DE102012210802A1

DE102012210802A1 - Coil arrangement for use in choke coil, has electric conductors arranged in layers, and spacer formed in form of nubs in and/or on electric conductors and arranged between adjacent layers of electric conductors to form cooling passage

Info

Publication number: DE102012210802A1
Application number: DE201210210802
Authority: DE
Inventors: Norbert Huber; Stephan Ippisch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2014-01-02

Abstract

The arrangement has one or multiple electric conductors (1, 1') arranged in layers. A spacer is arranged between the adjacent layers of the electric conductors to form a cooling passage. The spacer is formed in form of nubs (2) in and/or on the electric conductors. The nubs are formed punctiformly, in a dot-shape and/or in form of continuous lines. The nubs are arranged in a regular raster. The nubs are made of plastic. The material of the nubs is form-stable and duration-stable at 200 degree Celsius. Independent claims are also included for the following: (1) a method for manufacturing a coil arrangement (2) a method for utilizing a coil arrangement.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spulenanordnung mit wenigstens einem elektrischen Leiter, welcher in Lagen gewickelt angeordnet ist und mit wenigstens einem Abstandshalter zwischen benachbarten Lagen. Der Abstandshalter ist zur Bildung von wenigstens einem Kühlkanal ausgebildet. Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Spulenanordnung und ein Verfahren zur Verwendung der Spulenanordnung. The present invention relates to a coil assembly having at least one electrical conductor wound in layers and having at least one spacer between adjacent layers. The spacer is designed to form at least one cooling channel. Furthermore, the present invention includes a method of manufacturing the coil assembly and a method of using the coil assembly.

Im Stand der Technik werden Spulen, insbesondere Drosselspulen mit isolierten, elektrischen Leitern in mehreren Lagen gewickelt verwendet. Die Leiter werden entsprechend der gewünschten Windungszahl z.B. auf einem zylinderförmigen Träger gewickelt, insbesondere auf einen Träger mit quaderförmiger Grundfläche. Abstandshalter zwischen den Leiterlagen schaffen Zwischenräume, um eine Kühlung zu ermöglichen. In the prior art, coils, in particular inductors with insulated electrical conductors, are wound in multiple layers. The conductors are made according to the desired number of turns, e.g. wound on a cylindrical carrier, in particular on a carrier with cuboid base. Spacers between the conductor layers create spaces to allow for cooling.

Die Zwischenräume können von einem Kühlfluid z.B. parallel der Spulenachse durchströmt werden. Als Kühlfluid kann Luft, aber auch Wasser oder andere Kühlflüssigkeiten wie Öle verwendet werden. Aufgrund ungleichmäßiger Wicklungsabstände und durch die notwendige Leiterisolation kann es zu einer Überhitzung der Drosselspulen kommen, wodurch die Spulen beschädigt werden können bis hin zu einer vollständigen Zerstörung der Spule. Die elektrische Isolation der Leiter wirkt in der Regel auch thermisch isolierend und behindert eine Abführung der Wärme vom Leiter zum Kühlfluid. The interstices may be separated from a cooling fluid, e.g. flows through the coil axis parallel. As cooling fluid, air, but also water or other cooling fluids such as oils can be used. Due to uneven winding distances and the necessary conductor insulation can lead to overheating of the choke coils, whereby the coils can be damaged up to a complete destruction of the coil. The electrical insulation of the conductor usually also acts thermally insulating and hinders removal of the heat from the conductor to the cooling fluid.

Abstandshalter können nach mehreren voneinander elektrisch isolierten Lagen des Leiters eingebracht sein, z.B. in regelmäßigen radialen Abständen voneinander, vom Träger aus gesehen. Aus thermischer Sicht sind jedoch mehrere benachbarte, elektrisch isolierte Leiterlagen, ohne von Kühlfluid durchströmbare Abstandshalter nicht vorteilhaft. Spacers may be incorporated after a plurality of electrically isolated layers of the conductor, e.g. at regular radial distances from each other, as seen from the carrier. From a thermal point of view, however, several adjacent, electrically insulated conductor layers are not advantageous, without spacers through which cooling fluid can flow.

Aus dem Stand der Technik sind bereits vereinfachte Spulenaufbauten bekannt, mit doppellagig gestanzten Zwischenfolien. Gegeneinander versetzte Ausnehmungen in den Folien ergeben durchgehende Kühlkanäle für ein Kühlfluid. Der Aufbau ist relativ kompliziert, mit schlechtem Strömungsverhalten der Kühlflüssigkeit in den ausgebildeten Kanälen, und führt zu einer Erhöhung der radialen Ausdehnung der Spulen durch die zusätzlich notwendigen Folien. Die Herstellung und Wicklung der Spulen ist durch das Einbringen der doppellagig gestanzten Zwischenfolien, welche nicht gegeneinander verrutschen dürfen, relativ kompliziert, aufwendig und teuer. From the prior art already simplified coil structures are known, with double-layered stamped intermediate films. Mutually offset recesses in the films result in continuous cooling channels for a cooling fluid. The structure is relatively complicated, with poor flow behavior of the cooling liquid in the channels formed, and leads to an increase in the radial expansion of the coils by the additional necessary films. The production and winding of the coils is relatively complicated, complicated and expensive by the introduction of the double-layered intermediate foils, which must not slip against each other.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine einfache, kostengünstige Spulenanordnung mit guter Kühlbarkeit anzugeben. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur einfachen Herstellung der Spulenanordnung und ein Verfahren zur Verwendung der Spulenanordnung anzugeben, bei welchem eine Überhitzung und damit Beschädigung bzw. Zerstörung der Spulenanordnung vermieden werden können. Object of the present invention is therefore to provide a simple, inexpensive coil assembly with good cooling. A further object of the present invention is to provide a method for the simple production of the coil arrangement and a method for using the coil arrangement, in which overheating and thus damage or destruction of the coil arrangement can be avoided.

Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Spulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bezüglich des Verfahrens zur Herstellung der Spulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und bezüglich des Verfahrens zur Verwendung der Spulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. The stated object is achieved with respect to the coil arrangement having the features of claim 1, with regard to the method for producing the coil arrangement having the features of claim 9 and with respect to the method for using the coil arrangement having the features of claim 11.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Spulenanordnung, des Verfahrens zur Herstellung der Spulenanordnung und des Verfahrens zur Verwendung der Spulenanordnung gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Hauptanspruchs mit Merkmalen der Unteransprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombiniert werden. Advantageous embodiments of the coil arrangement according to the invention, the method for producing the coil arrangement and the method for using the coil arrangement will become apparent from the respectively associated dependent subclaims. In this case, the features of the main claim with features of the subclaims and features of the subclaims can be combined with each other.

Die erfindungsgemäße Spulenanordnung umfasst wenigstens einen elektrischen Leiter, welcher in Lagen gewickelt angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Spulenanordnung wenigstens einen Abstandshalter zwischen benachbarten, gewickelten Lagen Leitermaterial bzw. Leiter zur Bildung von wenigstens einem Kühlkanal. Der Abstandshalter ist in Form von Noppen im und/oder auf dem Leiter ausgebildet. The coil arrangement according to the invention comprises at least one electrical conductor which is arranged wound in layers. Furthermore, the coil arrangement comprises at least one spacer between adjacent, wound layers of conductor material or conductor to form at least one cooling channel. The spacer is formed in the form of nubs in and / or on the conductor.

Durch die verwendeten Noppen als Abstandshalter ergibt sich eine einfache, kostengünstige Spulenanordnung mit guter Kühlbarkeit. Zwischen den Noppen als Abstandshalter sind zusammenhängende Kühlkanäle bzw. ein Kühlkanal ausgebildet, welcher gut von einem Kühlfluid wie z.B. Luft durchströmbar ist. Dabei bedeutet gut durchströmbar einen geringen Strömungswiderstand in den Kanälen, wodurch eine hohe Menge Kühlfluid durch die Kanäle befördert werden kann. Dies bewirkt eine gute Kühlwirkung mit gutem Abtransport der Abwärme der stromdurchflossenen Leiter über das Kühlfluid. Eine Beschädigung bzw. eine Zerstörung der Spulenanordnung durch entstehende Wärme kann so vermieden werden. The knobs used as spacers results in a simple, inexpensive coil arrangement with good cooling capability. Between the nubs as spacers contiguous cooling channels or a cooling channel are formed, which is well from a cooling fluid such. Air can be flowed through. This means good flow through a low flow resistance in the channels, whereby a large amount of cooling fluid can be transported through the channels. This causes a good cooling effect with good removal of the waste heat of the current-carrying conductor via the cooling fluid. Damage or destruction of the coil assembly by heat generated can be avoided.

Die Noppen können punktförmig und/oder strichförmig und/oder in Form von durchgezogenen Linien ausgebildet sein. Auch andere Formen sind möglich. Durch die Form kann der Grad der Verwirbelung des Kühlfluids und damit der Strömungswiderstand im Kühlkanal bestimmt, insbesondere ein geringer Strömungswiderstand erreicht werden. Dadurch kann das Kühlfluid mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den Kühlkanal transportiert werden, was eine gute Kühlwirkung bzw. einen guten Abtransport der anfallenden Abwärme sicher stellt. The nubs may be punctiform and / or line-shaped and / or in the form of solid lines. Other shapes are possible. The shape of the degree of turbulence of the cooling fluid and thus the flow resistance in the cooling channel determined, in particular a low flow resistance can be achieved. As a result, the cooling fluid can be transported through the cooling channel at a high flow rate, which ensures a good cooling effect or a good removal of the waste heat.

Die Noppen können in einem regelmäßigen Raster angeordnet sein. Dadurch wird eine regelmäßige Ausbildung der Kühlkanäle und eine sichere Beabstandung und insbesondere Isolation benachbarter Leiterebenen erreicht. The nubs can be arranged in a regular grid. As a result, a regular formation of the cooling channels and a secure spacing and, in particular, insulation of adjacent conductor planes are achieved.

Die Noppen können aus Kunststoff, insbesondere aushärtbarem Kunststoff auf Acryl- und/oder Silikon- und/oder Epoxydharz-Basis und/oder aufgeschmolzenem Thermoplast-Material ausgebildet sein. Diese Materialien lassen sich leicht auf das Leitermaterial auftragen und ergeben eine gute elektrische Isolation. Sie sind kostengünstig und sollten insbesondere formstabil und dauerbeständig bis mindestens 200°C sein. Dadurch kann eine langzeitstabile Spulenanordnung bereitgestellt werden. The knobs may be made of plastic, in particular curable plastic based on acrylic and / or silicone and / or epoxy resin and / or molten thermoplastic material. These materials are easy to apply to the conductor material and provide good electrical insulation. They are inexpensive and should in particular be dimensionally stable and durable to at least 200 ° C. As a result, a long-term stable coil arrangement can be provided.

Die Noppen können direkt auf dem unisolierten elektrischen Leitermaterial bzw. Leiter angeordnet sein und einen isolierenden Abstand benachbarter Leiter ausbilden. Dieser ist insbesondere als Kühlluft-Kanal und/oder zum durchströmen mit Kühlflüssigkeit gebildet. Dadurch dass die Leiter nicht vollständig mit Isolation umgeben sind, sondern das Kühlfluid, welches in diesem Fall elektrisch nicht leitend sein sollte, in direktem Kontakt zu dem Leitermaterial, insbesondere Metallen wie Kupfer oder Aluminium steht, wird ein guter Wärmeübergang vom Leiter zum Kühlfluid ermöglicht. Die thermische Isolation von elektrischen Isolatoren wie Kunststoffhüllen, welche im Stand der Technik den Leiter vollständig umgeben, kann so vermieden werden. Dies ermöglicht eine direkte und somit eine bessere Kühlung des elektrischen Leitermaterials, wie z.B. Kupfer oder Aluminium. Die Noppen aus elektrisch isolierendem Material in Kombination mit einem elektrisch nicht leitenden bzw. isolierenden Kühlfluid ergeben eine gute elektrische Isolation von benachbarten Leitern in unterschiedlichen Leiterebenen, bei gleichzeitig gutem thermischem Kontakt der Leiter zum Kühlfluid. The nubs can be arranged directly on the uninsulated electrical conductor material or conductor and form an insulating spacing of adjacent conductors. This is formed in particular as a cooling air channel and / or to flow through with cooling liquid. Because the conductors are not completely surrounded by insulation, but the cooling fluid, which in this case should not be electrically conductive, is in direct contact with the conductor material, in particular metals such as copper or aluminum, a good heat transfer from the conductor to the cooling fluid is made possible. The thermal insulation of electrical insulators such as plastic sheaths, which completely surround the conductor in the prior art, can thus be avoided. This allows a direct and thus better cooling of the electrical conductor material, such as e.g. Copper or aluminum. The knobs of electrically insulating material in combination with an electrically non-conductive or insulating cooling fluid provide good electrical insulation of adjacent conductors in different conductor levels, while good thermal contact of the conductors to the cooling fluid.

Die Noppen können auch durch Einprägen in den wenigstens einen elektrischen Leiter ausgebildet sein. Dabei wird zwischen benachbarten Lagen ein Isolator angeordnet. Ein Einprägen in den Leiter ist einfach möglich, kostengünstig und führt ebenfalls zur Ausbildung von Kühlkanälen bei Verwendung z.B. von glatten, strukturfreien Isolatorfolien. Die zuvor beschriebenen Vorteile sind ebenfalls gegeben. The nubs can also be formed by impressing in the at least one electrical conductor. In this case, an insulator is disposed between adjacent layers. An embossing in the conductor is easily possible, inexpensive and also leads to the formation of cooling channels when using e.g. of smooth, structure-free insulator films. The advantages described above are also given.

Der Isolator kann in Form von wenigstens einer Kunststoff- oder Papierfolie ausgebildet sein. Kunststoff- und Papierfolien sind als gute elektrische Isolatoren kostengünstig herstellbar. The insulator may be in the form of at least one plastic or paper foil. Plastic and paper films are inexpensive to produce as good electrical insulators.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer zuvor beschriebenen Spulenanordnung umfasst, dass das Material zur Bildung der Noppen in flüssigem Zustand direkt auf das nicht isolierte Leitermaterial aufgebracht wird. Dabei kann es insbesondere aufgetropft werden. Das Aufbringen in flüssiger Form ergibt ein besonders einfaches Verfahren, wobei nach Erstarren der Flüssigkeit eine dauerhaft stabile Struktur entsteht. The inventive method for producing a previously described coil arrangement comprises that the material for forming the nubs in the liquid state is applied directly to the non-insulated conductor material. It can be dripped in particular. The application in liquid form results in a particularly simple process, wherein after solidification of the liquid a permanently stable structure is formed.

Alternativ können die Noppen erfindungsgemäß durch Leitermaterial gebildet werden. Die Noppenform kann durch Einprägen in das Leitermaterial ausgebildet werden und benachbarte Lagen der Leiter durch einen Isolator, insbesondere Kunststofffolie elektrisch voneinander getrennt werden. Glatte, elektrisch isolierende Folien sind kostengünstig und einfach zu verarbeiten. Das Einprägen der Noppen direkt in das Leitermaterial ergibt eine temperaturbeständige Noppenstruktur, welche langzeitstabil ist. Alternatively, the nubs can be formed according to the invention by conductor material. The knobbly shape can be formed by embossing in the conductor material and adjacent layers of the conductors are electrically separated from each other by an insulator, in particular plastic film. Smooth, electrically insulating films are inexpensive and easy to process. The embossing of the nubs directly into the conductor material results in a temperature-resistant nub structure, which is long-term stable.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verwendung der Spulenanordnung umfasst den Einsatz der Spulenanordnung in einer Drosselspule. The method according to the invention for using the coil arrangement comprises the use of the coil arrangement in a choke coil.

Dabei können durch die Noppen Kühlkanäle gebildet werden, d.h. zwischen den Noppen werden Kanäle ausgebildet, welche mit einem Kühlfluid, insbesondere Luft, Stickstoff, einem Edelgas und/oder Öl, durchströmbar sind. Das Kühlfluid kann dabei in direktem thermischen Kontakt zum Leitermaterial stehen. Dies ergibt einen guten Wärmeübergang zwischen Leitermaterial und Kühlfluid und somit eine gute Kühlwirkung bzw. einen guten Abtransport der Abwärme aus der Spulenanordnung. In this case, can be formed by the nubs cooling channels, i. between the nubs channels are formed, which are flowed through by a cooling fluid, in particular air, nitrogen, a noble gas and / or oil. The cooling fluid can be in direct thermal contact with the conductor material. This results in a good heat transfer between the conductor material and the cooling fluid and thus a good cooling effect or a good removal of the waste heat from the coil assembly.

Die mit dem Verfahren zu Herstellung und die mit dem Verfahren zur Verwendung der Spulenanordnung verbundenen Vorteile sind analog den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf die Spulenanordnung beschrieben wurden. The advantages associated with the method of manufacture and the method of using the coil assembly are analogous to the advantages previously described with respect to the coil assembly.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Preferred embodiments of the invention with advantageous developments according to the features of the dependent claims are explained in more detail with reference to the figures, but without being limited thereto.

Es wird in den Figuren dargestellt: It is shown in the figures:

1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Wicklungsausschnitt einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung in einer ersten Ausführungsform mit aufgetropften Noppen 2 auf einem Leiter 1, und 1 a schematic sectional view through a winding section of a coil assembly according to the invention in a first embodiment with dripped nubs 2 on a ladder 1 , and

2 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Wicklungsausschnitt einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung in einer zweiten Ausführungsform mit eingeprägten Noppen 5 in einem Leiter 4. 2 a schematic sectional view through a winding section of a coil assembly according to the invention in a second embodiment with embossed knobs 5 in a ladder 4 ,

In der 1 ist eine schematische Schnittdarstellung durch einen Wicklungsausschnitt einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Die Spulenanordnung kann derart ausgeführt sein, dass sie eine Drosselspule ergibt. Der elektrische Leiter ist auf einen zylindrischen Träger, insbesondere mit quaderförmiger Grundfläche, welcher der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, in mehreren, radial übereinander liegenden Lagen 1, 1` gewickelt. Dabei wird der Leiter solange auf den zylindrischen Träger nebeneinander liegend in Form von Windungen gewickelt, bis eine Lage 1 fertig gestellt ist. Darauffolgend wird radial nach Außen vom Trägermantel aus gesehen eine nächste Lage 1` auf der darunter liegenden Lage 1 gewickelt. Dies erfolgt Lage für Lage, bis sich eine Spule mit einer gewählten Windungszahl ergibt. In the 1 is a schematic sectional view through a winding section of a coil assembly according to the invention shown in a first embodiment. The coil assembly may be configured to provide a choke coil. The electrical conductor is on a cylindrical support, in particular with a cuboid base surface, which is not shown for simplicity, in a plurality of radially superimposed layers 1 . 1` wound. In this case, the conductor is wound on the cylindrical support lying side by side in the form of turns as long as one layer 1 is finished. Subsequently, radially outward from the carrier shell, a next layer is seen 1` on the underlying location 1 wound. This is done layer by layer until a coil with a selected number of turns results.

Der bzw. die elektrischen Leiter, welche z.B. aus Kupfer-, Stahl-, Supra- oder Hochtemperatur-Supraleiter-Material bestehen können und unter anderem in Draht oder Bandform vorliegen können, werden ohne elektrische Isolierung auf den Träger gewickelt. Nach Wicklung einer Lage 1 oder 1` Leiter wird elektrisch isolierendes Material in Punkt oder Strichform in regelmäßigen Abständen voneinander, rasterförmig aufgebracht. Dies kann z.B. durch Auftropfen von elektrisch isolierendem Kunststoff in flüssiger Form erfolgen. Nach Aushärten des Kunststoffs ergibt sich eine Raster bzw. Matrixartige Struktur einzelner, voneinander getrennter Noppen 2 auf der Lage 1 oder 1` gewickeltem Leiter. The one or more electrical conductors, which may consist of copper, steel, superconducting or high-temperature superconductor material, for example, and may be present in wire or tape form, among other things, are wound onto the carrier without electrical insulation. After winding a layer 1 or 1` Conductor is applied electrically insulating material in dot or line form at regular intervals from each other, grid-shaped. This can be done for example by dripping of electrically insulating plastic in liquid form. After curing of the plastic results in a grid or matrix-like structure of individual, separate nubs 2 on the location 1 or 1` wrapped conductor.

Bei entsprechender Wahl des Kunststoffs ist die Noppenstruktur im Arbeitsbereich der Spulenanordnung Temperatur und Formstabil und ergibt Stützpunkte, welche eine Lage 1 nicht isoliertem Leiter von einer benachbarten Lage 1` nicht isoliertem Leiter räumlich beabstandet bzw. trennt, und voneinander in radialer Richtung vom zylindrischen Träger aus gesehen elektrisch isoliert. Ein elektrischer Kontakt zwischen benachbarten Windungen des elektrischen Leiters ergibt sich somit ausschließlich entlang des gewickelten Leiters, nicht über benachbarte Wicklungen über die Leitergrenzen hinweg. With an appropriate choice of the plastic nub structure in the working area of the coil assembly temperature and dimensional stability and gives bases that a position 1 uninsulated conductor from a neighboring location 1` non-insulated conductor spatially separated, and electrically insulated from each other in the radial direction from the cylindrical support. Electrical contact between adjacent turns of the electrical conductor thus results exclusively along the wound conductor, not over adjacent windings across the conductor boundaries.

Die Noppen 2 sind derart voneinander beabstandet, dass Zwischenräume für ein Kühlfluid entstehen, welches durch die Zwischenräume strömen kann. Die Zwischenräume bilden ein bzw. mehrere Kühlkanäle. Die Abstände und Regelmäßigkeit der Noppenstruktur hängen unter anderem von der Materialwahl, der Materialdicke und den gewünschten Eigenschaften der Spulenanordnung ab und müssen entsprechend den Eigenschaften individuell für die Anwendung gewählt werden. Dabei spielt sowohl die Leiterform und das Leitermaterial, als auch Faktoren wie das zu wählende Kühlfluid und dessen zu erzielende Fließgeschwindigkeit eine Rolle. Auftretende Druckkräfte auf die Spulenanordnung von außen müssen berücksichtigt werden, als auch z.B. Kräfte durch Magnetfelder in der Spule, um eine stabile Form der Spulenanordnung zu gewährleisten und einen Verschluss von Kanälen zu verhindern. Bei großen Kräften ist der Noppenabstand zwischen benachbarten Noppen 2 gering zu wählen, bei hohen zu erzielenden Fluidmengen, welche durch die Spule zum Kühlen fließen müssen, abhängig der anfallenden Abwärme, ist ein hoher Noppenabstand und/oder eine hohe Noppenhöhe zu wählen. The pimples 2 are spaced apart such that gaps are created for a cooling fluid which can flow through the interspaces. The intermediate spaces form one or more cooling channels. The distances and regularity of the nub structure depend inter alia on the choice of material, the material thickness and the desired properties of the coil arrangement and must be chosen according to the properties individually for the application. In this case, both the conductor shape and the conductor material, as well as factors such as the cooling fluid to be selected and its flow rate to be achieved play a role. Occurring pressure forces on the coil arrangement from the outside must be taken into account, as well as, for example, forces by magnetic fields in the coil to ensure a stable shape of the coil assembly and to prevent closure of channels. For large forces, the nub spacing is between adjacent nubs 2 to choose low, with high amounts of fluid to be achieved, which must flow through the coil for cooling, depending on the resulting waste heat, a high nub spacing and / or a high nub height is to be selected.

Eine Analoge Struktur von durch Noppen 5 gebildeten Fluidkanälen ist in 2 als ein alternatives erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt. In diesem Fall sind die Leiter analog dem Ausführungsbeispiel aus 1 nebeneinander in einer Lage und in unterschiedlichen Lagen übereinander gewickelt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 sind keine Noppen 2 in Form von Tropfen auf den Leitern aufgebracht, sondern werden die Noppen 5 gebildet durch Einprägen von Erhöhungen direkt in das ansonsten flach ausgebildete Leitermaterial. Zwischen zwei benachbarten, übereinander liegenden Lagen von jeweils nebeneinander gewickelten Leitermaterial 4 mit eingeprägten Noppen 5, wird eine Lage Isolatormaterial 3, z.B. in Form einer flachen Kunststofffolie eingebracht. Durch die in das Leitermaterial in regelmäßigen Abständen voneinander eingeprägten Noppen 5 in Form von Erhöhungen entstehen Stützstellen für die flache Kunststofffolie, und zwischen den Stützstellen sind zusammenhängende Fluidkanäle für ein Kühlfluid zum Durchströmen gebildet. Eine elektrische Isolation benachbarter Lagen Leitermaterials erfolgt durch die Kunststofffolie sowie durch das in den gebildeten Kanälen fließende elektrisch isolierende Kühlfluid. An analogous structure of by knobs 5 formed fluid channels is in 2 as an alternative embodiment according to the invention. In this case, the conductors are analogous to the embodiment 1 next to each other in one layer and wrapped in different layers one above the other. In contrast to the embodiment of 1 are not pimples 2 Applied in the form of drops on the ladders, but become the pimples 5 formed by impressing elevations directly into the otherwise flat formed conductor material. Between two adjacent, superimposed layers of each wound side by side conductor material 4 with embossed nubs 5 , a layer becomes insulator material 3 , For example, introduced in the form of a flat plastic film. By the in the conductor material at regular intervals embossed pimples 5 Supporting points for the flat plastic film are formed in the form of elevations, and contiguous fluid passages for a cooling fluid for flowing through are formed between the support points. Electrical insulation of adjacent layers of conductor material takes place through the plastic film as well as through the electrically insulating cooling fluid flowing in the formed channels.

Insbesondere Luft als Kühlfluid weist einen hohen elektrischen Widerstand auf und ist somit ein sehr guter elektrischer Isolator. Seine Wärmekapazität ist dabei ausreichend, um die Wärmemenge der stromdurchflossenen Leiter aufzunehmen und aus der Spulenanordnung abzutransportieren. Dabei kann Luft mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit durch die zwischen den Noppen 2, 5 gebildeten Kanäle strömen. Auch elektrisch isolierende Öle oder andere Fluide mit hoher Wärmekapazität können vorteilhaft verwendet werden. In particular, air as a cooling fluid has a high electrical resistance and is thus a very good electrical insulator. Its heat capacity is sufficient to absorb the heat amount of the current-carrying conductor and transported away from the coil assembly. It can be air at a high flow rate through between the pimples 2 . 5 flow formed channels. Also electrically insulating oils or other fluids with high heat capacity can be used advantageously.

Die Noppenstruktur kann auch aus Noppen 2, 5 in unregelmäßigen Abständen gebildet werden, solange sichergestellt ist, dass ausreichend fluidisch zusammenhängende Kanäle ausgebildet werden und an keiner Stelle ein elektrischer Kontakt zwischen benachbarten Lagen bzw. Wicklungsebenen der Leiter entsteht. The nub structure can also be made from nubs 2 . 5 be formed at irregular intervals, as long as it is ensured that sufficient fluidly interconnected channels are formed and at no point creates an electrical contact between adjacent layers or winding levels of the conductors.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch untereinander und mit Ausführungsformen von Spulenanordnungen, bekannt aus dem Stand der Technik kombiniert werden. The embodiments described above can also be combined with each other and with embodiments of coil arrangements known from the prior art.

Claims

Coil arrangement with at least one electrical conductor ( 1 . 1` . 4 ), which is arranged wound in layers, with at least one spacer between adjacent layers to form at least one cooling channel, characterized in that the spacer in the form of nubs ( 2 . 5 ) in and / or on the ladder ( 1 . 1` . 4 ) is trained.

Coil arrangement according to claim 1, characterized in that the nubs ( 2 . 5 ) are punctiform and / or line-shaped and / or formed in the form of solid lines.

Coil arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the nubs ( 2 . 5 ) are arranged in a regular grid.

Coil arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the nubs ( 2 ) made of plastic, in particular curable plastic on acrylic and / or silicone and / or epoxy resin-based and / or molten thermoplastic material are formed.

Coil arrangement according to claim 4, characterized in that the material of the nubs ( 2 ) is dimensionally stable and durable up to at least 200 ° C.

Coil arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the nubs ( 2 ) directly on the uninsulated conductor ( 1 . 1` ) and an insulating spacing of adjacent conductors ( 1 . 1` ), which is formed in particular as a cooling air channel and / or to flow through with cooling liquid.

Coil arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the nubs ( 5 ) by impressing in the at least one electrical conductor ( 4 ) are formed and between adjacent layers an insulator ( 3 ) is arranged.

Coil arrangement according to Claim 7, characterized in that the insulator ( 3 ) is formed in the form of at least one plastic film.

Method for producing a coil arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the material for forming the nubs ( 2 ) in the liquid state directly onto the non-insulated conductor material ( 1 . 1` ) is applied, in particular dripped.

Method for producing a coil arrangement according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the nubs ( 5 ) by conductor material ( 4 ) are formed, in particular by embossing the stud shape in the conductor material ( 4 ), and adjacent layers of the conductors ( 4 ) by an isolator ( 3 ), in particular plastic film, are electrically separated.

Method for using the coil arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the coil arrangement is used in a choke coil.

Method according to claim 11, characterized in that the nubs ( 2 . 5 ) Form cooling channels, which are formed with a cooling fluid, in particular air, nitrogen, a noble gas and / or oil, through-flow, wherein the cooling fluid in direct thermal contact with the conductor material ( 1 . 1 . 4 ) stands.