DE102016205276A1

DE102016205276A1 - Kühlverfahren für einen planaren elektrischen Leistungstransformator

Info

Publication number: DE102016205276A1
Application number: DE102016205276.4A
Authority: DE
Inventors: Rutunj Rai; Venkat Yalamanchili; Parminder Brar; Michael Scott Duco
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2016-10-13
Also published as: CN106057443A; CN106057443B

Abstract

Die vorliegende Erfindung umfasst einen elektrischen Leistungstransformator, der einen Kern und eine Leiterpackung umfassen kann. Eine Leiterpackung kann eine leitfähige Schicht, die um einen Bereich des Kerns herum angeordnet ist, eine erste ebene isolierende Schicht, die an einer ersten Seite der leitfähigen Schicht angeordnet ist, und eine zweite ebene isolierende Schicht umfassen, die an einer zweiten Seite der leitfähigen Schicht angeordnet ist. An der Leiterpackung kann ein Kühlelement angeordnet sein. Ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leistungstransformators kann ein Bereitstellen eines Kerns und ein Bereitstellen einer Mehrzahl von ebenen Leiterpackungen umfassen. Die ebenen Leiterpackungen umfassen eine Mehrzahl von ebenen leitfähigen Schichten und eine Mehrzahl von ebenen isolierenden Schichten. Das Verfahren kann ein Einsetzen eines Kühlelements zwischen isolierenden Schichten von benachbarten ebenen Leiterpackungen umfassen.

Description

Bezugnahme auf parallele Anmeldungen
Diese Anmeldung stellt eine continuation-in-part der US-Patentanmeldung Nr. 14/632,339 dar, die am 26. Februar 2015 eingereicht wurde und die hierdurch durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird, wie nachfolgend ausgeführt ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Komponenten, elektrische Leistungstransformatoren und Verfahren zum Kühlen elektrischer Leistungstransformatoren.
Hintergrund
Elektrische Leistungstransformatoren können während des Gebrauchs Wärme erzeugen. Herkömmliche Leistungstransformatoren führen erzeugte Wärme nicht unbedingt in einer effizienten Weise ab und/oder können Kühlmittel verwenden, die ineffizient oder teuer sind. Herkömmliche Leistungstransformatoren können spulenförmige Leiter umfassen und eine Verringerung der Wärme dieser Leiter kann verschiedene Herausforderungen darstellen, die sich von jenen unterscheiden, die mit planaren elektrischen Leistungstransformatoren einhergehen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung umfasst einen elektrischen Leistungstransformator, der gemäß Ausführungsformen einen Kern und eine Leiterpackung umfassen kann. Die Leiterpackung kann in Ausführungsformen eine leitende Schicht, die um einen Abschnitt des Kerns herum angeordnet ist, eine erste ebene isolierende Schicht, die an einer ersten Seite der leitenden Schicht angeordnet ist, und eine zweite ebene isolierende Schicht umfassen, die an einer zweiten Seite der leitenden Schicht angeordnet ist. Der elektrische Leistungstransformator kann in Ausführungsformen ein Kühlelement umfassen, das an der Leiterpackung angeordnet ist. Gemäß Ausführungsformen kann eine Mehrzahl von Leiterpackungen bereitgestellt werden und das Kühlelement kann zwischen einer ersten Leiterpackung und einer zweiten Leiterpackung bereitgestellt sein.
Gemäß Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leistungstransformators ein Bereitstellen eines Kerns und ein Bereitstellen einer Mehrzahl von ebenen Leiterpackungen umfassen. Gemäß Ausführungsformen kann eine Leiterpackung eine Mehrzahl von ebenen leitenden Schichten und eine Mehrzahl von ebenen isolierenden Schichten umfassen. Gemäß Ausführungsformen kann eine Herstellung ein Einsetzen von wenigstens einem Abschnitt eines Kühlelements zwischen isolierenden Schichten benachbarter Leiterpackungen umfassen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt eine isometrische Ansicht von Abschnitten einer Ausführungsform eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine isometrische Ansicht von Abschnitten einer Ausführungsform eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
Die 3a und 3b zeigen isometrische Ansichten von Bereichen einer Ausführungsform von Kernen eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
4A zeigt eine auseinandergenommene Ansicht einer Ausführungsform einer Leiterpackung eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
4B zeigt eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Leiterpackung eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Anschlusses eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
6A zeigt eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines Kühlelements eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
6B zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kühlelements eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine isometrische Ansicht von Bereichen einer Ausführungsform eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
Die 8A bis 8B zeigen isometrische Ansichten von Ausführungsformen von Kühlelementen von planaren elektrischen Leistungstransformatoren gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
8C zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kühlelements eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
9A bis 9B zeigen isometrische Ansichten von Ausführungsformen von Kühlelementen von planaren elektrischen Leistungstransformatoren gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines Kühlelements eines planaren elektrischen Leistungstransformators gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele davon hierin beschrieben und in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. Während die Erfindung anhand von Ausführungsformen und/oder Beispielen beschrieben wird, ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen und/oder Beispiele beschränkt sein soll. Die vorliegende Erfindung soll im Gegenteil Alternativen, Modifizierungen und Äquivalente abdecken, die in den Rahmen und den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.
In Ausführungsformen, wie z. B. allgemein in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst ein planarer elektrischer Leistungstransformator 10 einen Kern 20, eine Leiterpackung 40 _N, einen Anschluss 50 _N (z. B. Anschlüsse 50 ₁, 50 ₂, 50 ₃ und 50 ₄) und/oder ein Kühlelement. Das Kühlelement kann z. B. wenigstens ein Kühlelement 60 _N (z. B. Kühlelemente 60 ₁, 60 ₂, 60 ₃ und 60 ₄), 80 oder 110 umfassen. Der planare elektrische Leistungstransformator 10 kann hierin auch als Transformator 10 bezeichnet sein.
In Ausführungsformen, wie z. B. allgemein in den 3A und 3B dargestellt ist, kann ein Kern 20 magnetisch sein und einen ersten Abschnitt 22 und einen zweiten Abschnitt 26 umfassen, die identisch oder Spiegelbilder sein können, oder nicht. Ein erster Abschnitt 22 und ein zweiter Abschnitt 26 können jeweils einen entsprechenden Vorsprung (z. B. die dargestellten Vorsprünge 24, 28) umfassen, der zur wenigstens teilweisen Aufnahme, Halterung und/oder Stützung von wenigstens einer Leiterpackung 40 _N konfiguriert sein kann. Eine Mehrzahl von Leiterpackungen 40 _N kann z. B., ohne Beschränkung, entsprechende Öffnungen 46 _N (vgl. z. B. 4A und 4B) umfassen und die Vorsprünge 24, 28 können konfiguriert sein, um gemeinsam oder unabhängig (beispielsweise relativ zueinander) in die Öffnungen 46 _N eingesetzt zu werden und/oder sich durch die Öffnungen 46 _N zu erstrecken. Der Kern 20 kann wenigstens eine Seitenwand (beispielsweise die dargestellten Seitenwände 30A, 30B) und/oder wenigstens eine offene Seite (beispielsweise die dargestellten offenen Seiten 32A, 32B) umfassen. Die Leiterpackungen 40 _N können sich in Ausführungsformen zwischen den Seitenwänden 30A, 30B und aus den offenen Seiten 32A, 32B heraus erstrecken.
In Ausführungsformen, wie z. B. in den 2, 4A und 4B dargestellt ist, kann eine Leiterpackung 40 _N (beispielsweise die Leiterpackungen 40 ₁ bis 40 ₃₆) eben sein und können wenigstens eine leitfähige Schicht 42 _N aufweisen, die eben sein kann, und/oder wenigstens eine isolierende Schicht 44 _N umfassen, die eben sein kann. Gemäß Ausführungsformen kann eine Leiterpackung 40 _N eine abwechselnde Schichtkonfiguration umfassen, in der eine isolierende Schicht 44 _N an jeder Seite (z. B. oben und unten) von jeder leitfähigen Schicht 42 _N angeordnet ist. Zum Beispiel kann eine leitfähige Schicht 42 ₁ zwischen isolierenden Schichten 44 ₁ und 44 ₂ angeordnet sein; eine leitfähige Schicht 42 ₂ zwischen isolierenden Schichten 44 ₂ und 44 ₃ angeordnet sein; eine leitfähige Schicht 42 ₃ zwischen isolierenden Schichten 44 ₃ und 44 ₄ angeordnet sein; und/oder eine leitfähige Schicht 42 ₄ zwischen isolierenden Schichten 44 ₄ und 44 ₅ angeordnet sein. In Ausführungsformen können wenigstens eine der Mehrzahl von leitfähigen Schichten 42 _N, der Mehrzahl von isolierenden Schichten 44 _N und/oder ein Kühlelement 60 _N, 80, 11 wenigstens teilweise um den Kern 20 herum angeordnet sein. Die leitfähigen Schichten 42 _N können effektiv als Spulen ähnlich den eines herkömmlichen Transformators funktionieren und können zusammen mit dem Kern 20, der magnetisch sein kann, ermöglichen, dass elektrische Energie, die an wenigstens einem Anschluss 50 _N aufgenommen wird, von einer ursprünglichen Spannung in eine verschiedene Spannung transformiert wird, die an wenigstens einem anderen Anschluss 50 _N vorhanden sein kann.
In Ausführungsformen, wie z. B. allgemein in den 1, 2, 5 und 7 dargestellt ist, kann ein elektrischer Anschluss 50 _N wenigstens teilweise zwischen benachbarten Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein und/oder sich seitlich über die Leiterpackungen 40 _N hinaus erstrecken (z. B. von den offenen Seiten 32A, 32B). Gemäß einem nicht beschränkenden Beispiel kann ein elektrischer Anschluss 50 _N einen ersten Abschnitt 52 _N umfassen, der eben sein kann und/oder wenigstens teilweise zwischen benachbarten Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein kann (z. B. möglicherweise horizontal). Ein elektrischer Anschluss 50 _N kann einen zweiten Abschnitt 54 _N umfassen, der nicht zwischen benachbarten Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein kann. Die ersten Abschnitte 52 _N können, oder können nicht, wenigstens teilweise zwischen einem ersten Kernabschnitt 22 und einem zweiten Kernabschnitt 26 angeordnet sein. An oder nahe einem äußeren Ende 56 _N (beispielsweise die äußere Enden 56 ₁, 56 ₂, 56 ₃, 56 ₄) eines ersten Abschnitts 52 _N kann ein zweiter Anschlussabschnitt 54 _N angeordnet sein, im Allgemeinen vertikal angeordnet sein, im Allgemeinen eben angeordnet sein und/oder im Allgemeinen senkrecht zu einem ersten Abschnitt 52 _N angeordnet sein. Die elektrischen Anschlüsse 50 _N können als Messeranschlüsse ausgebildet sein. Gemäß Ausführungsformen kann ein Transformator 10 gemäß eifern nicht beschränkenden Beispiel vier Anschlüsse 50 ₁, 50 ₂, 50 ₃, 50 ₄ umfassen, die jeweils an oder nahe von entsprechenden Ecken 34A, 34B, 34C, 34D der Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein können.
In Ausführungsformen, wie z. B. allgemein in den 1, 2 und 6A bis 10 dargestellt ist, kann der Transformator 10 wenigstens ein Kühlelement 60 _N, 80, 110 umfassen. Gemäß Ausführungsformen, wie allgemein in den 1, 2, 6A, 6B und 7 dargestellt ist, kann ein Kühlelement 60 _N einen ersten Abschnitt 62 _N und/oder einen zweiten Abschnitt 66 _N umfassen. Der erste Abschnitt 62 _N kann mit dem zweiten Abschnitt 66 _N verbunden sein und/oder kann mit dem zweiten Abschnitt 66 _N in Fließverbindung sein (einschließlich der weiteren Offenbarung hierin). In Ausführungsformen können der erste Abschnitt 62 _N und der zweite Abschnitt 66 _N einen Einheitskörper bilden, der z. B. im Allgemeinen L-förmig sein kann. Der erste Abschnitt 62 _N kann im Allgemeinen horizontal sein und/oder kann wenigstens teilweise zwischen benachbarten Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein. Der erste Abschnitt 62 kann an wenigstens einer Leiterpackung 40 _N angeordnet sein. Der zweite Abschnitt 66 _N kann im Allgemeinen vertikal sein und/oder kann an oder in der Nähe eines äußeren Endes 64 _N des ersten Abschnitts 62 _N sein (z. B. relativ zu einem Mittelpunkt 40 _A der Leiterpackungen 40 _N). Der erste Abschnitt 62 _N und der zweite Abschnitt 66 _N können in wenigstens einer aus einer Mehrzahl von Arten verbunden sein, wie z. B. unter einem rechten Winkel oder in einer gekrümmten Ausgestaltung.
In Ausführungsformen, wie allgemein in den 6A, 6B und 7 dargestellt ist, kann ein Kühlelement 60 _N als Wärmerohr und/oder Wärmenebenschluss konfiguriert sein. Der erste Abschnitt 62 _N und der zweite Abschnitt 66 _N können z. B. ohne Beschränkung im Allgemeinen hohl sein und/oder können ein hohles Segment umfassen. Der erste Abschnitt 62 _N und der zweite Abschnitt 66 _N können weiterhin ein Fluid 12 umfassen. Das Fluid 12 kann wenigstens eines aus einer Mehrzahl von Zusammensetzungen umfassen, wie z. B. für den Betrieb in einer vorgesehenen Umgebung oder Anwendung geeignet ist. Das Fluid 12 kann gemäß Ausführungsformen eine Flüssigkeit umfassen und/oder kann hierin als eine Flüssigkeit 12 bezeichnet werden, obgleich dies nicht beschränkend ist. Die Flüssigkeit 12 kann wenigstens eines aus einer Vielzahl von Zusammensetzungen umfassen. Die Flüssigkeit kann z. B. ohne Beschränkung Glykol umfassen. Falls durch den Transformator 10 Wärme erzeugt wird kann das Kühlelement 60 _N gemäß Ausführungsformen ein Abführen von Wärme unterstützen, wie z. B. durch Konvektion. Falls durch den Transformator 10 Wärme erzeugt wird, kann z. B. die Wärme die Temperatur der Flüssigkeit 12 im ersten Abschnitt 62 _N erhöhen, so dass die Flüssigkeit 12 in Dampf 14 umgewandelt wird und sich in den zweiten Abschnitt 66 _N bewegt. Der zweite Abschnitt 66 _N kann unter einem Abstand 68 zu (z. B. zur Vermeidung eines Kontaktes mit) den Leiterpackungen 40 _N und/oder dem Kern 20 angeordnet sein. Ein Abstand 68 mit Lücke kann zulassen, dass der zweite Abschnitt 66 _N einer größeren Menge an Umgebungsluft ausgesetzt wird (die relativ kühler sein kann) als die Luft vom ersten Abschnitt 62 _N, und/oder kann ermöglichen, dass der zweite Abschnitt 66 _N kühler ist oder kühler gekühlt wird als der erste Abschnitt 62 _N. Der Abstand 68 kann z. B. ohne Beschränkung gleich der Dicke 70 des zweiten Abschnitts 66 _N sein, obgleich er in bestimmten Ausführungsformen größer oder kleiner sein kann.
Wenn der Dampf 14 den zweiten Abschnitt 66 _N erreicht, kann der Dampf 14 gemäß Ausführungsformen beginnen abzukühlen und/oder die von dem Transformator 10 erzeugte Wärme abführen. Der Dampf 14 im zweiten Abschnitt 66 _N kann ausreichend gekühlt werden, um in eine Flüssigkeit 12 zurück zu kondensieren. Wenn der Dampt 14 im zweiten Abschnitt 66 _N in eine Flüssigkeit 12 zurück kondensiert, kann die Flüssigkeit 12 zum ersten Abschnitt 62 _N zurückkehren. Dieser Prozess des Erwärmens der Flüssigkeit 12, bis sie zu Dampf 14 wird, und des Abkühlens des Dampfes 14, bis er in eine Flüssigkeit 12 zurückkondensiert, kann sich wiederholen und es kann fortwährend Wärme abgeführt werden, wenn der Transformator 10 weiterhin Wärme erzeugt. Das Kühlelement 60 _N kann ein geschlossenes System sein, das ausgebildet sein kann, so dass die Menge an Flüssigkeit (z. B. eine kombinierte Menge an Flüssigkeit und Dampf) innerhalb des Kühlelements 60 _N konstant bleibt oder im Wesentlichen konstant ist (z. B. kann die Flüssigkeit 12 oder der Dampf 14 nicht zu dem Kühlelement 60 _N hinzugefügt oder davon entfernt werden). Das Kühlelement 60 _N kann ausgebildet sein, um den Transformator 10 unabhängig von Pumpen oder anderen Vorrichtungen zu kühlen, die den Fluss der Flüssigkeit bewirken können.
Gemäß Ausführungsformen kann der Transformator 10 eine Mehrzahl von Kühlelementen 60 _N umfassen, wie z. B. ein erstes Kühlelement 60 ₁, ein zweites Kühlelement 60 ₂, ein drittes Kühlelement 60 ₃ und/oder ein viertes Kühlelement 60 ₄. Gemäß Ausführungsformen kann jedes Kühlelement 60 _N mit einem anderen Kühlelement 60 _N identisch sein, oder nicht. In einer Ausführungsform können das erste Kühlelement 60 ₁ und das zweite Kühlelement 60 ₂ an oder nahe einem ersten Ende 48A der Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein und/oder können zwischen Anschlüssen 50 ₁, 50 ₂ angeordnet sein. Das erste Kühlelement 60 ₁ und das zweite Kühlelement 60 ₂ können zueinander ausgerichtet sein, so dass sich die ersten Abschnitte 62 ₁, 62 ₂ beide zwischen benachbarten Leiterpackungen 40 _N um die gleiche Strecke erstrecken. Das dritte Kühlelement 60 ₃ und das vierte Kühlelement 60 ₄ können an oder nahe einem zweiten Ende 48 _B der Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein und/oder können zwischen Anschlüssen 50 ₃, 50 ₄ angeordnet sein. Das dritte Kühlelement 60 ₃ und das vierte Kühlelement 60 ₄ können zueinander ausgerichtet sein, so dass sich die ersten Abschnitte 62 ₃, 62 ₄ beide zwischen benachbarten Leiterpackungen um die gleiche Strecke erstrecken. Gemäß Ausführungsformen können die Anschlüsse 50 _N und die Kühlelemente 60 _N zwischen dem gleichen Paar benachbarter Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein. Gemäß Ausführungsformen kann zwischen einem Paar von benachbarten Leiterpackungen 40 _N wenigstens ein Kühlelement 60 _N angeordnet sein und wenigstens ein weiteres Kühlelement 60 _N kann zwischen einem verschiedenen Paar benachbarter Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein.
Gemäß Ausführungsformen kann ein Kühlelement 80, wie allgemein in den 8A, 8B und 8C dargestellt ist, eine kühlende Schicht umfassen und/oder kann hierin als eins kühlende Schicht 80 bezeichnet werden. Die kühlende Schicht 80 kann gleich oder ähnlich einem Wärmerohr funktionieren. Die kühlende Schicht 80 kann einen Einheitskörper umfassen, der einen horizontalen Abschnitt 82 und wenigstens einen vertikalen Abschnitt (beispielsweise die dargestellten vertikalen Abschnitte 98A und 98B) umfassen. Ein horizontaler Abschnitt 82 kann wenigstens teilweise zwischen benachbarten Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein und kann eine Gestalt aufweisen, die gleich oder ähnlich der Gestalt der Leiterpackungen 40 _N ist. Der horizontale Abschnitt 82 kann z. B. ohne Beschränkung als ein rechteckiges Prisma ausgebildet sein oder dazu ähnlich sein und kann eine Öffnung 84 umfassen, die zur Aufnahme eines Vorsprungs ausgebildet ist (z. B. des Vorsprungs 24 und/oder des Vorsprungs 28). In Ausführungsformen, wie in 8B allgemein dargestellt ist, kann ein horizontaler Abschnitt 82 einen ersten Abschnitt 86 und einen zweiten Abschnitt 92 umfassen, die voneinander beabstandet und voneinander verschieden sein können. In Ausführungsformen können der erste Abschnitt 86 und der zweite Abschnitt 92 identisch sein und/oder können jeweils im Allgemeinen rechteckig sein und eine halbkreisförmige Ausnehmung 88, 94 aufweisen, die zur Aufnahme von wenigstens einem Bereich von wenigstens einem Vorsprung 24, 28 ausgebildet ist. Der erste Abschnitt 86 und der zweite Abschnitt 92 können an gegenüberliegenden Seiten der Vorsprünge 24, 28 angeordnet sein, die angeordnet sein können, so dass die halbkreisförmigen Ausnehmungen 88, 94 effektiv als eine Öffnung ähnlich der Öffnung 84 dienen (z. B. können der erste Abschnitt 86 und der zweite Abschnitt 92 komplementär sein).
In Ausführungsformen können die vertikalen Abschnitte 98A, 98B an einer äußeren Kante 90, 96 des horizontalen Abschnitts 82 angeordnet sein. In Ausführungsformen kann die kühlende Schicht 80 eine Mehrzahl von vertikalen Bereichen (die vertikalen Bereiche 98A, 98B) umfassen. Ein erster vertikaler Bereich 98A kann z. B. ohne Beschränkung an einer äußeren Kante 90 des horizontalen Bereichs 82 angeordnet sein und ein zweiter vertikaler Bereich 98B kann an einer gegenüberliegenden äußeren Kante 96 des horizontalen Bereichs 82 angeordnet sein. Der erste Abschnitt 86 und der zweite Abschnitt 92 können gemäß Ausführungsformen jeweils wenigstens einen vertikalen Bereich umfassen (z. B. kann der erste Abschnitt 86 den vertikalen Bereich 98A und der zweite Abschnitt 92 kann den vertikalen Bereich 98B umfassen). Ein vertikaler Bereich 98A, 98B kann gemäß einem rechteckigen Prisma ausgebildet sein oder im Allgemeinen dazu ähnlich sein.
In Ausführungsformen, wie z. B. allgemein in 8C dargestellt ist, kann ein horizontaler Bereich 82 und/oder können vertikale Bereiche 98A, 98B hohl sein. Ein horizontaler Bereich 82 kann in Ausführungsformen mit wenigstens einem vertikalen Bereich 98A, 98B in Fließverbindung sein. Die vertikalen Bereiche 98A, 98B können z. B. ohne Beschränkung an gegenüberliegenden Seiten des horizontalen Bereichs 82 angeordnet sein (z. B. an gegenüberliegenden Seiten des Kerns 20), und vertikale Bereiche 98A, 98B und der horizontale Bereich 82 können alle miteinander in Fließverbindung sein. Im horizontalen Bereich 82 kann eine Flüssigkeit 12 angeordnet sein. Wie vorangehend allgemein mit Bezug auf die Kühlelemente 60 _N beschrieben ist, kann die Flüssigkeit 12 erwärmt werden, wenn der Transformator 10 Wärme erzeugt (oder wenn der horizontale Bereich 82 anderweitig erwärmt wird), so dass sich die Flüssigkeit in Dampf 14 umwandelt und in die vertikalen Bereiche 98A, 98B strömt. Die vertikalen Bereiche 98A, 98B können unter einem Abstand 100 von (z. B. so dass sie nicht in Kontakt sind mit) den Leiterpackungen 40 _N und/oder dem Kern 20 angeordnet sein, der eine größere Anzahl an vertikalen Bereichen 98A, 98B der Umgebungsluft aussetzt, kann den vertikalen Bereichen 98A, 98B erlauben, dass sie kühler sind als der horizontale Bereich 82 und/oder kann erlauben, dass die vertikalen Bereiche 98A, 98B effizient Wärme abführen. Der Abstand 100 kann in lediglich einem Beispiel ungefähr gleich der Dicke 102 der vertikalen Bereiche 98A, 98B sein, kann jedoch in bestimmten Ausführungsformen kleiner oder größer sein.
In Ausführungsformen, wie z. B. allgemein in den 9A, 9B und 10 dargestellt ist, kann ein Kühlelement 110 wenigstens einen Kühlsteg 112 _N umfassen, der unter einem Abstand 114 zu (so dass er z. B. nicht in Kontakt ist mit) dem Kern 20 und/oder den Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein. Die kühlenden Stege 112 _N können ein Abführen von Wärme unterstützen, die durch den Transformator 10 erzeugt wird, wie z. B. durch thermische Leitung. Die kühlenden Stege 112 _N können z. B. ohne Beschränkung mit einer kühlenden Schicht 116 eines Kühlelements 110 verbunden sein, das eben sein kann und/oder zwischen benachbarten Leiterpackungen 40 _N angeordnet sein kann. Die kühlende Schicht 116 kann durch den Transformator 10 erzeugte Wärme absorbieren und die kühlenden Stege 112 _N können die Wärme effizient aus der kühlenden Schicht 116 herausziehen. Die kühlenden Stege 112 _N können dann zulassen, dass die absorbierte Wärme an die Umgebungsluft abgeführt wird, was eine Kühlung des Transformators 10 unterstützen kann.
Die kühlende Schicht 116 kann gemäß Ausführungsformen einen einzelnen einheitlichen Körper umfassen, der von allgemeiner rechteckiger Gestalt sein kann, der allgemein eben sein kann und der Stege 112 _N umfassen kann, die an einem ersten Ende 118 und/oder an einem zweiten Ende 112 angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann die kühlende Schicht 116 einen ersten Abschnitt 122 und einen zweiten Abschnitt 124 umfassen, die gleich oder ähnlich ausgebildet sein können, wie der erste Abschnitt 86 bzw. der zweite Abschnitt 92 des horizontalen Bereichs des Kühlelements 80. Der erste Abschnitt 122 und der zweite Abschnitt 124 der kühlenden Schicht 116 können z. B. ohne Beschränkung allgemein eben sein, können eine allgemeine rechteckige Gestalten aufweisen und/oder können halbkreisförmige Ausnehmungen 126, 128 umfassen, die ausgebildet sind, um wenigstens einen Vorsprung 24, 28 aufzunehmen. In Ausführungsformen kann der erste Abschnitt 122 das erste Ende 118 umfassen und eine erste Mehrzahl der Stege 112 _N kann an dem ersten Ende 118 des ersten Abschnitts 122 angeordnet sein. Der zweite Abschnitt 124 kann das zweite Ende 120 umfassen und eine zweite Mehrzahl von Stegen 112 _N kann an dem zweiten Ende 120 des zweiten Abschnitts 124 angeordnet sein. Die kühlende Schicht 116 und die Stege 112 _N können in Ausführungsformen fest, hohl oder eine Kombination aus fest und hohl sein. Die kühlende Schicht 116 kann wenigstens eines aus einer Vielzahl von Materialien umfassen, wie z. B. Materialien mit hoher thermischer Leitfähigkeit (z. B. Aluminium, Kupfer, ein Graphit-Pad usw.).
In Ausführungsformen können die kühlenden Stege 112 _N im Allgemeinen vertikal angeordnet sein. Wenigstens ein kühlender Steg 112 _N kann allgemein eben sein und/oder kann im Allgemeinen eine rechteckige Gestalt aufweisen. Der kühlende Steg 112 _N kann gleich oder ähnlich jedem anderen sein, oder wenigstens ein kühlender Steg 112 _N kann sich von wenigstens einem anderen kühlenden Steg 112 _N unterscheiden. In Ausführungsformen können die kühlenden Stege mit der kühlenden Schicht 116 an oder nahe einer Ecke von Leiterpackungen und/oder dem Kern verbunden sein (z. B. wenigstens eine Ecke 34A, 34B, 34C, 34D). Die kühlenden Stege 112 _N können seitlich außerhalb der Anschlüsse 50 _N angeordnet sein (z. B. wie in 10 allgemein dargestellt ist) und/oder können zwischen den Anschlüssen 50 _N angeordnet sein. Die kühlenden Stege 112 _N können fest, hohl und/oder eine Kombination aus fest und hohl sein. In Ausführungsformen kann das Element 110 als ein Wärmerohr (z. B. ähnlich den Kühlelementen 60 _N, 80) ausgebildet sein. Die Stege 112 _N und die kühlende Schicht 116 können z. B. ohne Beschränkung hohl sein und können eine Flüssigkeit umfassen. In anderen Ausführungsformen können die Stege 112 _N und die kühlende Schicht 116 fest sein.
In Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen eines Transformators 10 ein Bereitstellen eines Kerns 20, einer Mehrzahl von Leiterpackungen 40 _N, einer Mehrzahl von Anschlüssen 50 _N und/oder wenigstens einem Kühlelement 60 _N, 80, 110 umfassen. Wenigstens eines der Leiterpackungen 40 _N, kann um einen ersten Abschnitt 22 des Kerns 20 herum angeordnet sein (z. B. so, dass sich der Vorsprung 24 durch die Öffnungen 46 _N erstreckt). Dann können die Anschlüsse 50 _N, und/oder die Kühlelemente 60 _N 80, 110 an den Leiterpackungen 40 _N, angeordnet werden. Als Nächstes kann wenigstens ein zusätzlicher Leiterpack 40 _N an den Anschlüssen 50 _N und/oder den Kühlelementen 60 _N, 80, 110 angeordnet werden. Als Nächstes kann ein zweiter Abschnitt 26 des Kerns 20 angeordnet werden, so dass sich der Vorsprung 28 in und durch die Öffnungen 46 _N der zusätzlichen Leiterpackungen 40 _N erstreckt und so dass der zweite Abschnitt 26 zum ersten Abschnitt 22 ausgerichtet ist. Obgleich ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer Ausführungsform eines Transformators 10 gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die spezielle Reihenfolge oder Schritte beschränkt, die oben beschrieben sind, und verschiedene Schritte können in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
Es sind hierin verschiedene Ausführungsformen zu verschiedenen Vorrichtungen, Systemen und/oder Verfahren beschrieben. Zur Bereitstellung eines umfassenden Verständnisses der gesamten Struktur, Funktion, Herstellung und Verwendung der Ausführungsformen, die in der Beschreibung beschrieben und in den beiliegenden Figuren dargestellt sind, ist eine Vielzahl spezieller Details dargestellt. Die Ausführungsformen können jedoch ohne diese speziellen Details ausgeführt werden. In anderen Fällen sind bekannte Operationen, Komponenten und Elemente nicht im Detail beschrieben, um die in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen nicht unklar darzustellen. Die hierin beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen sind nicht beschränkende Beispiele und die speziellen strukturellen und funktionellen Details, die hierin offenbart sind, können repräsentativ sein und beschränken nicht unbedingt den Rahmen der Ausführungsformen.
Ein Bezug in der Beschreibung auf „verschiedene Ausführungsformen”, „einige Ausführungsformen”, „eine Ausführungsform” oder dergleichen bedeutet, dass ein spezielles Merkmal, eine spezielle Struktur oder eine spezielle Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in wenigstens einer Ausführungsform vorgesehen ist. Die Ausdrücke „in verschiedenen Ausführungsformen”, „in einigen Ausführungsformen”, „in einer Ausführungsform” oder dergleichen, die in der Beschreibung auftreten, beziehen sich nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform. Die speziellen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften können in einer beliebigen Weise in wenigstens einer Ausführungsform kombiniert sein. Die speziellen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften, die in Verbindung mit einer Ausführungsform dargestellt oder beschrieben sind, können insgesamt oder zum Teil mit den Merkmalen, Strukturen oder Eigenschaften von wenigstens einer weiteren Ausführungsform ohne Beschränkung kombiniert werden, sofern diese Kombination nicht unlogisch oder nicht funktionell ist.
Obgleich oben nur bestimmte Ausführungsformen mit einem bestimmten Grad an Ausführlichkeit beschrieben sind, können eine Vielzahl von Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen gemacht werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Bezugnahmen auf Verbindungen (z. B. Anbringung, Kopplung, Verbindung und dergleichen) sind breit auszulegen und können Übergangselemente zwischen einer Verbindung von Elementen und eine relative Bewegung zwischen Elementen umfassen. Bezugnahmen auf Verbinder implizieren nicht unbedingt das zwei Elemente direkt miteinander verbunden/gekoppelt sind, und in einer fasten Beziehung zueinander stehen. Die Verwendung von „z. B.” in der Beschreibung ist bereit auszulegen und wird verwendet, um nicht beschränkende Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung bereitzustellen. Die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Alle Gegenstände, die in die obige Beschreibung fallen oder in den beiliegenden Figuren gezeigt sind, sind nur als anschaulich und nicht beschränkend auszulegen. Änderungen im Detail oder der Struktur können ohne Abweichung von der vorliegenden Erfindung gemacht werden, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Elektrischer Leistungstransformator, umfassend: einen Kern; eine Leiterpackung, wobei die Leiterpackung umfasst: eine leitfähige Schicht, die um einen Abschnitt des Kerns herum angeordnet ist; eine erste ebene isolierende Schicht, die an einer ersten Seite der leitfähigen Schicht angeordnet ist; und eine zweite ebene isolierende Schicht, die an einer zweiten Seite der leitfähigen Schicht angeordnet ist; und ein Kühlelement, das an der Leiterpackung angeordnet ist.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 1, wobei die Leiterpackung eine erste Leiterpackung ist; der elektrischer Leistungstransformator ferner eine zweite Leiterpackung umfasst; und das Kühlelement teilweise zwischen der ersten Leiterpackung und der zweiten Leiterpackung angeordnet ist.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 1, wobei das Kühlelement eine Mehrzahl von separaten Abschnitten umfasst, die wenigstens teilweise um den Abschnitt des Kerns herum angeordnet sind.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 1, wobei das Kühlelement einen Hohlkörper umfasst, der wenigstens teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 4, wobei der Hohlkörper einen ebenen ersten Bereich umfasst, der sich von der Leiterpackung weg erstreckt.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 5, wobei der Hohlkörper einen zweiten Bereich umfasst, der sich senkrecht zum ersten Bereich des Hohlkörpers erstreckt.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 2, wobei das Kühlelement einen festen ebenen Körper umfasst, der zwischen der ersten Leiterpackung und der zweiten Leiterpackung angeordnet ist; und das Kühlelement eine Mehrzahl von Stege umfasst, die sich von dem fasten ebenen Körper über die erste Leiterpackung und die zweite Leiterpackung hinweg erstrecken.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 1, wobei die Leiterpackung eine erste Leiterpackung ist; und der elektrische Leistungstransformator ferner eine zweite Leiterpackung umfasst.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 8, wobei das Kühlelement ein erstes Kühlelement ist; der elektrische Leistungstransformator ferner ein zweites Kühlelement umfasst; und das erste Kühlelement und das zweite Kühlelement beide teilweise zwischen der ersten Leiterpackung und der zweiten Leiterpackung angeordnet sind.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 9, wobei sich das erste Kühlelement von einer ersten Seite des elektrischen Leistungstransformators wegerstreckt; und sich das zweite Kühlelement von der zweiten Seite des elektrischen Leistungstransformators wegerstreckt.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 9, wobei das erste Kühlelement und das zweite Kühlelement jeweils einen Hohlkörper umfassen, der eine Flüssigkeit umfasst, die konfiguriert ist, um (i) durch die beim Betrieb des elektrischen Leistungstransformators erzeugte Wärme erwärmt zu werden und (ii) die beim Betrieb des elektrischen Leistungstransformators erzeugte Wärme durch Kühlung und/oder Kondensation abzuführen.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 5, wobei der ebene erste Abschnitt einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst; und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt an gegenüberliegenden Seiten eines Vorsprungs des Kerns angeordnet sind.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 2, wobei das Kühlelement einen horizontalen ebenen Bereich und einen vertikalen ebenen Bereich umfasst, wobei wenigstens ein Bereich des horizontalen ebenen Bereichs zwischen der ersten Leiterpackung und der zweiten Leiterpackung angeordnet ist.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 13, wobei der vertikale Bereich angeordnet ist, so dass der vertikale Bereich nicht mit einem aus der Mehrzahl von Leiterpackungen in Kontakt ist und nicht mit dem Kern in Kontakt ist.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 13, wobei der vertikale Bereich mit dem horizontalen Bereich in Fließverbindung steht.
Elektrischer Leistungstransformator nach Anspruch 13, wobei der vertikale Bereich eine Mehrzahl von kühlenden Stegen umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leistungstransformators, wobei das Verfahren umfasst: ein Bereitstellen eines Kerns; ein Bereitstellen einer Mehrzahl von ebenen Leiterpackungen, wobei die ebenen Leiterpackungen eine Mehrzahl von ebenen leitfähigen Schichten und eine Mehrzahl von ebenen isolierenden Schichten umfasst; und ein Einsetzen eines Kühlelements zwischen isolierenden Schichten von benachbarten Leiterpackungen aus der Mehrzahl von ebenen Leiterpackungen.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend ein Einsetzen von wenigstens einem Bereich des Kerns in die Mehrzahl von ebenen Leiterpackungen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Kern einen oberen Bereich und einen unteren Bereich umfasst, die dazu ausgebildet sind, dass sie in Öffnungen aus der Mehrzahl von ebenen Leiterpackungen unabhängig eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Kühlelement einen horizontalen ebenen Bereich und einen vertikalen ebenen Bereich umfasst, wobei wenigstens ein Bereich des horizontalen ebenen Bereichs zwischen benachbarten Leiterpackungen angeordnet ist, und der vertikale ebene Bereich ein Wärmerohr und/oder kühlende Stege umfasst.