DE2813011C3

DE2813011C3 - Feststehende elektrische induktionsvorrichtung

Info

Publication number: DE2813011C3
Application number: DE19782813011
Authority: DE
Inventors: Masahiro Ibaraki Ikegawa; Taisei Hitachi Uede
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-03-26
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1988-09-08
Also published as: DE2813011C2; US4363013A; US4245206A; US4363012A; DE2813011A1

Description

Die Erfindung betrifft eine feststehende elektrische Induktionsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 3.

Eine solche Induktionsvorrichtung ist aus der AT-PS 12 092 bekannt. Bei dieser Induktionsvorrichtung sind in den vertikalen Kühlmittelkanälen Strömungssteuerelemente in Form von scheibenförmigen Trennwänden vorgesehen, die die vertikalen Kühlmittelkanäle in Vertikalrichtung in voneinander abgedichtete Kanalabschnitte unterteilen und den Kühlmittelstrom durch die horizontalen Kühlmittelkanäle pntwprlpr von außen nach innen oder von innen nach außen ablenken. Zwischen in Vertikalrichtung benachbarten Strömungssteuereiementen sind jeweils mehrere horizontale Kühlmittelkanäle vorgesehen, in denen das Kühlmittel in gleicher Richtung nach außen oder nach innen strömt. Bei einer anderen Ausführungsform der vorbekannten Induktionsvorrichtung ändert sich zwar der Querschnitt der vertikalen Kühlmittelkanäle in Vertikalrichtung.

Diese Querschnittsänderung wird jedoch durch eine unterschiedliche Windungszahl der Wicklungseinheiten bzw. -Untereinheiten oder durch unterschiedliche radiale Abmessungen der Wicklungseinheiten bzw. -Untereinheiten erzielt. Durch die von den Strömungssteuerelementen bewirkte Umlenkung des Kühlmittelstroms ergibt sich ein relativ hoher Druckverlust, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels vermindert wird und infolgedessen die Wärmeabfuhr von den Wicklungseinheiten bzw. -Untereinheiten verringert wird. Eine gleichmäßige Kühlung der Wicklungseinheiten bzw. -Untereinheiten wird demnach nicht erzielt

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die gattungsgemäße Induktionsvorrichtung so auszubilden, daß mittels der Kühlmittelströmung bei stark reduzierten Strömungswiderständen eine gleichmäßige Kühlung der Wicklungseinheiten bzw. -Untereinheiten der Induktionsvorrichtung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 bzw. 3 gelöst.

Aus der AT-PS 2 98 610 ist eine Induktionsvorrichtung bekannt, bei welcher in Axialrichtung abwechselnd Paare oder Gruppenpaare von scheibenförmigen Wicklungseinheiten angeordnet sind, von denen eine Wicklungseinheit des Paares oder eine Gruppe von Wicklungseinheiten des Paares eine oder mehrere Windungen weniger aufweist als die zweite Wicklungseinheit des Paares oder eine benachbarte Gruppe des Paares, so daß in den Wicklungseinheiten, die eine oder mehrere Windungen weniger aufweisen, ein radial breiterer mittlerer axialer zusammenhängender Kühlkanal oder breitere mittlere axiale zusammenhängende Kühlkanäle und in den übrigen Wicklungseinheiten ein radial engerer mittlerer axialer zusammenhängender Kühlkanal oder innere mittlere axiale zusammenhängende Kühlkanäle ausgebildet werden. Der äußere und der innere Kühlkanal sind bei einer Ausführungsform der verbekannten Induktionsvorrichtung gleich breit Bei einer anderen Ausführungsform der vorbekannten Induktionsvorrichtung werden zur Bildung der radial breiteren und der radial engeren Kühlkanäle Strömungssteuerelemente mitverwendet, die die Kanäle in Umfangsrichtung begrenzen. Diese Strömungssteuerelemente haben horizontale Arme, die in den äußeren und den inneren Kühlkanal hineinragen.

Nachteilig bei dieser vorbekannten Induktionsvorrichtung ist, daß die in den oder die Kühlkanäle vorstehenden Wicklungseinheiten eine erhebliche Drosselung der Kühlmittelströmung bewirken, wodurch die Kühlung der Wicklungseinheiten ungleichmäßig wird. Außerdem werden die vorstehenden Wicklungseinheiten stärker gekühlt als die zurückliegenden Wicklungseinheiten.

Weiterhin ist aus der US-PS 35 48 354 bekannt, in einem von konzentrischen Wänden gebildeten Ringraum ringscheibenförmige Wicklungseinheiten übereinander in gleichen Abständen so anzuordnen, daß die innere und äußere Umfangsfläche im wesentlichen gleiche Ahstänrie 7.11 den Wänden haben. Aufgrund Her axialen Abstände der Wicklungseinheiten erhält man zwischen diesen radiale Durchlässe für ein Kühlmittel. Zur Steuerung des Kühlmittelverlaufs sind in dem äußeren Ringkanal zwischen der äußeren Begrenzungswand und der äußeren Umfangswand der Wicklungseinheiten durchgehende Ringe angeordnet, wobei jeder übernächsten Wicklungseinheit ein solcher Ring derart zugeordnet ist, daß der axiale Kanal vollständig abge-

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schlossen wird. Zwischen der Innenwand und der inneren Umfangsfläche einer jeden Wicklungseinheit sind derartige Umlenkringe an jeder der Wicklungseinheiten angeordnet, an der ein äußerer Umlenkring nicht vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, daß das von unten nach oben geführte Kühlmittel die radialen Kühlmitteldurchlässe abwechselnd in entgegengesetzter Richtung durchströmt, wobei der Übergang jeweils von den Umlenkelementen begrenzt wird.

Diese vorbekannte Induktionsvorrichtung hat den Nachteil, daß der Strömungswiderstand für das Kühlmittel bei einem solchen Strömungsverlauf sehr groß ist.

Außerdem ist aus der DE-OS 24 22 677 eine Induklionsvorrichtung bekannt, bei der Strömungssteuerelemente verwendet werden, die den Strömungsverlauf in den Kühlmittelkanälen in Umfangsrichtung beeinflussen, wodurch eine Verwirbelung der gesamten Strömung, ohne definierte Druckausbildung erzeugt wird. Hingegen wird bei der erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung eine periodische Verzögerung und Beschleunigung der Strömung mit einer entsprechenden Druckzunahme und Druckabnahme erzielt, wodurch eine relativ starke Strömung in den horizontalen Kühlmittelkanälen in der gesamten Induktionsvorrichtung hervorgerufen wird. Bei der vorbekannten Induktionsvorrichtung wird der Strömungsverlauf in den Kühlmittelkanälen außerdem nur zu einem Teil in Umfangsrichtung beeinflußt, denn die Strömungselemente haben eine radiale Breite, die etwa um die Hälfte kleiner ist, als die radiale Breite der Kühlmittelkanäle.

Die erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung kann beispielsweise ein Transformator oder eine Drosselspule sein. Die Wicklungsanordnung und die Isolatoren der erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung können jeweils zylindrisch ausgebildet sein. Der Innere und der äußere Isolator kann aber auch aus einer durchgehenden Wand bestehen, die sich in Axialrichtung eines Behälters erstreckt und einen geeigneten Querschnitt hat, beispielsweise den Querschnitt eines Rechtecks, Quadrates, Dreiecks usw. Die Wicklungsanordnung braucht ebenfalls nicht immer zylindrisch zu sein, sondern kann irgend eine geeignete Querschnittsform, wie die inneren und äußeren Isolatoren, aufweisen, wobei diese Form dem Zweck der Vorrichtung für den sie benutzt wird, angepaßt ist.

Anhand der Zeichnungen werden zum Stand der Technik gehörende sowie erfindungsgemäße Ausführungsformen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 in Teilschnittansichten Wicklungsaufbauten von vorbekannten feststehenden elektrischen Induktionsvorrichtungen,

F i g. 3 in einer Teilansicht perspektivisch einen Hauptabschnitt eines Ringwicklungsaufbaus für einen Transformator in erfindungsgemäßer Ausführung,

F i g. 4 schematisch einen Längsschnitt in der Ebene 0A4OvonFig.3,

Fi g. 5 einen Längsschnitt durch einen Wicklungsaufbau eines Transformators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 6 in einem Diagramm den Fluiddruckverlust der Kühlmittelmengenströme,

F i g. 7 schematisch in einem Längsschnitt eine dritte Ausführungsform eines Wicklungsaufbaus für einen Transformator,

F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie B-B von F i g. 7,

F i g. 9 in einer Ansicht wie F i g*. 8 eine Modifzierung des Aufbaus von F i g. 8,

F i g. 10 einen Schnitt längs der Linie C-C von Fig. 7,

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65 Fig. 11 schematisch in einem Längsschnitt eine Modifizierung des Aufbaus von F i g. 4,

Fig. 12 schematisch in einem Längsschnitt eine Modifizierung des Wicklungsaufbaus von F i g. 5,

Fig. 13 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Ringwicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß einer vierten Ausführungsform,

Fig. 14 einen Längsschnitt längs der Ebene ODDO von F i g. 13,

Fig. 15 schematisch in einem Längsschnitt einen Wicklungsaufbau eines Transformators gemäß einer fünften Ausführungsform,

Fig.16 schematisch im Längsschnitt eine Modifizierung des Aufbaus von Fig. 14,

Fig. 17 schematisch im Längsschnitt eine Modifizierung des Aufbaus von Fig. 15,

F i g. 18,19,20 und 21 schematisch Stirnansichten weiterer Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung,

Fig. 22, 23 und 24 in perspektivischen Teilansichten Haltebänder für Strömungssteuerungselemente in den Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung,

Fig.25 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Wicklungsaufbaus eines Transformators gemäß einer sechsten Ausführungsform,

Fig. 26 schematisch einen Längsschnitt längs der Ebene OEEO von F i g. 25,

Fig. 27 schematisch einen Längsschnitt eines Wicklungsaufbaus eines Transformators gemäß einer siebten Ausführungsform,

Fig.28 schematisch im Längsschnitt eine Modifizierung des Wicklungsaufbaus von F i g. 26,

Fig. 29 schematisch im Längsschnitt eine Modifizierung des Wicklungsaufbaus von F i g. 27,

Fig.30 und 31 perspektivisch Ausführungsformen von Strömungssteuerungselementen, die bei den erfindungsgemäßen Wicklungsaufbauten verwendet werden,

Fig.32 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Wicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß einer achten Ausführungsform.

Fig. 33 einen Querschnitt durch den Wicklungsaufbau von F i g. 32,

F i g. 34 einen Längsschnitt längs der Linie F-F von F ig. 33,

Fig.35 einen Längsschnitt längs der Linie C-G von Fig. 34 zur Darstellung des Kühlmittelströmungsverlaufes,

Fi g. 36 perspektivisch in einer Teilansicht ein Halteband mit Abstandselementen für die Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung,

F i g. 37 schematisch im Querschnitt einen Wicklungsaufbau für einen Transformator gemäß einer neunten Ausführungsform,

F i g. 38 einen Längsschnitt längs der Linie H-H von F ig. 37,

F i g. 39 einen Schnitt längs der Linie /-/ von F i g. 38 zur Darstellung eines Kühlmittelströmungsverlaufcs,

Fig.40 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Wicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß einer zehnten Ausführungsform,

Fig.41 schematisch einen Längsschnitt in der Ebene O//OvonFig.40,

F i g. 42 und 43 in Längsschnitten schematisch weitere Ausführungsformen von Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung,

Fig.44 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Wicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß einer elften Ausführungsform,

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F i g. 45 und 46 Längsschnitte längs vertikaler Zwischenkühlkamäle bei weiteren Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung und

F i g. 47 und 48 perspektivisch in Teilansichten Haltebänder zum Festlegen von Strömungssteuerungselementen für die erfindungsgemäßen Wicklungsaufbauten.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer aus der US-PS 39 02 146 vorbekannten Wicklungsanordnung für eine feststehende Induktionsvorrichtung.

Der in Fig.2 gezeigte, aus der JP-OS 27 416/1976 vorbekannte Wicklungsaufbau ist gegenüber der Wicklungsanordnung von F i g. 1 dadurch verbessert, daß die Strömungsdeflektor- oder Leitplatten weggelassen sind und statt dessen der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der einzelnen Wicklungseinheiten 10 abwechselnd erhöht und verringert sind, wodurch abwechselnd eine Steigerung und eine Reduzierung der Querschnittsfläche der inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanäle 20 und 22 in einem Zick-zack-Muster in Axialrichtung gesehen erreicht wird.

Die in Fig. 3 gezeigte erfindungsgemäße Ausführungsform wird bei einem Transformator verwendet, der ein typisches Beispiel für eine Induktionsvorrichtung mit unbeweglichen Teilen ist. Die Wicklungsanordnung für den Transformator hat einen inneren Zylinder 14 und einen äußeren Zylinder 16. Zwischen den Zylindern ist eine Vielzahl von ringscheibenförmigen Wicklungseinheiten 10, von denen jede von gewickelten Leitern 12 gebildet wird, im wesentlichen vertikal fluchtend in Axialrichtung angeordnet.

Zwischen benachbarten Wicklungseinheiten 10 werden jeweils horizontale Kühlmittelkanäle 18 gebildet, die voneinander in Axial- oder Vertikalrichtung mittels horizontaler Distanzstücke 40 im Abstand angeordnet sind. Zwischen den inneren Enden der Wicklungseinheiten und dem inneren Zylinder 16 wird unter Einsatz einer Vielzahl hochstehender vertikaler Distanzstücke 42, die längs des lnnenumfangs der Wicklung angeordnet sind, ein innerer vertikaler Kühlmittelkanai 20 gebil- <fo del. In gleicher Weise wird zwischen den äußeren Enden der Wicklungseinheiten 10 und dem äußeren Zylinder 16 durch eine Vielzahl von vertikalen oder säulenförmig vorgesehenen Abstandsstücken 42, die längs des Außenumfangs der Wicklung angeordnet sind, ein äußerer ^ Kühlmittelkanal 22 gebildet. Leitplatten (32 und 34 in Fi g. 1), wie sie bei den bekannten Wicklungsaufbauten verwendet v/erden, um Kühlsegmente oder -zonen für mehrere Kühleinheiten zu bilden, damit das Kühlmittel in einem zick-zack-förmigen Muster strömt, sind nicht vorhanden. Statt dessen sind Strömungssteuerelemente 44 nur im äußeren vertikalen Kanal 22 für jede zweite Wicklungseinheit oder jeweils für zwei axiale Lagen der Wicklungseinheiten 10 vorgesehen, die den äußeren Enden der zugeordneten Wicklungseinheiten im wesentlichen gegenüberliegen, wodurch die Krümmungsbreite des einzelnen äußeren vertikalen Kühlmittelkanals 22 in Umfangsrichtung abwechselnd für jede axiale Lage der Wickjungseinheiten 10 erhöht und verringert wird.

Es wurde angenommen, daß jeder innere und äußere vertikale Kanal ein einzelner, ein zusammenhängendes Stück bildender Kanal und im wesentlichen von zylindrischer Gestalt ist. In Wirklichkeit sind der innere und äußere vertikale Kanal jedoch in eine Vielzahl innerer vertikaler Kanalsegmente 20a und äußerer vertikaler Kanalsegmemte 22a mittels der hochstehenden vertikalen Distanzslücke 42 unterteilt Bei dem Wicklungsaufbau von F i g. 3 ist deshalb die Umfangsbreite der einzelnen vertikalen Kanalsegmente 22a so verengt, daß die Querschnittsfläche der vertikalen Kanalsegmente in Radialrichtung abwechselnd für die Wicklungseinheiten 10 mit der gezeigten axialen Teilung in Axialrichtung gesteigert und verringert wird.

Das Strömungssteuerelement 44 kann also aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein, beispielsweise aus Hartpappe oder dergleichen. Es wird durch den Eingriff an geeigneten Bauelementen des Wicklungsaufbaus getragen, beispielsweise an den horizontalen und/oder vertikalen Distanzelementen 40, 42. Es kann auch mittels eines Bindemittels haftend befestigt werden.

Obwohl die Strömungssteuerelemente 44 im Falle des Wicklungsaufbaus von F i g. 3 nur in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 angeordnet sind, können sie auch nur im inneren vertikalen Kühlmittelkanal 20 oder sowohl im inneren als auch im äußeren vertikalen Kanal 20 bzw. 22 angeordnet sein.

Wenn die Strömungssteuerelemente wenigstens in einem der Kühlmittelkanäle, nämlich in dem inneren oder äußeren vertikalen Kühlmittelkanal, beispielsweise dem äußeren Kanal 22 gemäß F i g. 3, für alle anderen Wicklungseinheiten 20 gegenüber den äußeren Enden der zugeordneten Wicklungseinheiten 10 angeordnet sind, um dadurch abwechselnd die Umfangsbreite des äußeren vertikalen Kanals 22 für jede der Wicklungseinheiten zu vergrößern oder zu verkürzen, wird ein Kühlmittelstrom in dem Wicklungsaufbau erreicht, wie er durch die Pfeile in F i g. 3 und 4 dargestellt ist, wobei F i g. 4 den in der Ebene OAAO von F i g. 3 liegenden Vertikalschnitt zeigt

Im folgenden werden im einzelnen die Kühlmittelströme in dem Wicklungsaufbau der F i g. 3 und 4 beschrieben. Wenn das Kühlmittel in dem äußeren vertikalen Kanal 22 nach oben strömt, wie dies durch die Pfeile angezeigt ist, wird unter den Strömungssteuerelementen 44 infolge der Verengung oder der horizontalen Querschnittsfläche des äußeren vertikalen Kühlmittelkanals 22. wie sie durch die Strömungssteuerelemente 44 hervorgerufen wird, ein hoher Fluiddruck erzeugt, wodurch das Kühlmittel dazu gebracht wird, durch die horizontalen Kühlmittelkanäle 18 unter dem hohen Fluiddruck nach innen gerichtet, wie es durch die Pfeile angezeigt ist, zu strömen. Da die Geschwindigkeit oder der Mengenstrom des Kühlmittels, der durch den Abschnitt des vertikalen Kanals 22 hindurchgegangen ist, welcher durch das Strömungssteuerelement 44 verengt ist, erhöht ist, ist der Fluiddruck im Bereich über dem Strömungssteuerelement niedrig. Dies hat zur Folge, daß ein Kühlmittelstrom in Auswärtsrichtung in dem horizontalen Kanal 18 induziert wird, der über der Wicklungseinheit liegt deren Strömungssteuerelement 44 unter der Saugwirkung steht Diese Kühlmittelströme, die in den horizontalen Kanälen 18 nach innen und nach außen induziert werden, strömen, nachdem sie die zugeordneten Wicklungseinheiten 18 gekühlt haben, in dem inneren und äußeren vertikalen Kanal den Hauptkühlmittelströmen zugemischt weiter, wodurch die Wärme verteilt wird. Dieser Kühlzyklus wird wiederholt

Auf diese Weise wird die Vielzahl der Wicklungseinheiten 10. die zwischen dem inneren Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 16 angeordnet sind, wirksam und gleichförmig von den Kühlmittelströmen im inneren und äußeren vertikalen Kanal 20 bzw. 22 sowie durch die horizontalen Kühlmittelströme gekühlt, die von den Strömungssteuerelementen 44 erzeugt werden. Da-

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durch, daß die Richtung des Kühlmittelstroms in dem horizontalen Kanal 18, der über einer gegebenen Wicklungseinheit liegt, zu der Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem horizontalen Kanal unter der vorgegebenen Wicklungseinheit entgegengesetzt ist, kann eine gleichförmige Kühlung der Wicklungseinheit 10 erreicht werden.

Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, die sich von der Anordnung der F i g. 3 und 4 dadurch unterscheidet, daß die Strömungssteuerelemente 44 sowohl im inneren vertikalen Kanal 20 als auch im äußeren vertikalen Kanal 22 im wesentlichen an den Enden jeder zweiten Wicklungseinheit 10 in einem bezüglich des inneren und äußeren vertikalen Kanals 20 bzw. 22 zick-zack-förir.ig oder versetzten Muster gegenüberliegend angeordnet sind, wodurch abwechselnd die äußere und innere Umfangsbreite der vertikalen Kanäle 20 und 22 bei jeder Wicklungseinheit 10 erhöht und verringert wird. Wenn das Strömungssteuerelement 44 in dem inneren vertikalen Kühimittelkanal 20 dem inneren Ende einer bestimmten Wicklungseinheit 10 im wesentlichen gegenüberliegend vorgesehen ist, sind zwei Wicklungseinheiten 10, die über bzw. unter der bestimmten Wicklungseinheit 10 vorgesehen sind, wobei die jeweiligen horizontalen Strömungskanäle 18 dazwischenliegen, mit den äußeren Strömungssteuerelementen 44 versehen, die in dem äußeren vertikalen Strömungskanal 22 im wesentlichen den anderen Enden der beiden Wicklungseinheiten 10 gegenüberliegend positioniert sind. Eine derartige abwechselnde Reihenfolge der Strömungssteuerelemente 44 wiederholt sich bei allen Wicklungseinheiten 10. Mit der Anordnung der Strömungskanäle von Fig.5 können der Kühlmittelstrom und somit die Kühlwirkung gegenüber dem Aufbau von F i g. 3 und 4 weiter verbessert werden.

Mit dem in F i g. 5 gezeigten Wicklungsaufbau wurden im Vergleich zu bekannten Wicklungsaufbauten Versuche ausgeführt, wobei die Strömungsablenkplatten gemäß F i g. 1 verwendet wurden und die Wicklungseinheiten bei dem Aufbau abwechselnd in entgegengesetzten radialen Richtungen um eine Teilung bzw. um einen Abstand der Wicklungseinheiten abweichen, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Die Ergebnisse der Versuche sind in dem Diagramm von Fig.6 logarithmisch aufgetragen. Man sieht die Verlustkennlinie, d. h. die Beziehung zwischen dem Mengenstrom Q des Kühlmittels und dem Druckverlust AP für die vorstehend genannten drei Wicklungsaufbauten. Die bei der Versuchsmessung benutzte Wicklung hat neun Wicklungseinheiten, von denen jede eine radiale Breite von 100 mm, eine axiale Höhe oder Stärke von 15 mm, eine Höhe des horizontalen Kühlmittelkanals, d. h. des Abstandes zwischen benachbarten Wicklungseinheiten, von 10 mm und einen Abstand zwischen dem inneren und äußeren Zylinder von 130 mm hat Bei dem in F i g. 5 gezeigten Wicklungsaufbau beträgt die radiale Breite eines jeden der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente 20a, 22a 15 mm. Die jeweiligen Umfangslängen der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente, nämlich der Umfangsabstand zwischen gegenüberliegenden Oberflächen von zwei benachbarten vertikalen Distanzstücken, die jedes Kanalsegment begrenzen, beträgt 90 mm bzw. 110 mm. Die Strömungssteuerelemente 44 stehen in Umfangsrichtung sowohl in die inneren als auch in die äußeren vertikalen Kanalsegmente um 13,5 mm bzw. 16,5 mm von den gegenüberliegenden Oberflächen der beiden benachbarten vertikalen Abstandsstücke der entsprechenden Segmente vor, so daß die jeweilige Umfangslänge periodisch auf 63 mm bzw. 77 mm reduziert wird.

Bei dem vorbekannten Aufbau von F i g. 1 haben die radiale Breite und die Umfangsbreite sowohl des inneren als auch des äußeren vertikalen Kanals die gleichen Abmessungen wie bei dem Wicklungsaufbau von F i g. 5. Die Leitplatten sind zwischen allen neun Wicklungseinheiten angeordnet.
Bei dem vorbekannten Wicklungsaufbau von F i g. 2

&iacgr;&ogr; weichen die Wicklungseinheiten voneinander abwechselnd um 5 mm in Radialrichtung ab bzw. sind um 5 mm in Radialrichtung versetzt, während die radiale Breite der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente, welche die gleiche Umfangsbreite wie bei F i g. 5 haben, von 17,5 mm auf 12,5 mm für jede Wicklungseinheit geändert ist.

In Fig. 6 stellen die Kurven A und B die Kennlinien der bekannten Wicklungsaufbauten von F i g. 1 bzw. 2 dar, während die Kurve Cdie Kennlinie des Wicklungsaufbaus von F i g. 5 zeigt, bei dem die Strömungssteuerelemente 44 in den inneren und äußeren vertikalen Kühlkanal um 13,5 mm bzw. 16,5 mm für jede der gegenüberliegenden Flächen der vertikalen Distanzstückc sowohl der inneren als auch der äußeren vertikalen Kanalsegmente vorstehen.

Im Falle des erfindungsgemäßen Aufbaus sind der Druckverlust und die Geschwindigkeit auf etwa ein Fünftel der Werte des bekannten Aufbaus von F i g. 1 und auf etwa die Hälfte der Werte des Wicklungsaufbaus von F i g. 2 reduziert. Wenn ein und dieselbe Druckdifferenz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Kühlmittelstroms aufrechterhalten wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Wicklungsaufbaus gemäß Fig.5 etwa 3,5mal so groß wie die des Aufbaus von F i g. 1 und etwa l,7mal so hoch wie die des Aufbaus von F i g. 2.

Fig. 7 bis 10 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der die Strömungssteuerelemente 44 in den inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 20 bzw. 22 den horizontalen Distanzstücken 40 gegenüberliegend angeordnet sind, und zwar in einer abwechselnden Folge für jede weitere Wicklungseinheit 10, wobei die Abstützung durch den geometrischen Eingriff mit den horizontalen oder vertikalen Distanzstücken 40, 42 oder alternativ durch Festlegen bzw. Ankleben daran gewährleistet ist. Der verbleibende Aufbau entspricht dem von Fig. 3. Fig. 7 zeigt in einer Teilstirnansicht den Wicklungsaufbau. F i g. 8 zeigt einen Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 7, der den geometrischen Eingriff der

Strömungssteuerelemente 44 und der horizontalen und vertikalen Distanzstücke 40 und 42 erkennen läßt. F i g. 9 zeigt in einer ähnlichen Schnittansicht wie F i g. 8 Strömungssteuerelemente, die jeweils einstückig mit den horizontalen Distanzstücken ausgebildet und mit 46 bezeichnet sind. Fig. 10 zeigt einen Querschnitt längs der Linie C-Cvon F i g. 7.

Bei den in den Fig. 7 bis 10 gezeigten Wicklungsaufbauten erfolgt der Kühlmittelstrom von unten nach oben. Wenn das Kühlmittel durch den Kanalbereich hindurchgeht, der durch das Strömungssteuerelement 44 verengt oder eingeschränkt ist, nimmt die Geschwindigkeit des Kühlmittelstroms zu, wobei der Fluiddruck in dem Verengungsbereich niedrig wird. Als Folge davon strömt das Kühlmittel in dem horizontalen Kanal 18, der in dem verengten Bereich mündet, in die Richtung zu dem Bereich, der unter der Saugwirkung steht, was durch die Pfeile angedeutet ist Wenn das Kühlmittel in, den breiteren vertikalen Kanalbereich strömtrnachdem

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es durch den verengten Bereich hindurchgegangen ist, wird die Geschwindigkeit des Kühlmittelstroms verringert, wodurch der Fluiddruck in dem breiteren Bereich ansteigt. Somit wird in dem horizontalen Kanal 18, der in den breiteren Bereich des vertikalen Strömungskanals mündet, unter dem Rückdruck ein Kühlmittelslrom in der Richtung induziert, die zu der des breiteren Kanalbereichs entgegengesetzt ist. Die Kühlmittelströme in den horizontalen Kanälen 18, die in entgegengesetzten Richtungen strömen, werden, nachdem sie die züge- _|0 ordneten Wicklungseinhciten 10 gekühlt haben, einem Hauptstrom in dem inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 20, 22 zugesetzt, so daß die Wärme darin verteilt wird. Dieser Kühlzyklus wiederholt sich wie bei dem Aufbau von F i g. 5. ,

Bei den vorstehend beschriebenen Wicklungsaufbauten ist der Abstand bzw. die Teilung der Strömungssteuerelemente in Axialrichtung zweimal so groß wie der vertikale Abstand bzw. die vertikale Teilung P der Wicklungseinheiten 10 (also von Wicklungsunterkante bis Wicklungsunterkante), d. h. 2 P. Die vertikale Teilung der Strömungssteuerelemente kann jedoch auch andere Werte haben. Im Falle der Modifizierung von F i g. 11 beträgt die vertikale Teilung der Strömungssteuerelemente 44 beispielsweise 3 P, bei dem Aufbau ₂s von F i g. 12 4 P, wobei im wesentlichen die gleiche Wirkung eintritt.

Fig. 13 und 14 zeigen weitere Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung, die sich von denen der F i g. 3 bis 12 im wesentlichen dadurch unterscheiden, daß die Strö- _M mungssteuerelemente 44 weder in Eingriff noch in Kontakt mit den vertikalen Distanzstücken 42 und den horizontalen Distanzstücken 40 stehen, sondern an einem Zwischenabschnitt zwischen benachbarten hochstehenden vertikalen Distanzstücken 42 angeordnet sind. Die Strömungssteuerelemente sind in der Mitte des Abschnittes eines jeden vertikalen Kühlmittelkanalsegmentes 22a positioniert, das den äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 bildet. Fig. 14 zeigt einen Vertikalschnitt in der Ebene ODDO von F i g. 13. Ausgenommen den Unterschied hinsichtlich der örtlichen Anbringung der Strömungssteuerelemente, entspricht der übrige Aufbau dem von F i g. 3. Somit ist eine weitere Erläuterung nicht erforderlich. Die Positionen der Strömungssteuerelemente 44 in den benachbarten vertikalen Kanalsegmenten ist vorzugsweise in der Horizontalrichtung versetzt. In den einzelnen äußeren vertikalen Kanalsegmenten 22a sind die Strömungssteuerelemente 44 in dem Mittelabschnitt einer jeden zweiten Wicklungseinheit 10 oder mit einer Teilung angeordnet, die zweimal so groß ist wie die letztere, wobei die Anordnung im wesentlichen den äußeren Enden der zugeordneten Wicklungseinheiten 10 gegenüberliegend erfolgt, um die Strömungsquerschnittsfläche der einzelnen äußeren vertikalen Kanalsegmente 22a für jede vertikale Teilung der Wicklungseinheiten 10 zu ändern.

Das Strömungssteuerelement 44 kann aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt werden, beispielsweise aus Hartpappe. Die Befestigung der Strömungssteuerelemente 44 an der Wicklungseinheit 10 kann dadurch ausgeführt werden, daß die Strömungssteuerelemente 44 zuerst an ein Band 48 aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Hartpappe, geklebt werden, wobei das Band eine Breite hat die der vertikalen Stärke der Strömungssteuerelemente *5 entspricht Anschließend wird das Band 48 um die Wicklungseinheit 10 herum befestigt

Im Falle des in den Fi g. 13 und 14 gezeigten Aufbaus sind die Strömungssteuerelemente 44 nur in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 angeordnet. Sie können jedoch auch nur im inneren vertikalen Kühlmittelkanal 20 oder alternativ sowohl im inneren als auch im äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 20 bzw.22 angeordnet werden.

Bei dem in den F i g. 13 und 14 gezeigten Aufbau sind die Strömungssteuereleme'nte 44 in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 bei jeder zweiten Wicklungseinheit 10 im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet, um den Strömungsquerschnitt der äußeren vertikalen Kanalsegmente 22a bei einer vertikalen Teilung zu verringern, die so groß ist, wie die der Wicklungseinhe;-ten. Es werden Kühlmittelströme induziert, wie sie durch die Pfeile 17 und 18 veranschaulicht sind, wodurch man im wesentlichen die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform der F i g. 3 und 4 erhält.

Bei der in F i g. 15 gezeigten Modifizierung des Wicklungsaufbaus von Fig. 13 und 14 soll die Kühlwirkung weiter gesteigert werden. Für diesen Zweck sind die Strömungssteuerelemente 44 sowohl im inneren als auch im äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 20 bzw. 22 in abwechselnd versetzten vertikalen Positionen in abwechselnden Wicklungseinheiten 10 im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet. Dadurch werden die Strömungsquerschnitte der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente 20a und 20i> für jede Wicklungseinheit 10 abwechselnd reduziert. Wenn ein bestimmtes Strömungssteuerelement 44 im wesentlichen dem inneren Ende einer bestimmten Wicklungseinheit 10 gegenüberliegend in einem bestimmten inneren vertikalen Kühlmittelkanalsegment 20a angeordnet ist, sind die Strömungssteuerelemente 44 der Wicklungseinheiten 10, die angrenzend an die bestimmte Wicklungseinheit 10 angeordnet sind, in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanalsegment 22a, wobei die zugehörigen horizontalen Kanäle 18 dazwischenliegen, an Stellen angeordnet, die im wesentlichen dem äußeren Ende der jeweiligen Wicklungseinheiten 10 gegenüberliegen. Diese abwechselnde Anordnung der Strömungssteuerelemente wiederholt sich. Aufgrund dieses Aufbaus, bei dem die Strömungsquerschnitte der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente 20a und 22a abwechselnd für jede der Wicklungseinheiten 10 verringert werden, kann das Kühlmittel unter günstigeren Bedingungen in dem obe-Ten und unteren horizontalen Kanälen 18 der einzelnen Wicklungseinheiten 10 strömen. Dies führt zu einer Kühlwirkung, die verglichen mit der des Aufbaus der F i g. 13 und 14 erheblich verbessert ist. Die in Fig. 15 gezeigte Ausführungsform entspricht dem Wicklungsaufbau von F i g. 5.

Mit dem Wicklungsaufbau von Fi g. 15 werden Versuche im Vergleich mit den bekannten Aufbauten der F i g. 1 und 2 durchgeführt wobei die gleichen Abmessungen wie bei dem Versuch mit dem Wicklungsaufbau von Fi g. 5 verwendet werden. Die erhaltenen Ergebnisse hinsichtlich der Beziehung zwischen Mengenstrom Q und dem Fluiddruckverlust bei P entsprechen im wesentlichen denen von F i g. 6.

Bei den Wicklungsaufbauten von Fig. 13 bis 15 wird die Teilung der Strömungssteuerelemente 44 in Vertikalrichtung so gewählt daß sie zweimal so groß wie die vertikale Teilung P der Wicklungseinheiten 10 ist d. h. 2 P. Es ist jedoch auch möglich, andere Teilungswerte zu verwenden. So beträgt beispielsweise bei dem Aufbau von Fi g. 16 die vertikale Teilung der Strömungssteuerelemente 44 3 P, während die Teilung von 4 P beim Wicklungsaufbau von Fi g. 17 im wesentlichen die glei-

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ehe Wirkung hat

Obwohl nur eine vertikale Anordnung der Strömungssteuerelemente 44 jeweils für die inneren und die äußeren vertikalen Strömungssegmente 20a und 22a vorgesehen sind, ist es möglich, zwei oder mehr vertikale Reihen von Strömungssteuerelementen 44 für jedes der Kanalsegmente 20a und 22a vorzusehen, wie dies in Fi g. 18 gezeigt ist, soweit der Fiuiddruckverlust innerhalb einer akzeptablen Grenze gehalten werden kann.

Wie in Fig. 19 gezeigt ist, ist es auch möglich, ein Strömungssteuerelemente 44 für jede der Wicklungseinheiten 10 vorzusehen, wobei die Umfangsbreite der Strömungssteuerelemente in einer vertikalen Reihe abwechselnd verschieden ist Es gibt also längere Elemente 44| und kürzere Elemente 442, wobei die Elemente horizontal bezüglich derjenigen der angrenzenden vertikalen Kanalsegmente versetzt sind.

Im Falle der Wicklungsaufbauten von Fi g. 13 bis 19 sind die horizontalen Positionen der Strömungssteuerelemente 44 in der vertikalen Reihe bezüglich derer in den angrenzenden vertikalen Kanalsegmenten 20a und 22a versetzt Es ist jedoch auch möglich, die Strömungssteuerelemente 44 auf den gleichen Wicklungseinheiten in benachbarten vertikalen Kanalsegmenten 20a und 22a vorzusehen, wie dies in F i g. 20 gezeigt ist. Nicht nur hinsichtlich eines jeden vertikalen Kühlmittelkanalsegmentes 20a und 22a, sondern auch hinsichtlich eines jeden inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanals folgt die Anordnung der Strömungssteuerelemente 44 von Fig.20 den erfindungsgemäßen Anforderungen, daß der Strömungsquerschnitt des vertikalen Kühlmittelkanals für jeden Abstand mit nP abnimmt, wobei &pgr; eine ganze Zahl ist, die nicht kleiner als 2 ist, und P die axiale Teilung bzw. der axiale Abstand der Wicklungseinheiten darstellt

Obwohl die Strömungssteuerelemente in dem Wicklungsaufbau von Fig. 13 bis 20 zueinander in axialer oder vertikaler Richtung ausgerichtet sind, ist es auch möglich, die Strömungssteuerelemente 44 in davon abweichenden Positionen in der horizontalen oder Umfangsrichtung anzuordnen.

Im Falle der Wicklungsaufbauten der F i g. 13 bis 20 wird davon ausgegangen, daß jedes der Strömungssteuereiemente 44 einen im wesentlichen konstanten Querschnitt in Axial- oder Vertikalrichtung, also gesehen in einer Ebene senkrecht zur Achse der Wicklung, hat. Im Gegensatz dazu zeigt Fig.21 eine Ausführungsform, bei welcher die Querschnittsfläche der Strömungssteuerelemente 44 in einer Ebene senkrecht zur Achse der Wicklung in Strömungsrichtung des Kühlmittels abnimmt. Das heißt, daß das Strömungssteuerelement 44 von Fig.21 einen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt, gesehen in einer Ebene parallel zur Umfangsrichtung der Wicklung, hat. Wenn das Strömungssteuerelement 443 mit einer solchen Querschnittsform in einer ähnlichen Anordnung wie in Fig. 13 vorgesehen wird, möchte das durch den vertikalen Kühlmittelkanal strömende Kühlmittel in die zur Achse der Wicklung schräg verlaufenden Richtungen längs der entsprechend geneigten Seitenflächen der Strömungssteuerelemente 443 fließen. Wenn somit das Kühlmittel an einem bestimmten Strömungssteuerelement 443 beispielsweise in dem äußeren vertikalen Kanal 22 vorbeigeströmt ist, trifft es auf die breite Bodenfläche das darauffolgenden Strömungssteuerelementes, das auf der stromab gelegenen Seite des vorhergehenden angeordnet ist. Dies hat zur Folge, daß zur Ablenkung des Kühlmittelstroms in den Horizor.talkänal 18 ein stärkerer Rückdruck bzw. Staudruck erzeugt wird.

Zum Anbringen der Strömungssteuerelemente 44 in den in Fig. 13 bis 21 gezeigten Wicklungsaufbauten werden die Strömungssteuerelemente 44, von denen jedes eine radiale Stärke hat, die im wesentlichen gleich der radialen Breite der vertikalen Kühlmittelkanäle 20 und 22 ist zunächst auf ein Band 48 geklebt, das eine Breite hat die im wesentlichen gleich der axialen Stärke oder Höhe der Wicklungseinheit 10 ist wobei eine Umfangsteilung gleich mP_r vorliegt Dabei ist m eine ganze Zahl, die nicht kleiner als 1 ist während P* die Umfangsteilung der vertikalen Kühlmittelkanalsegmente darstellt, wie dies in Fig.22 gezeigt ist Danach wird das Band 48 um wenigstens eine Fläche, zu denen die innere und äußere Umfangsfläche der Wicklungseinheit 10 gehören, herum befestigt so daß das Strömungssteuerelement 44 in dem Mittelabschnitt der inneren oder äußeren vertikalen Kühlmittelkanalsegmente 20a oder 22a mit einer axialen Teilung 1 P positioniert werden kann, wobei 1 eine ganze Zahl ist die nicht kleiner als 1 ist. Dabei stellt Pdie axiale Teilung der Wicklungseinheiten dar.

Das Strömungssteuerelement 44 und das Band 48 können aus einem elektrisch isolierenden Material her-

2¹) gestellt werden, beispielsweise aus Hartpappe. Die Breite des Bandes 48 sollte die Stärke der Wicklungseinheit 10 nicht überschreiten, wobei die Stärke des Bandes 48 dünner ausgeführt werden kann. Die radiale Stärke des Slrömungssteuerelementes 44 soll etwa kleiner sein als

jo die radiale Breite der vertikalen Kühlmittelkanäle oder dieser Breite im wesentlichen gleich sein. Die Höhe oder Länge des Strömungssteuerelementes 44 in der axialen oder vertikalen Richtung kann kleiner sein als die Breite des Haltebandes 48.

Bei dem in Fig. 13 und 14 gezeigten Wicklungsaufbau sind die Strömungssteuerelemente 44 an dem Band 48 in zwei Umfangsteilungen des äußeren vertikalen Kanalsegmentes angebracht, während bei dem Wicklungsaufbau von F i g. 20 die Strömungssteuerelemente

w 44 an dem Band 48 in einer Umfangsteilung des äußeren vertikalen Kanalsegmentes angebracht sind. Bei dem Aufbau von Fig. 18 ist ein Paar von Strömungssteuerelementen 44, die in der gleichen vertikalen oder axialen Stellung in dem vertikalen Kanalsegment angeordnet

■»5 sind, an dem Band 48 an zwei Umfangsteilungen des vertikalen Kanalsegmentes angebracht.

Das Befestigungsband 48 mit den Strömungssteuerelementen 44i und 442 unterschiedlicher Breiten in Umfangsrichtung, wie es in F i g. 23 gezeigt ist, wird bei dem Wicklungsaufbau von Fig. 19 benutzt, während das Band 48, an dem die trapezförmigen Strömungssteuerelemente 44₃ gemäß Fig.24 befestigt sind, bei dem Wicklungsaufbau von F i g. 21 verwendet wird.
Die in den F i g. 25 und 26 gezeigten Ausführungsformen unterscheiden sich von dem Wicklungsaufbau von Fig.3 dadurch, daß Strömungssteuerungsplatten 50 vorgesehen sind. Fig.26 zeigt einen Vertikalschnitt in der Ebene OEEO von F i g. 25.

Die Strömungssteuerplatten 50 sind in dem inneren vertikalen Kühlmittelkanal 20 für jedes zweite horizontale Distanzstück 40 angeordnet, d. h. bei zwei Teilungen der horizontalen Distanzstücke 40, gesehen in Horizontalrichtung. Die Platten 50 sind im wesentlichen den zugeordneten horizontalen Distanzstücken gegenüber^b5 liegend angeordnet, wodurch die Umfangsbreite des inneren vertikalen Kühlmittelkanals 20 bei zwei Teilungen der horizontalen Distanzstücke in der axialen Richtung der Wicklung reduziert wird. Die Strömungssteu-

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erplatte 50 ist dünner als das horizontale Distanzstück 40 und so angeordnet, daß die Oberseite der Platte 50 zur Oberseite des horizontalen Distanzstücks 40 im Falle des Wicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß F i g. 25 bündig ist

Die Strömungssteuerplatte 50 kann aus einem elektrischen isolierenden Material hergestellt sein, beispielsweise aus Hartpappe. Sie kann an den gegenüberliegenden Endabschnitt des zugehörigen horizontalen Distanzstückes 40 befestigt werden. Der in den Fig.25 und 26 gezeigte Wicklungsaufbau entspricht dem der F i g. 3 und 4. Er hat im wesentlichen denselben Kühlcffekt wie der Aufbau der zuletzt genannten Figuren.

F i g. 27 zeigt eine Modifizierung des Wicklungsaufbaus von Fig.25 und 26, der so gebaut ist, daß der Kühleffekt weiter verbessert wird. Zu diesem Zweck werden die Steuerplatten 50 sowohl im inneren als auch im äußeren vertikalen Strömungskanal 20 bzw. 22 so angeordnet, daß sie abwechselnd in diesen Kanälen in der vertikalen oder axialen Richtung für jedes weitere horizontale Distanzstück 40 in axialer Richtung positioniert werden, wodurch die Umfangsbreite des inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanals 20 bzw. 22 mit einer axialen Teilung der horizontalen Distanzstücke von 1 reduziert wird. Wenn ein bestimmtes horizontales Distanzstück zusammen mit den Strömungssteuerplatten 50 in dem inneren vertikalen Kühlmittelkanal 20 angeordnet wird, werden die horizontalen Distanzstükke, die angrenzend an das bestimmte horizontale Distanzstück bei dazwischenliegender Wicklungseinheit mit den jeweiligen Strömungssteuerplatten 50 versehen, die jedoch in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 angeordnet sind. Eine derartige abwechselnde Gruppierung der Strömungssteuerplatte 50 wiederholt sich. Bei der Anordnung der Strömungssteuerplatten für die wechselnde Abnahme der Umfangsbreite des inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanals 20 bzw. 22 für jedes der horizontalen Distanzstücke sind die Bedingungen für die Kühlmittelströme über und unter den einzelnen Wicklungseinheiten 10 gegenüber denen der Wicklungsaufbauten von F i g. 25 und 26 verbessert, so daß man eine stärkere Kühlwirkung an den Wicklungseinheiten 10 erreicht.

Der Wicklungsaufbau von Fig.27 entspricht dem von F i g. 5.

Mit dem Wicklungsaufbau von F i g. 25 werden Strömungsversuche ausgeführt und mit den Ergebnissen der Aufbauten von F i g. 1 und 2 verglichen, um die Beziehung zwischen dem Mengenstrom Q des Kühlmittels und dem Strömungsdruckverlust P zu bestimmen. Man erhält im wesentlichen die gleichen Ergebnisse, wie sie in F i g. 6 dargestellt sind. Die Abmessungen der bekannten Aufbauten von Fig. 1 und 2 sind die gleichen wie bei dem Versuch mit dem Wicklungsaufbau von Fig.5, während im Falle des Wicklungsaufbaus von F i g. 25 und 26 Strömungssteuerplatten im inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal angeordnet sind, die die gleiche radiale Breite und Umfangsbreite wie die Elemente bei den Versuchen mit F i g. 5 aufweisen. Die Stärke der -Stroniur^ssteiier^iatten beträ"! !,6 rr.ru. Die Umfangsbreite wird so gewählt, daß die jeweilige Umfangsbreite eines jeden der inneren und äußeren Kanalsegmente periodisch um 27 mm bzw. 33 mm verengt wird. Die Strömungssteuerplatten 50 stehen in Umfangsrichtung in jedes innere Kanalsegment um 13,5 mm und in jedes äußere Kanalsegment um 18,5 mm von jeder der gegenüberliegenden Flächen zweier benachbarter vertikaler Distanzstücke in jedes der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente vor. Die Strömungssteuerplatten 50 sind in einer versetzten Beziehung in Vertikalrichtung in Beziehung zu jeweils zwei radial angrenzenden inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmenten angeordnet, die einander in der Wicklungsanordnung gegenüberliegen. Der Wicklungsaufbau der Ausführungsform der F i g. 25 und 26 hat die gleichen Abmessungen wie der der F i g. 1 und 2.

Obwohl die Teilung der Strömungssteuerplatten in Axialrichtung des Wicklungsaufbaus gemäß F i g. 25, 26 und 27 zweimal so groß wie die axiale Teilung der horizontalen Distanzstücke und somit wie die axiale Teilung P der Wickeleinheiten 10 ist, ist es auch möglich, die axiale Teilung der Strömungssteuerplatten zu 3 P₁ wie dies bei dem Aufbau von F i g. 28 der Fall ist, oder zu 4 P, wie dies beim Wicklungsaufbau von F i g. 29 der Fall ist, oder auch in Form anderer Werte innerhalb eines vernünftigen Bereiches zu wählen, wobei im wesentlichen der gleiche Kühleffekt erreicht wird.

F i g. 30 und 31 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen der Strömungssteuerplatte 50 für erfindungsgemäße Wicklungsaufbauten. Fig.30 zeigt eine Strömungssteuerplatte 50i, die einstückig mit dem horizontalen Distanzstück 40i in einem übereinanderliegenden Aufbau ausgebildet ist. Die Platte hat eine Breite, die dem Abstand zwischen den benachbarten Wicklungseinheiten 10 insgesamt entspricht. Im Falle der Strömungssteuerplatte 5&Ogr;2 von Fig.31, die ebenfalls einstückig mit dem horizontalen Distanzstück 40) ausgebildet ist, ist ein vorstehender Randabschnitt 50, längs des Umfangs der Wicklungseinheit 10 in der zum Kühlmittelstrom entgegengesetzten Richtung umgebogen. Mit einer solchen Strömungssteuerplatte 5&Ogr;2 wird der Kontakt mit dem inneren Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 16 verbessert, wodurch eine relativ große Toleranz für die radiale Länge der Strömungssteuerplatte 5O₂ bei der Herstellung möglich ist. Da die radiale Länge der Strömungssteuerplatte 5O₂ größer als die Breite des inneren oder äußeren vertikalen Kühlmitteikanals ist, kann die Strömungssteuerpiatte 5O₂ nicht einfach durch den Kühlmittelstrom aufgrund der erhöhten mechanischen Festigkeit der gebogenen Platte 5O₂ abgebogen werden.

Die Strömungssteuerelemente sowie die Strömungssteuerplatten, wie sie vorstehend beschrieben wurden, müssen nicht notwendigerweise über der ganzen Länge der vertikalen Kühlmittelkanäle der Wicklungsaufbauten für die feststehende Induktionsvorrichtung angeordnet werden. Beispielsweise können Strömungssteuereinrichtungen am stromauf gelegenen Seitenabschnitt, dem Bodenabschnitt in den Zeichnungen, des vertikalen Kühlmittelkanals weggelassen werden, wo ein relativ besserer Kühlungseffekt erreicht wird, so daß diese Einrichtungen nur an den stromab liegenden seitlichen Abschnitten, in der Zeichnung an den oberen Abschnitten, vorgesehen zu werden brauchen, wo ein Temperaturanstieg wahrscheinlich auftritt.

F i g. 32 bis 35 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wicklungsaufbaus.

Rpi &iacgr;&EEgr;&iacgr;&rgr;&sfgr;&rgr;&Ggr; Aüsführun^sforrn ist die Wifiih'Oi^rfinhi»!·

10 in zwei Untereinheiten 10a und 10ft unterteilt, von denen jede aus gewickeltem Leiterdraht 12 besteht. Die Wicklungsuntereinheiten 10a und iOb sind von den inneren und äußeren Isolationszylindern 14 und 16 über die inneren und äußeren vertikalen Distanzstücke 42 umschlossen und in einer fluchtenden Ausrichtung in der vertikalen oder axialen Richtung in einem übereinanderliegenden Aufbau angeordnet, wobei die Wick-

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17 18

lungsuntereinheiten 10a und 10b im Anstand von den werden die Kühlmittelströme von den Kanalzwischenvertikal angrenzenden Untereinheiten mittels horizon- Segmenten 52a zu den inneren und äußeren vertikalen taler DLstanzstücke angeordnet sind, wodurch horizon- Kühlmittelkanälen 20 und 22 in den horizontalen Kühltale Kühlmittelkanäle 18a bzw. 186 gebildet werden. mittelkanäJen 18a und 186 induziert In dem Bereich

Die Strömungssteuerelemente 54 und 56, die ver- ₅ über der Oberseite des längeren Strömungssteuereleschiedene Umfangslängen haben und auch als Zwi- mentes 54 wird infolge des abrupt vergrößerten Ströschendistanzstücke dienen, sind in einem mittleren ver- mungsquerschnittes ein niedriger Fluiddruck erzeugt, tikalen Kühlmittelkanal 52 angeordnet, der durch die Dies hat zur Folge, daß horizontale Kühlmittelströme in Unterteilung der Wicklungseinheiten 10 in Untereinhei- Richtung von den inneren und äußeren vertikalen Kühlten 10a und tOb gebildet wird und sich fortlaufend durch |_O mittelkanälen 20 und 22 zu dem vertikalen Zwischenkaden Mittelabschnitt aller Wicklungseinheiten 10 er- nal 52 in den horizontalen Kühlmittelkanälen 18a und streckt. Die Strömungssteuerelemente 54 und 56 sind 18f> induziert werden, die über den oberen Seiten der abwechselnd in Axialrichtung mit einer Teilung ange- längeren Strömungssteuerelemente 54 gebildet sind, inordnet, die gleich der der Wicklungseinheiten 10 ist. so folge derartiger Bereiche mit hohem und niedrigen daß die Umfangsbreite oder die Krümmungslänge der 15 Druck in Kombination mit der Widerstandskraft, die vertikalen dazwischenliegenden Kühlmittelkanäle 52 durch das nach oben durch den vertikalen Zwischenkafür jede der Wicklungseinheiten 10 abwechselnd zu- nal 52 strömende Kühlmittel ausgeübt wird, werden nimmt und abnimmt Die vertikalen Kühlmittelzwi- Kühlmittelströme in wechselnden entgegengesetzten schenkanäle52sind in eine Vielzahl von Kanalsegmente Richtungen in den vertikal übereinanderliegenden hori-52a mittels der Strömungssteuerelemente 54 und 56 und 20 zontalen Kanälen 18a und 180 induziert, die zwischen der horizontalen Distanzstücke 40 unterteilt Die Strö- den vertikal angrenzenden Wicklungsuntereinheiten mungssteuerelemente 54 mit größerer Länge stehen in iOa und 106 ausgebildet sind, wie dies durch die Pfeile in das Kanalsegment 52a von den Seiten her, gesehen in Fig.35 veranschaulicht ist. Die induzierten horizonta-Umfangsrichtung des vertikalen Zwischenkanals 52, bei len Ströme werden, nachdem sie die zugeordneten jeder zweiten Wicklungseinheit 10 vor, wodurch die 25 Wicklungsuntereinheiten 10a und 106 gekühlt haben, Umfangsbreite, d. h. die Krümmungslänge, des einzel- mit den vertikalen Kühlmittelhauptströmen in den innenen Kanalsegmentes 52a erhöht wird. Wenn die Strö- ren und äußeren vertikalen Kanälen 20 und 22 sowie in mungssteuerelemente 54a, die eine größere Umfangs- dem vertikalen Zwischenkanal 52 vermischt, um die länge oder Krümmungslänge haben, um die Umfangs- Wärme darin zu verteilen. Der Kühlzyklus wird wiederlänge oder Krümmungslänge des Kanalsegmentes 52a 30 holt. Somit werden die Wicklungsuntereinheiten 10s (F i g. 32) zu erhöhen, sandwichartig zwischen bestimm- und 10f> gleichförmig gekühlt.

ten Wicklungsuntereinheiten 10a und tOb angeordnet Fig· 37,38 und 39 zeigen eine weitere Ausführungs-

sind, sind die Strömungssteuerelemente 56, von denen form des erfindungsgemäßen Wicklungsaufbaus,

jedes eine kürzere Umfangslänge hat, zwischen den Bei dem in den F i g. 37 bis 39 gezeigten Wicklungs-

Wicklungsuntereinheiten 10a und 10f> angeordnet,' die 35 aufbau werden keine gesonderten Strömungssteuerele-

dazwischen über und unter den festgelegten Wicklungs- mente verwendet Statt dessen werden die horizontalen

Untereinheiten angeordnet sind. Über dem kürzeren Distanzstücke, welche die horizontalen Kühlmittelkanä-

Element 56 ist ein weiteres größeres Element 54b in der Ie 18a und 18b zwischen den vertikal angrenzenden

gleichen Weise wie das längere Element 54a angeord- Wicklungsur.tereinheiten 10a und 10f> bilden, für sich

net Eine solche abwechselnde Anordnung der Strö- «o selbst zur Strömungssteuerung verwendet. Zu diesem

mungssteuerelemente 54 und 56 wiederholt sich in Axi- Zweck sind die Distanzstücke 60, die eine große Breite

al- oder Vertikalrichtung (wie in Fig.34). Dies hat zur haben, und die horizontalen Distanzstücke 62 mit einer

Folge, daß jedes der vertikalen Zwischenkanalsegmente geringen Breite abwechselnd mit einer Teilung ange-

52a Seiten hat, von denen jede mit abwechselnd konka- ordnet, die der der Wicklungseinheiten 10 entspricht,

ven Abschnitten versehen ist oder Abschnitte mit er- ⁴⁵ wodurch die Umfangsbreite oder gekrümmte Länge ei-

höhter Umfangslänge aufweist und zwar für jede zweite nes jeden der vertikalen Zwischenkanalsegmente 52a,

Wicklungseinheit 10 in Axial- oder Vertikalrichtung. die sich durch alle Wicklungseinheiten 10 erstrecken, für

Die Strömungssteuerelemente 54 und 56 können aus jede weitere Wicklungseinheit erhöht wird. Die Breite

einem elektrischen isolierenden Material hergestellt der horizontalen Distanzstücke kann über der gesamten

werden, beispielsweise aus Hartpappe. Sie können an ⁵⁰ Länge vergrößert werden oder alternativ teilweise an

'horizontalen Distanzstücken 40 oder an der Wicklungs- dem Abschnitt gesteigert werden, der das vertikale Zwi-

einheit über ein geometrisches Angreifen oder haften- schenkanalsegment 52a bildet (F i g. 37). Alternativ kön-

des Befestigen angebracht werden. Alternativ können nen auch getrennte Element aus Isolationsmaterial an

die Strömungssteuerelemente 54 und 56 als einstückiges den horizontalen Distanzstücken an den Abschnitten

Distanzband 58 gemäß Fig. 36 ausgebildet und um die ⁵⁵ angebracht werden, welche die vertikalen Zwischen-

Wicklungsuntereinheit 10a oder 10b herum angebracht kanalsegmente 52a bilden,

werden. Bei diesem Aufbau wird die Geschwindigkeit des

Bei der Anordnung der vorstehend beschriebenen Kühlmittelstroms in den Bereichen des vertikalen Zwi-

Kühlkanäle ist das fluide Kühlmittel in den konkaven schenkanalsegmentes 52a, an denen die Umfangsbreite Abschnitten, die an ucü Sciien eines jeden venikaien ^£0 oder die Krümmungsiange durch das horizontale ui-

Kühlmittelzwischenkanaisegmentes 52a gebildet wer- stanzstück 60 mit großer Breite verringert ist, gestei-

den, einer Schlepp- bzw. Widerstandskraft durch die gert, wodurch der Fluiddruck in diesen Bereichen relativ

Viskosität des Kühlmittels ausgesetzt, das nach oben zu dem Druck in den inneren und äußeren vertikalen

durch das Kanalsegment 52a strömt. Kanälen 20 und 22 verringert wird. Dadurch werden

Der Aufwärtsstrom des Kühlmittels wird durch die ⁶⁵ Kühlmittelströme in der Richtung von den inneren und

unteren Flächen der Strömungssteuerelemente 54 be- äußeren vertikalen Kanälen 20 und 22 zu dem vertikalen

hindert, die eine größere Krümmungslänge haben, wo- Zwischenkanal 52 in den zugeordneten horizontalen

durch ein höherer Fluiddruck erzeugt wird. Dadurch Kühlmittelkanälen 18a und 186 unter der durch die Pfei-

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Ie gezeigten Saugwirkung induziert Die Geschwindigkeit des Kühlmittelstroms wird beim Durchgang durch diese Bereiche verringert, wobei die Umfangsbreite des vertikalen Zwischenkanalsegmentes 52a erhöht wird. Dies hat zur Folge, daß der Druck in den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 20 und 22 höher wird. Unter diesen Bedingungen werden Kühimittelströme in der Richtung von dem vertikalen Zwischenkanal 52 zu den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 20 und 22 in den horizontalen Kühlmittelkanälen 18a und 186 in-₁₀ duziert, die in diese Bereiche münden. Die horizontalen Kühlmittelströme werden, nachdem die die zugeordneten Wicklungsuntereinheiten 10a und 10&oacgr; gekühlt haben, mit den Kühlmittelhauptströmen im inneren und äußeren vertikalen Kanal 20 und 22 sowie in dem vertikalen Zwischenkanal 52 vermischt, um die Wärme darin zu verteilen. Der Kühlzyklus wiederholt sich.

Der in den F i g. 40 und 41 gezeigte Wicklungsaufbau gemäß der Erfindung ist dem Wicklungsai'fbau von Fi e,. 32 insgesamt ähnlich und unterscheidet sich davon nur" hinsichtlich der Anordnung der Slrömungssteuerelemente. Bei dem Wicklungsaufbau von Fig.32 sind die Strömungssteuerelemente 54 und 56 zwischen benachbarten horizontalen Distanzstücken 40 angeordnet, d. h. seitlich von dem vertikalen Zwischenkanalsegment 52a. Im Gegensatz dazu ist das Strömungssteuerelement bei dieser Ausführungsform an einem im wesentlichen mittleren Umfangsabschnitt zwischen in Umfangsrichtung angrenzenden horizontalen Distanzstücken 40 angeordnet.

Das heißt, daß der vertikale Kühlmittelzwischenkanai nicht in Segmente unterteilt ist, da jeder Raum zwischen zwei axial benachbarten horizontalen Distanzstücken 40 nicht durch das Element 64 blockiert ist. Es ist jedoch möglich, sich einen solchen kleinen Bereich 52ö zwisehen zwei in Umfangsrichtung benachbarten vertikal ausgerichteten Gruppierungen horizontaler Distanzstücke 40 zu denken. Dieser Bereich 526 unterscheidet sich von dem vertikalen Kühlmittelkanalsegment 52a der vorausgehenden Ausführungsformen dadurch, daß eine Verbindung mit den in Umfangsrichtung angrenzenden Bereichen 526 über die Räume zwischen vertikal benachbarten horizontalen Distanzstücken besteht.

Die Strömungssteuerelemente 64 sind im Mittelabschnitt des vertikalen Zwischenkanalbereiches 526 für jede zweite Wicklungseinheit 10 angeordnet, d. h. mit einer Teilung, die zweimal so groß ist wie die Teilung P der Wicklungseinheiten 10 in einer vertikalen oder axialen Ausrichtung. Eine solche Gruppierung dieser Strömungssteuerelemente 64, die in einer axialen Ausrichtung angeordnet sind, wirkt so, daß die Umfangslänge des vertikalen Zwischenkanalbereichs 526 bei einer Teilung, die der der Wicklungseinheiten 10 entspricht, verändert wird. Die Strömungssteuerelemente 64 in einem vorgegebenen vertikalen Kanalzwischenbereich 526 sind vorzugsweise bezüglich der horizontalen Positionen der Strömungssteuerelemente 64 in den Kanalbereichen 52b versetzt, die in Umfangsrichtung angrenzend an den vorgegebenen Kanalbereich 526 angeordnet sind. Das heißt mit anderen Worten, daß die Wickiuiigsemneii, die mit dem Strömungssteuereiement 64 in einem gegebenen vertikalen Zwischenkanalbereich versehen ist, kein Strömungssteuerelement in den Kanalbereichen 526 aufweist, die in Umfangsrichtung angrenzend an den vorgegebenen Kanalbereich 526 angeordnet sind.

Das Strömungssteuerelement 64 kann aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein, beispielsweise aus Hartpappe, und kann der zugeordneten Wicklungseinheit durch geometrischen Eingriff oder haftendes Befestigen festgelegt sein. Alternativ können die Strömungssteuerelemente einstückig mit dem Distanzstückband ausgebildet und um die Wicklungsuntereinheit 10a oder 106 herum angeordnet sein.

Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird das Kühlmittelfluid in den Räumen, die zwischen den Strömungssteuerelementen 64 in dem vertikalen Zwischenkanalbereich 526 gebildet sind, einer Widerstandskraft infolge der Viskosität des Kühlmediums unterworfen, das in dem Kanalbereirh 526 nach oben strömt. In dem Abschnitt unter der Unterseite des Strömungssteuerelementes 64 wird ein hoher Druck infolge der Slagnierung des Kühlmittels in diesem Abschnitt erzeugt, wodurch horizontale Kühlmittelströme in der Richtung von dem vertikalen Zwischenkanal 52 zum inneren und/ oder äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 20, 22 in den horizontalen Kanälen 18a und 186 induziert werden, die in diesen Hochdruckabschnitten münden. Der Fluiddruck wird in dem Abschnitt über der Oberseite des Strömungssteuerelementes 64 wegen des abrupt erhöhten Strömungsquerschnitts verringert Somit werden die Kühlmittelströme in der Richtung von den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 20 und 22 zu dem vertikalen Zwischenkanalbereich 526 in den, horizontalen Kanälen induziert, die in diesen Abschnitt münden. Somit erhält man Kühlmittelströme in abwechselnd entgegengesetzten Richtungen in vertikal benachbarten horizontalen Kanälen 18a und 186, die zwischen den Wicklungsuntereinheiten 10a bzw. 106 gebildet sind, was auch durch die Pfeile veranschaulicht ist Die induzierten horizontalen Kühlmittelströme werden, nachdem sie die zugeordneten Wicklungsuntereinheiten 10a und 106 gekühlt haben, mit den Kühlmittelhauptströmen in den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 20 und 22 sowie in dem vertikalen Zwischenkanal vermischt, um die Wärme zu verteilen. Der Kühlzyklus wiederholt sich für das gleichförmige Abkühlen der Wicklungsuntereinheiten 10a und 106.

Obwohl die Teilung der Strömungssteuerelemente 64 in der axialen oder der vertikalen Richtung einen Wert hat, der zweimal so groß ist wie die axiale Teilung P der Wicklungseinheiten 10, d. h. gleich 2 P bei dem vorstehend beschriebenen Wicklungsaufbau ist, kann die Teilung der Strömungssteuerelemente 64 auch zu 3 P wie im Falle des Wicklungsaufbaus gemäß F i g. 42 oder zu 4 P wie im Falle des Wicklungsaufbaus von F i g. 43 oder als anderer Wert innerhalb eines vernünftigen Bereiches gewählt werden.

Bei dem in Fig.44 gezeigten Wicklungsaufbau sind Strömungssteuerelemente 66 und 68 verschiedener Umfangsbreiien oder Krümmungslängen, die auch als Überspannungsdistanzstücke zur Bildung der vertikalen Zwischenkanalbereiche 526 zwischen den unterteilten Wicklungsuntereinheiten 10a und 106 dienen, abwechselnd für jede Wicklungseinheit 10 vorgesehen. Wenn das Strömungssteuerelement 66 großer Breite sandwichartig zwischen vorgegebenen Wicklungsuntereinheiten 10a und 106 in dem Kanalzwischenbereich 520 angeordnet ist, sitzt das Strömungssieuereiement 68 kleiner Breite sandwichartig zwischen der Wicklungsuntereinheit 10a und 106, die unmittelbar über und unter uen vorgegebenen Untereinheiten in einer vertikalen Ausrichtung zueinander in dem gleichen Kanalbereich 526 angeordnet sind. Diese alternierende Gruppierung der Strömungssteuerelemente 66 und 68 mit großer und kleiner Breite wiederholt sich.

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Der vorstehend anhand von Fig.44 beschriebene Wicklungsaufbau hat im wesentlichen die gleiche Kühlwirkung für die Kühluntereinheiten wie der Wicklungsaufbau der Fig.40 und 41. Wegen der gleichen Funktion der Strömungssteuerelemente als Überspannungsdistanzstücke zum Befestigen der Wicklungsuntereinheiten 10.-J und 106 kann die mechanische Festigkeit des gesamten Wicklungsaufbaus verbessert werden.

F i g. 45 zeigt einen weiteren Wicklungsaufbau gemäß der Erfindung, wobei Strömungssteuerelemente verwendet werden, deren Querschnittsfläche in der Ebene senkrecht zur Axialrichtung der Wicklung fortschreitend in Strömungsrichtung des Kühlmittels abnimmt. Das Strömungssteuerelement 70 hat einen dreiecksförmigen oder trapezförmigen Querschnitt in einer Ebene parallel zum Umfang der Wicklung. Wenn die Strömungssteuerelemente 70 in einer ähnlichen Gruppierung wie in Fig.40 angeordnet werden, möchte das durch den vertikalen Zwischenkanalbereich 52b strömende Kühlmittel in den Richtungen strömen, die relativ zu der Achse der Wicklung längs der entsprechend geneigten Seitenflächen des Elementes 70 geneigt sind. Somit trifft der Kühlmittelstrom, wenn er das bestimmte Strömungssteuerelement 70 passiert hat, auf die Bodenfläche des darauffolgenden Strömungssteuerelementes auf, das auf der stromab gelegenen Seite angeordnet ist. Ein solches Strömen wird aufeinanderfolgend wiederholt, wodurch in den horizontalen Kühlmittelkanälen 18a und 18fc horizontale Kühlmittelströme erzeugt werden können, die kräftiger sind als die in dem Aufbau von Fig. 40induzierten.

F i g. 46 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei vertikale Gruppierungen von Strömungssteuerelementen 72 in dem einzigen vertikalen Zwischenkanalbereich 52£> vorgesehen sind. Es können mehr als zwei vertikale Gruppierungen der Strömungssteuerelemente 72 in dem einzigen vertikalen Zwischenkanalsegment angeordnet werden, insofern der Fluiddruckverlust unter einer akzeptablen Grenze gehalten werden kann.

Obwohl die Strömungssteuerelemente fluchtend zur Axialrichtung der Wicklung in den vorstehend beschriebenen Wicklungsaufbauten ausgerichtet sind, können diese Positionen der Strömungssteuerelemente voneinander in Umfangsrichtung bei jeder Wicklungseinheit abweichen. Die Anordnung der Strömungssteuerelemente in fluchtender Ausrichtung zur Axialrichtung der Wicklung wird jedoch bevorzugt weil dabei sehr starke Kühlmittelströme in den horizontalen Kanälen induziert werden können.

Die Strömungssteuerelemente zur periodischen Verringerung der Strömungsquerschnittsfläche des vertikalen Kühlmittelzwischenkanals müssen nicht notwendigerweise über der ganzen Länge des Kanals angeordnet sein. Beispielsweise können sie nur an der stromab liegenden Seite, am oberen Abschnitt in den Zeichnungen, der vertikalen Kühlmittelzwischenkanäle angeordnet werden, wo wahrscheinlich ein Temperaturanstieg eintritt

Zur Anbringung der Strömungssteuerelemente im Falle des Aufbaus von F i g. 40 werden die Strömungssteuerelemente 64 mit einer radialen Stärke, die im wesentlichen gleich der radialen Breite des vertikalen Zwischenkanals ist zuerst an einem Halteband 74 mit einer Breite befestigt die im wesentlichen gleich der axialen Stärke oder Höhe der Wicklungseinheit 10 ist wobei der Abstand zwischen benachbarten Strömungssteuerelementen 64 so gewählt wird, daß er zwei Teilungen der vertikalen Zwischenkanalsegmente 52a in Umfangsrichtung entspricht Danach wird das Halteband 74 um jede der Wicklungsuntereinheiten 10a oder lOb herum angebracht, indem es zusammen mit den Leiterdrähten an einer solchen Stelle so gewickelt wird, daß das Strömungssteuerelement 64 in dem vertikalen Zwischenkanalbereich 52b für jede zweite Wicklungseinheit erscheint, d. h. mit einer axialen Teilung, die zweimal so groß ist wie die der Wicklungseinheiten.

F i g. 48 zeigt die Anbringung der Strömungssteuerelemente 66 und 68 verschiedener Umfangslängen an dem Halteband 74. Der Wicklungsaufbau in Fig.44 kann durch Verwendung des Bandes 74 gemäß F i g. 48 fertiggestellt werden, wobei das Band um die Wicklungsuntereinheit 10a oder \0b an einer derartigen Steile herum festgelegt wird, daß die Strömungssteuerelemente 66 und 68 mit verschiedenen Abmessungen abwechselnd für jede Wicklungseinheit in dem vertikalen Zwischenkanalbereich 52b erscheinen.

Hierzu 20 Blatt Zeichnungen

Claims

28 13 Oil Patentansprüche:

1. Feststehende elektrische Induktionsvorrichtung mit einem Behälter mit vertikaler Achse, mit einer inneren und äußeren durchgehenden Isolationswand, die in dem Behälter gemeinsam die vertikale Achse umschließen und dadurch einen vorgegebenen Raum dazwischen begrenzen, mit einer in dem Raum angeordneten Wicklungsanordnung, die mit der inneren und äußeren Isolationswand einen inneren bzw. äußeren vertikalen Kühlmittelkanal bildet, und mit mehreren in der Höhe getrennt voneinander in den Kühlmittelkanälen angeordneten Strömungssteuerelementen für das Kühlmittel, deren Breite in Radialrichtung im wesentlichen gleich dor Breite in Radialrichtung des vertikalen Kühlmittelkanals ist, wobei die Wicklungsanordnung aus einer Vielzahl von in vertikaler Richtung aufeinandergestapelten Wicklungseinheiten gebildei ist, die im wesentlichen gleiche Form und gleiche Abmessungen haben, und in vorgegebenen Intervallen eine Trennung zur Bildung einer Vielzahl von horizontalen Kühlmittelkanälen zwischen vertikal benachbarten Wicklungseinheiten vorgesehen ist, und wobei der innere und der äußere vertikale Kühlmittelkanal über die horizontalen Kühlmittelkanäle miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (44, 50, 50], 5O₂) im inneren (20) und/oder äußeren vertikalen Kühlmittelkanal (22) auch in Umfangsrichtung getrennt und derart angeordnet sind, daß die horizontale Querschnittsfläche des jeweiligen vertikalen Kühlmittelkanals (20, 22) mit einer Teilung von nP periodisch verringert aber im wesentlichen nicht vollständig geschlossen ist, wobei &eegr; eine ganze Zahl nicht kleiner als 2 und P die Teilung der Wicklungseinheiten (10) längs der vertikalen Richtung ist, um unter den Strömungssteuerelementen (44, 50, SO₁, 5O₂) einen hohen Druck zu erzeugen, der das Kühlmittel in Radialrichtung weg von den Strömungssteuerelementen (44,50, SOj, 5O₂) durch die jeweiligen, darunterliegenden horizontalen Kühlmittelkanäle (18) pumpt, um über den Strömungssteuerelementen (44,50, SO₁,5O₂) einen niedrigen Druck zu erzeugen, der das Kühlmittel in Radialrichtung auf die Strömungssteuerelemente (44,50,5O₁,5O₂) zu durch die jeweiligen, darüberliegenden horizontalen Kühlmittelkanäle (18) saugt.

2. Induktionsvorrichtung nach Anspruch 1. da- :;o durch gekennzeichnet, daß der innere vertikale Kühlmittelkanal (20) durch eine Vielzahl erster vertikaler Distanzstücke (42) und der äußere vertikale Kühlmittelkanal (22) durch eine Vielzahl zweiter vertikaler Distanzstücke (42) gebildet ist, die vertikalen Kühlmittelkanäle (20, 22) durch die ersten bzw. zweiten Distanzstücke (42) in mehrere Segmente (2Oa₁ 22a) unterteilt sind, die Segmente (2Qa) des inneren vertikalen Kühlmittelkanals (20) mit den entsprechenden Segmenten (22a/uci äußeren Kühirnit- ;,o telkanals (22) über die horizontalen Kühlmittelkanäle (18) in Verbindung stehen und daß die Sirömungssteuerelemente (44, 50, 5O|, 5O₂) derart angeordnet sind, daß die horizontale Querschnittsfläche eines jeden der Segmente (20a, 22a) des vertikalen Kühl- t>5 mittelkanals (20, 22) mit der Teilung nP periodisch verringert ist.

3. Feststehende elektrische lnduküonsvorrichtung

in Abänderung des Anspruchs 1, wobei jede Wicklungseinheit wenigstens in zwei Wicklungsuntereinheiten, nämlich eine innere und eine äußere, unterteilt ist, die konzentrisch zueinander in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind, untereinander jeweils gleiche Form und gleiche Abmessungen haben, und zwischen sich einen vertikalen mittleren Kühlmittelkanal bilden, in welchem mehrere Strömungssteuerelemente in der Höhe getrennt voneinander angeordnet sind, deren Breite in Radialrichtung im wesentlichen gleich der Breite des mittleren Kühlmittelkanals in Radialrichtung ist, wobei der mittlere Kühlmittelkanal und der äußere und der innere Kühlmittelkanal über die horizontalen Kühlmittelkanäle miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (54, 58, 60, 64, 66, 68, 70, 72) im mittleren Kühlmittelkanal (52) auch in Umfangsrichtung getrennt und derart angeordnet sind, daß die horizontale Querschnittsfläche eines jeden Segments (52a) des mittleren Kühlmittelkanals (52) periodisch mit einer Teilung von nP in Vertikalrichtung abnimmt, wobei die Teilung der Wicklungsuntereinheiten (10;). \0b)m vertikaler Richtung ist.

4. Induktionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Strömungssteuerelemente (44,50) eine Höhe hat, die im wesentlichen gleich der Höhe einer jeden Wicklungseinheit (10) ist, und daß die Strömungssteuerelemente (44, 50) an den Seitenflächenabschnitten der Wicklungseinheiten (10) in vorgegebenen Positionen in dem jeweiligen vertikalen Kühlmittclkanal (20,22) angeordnet sind.

5. Induktionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe jedes der Strömungssteuerelemente (44) im wesentlichen gleich der Höhe eines jeden der horizontalen Kühlmittelkanäle (18) ist und daß die Strömungssteuereleniente (44) in dem jeweiligen vertikalen Kühlmittelkanal (22) den horizontalen Kühlmittelkanälen (18) gegenüberliegen.

6. Induktionsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (50) an horizontal verlaufenden Dislanzstükken (40) vorgesehen sind, die in den horizontalen Kühlmittelkanälen (18) angeordnet sind.

7. Induktionsvorrichiung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (44, 50) an vertikal verlaufenden Distanzelementen (42), die in dem inneren und/oder äußeren vertikalen Kühlmittelknnai (20, 22) angeordnet und an den horizontal verlaufenden Distanzelementen (40) gehalten sind.

8. Induktionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (44) in mehreren Paaren von vertikalen Gruppierungen so angeordnet sind, daß sie einander in der Wicklungsanordnung gegenüberliegen und daß die Strömungssteuerelemente (44) in den Gruppierungen in JCUCiIi Paar bezüglich der vertikalen Richtung versetzt sind.

9. Induktionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Strömungssteuerelemente (50, 50|, 50>) eine Höhe hat, die kleiner als die Höhe eines jeden der horizontalen Kühlmittelkanäle (18) ist.

10. Induklionsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Strömungs-

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Steuerelemente (5&Ogr;2) einen freien Endabschnitt (5Oa^ hat, der in eine Richtung entgegengesetzt zum Kühlmittelstrom in dem vertikalen Kühlmittelkanal (20, 22) um eine vorgegebene radiale Länge längs einer Umfangsrichtung des vertikalen Kühlmittelkanals (20,22) abgebogen ist.

11. Induktionsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (44,58) an einer Vielzahl von Bändern (48,74) vorgeseheil sind, von denen jedes eine vorgegebene Breite hat und die die jeweiligen Seitenflächen der Wicklungseinheiten (10) umgeben.

12. Induktionsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (44) bezüglich der Vertikalrichtung in jewefts zwei benachbarten Segmenten (20a, 22a, 52a; des jeweiligen vertikalen Kühimittelkanals (20, 22, 52) versetzt sind.

13. Induktionsvorrichtung nach Anspruch 2 oder

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (44) eine Vielzahl von ersten Strömungssteuerelementen (44i, 66) und eine Vielzahl von zweiten Strömungssteuerelementen (44₂,68) aufweisen, jedes der ersten Strömungssteuerelemente (44|, 66) eine Umfangslänge hat, die größer ist als die eines jeden der zweiten Strömungssteuerelemente (442,68), und die ersten und die zweiten Strömungssteuerelemente (44i, 442,66,68) abwechselnd in Umfangsrichtung in dem jeweiligen vertikalen Kühlmittelkanal (20, 22,52) und/oder abwechselnd in Vertikalrichtung in jedem Segment des jeweiligen vertikalen Kühlmittelkanals (20,22,52) angeordnet sind.

14. Induktionsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (44) horizontal fluchtend in jedem Paar von inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanalsegmenten (20a, 22a; ausgerichtet sind, die sich über die Wicklungsanordnung im wesentlichen gegenüberliegen.

15. Induktionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerelemente (44,50, SOi, 5O₂,54,58, 60, 64, 66, 68, 70, 72) quer über einen Bereich der gesamten axialen Länge des vertikalen Kühlmittelkanals (20,22,52) angeordnet sind. ^