[发明专利]液冷式感应部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种液冷式感应部件，并且特别涉及一种液冷式无源感应部件，诸如反应器或变压器(transformer)。

背景技术

多年以来，在工业转换器(converter)工程领域中已使用水冷式，或者更一般地使用液冷式感应部件，例如反应器和变压器。

存在冷却这种部件的不同方法。感应部件典型地由线圈(例如是由铜或铝制成的绕组)和磁芯(例如由软磁硅铁制成)组成。

已知的用液体冷却这种部件的方法在于用空心导体和/或铜管(液体必须流过其中)实现线圈。这由于流体的电导率而相对于所需的绝缘措施产生各种缺点。另外，仅有绕组(即线圈)本身可被冷却。在铁芯中出现的任何损耗经由其表面或多或少地继续发射至周围空气。

此外，存在这样的方法，其中将整个感应部件浸在其中具有流体的封闭容器中，从而冷却整个部件。例如，在DE 37 43 222A1中公开了这种装置的一种形式。正如显而易见的，这种过程使得在实现绝缘措施和密封需求方面需要相当大的花费。

通过其他已知的方法，将冷却板安装至感应部件的磁铁芯的前端。然而，通过这种变型，主要冷却磁铁芯，而绕组仅被较小程度地冷却。

从DE 1057219中可得知一种中频和高频电力变压器，其中用水冷却铁芯。

DE 28 54 520揭示了一种电线圈，其中，还用绕组缠绕管道(冷却剂可流过该管道)，所述管道表现出被平坦化的轮廓，与绕组紧密接触，并由非磁性的电绝缘材料组成。

WO 2009/143643A1描述了一种水冷式反应器，其中在至少两个盘形线圈之间布置平反应器。

发明内容

根据实施方式，液冷式感应部件可具有：磁芯；压力件，布置于磁芯的两个相对侧上并与磁芯直接地机械接触或者经由导热材料机械接触；绕组，缠绕在磁芯和压力件周围，使得压力件布置在磁芯的部分与绕组之间，其特征在于，压力件构造为包括冷却剂连接部的空心体，并且绕组直接地在所述压力件上邻接或者经由导热材料在所述压力件上邻接。

本发明的实施方式以这样的发现为基础：可以简单且有效的方式对感应部件实现液冷，因为将旨在在磁铁芯上施加压力以压紧(pressure-compact)或保持该磁铁芯的压力件构造为包括冷却剂连接部的空心体，以使得能够经由被构造为空心体的压力件冷却绕组和磁芯两者。

因此，本发明的实施方式使得液冷式感应部件能够具有可以尽可能低的成本制造的尽可能简单的结构。另外，本发明的实施方式使得能够从电线圈和从磁铁芯耗散在感应部件的操作中出现的全部耗散功率的几乎90％或更多的耗散功率。因此，本发明的实施方式使得部件与现有技术相比能够小得多、更轻、更简单且由此更便宜。

在本发明的实施方式中，压力件在其两个相互隔开的端部区域中具有两个冷却剂连接部，该两个冷却剂连接部通过流体通道连接。在本发明的实施方式中，流体通道包括多个部分，该多个部分具有分布在流体通道上的不同流动横截面，以使得能够在流体通道内产生湍流。在实施方式中，空心体的内壁限定第一横截面，空心体中设置有流动横截面减小装置，该流动横截面减小装置使流体通道的流动横截面与第一横截面相比至少在部分中减小。因此，可在流体通道内实现明显增加的冷却剂流速。此外，可能够通过流体通道产生冷却剂湍流。

在本发明的实施方式中，压力件的邻接有绕组的那些区域的横截面是弯曲的，例如，是环状扇形形状，特别是半圆形形状。结果，绕组的长度的大部分(例如绕组的整个长度的至少50％或至少60％)在压力件上邻接，使得从绕组到压力件的良好热传递是可能的。

在本发明的实施方式中，进一步提供热绝缘材料，该热绝缘材料至少设置于绕组上以防止热量辐射至环境。这使得能够以有利的方式进一步减小辐射至环境的散热。

在本申请的上下文内，可将空心体理解为这样的本体，该本体包括围绕内腔的外壁，该外壁表现出5mm的最大壁厚。在本发明的实施方式中，可将空心体理解为表示半管(semi-pipe)、扇形管或包括至少部分地(至少在绕组邻接的地方)弯曲的扇形的结构，所述结构具有5mm的最大壁厚。

在本发明的实施方式中，将冷却空心体用作压力件，这带来了相当多的优点。一方面，可减小或避免由于组成压力件的材料的可能存在的反向磁化能力而引起的额外损耗、以及如果材料是导电的而可能出现的额外的涡流(eddy-current)损耗。在本发明的实施方式中，压力件由导电金属材料组成，因为其他材料(例如基于塑料的材料)表现出差得多的热导率值。

附图说明