 um den Kern 3 gewunden. Keine der Kühlleitungen 11 bzw. 13 überkreuzt sich mit sich selbst oder der anderen Kühlleitung. In der dargestellten Ausführungsform sind die Kühlleitungen 11 und 13 voneinander beabstandet. In einer alternativen Ausführungsform können die Kühlleitungen 11 und 13 aneinander angrenzen. Die Außenoberfläche der Wicklung 7 kann im Bereich der Kühlanordnung lückenlos von den Kühlleitungen 11 und 13 überdeckt sein. Die Kühlleitungen 11 und 13 sind mit gleicher Steigung um den Kern 3 gewunden. In der dargestellten Ausführungsform ist mit weißen Pfeilen auf die Kühlleitungen 11 bzw. 13 die Durchströmungsrichtung der Kühlleitungen 11 bzw. 13 mit Kühlfluid angegeben. Die Durchströmungsrichtungen der Kühlleitungen 11 bzw. 13 sind in dieser Ausführungsform entgegengesetzt. Dies hat den Vorteil, dass sich, wie oben beschrieben, eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung ergibt. In einer alternativen Ausführungsform können die Kühlleitungen 11 und 13 gleicher Richtung durchströmt sein. Dies vereinfacht den Anschluss der Leitungen. Durch die Verwendung zwei parallel verlaufender Leitungen verringert sich im Vergleich zu einer einzelnen Kühlleitung mit mehr Windungen der hydraulische Widerstand, den das Kühlfluid beim Durchlaufen der Kühlleitungen 11 und 13 überwinden muss. Die Kühlleitungen 11 und 13 können so ausgelegt sein, dass eine der Kühlleitungen ausreicht, um eine ausreichende Kühlung der Spule 1 sicherzustellen. Die Betriebssicherheit einer solchen Spule wird dadurch erhöht. 2 shows schematically a view of another embodiment of the electric coil according to the invention. Features with the in the 1 are identical, have the same reference numerals. In this regard, please refer to the feature descriptions of 1 directed. The in the 2 The embodiment shown differs from that in FIG 1 shown in that one on the outer surface of the winding 7 applied cooling arrangement two cooling pipes 11 and 13 includes. The two cooling pipes 11 and 13 are juxtaposed in the manner of a double-threaded thread on the outer surface of the winding 7 around the core 3 wound. None of the cooling pipes 11 respectively. 13 intersects with itself or the other cooling line. In the illustrated embodiment, the cooling lines 11 and 13 spaced apart. In an alternative embodiment, the cooling lines 11 and 13 adjoin one another. The outer surface of the winding 7 can in the area of the cooling arrangement completely from the cooling lines 11 and 13 be covered. The cooling pipes 11 and 13 are with the same slope around the core 3 wound. In the illustrated embodiment is with white arrows on the cooling lines 11 respectively. 13 the flow direction of the cooling pipes 11 respectively. 13 indicated with cooling fluid. The flow directions of the cooling pipes 11 respectively. 13 are opposite in this embodiment. This has the advantage that, as described above, results in a particularly uniform temperature distribution. In an alternative embodiment, the cooling lines 11 and 13 be flowed through the same direction. This simplifies the connection of the cables. Using two parallel conduits reduces the hydraulic resistance of the cooling fluid passing through the cooling conduits as compared to a single cooling conduit with more convolutions 11 and 13 must overcome. The cooling pipes 11 and 13 can be designed so that one of the cooling lines is sufficient to ensure adequate cooling of the coil 1 sure. The reliability of such a coil is thereby increased.

3 zeigt einen Querschnitt einer elektrischen Spule 1 in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Eine Wicklung 7 ist auf bekannte Weise um einen Kern 3 gewickelt. Auf der Außenoberfläche der Wicklung 7 ist eine Kühlvorrichtung 15 angeordnet, die aus wenigstens einer Kühlleitung besteht. Diese kühlt die Wicklung 7 an ihrem Außenumfang. Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann der Querschnitt des Kerns 3, der Wicklung 7 und der Kühlanordnung 15 im Wesentlichen rechteckig sein. Dies ist vor allem bei der Umwicklung von geblechten Kernen, beispielsweise bei Transformatoren, von Vorteil. 3 shows a cross section of an electrical coil 1 in a further embodiment of the invention. A winding 7 is a kernel in a known way 3 wound. On the outer surface of the winding 7 is a cooling device 15 arranged, which consists of at least one cooling line. This cools the winding 7 on its outer circumference. Notwithstanding the illustrated embodiment, the cross section of the core 3 , the winding 7 and the cooling arrangement 15 be substantially rectangular. This is particularly advantageous in the wrapping of corrugated cores, for example in transformers.

4 zeigt eine Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Spule 1 nach der Erfindung. Ein Kern 3 ist mit einem Teil 7 der Spule umwickelt. Auf der Außenoberfläche dieses Teils der Wicklung 7 ist eine Kühlanordnung 17 in Form einer zylindrischen Schicht um den inneren Teil der Wicklung 7 angeordnet, um diese zu kühlen. Auf der Außenoberfläche der Kühlanordnung 17 ist ein äußerer Teil der Wicklung 7 angeordnet. Die Kühlanordnung 17 aus Kühlleitung kühlt den Zentralbereich der Wicklung 7, an dem die Wärme am schlechtesten abgeleitet werden kann. 4 shows a cross section of another embodiment of the electric coil 1 according to the invention. A core 3 is with a part 7 wrapped around the spool. On the outside surface of this part of the winding 7 is a cooling arrangement 17 in the form of a cylindrical layer around the inner part of the winding 7 arranged to cool these. On the Outer surface of the cooling arrangement 17 is an outer part of the winding 7 arranged. The cooling arrangement 17 from cooling line cools the central area of the winding 7 where the heat can be dissipated worst.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Kühlanordnung 17 auch zwischen dem Kern 3 und der Wicklung 7 angeordnet sein. Dies kann vorteilhaft sein, wenn durch Betrieb mit hohen Frequenzen der Kern durch Ummagnetisierungsverluste aufgeheizt wird. In noch einer weiteren Ausführungsform können mehrere zylinderförmige Kühlanordnungen 17 mit verschiedenen Durchmessern an mehreren Stellen am Innenumfang, im Inneren oder am Außenumfang der Wicklung 7 angeordnet sein. In einer weiteren Abwandlung der in 4 dargestellten oder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist der Kern 3 im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch ausgeführt und von einer entsprechend rechteckigen oder quadratischen Wicklung 7 bzw. einer oder mehreren entsprechend rechteckigen oder quadratischen Kühlanordnungen 17 umgeben.In an alternative embodiment, the cooling arrangement 17 also between the core 3 and the winding 7 be arranged. This can be advantageous if the core is heated by loss of magnetization due to operation at high frequencies. In yet another embodiment, a plurality of cylindrical cooling arrangements 17 with different diameters at several points on the inner circumference, inside or on the outer circumference of the winding 7 be arranged. In a further modification of the in 4 shown or the embodiments described above is the core 3 made substantially rectangular or square and of a corresponding rectangular or square winding 7 or one or more corresponding rectangular or square cooling arrangements 17 surround.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009/046733 A1 [0003]

Claims

Electric coil ( 1 ) comprising an inductively active winding ( 7 ) with an electrical conductor ( 5 ) and a cooling arrangement ( 15 . 17 ) for cooling the winding ( 7 ), wherein the cooling arrangement ( 15 . 17 ) at least one tubular cooling line ( 9 . 11 . 13 ) having a cooling line wall for flowing through with a cooling fluid, which is formed into a winding cooling structure, said winding cooling structure being formed on the outside of the inductively acting winding ( 7 ) and / or the inductive active winding ( 7 ) is arranged through.

Electric coil ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the coil has a plurality of cooling lines ( 9 . 11 . 13 ) having.

Electric coil ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least a portion of a cooling line ( 9 . 11 . 13 ) is wound in a substantially constant winding direction.

Electric coil ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that one or more cooling lines ( 9 . 11 . 13 ) the outer surface is a winding ( 7 completely cover.

Electric coil ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a cooling line ( 9 . 11 . 13 ) parallel to at least a part of the electrical conductor ( 5 ) of the winding ( 7 ) is wound.

Electric coil ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cooling line ( 9 . 11 . 13 ) as a flexible hose ( 9 . 11 . 13 ) is trained.

Electric coil ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the material of the hose ( 9 . 11 . 13 ) Polyethylene, polyamide, PTFE, fluororubber or polymer blend of two or more of the aforementioned polymers and optionally additionally metal powder or metal fibers.

Electric coil ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that a first cooling line ( 11 ) and a second cooling line ( 13 ) are wound side by side about a winding axis, wherein the first cooling line ( 11 ) and the second cooling line ( 13 ) are connected to a common connection such that the first cooling line ( 11 ) and the second cooling line ( 13 ) can be flowed through in mutual opposite directions of flow of cooling fluid from the common port.

Electric coil ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one cooling line ( 9 . 11 . 13 ) at a section with the winding ( 7 ) is connected cohesively by casting.

Electric choke, characterized in that it comprises an electrical coil ( 1 ) according to one of claims 1 to 9.

Electric transformer, characterized in that it comprises an electric coil ( 1 ) according to one of claims 1 to 9.

Cooling method for cooling an electric coil ( 1 ), characterized in that a cooling line ( 9 . 11 . 13 ) of a coil ( 1 ) is flowed through according to one of claims 1 to 9 with a cooling fluid.

Cooling method according to claim 12, characterized in that a winding ( 7 ) a first cooling line ( 11 ) and a second cooling line ( 13 ), wherein the first cooling line ( 11 ) and the second cooling line ( 13 ) at a position at which the first and the second cooling line ( 11 . 13 ) are arranged adjacent and approximately parallel, are flowed through in opposite directions of flow of cooling fluid.

Manufacturing method for an electric coil ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that a cooling line ( 9 . 11 . 13 ) is wound around a winding center or a winding axis.