DE10114744A1

DE10114744A1 - Device for forming cooling air channels, e.g. for transformers, has distance pieces of L-shaped section with rectangular profile arm, longer thinner arm aligned with outside of rectangle

Info

Publication number: DE10114744A1
Application number: DE2001114744
Authority: DE
Inventors: Josef Bohn
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Mdexx 28199 Bremen De GmbH
Priority date: 2001-03-20
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: DE10114744B4

Abstract

The device has distance holders (1) of electrically isolating, heat-resistant, non-magnetic material engaging around the longitudinal edges of core elements or winding layers wound around the core elements and to each of which at least one winding layer is applied. The distance pieces are of L-shaped cross-section with one short arm (2) of essentially rectangular profile and a thinner longer arm (3) aligned with the outside of the rectangle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Einrichtung ist aus der DE 81 08 092 U1 bekannt. Dort wird über einen Spulen körper für luftgekühlte elektrische Wicklungen berichtet, bei dem vier sich in Längsrichtung der Schenkel des Magnetkreises erstreckende Profilstäbe dafür sorgen, dass die Wicklungen nicht direkt auf den Kernelementen des Magnetkerns aufliegen. Die Profilstäbe besitzen auf ihren den Kernelementen zuge wandten Innenseiten rechtwinkelige Ausnehmungen, die als formschlüssige Halterungen an einer Längskante des jeweils zugehörigen Kernelementes dienen. Auf ihren der Wicklung zu gewandten Seiten sind die Profilstäbe mit Abrundungen verse hen, die ein beschädigungsfreies Aufbringen der inneren Wick lungslage auf die Profilstäbe ermöglichen. Zwischen den Ker nelementen der Magnetkerne und den inneren Wicklungslagen der Wicklungen entstehen Kühlluft-Kanäle, deren Querschnitt durch die Formgestaltung der Profilstäbe bestimmt ist.The invention relates to a device according to the Preamble of claim 1. Such a device is known from DE 81 08 092 U1. There is a spool body for air-cooled electrical windings reported the four in the longitudinal direction of the legs of the magnetic circuit extending profile bars ensure that the windings do not rest directly on the core elements of the magnetic core. The profile bars have their core elements turned inside rectangular recesses, which as positive brackets on one longitudinal edge of each associated core element serve. Towards the winding facing sides are the profile bars with rounding verses hen a damage-free application of the inner wick Allow position on the profile bars. Between the guys elements of the magnetic cores and the inner winding layers of the Windings form cooling air channels, the cross section of which the shape of the profile bars is determined.

Werden auch zwischen einzelnen Wicklungslagen Kühlluft-Kanäle benbötigt, so ist dies nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster erreichbar durch Verwendung von Distanzstäben zwischen den Wicklungslagen. Diese Distanzstäbe sind in Führungen gela gert, über die sie abhängig davon, zwischen welchen Wick lungslagen weitere Kühlluft-Kanäle vorzusehen sind, ver schiebbar sind und so positioniert werden können, dass sie auf den Kanten der jeweils inneren Wicklung aufliegen.There are also cooling air ducts between individual winding layers required, this is according to the present utility model achievable by using spacer bars between the Winding layers. These spacer bars are in guides depending on which wick additional cooling air ducts are to be provided, ver are slidable and can be positioned so that they rest on the edges of the inner winding.

Diese Anordnung von Distanzstäben ist konstruktiv aufwendig und erschwert in Verbindung mit der Festlegung der Profilstä be und der Führungen auf den Kernelementen den Wickelprozess erheblich.This arrangement of spacer bars is structurally complex and difficult in connection with the determination of the Profilstä be and the guides on the core elements the winding process considerably.

Aus den DE 36 32 439 A und DE 196 38 955 C2 sind Distanzhal ter in Form von endseitig eingerollten oder in geschlitzte Leisten eingesteckten Blechen bekannt, die für den Aufbau von Kühlluft-Kanälen keine speziell ausgestalteten Spulenkörper benötigen, dabei aber für jeden Typ von Transformator oder Drossel in ihren Abmessungen verschieden sind. Das erfordert einen erheblichen Logistikaufwand für die auftragsbezogenen Bereitstellung der jeweils geeigneten Distanzhalter.DE 36 32 439 A and DE 196 38 955 C2 are spacers ter in the form of curled or slotted ends Inserted sheet metal known for the construction of Cooling air ducts no specially designed coil formers need, but for each type of transformer or Choke are different in their dimensions. That requires a considerable logistical effort for the order-related Provision of the appropriate spacers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 anzugeben, mit dem es möglich ist, Kühlluft-Kanäle zwischen den Kernelementen und den inneren Lagen von Wicklungen oder an beliebiger Stelle innerhalb benachbarter Wicklungslagen anzubringen, ohne dass es hierzu spezieller Führungen für Distanzhalter bedarf. Für Transformatoren und Drosseln unterschiedlicher Baugröße soll nur noch ein einziger Typ von Distanzhaltern vorgehalten wer den. Um möglichst flache Transformatoren und Drosseln schaf fen zu können, sollen die Luftkanäle nur auf zwei sich gegen überliegenden Seiten eines Kernteils angeordnet sein.The object of the present invention is a device according to the preamble of claim 1, with which it is possible, cooling air channels between the core elements and the inner layers of windings or anywhere to be installed within adjacent winding layers without this requires special guides for spacers. For Transformers and chokes of different sizes should only one type of spacer is available the. To make transformers and chokes as flat as possible To be able to open, the air ducts should only face two overlying sides of a core part.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale bei einer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ausgeführten Einrichtung. Danach sollen die Di stanzhalter von L-förmigem Querschnitt sein mit einem kürze ren Schenkel für die Vorgabe des Kühlluft-Kanalquerschnittes und mit einem längeren Schenkel geringer Dicke, der sich an das Kernelement bzw. eine darunterliegende Wicklungslage di rekt anlegt. Durch die Verwendung von zweischenkeligen Di stanzhaltern ist eine automatische Positionierung der Dis tanzhalter unabhängig von ihrem Einbauort gegeben, wobei der längere Schenkel zusätzlich noch der Isolation benachbarter Wicklungslagen bzw. einer innerer Wicklung gegenüber einem Kernelement des Magnetkreises dient. Als besonders vorteil haft wird angesehen, dass die Distanzhalter als stangenförmi ge Halbfabrikate vorgegebener Länge ausgeführt sein können, die für den Aufbau von Transformatoren und Drosseln entspre chend deren Abmessungen auftragsbezogen auf Länge gebracht werden können. Diese Ausprägung der erfindungsgemäßen Ein richtung ermöglicht die preiswerte Herstellung und Lagerhal tung der Distanzhalter.The invention solves this problem by using the characteristic features of a according to the preamble of Claim 1 executed device. Afterwards the Tues punch holder of L-shaped cross section with a short Ren leg for the specification of the cooling air duct cross-section and with a longer leg of small thickness that attaches itself the core element or an underlying winding layer di creates right. By using two-legged Di punch holder is an automatic positioning of the disc given regardless of their installation location, the longer legs also the insulation of neighboring Winding layers or an inner winding against one Core element of the magnetic circuit is used. As a special advantage It is considered that the spacers are rod-shaped semi-finished products of a given length can be made, which corresponds to the construction of transformers and chokes according to the order length can be. This expression of the A according to the invention direction enables inexpensive production and warehousing the spacers.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrich tung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the device according to the invention tion are specified in the subclaims.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. The Drawing shows in

Fig. 1 in ausschnittsweiser perspektivischer Darstellung ei nen erfindungsgemäßen Distanzhalter und in Fig. 1 in a fragmentary perspective view egg NEN spacer according to the invention and in

Fig. 2 in einer Schnittdarstellung die Draufsicht auf einen Transformator mir zwei Kühlluft-Kanälen. Fig. 2 in a sectional view, the top view of a transformer with two cooling air channels.

Der in Fig. 1 dargestellte Distanzhalter 1 besteht in an sich bekannter Weise aus einem elektrisch isolierenden, wär mefesten, nicht magnetischen Werkstoff. Er hat die Form eines L, dessen kürzerer Schenkel 2 ein im Wesentlichen rechtecki ges Profil aufweist und dessen längerer Schenkel 3 mit einer Außenseite des Rechteckes fluchtet und sehr viel dünner ist als der kürzere Schenkel 2. Die Ecken des Rechteckes sind mit Ausnahme derjenigen Ecke, an der der längere Schenkel 3 an setzt abgerundet. Dabei ist der Krümmungsradius derjenigen Ecke, an der sich die Außenseiten der beiden Schenkel schnei den, größer als der der übrigen Ecken. Diese Abrundung soll das Überdehnen von Wicklungsdrähten beim Aufbringen einer Wicklung verhindern. Mit der nicht abgerundeten Ecke zwischen beiden Schenkeln 2 und 3 zentriert sich der Distanzhalter 1 selbsttätig auf dem Kernelement oder einer darunter liegenden Wicklung im Eckbereich des Kernelementes bzw. der Wicklung. Diese Wirkungsweise lässt sich der Fig. 2 entnehmen. Dort ist ein quaderförmiges Kernelement 4 dargestellt, das als Träger für eine ein- oder mehrlagige Wicklung 5 dienen soll. Auf die vier Längskanten des Kernelementes 4 sind vier Di stanzhalter 11 bis 41 aufgesetzt, wobei diese mit ihren Schenkelinnenseiten jeweils eine der vier Kanten des Kernele mentes 4 umschließen. Die Distanzhalter sind so angeordnet, dass ihre kurzen Schenkel und ihre langen Schenkel jeweils paarweise aufeinander weisen. Zwischen den kurzen Schenkeln der jeweils zusammenwirkenden Distanzhalter 11 und 21 bzw. 31 und 41 entsteht beim Aufbringen der Wicklung 5 jeweils ein Luftkanal 6 bzw. 7 für die Kühlung der Wicklung 5 und des Kernes. Die langen Schenkel der Distanzhalter 11 und 31 bzw. 21 und 41 legen sich direkt an das Kernelement 4 an. Die Län ge der langen Schenkel ist so bemessen, dass sie sich endsei tig überlappen. Dadurch wird die innenliegende Windung der Wicklung 5 zusätzlich gegenüber dem Kernelement 4 elektrisch isoliert. Die Mindestdicke der langen Schenkel ist bestimmt durch die Isolationseigenschaften des verwendeten Werkstoffes und die geforderten Isolationseigenschaften zwischen den Wicklungen bzw einer Wicklung und dem Magnetkern. Im Bereich der Kühlluft-Kanäle übernimmt die Luftstrecke zwischen dem Kernelement und der Wicklung 5 die Aufgaben einer zusätzli chen Isolation der Wicklung gegenüber dem Kernelement.The spacer 1 shown in Fig. 1 consists in a known manner from an electrically insulating, would mefesten, non-magnetic material. It has the shape of an L, whose shorter leg 2 has a substantially rectangular profile and whose longer leg 3 is aligned with an outside of the rectangle and is much thinner than the shorter leg 2 . The corners of the rectangle are rounded with the exception of the corner at which the longer leg 3 is set. The radius of curvature of the corner where the outer sides of the two legs cut is larger than that of the other corners. This rounding is intended to prevent winding wires from overstretching when a winding is applied. With the non-rounded corner between the two legs 2 and 3 , the spacer 1 is automatically centered on the core element or a winding underneath it in the corner region of the core element or the winding. This mode of action can be seen in FIG. 2. A cuboid core element 4 is shown there, which is to serve as a carrier for a single-layer or multilayer winding 5 . Di are four punch holder fitted 11-41 to the four longitudinal edges of the core element 4, which enclose with their inner sides in each case one leg of the four edges of the Kernele mentes. 4 The spacers are arranged so that their short legs and their long legs point towards each other in pairs. Between the short legs of the respective cooperating spacers 11 and 21 or 31 and 41 , when the winding 5 is applied, an air duct 6 or 7 is created for cooling the winding 5 and the core. The long legs of the spacers 11 and 31 or 21 and 41 lie directly on the core element 4 . The length of the long legs is dimensioned so that they overlap at the end. As a result, the inner winding of the winding 5 is additionally electrically insulated from the core element 4 . The minimum thickness of the long legs is determined by the insulation properties of the material used and the required insulation properties between the windings or a winding and the magnetic core. In the area of the cooling air ducts, the air gap between the core element and the winding 5 takes on the tasks of additionally isolating the winding from the core element.

Die Distanzhalter werden beim Aufbringen einer Wicklung durch diese kraft- und formschlüssig am darunter liegenden Kernele ment bzw der darunter liegenden Wicklung fixiert. Sie sind vorzugsweise als stangenförmige Halbfabrikate vorgegebener Länge ausgeführt, die für den Aufbau von Transformatoren und Drosseln z. B. durch Sägen oder Brechen an vorgegebenen Soll- Bruchstellen auf die entsprechenden Abmessungen gebracht wer den. Dieses Bearbeiten der Distanzhalter bezieht sich aus schließlich auf die Länge der Distanzhalter in Längsrichtung des abzudeckenden Kernelementes bzw. der abzudeckenden Wick lung. Die Distanzhalter bestehen mindestens im Bereich ihrer längeren Schenkel aus einem ein- oder mehrlagigen, ein- oder mehrfach mit Gießharz getränkten Glasfasermaterial.The spacers are used when applying a winding these are non-positive and form-fitting on the kernel below ment or the winding underneath. they are preferably specified as rod-shaped semi-finished products Executed for the construction of transformers and length Chokes z. B. by sawing or breaking at predetermined target Breakages brought to the appropriate dimensions the. This editing of the spacers refers to finally on the length of the spacers in the longitudinal direction of the core element to be covered or the wick to be covered development. The spacers exist at least in the area of their longer legs from a single or multi-layer, single or Glass fiber material soaked several times with casting resin.

Soll auf die Wicklung 5 eine weitere Wicklung oder eine wei tere Wicklungslage aufgebracht werden, die von der darunter liegenden Wicklung durch weitere Kühlluft-Kanäle getrennt sein soll, so werden auf die vier Ecken der Wicklung 5 weite re erfindungsgemäß ausgestalteten Distanzhalter aufgesetzt und dann die neue Wicklunglage aufgetragen. Die Distanzhalter zentrieren sich selbst an den Kanten der Wicklung 5 und rich ten damit die aufzubringende Wicklung gegenüber der Wicklung 5 aus. Durch Einfügen weiterer Distanzhalter lassen sich wei tere Kühlluft-Kanäle bilden, die zwar zu einer Vergrößerung des Volumens in X-Richtung aber nicht zu einer Vergrößerung in Y-Richtung führen. Damit ist es möglich, auch besonders schmale Transformatoren und Drosseln (mit kleinem Kernfens ter) zu kühlen, ohne dass sich dabei ihre Einbautiefe wesent lich verändert.If a further winding or a further winding layer is to be applied to the winding 5 , which is to be separated from the winding underneath by further cooling air channels, then spacers 5 according to the invention designed for the four corners of the winding 5 are placed and then the new one Winding layer applied. The spacers center themselves on the edges of the winding 5 and thus align the winding to be applied with respect to the winding 5 . By inserting further spacers, further cooling air channels can be formed, which lead to an increase in volume in the X direction but not to an increase in the Y direction. This makes it possible to cool even particularly narrow transformers and reactors (with a small core window) without significantly changing their installation depth.

Claims

1. Device for forming cooling air channels on transformers and chokes using spacers made of electrically insulating, heat-resistant, non-magnetic material, which grip around the longitudinal edges of the core elements for receiving the windings or around the longitudinal edges of winding layers wound around the core elements and on each of the at least one winding layer is characterized in that the spacers ( 1 ) have an L-shaped cross-section with a shorter leg ( 2 ) of a substantially rectangular profile and a longer leg aligned with one of the outer sides of the rectangle ( 3 ) with a smaller thickness compared to the shorter leg.

2. Device according to claim 1, characterized, that the corners of the rectangle other than those at which the longer leg starts, are rounded.

3. Device according to claim 2, characterized, that the radius of curvature of the corner where the Au Cut the outside of the two legs, is larger than that the other corners.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that two or four di punch holders ( 11 , 21 , 31 , 34 ) are provided per core element or winding layer and are arranged such that they each point in pairs with their shorter legs , The cooling air channels ( 6 ; 7 ) being formed between the shorter legs of the spacers ( 11 , 21 ; 31 , 41 ), while the longer legs of the spacers ( 11 , 31 ; 21 , 41 ) directly on the core elements ( 4 ) or lie on the winding layers.

5. Device according to claim 4, characterized, that the length of the longer legs of the spacers is minimal at least half the height of the core elements or winding was.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized, that at least the longer leg of the spacer there is at least one resin-impregnated glass fiber mat.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized, that the spacers exist as rod-shaped semi-finished products given length and for the construction of transforma gates and chokes according to their dimensions over length are brought.