EP2301048A1

EP2301048A1 - Transformator

Info

Publication number: EP2301048A1
Application number: EP09776702A
Authority: EP
Inventors: Christian GRÜTTNER; Benjamin Weber; Rudolf Schutzeichel
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2011-03-30
Also published as: US8242869B2; DE102008033125A1; WO2010006671A1; US20110140821A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Transformator mit einer mit Leitermaterial bewickelten Spule, in der Kühlkanäle eingebracht sind, durch welche ein Kühlfluid hindurchströmt. Die Kühlkanäle sind durch gewellte Bauteile gebildet, deren Wellenform an die Außenfläche, insbesondere an die Außenkontur in Eckbereichen der Spule angepasst ist.

Description

Transformator

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Transformator mit einer mit Leitermaterial bewickelten Spule, in der Kühlkanäle eingebracht sind, durch welche ein Kühlfluid hindurchströmt, wobei zur Bildung der Kühlkanäle gewellte Bauteile in die Spule eingebracht werden, wobei diese Bauteile auch durch geeignetes Leitermaterial gebildet sein können.

Insbesondere bei einer kreisförmigen Spule wird ein derartiges gewelltes Bauteil an der gewünschten Stelle um das Bauteil herumgewickelt, wobei die einzelnen Wellen im wesentlichen einen gleichmäßigen Abstand und eine gleichmäßige radiale Wellenhöhe aufweisen, so dass alle Kühlkanäle gleiche oder im wesentlichen gleiche Querschnitte aufweisen, so dass die Kühlung gleichmäßig innerhalb der Spule erfolgt.

Solche gewellten Bauteile sind dann nicht verwendbar, wenn das zu bewickelnde Spulenteil oder der zu bewickelnde Spulenabschnitt eine von der Kreisform abweichende Form, insbesondere eine Rechteckform, aufweist. Insbesondere bei der Rechteckform kann es bei einer gleichmäßigen Formgebung des gewellten Bauteils an den Ecken durch Krafteinwirkung zu einer Verringerung der radialen Höhe der Wellenform kommen, so dass in diesem Eckbereich die Kühlkanäle aufgelöst sein können und die Strömungsquerschnitte keine ausreichenden Werte besitzen, wodurch die Kühlung im Bereich der Ecken verschlechtert ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, Kühlkanäle auch dann durch gewellte Bauteile zu erzeugen, wenn die Umfangskontur von der Kreisform deutlich abweicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind die Kühlkanäle durch gewellte Bauteile gebildet, deren Wellenform und Wellenanzahl an die Außenumfangsfläche angepasst ist.

Wenn gewellte Bauteile zur Erzeugung der Kühlkanäle für Spulen bei mehr oder weniger viereckigem Querschnitt der Spule verwendet werden, dann ist die Wellenlänge der einzelnen Wellenformen in den Bereichen, die für die Eckbereiche der Spule vorgesehen sind, deutlich kleiner, als in den Bereichen, in denen die Außenumfangskontur der Spule etwa gerade oder ebenflächig ist, so dass im Bereich der Ecken mehrere Kühlkanäle mit kleinerem Querschnitt erzeugt werden, als in den ebenen Bereichen, so dass in den ebenen Bereichen die Anzahl der Kühlkanäle kleiner und die Querschnitte der einzelnen Kühlkanäle größer sind als im Bereich der Ecken.

Diese Anordnung ist auch dann verwendbar, wenn anstatt der ebenen Flächen in der Umfangskontur Bereiche mit großem Umfangradius vorgesehen sind, was beispielsweise bei einem ovalen Querschnitt einer Spule der Fall sein kann.

Ein derartiges wellenförmiges oder gewelltes Bauteil kann entsprechend der Umfangskontur der Spule vorgefertigt sein, wobei das Bauteil ein aus Kunststoff bestehendes Bauteil oder auch ein Leiterabschnitt sein kann. Die notwendige Formgebung des gewellten Bauteils wird dann schon im Vorfeld berechnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung, weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der

Erfindung und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen Fig. 1 ein gewelltes Bauteil,

Fig. 2 eine Zuordnung eines gewellten Bauteils zu einem Spulenteil und

Fig. 3 das montierte, gewellte Bauteil.

Die Fig. 1 zeigt ein gewelltes Bauteil 10, auch Wellboard 10 genannt, welches jeweils zwei Abschnitte 11 und 12 mit unterschiedlicher Wellenform aufweist. Im Abschnitt 11 sind die einzelnen Wellen 13 und 14 flache, langgestreckte Wellen mit einer Wellenlänge B₁, so dass hierdurch Wellen mit ebenen Wellentälern 15 beziehungsweise ebenen Wellenbergen 16 gebildet sind, die durch senkrecht zu den Wellentälern 15 beziehungsweise zu den Wellenbergen 16 verlaufende Schultern 17 beziehungsweise 18 miteinander verbunden sind.

An den Abschnitt 11 schließt sich ein Abschnitt 12 an, bei dem die Wellenlänge der Wellentäler 19 beziehungsweise der Wellenberge 20 B₂ ist, welches deutlich kleiner ist als die Breite B₁; in der vorliegenden Ausgestaltung ist B₂ etwa 1/3 B₁.

Das gewellte Bauteil 10 wird nun an eine Spulenform 21 von außen angelegt, welche etwa eine Rechteckkontur aufweist, mit ebenen Abschnitten 22 und abgerundeten Ecken 23.

Die Fig. 3 zeigt das montierte gewellte Bauteil 10 an der Spule 21 , wobei im Bereich 22 zwei Wellenberge 1O₁ und 16₂ vorgesehen sind; im Bereich der abgerundeten Ecke 23 befinden sich drei Wellenberge 20i, 2O₂ und 2O₃, zwischen denen die Wellentäler 19i, 19₂ liegen, die, wie die Wellentäler 'Iδi und 15₂ auf der Außenfläche der Spule 21 aufliegen.

Die Anzahl, Wellenlänge und radiale Höhe der Wellenberge und Wellentäler hängt von der erforderlichen Kühlleistung und darüber hinaus auch von der Umfangskontur der Spule 21 ab. Die Mittelachse der Spule 21 verläuft senkrecht zur Zeichenebene, so dass die durch die Wellenberge beziehungsweise Wellentäler erzeugten Querschnitte der Kühlkanäle parallel zur mittleren Längsachse, also in vertikaler Richtung, verlaufen. Die Anzahl der Wellenberge 16i, I6₂ erzeugt dann in dem ebenen Bereich 22 der Spule einen gleichen oder etwa gleichen Kühlquerschnitt wie die Wellenberge 20i, 2O₂, 2O₃, so dass die Kühlung im ebenen Bereich 22 der Kühlung im Bereich der abgerundeten Ecke gleich ist.

Eine ähnliche Lösung kann auch dann eingesetzt werden, wenn der Bereich 22 durch eine Umfangskontur mit großen Radius gebildet ist, oder wenn der Spulenumfang 21 eine ovale Form besitzt.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Wellen mit unterschiedlicher Wellenlänge wird ein über dem Umfang gleichmäßiger Querschnitt der Luftkanäle sichergestellt. Die notwendige Formgebung des gewellten Bauteils 10 kann bereits im Vorfeld, abhängig von der Umfangskontur der Spule 21 , berechnet werden.

Die Erfindung ist beschrieben anhand eines separat gefertigten gewellten Bauteiles 10. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, das Leitermaterial, mit dem die Spule zu bewickeln ist, in entsprechender weise gewellt auszubilden, welches dann im kontinuierlichen Prozess aufgewickelt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Transformator mit einer mit Leitermaterial bewickelten Spule, in der Kühlkanäle eingebracht sind, durch welche ein Kühlfluid hindurchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle durch gewellte Bauteile gebildet sind, deren Wellenform an die Außenfläche, insbesondere an die Außenkontur in Eckbereichen der Spule angepasst ist.

2. Transformator, nach Anspruch 1 , mit einem von der Kreisform abweichenden Umfangsprofil, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und Form der Wellenformen abhängig vom Umfangsradius derart bemessen ist, dass die Anzahl der Wellenformen an Bereichen mit großem Umfangsradius kleiner ist als diejenige in den Bereichen mit kleinen Umfangsradien.

3. Transformator, mit etwa viereckigem Umfangsprofil und abgerundeten Eckbereichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge an den Eckbereichen gegenüber der Wellenlänge an den ebenen Bereichen klein ist.

4. Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge in den Eckbereichen einen Bruchteil, insbesondere 1/3 der Breite in den ebenen Bereichen, beträgt.