RO128339B1 - Ansamblu radiator pentru îmbunătăţirea răcirii înfăşurărilor toroidale - Google Patents

Description

Invenția se referă la un ansamblu radiator pentru îmbunătățirea răcirii înfășurărilor toroidale din componența bobinelor de reactanță, transformatoarelor, amplificatoarelor magnetice și altor dispozitive electromagnetice.

în prezent, pentru astfel de cazuri se folosește răcirea naturală sau forțată cu ventilatoare locale.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în îmbunătățirea răcirii înfășurărilor specifice miezurilor magnetice toroidale, în special la puteri mari ale acestora.

Ansamblul radiator pentru răcirea înfășurărilor toroidale ale unui dispozitiv electromagnetic toroidal, care preia căldura înfășurărilor electromagnetice toroidale și o transmite mediului ambiant, conform invenției, este constituit din două radiatoare îmbinate în interiorul dispozitivului toroidal, un radiator superior, realizat din aluminiu, cu patru aripioare radiante dispuse circular, decalate la 90°, pe suprafața cilindrică fiecare fiind în contact cu suprafața superioară, care preiau căldura de la suprafața superioară a bobinajului dispozitivului electromagnetic toroidal, și o cedează mediului ambiant, și un radiator inferior, realizat din aluminiu, cu patru aripioare radiante, dispuse circular, decalate la 90°, fiecare fiind în contact cu suprafața inferioară, care preiau căldura de la suprafața inferioară a bobinajului dispozitivului electromagnetic toroidal, și, prin coroana circulară și radiatorul superior, o cedează mediului ambiant.

Niște fante ale radiatorului inferiorasigură pătrunderea aerului pe la partea inferioară, în interiorul dispozitivului toroidal, suprafețele celordouă radiatoare fiind acoperite cu un strat subțire de lac, pentru a evita scurtcircuitarea spirelor bobinajului cu care vin în contact.

Ansamblul radiator pentru răcirea înfășurărilor toroidale ale unui dispozitiv electromagnetic toroidal, care preia căldura înfășurărilor electromagnetice toroidale și o transmite mediului ambiant, conform invenției, este constituit din două radiatoare îmbinate în interiorul dispozitivului toroidal, un radiator superior, realizat din aluminiu, cu șase aripioare radiante dispuse circular, decalate la 60°, pe suprafața cilindrică fiecare fiind în contact cu suprafața superioară, care preiau căldura de la suprafața superioară a bobinajului dispozitivului electromagnetic toroidal, și o cedează mediului ambiant, și un radiator inferior, realizat din aluminiu, cu șase aripioare radiante, dispuse circular, decalate la 60°, fiecare fiind în contact cu suprafața inferioară, care preiau căldura de la suprafața inferioară a bobinajului dispozitivului electromagnetic toroidal, și, prin coroana circulară și radiatorul superior, o cedează mediului ambiant.

Niște fante ale radiatorului inferiorasigură pătrunderea aerului pe la partea inferioară, în interiorul dispozitivului toroidal, suprafețele celor două radiatoare fiind acoperite cu un strat subțire de lac, pentru a evita scurtcircuitarea spirelor bobinajului cu care vin în contact.

Prezența ansamblului radiator la bobinajele toroidale implică următoarele avantaje:

- intensificarea răcirii zonei celei mai calde și, ca urmare, creșterea capacității de a suporta sarcini termice mai mari;

- permite mărirea densității curentului și, ca urmare, se pot obține economii substanțiale privind cantitatea de cupru pentru bobinaje;

- mărește durata de viață a bobinelor;

- protejează bobinele toroidale la șocuri mecanice și alte tipuri de lovituri directe sau indirecte.

Se dau în continuare exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1...4, ce reprezintă:

- fig. 1, înfășurare toroidală pe conturul căreia sunt marcate temperaturile maxime în regim staționar de încălzire la curentul nominal, pentru a se evidenția zona ce necesită radiatoare;

- fig. 2, construcția modulară a unui ansamblu radiator format din două repere;

RO 128339 Β1

- fig. 3, reperele pentru construcția unui ansamblu radiator modular, versiune 1 demontată;

- fig. 4, reperele pentru construcția unui ansamblu radiator modular, versiune 3 montată.

Creșterea puterii dispozitivelor electrotehnice cu miezuri magnetice toroidale, 5 diversificarea aplicațiilor acestora, chiar dacă se apelează la bobinaje executate cu indice de temperatură ridicat, încălzirea neuniformă conduc la zone în care temperatura maximă 7 poate depăși limitele admise, devenind avantajoasă soluția de evacuare a căldurii cu radiatoare. 9

Pentru prezentarea construcției ansamblului radiator la înfășurări toroidale, conform invenției, s-a ales un dispozitiv electromagnetic toroidal, format dintr-un miez m, fig. 1, 11 construit din bandă feromagnetică spiralată, având una sau mai multe înfășurări b, cu raza interioară r_b și raza exterioară R_b, pe care s-au marcat temperaturile maxime 0_max, de pe 13 suprafața bobinajului încălzit în regim staționar la curentul nominal, pentru a evidenția necesitatea de a folosi radiatoare. Temperatura mediului ambiant, 0_a, s-a considerat egală 15 cu 20°C.

Zona cea mai încălzită se află pe suprafața cilindrică interioară a bobinajului, 17 deoarece aceasta are grosimea maximă, precum și valoarea cea mai mare pentru sarcina termică unitară q, care conduc la zona cu temperatura maximă, cu consecințe directe asupra 19 duratei de viață a bobinajului. Temperatura maximă trebuie să se mențină sub indicele de temperatură la care s-au fabricat bobinele. Radiatorul are rolul de a prelua căldura din zona 21 respectivă, și de a o ceda mediului ambiant, reducând astfel încălzirea bobinajului. Pentru a-și îndeplini rolul funcțional, radiatorul trebuie să aibă un contact termic cât mai bun cu 23 bobinajul, și posibilități mărite de a ceda căldura mediului ambiant.

Fig. 2 conține două repere, 1 și 2, acestea fiind reluate în versiunea tridimensională 25 în fig. 3, reperele demontate, și în fig. 4, reperele montate. Radiatorul superior 1, turnat din aluminiu, poate avea patru sau șase aripioare radiante A_1; amplasate decalat la 90°, 27 respectiv, 60°, pe o suprafață cilindrică S_c1, fiecare în contact cu suprafața S_1ț care preia căldura de la suprafața superioară a bobinajului S., și o cedează mediului ambiant. 29

Radiatorul inferior 2, obținut prin turnare din aluminiu, are un corp cilindric S_c2, care preia căldura de la zona inferioară a bobinajului cu suprafața S₂, prin coroana circulară S₂, 31 și o transmite mediului ambiant, la care contribuie patru sau șase aripioare A₂ amplasate decalat la 90°, respectiv, 60°. Fantele F asigură pătrunderea aerului pe la partea inferioară. 33

Suprafețele radiatoarelor sunt acoperite cu un strat subțire de lac, pentru a evita scurtcircuitarea spirelor bobinajului cu care vin în contact. De asemenea, lăcuirea 35 suprafețelor exterioare ale radiatorului îmbunătățește transferul termic către mediul ambiant.

în fig. 3 se prezintă cele două repere demontate 1 și 2, radiatorul superior 1, având 37 aripioarele de răcire A., solidare cu suprafața cilindrică S_c1 și suprafața S_1ț și radiatorul inferior 2, având aripioarele de răcire A₂, solidare cu coroana circulară S₂ și cilindrul S_c2, 39 radiatoare care, în contact intim cu înfășurările bobinajului, preiau căldura care, prin convecție și radiație, este transmisă spre mediul ambiant. 41 în fig. 4, se redă, în două vederi, în perspectivă, pentru a se evidenția fantele de răcire de la baza inferioară, montajul cu cele două radiatoare 1 și 2. 43

Ansamblul radiator constituie și un suport mecanic pentru dispozitivul electromagnetic toroidal. 45

Pot fi concepute și alte variante constructive de radiatoare, inspirate din construcțiile existente, inclusiv cele folosite pentru răcirea semiconductoarelor de putere. 47

Ansamblul radiator pentru înfășurări toroidale, conform invenției, are o construcție modulară, în contact termic cu zona încălzită de la care se preia căldura, și o disipează către 49 mediul ambiant, printr-o suprafață de cedare a căldurii mărită, pe cale naturală, datorită convecției și radiației. 51

Claims (2)

1. Ansamblu radiator pentru răcirea înfășurărilor toroidale ale unui dispozitiv electromagnetic toroidal, care preia căldura înfășurărilor electromagnetice toroidale, și o transmite mediului ambiant, caracterizat prin aceea că este constituit din două radiatoare îmbinate în interiorul dispozitivului toroidal, un radiator (1) superior, realizat din aluminiu, cu patru aripioare (AJ radiante, dispuse circular, decalate la 90° pe suprafața cilindrică (S_c1), fiecare fiind în contact cu suprafața superioară (S_r), care preiau căldura de la suprafața superioară a bobinajului (S.,) dispozitivului electromagnetic toroidal, și o cedează mediului ambiant, și un radiator (2) inferior, realizat din aluminiu, cu patru aripioare (A₂) radiante, dispuse circular, decalate la 90°, fiecare fiind în contact cu suprafața inferioară (S₂), care preiau căldura de la suprafața inferioară a bobinajului (S₂) dispozitivului electromagnetic toroidal, și, prin coroana circulară (S_c2) și radiatorul (1) superior, o cedează mediului ambiant, niște fante (F) ale radiatorului (2) inferior asigurând pătrunderea aerului pe la partea inferioară, în interiorul dispozitivului toroidal, suprafețele celor două radiatoare (1, 2) fiind acoperite cu un strat subțire de lac, pentru a evita scurtcircuitarea spirelor bobinajului cu care vin în contact.

2. Ansamblu radiator pentru răcirea înfășurărilor toroidale ale unui dispozitiv electromagnetic toroidal, care preia căldura înfășurărilor electromagnetice toroidale, și o transmite mediului ambiant, caracterizat prin aceea că este constituit din două radiatoare îmbinate în interiorul dispozitivului toroidal, un radiator (1) superior, realizat din aluminiu, cu șase aripioare (AJ radiante, dispuse circular, decalate la 60° pe suprafața cilindrică (S_c1), fiecare fiind în contact cu suprafața superioară (S^, care preiau căldura de la suprafața superioară a bobinajului (S.,) dispozitivului electromagnetic toroidal, și o cedează mediului ambiant, și un radiator (2) inferior, realizat din aluminiu, cu șase aripioare (A₂) radiante, dispuse circular, decalate la 60°, fiecare fiind în contact cu suprafața inferioară (S₂), care preiau căldura de la suprafața inferioară a bobinajului (S₂) dispozitivului electromagnetic toroidal, și, prin coroana circulară (S_c2) și radiatorul (1) superior, o cedează mediului ambiant, niște fante (F) ale radiatorului (2) inferior asigurând pătrunderea aerului pe la partea inferioară, în interiorul dispozitivului toroidal, suprafețele celor două radiatoare (1, 2) fiind acoperite cu un strat subțire de lac, pentru a evita scurtcircuitarea spirelor bobinajului cu care vin în contact.