[发明专利]水冷式扼流圈

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的电磁部件（扼流圈，变压器）、根据权利要求16和17的该电磁部件的应用、以及根据权利要求18的方法。

背景技术

在由变流器馈电的设备中，为了平滑和滤波的目的通常必须在很大范围内采用扼流圈，这些扼流圈产生高的损耗，很难被冷却并且具有比较大的重量和体积。这在这样的部件要设置在柜中的情况下特别不方便。

在大约1MW设备功率的工业功率下限中，感应功率部件由于费用的原因通常是自然冷却，也就是用环境空气冷却，此外大多利用强制的空气循环冷却。在此，空气例如通过尤其在绕组中留出空缺的空气通道来压缩。通过该措施提高了扼流圈的重量和体积，还不利地提高了对铜的需求。此外，好的特殊的冷却效果只能通过提高绕组温度来实现，这对于装置环境来说是非常有干扰性的。

用于中频运行的感应式部件—例如用于感应式加热设备的工作在kHz范围的变压器—产生高的损耗，这种损耗实际上只能借助水冷却来消散。在此的现有技术是由管子或特殊的中空导体形成绕组，其中这些管子被冷却流体流过。由于该冷却流体具有周围导体的电势，因此该冷却流体必须被绝缘，例如在使用水的情况下必须将水去电离。构建和冷却在直接导体冷却的情况下是复杂的，因此在常规的工业设备中几乎不被采用。

根据专利文献DE1057219公知一种中频和高频变压器，该变压器具有分开的或未分开的盘形绕组，其中初级盘形线圈和次级盘形线圈交替地层状相叠。盘形绕组仅部分直接被水、油或气体形式的冷却剂冷却，而其余部分中的损耗热量通过热导线传递给直接冷却的部分。次级绕组具有冷却通道，在该冷却通道中流动着冷却剂。这种装置的一个缺点在于，冷却剂与Cu绕组直接接触，这是不期望的而且应当被避免。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种用于磁性部件及其冷却的结构形式或技术，使得能实现：

-将重量和体积显著减少至少二分之一；

-尤其是减少用于绕组的特定铜分量；

-自由选择冷却剂，尤其是可以选择工业用水冷却；

-在表面温度最高达100℃的情况下运行绕组，由此这些部件适于柜式构造。

本发明的另一个任务在于说明用于制造这些部件的方法。

附图说明

下面借助附图详细解释本发明。

图1示出简单的、单相扼流圈的原理。

图1A示出图1的侧视图。

图1B示出图1的俯视图。

图2示出用于变流器设备的被实施为三相的水冷式滤波器-扼流圈。

图2A示出图2的侧视图。

图2B示出图2的俯视图。

图3示出平面冷却器的几何形状。

图3A示出图3的侧视图。

图3B示出图3的俯视图。

图4示出具有8个盘形线圈的绕组包。

图4A示出图4的侧视图。

图4B示出图4的俯视图。

图5示出具有水冷式铁芯的本发明部件的侧视图。

具体实施方式

本发明涉及用于电磁部件（扼流圈，变压器）的结构形式或技术，这些电磁部件由一种或多种盘形线圈制成，具有直接设置的、电绝缘的、平板形状的冷却元件，这些冷却元件被冷却介质流过。

图1示出简单的单相扼流圈的原理。这样的扼流圈10由层压包1组成，该层压包1具有两个支脚2,2’和两个磁轭3,3’。支脚例如分别承载两个线圈4,4’，这些线圈构成为单层的盘形线圈，在这两个线圈之间直接设置特殊构成的、两侧都起作用的平面冷却器5。盘形线圈的单层性导致，绕组的每一匝都直接与冷却平面连接。由此，双面冷却器对每个支脚始终可以冷却两个盘形线圈，这已被证明是特别有利的。

图1A和1B示出图1的侧视图和俯视图。可以看出图1B中的磁轭3,3’、线圈4,4’、平面冷却器5以及支脚2。

平面冷却器5必须实施为绝缘的。为此可以采用全塑料技术的冷却器，其中冷却介质或冷却流体完全被塑料包围，并且所设置的线匝相互电绝缘。还可以使用具有绝缘层的金属冷却器。平面冷却器5可以构成为多层的金属结构，该金属结构具有位于内部的冷却结构以及位于外部的塑料绝缘，其中该塑料层完全包围冷却器。作为金属，铝和钢以及它们的合金都特别良好地适合。令人惊讶的是，使用非磁性不锈钢是特别有利的，因为由此与铝相比，将有害的和不期望的涡流损耗降低了超过四分之三。