DE10137518C1 - Electrical winding arrangement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Wicklungsanordnung (2, 2a) mit zumindest zwei nebeneinander angeordneten Wicklungsteilanordnungen (3, 4; 32, 33). Um die Wicklungsanordnung (2, 2a) für eine vergleichsweise hohe Nennleistung auszubilden, ist vorgesehen, dass zwischen den Wicklungsteilanordnungen (3, 4; 32, 33) ein Kühlelement (20; 48) angeordnet ist.The invention relates to an electrical winding arrangement (2, 2a) with at least two winding subassemblies (3, 4; 32, 33) arranged side by side. In order to design the winding arrangement (2, 2a) for a comparatively high nominal power, it is provided that a cooling element (20; 48) is arranged between the partial winding arrangements (3, 4; 32, 33).

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Wicklungsanordnung mit zumindest zwei nebeneinander angeordneten Wicklungsteilanordnungen, die Bestandteile eines Transformators sind und jeweils einen Kernschenkel eines geschlossenen Transformatorkerns umschliessen.The invention relates to an electrical winding arrangement with at least two arranged side by side Winding part arrangements, the components of a Transformers are and a core leg of each enclose closed transformer core.

Eine solche Wicklungsanordnung ist bekannt aus der deutschen Patentschrift DE 199 12 280 C1. Dort ist ein Transformator beschrieben, bei dem die Wicklungsanordnung drei stehende und nebeneinander in einer Reihe angeordnete Wicklungsteilanord­ nungen aufweist. Jede der Wicklungsteilanordnungen ist für eine Phase des elektrischen Transformators vorgesehen und weist eine Oberspannungswicklung und eine Unterspannungswick­ lung auf. Jede Unterspannungswicklung ist koaxial in der zu­ geordneten Oberspannungswicklung angeordnet und dadurch von dieser umgeben. Zwischen der Ober- und Unterspannungswicklung ist ein Zwischenraum zur Durchströmung mit Kühlluft belassen, der einen Ringkanal bildet. Jede der Wicklungsteilanordnungen umgibt jeweils einen Kernschenkel eines geschlossenen Trans­ formatorkerns.Such a winding arrangement is known from the German Patent DE 199 12 280 C1. There is a transformer there described, in which the winding arrangement three standing and side-by-side winding part arrangement features. Each of the winding subassemblies is for a phase of the electrical transformer is provided and has a high-voltage winding and a low-voltage winding lung on. Each undervoltage winding is coaxial in the orderly high-voltage winding arranged and thereby by surround this. Between the high and low voltage winding a space for cooling air to flow through is left, which forms an annular channel. Each of the winding subassemblies surrounds one core leg of a closed trans formatorkerns.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 01 041 A1 ist Wicklungsanordnung mit zwei axial übereinander angeordneten Helmholzspulen für einen Kernmagnetresonanzcomputertomographieaufnahmegerät bekannt. Zwischen den beiden Helmholzspulen ist ein Radialspalt belassen. Anden den Radialspalt begrenzenden Stirnseiten der Helmholzspulen weist jede der Helmholzspulen eine an ihr stirnseitig anliegende und ringförmig ausgebildete Kühlplatte zur stirnseitigen Kühlung der jeweiligen Helmholzspule auf.From German published patent application DE 37 01 041 A1 Winding arrangement with two axially one above the other Helmholz coils for one Nuclear magnetic resonance computed tomography recording device known. There is a radial gap between the two Helmholz coils leave. Andes end faces of the radial gap Helmwood coils have each of the helmwood coils on them  frontal and ring-shaped cooling plate for front cooling of the respective Helmholz coil.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Wicklungsan­ ordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die für eine vergleichsweise hohe Nennleistung ausgelegt ist.The object of the invention is to provide an electrical winding order of the type mentioned at the outset, for a comparatively high nominal power is designed.

Die Aufgabe wird bei einer elektrischen Wicklungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Fenster des geschlossenen Transformatorkerns zwischen den Wicklungsteilanordnungen ein Kühlelement angeordnet ist. Im Betrieb geben die Wicklungsteilanordnungen Wärme unmittelbar an die sie umgebende Luft und durch Wärme­ strahlung an andere sie umgebenden Teile, beispielsweise den Kern oder jeweils andere Wicklungsteilanordnungen. Dadurch werden die Stellen einer Wicklungsteilanordnung stärker er­ wärmt, die nahe bei einer anderen Wicklungsteilanordnung liegen. Dies ist insbesondere an den Stellen der Wicklungsteilanordnungen der Fall, die im Fenster des geschlossenen Transformatorkerns liegen. Die stärkere Erwärmung ist darauf zurückzuführen, dass sich die Wicklungsteilanordnungen im Fenster des Transformatorkerns aufgrund ihrer Nähe stärker gegenseitig durch die von ihnen jeweils abgegebene Wärmestrahlung erwärmen und die Wicklungsteilanordnungen dort schlechter kühlbar sind, weil dort zwischen ihnen nur ein geringer Abstand besteht, so dass die stärker erwärmten Stellen für ein Kühlmedium schlechter zugänglich sind. Das jedoch genau dort zwischen den Wicklungsteilanordnungen angeordnete Kühlelement wirkt wie ein zwischen den Wicklungsanordnungen liegender Schirm für die Wärmestrahlung. Durch das Kühlelement wird die ansonsten von der einen Wicklungsanordnung zur anderen abgegebene Wärmestrahlung weitgehend aufgenommen und gelangt also nicht von der einen zur anderen Wicklungsanordnung. Das Kühlelement wird dadurch zwar erwärmt; von der Oberfläche des Kühlelements wird die Wärme aber unmittelbar an die umgebende Kühlluft abgegeben, wodurch das Kühlelement gekühlt wird. Die gegenseitige Erwärmung der Wicklungsteilanordnungen wird also verringert und ein Wärmestau weitgehend zwischen den Wicklungsteilanordnungen vermieden. Insgesamt wird mit dem Kühlelement die Temperaturverteilung im Betrieb innerhalb jeder der Wicklungsteilanordnungen vergleichmäßigt und die Wicklungsteilanordnungen sind besser gekühlt. Demzufolge ist die elektrische Wicklungsanordnung mit einer höheren elektrischen Nennleistung betreibbar als die elektrische Wicklungsanordnung nach dem Stand der Technik. Ebensogut kann die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung mit gleicher elektrischer Nennleistung betrieben werden, wobei allerdings die Anforderungen an die thermische Festigkeit des bei den Wicklungsteilanordnungen verwendeten Isoliermaterial geringer sein können als beim Stand der Technik, so dass die elektrische Wicklungsanordnung bei gleicher elektrischer Nennleistung kostengünstiger ist.The task is with an electrical winding arrangement of the type mentioned at the outset according to the invention, that in the window of the closed transformer core between a cooling element is arranged in the winding part arrangements. The winding part arrangements give heat during operation directly to the surrounding air and through heat radiation to other parts surrounding them, for example the Core or other winding part arrangements. Thereby the positions of a winding part arrangement become stronger warms that close to another winding subassembly lie. This is particularly the case in the Winding subassemblies the case in the window of the closed transformer core. The stronger one Warming is due to the fact that the Winding part arrangements in the window of the transformer core due to their closeness to each other by the of them heat each emitted radiation and the Winding part arrangements are less cool there because there is only a small distance between them, so that the more heated places for a cooling medium worse are accessible. However, that is exactly between the Winding part arrangements arranged cooling element acts like a screen between the winding arrangements for the heat radiation. Otherwise, the cooling element delivered from one winding arrangement to the other Thermal radiation is largely absorbed and therefore does not reach  from one to the other winding arrangement. The cooling element is heated by it; from the surface of the However, the cooling element transfers the heat directly to the surrounding area Cooling air emitted, whereby the cooling element is cooled. The mutual heating of the winding subassemblies will reduced and a heat build-up largely between the Avoid winding part arrangements. Overall, with the Cooling element the temperature distribution during operation within each of the winding subassemblies and the Winding part arrangements are better cooled. As a result the electrical winding arrangement with a higher one nominal electrical power operable as the electrical Winding arrangement according to the prior art. Can just as well the winding arrangement according to the invention with the same electrical nominal power are operated, however the requirements for the thermal strength of the Insulating material used winding part assemblies less his  can than in the prior art, so the electrical Winding arrangement with the same electrical nominal power is cheaper.

Das Kühlelement kann unter Berührung der beiden Wicklungs­ teilanordnungen zwischen diesen angeordnet sein. Vorzugsweise sind aber die Wicklungsteilanordnungen unter Belassung eines Spalts nebeneinander angeordnet und das Kühlelement ist als Kühlplatte ausgebildet, die den Spalt in zwei Teilspalten teilt. Dadurch ist der Bereich zwischen den beiden Wicklungs­ teilanordnungen zur Kühlung derselben von einem Kühlfluid, beispielsweise Kühlluft, durchströmbar. Durch das Kühlfluid werden die Wicklungsteilanordnungen und auch die Kühlplatte konvektiv gekühlt. Gleichzeitig geben die Wicklungsteilanord­ nungen Wärme durch Strahlung ab, die von der Kühlplatte auf­ genommen werden, und dadurch nicht zur jeweils anderen Teil­ wicklungen gelangen. Durch die Kühlplatte sind die Wicklungs­ teilanordnungen thermisch gegeneinander abgeschirmt.The cooling element can be touched by the two windings sub-arrangements can be arranged between them. Preferably but are the winding part arrangements leaving one Gaps arranged side by side and the cooling element is as Cooling plate formed, the gap in two sub-columns Splits. This makes the area between the two windings subassemblies for cooling the same from a cooling fluid, for example, cooling air, can be flowed through. Through the cooling fluid the winding subassemblies and also the cooling plate convectively cooled. At the same time give the winding part arrangement Heat from radiation emitted by the cooling plate be taken, and therefore not to the other part windings arrive. The winding is through the cooling plate partial arrangements thermally shielded against each other.

Die Kühlplatte kann aus einem Vollmaterial, beispielsweise einem Verbundwerkstoff, ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Kühlplatte jedoch Kühlkanäle zur Durchströmung mit einem Kühlfluid auf. Die Kühlkanäle sind unter Berücksichtigung der gewählten Ausrichtung und Anordnung der Platte so geführt, dass sie möglichst gut von dem Kühlfluid durchströmbar sind. Mit durch die Kühlkanäle strömendem Kühlfluid ist die Kühl­ platte selbst besonders gut kühlbar.The cooling plate can be made of a solid material, for example a composite material. Preferably points the cooling plate, however, cooling channels to flow through with a Cooling fluid on. The cooling channels are taking into account the chosen orientation and arrangement of the plate that the cooling fluid can flow through them as well as possible. With cooling fluid flowing through the cooling channels, the cooling is plate itself can be cooled particularly well.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Kühlele­ ment vollständig aus elektrischem Isolierstoff gebildet. Bei dieser Ausgestaltung ist eine gute Kühlung bei hoher Span­ nungsfestigkeit zwischen den Wicklungsteilanordnungen er­ reicht. In a particularly preferred embodiment, the cooling element ment made entirely of electrical insulating material. at this configuration is good cooling with high chip Tension strength between the winding part arrangements enough.  

Das Kühlelement kann aus einem gut wärmeleitenden Material gebildet sein. Insbesondere bieten sich dafür Metalle an. Vorzugsweise ist das Kühlelement aus Metall mit einem elektrischen Isolierstoff als Überzug gebildet. Dadurch weist das Kühlelement die hohe Wärmeleitfähigkeit des Metalls auf und gleichzeitig wird durch die isolierende Wirkung des Über­ zugs eine Verschlechterung wichtiger elektrischer Eigenschaf­ ten der Wicklungsanordnung, wie beispielsweise der Spannungs­ festigkeit, vermieden.The cooling element can be made of a highly thermally conductive material be educated. Metals are particularly suitable for this. The cooling element is preferably made of metal with a electrical insulating material formed as a coating. This points the cooling element has the high thermal conductivity of the metal and at the same time through the isolating effect of the super a deterioration of important electrical properties ten of the winding arrangement, such as the voltage strength, avoided.

Bei einer dritten Ausgestaltung kann das Kühlelement auch vollständig aus einem Metall gebildet sein. Diese Ausgestal­ tung bietet sich insbesondere dort an, wo nur geringe Anfor­ derungen an die Spannungsfestigkeit bestehen, oder keine be­ sonderen Anforderungen an die Abmessungen der Wicklungsanord­ nung bestehen, so dass der Abstand zwischen den Wicklungs­ teilanordnungen so gewählt werden kann, dass die Spannungs­ festigkeit die vorgeschriebenen Anforderungen erfüllt.In a third embodiment, the cooling element can also be made entirely of metal. This shape tion is particularly useful where there is little requirement there are changes to the dielectric strength, or none special requirements for the dimensions of the winding arrangement voltage so that the distance between the winding sub-arrangements can be chosen so that the voltage strength meets the prescribed requirements.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Wicklungsteil­ anordnungen Bestandteile eines Transformators und umschließen jeweils einen Kernschenkel eines geschlossenen Transformator­ kerns, wobei das Kühlelement im Fenster des Transformator­ kerns angeordnet ist.According to a preferred embodiment, the winding part arrangements components of a transformer and enclose one core leg each of a closed transformer core, with the cooling element in the window of the transformer core is arranged.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiele wird die erfindungsgemäße elektrische Wicklungsanord­ nung näher erläutert. Es zeigen schematisiert und teilweise nicht maßstäblich:Based on the embodiment shown in the drawing games is the electrical winding arrangement according to the invention tion explained in more detail. It shows schematically and partially not to scale:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Transformator mit der er­ findungsgemäßen Wicklungsanordnung, Fig. 1 shows a section through a transformer with which he inventive winding arrangement,

Fig. 2 die in Fig. 1 angegebene Schnittdarstellung des Transformators und Fig. 2 shows the sectional view of the transformer shown in Fig. 1 and

Fig. 3 einen Transformator mit einer elektrischen Anordnung mit Rechteckwicklungen entsprechend der in Fig. 1 spezifi­ zierten Schnittdarstellung. Fig. 3 shows a transformer with an electrical arrangement with rectangular windings in accordance with the speci zed in Fig. 1 sectional view.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are given the same reference symbols in the figures Mistake.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Transformator 1 ge­ zeigt, der hier als Drehstromtransformator ausgeführt ist. Der Transformator 4 weist eine Wicklungsanordnung 2 mit Wick­ lungsteilanordnungen 3 bis 5 auf, die jeweils stehend ange­ ordnet sind und die jeweils einen Kernschenkel 6, 7 bzw. 8 eines über Joche 9A und 9B geschlossenen Transformatorkerns 9 umschließen. Jede der Teilwicklungsanordnungen 3 bis 5 weist jeweils eine Oberspannungswicklung 10, 11 bzw. 12 und eine Unterspannungswicklung 13, 14 bzw. 15 auf. Jede Unterspan­ nungswicklung 13, 14 bzw. 15 ist stehend innerhalb ihrer zu­ gehörigen Oberspannungswicklung 10, 11 bzw. 12 angeordnet. Zwischen jeder Oberspannungswicklung 10, 11, 12 und ihrer zu­ gehörigen Unterspannungswicklung 13, 14 bzw. 15 ist ein Zwi­ schenraum 16, 17 bzw. 18 zur Durchströmung mit einem Kühlfluid, hier Kühlluft 19, - wie mit Pfeilen angedeutet - belassen. Ebenso ist zwischen den Wicklungsanordnungen 3 und 4 sowie 4 und 5 jeweils ein Spalt 22 bzw. 23 zur Durchströ­ mung mit Kühlluft 19 belassen.In Fig. 1 is a section through a transformer 1 shows ge, which is designed here as a three-phase transformer. The transformer 4 has a winding arrangement 2 with winding subassemblies 3 to 5 , each of which is arranged standing and which each enclose a core leg 6 , 7 and 8 of a transformer core 9 closed over yokes 9 A and 9 B. Each of the partial winding arrangements 3 to 5 has an upper-voltage winding 10 , 11 and 12 and an undervoltage winding 13 , 14 and 15 , respectively. Each undervoltage winding 13 , 14 and 15 is arranged upright within its associated high-voltage winding 10 , 11 and 12 respectively. Between each high-voltage winding 10 , 11 , 12 and their associated undervoltage winding 13 , 14 and 15 , an inter mediate space 16 , 17 and 18 for flow with a cooling fluid, here cooling air 19 , - as indicated by arrows - is left. Likewise, between the winding arrangements 3 and 4 and 4 and 5 each have a gap 22 or 23 for passage of cooling air 19 .

Zur verbesserten Kühlung der Wicklungstanordnungen 3, 4, 5 der Wicklungsanordnung 2 ist zwischen den nebeneinander ange­ ordneten Wicklungsteilanordnungen 3 und 4 bzw. 4 und 5 je­ weils ein Kühlelement 20 bzw. 21 vorgesehen. Die Kühlelemente 20 und 21 sind vorliegend jeweils als Kühlplatte ausgeführt (siehe auch Fig. 2 und Fig. 3, Bezugszeichen 48 und 49). Die Kühlelemente 20 und 21 teilen jeweils einen der Spalte 22 bzw. 23 in Teilspalten 22a, 22b bzw 23a, 23b.To improve the cooling of the winding Stan orders 3, 4, 5 of the winding assembly 2 is each weils 20 and 21 provided a cooling element between the adjacent winding part assemblies 3 and 4 or 4 and 5. FIG. The cooling elements 20 and 21 are each designed here as a cooling plate (see also Fig. 2 and Fig. 3, reference numerals 48 and 49). The cooling elements 20 and 21 each divide one of the columns 22 and 23 into sub-columns 22 a, 22 b and 23a, 23b.

Zur Kühlung der Wicklungen 10 bis 15 der Teilwicklungsanord­ nungen 3 bis 5 werden die Zwischenräume 16 bis 18 und die Teilspalten 22a, 22b und 23a, 23b von Kühlluft 19 durch­ strömt. Dabei wird von den Wicklungen 10 bis 15 Wärme unmit­ telbar an die Kühlluft 19 durch Konvektion abgegeben. Darüber hinaus geben die Wicklungen 10 bis 15 Wärme in Form von Strahlung an die Umgebung ab. Teile in der Umgebung, wie bei­ spielsweise der Kernschenkel 6, nehmen diese Strahlung auf und werden dadurch erwärmt. Auch erwärmen die Wicklungen 10 bis 15 sich durch ihre Wärmestrahlung mehr oder weniger stark gegenseitig. Die verbesserte Kühlung mit den Kühlelementen 20 und 21 wird anhand des Kühlelementes 20 erläutert. Entspre­ chendes gilt für das Kühlelement 21. Damit die Wicklungsteil­ anordnungen 3 und 4 - speziell deren Oberspannungswicklungen 10 und 11 sich möglichst nicht gegenseitig durch Abgabe von Wärmestrahlung erwärmen, ist das zwischen diesen angeordnete Kühlelement 20 vorgesehen. Es befindet sich damit dort zwi­ schen den beiden Wicklungsteilanordnungen 3 und 4, wo sich diese bzw. deren Oberspannungswicklungen 10 und 11 am nächs­ ten kommen (s. auch Fig. 2 und 3). Das Kühlelement 20 nimmt die ansonsten von der einen Oberspannungswicklung 10 zur anderen Oberspannungswicklung 11 und umgekehrt abgegebene Wärmestrahlung auf und wird dadurch erwärmt. Gleichzeitig wird das Kühlelement 20 durch die Teilspalten 22a und 22b strömende Kühlluft 19 konvektiv gekühlt. Insoweit sind also die Oberspannungswicklungen 10 und 11 und damit die Wick­ lungsteilanordnungen 3 und 4 durch das Kühlelement 20 gegen­ einander thermisch abgeschirmt und im Vergleich zum Stand der Technik die mit Kühlluft 19 kühlbare Fläche vergrößert. Durch die thermische Abschirmung mit dem Kühlelement 20 erwärmen sich also die Oberspannungswicklung 10 und die Oberspannungs­ wicklung 11 nicht mehr gegenseitig, so dass sie insgesamt eine geringere Betriebstemperatur annehmen, also im Vergleich zum Stand der Technik besser gekühlt sind. Gleiches gilt für das Kühlelement 20, das die Oberspannungswicklung 11 und die Oberspannungswicklung 12 gegenseitig thermisch abschirmt.For cooling the windings 10 to 15 of the partial winding arrangements 3 to 5 , the spaces 16 to 18 and the partial gaps 22 a, 22 b and 23 a, 23 b of cooling air 19 flows through. In this case, the windings 10 to 15 emit heat directly to the cooling air 19 by convection. In addition, the windings give off 10 to 15 heat in the form of radiation to the environment. Parts in the area, such as the core leg 6 , absorb this radiation and are heated thereby. The windings 10 to 15 also heat each other to a greater or lesser extent due to their heat radiation. The improved cooling with the cooling elements 20 and 21 is explained using the cooling element 20 . Corresponding applies to the cooling element 21st So that the winding part arrangements 3 and 4 - especially their high-voltage windings 10 and 11 do not heat each other as much as possible by emitting heat radiation, the cooling element 20 arranged between them is provided. It is thus between the two winding subassemblies 3 and 4 , where these or their high-voltage windings 10 and 11 come next (see also FIGS . 2 and 3). The cooling element 20 absorbs the heat radiation that is otherwise emitted from the one high-voltage winding 10 to the other high-voltage winding 11 and vice versa and is thereby heated. At the same time, the cooling element 20 is convectively cooled by the cooling air 19 flowing through the partial gaps 22 a and 22 b. To this extent, the high-voltage windings 10 and 11 and thus the winding subassemblies 3 and 4 are thermally shielded from one another by the cooling element 20 and the area that can be cooled with cooling air 19 is enlarged compared to the prior art. Due to the thermal shielding with the cooling element 20 , the high-voltage winding 10 and the high-voltage winding 11 no longer heat each other, so that they assume a lower operating temperature overall, that is to say are better cooled in comparison with the prior art. The same applies to the cooling element 20 , which thermally shields the high-voltage winding 11 and the high-voltage winding 12 from one another.

Die Kühlelemente 20 und 21 sind vorliegend jeweils aus einer Metallplatte 24 bzw. 25 gebildet, die jeweils mit einem Über­ zug aus Isolierstoff 26 bzw. 27 versehen ist. Als Metalle kommen hierbei Aluminium oder Transformatorblech und als wär­ meleitender Isolierstoff beispielsweise Polyester, Hartpapier oder glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in Frage.The cooling elements 20 and 21 are each formed from a metal plate 24 or 25 , each of which is provided with a coating of insulating material 26 and 27 , respectively. The metals here are aluminum or transformer sheet metal and the thermally conductive insulating material, for example polyester, hard paper or glass fiber reinforced plastic (GRP).

Die Kühlelemente 20 und 21 sind in den durch den Transforma­ torkern 9 gebildeten Fenstern 30 bzw. 31 angeordnet.The cooling elements 20 and 21 are arranged in the windows 30 and 31 formed by the transformer core 9 .

Die Kühlelemente 20 und 21 sind jeweils mit Kühlkanälen 28 bzw. 29 (s. Fig. 2) zur Durchströmung mit Kühlluft 19 verse­ hen. Dadurch sind die Kühlelemente 20 und 21 besonders effek­ tiv durch die Kühlluft 19 kühlbar.The cooling elements 20 and 21 are hen with cooling channels 28 and 29 (see FIG. 2) for the flow of cooling air 19 verses. As a result, the cooling elements 20 and 21 can be cooled particularly effectively by the cooling air 19 .

In Fig. 2 ist der Transformator 1 in der in Fig. 1 spezifi­ zierten Schnittebene gezeigt. Dort ist gut zu erkennen, dass die Kühlelemente 20 und 21 jeweils als Kühlplatten ausgebil­ det sind und die zur Durchströmung mit Kühlluft 19 vorgesehe­ nen Kühlkanäle 28 bzw. 29 aufweisen. Die Wicklungsteilanord­ nungen sind jeweils mit kreiszylindrischen Wicklungen 10 bis 15 ausgebildet.In Fig. 2 the transformer 1 is shown in the speci in Fig. 1 cut plane. It can be clearly seen there that the cooling elements 20 and 21 are each designed as cooling plates and have the cooling channels 28 and 29 provided for the flow of cooling air 19 . The winding part arrangements are each formed with circular cylindrical windings 10 to 15 .

Deutlich ist auch hier zu erkennen, dass sich die Kühlele­ mente 20 und 21 jeweils symmetrisch zwischen den diese je­ weils direkt benachbarten Wicklungsteilanordnungen 3 und 4 bzw. 4 und 5 angeordnet sind.It can also be clearly seen here that the cooling elements 20 and 21 are each arranged symmetrically between the winding component arrangements 3 and 4 or 4 and 5, which are each directly adjacent.

In Fig. 3 ist eine zur in Fig. 1 mit II bezeichneten Schnittansicht entsprechende Darstellung für einen Transfor­ mator 1a mit einer Wicklungsanordnung 2a mit drei Wicklungs­ teilanordnungen 32 bis 34 dargestellt. Jeder der Wicklungs­ teilanordnungen 32 bis 34 weist entsprechend zu den Wick­ lungsteilanordnungen 3 bis 5 gemäß Fig. 1 eine Oberspan­ nungswicklung 35, 35 bzw. 37 auf, die jeweils eine Unterspan­ nungswicklung 38, 39 bzw. 40 koaxial umgibt. Zwischen den Oberspannungswicklungen 35 bis 37 und der entsprechend zuge­ hörigen Unterspannungswicklung 38 bis 40 ist jeweils ein Zwi­ schenraum 41, 42 bzw. 43 zur Durchströmung mit Kühlluft 19 belassen. Jede Wicklungsanordnung 32 bis 34 umgibt einen Kernschenkel 44, 45 bzw. 46 eines Transformatorkerns, der dem Transformatorkern 9 entspricht und in sich geschlossen ist. Im Unterschied zum Transformator 1 bzw. zur Wicklungsanord­ nung 2 sind die Wicklungsteilanordnungen 32 bis 34 mit Wick­ lungen 35 bis 40 mit jeweils rechteckigem Querschnitt ausge­ führt. Entsprechend sind auch die Kernschenkel 44 bis 46 des Transformatorkerns 47 mit rechteckigem Querschnitt ausgebil­ det.In Fig. 3 is a corresponding to the sectional view designated in Fig. 1 with II II corresponding representation for a transformer 1 a with a winding arrangement 2 a with three winding sub-assemblies 32 to 34 is shown. Each of the winding subassemblies 32 to 34 has, corresponding to the winding subassemblies 3 to 5 according to FIG. 1, an upper voltage winding 35 , 35 and 37 , each surrounding a lower voltage winding 38 , 39 and 40 coaxially. Between the high-voltage windings 35 to 37 and the corresponding undervoltage low-voltage winding 38 to 40 , an inter mediate space 41 , 42 and 43 is left for the flow of cooling air 19 . Each winding arrangement 32 to 34 surrounds a core leg 44 , 45 or 46 of a transformer core, which corresponds to the transformer core 9 and is self-contained. In contrast to the transformer 1 and the winding arrangement 2 , the winding subassemblies 32 to 34 with windings 35 to 40 each have a rectangular cross section. Accordingly, the core legs 44 to 46 of the transformer core 47 are ausgebil det with a rectangular cross section.

Zwischen den Wicklungsteilanordnungen 32 und 33 bzw. 33 und 34 ist jeweils ein den Kühlelementen 20 und 21 ähnliches Kühlelement 48 bzw. 49 angeordnet, das jeweils ebenfalls als Kühlplatte ausgebildet ist. Im Unterschied zu den Kühlelemen­ ten 20 und 21 sind die Kühlelemente 48 und 49 jeweils aus ei­ nem Vollmaterial gebildet. Das Vollmaterial kann ein Metall oder auch ein Isolierstoff - wie auch schon in der Beschrei­ bung zu Fig. 1 angegeben - sein. Durch diese Ausführung sind die Kühlelemente besonders einfach herstellbar. Selbstver­ ständlich sind diese Kühlelemente 48 und 49 auch bei der Wicklungsanordnung 2 nach Fig. 1 und 2 anstelle der Kühl­ elemente 20 und 21 anwendbar. Ebenso können die Kühlelemente 48 und 49 wie die Kühlelemente 20 und 21 ausgeführt sein.A cooling element 48 and 49 , similar to the cooling elements 20 and 21, is arranged between the winding subassemblies 32 and 33 or 33 and 34 , and is likewise designed as a cooling plate. In contrast to the cooling elements 20 and 21 , the cooling elements 48 and 49 are each formed from a solid material. The solid material can be a metal or an insulating material - as already indicated in the description of FIG. 1 -. This design makes the cooling elements particularly easy to manufacture. Of course, these cooling elements 48 and 49 are also applicable to the winding arrangement 2 according to FIGS. 1 and 2 instead of the cooling elements 20 and 21 . Likewise, the cooling elements 48 and 49 can be designed like the cooling elements 20 and 21 .

Die Wahl der rechteckigen Querschnitte für die Wicklungen 35 bis 40 und der Kernschenkel 44 bis 46 ermöglicht ein beson­ ders kompakten Aufbau des Transformators 1a. Dabei kann der Transformator 1A hinsichtlich der Materialkosten optimiert werden. Zur weiteren Erläuterung wird insbesondere auch die Wicklungsteilanordnung 34 und dabei speziell auch deren Ober­ spannungswicklung 37 und den Kernschenkel 46 den die Wick­ lungsteilanordnung 34 umgibt, eingegangen. Sinngemäß gelten die weiteren Ausführungen auch für die anderen Wicklungsteil­ anordnungen 32 und 33 sowie deren Kernschenkel 4 bzw. 45.The choice of rectangular cross-sections for the windings 35 to 40 and the core legs 44 to 46 enables a particularly compact structure of the transformer 1 a. The transformer 1 A can be optimized in terms of material costs. For further explanation, in particular the winding part arrangement 34 and in particular also the upper voltage winding 37 and the core leg 46 which surrounds the winding part arrangement 34 is discussed. Analogously, the other statements also apply to the other winding part arrangements 32 and 33 and their core legs 4 and 45 .

Bei der Optimierung wird die Gesamtbreite B3 eingestellt. Geht man davon aus, dass die Querschnittsfläche der Kern­ schenkel 44, 45, 46 jeweils konstant bleiben soll, so nimmt mit sinkender Gesamtbreite B3 die Länge L2 des Kernschenkels 46 und damit auch die Länge L1 der Oberspannungswicklung 37 sowie die entsprechende Abmessung der Unterspannungswicklung 40 zu. Dadurch nimmt mit sinkender Gesamtbreite B3 die Menge des verwendeten Kernmaterials ab, weil die sich über die Ge­ samtbreite B3 erstreckenden Joche des Transformatorkernes 47 (entsprechend den in Fig. 1 dargestellten Jochen 9A und 9B des Transformatorkerns 9) kürzer werden. Gleichzeitig nimmt jedoch die Menge des verwendeten Leitermaterials, aus denen die Wicklungsleiter der Wicklungen 37 und 40 jeweils gebildet werden zu, weil die Länge L1 der Oberspannungswicklung 37 und die entsprechende Abmessung der Wicklung 40 zunimmt. Die Ma­ terialmengen für das Wicklungsleitermaterial und das Kernma­ terial verhalten sich also gegenläufig bei sich ändernder Ge­ samtbreite B3.The total width B3 is set during the optimization. Assuming that the cross-sectional area of the core leg 44 , 45 , 46 should remain constant, the length L2 of the core leg 46 and thus also the length L1 of the high-voltage winding 37 and the corresponding dimension of the undervoltage winding 40 increases with decreasing overall width B3 , As a result, the amount of core material used decreases as the overall width B3 decreases, because the yokes of the transformer core 47 (corresponding to the yokes 9 A and 9 B of the transformer core 9 shown in FIG. 1) extending over the total width B3 become shorter. At the same time, however, the amount of conductor material used, from which the winding conductors of the windings 37 and 40 are each formed, increases because the length L1 of the high-voltage winding 37 and the corresponding dimension of the winding 40 increases. The material quantities for the winding conductor material and the core material therefore behave in opposite directions with a changing total width B3.

Da davon auszugehen ist, dass für eine bestimmte Mengenein­ heit des Kernmaterials und der gleichen Mengeneinheit des Leitermaterials der Wicklungen unterschiedliche Kosten anfal­ len, lassen sich die Gesamtbreite B3 und damit die Maße B1 und B2, L1 und L2 und die entsprechenden Abmessungen der Un­ terspannungswicklung 40 sowie die entsprechenden Abmessungen der Wicklungsteilanordnungen 32 und 33 so wählen, dass die Gesamtkosten für das Leitermaterial und das Kernmaterial am geringsten sind.Since it can be assumed that different costs are incurred for a certain unit of quantity of the core material and the same unit of quantity of the conductor material of the windings, the overall width B3 and thus the dimensions B1 and B2, L1 and L2 and the corresponding dimensions of the undervoltage winding 40 and the corresponding dimensions of the winding subassemblies 32 and 33 so that the total costs for the conductor material and the core material are the lowest.

Allerdings weisen bei dieser rechteckigen Ausgestaltung die Wicklungsteilanordnung 32 und 33 bzw. 33 und 34 speziell de­ ren Oberspannungswicklungen 35 und 36 bzw. 36 und 38 große einander zugewandte Flächen 50 und 51 bzw. 52 und 53 auf, über die die Oberspannungswicklungen 35 bis 37 jeweils Wärme zur jeweils gegenüberliegenden Oberspannungswicklungen 35 bis 37 abgeben. Durch die Anordnung der Kühlelemente 48 und 49 jeweils genau zwischen den Wicklungsteilanordnungen 32 und 34 werden die Wicklungsteilanordnungen 32 bis 34 gegeneinander thermisch abgeschirmt und die jeweils von den Oberspannungs­ wicklungen 35 bis 37 abgegebene Wärme von den Kühlelementen 48 und 49 aufgenommen und an die Kühlluft 19 abgegeben. Durch diese thermische Abschirmung kann die Breite B3 des Transfor­ mators 1A kleiner gewählt werden als ohne das Vorsehen sol­ cher Kühlelemente 48 und 49, da dann der jeweilige Abstand zwischen den Wicklungsteilanordnungen 32 bis 34 bzw. deren Oberspannungswicklungen 35 und 36 bzw. 36 und 37 größer ge­ wählt werden müssen, damit ein Durchströmen mit Kühlluft 19 allein zu deren Kühlung im Nennbetrieb ausreicht und eine un­ zulässig hohe Erwärmung der Oberspannungswicklungen 35 bis 37 vermieden ist.However, in this rectangular configuration, the winding subassembly 32 and 33 or 33 and 34 specifically de ren high-voltage windings 35 and 36 or 36 and 38 on large mutually facing surfaces 50 and 51 or 52 and 53 , through which the high-voltage windings 35 to 37, respectively Dissipate heat to the opposite high-voltage windings 35 to 37 . Due to the arrangement of the cooling elements 48 and 49 in each case exactly between the winding subassemblies 32 and 34 , the winding subassemblies 32 to 34 are thermally shielded from one another and the heat emitted by the high-voltage windings 35 to 37 is absorbed by the cooling elements 48 and 49 and released to the cooling air 19 , This thermal shield the width of 1 A can be made smaller than without the provision sol cher cooling elements 48 and 49, since then, the respective distance between the coil sub-assemblies 32 to 34 or the high-voltage windings 35 and 36 or 36 and 37 B3 of the transfor mators Larger ge must be selected so that a flow of cooling air 19 is sufficient to cool them in nominal operation and an unacceptably high heating of the high-voltage windings 35 to 37 is avoided.

Die Optimierung der Breite B3 ist selbstverständlich auch bei Wicklungsteilanordnungen mit einem anderen nicht kreisförmi­ gen Querschnitt, beispielsweise elliptischem Querschnitt, möglich.The optimization of the width B3 is of course also with Winding part arrangements with another non-circular cross-section, for example elliptical cross-section, possible.

Die Wicklungen 10 bis 15 sowie 35 bis 40 können jeweils als selbsttragende Wicklung mit einer Trockenisolation ausgebil­ det sein. Als Isoliermaterial kommt dabei insbesondere Gieß­ harz oder Klebharz zum Einsatz; auch kann Glasfasermaterial zur Isolierung verwendet werden.The windings 10 to 15 and 35 to 40 can each be ausgebil det as a self-supporting winding with dry insulation. Casting resin or adhesive resin in particular is used as the insulating material; glass fiber material can also be used for insulation.

Claims (6)

1. Elektrische Wicklungsanordnung (2, 2a) mit zumindest zwei nebeneinander angeordneten Wicklungsteilanordnungen (3, 4; 32, 33), die Bestandteile eines Transformators (1, 1A) sind und jeweils einen Kernschenkel (6, 5,; 44, 45) eines geschlossenen Transformatorkerns (9; 47) umschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass im Fenster (30) des geschlossenen Transformatorkerns (9; 47) zwischen den Wicklungsteilanordnungen (3, 4; 32, 33) ein Kühl­ element (20; 48) angeordnet ist.1. Electrical winding arrangement ( 2 , 2 a) with at least two winding sub-arrangements ( 3 , 4 ; 32 , 33 ) arranged next to one another, which are components of a transformer ( 1 , 1 A) and each have a core leg (6, 5 ,; 44, 45 ) enclose a closed transformer core ( 9 ; 47 ), characterized in that a cooling element ( 20 ; 48 ) is arranged in the window ( 30 ) of the closed transformer core ( 9 ; 47 ) between the winding part arrangements ( 3 , 4 ; 32 , 33 ) , 2. Elektrische Wicklungsanordnung (2, 2a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsteilanordnungen (3, 4,; 32, 33) unter Belassung eines Spalts (22) nebeneinander angeordnet sind, und dass Kühlele­ ment (20) als Kühlplatte ausgebildet ist, die den Spalt (22) in zwei Teilspalten (22A, 22B) teilt.2. Electrical winding arrangement ( 2 , 2 a) according to claim 1, characterized in that the winding sub-assemblies (3, 4 ,; 32, 33) are arranged side by side leaving a gap ( 22 ), and that Kühlele element ( 20 ) as a cooling plate is formed, which divides the gap ( 22 ) into two sub-columns ( 22 A, 22 B). 3. Elektrische Wicklungsanordnung (2, 2a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (20) Kühlkanäle (28) zur Durchströmung mit einem Kühlfluid (19) aufweist.3. Electrical winding arrangement ( 2 , 2 a) according to claim 2, characterized in that the cooling plate ( 20 ) has cooling channels ( 28 ) for the flow of a cooling fluid ( 19 ). 4. Elektrische Wicklungsanordnung (2, 2a) nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (48) vollständig aus elektrischem Isolierstoff besteht.4. Electrical winding arrangement ( 2 , 2 a) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling element ( 48 ) consists entirely of electrical insulating material. 5. Elektrische Wicklungsanordnung (2, 2a) nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (20) aus Metall mit einem elektrischen Isolier­ stoff als Überzug gebildet ist.5. Electrical winding arrangement ( 2 , 2 a) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling element ( 20 ) is formed from metal with an electrical insulating material as a coating. 6. Elektrische Wicklungsanordnung (2, 2a) nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (48) vollständig aus einem Metall gebildet ist.6. Electrical winding arrangement ( 2 , 2 a) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling element ( 48 ) is formed entirely from a metal.