DE69114367T2 - Elektromagnetische Induktionsanordnung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Induktionsvorrichtung mit einem Behälter, mit mehreren Spulen und einem Kühlmittel zum Kühlen der Spulen, sowie ein in den Behälter gebildetes System zum Zuleiten des Kühlmittels zu den Spulen. Eine derartige Vorrichtung ist aus DE-A-3341 626 bekannt.
• Die Figur 3 der beiliegenden Zeichnungen zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer dreiphasigen elektromagnetischen Tnduktionsvorrichtung als ein Beispiel der bekannten elektromagnetischen Induktionsvorrichtungen. Unter bezug auf diese Figur nimmt ein Behälter 1 Spulen 2A, 2C und 2C der A-, B- und C-Phasen auf, die einen Hauptbestandteil der elektromagnetischen lnduktionsvorrichtung darstellen und schematisch dargestellt sind. Auf diese Spulen 2A, 2B und 2C wird insgesamt als Spulen 2 Bezug genommen. Ein Ende eines unteren Kühlrohrs 3 ist mit einem unteren Abschnitt des Behälters 1 verbunden und zu diesem hin offen, so daß eine Strömung eines Kühlmittels in einen Raum unterhalb der elektromagnetischen Induktionsvorrichtung eingeleitet wird. Obere Kühlrohre 4, die jeweils an ihrem einen Ende mit einem Kühler (nicht gezeigt) verbunden sind, sind mit ihrem anderen Ende an der oberen Wand des Behälters 1 angeschlossen. Ein Kühlmittel-Röhrensystem 8 ist zwischen der unteren Wand des Behälters 1 und einer Trennplatte 5 festgelegt, die sich über einen unteren Abschnitt des Tanks erstreckt. Die Trennplatte 5 hat Öffnungen, die zum Bilden von Kühlmitteleinlässen 5A, 5B und 5C zum Einführen des Kühlmittels in die Spulen 2A, 2B und 2C der jeweiligen Phasen dienen. Bei dieser bekannten elektromagnetischen Induktionsvorrichtung wird eine mit einem Gebläse erzeugte Kühlmittelströmung dem Kühlmittel-Röhrensystem 8 über das untere Kühlrohr 3 zugeführt und anschließend, wie anhand der Pfeile gezeigt ist, den Spulen 2A, 2B und 2C der jeweiligen Phase durch die Kühl mitteleinlässe 5A, 5B und 5C, die in der Trennplatte 5 gebildet sind, zugeleitet, wodurch diese Spulen 2A, 2B und 2C gekühlt werden. Das Kühlmittel wird dann nach dem Kühlen der Spulen 2A, 2B und 2C dem Kühler über die oberen Kühlrohre 4 zugeleitet. Demnach wird die Strömung des Kühlmittels durch das Kühlmittel-Röhrensystem 8 mit einem Gebläse erzwungen. Somit wird die Strömung des Kühlmittels über die Spulen 2A, 2B und 2C verteilt. Bei der verteilten Kühlmittelströmung in dem Kühlmittel-Röhrensystem 8 über die jeweiligen Spulen 2A, 2B und 2C bewirkt eine Geschwindigkeitsabnahme aufgrund der Strömungsverteilung des Kühlmittels einen Druckaufbau in dem Kühlmittel, und der Röhrenreibungswiderstand bewirkt eine Druckabfall des Kühlmittels.
• Im Ergebnis wird das Kühlmittel in die Spulen 2 ungleichmäßig verteilt, so daß die Strömungsrate bei der Spule 2A der Phase 2A, die den unteren Kühlrohr 3 am nächsten ist, am niedrigsten ist, und bei der Spule 2C der Phase C, die von dem unteren Kühlrohr 3 am weitesten entfernt ist, am größten ist.
• Die ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels bei den Spulen 2A, 2B und 2C bewirkt eine Unterschied bei der Wärmeförderrate von jeder dieser Spulen zu dem Kühler. Entsprechend kann bei der Spule 2A der Phase A, bei der Kühlmittelströmungsrate am niedrigsten ist, ein Temperaturanstieg auf einen Pegel, der die Nenntemperatur übersteigt, auftreten. Dies fördert eine Verschlechterung des Isolationsmaterials zum Bilden der Spuien 2, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer der elektromagnetischen Induktionsvorrichtung führt.
• In DE-3341626 ist ein Transformator mit einem System zum Zuführen von Kühlluft zu mehreren Spulen beschrieben. Eine einheitliche Luftströmung bei jeder Spule wird dadurch erreicht, daß der Durchmesser des Röhrensystems und der Verbindungskanäle für jede Spule variiert wird.
• In FR-A-1291617 ist die Anwendung von Ablenkflächen zum Herabsetzen einer Veränderung der Strömungsrate in unterschiedlichen Kanälen eines Kraftfahrzeugkühlers beschrieben.
• Entsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine elektromagnetische Induktionsvorrichtung mit einem relativ einfachen Aufbau zu schaffen, bei der die Strömungsraten des Kühlmittels bei den Spulen aller Phasen gleich ist, damit ein einheitlicher Temperaturanstieg bei diesen Spulen gewährleistet ist.
• Gemäß der Erfindung, wird eine elektromagnetische Induktionsvorrichtung geschaffen, enthaltend: einen Behälter, eine Trennplatte, die sich über einen unteren Abschnitt des Behälters erstreckt und mit einer Bodenwand und einer Seitenwand des Behälters ein Kühlungmittel-Röhrensystem mit gleichmäßigen Querschnitt bildet, mehrere Spulen, die innerhalb des Behälters angeordnet sind, mehrere Kühlmitteleinlässe, die einzeln in der Trennplatte unterhalb von den Spulen festgelegt sind, zum Zuleiten von Kühlmittel zu den Spulen, einen Kühlmittel-Röhrensystem-Einlaß an einem Ende des Röhrensystems, eine Auslaßvorrichtung an einem oberen Abschnitt des Behälters, und mindestens zwei Ablenkbleche, von denen jeweils eines in jedem Bereich zwischen benachbarten Kühlmitteleinlässen angeordnet ist, und sich in das Röhrensystem erstreckt, wobei die Ablenkbleche unterschiedliche Oberflächenabmessungen aufweisen und sich die Abmessung mit zunehmender Entfernung von dem Kühlmittel- Röhrensystem-Einlaß erhöhen, damit eine im wesentlichen einheitliche Verteilung von Kühlmitteln zu den jeweiligen Spulen erfolgt, wobei die Ablenkbleche an der oberen Wand des Systems vorgesehen sind.
• Für ein besseres Verständnis der Erfindung und zum Darlegen, wie diese umgesetzt werden kann, erfolgt nun beispielhaft ein Bezug auf die beigefügten Figuren; es zeigen:
• Figur 1 eine schematische Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Induktionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
• Figur 2 einen Graph zum Darstellen der Strömungsraten eines Kühlmittels, das auf die Spulen der einzelnen Phasen der in Figur 1 gezeigten elektromagnetischen Induktionsvorrichtung verteilt wird;
• Figur 3 eine schematische Querschnittsansicht einer bekannten elektromagnetischen Induktionsvorrichtung; und
• Figur 4 einen Graph zum Darstellen der Strömungsraten eines Kühlmittels, das auf die Spulen entsprechend der einzelnen Phasen der in Figur 2 gezeigten bekannten elektromagnetischen Induktionsvorrichtung verteilt wird.
• 3. Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich nun aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform.
• Die Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zum Darstellen einer Ausführungsform der elektromagnetischen Induktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur werden die gleichen Bezugszeichen benützt, um dieselben Teile oder Elemente zu kennzeichnen, wie sie in Figur 3 gezeigt sind, in der die bekannte Vorrichtung gezeigt ist, und eine genaue Beschreibung derartiger Teile oder Elemente wird weggelassen..
• Ein Kühlmittel-Röhrensystem 6 wird festgelegt durch die untere Wand eines Behälters und eine Trennplatte 5, die das Röhrensystem 6 von dem Paum zum Aufnehmen der Spulen 2 trennt. Ein Kühlmittel, das vorzugsweise ein isolierendes Gas wie ein SF&sub6;-Gas zum Kühlen der Spulen 2A, 2B und 2C der jeweiligen Phasen ist, wird durch ein Gebläse in das Kühlmittel-Röhrensystem 6 eingeleitet.
• Die Trennplatte 5 ist mit ihren Abschnitten zwischen den Kühlmitteleinlässen 5C und 5B sowie zwischen den Kühlmitteleinlässen 5B und 5A vorgesehen, mit Strömungsgeschwindigkeits-Regelführungen 2A und 2B. Obgleich dies nicht ausschließlich gilt, können die Strömungsgeschwindigkeits- Regelführungen 5A und 5B als Ablenkbleche gebildet sein, wie gezeigt ist. Die Abmessungen und die vorspringenden Längen der Strömungsgeschwindigkeits-Regelführungen sind so bestimmt, daß eine einheitliche Verteilung des Kühlmittels zu den Spulen 2 hin erfolgt. Im einzelnen wird die Abmessung der Strömungsgeschwindigkeits-Regelführung 7A so bestimmt, daß ungefähr ein Drittel (1/3) des mit dem Gebläse zugeführten Kühlmittels der Spule 2A der Phase A über den Kühlmitteleinlaß 5A zugeführt wird, wohingegen zwei Dritten (2/3) desselben zu den Spulen 2B und 2C der Phasen B und C geleitet werden. Entsprechend wird die Abmessung der Strömungsgeschwindigkeits-Regel führung 7B zwischen dem Kühlmitteleinlässen 5B und 5C so gewählt, daß die Hälfte (1/2) der Menge des Kühlmittels, das an der Strömungsgeschwindigkeits-Regelführung 7A vorbeigeleitet wird, d.h. ein Drittel (1/3) der durch das Gebläse zugeführten Gesamtmenge, der Spule 2B über den Kühlmitteleinlaß 58 zugeleitet wird, und die verbleibende Hälfte, d.h. ein Drittel (1/3) der Gesamtmenge der Spule 2C über den Kühlmitteleinlaß 5C zugeleitet wird.
• Demnach wirken bei der elektromagnetischen Induktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Strömungsgeschwindigkeit-Regelführungen 7A, 7B, die in dem Kühlungssystem 6 vorgesehen sind, als Strömungswiderstände, die für die Strömung des Kühlmittels einen Widerstand darstellen, so daß das Kühlmittel im wesentlichen gleichförmig den Spulen 2A, 2B und 2C zugeführt werden kann, wie in Figur 2 gezeigt ist. Entsprechend wird eine Temperaturdifferenz zwischen den Spulen 2A, 2B und 2C der jeweiligen Phasen im wesentlichen ausgeglichen.
• Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Strömungsgeschwindigkeits-Regelführungen 7A und 7B an der Trennplatte 5B befestigt, die die obere Wand des Kühlmittel-Röhrensystems 6 darstellt. Dies ist jedoch lediglich erläuternd zu verstehen, und die Strömungsgeschwidnigkeits-Regelführungen können an irgendeiner geeigneten Position vorgesehen werden, wo sie die im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels bewirken können, beispielsweise an der unteren Wand des Behälters 1, die dem Röhrensystem 6 gegenüberliegt.
• Wie sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt, sind bei der elektromagnetischen Induktionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Strömungsgeschwindigkeits-Regelführungen zum Realisieren einer im wesentlichen einheitlichen Verteilung des Kühlmittels zu den Spulen der jeweiligen Phasen vorgesehen, in dem die Strömungsgeschwindigkeits-Regelführungen in dem Kühlungssystem vorgesehen sind. Im Ergebnis weisen alle Spulen im wesentlichen den gleichen Temperaturanstieg auf, wodurch ein Beitrag zur Verlängerung der Lebensdauer der Vorrichtung geleistet wird.

Claims (2)

1. Elektromagnetische Induktionsvorrichtung, enthaltend:

(a) einen Behälter (1),

(b) eine Trennplatte (5), die sich über einen unteren Abschnitt des Behälters (1) erstreckt und mit einer Bodenwand und einer Seitenwand des Behälters ein Kühlmittel-Röhrensystem (6) mit gleichmäßigen Querschnitt bildet,

(c) mehrere Spulen (2A, 2B, 2C) die innerhalb des Behälters angeordnet sind,

(d) mehrere Kühlmitteleinlässe (5A, 5B, 5C), die einzeln in der Trennplatte unterhalb von den Spulen festgelegt sind, zum Zuleiten von Kühlmittel zu den Spulen,

(e) einen Kühlmittel-Pöhrensystem-Einlaß (3) an einem Ende des Röhrensystems,

(f) eine Auslaßvorrichtung (4) an einem oberen Abschnitt des Behälters, und

(g) mindestens zwei Ablenkbleche (7A, 7B), von denen jeweils eines in jedem Bereich zwischen benachbarten Kühlmitteleinlässen angeordnet ist, und sich in das Röhrensystem erstreckt, wobei die Ablenkbleche unterschiedliche Oberflächenabmessungen aufweisen und sich die Abmessung mit zunehmender Entfernung von dem Kühlmittel-Röhrensystem-Einlaß erhöhen, damit eine im wesentlichen einheitliche Verteilung von Kühlmittel zu den jeweiligen Spulen erfolgt, wobei die Ablenkbleche an der oberen Wand des Systems vorgesehen sind.

2. Elektromagnetische Induktionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlungsmedium Schwefelhexafluorid ist.