WO2014048726A1 - Cooling device - Google Patents

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WO2014048726A1
WO2014048726A1 PCT/EP2013/068719 EP2013068719W WO2014048726A1 WO 2014048726 A1 WO2014048726 A1 WO 2014048726A1 EP 2013068719 W EP2013068719 W EP 2013068719W WO 2014048726 A1 WO2014048726 A1 WO 2014048726A1
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WO
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mat
lines
cooling
fluid
guiding
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PCT/EP2013/068719
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German (de)
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Inventor
Ingolf Hoffmann
Norbert Huber
Stephan Ippisch
Jochen SCHÄFER
Lothar SCHÖN
Stefan Stocker
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • H01F27/10Liquid cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/322Insulating of coils, windings, or parts thereof the insulation forming channels for circulation of the fluid

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling, in particular for choke coils, as well as coil windings which use such a device for cooling.
  • inductors have been known which are used for damping, radio interference suppression, commutation, current limitation, suppression of undesirable frequencies or for energy storage in switching regulators and switching power supplies.
  • Such coils also called inductors, are inductive passive components, which are mainly used in the field of power supply of electrical or electronic equipment or systems and in power electronics.
  • the inductors consist of at least one winding of a conductor through which the full load current of the circuit flows, with windings which are wound on a bobbin and are usually provided with a soft magnetic core.
  • the winding arrangement, its shape and the wire diameter, the winding and the core material determine the value of the inductance and other properties of the inductor.
  • the full load current of the following circuit flows. Therefore, to keep Ohmic losses low, they often have a relatively wide cross-section.
  • inductors are wound through several layers of an insulated conductor, depending on the required number of turns. Due to the electrical stress of the coil, there are thermal losses in the winding and the coil carrier or coil core. The individual winding layers are electrically isolated from each other by introducing an insulating material. Due to the necessary conductor insulation, the power density of the coils is limited because it leads to overheating in the coil core
  • Another way of cooling the choke coil is a mounting on a cooling plate.
  • the introduction of the cooling plate can lead to increased electrical losses due to eddy currents.
  • the introduction of heat sinks increases the coil weight and the dimensions of the coil.
  • mats which are used for cooling, which, however, only work with a limited bending radius of the winding or the bobbin. For smaller coil dimensions, this is no longer possible.
  • a device for cooling, in particular for choke coils which comprises:
  • a substantially planar mat having a first and a second surface, wherein on the two surfaces thereof lines for guiding a fluid - in particular a cooling fluid - are provided, which are interconnected by provided in the mat openings through which the fluid passes from the arranged on the first surface of the mat lines in the arranged on the second surface of the mat lines can be introduced. It is particularly advantageous in this embodiment that a uniform cooling of the Drosselspul Schemee in contact with it can be ensured.
  • the special arrangement of the lines on the two surfaces of the allows Matt also a casting with the surrounding winding area. It is particularly advantageous that by the
  • Grouting not only increases the mechanical stability of the choke coil, but also creates a better thermal connection. This significantly improves cooling efficiency.
  • the lines for guiding a fluid have a structure that corresponds to polygons.
  • Particularly advantageous in this case are regular polygon structures.
  • the polygons have an even number of corner nodes. Regular polygons with a straight number of vertices allow a structure that allows a uniform mechanical load and flow through the device for cooling.
  • the openings provided in the mat are each arranged in a middle of the length between two corner nodes of the fluid-carrying line. This will ensure that the cooling performance on both surfaces of the mat is about the same.
  • the lines for guiding a fluid and the mat provided therewith can be produced from an elastic and / or electrically non-conductive plastic. This makes it possible to arrange the device for cooling in partial areas of the choke coil, which has slight bends. Furthermore, the use of plastics allows easy and inexpensive production of the device for cooling, which thereby has a low weight and avoids unwanted electrical losses caused, as occurs in metallic heat sinks. Due to the optimal cooling capacity, compact design of the choke coil can be carried out.
  • spacers are provided which can be introduced into the surfaces of the mat which are recessed by lines for guiding a fluid.
  • a further aspect of the invention relates to a coil winding, in particular of choke coils, with a device for cooling as previously described, in which the device between predetermined winding layers and / or winding areas of the coil are arranged.
  • Such coil windings can be optimized in terms of their electrical performance and their thermal losses by the targeted arrangement of the device for cooling.
  • the single figure shows a schematic representation of a device for cooling according to an embodiment of the invention - mat - for better illustration, a section of the mat is worked out in an enlarged perspective view.
  • the device for cooling is realized as a cooling mat 10.
  • the cooling mat 10 has an inlet 20, via which a fluid - in particular a cooling fluid - is introduced into the device for cooling. Through lines 4 - here for clarity, only a few of them provided with reference numerals - the fluid is passed to a drain 30 of the cooling mat 10, in which the heated cooling liquid can escape.
  • the illustrated cooling mat 10 can be used particularly advantageously for cooling inductors - not shown here.
  • one or more cooling mats 10 are arranged in certain winding layers and / or winding regions of a choke coil in order to be able to cool them as effectively as possible. Due to electrical stresses of the inductor, there are thermal losses in the winding and / or the bobbin or coil core, which must be dissipated as uniformly as possible.
  • Such cooling mats 10 are preferably arranged, for example, in the case of rectangular bobbins with small bending radii, on the planes or slightly curved surfaces of the bobbin or on certain winding layers of the choke coil - not shown here.
  • the cooling mat 10 has a structure of lines 4 for guiding a fluid, which run partly on a first and second surface 1, 2 of the mat 10.
  • openings 5 are provided - even a few of them in the figure for the sake of clarity provided with reference numerals, via which the individual portions of the lines 4 are interconnected.
  • the fluid from the on the first Surface 1 of the mat 10 arranged lines 4 flow in the arranged on the second surface 2 of the mat 10 lines 4 and vice versa.
  • a honeycomb-like structure of the lines 4 can be seen when they are viewed as a projection on the cooling mat surface receiving them.
  • the lines 4 form a regular hexagon. Since individual portions of the leads 4 are disposed on the different surfaces 1 and 2 of the mat 10, the adjacent corner nodes 6 formed by intersecting leads form Y-structures protruding from the respective surface 1, 2 of the mat 10. In this case, adjacent Y structures which form the corner nodes 6 of the hexagon are each arranged alternately on one of the surfaces 1, 2 of the mat 10. This results in recesses or lead-free areas on the respective surface 1, 2 of the mat 10, which allow casting of the mat 10 between individual winding layers or a winding layer and a coil core of the choke coil. This special arrangement is when casting with a
  • Air inclusions would have a negative effect because they are a thermal insulator and thereby restrict a preferred thermal connection of the mat 10 to the elements to be cooled of the inductance coil.
  • a honeycomb-hexagonal arrangement of the lines 4 has a particularly advantageous mechanical effect and, moreover, allows a uniform flow through the mat 10 with the fluid flowing through the lines 4. This increases the cooling capacity.
  • spacers 3 can be introduced into the areas of the Y structures of the mat 10 which are recessed from lines 4, whereby a mechanical pressure which arises during a winding process of the choke coil can be absorbed and thereby a mechanical deformation of the mat 10 so- how their lines 4 can be prevented. In this way it is ensured that no line 4 is interrupted and thus the fluid can flow uniformly in all areas of the mat 10.
  • arrangements of lines 4 are possible, which may have any shape of a polygon, but also other, for example, curved shapes.
  • the preferred embodiments here have a straight corner number - here six -, whereby adjacent corner nodes 6 can be arranged alternately on the one surface 1 and another surface 2 of the mat 10. The resulting advantage has been discussed above and relates to the uniform casting of the mat 10 with the elements to be cooled of the choke coil through the intended recessed areas of the cooling mat 10th
  • plastics are elastically preferred since they have a low weight, allow easy manufacture of the device for cooling, and are inexpensive.
  • many of the plastics are also electrical insulators, thereby minimizing electrically induced inductor losses due to alternating voltages.
  • Another advantage of elastic plastics is their ability to be deformed without being damaged. As a result, installation and a specific arrangement of the cooling mat 10 in the inductance coil are considerably favored. Reactive coils, which have such a device for cooling, have a more compact construction than conventional inductors, can be produced inexpensively and above all operated cost-effectively.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

The invention relates to a cooling device, in particular for coils of a transformer, comprising: a substantially flat mat (10) with a first and a second surface (1, 2) on which lines (4) are arranged for guiding a fluid, said lines being connected to one another by openings (5) provided in the mat (10). The fluid can be introduced into lines (4) arranged on the second surface (2) of the mat (10) from lines (4) arranged on the first surface (1) of the mat (10) through said openings. The use of said device enables choke coils to have a high cooling efficiency, also having a compact design with a reduced weight while simultaneously reducing production costs.

Description

Beschreibung description
Vorrichtung zum Kühlen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen, insbesondere für Drosselspulen, sowie Spulenwicklungen die sich einer solchen Vorrichtung zum Kühlen bedienen. The invention relates to a device for cooling, in particular for choke coils, as well as coil windings which use such a device for cooling.
Schon seit längerer Zeit sind Drosselspulen bekannt, die zur Dämpfung, Funkentstörung, Kommutierung, Strombegrenzung, Unterdrückung unerwünschter Frequenzen oder zur Energiespeiche- rung in Schaltreglern und Schaltnetzteilen eingesetzt werden. Solche Spulen, auch Drosselspulen genannt, sind induktive passive Bauelemente, die überwiegend im Bereich der Stromver- sorgung elektrischer oder elektronischer Geräte oder Anlagen sowie in der Leistungselektronik eingesetzt werden. For some time, inductors have been known which are used for damping, radio interference suppression, commutation, current limitation, suppression of undesirable frequencies or for energy storage in switching regulators and switching power supplies. Such coils, also called inductors, are inductive passive components, which are mainly used in the field of power supply of electrical or electronic equipment or systems and in power electronics.
Die Drosselspulen bestehen aus mindestens einem Wickel eines Stromleiters, durch den der volle Laststrom der Schaltung fließt, mit Windungen, die auf einem Spulenkörper gewickelt sind und meist mit einem weichmagnetischen Kern versehen sind. Die Windungsanordnung, ihre Form und der Drahtdurchmesser, das Wickel- und das Kernmaterial legen den Wert der Induktivität und weitere Eigenschaften der Drosselspule fest. Durch die Wicklung von Drosselspulen fließt der volle Laststrom der nachfolgenden Schaltung. Deshalb haben sie, um die Ohmschen Verluste gering zu halten, oftmals einen relativ breiten Querschnitt. Derzeit werden Drosselspulen durch mehrere Lagen eines isolierten Leiters - in Abhängigkeit der ge- forderten Windungszahl - gewickelt. Auf Grund der elektrischen Beanspruchung der Spule kommt es zu thermischen Verlusten in der Wicklung und dem Spulenträger bzw. Spulenkern. Die einzelnen Wicklungslagen werden durch Einbringung eines Isolationsmaterials elektrisch voneinander isoliert. Durch die notwendigen Leiterisolationen wird die Leistungsdichte der Spulen begrenzt, da es zu Überhitzungen im Spulenkern The inductors consist of at least one winding of a conductor through which the full load current of the circuit flows, with windings which are wound on a bobbin and are usually provided with a soft magnetic core. The winding arrangement, its shape and the wire diameter, the winding and the core material determine the value of the inductance and other properties of the inductor. Through the winding of reactors, the full load current of the following circuit flows. Therefore, to keep Ohmic losses low, they often have a relatively wide cross-section. At present, inductors are wound through several layers of an insulated conductor, depending on the required number of turns. Due to the electrical stress of the coil, there are thermal losses in the winding and the coil carrier or coil core. The individual winding layers are electrically isolated from each other by introducing an insulating material. Due to the necessary conductor insulation, the power density of the coils is limited because it leads to overheating in the coil core
und/oder der Spulenwicklung kommen kann. Um thermisch bedingte Verluste zu reduzieren, sind Konzepte entwickelt worden, die beispielsweise eine Wasserkühlung von Drosselspulen vorsehen, welche auf der Einbringung von metallischen Kühlkörpern in die Wickelstruktur basieren. Dazu müssen für unterschiedliche Anordnung jeweils spezielle Kühlkörper vorgesehen werden. and / or the coil winding can come. In order to reduce thermal losses, concepts have been developed for example, provide a water cooling of inductors, which are based on the introduction of metallic heat sinks in the winding structure. For this purpose, special heatsinks must be provided for different arrangement.
Eine weitere Möglichkeit der Kühlung der Drosselspule ist eine Montage auf eine Kühlplatte. Dabei kann es in einigen Fällen, durch die Einbringung der Kühlplatte zu erhöhten elekt- rischen Verlusten auf Grund von Wirbelströmen kommen. Darüber hinaus erhöht die Einbringung von Kühlkörpern das Spulengewicht und die Abmessungen der Spule. Another way of cooling the choke coil is a mounting on a cooling plate. In some cases, the introduction of the cooling plate can lead to increased electrical losses due to eddy currents. In addition, the introduction of heat sinks increases the coil weight and the dimensions of the coil.
Des Weiteren sind Matten bekannt, die zur Kühlung eingesetzt werden, welche allerdings nur bei einem begrenzten Biegeradius der Wicklung oder des Spulenkörpers funktionieren. Bei kleineren Spulenabmessungen ist dieses nicht mehr möglich. Furthermore, mats are known which are used for cooling, which, however, only work with a limited bending radius of the winding or the bobbin. For smaller coil dimensions, this is no longer possible.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Kühlen, insbesondere für Drosselspulen, vorzusehen, die eine hohe Kühleffizienz besitzt, ein geringes Gewicht aufweist und eine kompakte Bauweise erlaubt, bei gleichzeitiger Herabsetzung der Herstellungskosten. Diese Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung zum Kühlen, insbesondere für Drosselspulen, gelöst, welche umfasst: It is an object of the present invention to provide a device for cooling, in particular for choke coils, which has a high cooling efficiency, has a low weight and allows a compact design, while reducing the manufacturing cost. This object is achieved by means of a device for cooling, in particular for choke coils, which comprises:
eine im Wesentlichen ebene Matte mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, wobei auf deren beiden Oberflächen Leitungen zum Führen eines Fluids - insbesondere eines Kühl- fluids - vorgesehen sind, die untereinander durch in der Matte vorgesehen Öffnungen verbunden sind, durch die das Fluid hindurch von den auf der ersten Oberfläche der Matte angeordneten Leitungen in die auf der zweiten Oberfläche der Matte angeordneten Leitungen einbringbar ist. Besonders vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist, dass eine gleichmäßige Kühlung der mit ihr in Kontakt stehenden Drosselspulbereiche gewährleistet werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die spezielle Anordnung der Leitungen auf den beiden Oberflächen der Matte auch einen Verguss mit dem sie umgebenden Wicklungsbereich. Besonders vorteilhaft dabei ist, dass durch den a substantially planar mat having a first and a second surface, wherein on the two surfaces thereof lines for guiding a fluid - in particular a cooling fluid - are provided, which are interconnected by provided in the mat openings through which the fluid passes from the arranged on the first surface of the mat lines in the arranged on the second surface of the mat lines can be introduced. It is particularly advantageous in this embodiment that a uniform cooling of the Drosselspulbereiche in contact with it can be ensured. In addition, the special arrangement of the lines on the two surfaces of the allows Matt also a casting with the surrounding winding area. It is particularly advantageous that by the
Verguss nicht nur die mechanische Stabilität der Drosselspule erhöht wird, sondern auch eine bessere thermische Anbindung geschaffen wird. Dadurch wird die Effizienz beim Kühlen erheblich verbessert. Grouting not only increases the mechanical stability of the choke coil, but also creates a better thermal connection. This significantly improves cooling efficiency.
Damit eine gleichmäßige Durchströmung der Vorrichtung zum Kühlen gewährleistet ist, weisen die Leitungen zum Führen ei- nes Fluids eine Struktur auf, die Polygonen entspricht. Besonders vorteilhaft dabei sind regelmäßige Polygonstrukturen. To ensure a uniform flow through the device for cooling, the lines for guiding a fluid have a structure that corresponds to polygons. Particularly advantageous in this case are regular polygon structures.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Polygone eine gerade Eckknotenzahl auf . Regelmäßige Polygone mit einer geraden Eckknotenzahl ermöglichen eine Struktur, die eine gleichmäßige mechanische Belastung sowie Durchströmung der Vorrichtung zum Kühlen ermöglicht. In a particularly preferred embodiment, the polygons have an even number of corner nodes. Regular polygons with a straight number of vertices allow a structure that allows a uniform mechanical load and flow through the device for cooling.
Um eine Struktur zu ermöglichen, die einen Verguss der Spu- lenbereiche mit der Vorrichtung zum Kühlen ohne die Bildung von Lufteinschlüssen zu erlauben, erstrecken sich jeweils in einem benachbarten Eckknoten treffende Leitungen zum Führen eines Fluids im Wesentlichen über eine Hälfte ihrer Länge hinweg auf derselben Oberfläche der Matte. Dadurch bleiben jeweils komplementäre ausgesparte Bereiche auf der Matte zurück, die den Verguss der Spule erheblich erleichtern und verbessern, da keine nach allen Seiten hin abgegrenzte Bereich auf der Matte entstehen, in die eine Vergussmasse nicht einfließen kann. Auf diese Art und Weise wird die Bildung von Lufteinschlüssen erheblich vermindert oder sogar vermieden und dadurch die thermische Anbindung der Vorrichtung zum Kühlen an den sie umgebenden Wicklungsbereich gewährleistet. In order to enable a structure that allows the spool areas to be sealed with the device for cooling without the formation of trapped air, lines meeting each other in an adjacent corner node extend for substantially a half of their length on the same surface the mat. As a result, each complementary recessed areas remain on the mat back, which greatly facilitate the casting of the coil and improve because there are no delimited on all sides area on the mat, in which a potting compound can not flow. In this way, the formation of trapped air is significantly reduced or even avoided and thereby ensures the thermal connection of the device for cooling to the surrounding winding area.
Bei einer zweckdienlichen Ausführungsform sind die in der Matte vorgesehenen Öffnungen jeweils in einer Mitte der Länge zwischen zwei Eckknoten der fluidführenden Leitung angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kühlleistung auf beiden Oberflächen der Matte in etwa die Gleiche ist. Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung sind die Leitungen zum Führen eines Fluids und die damit versehene Matte aus einem elastischen und/oder elektrisch nicht leitenden Kunststoff herstellbar. Dadurch ist es möglich, die Vorrichtung zum Kühlen auch in Teilbereichen der Drosselspule anzuordnen, die leichte Biegungen aufweist. Des Weiteren erlaubt der Einsatz von Kunststoffen eine leichte und kostengünstige Herstellung der Vorrichtung zum Kühlen, die dadurch ein geringes Gewicht aufweist und unerwünschte elektrische bedingte Verluste vermeidet, wie sie bei metallischen Kühlkörpern auftreten. Durch die optimale Kühlleistung, lassen sich auch kompakte Bauweisen der Drosselspule ausführen. In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform sind Abstandshalter vorgesehen, die in die von Leitungen zum Führen eines Fluids ausgesparten Flächen der Matte einbringbar sind. Durch das Einbringen von mechanisch stabilen Abstandshaltern in die von Leitungen zum Führen eines Fluids ausgesparten Flächen der Matte kann ein mechanischer Druck, der beim Wickelprozess der Drosselspule entsteht, aufgefangen werden und eine mechanische Verformung oder Zerstörung der Vorrichtung zum Kühlen, insbesondere der Leitungen zum Führen eines Fluids vorgebeugt werden. In an expedient embodiment, the openings provided in the mat are each arranged in a middle of the length between two corner nodes of the fluid-carrying line. This will ensure that the cooling performance on both surfaces of the mat is about the same. In a particularly suitable embodiment of the invention, the lines for guiding a fluid and the mat provided therewith can be produced from an elastic and / or electrically non-conductive plastic. This makes it possible to arrange the device for cooling in partial areas of the choke coil, which has slight bends. Furthermore, the use of plastics allows easy and inexpensive production of the device for cooling, which thereby has a low weight and avoids unwanted electrical losses caused, as occurs in metallic heat sinks. Due to the optimal cooling capacity, compact design of the choke coil can be carried out. In a further, particularly advantageous embodiment, spacers are provided which can be introduced into the surfaces of the mat which are recessed by lines for guiding a fluid. By introducing mechanically stable spacers into the surfaces of the mat which are recessed from lines for guiding a fluid, a mechanical pressure which arises during the winding process of the inductor can be absorbed and a mechanical deformation or destruction of the device for cooling, in particular of the lines for guiding a Fluids are prevented.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Spulenwicklung, insbesondere von Drosselspulen, mit einer Vorrichtung zum Kühlen wie vorausgehend beschrieben, bei der die Vorrichtung zwischen vorbestimmten Wicklungslagen und/oder Wick- lungsbereichen der Spule angeordnet sind. Solche Spulenwicklungen können hinsichtlich ihrer elektrischen Leistungsfähigkeit sowie ihrer thermischen Verluste durch die gezielte Anordnung der Vorrichtung zum Kühlen optimiert werden. Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand einer Zeichnung näher erläutert . Hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Kühlen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung - Matte - wobei zur besseren Veranschaulichung ein Ausschnitt der Matte in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht herausgearbeitet ist. In der dargestellten vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Kühlen als eine Kühlmatte 10 realisiert. Die Kühlmatte 10 weist einen Zulauf 20 auf, über den ein Fluid - insbesondere ein Kühl- fluid - in die Vorrichtung zum Kühlen eingeleitet wird. Durch Leitungen 4 - hier der Übersichtlichkeit wegen nur einige davon mit Bezugszeichen versehen - wird das Fluid zu einem Ablauf 30 der Kühlmatte 10 durchgeleitet, bei dem die erwärmte Kühlflüssigkeit austreten kann. A further aspect of the invention relates to a coil winding, in particular of choke coils, with a device for cooling as previously described, in which the device between predetermined winding layers and / or winding areas of the coil are arranged. Such coil windings can be optimized in terms of their electrical performance and their thermal losses by the targeted arrangement of the device for cooling. In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to a drawing. Here, the single figure shows a schematic representation of a device for cooling according to an embodiment of the invention - mat - for better illustration, a section of the mat is worked out in an enlarged perspective view. In the illustrated advantageous embodiment, the device for cooling is realized as a cooling mat 10. The cooling mat 10 has an inlet 20, via which a fluid - in particular a cooling fluid - is introduced into the device for cooling. Through lines 4 - here for clarity, only a few of them provided with reference numerals - the fluid is passed to a drain 30 of the cooling mat 10, in which the heated cooling liquid can escape.
Die dargestellte Kühlmatte 10 kann besonders vorteilhaft zum Kühlen von Drosselspulen - hier nicht gezeigt - eingesetzt werden. Dabei werden eine oder mehrere Kühlmatten 10 in bestimmten Wicklungslagen und/oder Wicklungsbereichen einer Drosselspule angeordnet, um diese möglichst effektiv kühlen zu können. Auf Grund von elektrischen Beanspruchungen der Drosselspule kommt es zu thermischen Verlusten in der Wicklung und/oder dem Spulenkörper bzw. Spulenkern, die möglichst gleichmäßig abgeführt werden müssen. Bevorzugt werden solche Kühlmatten 10 beispielsweise bei rechteckigen Spulenkörpern mit kleinen Biegeradien, an den Ebenen bzw. leicht gekrümmten Flächen des Spulenkörpers oder bestimmter Wicklungsschichten der Drosselspule angeordnet - hier nicht gezeigt. The illustrated cooling mat 10 can be used particularly advantageously for cooling inductors - not shown here. In this case, one or more cooling mats 10 are arranged in certain winding layers and / or winding regions of a choke coil in order to be able to cool them as effectively as possible. Due to electrical stresses of the inductor, there are thermal losses in the winding and / or the bobbin or coil core, which must be dissipated as uniformly as possible. Such cooling mats 10 are preferably arranged, for example, in the case of rectangular bobbins with small bending radii, on the planes or slightly curved surfaces of the bobbin or on certain winding layers of the choke coil - not shown here.
Für eine möglichst effiziente Kühlleistung der Kühlmatte 10 muss eine gleichmäßige Durchströmung der Kühlmatte 10 mit dem Fluid gewährleistet werden. Dazu weist die Kühlmatte 10 eine Struktur von Leitungen 4 zum Führen eines Fluids auf, die teilweise auf einer ersten und zweiten Oberfläche 1, 2 der Matte 10 verlaufen. In der Matte 10 sind Öffnungen 5 vorgese- hen - auch nur einpaar davon in der Figur der Übersichtlichkeit wegen mit Bezugszeichen versehen, über die die einzelnen Teilbereiche der Leitungen 4 untereinander verbunden sind. Durch diese Öffnungen 5 kann das Fluid aus den auf der ersten Oberfläche 1 der Matte 10 angeordneten Leitungen 4 in die auf der zweiten Oberfläche 2 der Matte 10 angeordneten Leitungen 4 hindurchfließen und umgekehrt. In der Figur ist eine wabenartige Struktur der Leitungen 4 erkennbar, wenn diese als Projektion auf der sie aufnehmenden Kühlmattenfläche betrachtet werden. In dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die Leitungen 4 ein regelmäßiges Hexagon. Da einzelne Teilbereiche der Leitungen 4 auf den unterschiedlichen Oberflächen 1 und 2 der Matte 10 angeordnet sind, bilden die benachbarten Eckknoten 6, die von sich schneidenden Leitungen gebildet werden, Y-Strukturen, die aus der jeweiligen Oberfläche 1, 2 der Matte 10 hervortreten. Dabei sind benachbarte Y-Strukturen, die die Eckkno- ten 6 des Hexagons bilden jeweils abwechselnd auf einer der Oberflächen 1, 2 der Matte 10 angeordnet. Dadurch entstehen auf der jeweiligen Oberfläche 1, 2 der Matte 10 Aussparungen bzw. leitungsfreie Bereiche, die ein Vergießen der Matte 10 zwischen einzelnen Wicklungslagen bzw. einer Wicklungslage und einem Spulenkern der Drosselspule ermöglichen. Durch diese spezielle Anordnung wird beim Vergießen mit einer For the most efficient cooling performance of the cooling mat 10, a uniform flow through the cooling mat 10 with the fluid must be ensured. For this purpose, the cooling mat 10 has a structure of lines 4 for guiding a fluid, which run partly on a first and second surface 1, 2 of the mat 10. In the mat 10 openings 5 are provided - even a few of them in the figure for the sake of clarity provided with reference numerals, via which the individual portions of the lines 4 are interconnected. Through these openings 5, the fluid from the on the first Surface 1 of the mat 10 arranged lines 4 flow in the arranged on the second surface 2 of the mat 10 lines 4 and vice versa. In the figure, a honeycomb-like structure of the lines 4 can be seen when they are viewed as a projection on the cooling mat surface receiving them. In the embodiment shown in the figure, the lines 4 form a regular hexagon. Since individual portions of the leads 4 are disposed on the different surfaces 1 and 2 of the mat 10, the adjacent corner nodes 6 formed by intersecting leads form Y-structures protruding from the respective surface 1, 2 of the mat 10. In this case, adjacent Y structures which form the corner nodes 6 of the hexagon are each arranged alternately on one of the surfaces 1, 2 of the mat 10. This results in recesses or lead-free areas on the respective surface 1, 2 of the mat 10, which allow casting of the mat 10 between individual winding layers or a winding layer and a coil core of the choke coil. This special arrangement is when casting with a
Vergussmasse die Bildung von Lufteinschlüssen erheblich verringert bzw. vermieden. Lufteinschlüsse würden sich negativ auswirken, da sie ein thermischer Isolator sind und dadurch eine bevorzugte thermische Anbindung der Matte 10 an die zu kühlenden Elemente der Drosselspule einschränken. Potting the formation of air bubbles significantly reduced or avoided. Air inclusions would have a negative effect because they are a thermal insulator and thereby restrict a preferred thermal connection of the mat 10 to the elements to be cooled of the inductance coil.
Es hat sich gezeigt, dass eine wabenförmige - hexagonale - Anordnung der Leitungen 4 mechanisch besonders vorteilhaft wirkt und zum Weiteren eine gleichmäßige Durchströmung der Matte 10 mit dem durch die Leitungen 4 strömenden Fluid ermöglicht. Dadurch wird die Kühlleistung erhöht. It has been found that a honeycomb-hexagonal arrangement of the lines 4 has a particularly advantageous mechanical effect and, moreover, allows a uniform flow through the mat 10 with the fluid flowing through the lines 4. This increases the cooling capacity.
Darüber hinaus lassen sich in den von Leitungen 4 ausgespar- ten Bereichen der Y-Strukturen der Matte 10 Abstandshalter 3 einbringen, wodurch ein mechanischer Druck, der bei einem Wi- ckelprozess der Drosselspule entsteht, aufgefangen werden kann und dadurch eine mechanische Verformung der Matte 10 so- wie deren Leitungen 4 vorgebeugt werden kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass keine Leitung 4 unterbrochen wird und somit das Fluid in alle Bereiche der Matte 10 gleichmäßig strömen kann. In addition, spacers 3 can be introduced into the areas of the Y structures of the mat 10 which are recessed from lines 4, whereby a mechanical pressure which arises during a winding process of the choke coil can be absorbed and thereby a mechanical deformation of the mat 10 so- how their lines 4 can be prevented. In this way it is ensured that no line 4 is interrupted and thus the fluid can flow uniformly in all areas of the mat 10.
Bei weiteren - hier nicht weiter gezeigten - Ausführungsformen kann die Anordnung der Leitungen 4 beispielsweise quadratisch sein, wobei sich dadurch in den Eckknoten 6 L- förmige Strukturen ausbilden, die ähnliche Vorteile aufweisen, wie die eben bei der hexagonalen Anordnung der Leitungen 4 besprochenen Y-Strukturen. Darüber hinaus sind Anordnungen von Leitungen 4 möglich, die eine beliebige Form eines Polygons, aber auch andere beispielsweise gekrümmten Formen aufweisen können. Die hier bevorzugten Ausführungsformen weisen eine gerade Eckknotenzahl - hier sechs - auf, wobei dadurch benachbarte Eckknoten 6 abwechselnd auf der einen Oberfläche 1 bzw. anderen Oberfläche 2 der Matte 10 angeordnet werden können. Der sich dadurch ergebende Vorteil wurde vorstehen besprochen und betrifft den gleichmäßigen Verguss der Matte 10 mit den zu kühlenden Elementen der Drosselspule durch die vorgesehenen ausgesparten Bereiche der Kühlmatte 10. In other - not shown here - embodiments, the arrangement of the lines 4, for example, be square, thereby forming in the corner node 6 L-shaped structures that have similar advantages as the just discussed in the hexagonal arrangement of the lines 4 Y- structures. In addition, arrangements of lines 4 are possible, which may have any shape of a polygon, but also other, for example, curved shapes. The preferred embodiments here have a straight corner number - here six -, whereby adjacent corner nodes 6 can be arranged alternately on the one surface 1 and another surface 2 of the mat 10. The resulting advantage has been discussed above and relates to the uniform casting of the mat 10 with the elements to be cooled of the choke coil through the intended recessed areas of the cooling mat 10th
Als Material für die Matte 10 und deren Leitungen 4 werden elastisch Kunststoffe bevorzugt, da diese ein geringes Ge- wicht aufweisen, eine leichte Herstellung der Vorrichtung zum Kühlen erlauben, und kostengünstig sind. Darüber hinaus sind viele der Kunststoffe auch elektrische Isolatoren, wobei dadurch elektrisch bedingte Verluste der Drosselspule, die auf Grund von WechselSpannungen auftreten, minimiert werden. Ein weiterer Vorteil der elastischen Kunststoffe ist ihre Eigenschaft, sich deformieren zu lassen, ohne beschädigt zu werden. Dadurch werden ein Einbau und eine bestimmte Anordnung der Kühlmatte 10 in der Drosselspule erheblich begünstigt. Drosselspulen, die eine solche Vorrichtung zum Kühlen aufweisen, weisen eine kompaktere Bausweise als herkömmliche Drosselspulen auf, können kostengünstig hergestellt und vor allem kostengünstig betrieben werden. As the material for the mat 10 and its conduits 4, plastics are elastically preferred since they have a low weight, allow easy manufacture of the device for cooling, and are inexpensive. In addition, many of the plastics are also electrical insulators, thereby minimizing electrically induced inductor losses due to alternating voltages. Another advantage of elastic plastics is their ability to be deformed without being damaged. As a result, installation and a specific arrangement of the cooling mat 10 in the inductance coil are considerably favored. Reactive coils, which have such a device for cooling, have a more compact construction than conventional inductors, can be produced inexpensively and above all operated cost-effectively.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Kühlen, insbesondere für Spulen eines Transformators, umfassend: 1. Device for cooling, in particular for coils of a transformer, comprising:
eine im Wesentlichen ebene Matte (10) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche (1, 2), a substantially planar mat (10) having first and second surfaces (1, 2),
auf deren beiden Oberflächen (1, 2) Leitungen (4) zum Führen eines Fluids vorgesehen sind, on the two surfaces (1, 2) of lines (4) are provided for guiding a fluid,
die untereinander durch in der Matte (10) vorgesehne Öffnun- gen (5) verbunden sind, which are interconnected by openings (5) provided in the mat (10),
durch die das Fluid hindurch von den auf der ersten Oberfläche (1) der Matte (10) angeordneten Leitungen (4) in auf der zweiten Oberfläche (2) der Matte (10) angeordnete Leitungenpassing the fluid from the conduits (4) disposed on the first surface (1) of the mat (10) to conduits disposed on the second surface (2) of the mat (10)
(4) einbringbar ist. (4) can be introduced.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Struktur der Leitungen (4) zum Führen eines Fluids insbesondere regelmäßigen Polygonen entspricht. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a structure of the lines (4) for guiding a fluid in particular corresponds to regular polygons.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polygone eine gerade Eckknotenzahl (6) aufweisen . 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the polygons have a straight corner node number (6).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich jeweils in einem benachbarten Eckknoten (6) treffende Leitungen (4) zum Führen eines Fluids im Wesentlichen über eine Hälfte ihrer Länge hinweg auf derselben Oberfläche (1, 2) der Matte (10) erstrecken. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in each case in an adjacent corner node (6) hitting lines (4) for guiding a fluid substantially over half its length on the same surface (1, 2 ) of the mat (10).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Matte (10) vorgesehenen Öffnungen5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that provided in the mat (10) openings
(5) in einer Mitte der Länge der Leitungen (4) zum Führen eines Fluids angeordnet sind. (5) are arranged at a center of the length of the conduits (4) for guiding a fluid.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (4) zum Führen eines Fluids und die damit versehene Matte (10) aus einem elastischen Kunststoff herstellbar sind. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lines (4) for guiding a fluid and the mat provided therewith (10) are made of an elastic plastic.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass Abstandshalter (3) in die von Leitungen (4) zum Führen eines Fluids ausgesparten Flächen einbringba sind . 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that spacers (3) are einbringba in the recessed lines of lines (4) for guiding a fluid surfaces.
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