WO2018036805A1

WO2018036805A1 - Spulenvorrichtung

Info

Publication number: WO2018036805A1
Application number: PCT/EP2017/070011
Authority: WO
Inventors: Ingolf Hoffmann; Stephan Ippisch
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2018-03-01
Also published as: US11443882B2; CN109643600B; EP3288046A1; EP3455863A1; CN109643600A; US20190180907A1; EP3288046B1

Abstract

Es wird eine Spulenvorrichtung (1) für einen Stromrichter vorgeschlagen, die eine Kühlplatte (2) und eine Mehrzahl N ≥ 3 von Spulenwicklungen (4) umfasst, wobei die Kühlplatte (2) mit wenigstens einer Stirnseite (400) einer der Spulenwicklungen (4) thermisch gekoppelt ist. Erfindungsgemäß sind die Spulenwicklungen (4) räumlich um einen Winkel (41) von 2π/Ν versetzt zueinander angeordnet, und die Kühlplatte (2) weist einen Kühlkanal (24) auf, der sich wenigstens teilweise um jede der N Spulenwicklungen (4) erstreckt.

Description

Beschreibung

Spulenvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Spulenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus dem Stand der Technik ist eine Mehrzahl von Spulenvorrichtungen, beispielsweise Drosselspulen, die aus mehreren Lagen eines isolierten Leiters gewickelt werden, bekannt.

Aufgrund der elektrischen Beanspruchung einer Spulenvorrichtung treten thermische Verluste, beispielsweise innerhalb der Wicklungen der Spulenvorrichtung oder in ihrem Spulenkern, der beispielsweise aus Eisen gebildet ist, auf. Typischerwei- se werden die einzelnen Wicklungen der Spulenvorrichtung durch die Einbringung eines Isolationsmaterials elektrisch voneinander isoliert. Hierbei ist eine ausreichend gute

Entwärmung der Spulenvorrichtung sicherzustellen. Eine bevorzugte Entwärmung oder Kühlung der Spulenvorrichtung bezie- hungsweise ihrer Wicklungslagen ist kontaktdimensioniert, so^¬ dass der vorgegebene Bauraum möglichst optimal ausgenutzt werden kann. Hierzu wird beispielsweise eine Kühlplatte in die Spulenvorrichtung eingebracht, die insbesondere gegenüber einem Joch einer Wicklung der Spulenvorrichtung elektrisch isoliert werden muss. Die Einbringung einer Kühlplatte, ins^¬ besondere einer metallischen Kühlplatte, innerhalb der Spu^¬ lenvorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass aufgrund der auftretenden Magnetfelder elektrische Ströme in dieser induziert werden, die zu Verlusten führen (ohmsche Verluste durch Wirbelströme) .

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Wasserkühlungen bekannt, die insbesondere für Drosselspulen verwendet werden, und auf einer Einbringung von metallischen Kühlkörpern in die Spulenvorrichtung basieren.

Aus dem Stand der Technik sind Hohlleiter bekannt, die für die Wicklungen der Spulenvorrichtung eingesetzt werden. Durch die Hohleiter kann ein Kühlmittel geführt werden, das die Spulenvorrichtung entwärmt.

Aus der DE 10 2012 217 607 AI sind Kühltaschen aus Kunststoff mit einer Y-Struktur bekannt, die in die Spulenvorrichtung oder einer ihrer Wicklungen eingebracht werden kann. Um die thermische Leitfähigkeit zwischen den Wicklungen der Spulenvorrichtung und der genannten Y-Struktur zu erhöhen, werden diese wenigstens zum Teil in einem Harz eingebettet, sodass Lufteinschlüsse vermindert oder bestenfalls verhindert werden können. Weiterhin ist es bekannt Spulenvorrichtungen, insbesondere Drosselspulen, vollständig zu vergießen, sodass eine verbesserte interne thermische Leitfähigkeit erreicht wird. Aus der EP 2977996 AI ist eine Drosselspule eines Stromrich^¬ ters bekannt, die eine hohlzylindrische Spulenwicklung auf^¬ weist an deren Deckfläche eine Kühlplatte thermisch angebun^¬ den ist. Hierbei besteht der Nachteil, dass sich innerhalb der Kühlplatte Wirbelströme ausbilden, die zu Verlusten füh- ren. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass eine Kühlung der Kühlplatte zu ihrer Entwärmung technisch schwierig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Spulenvorrichtung mit einer verbesserten Kühlung bereitzu- stellen.

Die Aufgabe wird durch eine Spulenvorrichtung mit den Merkma^¬ len des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. In den abhän^¬ gigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Die erfindungsgemäße Spulenvorrichtung für einen Stromrichter, umfasst eine Kühlplatte und eine Mehrzahl N > 3 von Spu^¬ lenwicklungen, wobei die Kühlplatte mit wenigstens einer Stirnseite einer der Spulenwicklungen thermisch gekoppelt ist. Erfindungsgemäß sind die Spulenwicklungen räumlich um einen Winkel von 2π/Ν (= 360°/N) versetzt zueinander angeord- net und die Kühlplatte weist einen Kühlkanal auf, der sich wenigstens teilweise um jede der Spulenwicklungen erstreckt.

Mit anderen Worten weist die Spulenvorrichtung wenigstens zwei Spulenwicklungen auf. Hierbei erstreckt sich der Kühlka^¬ nal um jede der zwei Spulenwicklungen. Dadurch wird vorteilhafterweise eine verbesserte Entwärmung der Spulenwicklungen sichergestellt. Hierbei ist besonders die Stirnseite der Spu^¬ lenwicklung bevorzugt, da diese typischerweise eine ausrei- chend große Fläche aufweist und somit besonders gut für die Entwärmung der Spulenwicklungen geeignet ist.

Durch den erfindungsgemäßen symmetrischen Aufbau der Spulenvorrichtung, der durch die räumliche Anordnung der Spulen- Wicklungen in einem Winkel von 2π/Ν gegeben ist, ergibt sich eine elektromagnetisch vorteilhafte Anordnung, die insbesondere auch für die Kühlung der Spulenvorrichtung besonders bevorzugt ist. Die Kühlplatte sowie ihr Kühlkanal können beispielsweise mit^¬ tels eines regenerativen Verfahrens, insbesondere eines 3D- Drucks, gefertigt sein. Weiterhin ist der Kühlkanal dazu ge^¬ eignet ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, insbesondere ein Fluorketon, zur Kühlung oder Entwärmung der Spulenvor- richtung aufzunehmen. Besonders bevorzugt ist das für die

Kühlung vorgesehene Kühlmittel elektrisch nicht leitend. Da^¬ durch können vorteilhafterweise Wirbelströme innerhalb der Kühlplatte verringert werden. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass alle Spulenwicklungen der Spulenvorrichtung mittels eines gemeinsamen Kühlkanals entwärmt werden. Hierbei erstreckt sich erfindungsgemäß der Kühlkanal wenigstens teilweise um jede der Spulenwicklungen. Dadurch lässt sich eine mechanisch vor- teilhafte und kompakte Bauweise der Spulenvorrichtung errei^¬ chen . Weiterhin wird durch die Kühlplatte die mechanische Stabili^¬ tät der Spulenvorrichtung verbessert. Beispielsweise kann die Spulenvorrichtung mittels der Kühlplatte oder mittels einer Mehrzahl von Kühlplatten verpresst werden, sodass sich das Gewicht der erfindungsgemäßen Spulenvorrichtung verringert und zusätzlich Bauraum eingespart werden kann.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Spulenvorrichtung genau drei Spulenwicklun- gen.

Dadurch wird eine besonders bevorzugte symmetrische Ausge^¬ staltung der Spulenvorrichtung bereitgestellt. Insbesondere entsprechen die drei Spulenwicklungen den drei bekannten Pha- sen des Drei-Phasen-Wechselstromes. Mit anderen Worten ist für jede Phase des Drei-Phasen-Wechselstromes eine Spulenvor^¬ richtung vorgesehen. Die erfindungsgemäße Spulenvorrichtung kann somit für einen Stromrichter, insbesondere einen Umrichter, vorgesehen sein.

Weiterhin erfolgt hierbei die Erstreckung des Kühlkanals der^¬ art, dass dieser sich möglichst lange und möglichst nahe um die Spulenwicklungen erstreckt. Dadurch wird vorteilhafterweise die Entwärmung der Spulenvorrichtung mittels der Kühl- platte verbessert.

Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn sich der Kühlkanal über einen Winkel von wenigstens 5π/3 (= 300°) , insbesondere von 11π/6 (= 330°) , besonders bevorzugt von 2π (= 360°) , um die jeweilige Spulenwicklung erstreckt.

Mit anderen Worten ergibt sich bevorzugt ein Winkelbereich von höchstens π/3 (= 60°) , insbesondere von höchstens π/6 (= 30°) , um die Spulenwicklung, in welchem der Kühlkanal die- se nicht umschließt. Vorteilhafterweise wird dadurch die

Entwärmung der Spulenvorrichtung, insbesondere ihrer Spulenwicklungen, weiter verbessert. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt des Kühlkanals im Bereich der Spulenwicklung vergrößert . Durch den vergrößerten Querschnitt des Kühlkanals im Bereich der Spulenwicklung kann vorteilhafterweise mehr Wärme von den Spulenwicklungen abgeführt werden. Insgesamt wird dadurch die Entwärmung der Spulenvorrichtung beziehungsweise der Spulenwicklungen weiter verbessert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kühlplatte dreiecksartig oder dreiecksförmig ausgebildet.

Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch eine symmetrische Aus- gestaltung der Kühlplatte, die besonders für genau drei Spu^¬ lenwicklungen von Vorteil ist. Somit ist die geometrische Form beziehungsweise die geometrische Ausgestaltung der Kühl^¬ platte an genau drei Spulenwicklungen angepasst. Dadurch kann vorteilhafterweise Bauraum eingespart werden. Insbesondere ist es hierbei vorgesehen, dass die Ecken der dreiecksartigen oder dreiecksförmigen ausgebildeten Kühlplatte abgerundet sind, sodass weiterer Bauraum eingespart werden kann.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die Kühlplatte drei Seitenränder aufweist, wobei sich der Kühlkanal entlang zwei Seitenrändern der drei Seitenränder erstreckt.

Dadurch wird vorteilhafterweise die Wärme über wenigstens zwei der Seitenränder an die Umgebung der Kühlplatte abgege- ben. An dem weiteren Seitenrand, an welchem sich der Kühlkanal nicht erstreckt, können vorteilhafterweise der Vorlauf und der Rücklauf für den Kühlkanal und/oder weitere mechani^¬ sche, elektrische, thermische und/oder fluidische Anschlüsse für die Spulenvorrichtung vorgesehen sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kühlplatte wenigstens eine Aussparung, insbesondere einen Schlitz, auf. Vorteilhafterweise können dadurch das Auftreten von Wirbel^¬ strömen und deren Auswirkungen verringert werden. Hierdurch wird vorteilhafterweise die Entwärmung der Spulenvorrichtung sowie der Kühlplatte verbessert. Weiterhin wird die Effizienz einer elektrischen Maschine, die beispielsweise die Spulen^¬ vorrichtung umfasst, verbessert.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die Aussparung ster- nenartig oder sternenförmig ausgebildet ist.

Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Verminderung von Wirbelströmen innerhalb der Kühlplatte erreicht. Weiterhin ist es hierbei bevorzugt, wenn die Aussparung aus einer Mehrzahl von Schlitzen gebildet ist, wobei sich die Schlitze, ausgehend von einem gemeinsamen Zentrum, sternenar- tig in verschiedene Richtungen erstrecken. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich hierbei der Kühlkanal laschenartig zwischen den Schlitzen.

Vorteilhafterweise wird dadurch die Entwärmung der Kühlplatte verbessert sowie eine Verminderung von Wirbelströmen erreicht. Das ist deshalb der Fall, da durch die laschenartige Erstreckung des Kühlkanals seine Länge vergrößert und somit mehr Wärme übertragen werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kühlplatte an Wicklungskernen der Spulenwicklungen angeordnet, wobei eine den Wicklungskernen zugewandte Seiten^¬ fläche der Kühlplatte eine elektrisch isolierende Schicht oder Beschichtung aufweist.

Mit anderen Worten ist die Kühlplatte wenigstens zweiteilig aufgebaut. Der erste Teil der Kühlplatte, der den Kühlkanal umfasst, ist beispielsweise aus Aluminium und/oder Kupfer, das heißt einem metallischen und gut wärmeleitenden Material gebildet. Ein zweiter Teil der Kühlplatte ist mittels der elektrisch isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung gebildet. Hierzu ist es von Vorteil Noryl und/oder Ryton für die elektrisch isolierende Schicht oder die Beschichtung vorzusehen. Vorteilhafterweise kann dadurch die Kühlplatte ge^¬ genüber spannungsführenden Teilen der Spulenvorrichtung elektrisch isoliert werden. Weiterhin kann für die elektrisch isolierende Schicht ein elektrisch isolierendes Thermal-Interface-Material (TIM) vor^¬ gesehen sein. Zudem ist die Verwendung von wenig- wasseraufnehmenden Kunststoffen, insbesondere von PPS oder einer Keramik, beispielsweise Aluminiumnitrit, von Vorteil. Dadurch wird insgesamt ein kosteneffizienter Aufbau der Spulenvorrichtung ermöglicht, bei dem die Führung eines Kühlmit^¬ tels im metallischen Teil der Kühlplatte (erster Teil) ange^¬ ordnet ist und die elektrisch isolierenden Bauteile der Kühlplatte, das heißt die elektrisch isolierende Schicht, durch einfache Abschlussplatten ohne Kontaktierung und Konturierung ausgebildet sind.

Hierbei ist es bevorzugt wenn, beispielsweise wie vorstehend ausgeführt, eine dem Wicklungskern abgewandte Seitenfläche der Kühlplatte eine elektrisch isolierende Schicht oder Be^¬ schichtung aufweist.

Dadurch können die Wicklungskerne sowie die Spulenwicklungen der Spulenvorrichtung gegenüber einem Joch, insbesondere ei- nem Eisenjoch, isoliert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kühlplatte aus Aluminium, Kupfer, Edelstahl oder Kupfernickelferrit oder einer Mischung hieraus gebildet.

Hierbei kann die Kühlplatte weitere Materialien oder Stoffe umfassen, beispielsweise Kunststoffe, insbesondere PPS oder eine Keramik, beispielsweise Aluminiumnitrid. Die genannten metallischen Werkstoffe, das heißt Aluminium, Kupfer, Edelstahl oder Kupfernickelferrit weisen vorteilhafterweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, sodass die thermische Entwärmung der Spulenvorrichtung beziehungsweise der Kühlplatte verbes^¬ sert wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist jede der Spulenwicklungen ein Kontaktierungselement zur elektrischen Kontaktierung auf, wobei jedes der Kontaktierungsele- mente wenigstens teilweise vom Kühlkanal umgeben ist.

Vorteilhafterweise wird dadurch die Entwärmung der Spulenvorrichtung sowie der Kühlplatte weiter verbessert. Insbesondere werden hierdurch die Kontaktierungselemente ebenso durch den Kühlkanal, der diese wenigstens teilweise umgibt, wenigstens teilweise entwärmt.

Bevorzugt sind die Kontaktierungselemente hierbei als Kupfer^¬ laschen, insbesondere als gebogene Kupferlaschen, ausgebil^¬ det .

Vorteilhafterweise wird dadurch die elektrische Kontaktierung der Spulenvorrichtung verbessert sowie die thermische Leitfä^¬ higkeit der Kontaktierungselemente erhöht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er^¬ geben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen schematisiert :

Figur 1 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemä^¬ ßen Spulenvorrichtung mit einer dreiecksartigen Kühlplatte ;

Figur 2 eine weitere schematische Draufsicht einer erfin^¬ dungsgemäßen Spulenvorrichtung, wobei eine Kühlplatte der Spulenvorrichtung T-förmig ausgebildet ist ; Figur 3 eine weitere Draufsicht einer erfindungsgemäßen Spulenvorrichtung, wobei hierbei die Kühlplatte sternenartig ausgebildet ist;

Figur 4 eine seitliche Darstellung einer erfindungsgemäßen

Spulenvorrichtung .

Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente kön- nen in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sein.

In Figur 1 ist eine schematische Draufsicht der erfindungsge^¬ mäßen Spulenvorrichtung 1 dargestellt. Hierbei umfasst die Spulenvorrichtung 1 eine Kühlplatte 2, die einen Kühlkanal 24 aufweist. Der Kühlkanal 24 ist zur Führung eines Kühlmittels, beispielsweise von Wasser oder eines Fluids, das insbesondere ein Fluorketon umfasst, ausgebildet und vorgesehen. Hierzu weist der Kühlkanal 24 einen Vorlauf 61 sowie einen Rücklauf 62 auf.

Die Kühlplatte 2 der Spulenvorrichtung 1 ist dreiecksartig ausgebildet. Hierbei weist die Kühlplatte 2 drei Seitenränder 21, 22, 23 auf, die die Seiten eines gedachten gleichschenkligen Dreieckes ausbilden. Die Ecken des gedachten gleich- schenkligen Dreieckes sind hierbei abgerundet, sodass Bauraum eingespart wird. Zudem können durch die abgerundeten Ecken Wirbelströme innerhalb der Kühlplatte 2 verringert werden.

Zur weiteren Verringerung von Wirbelströmen ist eine Ausspa- rung 8, die als Schlitz ausgebildet ist, vorgesehen. Hierbei erstreckt sich der Schlitz 8, der länglich ausgebildet ist, von einem Zentrum 800 der Kühlplatte 2, insbesondere einem Symmetriezentrum der Kühlplatte 2, zum dritten Seitenrand 23 der Kühlplatte 2. Weiterhin liegt die Aussparung 8 zwischen zwei Abschnitten des Kühlkanals 24.

Die Spulenvorrichtung 1 weist drei Spulenwicklungen 4 auf, die in der dargestellten Figur in ihrem Querschnitt kreisför- mig ausgebildet sind. Weiterhin weisen die Spulenwicklungen 4 eine Stirnseite 400 auf, die beispielsweise durch eine Stirn^¬ seite eines Wicklungskerns, der der jeweiligen Spulenwicklung 4 zugeordnet ist, ausgebildet ist.

Die Spulenwicklungen 4 sind symmetrisch zueinander angeordnet. Hierbei weisen die Spulenwicklungen 4 einen Winkel 41 von 2π/3 (=120°) zueinander auf. Mit anderen Worten sind die Spulenwicklungen 4 räumlich um den Winkel 41 von 2π/3 ver- setzt zueinander angeordnet. Hierbei bezieht sich der Winkel 41 auf das gemeinsame Zentrum 800. Mit anderen Worten sind die Spulenwicklungen 4 im Wesentlichen im Bereich der abgerundeten Ecken der dreiecksartigen Kühlplatte 2 angeordnet. Der Kühlkanal 24 erstreckt sich wenigstens teilweise entlang der Spulenwicklungen 4. Bevorzugt erstreckt sich der Kühlkanal 24 annähernd vollständig entlang der Spulenwicklungen 4. Mit anderen Worten sind die Spulenwicklungen 4 bis auf einen Winkel 43 von dem Kühlkanal 24 umgeben. Entsprechend dem Win- kel 43 erstreckt sich der Kühlkanal wenigstens über einen Winkel 42 von wenigstens 5π/3, insbesondere von wenigstens 11π/3, besonders bevorzugt von 2π um die jeweilige Spulen^¬ wicklung 4. Der Winkel 43 führt zu einer Aussparung eines Winkelbereiches der Spulenwicklung 4, der nicht von dem Kühl- kanal 24 umgeben ist und dem Winkel 43 entspricht. Mit ande^¬ ren Worten weist eine aus dem Winkel 42 und dem Winkel 43 ge^¬ bildete Winkelsumme den Wert 2π auf. Der Winkelbereich, der dem Winkel 43 entspricht, kann für eine elektrische Kontak- tierung mittels Kontaktierungselementen 10, insbesondere mit- tels einer gebogenen Kupferlasche, vorgesehen sein.

Durch den Verlauf des Kühlkanals 24 wird vorteilhafterweise eine bevorzugte Entwärmung der Spulenvorrichtungen 4 mittels der Kühlplatte 2 ermöglicht. Zudem wird durch die Kühlplatte 2 die mechanische Stabilität der Spulenvorrichtung 1 erhöht und verbessert. Weiterhin kann durch ein Zusammendrücken der Spulenvorrichtung 1, beispielsweise mittels der Kühlplatte 2, Bauraum und Gewicht eingespart werden. Mit anderen Worten wird durch die Kühlplatte 2 eine Verpressung der Spulenvorrichtung 1 ermöglicht. Zudem wird die genannte Verpressung der Kühlplatte 2 mit den Stirnseiten 400 der Spulenvorrichtungen 4 erleichtert.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Spulenvorrichtung 1, die vergleichbar mit der in Figur 1 dargestellten Spulenvorrichtung ist. Mit anderen Worten kann das unter Figur 1 Gesagte auf Figur 2 angewandt und übertragen werden.

Die Spulenvorrichtung 1 in Figur 2 weist eine T-artige oder T-förmige Kühlplatte 2 auf. Zudem zeigt Figur 2 eine komple^¬ xere Anordnung und Erstreckung des Kühlkanals 24. Dieser er- streckt sich mäanderartig innerhalb der Kühlplatte 2 um die Spulenvorrichtungen 4. Ein Vorteil der mäanderartigen Anordnung des Kühlkanal 24 ist, dass dadurch die Entwärmung der Kühlplatte 2 und somit der Spulenvorrichtung 1 verbessert wird. Zudem können der Vorlauf 61 sowie der Rücklauf 62 des Kühlkanals 24 in einem gemeinsamen Bereich der Kühlplatte 2 angeordnet werden, sodass deren fluidische Kontaktierung vereinfacht wird.

Wie bereits in Figur 1 weist die Spulenvorrichtung in Figur 2 eine Aussparung 8 auf, die sich von einem Zentrum 800 radial nach außen erstreckt. Hierbei ist eine kreisförmige Ausspa^¬ rung innerhalb des Zentrums 800 vorgesehen. Dadurch wird ein Aufstecken der Kühlplatte 2 auf eine gemeinsame Achse, die zur Anordnung der Spulenvorrichtungen 4 vorgesehen ist, er- möglicht. Weiterhin wird dadurch eine Verpressung der Kühlplatte 2 mit den Stirnseiten 400 der Spulenvorrichtungen 4 erleichtert .

In Figur 3 ist eine weitere Draufsicht einer erfindungsgemä- ßen Spulenvorrichtung 1 dargestellt. Hierbei zeigt Figur 3 im Wesentlichen die gleichen Elemente wie bereits Figur 1 und/oder Figur 2. Figur 3 weist im Unterschied zu den Figuren 1 und/oder 2 eine sternenartig oder sternenförmig ausgebildete Kühlplatte 2 auf. Vorteilhafterweise kann dadurch weiterer Bauraum einge^¬ spart werden. Die Kühlplatte 2 weist wiederum einen Kühlkanal 24 auf, der sich wenigstens teilweise um die Spulenwicklungen 4 der Spulenvorrichtungen 1 erstreckt. Hierbei sind der Vorlauf 61 sowie Rücklauf 62 des Kühlkanals 24 innerhalb eines gemeinsamen Bereiches angeordnet, sodass deren fluidische Kontaktierung erleichtert und verbessert wird.

Die Spulenvorrichtung 1 weist eine Aussparung 8 auf, die sternenartig oder sternenförmig ausgebildet ist. Hierzu weist diese eine Mehrzahl von länglichen Schlitzen 81 auf, die sich von dem gemeinsamen Zentrum 800 in verschiedene Richtungen erstrecken. Vorteilhafterweise wird dadurch die Ausbildung von Wirbelströmen deutlich verringert. Einer der Schlitze 81 ist hierbei zwischen dem Vorlauf 61 und dem Rücklauf 62 des Kühlkanals 24 angeordnet. Mit anderen Worten sind der Vorlauf 61 und der Rücklauf 62 durch einen der Schlitze 81

beabstandet.

Die gestrichelten Linien entsprechen einer alternativen Er- streckung des Kühlkanals 24. Hierbei erstreckt sich der Kühl^¬ kanal 24 laschenartig zwischen jeweils zwei benachbarten Schlitze 81. Dadurch wird vorteilhafterweise die Entwärmung der Spulenvorrichtung verbessert.

Weiterhin weist die Spulenvorrichtung 1 Kontaktierungselemen- te 10, insbesondere Kupferlaschen, auf, die zwischen den Spu- lenvorrichtungen 4 und dem Kühlkanal 24 angeordnet sind.

Hierbei erstreckt sich der Kühlkanal 24 entlang der Kontak- tierungselemente 10, sodass diese durch den Kühlkanal 24 be^¬ ziehungsweise durch ein Kühlmittel, welches innerhalb des Kühlkanals 24 angeordnet ist oder diesen durchströmt, gekühlt werden.

In Figur 4 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Spulenvorrichtung 1 dargestellt. Hierbei ist im dargestellten Schnitt eine der Spulenvorrichtungen 4 sowie die Kühlplatte 24 zu erkennen. Auf einer der Spulenwicklung 4 zugewandten Seite der Kühlplatte 24 ist eine elektrisch isolierende Beschichtung 14 angeordnet oder aufge- bracht. Diese dient zur elektrischen Isolierung der Kühlplatte 24 gegenüber den spannungstragenden Bauteilen der Spulenwicklung 4. Hierbei kann das elektrische isolierende Material beziehungsweise die isolierende Beschichtung 14 beispielswei^¬ se aus einem wenig wasseraufnehmenden Kunststoff, insbesonde- re PPS, oder einer Keramik, beispielsweise Aluminiumnitrit, gebildet sein. Weiterhin ist eine Anordnung mittels einer Silikonschicht von Vorteil, da dadurch Unebenheiten der Spulenwicklung 4 und/oder der Kühlplatte 24 ausgeglichen werden können .

Auf einer der Spulenwicklung 4 abgewandten Seite der Kühlplatte 2 ist eine weitere elektrisch isolierende Schicht oder Beschichtung 16 angebracht. Wie bereits die elektrisch iso^¬ lierende Schicht 14 kann diese aus einem wenig wasseraufneh- menden Kunststoff, beispielsweise PPS, oder einer Keramik, beispielsweise Aluminiumnitrit, gebildet sein. Die weitere elektrisch isolierende Schicht 16 ist zur elektrischen Iso^¬ lierung gegenüber einem Eisenjoch 12 der Spulenvorrichtung 1 vorgesehen .

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hie- raus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

1. Spulenvorrichtung (1) für einen Stromrichter, umfassend eine Kühlplatte (2) und eine Mehrzahl N>3 von Spulenwick- lungen (4), wobei die Kühlplatte (2) mit wenigstens einer

Stirnseite (400) einer der Spulenwicklungen (4) thermisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklun^¬ gen (4) räumlich um einen Winkel (41) von 2π/Ν versetzt zueinander angeordnet sind, und die Kühlplatte (2) einen Kühl- kanal (24) aufweist, der sich wenigstens teilweise um jede der N Spulenwicklungen (4) erstreckt.

2. Spulenvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese genau drei Spulenwicklungen (4) umfasst.

3. Spulenvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kühlkanal (6) über einen Winkel (42) von wenigstens 5π/3, insbesondere von wenigstens 11π/6, besonders bevorzugt von 2π, um die jeweilige Spulenwicklung (4) erstreckt.

4. Spulenvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kühlkanals (24) im Bereich der Spulenwicklungen (4) vergrö- ßert ist.

5. Spulenvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (2) dreiecksartig oder dreiecksförmig ausgebildet ist.

6. Spulenvorrichtung (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (2) drei Seitenränder (21, 22, 23) aufweist, wobei sich der Kühlkanal (24) entlang zwei Sei^¬ tenrändern (21, 22) der drei Seitenränder (21, 22, 23) er- streckt.

7. Spulenvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (2) we- nigstens eine Aussparung (8), insbesondere einen Schlitz, aufweist .

8. Spulenvorrichtung (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Aussparung (8) sternenartig oder sternen- förmig ausgebildet ist.

9. Spulenvorrichtung (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (8) aus einer Mehrzahl von Schlitzen (81) gebildet ist, wobei sich die Schlitze (81) ausgehend von einem gemeinsamen Zentrum (800) sternenartig in verschiedene Richtungen erstrecken.

10. Spulenvorrichtung (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass sich der Kühlkanal (24) laschenartig zwischen den Schlitzen (81) erstreckt.

11. Spulenvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (2) an Wicklungskernen der Spulenwicklungen (4) angeordnet ist, wobei eine den Wicklungskernen zugewandte Seitenfläche der Kühlplatte (2) eine elektrisch isolierende Schicht (14) oder Beschichtung aufweist.

12. Spulenvorrichtung (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Wicklungskernen abgewandte Seitenflä^¬ che der Kühlplatte (2) eine elektrisch isolierende Schicht (16) oder Beschichtung aufweist.

13. Spulenvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (2) aus Aluminium, Kupfer, Edelstahl oder Kupfer-Nickel-Ferrit oder einer Mischung hieraus gebildet ist.

14. Spulenvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Spulenwicklun^¬ gen (4) ein Kontaktierungselement (10) zur elektrischen Kon- taktierung aufweist, wobei jedes der Kontaktierungselemente (10) wenigstens teilweise vom Kühlkanal (24) umgeben ist.

15. Spulenvorrichtung (1) gemäß Anspruch 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kontaktierungselemente (10) als Kupferla^¬ schen ausgebildet sind.