DE7031926U - ELECTRIC TRANSFER. - Google Patents
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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den 2 6 Aüü 197SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, the 2 6 Aüü 197
Berlin und München Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich Wittelsbacherplatz 2
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Die Neuerung betrifft einen elektrischen Übertrager mit einer Einrichtung zur Abführung der beim Betrieb des Übertragers im Blechpaket und in der Übertragerwicklung auftretenden Verlustwärme. 5The innovation relates to an electrical transformer with a device for dissipating the heat losses that occur during operation of the transformer in the laminated core and in the transformer winding. 5
Bei Übertragern, die offen aufgebaut sind, erfolgt d.'.e Abführung der Verlustwärme in erster Linie durch Strahlung und Konvektion. Werden Übertrager aber in Gerätegehäusen untergebracht, was üblicherweise der Fall ist, wird dieIn the case of transmitters with an open design, the dissipated heat is primarily dissipated by radiation and convection. However, if transformers are housed in device housings, which is usually the case, the Ausbildung einer kühlenden Strömung der den Übertrager umgebenden Atmosphäre eingeschränkt bzw. nahezu unterbunden, was zu einem Wärmestau und damit zu einer überhitzung des Übertragers führen kann. Die Folge davon ist, abgesehen von thermischen Beeinflussungen anderer, im Gerätegehäuse unterFormation of a cooling flow in the atmosphere surrounding the transformer is restricted or almost eliminated, which can lead to a build-up of heat and thus to overheating of the transformer. The consequence of this is apart from thermal influences of others in the device housing gebrachter elektrischer Bauelemente, ein Abfall in der Über tragungsleistung.Brought electrical components, a waste in the over carrying capacity.
Man kann diesen Mangel dadurch beheben, daß man einen größeren übertrager verwendet, der im gleichen Anwendungsfall,This deficiency can be remedied by using a larger transformer which, in the same application, in Vergleich zu einem kleineren übertrager geringer belastet wird und der sich dementsprechend geringer erwärmt. Da aber ein Übertrager größerer Leistung zugleich auch einen größeren Raumbedarf hat, ist eine derartige Maßnahme der allgemein erwünschten Miniaturisierung von Baueinheiten entgegen-less loaded compared to a smaller transformer and which heats up accordingly less. However, since a transformer with a higher output also requires more space, such a measure is contrary to the generally desired miniaturization of structural units. gerichtet.directed.
Zusätzlich ergibt sich noch der Nachteil, daß bei einem derartigen übertrager, infolge der geringeren Materialausnutzung,In addition, there is the disadvantage that with such a transformer, due to the lower material utilization,
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größerer Aufwand an aktivem Material, insbesondere am Kupfer der Übertragerwicklung getrieben werden muß.greater expenditure on active material, in particular on the copper of the transformer winding, must be driven.
Man kann einer zu großen Erwärmung eines Übertragers auch dadurch entgegentraten, daß Vorkehrungen getr-öffen werden, die geeignet sind, die Wärmeableitung zu verbessern. Maßnahmen dieser Art können beispielsweise darin bestehen, daß das Blechpaket des Übertragers unmittelbar oder über ein wärmeableitendes Chassis mit dem metallischen GerätegehäuseOne can also heat a transformer too much countered by taking precautions, which are suitable for improving heat dissipation. Measures of this type can consist, for example, that the laminated core of the transformer directly or via a heat-dissipating chassis with the metallic device housing wärmeleitend verbunden ist. Wenn man in dieser Art verfährt, wird zwar eine gewisse Kühlung des Übertragers erreicht, die aber in ihrer Wirkung recht beschränkt ist, da die Wärme der Übertragerwicklung nicht direkt, sondern nur über das * Blechpaket an das Gerätegehäuse abgeleitet wird.is thermally connected. If you proceed in this way, a certain cooling of the transformer is achieved, which, however, is quite limited in its effect, since the heat from the transformer winding is not transmitted directly, but only via the * The laminated core is diverted to the device housing.
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Diesen Nachteil kann man dadurch beheben, daß man den Übertrager in einem mit öl gefüllten metallischen Gehäuse unterbringt, wobei das als Kühlmittel dienende öl sowohl das Blechpaket als auch die Übertragerwicklung umströmt. EineThis disadvantage can be remedied by placing the transformer in a metal housing filled with oil, the oil serving as the coolant being both the The laminated core as well as the transformer winding flows around. One derartige Kühlung von Übertragern ist in der Energietechnik bei Großtransformatoren üblich. In der Nachrichtentechnik jedoch, wo im allgemeinen relativ kleine Transformatoren Verwendung finden, wäre der Aufwand, der bei dieser Art der Kühlung erforderlich ist, bei weitem zu groß.Such cooling of transformers is used in power engineering Common for large transformers. In telecommunications, however, where transformers are generally relatively small Find use, the effort that is required with this type of cooling would be far too great.
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f Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Übertrager mit einer Einrichtung zur Abführung der beim Betrieb des Übertragers im Blechpaket und in der Übertragerwicklung auftretenden Verlustwärme zu schaffen, die einfachf The innovation is now based on the task of creating an electrical Transmitter with a device for dissipating the heat loss that occurs during operation of the transformer in the laminated core and in the transformer winding, which is easy im Aufbau ist und eine wirksame Kühlung des Übertragers gewährleistet.is under construction and ensures effective cooling of the transformer.
Geaäfi der Neuerung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung aus einem metallischen Sockel besteht, der eine Anlagefläche für das Blechpaket und eine zur AufnahmeAccording to the innovation, this object is achieved in that the device consists of a metallic base that has a contact surface for the laminated core and one for receiving it
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des an der einen Seite des Übertragers aus dem Blechpaket herausragenden Teiles der Übertragerwicklung geeignete Öffnung aufweist, und daß der Raum zwischen der öffnung des Sockels und dem in diese öffnung hineinragenden Teil der Übertragerwicklung mit einem gut wärmeleitenden Pulver gefüllt ist.des on one side of the transformer from the laminated core protruding part of the transformer winding has a suitable opening, and that the space between the opening of the base and the part of the transformer winding that protrudes into this opening with a highly thermally conductive powder is filled.
Durch diese Maßnahmen erhält man einen Übertrager, der infolge der Kühlung des Blechpaketes und der übertragerwicklung in der Lage ist, relativ hohe elektrische Leistungen zu übertragen, ohne daß dabei maximal zulässige Übertemperaturen in der Übertragerwicklung überschritten werden, wobei außerdem dessen Außenabmessungen erhalten bleiben.These measures result in a transformer which, as a result of the cooling of the laminated core and the transformer winding is able to transmit relatively high electrical power without the maximum permissible excess temperatures are exceeded in the transformer winding, the outer dimensions of which are also retained.
Der Sockel, der beispielsweise durch Verschraubung mit dem Blechpaket verbunden ist, ist seinerseits mit dem Gerätegehäuse oder einem metallischen Chassis zur weiteren wärmeableitung verbindbar. Das in der öfxnung zwischen der Übertragerwicklung und dem Sockel befindliche wärmeleitende Pulver gewährleistet wegen seines niedrigen Wärmewiderstandes eine gute Ableitung der Verlustwärme der Übertragerwicklung. Der so erhaltene übertrager findet bevorzugt bei Stromversorgungseinschüben von in Traggehäusen untergebrachten Geräten der Nachrichtentechnik Verwendung, da er trotz hoher Übertragungsleistung relativ klein und damit leicht ist.The base, which is connected to the laminated core by screwing, for example, is in turn connected to the device housing or a metallic chassis for further heat dissipation connectable. The thermally conductive one located in the opening between the transformer winding and the base Due to its low thermal resistance, powder ensures good dissipation of the heat loss from the transformer winding. The transformer obtained in this way is preferably used in plug-in power supply units that are accommodated in support housings Telecommunications equipment is used because it is relatively small and therefore light despite its high transmission capacity.
Eine Ausgestaltung der Neuerung besteht darin, daß die Übertragerwicklung mit einer dichten, elektrisch isolierenden Schicht überzogen ist und daß das gut wärmeleitende Pulver ein Metallpulver ist. Die elektrisch isolierende Schicht wird dabei beispielsweise im Tauchverfahren hergestellt und ist somit völlig blasenfrei, wodurch eine Beeinträchtigung der Wärmeübertragung von der Überj&xckiung zum Metallpulver, beispielsweise Aluminium oder Kupferpulver, vermieden wird.One embodiment of the innovation is that the transformer winding is covered with a dense, electrically insulating layer and that the powder, which is a good conductor of heat is a metal powder. The electrically insulating layer is produced, for example, using the immersion process is therefore completely free of bubbles, which impairs the transfer of heat from the junction to the metal powder, for example aluminum or copper powder is avoided.
Die elektrisch isolierende Schicht kann gemäß einer Weiter-The electrically insulating layer can according to a further
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-Αι bildung der Neuerung dadurch eingespart werden, daß das gut -Α ι formation of the innovation can be saved by the fact that the good
j wärmeleitende Pulver aus Metalloxyd» insbesondere dem Oxydj thermally conductive powder made of metal oxide, especially oxide
• eines; Erdkalimetalls besteht. Das Metalloxydpulver ist be-• one; Potash earth metal. The metal oxide powder is
! vorzugt ein Pulver aus Aluminiumoxyd oder Magnesiumoxyd,! preferably a powder made of aluminum oxide or magnesium oxide,
j 5 ist elektrisch isolierend und weist etwa die Wärmeleitung3-j 5 is electrically insulating and has approximately the heat conduction3-
: Eine weitere Ausgestaltung der Neuerung besteht ferner darin,: Another embodiment of the innovation also consists in
daß der Sockel aus einem Rahmen, dessen Außenabmessungenthat the base consists of a frame whose external dimensions
! 10 gleich den Abmessungen des Blechpaketes sind,und einer Bodenplatte besteht, die mit dem Rahmen verschraubbar ist.! 10 are the same as the dimensions of the laminated core, and there is a base plate that can be screwed to the frame.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Außenabmessungen des Übertragers durch die Kühleinrichtung, wenn man von derThis has the advantage that the outer dimensions of the transformer by the cooling device when one of the ohnehin relativ dünnwandigen Bodenplatte absieht, nicht vergrößert werden. Da die Bodenplatte ein eigenes, mit dem Rahmen verschraubbares Teil ist, ist außerdem die Möglichkeit geschaffen, das wärmeleitende Pulver nach der Verbindung des Rahmens mit dem Blechpaket in den Raum zwischen Rahmenanyway relatively thin-walled base plate refuses to be enlarged. Since the base plate has its own, with the Frame is screwable part, is also the possibility created the thermally conductive powder after the connection of the frame with the laminated core in the space between the frame und Übertragerwicklung einzufüllen, wobei die Bodenplatte anschließend mit dem Rahmen verschraubt wird.and fill transformer winding, the base plate is then screwed to the frame.
Ferner ist es eine Weiterbildung der Neuerung, daß der Raum zwischen dem Blechpaket und der Übertragerwicklung mit einer Vergußmasse ausgefüllt ist.Furthermore, it is a development of the innovation that the space between the laminated core and the transformer winding with a Potting compound is filled.
Das Ausfüllen mit der Vergußmasse erfolgt dabei, nachdem der Raum zwischen der Übertragerwicklung und dem Sockel mit dem wärmeleitenden Pulver gefüllt ist. Man erreicht durch diese Maßnahme, daß Inhomogenitäten im Pulver, d.h., Stellen,anThe filling with the potting compound takes place after the space between the transformer winding and the base with the thermally conductive powder is filled. This measure ensures that inhomogeneities in the powder, i.e., spots on denen das Pulver weniger dicht gepackt ist, vermieden werden.where the powder is less densely packed, should be avoided.
Man kann zu diesem Zweck zwischen der Vergußmasse und dem gut wärmeleitenden Pulver vorteilhafterweise auch eine Dichtungsmasse einfügen, die den Zwischenraum zwischen dem SockelrandFor this purpose, a sealing compound can advantageously also be inserted between the potting compound and the powder, which is a good conductor of heat, which forms the space between the base edge
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und der Übertragerwicklung verklebt. Die Dichtungsmasse hat darm nur noch die Aufgabe, den Luftspalt zwischen dem Blechpaket und der Übertragerwicklung zu beseitigen, wodurch der Wärmeübergang von der Ubertrsgerwicklung zum Blechpaket, wie bsi der vorherigen Weiterc;iduug der Neuerung, verbessert wird. and glued to the transformer winding. The sealing compound then only has the task of eliminating the air gap between the laminated core and the transformer winding, whereby the heat transfer from the transformer winding to the laminated core, as in the previous Weiterc ; iduug of innovation, is improved.
Die Neuerung wird im folgenden anhand von in den Zeich.-vngen dargestellten Ausfuhrungsbeispielen näher beschrieben. 10The innovation will be explained in the following on the basis of in the drawings illustrated exemplary embodiments described in more detail. 10
Im einzelnen zeigtIn detail shows
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Übertrager nach der Neuerung, Fig. 1 is a section through a transformer according to the innovation,
gemäß der Linie A - A in Fig. 2 und 15according to the line A - A in FIGS. 2 and 15
In den Figuren ist ein Übertrager 1 mit vier Befestigungsbolzen 2 derart an einen Sockel aus gut wärmeleitendem Ma- terial angeschraubt, daß das Blechpaket 4 plan aufliegt. Der Sockel besteht z.B. aus Aluminium oder Kupfer, ist aus dem Rahmen 3 und der Bodenplatte 7 gebildet, und hat die Außen abmessungen des Blechpaketes 4. Außerdem weist der durch die ebenfalls aus wärmeleitendem Material bestehende Boden platte 7 abgeschlossene Sockel eine öffnung a zur Aufnahme der unteren Hälfte der Übertragerwicklung 5 auf. Die öffnung a zwischen der Übertragerwicklung 5 und dem Sockel, die mit einem gut wärmeleitenden Pulver 6 gefüllt ist, ist auf der Höhe des Sockelrandes mit einer Dichtungsmasse b verschlossen. In the figures, a transformer 1 with four fastening bolts 2 is screwed onto a base made of a material that conducts heat well in such a way that the laminated core 4 lies flat. The base consists, for example, of aluminum or copper, is formed from the frame 3 and the base plate 7, and has the outer dimensions of the laminated core 4. In addition, the base plate 7, which is also made of thermally conductive material, has an opening a for receiving the lower half of the transformer winding 5. The opening a between the transformer winding 5 and the base, which is filled with a highly thermally conductive powder 6, is closed with a sealing compound b at the level of the base edge.
Dabei wird die Dichtungsmasse b vor dem Einfüllen des Pulvers eingelegt. Bei der Verwendung von Metallpulver, z.B. aus Alu minium oder Kupfer, zur Ableitung der Verlustwärme, ist die Übertragerwicklung 5 mit einer blasenfreien Isolierschicht (nicht dargestellt) überzogen. Die Isolierschicht wird im The sealing compound b is inserted before the powder is poured in. When using metal powder, for example made of aluminum or copper, to dissipate the heat loss, the transformer winding 5 is covered with a bubble-free insulating layer (not shown). The insulating layer is in
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isolierenden, aber thermisch gut leitenden Pulvers 6 aus Metalloxyd, beispielsweise Aluminiumoxyd oder Magnesiumoxyd, wird die Isolierschicht au2 r*er Übertragerwicklung eingespart. Nach dem Einfüllen des Pulvers 6 in die öffnung a wird der Rahmen 3 mit der Bodenplatte 7, die beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer besteht, durch Verschravben mit Schrauben S (Fig. 1) verschlossen. Der verbleibende K&.un c zwischen dem Blechpaket 4 und der Ubertragerwicklung 5 xa'c mit einer Vergußmasse 9 ausgefüllt, wodurch die Wärmeübertragung von der Übertragerwicklung 5 an das Blechpaket 4 -""erbessert wird.insulating, but thermally well conductive powder 6 of metal oxide such as aluminum oxide or magnesium oxide is, the insulating layer au2 r * he saved transformer winding. After the powder 6 has been poured into the opening a, the frame 3 with the base plate 7, which consists for example of aluminum or copper, is closed by screwing with screws S (FIG. 1). The remaining K & .un c between the laminated core 4 and the transformer winding 5 xa'c filled with a potting compound 9, whereby the heat transfer from the transformer winding 5 to the laminated core 4 - "" is improved.
Durch die Wärmeableitung über das gut wärmeleitende Pulver 6 und den Sockel wird die Übertemperatur in der Übertragerwicklung 5 so weit gesenkt, daß die vom übertrager 1 übertragbare Leistung, unter Beibehaltung der Abmessungen des Due to the heat dissipation via the highly thermally conductive powder 6 and the base, the excess temperature in the transformer winding 5 is reduced so far that the power that can be transmitted by the transformer 1, while maintaining the dimensions of the
7 Schutzansprüche 2 Figuren7 claims for protection 2 figures
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