FR2545261A1

FR2545261A1 - Cooling device for electromagnetic coil

Info

Publication number: FR2545261A1
Application number: FR8406683A
Authority: FR
Inventors: Joachim Becker; Josef Hauser
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier System GmbH
Priority date: 1983-04-30
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1984-11-02
Also published as: NL8400556A; FR2545261B1; DE3315836A1

Abstract

On the coilformer is provided a winding of an electric conductor, and its outer surface is fitted with at least one thermal conductor coupled to a heat sink. The thermal conductor(s) (6) is located between the individual layers (3) of the coil (4) and is in good thermal contact with the individual layers. The thermal conductor(s) is connected to at least one heat sink (8), located outside the coil. The thermal conductors may consist of individual cores, e.g. of Cu, Ag, or AgCu alloy wire. On the heat transfer points within the coil the heat conductors may be flat, extending parallel to the axis (5) of the coilformer (2) within the layers. Outside the coil former the individual thermal conductors may be stranded for connection to the heat sink.

Description

DISPOSITIF POUR LE REFROIDISSEMENT DES BOBINES
ELECTROMAGNETIQUES
L'invention concerne un dispositif pour le refroidissement des bobines électromagnétiques, se composant d'un corps de bobine ayant, disposé autour de lui, un bobinage électrique conducteur sur la surface extErieu- re duquel est disposé au moins un conducteur de chaleur relié à un dissipateur de chaleur.COIL COOLING DEVICE
ELECTROMAGNETIC
The invention relates to a device for cooling electromagnetic coils, consisting of a coil body having, arranged around it, an electrically conductive coil on the outer surface of which is arranged at least one heat conductor connected to a heat sink.

Dans les bobines électromagnétiques, la circulation d'un courant électrique provoque une chaleur qui doit en être évacuée pour éviter un chauffage excessif du bobinage. Quand les bobines électromagnétiques fonctionnent dans des conditions normales d'environnement, la chaleur produite est dissipée, entre autre moyens en entourant les bobines par un fluide diélectrique qui entraîne la chaleur et la conduit à une installation de refroidissement disposée en aval. Une application de ce genre est par exemple connue dans la technique des grands transformateurs. In electromagnetic coils, the circulation of an electric current causes heat which must be evacuated from it to avoid excessive heating of the winding. When the electromagnetic coils operate under normal environmental conditions, the heat produced is dissipated, among other means by surrounding the coils with a dielectric fluid which carries the heat and leads it to a cooling installation arranged downstream. An application of this kind is for example known in the technique of large transformers.

Pour les petites bobines électromagnétiques telles qu'on les incorpore et qu'on les connaît dans des ensembles fonctionnant sous vide, par exemple dans l'est pace, des bandes ou des fils, par exemple de cuivre, sont collés, pour évacuer la chaleur, sur la surface extérieure de l'enroulement conducteur électrique et leurs extrémités sont reliées à un dissipateur de chaleur. Des conducteurs de chaleur de ce genre, disposés à la surface des bobines présentent l'inconvénient que la chaleur produite dans la bobine électromagnétique n'est évacuée qu'a partir de la surface. Cela signifie que la chaleur produite dans les différentes nappes du bobinage doit d'abord se propager aux nappes voisines. For small electromagnetic coils as they are incorporated and known in assemblies operating under vacuum, for example in the east space, strips or wires, for example of copper, are glued, to dissipate the heat , on the outer surface of the electrically conductive winding and their ends are connected to a heat sink. Heat conductors of this kind, arranged on the surface of the coils have the disadvantage that the heat produced in the electromagnetic coil is removed only from the surface. This means that the heat produced in the different layers of the winding must first propagate to the neighboring layers.

La chaleur n'est alors pas évacuée, là où elle prend naissance, mais seulement après avoir éventuellement traversé plusieurs nappes de bobinage à un conducteur de chaleur disposé à la surface extérieure de la bobine électromagnétique. L'évacuation de chaleur ainsi obtenue se fait de l'intérieur vers l'extérieur et par suite, les couches intorieures du bobinage ne peuvent évacuer la chaleur qu'en quantité insuffisante et pas assez rapidement. Il en résulte une forte montée de la température des nappes intérieures du bobinage.The heat is then not evacuated, where it arises, but only after having possibly passed through several coils of winding to a heat conductor disposed on the outer surface of the electromagnetic coil. The heat dissipation thus obtained is done from the inside to the outside and consequently, the inner layers of the coil can only dissipate the heat in insufficient quantity and not quickly enough. This results in a sharp rise in the temperature of the inner layers of the winding.

Le but de l'invention est de créer un dispositif avec lequel la chaleur produite dans une bobine électromagnétique est évacuée îa où elle prend naissance sur les différentes nappes de l'enroulement conducteur électrique et dans lequel on obtient un refroidissement optimal dans chaque nappe d'enroulement et par consé quent régulier dans toute la bobine électromagnétique. The object of the invention is to create a device with which the heat produced in an electromagnetic coil is discharged where it originates on the different layers of the electrically conductive winding and in which optimal cooling is obtained in each layer of winding and therefore regular throughout the electromagnetic coil.

Ce but est atteint par le fait que le ou les conducteurs de chaleurs sont disposés entre les différentes nappes du bobinage et présentent un contact de bonne conductibilité thermique sur les différentes nappes et que le ou les conducteurs de chaleur sont reliés a au moins un dissipateur de chaleur disposé à l'extérieur du bobinage. This object is achieved by the fact that the heat conductor (s) are disposed between the different layers of the winding and have a contact of good thermal conductivity on the different layers and that the heat conductor (s) are connected to at least one heat sink. heat disposed outside the coil.

L'avantage de l'invention réside dans le fait que grâce à la disposition d'un ou, en particulier, plusieurs conducteurs de chaleur entre les différentes nappes du bobinage électrique conducteur, la chaleur, qui y est produite lors du fonctionnement est évacuée vers l'extérieur là où elle est produite vers un ou plusieurs dissipateurs de chaleur. Ainsi une accumulation de chaleur à l'intérieur du bobinage est évitée et un refroidissement optimal de toute la bobine électromagnétique est obtenu. The advantage of the invention resides in the fact that thanks to the arrangement of one or, in particular, several heat conductors between the different layers of the electrically conductive winding, the heat which is produced there during operation is evacuated to outside where it is produced to one or more heat sinks. Thus an accumulation of heat inside the coil is avoided and optimal cooling of the entire electromagnetic coil is obtained.

Le refroidissement optimal ainsi assuré des bobines électromagnétiques permet leur utilisation dans des conditions de vide et en particulier pour le fonctionnement dans des plages de températures cryogéniques. The optimal cooling thus ensured of the electromagnetic coils allows their use under vacuum conditions and in particular for operation in cryogenic temperature ranges.

Le dispositif n'est pas limité par la taille des bobines électromagnétiques ; il peut être adapté en fonction des dimensions. Le dispositif est en principe applicable aussi aux circuits magnétiques.The device is not limited by the size of the electromagnetic coils; it can be adapted according to dimensions. The device is in principle also applicable to magnetic circuits.

On va décrire ci-dessous, un exemple d'exécution en se référant au dessin annexé dans lequel:
La figure 1 est une coupe au travers d'une bobine électromagnétique munie de conducteurs de chaleur,
la figure 2 représente la bobine suivant la figure 1 vue de dessus,
la figure 3 montre la disposition de conducteurs de chaleur sur un enroulement de bobine selon les figures 1 et 2 en vue de coté.We will describe below, an example of execution with reference to the accompanying drawing in which:
FIG. 1 is a section through an electromagnetic coil provided with heat conductors,
FIG. 2 represents the coil according to FIG. 1 seen from above,
Figure 3 shows the arrangement of heat conductors on a coil winding according to Figures 1 and 2 in side view.

On voit sur la figure 1 une coupe au travers d'une bobine électromagnétique. Sur son corps de bobine 2 sont disposées plusieurs nappes 3 d'un bobinage 4. Entre les différentes nappes 3, des conducteurs de chaleur 6 sont disposés parallèlement à l'axe 5 du corps de la bobine, leurs extrémités 7 sortant de la bobine électro- magnétique étant reliées à un dissipateur de chaleur 8. We see in Figure 1 a section through an electromagnetic coil. On its coil body 2 are arranged several plies 3 of a coil 4. Between the different plies 3, heat conductors 6 are arranged parallel to the axis 5 of the coil body, their ends 7 protruding from the electro coil - magnetic being connected to a heat sink 8.

Les conducteur de chaleur 6 sont constitués d'un matériau boh conducteur de la chaleur, par exemple des fils de cuivre, d'argent ou de métaux appropriés et ils sont bien isolés électriquement des nappes 3 du bobinage 4.The heat conductors 6 are made of a boh heat conductive material, for example copper, silver or suitable metal wires and they are well electrically insulated from the layers 3 of the winding 4.

La figure 2 montre en vue de dessus selon la figure 1 la disposition des conducteurs de chaleur 6 entre les différentes nappes 3 du bobinage 4 enroulé autour du corps de bobine 2. Les conducteurs de chaleur 6 y sont rassemblés par groupes et ils sont répartis sur le pourtour des différentes nappes 3. Les extrémités 7 des conducteurs de chaleur 6 sortant de la bobine électromagnétique sont torsadées ensemble en faisceaux selon les groupes correspondants et chaque faisceau de conducteurs de chaleur 9 est relié aux dissipateurs de chaleur d'une façon bonne conductrice de la chaleur. FIG. 2 shows in top view according to FIG. 1 the arrangement of the heat conductors 6 between the different layers 3 of the winding 4 wound around the coil body 2. The heat conductors 6 are gathered there in groups and they are distributed over the periphery of the different layers 3. The ends 7 of the heat conductors 6 leaving the electromagnetic coil are twisted together into bundles according to the corresponding groups and each bundle of heat conductors 9 is connected to the heat sinks in a good conductive manner. the heat.

La figure 3 montre en vue de côté la disposition des conducteurs de chaleur 6 sur une des nappes 3 du bobinage 4 représentées sur les figures l et 2. Les différents conducteurs de chaleur 6 faiblement écartés les uns des autres sur une nappe 3 sont alignés parallèlement les uns aux autres et par rapport à l'axe 5 du corps de bobine 2. Figure 3 shows in side view the arrangement of the heat conductors 6 on one of the layers 3 of the winding 4 shown in Figures l and 2. The different heat conductors 6 slightly spaced from each other on a layer 3 are aligned parallel to each other and relative to the axis 5 of the coil body 2.

Les extrémités 7,9 du groupe de conducteurs de chaleur 6 sortant du bobinage 4 et du corps de bobine 2 sont, comme on le voit sur la figure 2 et, en plus, comme décrit, torsadés ensemble et réunis a un dissipateur de chaleur 8. The ends 7, 9 of the group of heat conductors 6 leaving the winding 4 and the coil body 2 are, as can be seen in FIG. 2 and, in addition, as described, twisted together and joined to a heat sink 8 .

Grâce à la répartition régulière des groupes sur le pourtour des différentes nappes 3 et à la réalisation aplatie dans le bobinage 4, on obtient que ce dernier, après l'enroulement du fil de bobine ne présente aucune déformation notable. Thanks to the regular distribution of the groups around the periphery of the various plies 3 and to the flattened embodiment in the winding 4, it is obtained that the latter, after the winding of the spool yarn, does not present any significant deformation.

Claims

1. Device for cooling the electromagnetic coils, consisting of a coil body having, disposed around it, an electrically conductive coil, on the external surface of which is arranged at least one heat conductor connected to a heat sink, characterized by the fact that the heat conductor (s) (6) are disposed between the different plies (3) of the winding (4) and have a contact of good thermal conductivity on the different plies (3) and that the conductor (s) heat (6) are connected to at least one heat sink (8) disposed outside the coil 4.

2. Device according to claim 1, characterized in that the heat conductor (s) (6) are made of a material which is a good conductor of heat.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the heat conductor (s) (6) consist of individual wires (for example Cu, Ag, AgCu wire).

4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the heat conductor (s) (6) have a flattened shape at the places of heat transfer inside the coil (4).

5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heat conductor (s) (6) are arranged inside the layers (3) of the winding (4) parallel to the axis ( 5) of the coil body (2).

6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the different heat conductors (6) are twisted with each other outside the coil body (2) and that they are thus connected to the heat sink (8).

7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the heat conductor (s) (5) are heat tubes.

8. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the individual heat conductors (6), inside the layers (3) of the coil (4) are grouped together.

9. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the heat conductors (6) separated or in groups are distributed around the periphery of the different layers of the winding (4).

10. Device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the heat conductor (s) (6) are electrically isolated from the layers (3) of the winding (4).