[發明專利]水冷式扼流圈

有效

• 申請號: 200980119216.7
• 申請日: 2009-05-25
• 公開（公告）號: CN102047357A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: A.斯托夫
• 申請（專利權）人: IDS控股股份有限公司
• 主分類號: H01F27/16
• 分類號: H01F27/16;H01F27/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;李家麟

技術領域

本發明涉及根據權利要求1的電磁部件（扼流圈，變壓器）、根據權利要求16和17的該電磁部件的應用、以及根據權利要求18的方法。

背景技術

在由變流器饋電的設備中，為了平滑和濾波的目的通常必須在很大范圍內采用扼流圈，這些扼流圈產生高的損耗，很難被冷卻并且具有比較大的重量和體積。這在這樣的部件要設置在柜中的情況下特別不方便。

在大約1MW設備功率的工業功率下限中，感應功率部件由于費用的原因通常是自然冷卻，也就是用環境空氣冷卻，此外大多利用強制的空氣循環冷卻。在此，空氣例如通過尤其在繞組中留出空缺的空氣通道來壓縮。通過該措施提高了扼流圈的重量和體積，還不利地提高了對銅的需求。此外，好的特殊的冷卻效果只能通過提高繞組溫度來實現，這對于裝置環境來說是非常有干擾性的。

用于中頻運行的感應式部件—例如用于感應式加熱設備的工作在kHz范圍的變壓器—產生高的損耗，這種損耗實際上只能借助水冷卻來消散。在此的現有技術是由管子或特殊的中空導體形成繞組，其中這些管子被冷卻流體流過。由于該冷卻流體具有周圍導體的電勢，因此該冷卻流體必須被絕緣，例如在使用水的情況下必須將水去電離。構建和冷卻在直接導體冷卻的情況下是復雜的，因此在常規的工業設備中幾乎不被采用。

根據專利文獻DE1057219公知一種中頻和高頻變壓器，該變壓器具有分開的或未分開的盤形繞組，其中初級盤形線圈和次級盤形線圈交替地層狀相疊。盤形繞組僅部分直接被水、油或氣體形式的冷卻劑冷卻，而其余部分中的損耗熱量通過熱導線傳遞給直接冷卻的部分。次級繞組具有冷卻通道，在該冷卻通道中流動著冷卻劑。這種裝置的一個缺點在于，冷卻劑與Cu繞組直接接觸，這是不期望的而且應當被避免。

發明內容

本發明的任務在于，提出一種用于磁性部件及其冷卻的結構形式或技術，使得能實現：

-將重量和體積顯著減少至少二分之一；

-尤其是減少用于繞組的特定銅分量；

-自由選擇冷卻劑，尤其是可以選擇工業用水冷卻；

-在表面溫度最高達100℃的情況下運行繞組，由此這些部件適于柜式構造。

本發明的另一個任務在于說明用于制造這些部件的方法。

附圖說明

下面借助附圖詳細解釋本發明。

圖1示出簡單的、單相扼流圈的原理。

圖1A示出圖1的側視圖。

圖1B示出圖1的俯視圖。

圖2示出用于變流器設備的被實施為三相的水冷式濾波器-扼流圈。

圖2A示出圖2的側視圖。

圖2B示出圖2的俯視圖。

圖3示出平面冷卻器的幾何形狀。

圖3A示出圖3的側視圖。

圖3B示出圖3的俯視圖。

圖4示出具有8個盤形線圈的繞組包。

圖4A示出圖4的側視圖。

圖4B示出圖4的俯視圖。

圖5示出具有水冷式鐵芯的本發明部件的側視圖。

具體實施方式

本發明涉及用于電磁部件（扼流圈，變壓器）的結構形式或技術，這些電磁部件由一種或多種盤形線圈制成，具有直接設置的、電絕緣的、平板形狀的冷卻元件，這些冷卻元件被冷卻介質流過。

圖1示出簡單的單相扼流圈的原理。這樣的扼流圈10由層壓包1組成，該層壓包1具有兩個支腳2,2’和兩個磁軛3,3’。支腳例如分別承載兩個線圈4,4’，這些線圈構成為單層的盤形線圈，在這兩個線圈之間直接設置特殊構成的、兩側都起作用的平面冷卻器5。盤形線圈的單層性導致，繞組的每一匝都直接與冷卻平面連接。由此，雙面冷卻器對每個支腳始終可以冷卻兩個盤形線圈，這已被證明是特別有利的。

圖1A和1B示出圖1的側視圖和俯視圖。可以看出圖1B中的磁軛3,3’、線圈4,4’、平面冷卻器5以及支腳2。

平面冷卻器5必須實施為絕緣的。為此可以采用全塑料技術的冷卻器，其中冷卻介質或冷卻流體完全被塑料包圍，并且所設置的線匝相互電絕緣。還可以使用具有絕緣層的金屬冷卻器。平面冷卻器5可以構成為多層的金屬結構，該金屬結構具有位于內部的冷卻結構以及位于外部的塑料絕緣，其中該塑料層完全包圍冷卻器。作為金屬，鋁和鋼以及它們的合金都特別良好地適合。令人驚訝的是，使用非磁性不銹鋼是特別有利的，因為由此與鋁相比，將有害的和不期望的渦流損耗降低了超過四分之三。