EP1772877A1 - Induktives Bauteil mit optimierter Wärmeableitung - Google Patents

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EP1772877A1
EP1772877A1 EP06011057A EP06011057A EP1772877A1 EP 1772877 A1 EP1772877 A1 EP 1772877A1 EP 06011057 A EP06011057 A EP 06011057A EP 06011057 A EP06011057 A EP 06011057A EP 1772877 A1 EP1772877 A1 EP 1772877A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
insulation
inductive component
winding
component according
heat
Prior art date
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Granted
Application number
EP06011057A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1772877B1 (de
Inventor
Christof C Gulden
Wilhelm Krämer
Ulrich Kleineidam
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
Original Assignee
Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
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Publication date
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Publication of EP1772877A1 publication Critical patent/EP1772877A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/327—Encapsulating or impregnating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/266—Fastening or mounting the core on casing or support

Definitions

  • the invention relates to an inductive component, such as a transformer or a choke, but in particular a medium-frequency transformer (MF transformers) with galvanic isolation, as used for example for applications in the field of railway technology and industry.
  • MF transformers medium-frequency transformer
  • Transformers and chokes are essential components in electrical engineering, in industrial plant construction, in rail vehicle construction and generally in many areas of technology (including airplanes / satellites). Nevertheless, power compression has been realized in the design of transformers and chokes in the past to a limited extent. For example, known rectangular and cylindrical designs have a power to weight ratio of about 0.4-0.6 g / W at 6-12 KHz with a transmission power between 30 and 50 KVA.
  • MF transformers as well as other transformers and chokes for industrial and rail transport, are traditionally cooled only at the winding or at gaps with air or other media.
  • the reason for this is the problem of how the resulting heat loss can be dissipated into the atmosphere.
  • the heat dissipation is greatly hindered by the thermal resistances of the interlayer and coil insulation, especially in the mid-interior areas of the windings, resulting in high temperatures.
  • the classes of insulation limit the currents of the transformers by fixed maximum temperatures of insulating materials, although in most cases higher Controllers of the magnetic circuit and thus higher currents and powers would be possible.
  • the conductor cross section and / or the core cross section must be increased, also because the functional curves of the magnetic materials (inter alia induction) deteriorate at high temperatures, ie. H.
  • the core cross-sections usually have to be significantly increased, which in turn leads to higher losses due to the larger windings (longer winding lengths).
  • HBU rail technology - auxiliary converter converters
  • the slow development of transformers and chokes becomes clear in two ways.
  • the development of power electronics, semiconductors, and passive magnetic components is increasingly falling apart in terms of weight and volume. Ie. the significant reduction of the HBU or drive converter modules also does not have a desirable dynamic equivalent in the magnetic components.
  • the invention has for its object, in power transformers and reactors, especially MF transformers, a power compression, at least by a factor of 1.5 to achieve. That is, the MF transformers or chokes according to the invention have compared to conventional MF transformers, with the same volume and weight, at least a factor of 1.5 greater performance, or at the same power a significantly lower volume and weight
  • the invention solves the problem of difficult heat transmission through the conductor insulations, or in the case of reflow / pouring of the windings through most of the insulating surfaces of the transformers or reactors.
  • newly developed shall be used, which have a better thermal conductivity by a factor of 5-20 than the previously used insulation materials, and it is galvanically isolating test voltage safe thermal bridges used, which derive the heat loss much more effective from thermal focus.
  • thermal bridge intermediate insulations are newly developed, which substantially improve the heat dissipation from the inner layers of the windings to the outer layers and to the transformer surface and make the use of auxiliary coolers arranged there with low volume very effective.
  • the invention is based on a novel concept for the conductor and intermediate insulations by use of windable aluminum nitride (AIN) or aluminum oxide-based low-plastic heat-conducting insulating films to reduce the thermal resistance between the film turns and layers by a factor of 3-10 To significantly reduce the weight and volume of the windings, so that the magnetic circuits of the transformers - in particular width and / or height of the winding - can be significantly reduced.
  • AIN windable aluminum nitride
  • AIN aluminum oxide-based low-plastic heat-conducting insulating films
  • the primary and secondary windings are preferably separated from each other by intermediate insulation and a hermetic encapsulation, the cores being thermally and electrically insulated in respective spool penetrations in the coil encapsulation.
  • the Spulenumguß is preferably a primary and secondary winding hermetically sealed and separated from each other potting compound. This forms together with the windings a compact block for receiving the cores.
  • the potting compound is preferably in turn composed of a resin, preferably epoxy resin with thermally conductive fillers, preferably aluminum nitrite and / or silanized quartz powder and / or isolated metal particles, as far as the casting insulation properties are not affected thereby.
  • the invention is not limited to encapsulated or encapsulated coils / windings.
  • the thermal bridge intermediate insulation and thermal bridges Windungsisolation can also be used for conventional transformers without
  • the primary and secondary windings of the transformers and chokes are preferably foil conductors, but may also be designed as a high-frequency strand and / or profile waveguide (for direct / indirect liquid cooling).
  • impregnation of windings can also be provided with heat-conducting additives according to the invention so that the impregnation can penetrate into the many fine gaps in order to bridge the not insignificant gap heat resistances.
  • Figures 1 and 2 show a molded MF transformer with a winding 50 which is surrounded by an encirclement 51.
  • flexible thermal bridges 52 are provided, which consist for example of flexible shallleitfolien of windable aluminum nitride or aluminum oxide.
  • ceramic thermal bridges 53 are provided in the interior of the winding, as well as ceramic thermal bridges 54 as Outdoor cooler or as a connection to outdoor coolers. These designs of the thermal bridges are rigid and must therefore be adapted constructively to the winding shapes. But they have in comparison to the flexible thermal bridges significantly higher thermal conductivity.
  • Figures 1 a and 2a show (compared to Figures 1, 2, 3, 4) a so-called pot transformer.
  • the outer and inner contours of the winding are with politiciansleitkachel 54; 53 or provided with flexible thermal bridges 66 which are spatok coupled to the pot housing to low-gap and cast together with the cores 69.
  • Figures 1-4 illustrate windings for transformers in encapsulation and non-encapsulation technology, i. Applications without pot housing dar.
  • the sprue of the winding and the cores takes place in pot housings according to Figures 1a and 2b.
  • the winding equipped with thermal bridges as in 1 and 2.
  • winding and cores are thermally (thermally conductive) contacted with the thermal bridges 54 and or 51 on the pot housing 66.
  • the heat losses of the cores / yokes are dissipated via heat conducting lugs or special molded parts to the housing, which can be equipped with and without cooling ribs 70.
  • Figures 3 and 4 show a comparison with Figures 1 and 2 modified embodiment of a transformer, between each winding layer 50 flexible thermal bridges 52, which also serve as insulation, as well as ceramic thermal bridges 53 are provided, which effectively reduces the heat generated in winding 50 heat loss lead outside.
  • FIGs 5, 6 and 7 show various possibilities of building solid thermal bridges, such as ceramic thermal bridges 53 and 54, according to Figures 5 and 7.
  • These thermal bridges 53 and 54 are in their shape - as mentioned - adapted to the particular application.
  • the thermal bridge according to FIG. 5 is arranged, for example, between the layers of a winding, while the thermal bridge according to FIG. 7 can represent a thermal bridge for external cooling.
  • Figure 6 shows a thermal bridge 61 consisting of an injection molding, casting, or sintered material, which is very cheap and easy to manufacture.
  • the injection-molding material preferably contains additives of very good heat-conductive materials.
  • FIGS. 8 to 13 show MF transformers with thermal bridges, in particular internal thermal bridges 58 between the winding layers and outer thermal bridges 57, which are connected to further thermal bridges 59 and cooling lugs 55 for dissipating the heat to the atmosphere.
  • the radiator lugs are realized, for example, by a heat conduction plate 56, as shown in FIG.
  • the entire winding region of the transformer is surrounded for example by an epoxy encapsulation 60, which may also consist of good thermal conductivity material but need not.
  • FIGS 14 to 17 show another embodiment of the medium-frequency transformer according to the invention in different views.
  • the MF transformer has a Spulenumguß 1 with a substantially chamfered-rectangular cross section.
  • a primary winding 2a and a secondary winding 2b are cast. This results in a windings 2a, 2b hermetically enclosing block.
  • the front and the back form an end face 3, the z. B. for positioning the terminals 13, 14 of the MF transformer can be used.
  • At the bottom End transformer feet 4 are preferably provided, which have a sprue fitting 6 for floor or wall mounts.
  • a flexible intermediate insulation 7 is provided, which also serves as a thermal bridge between the winding layers, so that the loss heat generated in the windings is immediately transported in the direction of the cores or to the outside.
  • the coil encapsulation 1 for example, two three-layer windings 2a and 2b are inserted, wherein the windings are juxtaposed by a Isolier fundamentalguß 19 separated from each other.
  • 20 cavities 20 can be provided on the front and back 3 of the Spulenumgußes, which provide better dissipation of heat from the coils 2a, 2b to the outside in the environment.
  • the electrical connection of the windings 2a and 2b takes place in integrated boarding rooms 11 and 12, which are also fully filled with potting compound.
  • each coil has a coil penetration, wherein the coil penetrations are arranged plane-parallel to each other.
  • the coil penetrations have, for example, a rectangular cross-section, with bevelled areas on the narrow sides of the penetration, wherein in each case ribs 9 arranged parallel to one another are provided on one longitudinal side of the rectangle.
  • the ribs 9 to the surfaces of the coil penetration are arranged plane-parallel.
  • the ribs 9 are preferably longitudinally conically shaped, both laterally and in their breakthrough width.
  • the cores 21, 22 and yokes 18, as indicated in FIGS. 20 and 21, are joined into assemblies from I-cores or ribbon cores.
  • the cores 21, 22 or yokes 18 are then externally and in the region of the adhesive joints to the ribs 9 of the Spulenumgußes 1 with a thermal insulating layer 5, preferably glued GfK. This ensures that the cores 21, 22 of the Windings 2a, 2b can be thermally decoupled.
  • These pasted with the insulating layer 5 cores 21, 22 are now fixed on one side by gluing to the ribs 9.
  • the cores 21, 22 thus have contact only with the coil encapsulation 1 in the region of the ribs 9.
  • no mechanical supporting or clamping elements are required for the cores 21, 22 and yokes 18, since the cores lie directly on the ribs 9 within the coil penetrations be applied.
  • the cores 21, 22 are freely suspended in the windings on all sides and attached to the ribs 9 on only one side. As a result, the cores 21, 22 held in the Spulenumguß 1 due to the bond "elastic-solid" and very quiet. All parts for fixing the cores 21, 22 are made of non-conductive materials, so that the cores can float freely in terms of potential.
  • the cores are not grounded in contrast to conventional transformers. Preference is given to using ferrite cores or nanocrystalline or amorphous cores.
  • Figures 18 and 19 show a slightly modified embodiment of an MF transformer according to the invention, in which case somewhat narrower ribs 9 are used for fastening the cores 21, 22.
  • the transformer can be optimized either in terms of its leakage inductance or its noise emission.
  • intermediate thermal bridging insulations 7 are used between the layers of windings 2a and 2b.
  • Figures 22 to 26 show a transformer with thermal bridges and base surfaces for internal and external cooling.
  • the transformer comprises both outer cooling plates 25 and inner cooling plates 26, which have corresponding ones Thermal bridge contacts 27 are thermally conductively connected to the windings 2a and 2b, respectively.
  • the windings are, as described above, separated from each other by intermediate thermal insulation 7.
  • the cooling plates 25 and 26 are fixed for example by means of an undercut 28 in the casting resin of the transformer.
  • the cooling plates 25 and 26 may have corresponding screw thread 29 to which then additional cooling elements can be screwed.
  • FIGS. 27 to 30 show the transformer according to FIGS. 22 to 26 with external cooling elements 30 and 31 which are fastened, preferably screwed, to the cooling plates 25 and 26.
  • the cooling element 31 has, for example, a number of cooling webs 32, between which cooling chimneys 33 form, which ensure good heat dissipation by air circulation. That The coolers have the task of compensating either by the area reduction of the transformers, which is accompanied by the volume reduction, or the increased power loss, which takes place with the possible power increase.
  • FIGS. 31 and 32 show, by way of example, a cross section and a top view of one of the two windings 2a and 2b, for example, of the transformers according to FIGS. 14 and 22.
  • the conductors are preferably copper foil conductors 23, which are substantially square with the interposition of an intermediate insulation 24 or rectangular wound.
  • the Cu conductors 23 are externally connected in the terminals 13, 14 of the Spulenumgußes 1.
  • the windings are firmly and hermetically sealed with a potting compound of a resin, preferably epoxy resin, with thermally conductive fillers, but it need not be in conventional transformers.
  • the windings can also be wrapped with a coarse-meshed glass silk tape, so that the Wicklungsumguß is highly stable, heat and cold shock resistant.
  • the conventional mica insulation is replaced according to the invention by thermal bridges 34 and cast-resin intermediate insulating 7.
  • the magnetic cores are provided with thin GfK plates for stress compensation and as adhesion promoter. Furthermore, side recesses 16 remain for the air bubble rise to the middle or outside for the process improvement during the casting process of the windings.
  • FIG. 33 shows, starting from the example of FIGS. 31 and 32, the production of a winding with thermal bridges, wherein the individual parts of the windings are connected to one another in a heat-conducting manner by thermal bridges 34 and 34a.
  • Figures 34 and 35 show a further embodiment of a transformer with thermal bridges in the form of a pot transformer.
  • thermal bridge insulation for example made of aluminum nitride, and cast intermediate insulations 38.
  • internal thermal bridges 36 and outer thermal bridges 44 are provided, the internal thermal bridges 36, the heat between the winding bearings 35 derived and to the outer Give thermal bridges 44, which then deliver it to inner-outer heat conductor 39, which are connected to a corresponding cooling element 41.
  • the cooling element 41 is preferably integrated in the pot housing 40 of the transformer.
  • FIGS. 36 and 37 show a similar exemplary embodiment to FIGS. 34 and 35, wherein heatpipes 43 connected to the inner thermal bridges 36 are additionally provided here, which absorb the heat generated in the interior of the winding 35 and release it to the cooling elements 41 to the outside.
  • Figures 38 and 39 show possibilities of heat dissipation and heat dissipation from the interior of the transformer to the heat pipe 43.
  • ® Windungs- and intermediate insulation 47 made of insulating réelleleitmaterial to transfer the heat to a planteleitfahne the heat pipe.
  • the heat is passed through a ceramic strip 48 to the heat pipe 43 and with a metal rail part, such as copper 49, evenly transferred to the heat pipe 43.
  • FIG. 40 shows an example of a transformer with thermal bridges and conductive heat pipe to an external cooling element 45.
  • the heat generated in the interior of the transformer is conducted via the heat pipes 43 to the external cooling element 45, which is cooled by a cooling air flow 46.
  • the external cooling element may, for example, be located in a separate room which is separated from the space of the transformer by a bulkhead wall.
  • FIGS. 41 and 42 show, by way of example, a disk throttle for railway or industrial applications.
  • the schematic diagrams show how, in the sense of the invention, basically the windings of transformers and reactors are traversed.
  • the windings 80 of the choke coil for example, consist of a foil conductor, high-frequency strand or a waveguide.
  • the windings 80 are electrically insulated from each other by thermal bridge insulation 76.
  • thermal bridge insulation 76 Between the outer diameter of the winding and the throttle jacket thermal bridges 75 are provided, as well as thermal bridges 76 between the core and the inner diameter of the coil.
  • the potting 82 of the disc choke is preferably made of thermally conductive resins, with a specific thermal conductivity of, for example, greater than 1.6 W / m K.
  • the core 78 and the disc (yoke) 79 consist for example of powder composite materials or other soft magnetic materials.
  • thermally conductive winding insulation 81 may be provided.
  • the electrical connections 83 of the throttle are designed as a passage through the disk housing.
  • an impregnating varnish 84 or impregnating varnish application 85 can be used which has been enriched with heat-conducting powder of different grain size.
  • the pos. 75 in Figure 43 symbolizes a conventional insulation of the windings 80.
  • the pos 81 a, 81 b and 81 c in Figures 44, 45 and 46 show the forced thermal bridge technique between conductors, be it high-voltage stranded wire or other conductors, where It should be noted that the winding insulation, with the relatively small differences in voltage between adjacent windings, allows foils with high and special addition of heat conducting materials up to a specific thermal conductivity of currently 8-10 W / m K (the development continues to even higher thermal conductivities, is included by definition and according to the invention)
  • the cover layers of an intermediate insulation of previous insulating z. B. mica polyamide, etc. to wrap and to wrap the main strength of the intermediate insulation of thermal bridging films, which increases the overall thermal resistance but only slightly because of the proportional layer thickness ratios, however, has the advantage of decades in Trafobau proven materials to place directly where the voltage stress on the Intermediate insulation is highest.
  • the inner winding insulation (the inner layers) can be made with “thermal bridge insulation” 81, while z. B. "outer Windungsisolationen” often can be made from conventional Windungsisolationen.
  • Windings with impregnations which have better heat-conducting properties than previous impregnations, are optimally completed.
  • the impregnations 84, 85 can, similar to the thermal bridging films, be enriched with varnishleitpulvern, which means a better overall heat engineering design of MF transformers and chokes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein induktives Bauteil in Form eines Transformators oder einer Drossel, insbesondere aber einen Mittelfrequenz-Transformator, mit mindestens einer Wicklung, wobei zwischen einzelnen Lagen der Wicklung und/oder einer weiteren Wicklung eine oder mehrere Wärmebrücken-Zwischenisolationen angeordnet sind, wobei die Wärmebrücken-Zwischenisolationen flexible Isolierfolien umfassen, in die wärmeleitende Füllstoffe eingearbeitet sind, und gegenüber bisher üblichen Zwischen-, Windungs- oder Erdisolationen, z. B.: Glimmer, Polyester, Polyamide, unterschiedliche Isolierpapiere, Pressspan, Mischisolationen, auch verschiedene Harze, Guss- und Spritzgusstechniken, eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Wicklung kann hermetisch in einem Spulenumguß eingebettet sein und einen Kern aufweisen, der in einer entsprechenden Spulendurchdringung im Spulenumguß gehalten wird. Die Wärmebrücken-Isolation können auch als keramische Kacheln oder starre Überlappungselemente ausgeführt sein und optional mit Zusatzkühlern und Heatpipes ausgestattet sein, zwecks besserem Wärmeaustrag aus den Wicklungen bzw. Wärmeübertrag von Wicklungen und Kernen in andere Räume.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Induktives Bauteil, beispielsweise einen Transformator oder eine Drossel, aber insbesondere einen Mittelfrequenz-Transformator (MF-Transformatoren) mit galvanischer Trennung, wie sie beispielsweise für Anwendungen im Bereich der Schienenverkehrstechnik und der Industrie eingesetzt werden.
    • Stand der Technik
  • Transformatoren und Drosseln sind essentielle Bauteile in der Elektrotechnik, im Industrieanlagenbau, im Schienenfahrzeugbau und allgemein in vielen Technologiebereichen (u.a. auch bei Flugzeugen/Satelliten). Dennoch wurden Leistungsverdichtungen bei der Konzeptionierung von Transformatoren und Drosseln in der Vergangenheit in nur begrenztem Umfang realisiert. Bekannte Rechteck- und Zylinderkonstruktionen beispielsweise haben ein Leistungsgewicht von ca. 0,4-0,6 g/W bei 6-12 KHz bei einer Übertragungsleistung zwischen 30 und 50 KVA.
  • Eine deutliche Verbesserung bezüglich Leistungsgewicht und Verdichtung stellt die Patentschrift DE 102 03 246 B4 dar. Gemäß dieser Erfindung wird eine deutliche Verbesserung der Leistungsdichte von MF-Trafos hier mit einer Wicklung erzielt.
  • Trotz der in der vorstehend benannten Patentschrift aufgezeigten technischen Fortschritte bezüglich technischen Daten und Einsatzmöglichkeiten sind weitere erfinderische Fortschritte in Richtung Leistungssteigerung unter Beibehaltung von Bauformen und verbesserter Bauformen und Herstellung möglich. Für viele Anwendungen, insbesondere im mobilen Bereich, aber auch bei den meisten industriellen Applikationen, besteht jedoch ein Bedarf an noch höheren Leistungen bei möglichst ähnlichen, besonders aber weiter entwickelter Bauformen.
  • MF-Transformatoren, auch andere Trafos und Drosseln für Industrie- und Schienenverkehr, werden traditionell nur an der Wicklung oder an Spalten mit Luft oder anderen Medien gekühlt.
  • Für den magnetischen Kreis werden teilweise zusätzliche Kühlflächen oder indirekte Flüssigkeitskühleinrichtungen installiert, wodurch das Volumen und Gewicht der Transformatoren reduziert werden kann.
  • Derzeitige Bauformen, wie sie seit Anbeginn der Elektrotechnik üblich sind und wenig verändert gebaut werden, gestatten aber nicht die optimale Nutzung der verwendeten, meist hochwertigen Materialien wie Kupfer, Aluminium oder gar die kostenträchtigen weichmagnetischen Werkstoffe.
    Gemäß bisheriger Bauweisen mit den üblichen Mechanismen der Wärmeabflüsse müssen Wicklungen und Kerne deutlich größer im Querschnitt/Volumen konstruiert werden, obwohl die Leiterquerschnitte der Wicklungen, der Ferrite und der Weihmagnetischen Werkstoffe physikalisch höher belastbar wären.
  • Der Grund hierfür ist das Problem, wie die entstehende Verlustwärme in die Atmosphäre abgeleitet werden kann. Behindert wird die Wärmeableitung in hohem Maße durch die Wärmewiderstände der Zwischen(Lagen)- und Windungsisolationen, besonders in den Mitten der Innenbereiche der Wicklungen, was hohe Temperaturen zur Folge hat. Des Weiteren, die Isolierstoffklassen begrenzen die Ströme der Trafos durch festgelegte Höchsttemperaturen der Isolierstoffe, obwohl in den meisten Fällen höhere Aussteuerungen des Magnetkreises und damit höhere Ströme und Leistungen möglich wären.
  • In vielen Fällen führt dies wiederum dazu, dass das magnetische Bauteil (Kerne und/oder Joche) größer werden muss. Deshalb muss in der Regel der Leiterquerschnitt und/oder der Kernquerschnitt erhöht werden, auch weil die Funktionskurven der Magnetwerkstoffe (u. a. Induktion) sich bei hohen Temperaturen verschlechtern, d. h. die Kernquerschnitte müssen meist deutlich vergrößert werden, was wegen der größeren Wicklungen (größere Windungslängen) wiederum zu höheren Verlusten führt.
  • In der Schienenverkehrstechnik - Hilfsbetriebeumrichter (HBU) und bei den Stromrichtergeräten für die Antriebe - wird die nur schleppende Weiterentwicklung von Trafos und Drosseln in zweifacher Hinsicht deutlich. Zum einen klafft die Entwicklung der Leistungselektronik, Halbleiter, und der passiven Magnetkomponenten, bezüglich Gewicht und Volumen zunehmend auseinander. D. h. die deutliche Verkleinerung der HBU oder Antriebs-Stromrichter-Module hat bei den Magnetkomponenten auch nicht ansatzweise ein wünschenswertes dynamisches Äquivalent.
  • Zum anderen verursachen schwere und volumenintensive Trafos und Drosseln in den Schienenfahrzeugen nicht geringe Kosten. Pro Kg Gewicht- und Umfeldkosten in Stromrichtern belaufen sich die Kosten für MF-Trafos auf ca. 30-40 €/Kg. Der Transport dieser Gewichte - in 30 Jahren Lebenszeit - erfordert pro Kg Gewicht noch mal 100 -150 € für Energiekosten. Für Flugzeuge und Satelliten sind die adäquaten Werte ungleich höher.
  • Anlass genug um intensiv nach weiteren erfinderischen Fortschritten zu suchen, um Gewichte und Volumen von MF-Transformatoren und Drosseln noch weiter zu senken und neben Herstellkosten für eine noch effektivere Materialnutzung zu sorgen und den Energieverbrauch direkt und indirekt nochmals zu senken.
  • Aufgrund der großen Abmessungen und des relativ hohen spezifischen Gewichts sind bekannte, auch neuere MF-Transformatoren und Drosseln den MF-Modulen in HBUs oder Antriebsstromrichter nach- und vorgeschaltet. Der direkte Einbezug aber von Trafos und Drosseln in die Modulkonstruktionen und die Mitbenutzung dieser meist sehr effektiv ausgelegten atmosphärischen Luftkühlströme und ermöglicht in aller Regel drastische Einsparungen von Bauvolumen und Gewicht der HBU- oder SR-Container. Derzeit sind nicht selten spezielle Luft/Luft oder Luft/Wasser-Rückkühler erforderlich, die zusätzlichen Einbauraum im elektrischen Container oder Stromrichterschrank beanspruchen. Genau dieser technische Aufwand kann vermieden oder deutlich reduziert werden.
  • Im Übrigen ist es eher nachteilig, dass die Anordnung von MF-Transformatoren und Drosseln außerhalb der HBU oder SR-Container oder Schränke und Räume in Atmosphärenluft meist zusätzlichen Schutz gegen Feuchtigkeit, Verschmutzung und Steinschlag erforderlich machen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Transformatoren und Drosseln, insbesondere MF-Transformatoren, eine Leistungsverdichtungen, mindestens um den Faktor 1,5 zu erzielen. Das heißt, die erfindungsgemäßen MF-Transformatoren bzw. Drosseln haben im Vergleich zu herkömmlichen MF-Transformatoren, bei gleichem Volumen und Gewicht, eine mindestens um den Faktor 1,5 größere Leistung, oder aber bei gleicher Leistung ein erheblich geringeres Volumen und Gewicht
  • Bei Drosseln sind die Möglichkeiten der Verdichtungen nicht in gleichen Maße gegeben, aber auch hier sind durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen bemerkenswerte Einsparungen von mehr als 30% an Gewicht, Volumen und Energieverbrauch im Betrieb zu erwarten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein induktives Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, auf deren Offenbarung an dieser Stelle unmittelbar Bezug genommen wird.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Einsparung von Material und Verkleinerung von MF-Transformators oder Drosseln bei gleicher Leistung erreicht, indem eine drastische Reduktion der inneren Wärmewiderstände zwischen den Windungen - auch über mehrere Primär- und Sekundärteilwicklungen hinweg - vorgenommen wird. Zum anderen wird ein effektiver Transport der Verlustwärme mit reduzierten Temperaturgradienten aus den Wicklungen zunächst an die Oberflächen von Trafos und Drosseln und dann in die Atmosphäre erreicht.
  • Insgesamt wird eine deutliche Verbesserung der Wärmeausleitung aus den Innenbereichen der Wicklungen und damit eine Ableitung der Verlustwärme über erhöhte Außentemperaturen der Außenflächen/Teilkühler der Trafos in die Atmosphäre erreicht. Ergänzend und alternativ kann der Wärmefluss aus den Wicklungen z. B. aus den "Lagenmitten" der Wicklungen konzentriert werden, und mittels eingefügter Wärmeleitfahnen die Verlustwärme auf prüfspannungsisolierte Wärmerohre, sogenannte Heatpipes, geleitet werden, die ihrerseits die Wärme auf Metallflächen oder spezielle Kühler leiten, die alternativ auch außerhalb des Traforaumes angeordnet sein können.
  • Damit dies bei teilweise beträchtlichen elektrischen Spannungsunterschieden zwischen Primär- und Sekundärwicklungen möglich ist, werden insbesondere mittelspannungsfeste Wärmebrücken, z. B. aus flexiblen Keramikisolierungen aber auch aus Aluminiumnitrit- (AIN) bzw. Aluminiumoxydkacheln, und anderweitig hergestellten Isolier-Wärmeleitteilen verwendet.
  • Die Erfindung löst einerseits das Problem der schwierigen Wärmedurchleitung durch die Leiterisolationen, bzw. bei Um-/Einguss der Wicklungen durch die meisten Isolierflächen der Transformatoren oder Drosseln. Zum anderen bestand bisher eine meist ungenügende Wärmeableitung von den Isolier-Oberflächen der Wicklung, die auch einen beträchtlichen Wärmewiderstand darstellen. Erfindungsgemäß werden neu entwickelte Wärmeleitfolien verwendet, die eine um den Faktor 5-20 bessere Wärmeleitfähigkeit als die bisher verwendeten Isolationsmaterialien haben, und es werden galvanisch trennenden prüfspannungssichere Wärmebrücken verwendet, welche die Verlustwärme deutlich effektiver aus Wärmeschwerpunkten ableiten.
  • Ein weiteres zu lösendes Problem war die schwierige Wärmedurchleitung durch die Zwischenisolationen der primären und sekundären Wicklungen (insbesondere der Innenwicklungen). Diese erschweren erheblich den Wärmefluss nach außen. Physikalisch bedingen Wärmeleitfähigkeit und kleine Leiterquerschnitte meist wenig Wärmeabfluss über die Leitungsquerschnitte zu Außenanschlüssen bzw. deren Oberflächen. Erfindungsgemäß werden neu Wärmebrücken-Zwischenisolationen entwickelt, die den Wärmeabfluss aus den Innenlagen der Wicklungen zu den Außenlagen und zur Trafooberfläche wesentlich verbessern und den Einsatz von dort angeordneten Zusatzkühlern mit geringem Volumen sehr effektiv machen.
  • Die Erfindung beruht auf einem neuartigen Konzept für die Leiter- und Zwischenisolationen durch Verwendung von wickelfähigen Aluminiumnitrit (AIN) oder Aluminiumoxid-gemagerten Wärmeleit-Isolationsfolien mit geringem Kunststoffanteil, um die Wärmewiderstände zwischen den Folienwindungenund Lagen um den Faktor 3-10 zu vermindern, um damit Gewicht und Volumen der Wicklungen deutlich zu senken, damit auch die Magnetkreise der Trafos - insbesondere Breite und/oder Höhe der Wicklung - deutlich verkleinert werden können.
  • Bei einem mehrschenkligen Transformator der erfindungsgemäßen Bauart sind die Primär- und Sekundärwicklungen vorzugsweise durch Zwischenisolationen und einen hermetischen Umguß voneinander getrennt, wobei die Kerne thermisch und elektrisch isoliert in entsprechenden Spulendurchdringungen im Spulenumguß gehalten sind.
  • Der Spulenumguß ist vorzugsweise eine Primär- und Sekundärwicklung hermetisch abschließende und voneinander trennende Vergussmasse. Diese bildet zusammen mit den Wicklungen einen kompakten Block zur Aufnahme der Kerne. Die Vergußmasse ist vorzugsweise wiederum aus einem Harz, vorzugsweise Epoxydharz mit wärmeleitfähigen Füllstoffen, vorzugsweise Aluminiumnitrit und/oder silanisiertem Quarzmehl und/oder isolierten Metallpartikeln zusammengesetzt, soweit die Guß-Isolationseigenschaften dadurch nicht beeinträchtigt werden. Die Erfindung ist aber nicht auf um- oder eingegossene Spulen/Wicklungen begrenzt. Die Wärmebrücken-Zwischenisolation und Wärmebrücken Windungsisolation kann auch für herkömmliche Trafos ohne verwendet werden
  • Die Primär- und Sekundärwicklungen der Trafos und Drosseln sind vorzugsweise Folienleiter, können aber auch als Hochfrequenzlitze und/oder Profil-Hohlleiter (für direkte/indirekte Flüssigkeitskühlung) ausgebildet sein.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • Figur 1 zeigt schematisch die Wicklung eines einschenkligen oder eines 2 E, oder eines 4U-Transformators in Seitenansicht, vor dem Umguss.
    • Figur 1a zeigt eine Wicklung wie Fig. 1 jedoch für einen so genannten Topfverguss.
    • Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt des Transformators gemäß Figur 1; in Frontansicht.
    • Figur 2a zeigt analog zu Fig. 1a) eine Wicklung in einem Aluminiumgehäuse für Topfverguss im Querschnitt.
    • Figur 3 zeigt schematisch eine abgewandelte Ausgestaltung des Transformators gemäß Figur 1.
    • Figur 4 zeigt schematisch einen Querschnitt des abgewandelten Transformators gemäß Figur 3.
    • Figur 5 zeigt eine Draufsicht, sowie einen Querschnitt durch eine keramische Wärmebrücke.
    • Figur 6 zeigt eine Draufsicht sowie einen Querschnitt durch eine Überlappungs-Wärmebrücke z. B. als Spritz-, Guß-, oder Sinterpressteil.
    • Figur 7 zeigt eine Draufsicht sowie einen Querschnitt durch eine Wärmebrücke aus Keramik für den Außenanbau zur Wärmeableitung.
    • Figur 8 zeigt eine Frontansicht eines Mittelfrequenztransformators mit Wärmebrücken im Umguss und anderen wärmeableitenden Maßnahmen.
    • Figur 9 zeigt eine Seitenansicht des Transformators gemäß Fig. 8 mit Kühlelementen.
    • Figur 10 zeigt eine perspektivische Ansicht des Transformators gemäß Figur 8 von unten.
    • Figur 11 zeigt eine perspektivische Ansicht des Transformators gemäß Figur 8 von oben.
    • Figur 12 zeigt eine Draufsicht auf den Transformator gemäß Figur 8.
    • Figur 13 zeigt eine Geometrie eines Wärmeleitbleches von Wärmebrücken.
    • Figur 14 zeigt eine andere Ausgestaltung eines Mittelfrequenztransformators in Frontansicht.
    • Figur 15 zeigt den MF-Transformator von Figur 14 in Seitenansicht.
    • Figur 16 zeigt einen Querschnitt durch den MF-Transformator von Figur 14.
    • Figur 17 zeigt eine Draufsicht auf den MF-Transformator von Figur 14.
    • Figur 18 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines MF-Transformators.
    • Figur 19 zeigt eine Draufsicht auf den MF-Transformators von Figur 18 mit herausgenommenen Kernen.
    • Figur 20 zeigt eine Darstellung der Kerne des Transformators von Figur 18 in Front- und Seitenansicht.
    • Figur 21 zeigt eine Darstellung der Joche des Transformators von Figur 18 in Frontal- und Seitenansicht.
    • Figur 22 zeigt eine Ansicht einer Ausgestaltung eines MF-Transformators mit zum Teil metallischen, elektrisch getrennten Außenflächen.
    • Figur 23 zeigt eine Seitenansicht des Transformators von Figur 22 mit metallischen Außenflächen und mit Gewinde- oder Nietbohrungen zum Befestigen von Kühlern oder mehrstufigen Kamin- oder Zwangsluft oder Wasserkühler-Kühlkörpern.
    • Figur 24 zeigt einen Schnitt durch den Transformator gemäß Figur 22 mit innen liegenden Kühlflächen zwischen den Zweischenkel-Wicklungen.
    • Figur 25 zeigt eine Draufsicht auf den Transformator von Figur 22 mit herausgenommenen Kernen.
    • Figur 26 zeigt ein Detailschnitt einer außen liegenden Wärmebrücke mit Wärmebrückenkontaktierung und Kühlblech.
    • Figur 27 zeigt einen Transformator gemäß Figur 22 mit mehreren Kühlelementen.
    • Figur 28 zeigt eine Seitenansicht des Trafos von Figur 27.
    • Figur 29 zeigt einen Schnitt durch den Trafo gemäß Figur 27.
    • Figur 30 zeigt eine Draufsicht auf den Trafo gemäß Figur 27.
    • Figur 31 zeigt einen Schnitt durch eine Wicklung des Transformators.
    • Figur 32 zeigt eine Ansicht des Schichtaufbaus der Wicklung des Transformators.
    • Figur 33 zeigt den Aufbau einer Wärmebrücken-isolierten Wicklung eines MF-Transformators.
    • Figur 34 zeigt einen Schnitt durch einen MF-Transformator mit Wärmebrücken am Beispiel eines Topftrafos.
    • Figur 35 zeigt einen Längsschnitt durch den Trafo gemäß Figur 34.
    • Figur 36 zeigt einen Querschnitt durch den Trafo gemäß Figuren 34 und 35 mit Heatpipes.
    • Figur 37 zeigt einen Längsschnitt durch den Trafo gemäß Figur 36.
    • Figur 38 zeigt eine Wärmebrücke zur Anbindung an eine Heatpipe.
    • Figur 39 zeigt mehrere Wärmebrücken zur Anbindung an eine Heatpipe.
    • Figur 40 zeigt einen Querschnitt durch einen Transformator mit Wärmebrücken und Heatpipes sowie externen Kühlelementen. Diese Ausgestaltung ist analog auch für Zweischenkel-Transformatoren, Schenkel- und Scheibendrosseln anwendbar.
    • Figur 41 zeigt eine so genannte Scheibendrossel im X-Schnitt, in der die Windungen mit Wärmebrücken-Isolation gemäß Vorstehendem und die Isolation zum Gehäuse auch als Wärmebrückenisolation ausgebildet sind.
    • Figur 42 zeigt eine Scheibendrossel im Axialschnitt mit den zylindrischen Isolationen zu Kern und Außenmantel.
    • Figur 43 zeigt fiktiv eine Schichtung Folienleiter-Windungsisolationen z. B. mit Schichtdicken von 0,08 - 0,15 mm und Wärmeleitfähigkeit z. B: 0,4-0,6 W/m K.
    • Figur 44 zeigt fiktiv eine Schichtung aus Folienleiter-Windungsisolationen mit Schichtdicken von 0,08 - 0,15 mm aber mit stark erhöhter "Wärmebrücken-Leitfähigkeit" von größer gleich 1,0 W/m K, in der Regel aber zwischen 1 - 10 W/m K, aus Silikonfolien-gemagerten Wärmeleitfolien mit keramischen oder mit Quarzmehlfüllstoffen.
    • Figur 45 zeigt beispielhaft Leiterfolien, deren Oberfläche mit sehr dünnen keramischen Sinterüberzügen belegt ist, wobei wegen der Haftung und der Isolation die keramischen Feinstkörnergemische in gesinterte dünne Kunststoffschichten eingebettet sind. Diese Isolation hat gegenüber den Beispielen aus den Figuren 43 und 44 nur ca. 50% Isolierdicke, d. h. ca. 0,05 mm hochwärmeleitfähige Isolation, die den Füllgrad der Wicklung und den Wärmeabfluss weiter verbessert.
    • Figur 46 zeigt analog zu Fig. 45 Leiterisolationen zum Beispiel auch mit Isolierlack, wobei der Isolierlack ebenfalls mit Wärmeleitpulver angereichert sein kann. Zur Sicherung der beschichteten Kanten können z: B. dünne Polyamid-Klebestreifen zwischen die beschichteten Folienleiter gewickelt werden, um eine sichere Langzeitisolation im Kantenbereich der Folienleiter zu gewährleisten, ohne das die Lagen der Wicklung radial merklich dicker werden würden.
  • Analog gilt vorstehendes natürlich auch für die Imprägnierung von Wicklungen. Auch die lmprägnierharze/Silikone 84 können erfindungsgemäß mit Wärmeleitzusätzen versehen werden, damit die Imprägnierung in die vielen Feinspalte eindringen kann, um die nicht unwesentlichen Spaltwärmewiderstände zu überbrücken.
  • Es kann aber auch eine Auftragimprägnierung 85 beim Wickeln erfolgen, damit sichergestellt ist, dass trotz optimierter Wärmeleit-Kornmischungen alle Spalte der Wicklung zwischen den Leiterfolien, der Windungsisolation und der Zwischenisolationen gefüllt sind.
    • Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen einen umgossenen MF-Transformator mit einer Wicklung 50, die von einem Umguß 51 umgeben ist. Zwischen den Lagen der Wicklung 50 sind flexible Wärmebrücken 52 vorgesehen, die beispielsweise aus flexiblen Wärmeleitfolien aus wickelfähigem Aluminiumnitrit oder Aluminiumoxyd bestehen. Ferner sind vorzugsweise keramische Wärmebrücken 53 im Inneren der Wicklung vorgesehen, als auch keramische Wärmebrücken 54 als Außenkühler bzw. als Verbindung zu Außenkühlern. Diese Ausführungen der Wärmebrücken sind starr und müssen deshalb an die Wicklungsformen konstruktiv angepasst werden. Sie haben aber im Vergleich zu den flexiblen Wärmebrücken deutlich höhere Wärmeleitfähigkeiten.
  • Die Figur 1 a und 2a zeigen (gegenüber den Figuren 1, 2, 3, 4) einen so genannten Topf-Transformator. Die Außen- und Innenkonturen der Wicklung sind mit Wärmeleitkacheln 54; 53 oder mit flexiblen Wärmebrücken 66 versehen, die an das Topfgehäuse spatfrei bis spaltarm gekoppelt sind und gemeinsam mit den Kernen 69 eingegossen werden. Die Figuren 1 - 4 stellen Wicklungen für Trafos in Umguss- und Nichtumguss-Technologie d.h. Anwendungen ohne Topfgehäuse dar.
  • Für viele Anwendungen -insbesondere bei kleinen Leistungen- erfolgt der Einguss der Wicklung und der Kerne in Topfgehäusen gemäß den Figuren 1a und 2b.
    Im Prinzip ist die Wicklung, bestückt mit Wärmebrücken wie bei 1 und 2. Jedoch werden Wicklung und Kerne wärmetechnisch (wärmeleitend) mit den Wärmebrücken 54 und oder 51 am Topfgehäuse 66 kontaktiert. Innerhalb der Spulendurchdringung geschieht der Wärmetransport über Wärmebrücke 53, 54 sowie wärmeübertragende Bauteile Pos. 67-69.
  • Analoges geschieht mit den Kernen. Die Verlustwärmen der Kerne/Joche werden über Wärmeleitfahnen oder spezielle Formteile an das Gehäuse abgeleitet, das mit und ohne Kühlrippen 70 ausgestattet sei kann.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen eine gegenüber den Figuren 1 und 2 abgewandelte Ausführungsform eines Transformators, wobei zwischen jeder Wicklungslage 50 flexible Wärmebrücken 52, die gleichzeitig als Isolation dienen, als auch keramische Wärmebrücken 53 vorgesehen sind, welche die in Wicklung 50 entstehende Verlustwärme effektiv nach außen leiten.
  • Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen verschiedene Möglichkeiten des Aufbaus von festen Wärmebrücken, beispielsweise keramische Wärmebrücken 53 und 54, gemäß den Figuren 5 und 7. Diese Wärmebrücken 53 und 54 sind in ihrer Formgebung -wie erwähnt- an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst.
  • Die Wärmebrücke gemäß Figur 5 wird beispielsweise zwischen den Lagen einer Wicklung angeordnet, während die Wärmebrücke gemäß Figur 7 eine Wärmebrücke zur Außenkühlung darstellen kann.
  • Figur 6 zeigt eine Wärmebrücke 61 bestehend aus einem Spritzguss-, Guß-, oder Sintermaterial, das sehr günstig und einfach in der Herstellung ist. Das Spritzgussmaterial enthält vorzugsweise Zusätze von sehr gut wärmeleitfähigen Materialien.
  • Die Figuren 8 bis 13 zeigen MF-Transformatoren mit Wärmebrücken, insbesondere inneren Wärmebrücken 58 zwischen den Wicklungslagen und äußeren Wärmebrücken 57, die mit weiteren Wärmebrücken 59 sowie Kühlerfahnen 55 zur Ableitung der Wärme an die Atmosphäre verbunden sind.
    Die Kühlerfahnen sind beispielsweise durch ein Wärmeleitblech 56 realisiert, wie es in Figur 13 gezeigt ist. Der gesamte Wicklungsbereich des Trafos ist beispielsweise von einem Epoxyd-Umguß 60 umgeben, der ebenfalls aus gut wärmeleitfähigem Material bestehen kann aber nicht muss.
  • Die Figuren 14 bis 17 zeigen eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mittelfrequenz-Transformators in verschiedenen Ansichten. Der MF-Transformator weist einen Spulenumguß 1 mit einem im Wesentlichen abgeschrägt-rechteckigen Querschnitt auf. In dem Spulenumguß 1 sind eine Primärwicklung 2a sowie eine Sekundärwicklung 2b eingegossen. Es ergibt sich so ein die Wicklungen 2a, 2b hermetisch umschließender Block. Die Front bzw. die Rückseite bilden eine Stirnfläche 3, die z. B. für die Positionierung der Anschlüsse 13, 14 des MF-Transformators verwendet werden kann. Am unteren Ende sind vorzugsweise Trafofüße 4 vorgesehen, die eine Eingußarmatur 6 für Boden- oder Wandbefestigungen aufweisen.
  • Zwischen den Wicklungslagen 2a bzw. 2b ist eine flexible Zwischenisolation 7 vorgesehen, die gleichzeitig als Wärmebrücke zwischen den Wicklungslagen dient, so dass die in den Wicklungen entstehende Verlustwärme umgehend in Richtung der Kerne bzw. nach Außen befördert wird.
  • Im Spulenumguß 1 sind beispielsweise zwei Dreilagenwicklungen 2a und 2b eingefügt, wobei die Wicklungen nebeneinander liegend durch einen Isolierzwischenguß 19 voneinander getrennt sind. Alternativ können auf der Front- und Rückseite 3 des Spulenumgußes 1 Aushöhlungen 20 vorgesehen sein, die für eine bessere Abfuhr der Wärme von den Spulen 2a, 2b nach außen in die Umgebung sorgen. Die elektrische Verbindung der Wicklungen 2a und 2b erfolgt in integrierten Verschalträumen 11 bzw. 12, die auch voll-ständig mit Vergußmasse ausgefüllt werden.
  • Erfindungsgemäß hat jede Spule eine Spulendurchdringung, wobei die Spulendurchdringungen planparallel zueinander angeordnet sind. Die Spulendurchdringungen haben beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt, mit abgeschrägten Partien an den Schmalseiten der Durchdringung, wobei jeweils auf einer Längsseite des Rechteckes parallel zueinander angeordnete Rippen 9 vorgesehen sind. Die Rippen 9 zu den Flächen der Spulendurchdringung sind planparallel angeordnet. Ferner sind die Rippen 9 längsseitig vorzugsweise konisch geformt, sowohl seitlich als auch in ihrer Durchbruchbreite.
  • Die Kerne 21, 22 und Joche 18, wie sie in Figur 20 und 21 angedeutet sind, werden aus I-Kernen oder Schnittbandkernen zu Baugruppen gefügt. Die Kerne 21, 22 bzw. Joche 18 werden dann außen und im Bereich der Klebefugen zu den Rippen 9 des Spulenumgußes 1 mit einer thermischen Isolierschicht 5, vorzugsweise GfK beklebt. Dadurch wird erreicht, dass die Kerne 21, 22 von den Wicklungen 2a, 2b thermisch abgekoppelt werden können. Diese mit der Isolierschicht 5 beklebten Kerne 21, 22 werden nun einseitig durch Verkleben an den Rippen 9 befestigt. Die Kerne 21, 22 haben also nur im Bereich der Rippen 9 Kontakt mit dem Spulenumguß 1. Somit sind erfindungsgemäß keinerlei mechanische Trag- oder Spannelemente für die Kerne 21, 22 und Joche 18 erforderlich, da die Kerne unmittelbar auf den Rippen 9 innerhalb der Spulendurchdringungen aufgebracht werden.
  • Wie ausgeführt ist mit der vorgeschlagenen Zwei- oder Mehrschenkel-Bauform ist durch Variation der Bauhöhe und/oder Breite und Anpassung an unterschiedliche Kernquerschnitte und Abstände eine breite Variation der Übertragungsleistung möglich. Die Kerne 21, 22 sind allseits frei in den Wicklungen aufgehängt und nur an einer Seite an den Rippen 9 befestigt. Dadurch werden die Kerne 21, 22 aufgrund der Klebung "elastisch-fest" und sehr geräuscharm in dem Spulenumguß 1 gehalten. Sämtliche Teile zur Fixierung der Kerne 21, 22 bestehen aus nicht-leitenden Materialien, so dass die Kerne potentialmäßig frei floaten können. Die Kerne sind im Gegensatz zu herkömmlichen Transformatoren nicht geerdet. Bevorzugt werden Ferritkerne oder nanokristalline oder amorphe Kerne verwendet.
  • Die Figuren 18 und 19 zeigen ein leicht abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines MF-Transformators gemäß der Erfindung, wobei hier etwas schmalere Rippen 9 zur Befestigung der Kerne 21, 22 verwendet werden. Je nach Ausgestaltung der Spulendurchbrüche und der Rippen kann der Trafo entweder in Bezug auf seine Streuinduktivität oder aber seine Geräuschemission optimiert werden. Auch hier werden Wärmebrücken-Zwischenisolationen 7 zwischen den Lagen der Wicklungen 2a und 2b verwendet.
  • Die Figuren 22 bis 26 zeigen einen Transformator mit Wärmebrücken und Basisflächen für Innen- und Außenkühlung. Der Transformator umfasst sowohl äußere Kühlbleche 25 als auch innere Kühlbleche 26, die über entsprechende Wärmebrückenkontaktierungen 27 wärmeleitend mit den Wicklungen 2a bzw. 2b verbunden sind. Die Wicklungen sind wie weiter oben beschrieben, durch Wärme-Zwischenisolationen 7 voneinander getrennt. Die Kühlbleche 25 und 26 sind beispielsweise mittels einer Hinterschneidung 28 im Gießharz des Transformators befestigt. Die Kühlbleche 25 und 26 können entsprechende Schraubgewinde 29 aufweisen, an welche dann zusätzliche Kühlelemente aufgeschraubt werden können.
  • Die Figuren 27 bis 30 zeigen den Transformator gemäß den Figuren 22 bis 26 mit externen Kühlelementen 30 und 31, die auf den Kühlblechen 25 und 26 befestigt, vorzugsweise aufgeschraubt, sind. Das Kühlelement 31 weist beispielsweise eine Reihe von Kühlstegen 32 auf, zwischen denen sich Kühlkamine 33 bilden, die für eine gute Wärmeableitung durch Luftzirkulation sorgen. D.h. die Kühler haben die Aufgabe entweder die durch die Flächenreduktion der Trafos, die mit der Volumenreduktion einhergeht, oder die erhöhte Verlustleistung, die mit der möglichen Leistungserhöhung erfolgt, zu kompensieren.
  • Die Figuren 31 und 32 zeigen beispielhaft einen Querschnitt bzw. eine Draufsicht auf eine der beiden Wicklungen 2a bzw. 2b, beispielsweise der Transformatoren gemäß den Figuren 14 bzw. 22. Die Leiter sind vorzugsweise Kupferfolienleiter 23, die unter Zwischenlage einer Zwischenisolation 24 im Wesentlichen quadratisch oder rechteckig gewickelt sind. Die Cu-Leiter 23 sind extern in den Anschlüssen 13, 14 des Spulenumgußes 1 verschaltet.
    Die Wicklungen sind mit einer Vergussmasse aus einem Harz, vorzugsweise Epoxydharz, mit wärmeleitfähigen Füllstoffen fest und hermetisch umschlossen, müssen es aber bei herkömmlichen Trafos nicht sein.
  • Die Wicklungen können ferner mit einem grobmaschigen Glasseideband umwickelt sein, damit der Wicklungsumguß hochstabil, wärme- und kälteschockfest wird. Die konventionelle Glimmerisolation wird erfindungsgemäß durch Wärmebrücken 34 und gießharzgegossene Zwischenisolationen 7 ersetzt.
  • Die Magnetkerne sind mit dünnen GfK-Platten für den Spannungsausgleich und als Klebevermittler versehen. Es verbleiben ferner Seitenaussparungen 16 für den Luftblasenaufstieg zur Mitte bzw. außen für die Prozessverbesserung während des Vergußprozesses der Wicklungen.
  • Figur 33 zeigt ausgehend von dem Beispiel der Figuren 31 und 32 die Herstellung einer Wicklung mit Wärmebrücken, wobei die einzelnen Teile der Wicklungen durch Wärmebrücken 34 bzw. 34a wärmeleitend miteinander verbunden sind.
  • Die Figuren 34 und 35 zeigen eine weitere Ausgestaltung eines Transformators mit Wärmebrücken in Form eines Topftrafos. Zwischen den Wicklungen 35 befinden sich Wärmebrücken-Isolationen, beispielsweise aus Aluminiumnitrit, und gegossenen Zwischen-Isolationen 38. Es sind sowohl innere Wärmebrücken 36 als auch äußere Wärmebrücken 44 vorgesehen, wobei die inneren Wärmebrücken 36 die Wärme zwischen den Wicklungslagern 35 ableiten und an die äußeren Wärmebrücken 44 abgeben, welche sie dann an Innen-Außen-Wärmeleiter 39 abgeben, welche mit einem entsprechenden Kühlelement 41 verbunden sind. Das Kühlelement 41 ist vorzugsweise im Topfgehäuse 40 des Transformators integriert.
  • Die Figuren 36 und 37 zeigen ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie die Figuren 34 und 35, wobei hier zusätzlich mit den inneren Wärmebrücken 36 verbundene Heatpipes 43 vorgesehen sind, welche die im Inneren der Wicklung 35 entstehende Wärme aufnehmen und nach Außen an die Kühlelemente 41 abgeben.
  • Die Figuren 38 und 39 zeigen Möglichkeiten der Wärmeableitung und Wärmeabgabe aus dem Inneren des Transformators an die Heatpipe 43. Es werden®Windungs- und Zwischenisolationen 47 aus Isolier-Wärmeleitmaterial benutzt, um die Wärme zu einer Wärmeleitfahne der Heatpipe zu übertragen. Die Wärme wird über eine Keramikleiste 48 zur Heatpipe 43 geleitet und mit einem Leistenteil aus Metall, beispielsweise Kupfer 49, gleichmäßig an die Heatpipe 43 übertragen.
  • Figur 40 zeigt schließlich ein Beispiel eines Trafos mit Wärmebrücken und ausleitender Heatpipe an ein externes Kühlelement 45. Die im Inneren des Transformators entstehende Wärme wird über die Heatpipes 43 an das externe Kühlelement 45 geleitet, welches durch einen Kühlluftstrom 46 gekühlt wird. Das externe Kühlelement kann sich beispielsweise in einem separaten Raum befinden, der durch eine Schottwand vom Raum des Transformators getrennt ist.
  • Die Figuren 41 und 42 zeigen beispielhaft eine Scheibendrossel für Bahn- oder Industrieanwendungen. Die Schemabilder zeigen auf, wie im Sinne der Erfindung grundsätzlich mit den Wicklungen von Transformatoren und Drosseln verfahren wird. Die Windungen 80 der Drosselspule bestehen beispielsweise aus einem Folienleiter, aus Hochfrequenzlitze oder einem Hohlleiter. Die Windungen 80 sind durch Wärmebrücken-Isolationen 76 voneinander elektrisch isoliert. Zwischen dem Außendurchmesser der Wicklung und dem Drosselmantel sind Wärmebrücken 75 vorgesehen, ebenso Wärmebrücken 76 zwischen Kern und dem Innendurchmesser der Spule. Der Verguss 82 der Scheibendrossel besteht aus bevorzugt wärmeleitfähigen Harzen, mit einer spezifischen Wärmeleitfähigkeit von beispielsweise größer gleich 1,6 W/m K. Der Kern 78 und die Scheibe (Joch) 79 bestehen beispielsweise aus Pulververbundwerkstoffen oder anderen weichmagnetischen Werkstoffen.
  • Wie in Verbindung mit den Figuren 43 bis 46 dargestellt ist, können ferner weitere wärmeleitende Windungsisolation 81 vorgesehen sein. Beispielsweise Harteloxal 81 a bei Alufolieleitern, Dünnstfolien 81 b, Wirbelsintern keramisches Pulver plus Bindungswerkstoffe, Lackisolationen 81 c mit Wärmeleitpulver oder sehr dünnen ISo-Streifenbeilagen 86 (erhöhter Schutz im Kantenbereich). Die elektrischen Anschlüsse 83 der Drossel sind als Durchführung durch das Scheibengehäuse ausgestaltet.
  • Ferner kann beim Wickeln zwischen Leiter und Windungsisolation, sowie Leiter und Zwischenisolation (auch Wärmeleitfolien) ein Imprägnierlack 84 bzw. Imprägnierlackauftrag 85 eingesetzt werden, der mit Wärmeleitpulver verschiedener Körnung angereichert wurde.
  • Die Pos. 75 in Figur 43 symbolisiert eine konventionelle Isolation der Windungen 80. Die Pos 81 a, 81 b und 81 c in den Figuren 44, 45 und 46 zeigen die forcierte Wärmebrückentechnik zwischen Leitern, seien es Folien Hochspannungslitze oder andere Leiter, wobei zu bemerken ist, dass die Windungsisolation mit den relativ geringen Spannungsunterschieden zwischen benachbarten Windungen Folien erlauben mit hoher und spezieller Zufügung von Wärmeleitmaterialien mit bis zu einer spezifischen Wärmeleitfähigkeit von derzeit 8-10 W/m K, (wobei die Entwicklung zu noch höheren Wärmeleitfähigkeiten weiter geht, definitionsgemäß und erfindungsgemäß eingeschlossen ist)
  • Erd- und Zwischenisolationen erfordern wegen der höheren Spannungswerte Wärmeleitfolien, die auch hohe dielektrische Festigkeiten erfordern. Dies geht in aller Regel zu Lasten des Füllgrades und der Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleifolien. D. h. die einsetzbaren Folien für Erd- und Zwischeniso-lationen haben in aller Regel nur ca. 50% der Werte für die Wärmeleitfähigkeit als die Wärmeleitfolien für Windungsisolationen, was aber immer noch einen um den Faktor 3-10 höheren Wärmeleitfähigkeitswert gegenüber bisherigen Isolationsmaterialien darstellt.
  • Im Übrigen besteht die Möglichkeit, die Decklagen einer Zwischenisolation aus bisherigem Isoliermaterial z. B. Glimmer Polyamid etc. zu wickeln und die Hauptstärke der Zwischenisolation aus Wärmebrückenfolien zu wickeln, was wegen der proportionalen Schichtdickenverhältnisse den Gesamtwärmewiderstand aber nur unwesentlich erhöht, jedoch den Vorteil hat, jahrzehntelang im Trafobau bewährte Materialien unmittelbar dort zu platzieren, wo die Spannungsbeanspruchung an der Zwischenisolation am höchsten ist.
  • Ähnliche Kombinationen sind auch bei den Windungsisolationen möglich. Die inneren Windungsisolationen (der inneren Lagen) können mit "WärmebrückenIsolation" 81 hergestellt werden, während z. B. "äußere Windungsisolationen" auch oft aus konventionellen Windungsisolationen hergestellt werden können.
  • Optimal komplettiert werden Wicklungen mit Imprägnierungen, die bessere Wärmeleiteigenschaften als bisherige Imprägnierungen aufweisen.
  • Auch die Imprägnierungen 84, 85 können, ähnlich den Wärmebrückenfolien, mit Wärmeleitpulvern angereichert werden, was eine bessere wärmetechnische Gesamtgestaltung von MF-Trafos und Drosseln bedeutet.
  • Was bezüglich der optimalen wirtschaftlich-technischen Gesamtgestaltung und der Reduktion der Volumen, Gewichte und elektrischen Verluste geeignet erscheint, kann mit den erfindungsgemäßen Instrumentariensicherer und leichter für die optimale Ausführung berechnet, gestaltet und hergestellt werden. In fast allen Fällen profitiert die nächst höhere Einsatz- oder Funktionsstufe. Stromrichter, Umrichter und industrielle Investitionsgüter werden deutlich leichter, kompakter, funktionaler und in vielen Fällen sicherer und kostengünstiger.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Spulen und Spulen -Umguß für Trafos
    2a
    Eingegossene Wicklung Topftrafos etc.
    2b
    Eingegossene Wicklung Topftrafos etc.
    3
    Stirnfläche (f. Anschlüsse)
    4
    Trafofuß
    5
    Isolierungsplatte (auf Kern)
    6.
    Eingußarmatur (Trafofuß)
    7
    Zwischenisolation (Spulen)
    8.
    I-Kerne Parallelklebung
    9.
    Rippen
    10
    Zwischenraum (Kaminlüftung)
    11
    Verschaltraum (Primärwicklung)
    12
    Verschaltraum (Sekundärwicklung)
    13
    Anschluss (Sekundär)
    14
    Anschluss (Primär)
    15
    Gußverbindung (Spulen)
    16
    Seitaussparung (Kerne)
    17
    Isolierungsplatte (Joch)
    18
    Joch
    19
    Spulen-Isolierschicht
    20
    Luftkanal
    21
    Kern
    22
    Kern
    23
    Cu-Wicklung
    24
    Zwischenisolation (Spulen)
    24a
    Vergussmasse
    25
    Kühlblech (außen)
    26
    Kühlblech (innen)
    27
    Wärmebrückenkontaktierung
    28
    Hinterschneidung
    29
    Schraubgewinde
    30
    Kühlelement
    31
    Kühlelement
    32
    Kühlerstege
    33
    Kühlkamin
    34
    Wärmebrücke
    35
    Wicklung
    36
    Wärmebrücken (innen)
    37
    Isolierwärmebrücken
    38
    Zwischenisolation
    39
    Innen/Außen-Wärmeleiter
    40
    Topfgehäuse
    41
    Kühler
    42
    Anschlüsse (elektr.)
    43
    Heatpipe
    44
    Außen-Wärmebrücken
    45
    Kühler (extern)
    46
    Kühlluftstrom
    47
    Wärmeleitfahne
    48
    Keramikleiste
    49
    Metallleiste
    50
    Wicklung
    51
    Umguß
    52
    Wärmebrücke (flexibel)
    53
    Wärmebrücke (Keramik)
    54
    Wärmebrücke (Keramik)
    55
    Kühlerfahnen
    56
    Wärmeleitblech
    57
    Wärmebrücke (außen)
    58
    Wärmebrücke (innen)
    59
    Wärmebrücke (primär)
    60
    Epoxydharz - Umguß
    61
    Wärmebrücke (Spritzguß)
    65
    Wärmefluß-Kontaktierung Wicklung Kachel P54 zu Topfgehäuse
    66
    Wärmefluß-Kontaktierung Wicklung flex. Wärmebrücke P57 T.Gehäuse
    67
    Alu oder CU Metallblock zur Wärmeableitung Kern-Topfgehäuse
    68
    Wärmefluß über Kachel 53 über AL/CU Ableitfahne zu Topfgehäuse
    69
    Wärmefluß von Kern zum Topfgehäuse
    70
    Kühlrippen auf Topfgehäuse
    71
    MF-Trafo-Harzeinguß im Topfgehäuse
    75
    Wärmebrücke zwischen Außendurchm. Wicklung zu Drosselmantel
    76
    Wärmebrückenisolation zwischen den Windungen der Drosselspule
    77
    Wärmebrücke zwischen Kern und dem Innendurchmesser Spule
    78
    Kern: Pulververbundwerkstoff (o. andere weichmagnetische Werkst.
    79
    Scheibe z. B: Pulververbundwerkstoff (sinngemäß, Joche, dito 78
    80
    Folienleiter oder Hochfrequenzlitze oder Hohlleiter etc.
    81
    weitere Wärmeleitende Windungsisolation 81a) Harteloxal bei Alufolie Leitern, 81 b) Dünnstfolien, Wirbelsintern keramisches Pulver plus Bindungswerkstoffe, 81 c) Lackisolationen mit Wärmeleitpulver und sehr dünnen Isolations-Streifenbeilagen 86 (erhöhter Schutz im Kantenbereich)
    82
    Verguss der Scheibendrossel z.B: mit wärmeleitf. Harzen. ≥1,6 W/m K
    83
    Elektrische Anschlüsse Drossel gleichz. Durchführung Scheibengeh.
    84
    Imprägnierlack mit Wärmeleitpulver versch. Körnung angereichert
    85
    Imprägnierlackauftrag beim Wickeln zwischen Leiter und Windungsisolation, sowie Leiter und Zwischenisolation (auch Wärmeleitfolien)
    86
    Isolations-Streifenbeilage

Claims (23)

  1. Induktives Bauteil mit mindestens einer Wicklung (2a, 2b), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einzelnen Lagen der Wicklung und/oder einer weiteren Wicklung eine oder mehrere Wärmebrücken-Zwischenisolationen (7) angeordnet sind, wobei die Wärmebrücken-Zwischenisolationen flexible Isolierfolien umfassen, in die wärmeleitende Füllstoffe eingearbeitet sind, die im Vergleich zu bisher üblichen Zwischen-, Windungs- oder Erdisolationen, wie Glimmer, Polyester, Polyamide, unterschiedliche Isolierpapiere, Preßspan, Mischisolationen, auch verschiedene Harze, Guss- und Spritzgusstechniken, eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
  2. Induktives Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Transformator, insbesondere ein Mittelfrequenz-Transformator, ist, mit mindestens einer Primär- und Sekundärwicklung (2a, 2b), die magnetisch gekoppelt sind, und mindestens einem Kern für die Primärund Sekundärwicklungen haben, der in einer entsprechenden Spulendurchdringung im Spulenumguss gehalten wird, wobei eine oder mehrere Wärmebrücken-Zwischenisolationen (7) zwischen Primär- und Sekundärwicklung oder anderen Wicklungen, bestehend aus flexiblen Wärmeleitfolien, in die wärmeleitende Füllstoffe eingearbeitet sind.
  3. Induktives Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Drossel mit oder ohne Kern ist.
  4. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücken-Zwischenisolationen (7) im wesentlichen aus flexiblen Silikon-Wärmeleitfolien bestehen.
  5. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die flexiblen Wärmebrücken-Zwischenisolationen Füllstoffe unterschiedlicher Körnung und Mischanteile, körnungsumschließend, homogen-verdichtet, eingearbeitet sind.
  6. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücken-Zwischenisolationen (7) eine spezifische Wärmeleitfähigkeit von größer gleich 1,0 W/m K aufweisen.
  7. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wärmebrücken-Zwischenisolation (7) Erstund Decklagen der Isolation aus Glimmer, Polyester oder Polyamid/Kapton-Folien vorgesehen sind.
  8. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation der Primär- und Sekundärwindungen aus Wärmeleitfolien (81) mit gleicher oder höherer spezifischer Wärmeleitfähigkeit als die Wärmebrücken-Zwischenisolationen besteht, wobei die Dicke dieser Wärmeleitfolien in aller Regel geringer ist als die der Wärmebrücken-Zwischenisolationen.
  9. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation der Primär- und Sekundärwindungen (81 a, 81 b, 81 c) auch aus auf Folien oder anderen Leiter auch aus eloxierter, aufgesinterter, aufgeschichteter und partiell zwischengelegtem Wärmeleit-Isoliermaterial sein kann, welches nur ca. 50 % der Dicke konventioneller Windungsisolationen beträgt
  10. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kombinierte Windungsisolationen, mit Innenlagen mit meist höherer Wärmeleitfähigkeit, und Außenlagen mit niedriger Wärmeleitfähigkeit vorgesehen sind.
  11. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (76) der Primär- und Sekundärwindungen aus Polyester, Polyamid, Isolierpapier oder Glimmer Mischisolationen besteht
  12. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücken-Zwischenisolation (53, 54) Keramikkacheln oder keramische Überlappungsprofile zu Teilen oder ganz umfasst, die an den Umfängen der Zwischenisolationen des Induktiven Bauteils verteilt und/oder in Verbindung mit flexiblen (52) oder gegossenen Zwischenisolationen ausgestaltet ist.
  13. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Wärmebrücken-Isolation (57) an der Außenfläche der Primär- und/oder Sekundärwicklung vorgesehen ist.
  14. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Wärmebrücken-Isolation (58) an der Innenfläche der Primär- und/oder Sekundärwicklung vorgesehen ist.
  15. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücken-Isolation an der Außenfläche der Primär- und/oder Sekundärwicklung angefügte oder eingegossene Metallflächen (25, 26) aufweist, an denen Kühlelemente (30, 31) mit hoher Wärmeleitfähigkeit befestigbar sind.
  16. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücken (53,54,57-59) und Wärmebrücken-Zwischenisolationen (7) Aluminiumnitrit- (AIN) oder Aluminiumoxyd oder andere wärmeleitende Substanzen enthalten.
  17. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Erd- und Lagenisolationen zwischen Wicklung, Kernen, Jochen, Scheiben und Außenmänteln analog Figur 41, 42 wie die so genanten Zwischenisolationen von MF-Trafos sind.
  18. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungsisolationen analog Figur 41, 42 wie die Windungsisolationen von MF-Trafos sind.
  19. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung der Wicklungen mit wärmeleitenden Zusätzen versehen ist.
  20. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umguss der Wicklungen mit wärmeleitenden Zusätzen versehen ist.
  21. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücken-Zwischenisolation (7) und/oder die Wärmebrücken-Isolation (53, 54, 57-59, 75-83) mit mindestens einem Wärmerohr, Heatpipe (43), wärmeleitend verbunden ist.
  22. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (43) so angeordnet ist, dass die Wärme des Induktives Bauteils an einen vom Induktives Bauteil beabstandeten externen Kühlelement (45) abgeleitet wird.
  23. Induktives Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücken-Isolationen (53, 54, 57-59, 75-83) eine spezifische Wärmeleitfähigkeit von größer gleich 1,0 W/m K aufweisen.
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