DE2813011A1 - Feststehende elektrische induktionsvorrichtung - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine feststehende elektrische Induktionsvorrichtung, d. h. eine elektrische Induktionsvorrichtung mit feststehenden, also unbeweglichen Teilen. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise Transformatoren, Drosselspulen oder dergleichen. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Wicklungsaufbau für eine solche Induktionsvorrichtung, der mit einer Kühlanordnung versehen ist.

Für feststehende elektrische Induktionsvorrichtungen kennt man bereits Wicklungsaufbauten, bei denen eine ringförmige Wicklungsanordnung von einer Vielzahl von vertikal übereinander angeordneten Wicklungseinheiten gebildet wird. Die Anordnung ist in einem Ringraum angeordnet, der zwischen einem inneren Isolationszylinder und einem äußeren Isolationszylinder gebildet wird, so daß eine inn°re und eine äußere Bahn gebildet wird, die es ermöglichen, daß Kühlmittel in gasförmiger oder flüssiger Phase in Vertikalrichtung im Naturumlauf strömt. Derartige Wege werden im- folgenden als vertikale Kühlkanäle bzw. vertikale Kühlmittelkanäle bezeichnet. Die Nickiungseinheiten sind im Abstand voneinander angeordnet, so daß zwischen benachbarten Wicklungseinheiten horizontale Kühlkanäle gebildet werden, die mit dem inneren und äußeren vertikalen Kühlkanal in Verbindung stehen. Bei einer solchen Anordnung der Kühlkanäle allein ist die Strömung des Kühlmittels in den Kühlkanälen zu mäßig, um den gewünschten Kühlungseffekt für die Wicklungsanordnung zu erreichen. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Kühlmittel im Naturumlauf strömt. Zur Beseitigung dieses Nachteils hat man eine Vorrichtung mit Naturumlauf vorgeschlagen, bei der die Wicklungseinheiten, welche die Wicklungsanordnung bilden, in zwei konzentrischen Untereinheiten unterteilt sind, wodurch ein dazwischenliegender vertikaler Kanal gebildet wird, der sich vertikal in Axialrichtung der Wicklungsanordnung zwischen den inneren und

äußeren Wicklungsuntereinheiten erstreckt. Ein solcher vertikaler Kühlmittelzwischenkanal trägt dazu bei, die Temperatur im Mittelabschnitt der Wicklungseinheiten abzusenken. Der Kühlmittelstrom in den horizontalen Kanälen bleibt jedoch noch auf einem niedrigen Wert, so daß die Temperatur in den Mittelabschnitten der unterteilten Wicklungsuntereinheiten lokal erhöht ist. Die Anzahl der vertikalen Zwischenkanäle kann durch entsprechende Unterteilungen der scheibenförmigen Wicklungseinheiten gesteigert werden. Dies führt jedoch zu einer größeren Breite der Wicklungseinheiten und somit auch der Wicklungsanordnung, wodurch man für eine gegebene Kapazität bzw. für ein gegebenes Leistungsvermögen vergrößerte Abmessungen und einen großen Platzbedarf für die feststehende elektrische Induktionsvorrichtung erhält.

Bei Vorrichtungen mit Zwangskühlung hat man vorgeschlagen, den ganzen Kühlungsbereich in mehrere Abschnitte zu unterteilen, wobei in jedem der Abschnitte ein Strömungsdeflektor oder eine Leitplatte angeordnet wird, um dadurch den Kühlmittelstrom in einer Zick-zack-Strömung durch jeden Kühlbereich zu leiten. Diese Versuche haben jedoch nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen geführt. Wicklungseinheiten, welche die Wicklungsanordnung bilden, können nicht gleichförmig gekühlt werden. Dadurch besteht die Gefahr eines anomalen lokalen Temperaturanstiegs in den jeweiligen Kühlbereichen, durch den möglicherweise das verwendete Isolationsmaterial der Wicklungsanordnung geschädigt werden kann, wodurch die Lebensdauer der Induktionsvorrichtung reduziert wird. Um diese Schwierigkeiten beim Kühlen der Wicklungsanordnung auszuschließen, hat man eine Induktionsvorrichtung mit einer niedirgen Stromdichte in den einzelnen, die Wicklung bildenden Leitern verwendet oder die Wicklungsanordnung so ausgelegt und hergestellt, daß ein unerwünschter lokaler Temperaturanstieg in den. Bereichen verhindert wird,, in denen aller Voraussicht nach die Strömung des Kühlmittels am langsamsten ist. Derartige Maßnahmen führen su beträchtlich erhöhten

Abmessungen und zu einem großen Platzbedarf bei der Wicklungsanordnung und somit bei der Induktionsvorrichtung für ein gegebenes Leistungsvermögen.

Bekanntlich kann die Anzahl der Deflektorplatten, die den Kühlmittelstrom zick-zack-förmig strömen lassen, gesteigert v/erden, oder können zusätzlich StrömungsJustierungselemente mit einer ähnlichen Funktion wie die Deflektorplatte vorgesehen werden, um einen Kühlmittelstrom zu erhalten, der so gleichförmig wie möglich ist. Derartige Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß der Fluiddruckverlust der Strömung stark reduziert ist. Außerdem wird die Anordnung der Kühlmittelkanäle sehr kompliziert, wobei es schwierig wird, die Kompatibilität der Wicklungsanordnung mit einer benachbarten anderen Wicklung, beispielsweise einer zylindrischen Wicklung, bezüglich der Verteilung des Kühlmittelstroms zu erhalten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Wicklungsaufbau für eine feststehende elektrische Induktionsvorrichtung zu schaffen, bei dem die Nachteile der bekannten Wicklungsaufbauten vermieden sind und der ein gleichförmiges wirksames Kühlen dadurch ermöglicht, daß der Kühlmittelstrom in den horizontalen Kühlkanälen erhöht wird, wodurch ein lokaler Temperaturanstieg unterdrückt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Wicklungsaufbau für eine feststehende elektrische Induktionsvorrichtung geschaffen, der in einem Raum angeordnet ist, der zwischen einem Paar von inneren und äußeren durchgehenden Isolationswänden angeordnet ist, die ihrerseits in einem Behälter so vorgesehen sind, daß sie die vertikale Achse des Behälters geineinsam umschließen und dadurch zwischen sich einen Raum bilden. Zwischen der Wicklungsanordnung und der inneren Isolationswand wird ein innerer vertikaler Kühlmittelkanal gebildet. Zwischen der Wicklungsanordnung und der äußeren Isolierwand wird ain äußerer Kühlmittelkanal gebildet. Die

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Wicklungsanordnung besteht aus einer Vielzahl von flachen Wicklungseinheiten, die aufeinander in Vertikalrichtung gestapelt sind. In vorgegebenen Abständen ist eine Trennung vorhanden, so daß horizontale Kühlmittelkanäle zwischen vertikal benachbarten Wicklungseinheiten gebildet werden. Der innere und der äußere vertikale Kühlmittelkanal stehen miteinander über die horizontalen Kühlmittelkanäle in Verbindung.

Erfindungsgemäß wird eine Vielzahl von Strömungssteuerelementen für das Kühlmittel vorgesehen, die getrennt voneinander in wenigstens einem der Kanäle, bestehend aus dem inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal, so angeordnet sind, daß eine horizontale Querschnittsfläche des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals periodisch mit einer Teilung von nP in Vertikalrichtung verringert wird, wobei η eine ganze Zahl ist, die nicht kleiner als 2 ist, und P eine Teilung der Wicklungseinheit längs der Vertikalrichtung darstellt.

Jede der Itficklungseinheiten kann in wenigstens zwei Wicklungsuntereinheiten, nämlich eine innere und eine äußere, unterteilt werden, die konzentrisch zueinander in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind, wodurch zusätzlich ein dazwischenliegender vertikaler Kühlmittelkanal zwischen den vertikal übereinanderliegenden inneren tiicklungsuntereinheiten und in vertikal übereinanderliegenden äußeren Wicklungsuntereinheiten gebildet wird. Die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel sind nur in dem dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanal so angeordnet, daß die Strömungsquerschnittsfläche mit einer Teilung von nP in der beschriebenen Weise periodisch verringert wird.

Anhand der Zeichnungen werden zum Stand der Technik gehörende sowie erfindungsgemäße Ausführungsformen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 bis 6 in Teilschnittansichten Wicklungsaufbauten von feststehenden elektrischen Induktionsvorrichtungen,

Fig. 7 in einer Teilansicht perspektivisch einen Hauptabschnitt eines Ringwicklungsaufbaus für einen Transformator in erfindungsgemäßer Ausführung,

Fig. 8 schematisch einen Längsschnitt in der Ebene OAAO von Fig. 8,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Wicklungsaufbau eines Transformators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ,

Fig. 1o in einem Diagramm den Fluiddruckverlust der Kühlmittelmengenströme,

Fig. 11 schematisch in einem Längsschnitt eine dritte Ausführungsform eines Wicklungsaufbaus für einen Transformator,

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 11,

Fig. 13 in einer Ansicht wie Fig. 12 eine Modifizierung des Aufbaus von Fig. 12,

Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie C-C von Fig. 11,

Fig. 15 schematisch in einem Längsschnitt eine Modifizierung des Aufbaus von Fig. 8,

Fig. 16 schematisch in einem Längsschnitt eine Modifizierung des Wicklungsaufbaus von Fig. 9,

Fig. 17 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Ringwicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß einer vierten Ausführungsform,

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Fig. 18 einen Längsschnitt längs der Ebene ODDO von Fig. 17,

Fig. 19 schematisch in einem Längsschnitt einen Wicklungsaufbau eines Transformators gemäß einer fünften Ausführungsform,

Fig. 2o schematisch im Längsschnitt eine Modifizierung des Aufbaus von Fig. 18,

Fig. 21 schematisch im Längsschnitt eine Modifizierung des Aufbaus von Fig. 19,

Fig. 22, 23, 24 und 25 schematisch Stirnansichten weiterer Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung,

Fig. 26, 27 und 28 in perspektivischen Teilansichten Haltebänder für Strömungssteuerungselemente in den Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung,

Fig. 29 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Wicklungsaufbaus eines Transformators gemsf einer sechsten Ausführungsform,

Fig. 3o schematisch einen Längsschnitt längs der Ebene OEEO von Fig. 29,

Fig. 31 schematisch einen Längsschnitt eines Wicklungsaufbaus eines Transformators gemäß einer siebten Ausführungsform,

Fig. 32 schematisch im Längsschnitt eine Modifizierung des Wicklungsaufbaus von Fig. 3o,

Fig. 33 schematisch im Längsschnitt eine Modifizierung des Wicklungsaufbaus von Fig. 31,

Fig. 34 und 35 perspektivisch Ausführungsformen von Strömungssteuerungselementen, die bei den erfindungsgemäßen Wicklungsaufbauten verwendet werden,

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Fig. 36 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Wicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß einer achten Ausfuhrungsform,

Fig. 37 einen Querschnitt durch den Wicklungsaufbau von Fig. 36,

Fig. 38 einen Längsschnitt längs der Linie F-F von Fig„ 37,

Fig. 39 einen Längsschnitt längs der Linie G-G von Fig. 38 zur Darstellung des Kühlinittelströmungsverlaufes ,

Fig. 4o perspektivisch in einer Teilansicht ein Halteband mit Abstandselementen für die Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung,

Fig. 41 schematisch im Querschnitt einen Wicklungsaufbau für einen Transformator gemäß einer neunten Ausführungsform,

Fig. 42 einen Längsschnitt längs der Linie H-H von Fig. 41,

Fig. 43 einen Schnitt längs der Linie I-I von Fig. 42 zur Darstellung des Kühlmittelströmungsverlaufes,

Fig. 44 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Wicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß einer zehnten Ausführungsform,

Fig. 45 schematisch einen Längsschnitt in der Ebene OJJO von Fig. 44,

Fig. 46 und 47 in Längsschnitten schematisch weitere Ausführungsformen von Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung,

Fig. 48 perspektivisch in einer Teilansicht einen Hauptabschnitt eines Wicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß einer elften Ausführungsform,

Fig. 49 und 5o Längsschnitte längs vertikaler Zwischenkühlkanäle bei weiteren Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung und

Fig. 51 und 52 perspektvisch in Teilansichten Haltebänder zum Festlegen von Strömungssteuerungselementen für die erfindungsgemäßen Wicklungsaufbauten.

Fig. 1 zeigt den einfachen Aufbau einer bekannten Wicklungsanordnung für einen feststehenden Induktionsapparat bzw. für eine Induktionsvorrichtung ohne bewegliche Teile, die auch als statische Induktionsvorrichtung bezeichnet werden kann, beispielsweise ein Transformator eine Drosselspule oder dergleichen, in einem Teillängsschnitt, wobei der andere Hälftenabschnitt der Wicklung, der symmetrisch zur vertikalen Achse der Wicklung ist, weggelassen ist. Der In Fig. 1 gezeigte Wiclungsaufbau unterliegt gewöhnlich einer natürlichen Kühlung. Die feststehende Induktionsvorrichtung hat einen äußeren Isolationszylinder 14 und einen inneren Isolationszylinder 16, die zwischen sich eine Ringkammer bilden, in der die Wicklungsanordnung bzw. der Wicklungsaufbau aufgenommen ist. Die Wicklungsanordnung setzt sich aus einer Vielzahl von scheibenartigen ringförmigen Wicklungs- bzw. Windungseinheiten zusammen, die um die Achse der Wicklungsanordnung vertikal zueinander fluchtend ausgerichtet sind. Jede der Wicklungseinheiten wird von Wicklungsleiterdrähten 12 gebildet. Die Wicklungseinheiten 1o sind vertikal im Abstand voneinander mittels horizontaler, nicht gezeigter Abstandselemente angeordnet, wodurch eine Vielzahl von horizontalen Kühlkanälen 18 zwischen benachbarten Wicklungseinheiten gebildet wird. Die Innenseiten, d. h. in Fig. 1 die rechte Seite, aller Windungseinheiten 1o sind im Abstand von der Innenwand des inneren IsolationsZylinders 14 mittels vertikal vorgesehener Halterungs- und Abstandselemente (nicht gezeigt) angeordnet, wodurch ein innerer vertikaler Kühlkanal 24 gebildet wird, der sich vertikal um die Achse der Wicklungsanordnung herum

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erstreckt. In ähnlicher Weise sind die Außenseiten, d. h. in Fig. 1 die linke Seite, aller Wicklungseinheiten 1o im Abstand von dem. äußeren Isolationszylinder 16 angeordnet, wodurch ein weiterer vertikaler Kühlkanal oder Weg 22 gebildet wird.

Bei einer solchen Anordnung der Kühlkanäle oder -wege kann ein Kühlfluid in flüssiger oder gasförmiger Phase, was von dem speziellen Einsatz der Induktionsvorrichtung abhängt, in die durch Pfeile angezeigten Richtungen strömen, wenn die Temperatur der einzelnen Wicklungseinheiten 1o während des Betriebs der Vorrichtung ansteigt. Die Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels in den horizontalen Kühlkanälen 18 sind sehr niedrig, da das Kühlmittel aufgrund der natürlichen Zirkulation eher durch die vertikalen Kanäle 22 und 24 strömt. Demzufolge steigt die Temperatur der Mittelabschnitte der einzelnen Wicklungseinheiten 1o lokal an, was die Gefahr mit sich bringt, daß diese Mittelabschnitte überhitzt werden. Diese Gefahr kann dadurch beseitigt werden, daß der Querschnitt der horizontalen Kühlkanäle 18 vergrößert wird. Dies bedeutet jedoch, daß die Größe und Abmessung der Wicklungsanordnung bzw. des Wicklungsaufbaus nachteilig ansteigt.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man einen Wicklungsaufbau gemäß Fig. 2 vorgeschlagen, der sich von dem von Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß jede der Wicklungseinheiten 1o in eine Vielzahl von konzentrischen Wicklungsuntereinheiten unterteilt wird, beispielsweise in zwei Untereinheiten 1oa und 1ob. Dadurch wird ein mittlerer vertikaler Kühlmittelkanal 36 geschaffen. Ein solcher zusätzlicher Kühlmittelkanal 36 wirkt sicherlich so, daß die Temperatur der Mittelbereiche der einzelnen Wicklungseinheiten, in denen der Vertikalkanal 36 ausgebildet ist, reduziert wird. Dennoch bleibt der Mengenstrom des Kühlmittels in den horizontalen Kühlmittelkanälen 18a und 18b extrem niedrig, wie dies bei der Kühlmittelkanalanordnung von Fig. 1 der Fall ist» Demzufolge wird die Temperatur der Mittelabschnitte der unterteilten Wicklungsuntereinheiten 1oa

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und lob lokal erhöht. Natürlich kann eine noch wirksamere Kühlung dadurch bewirkt werden, daß die Anzahl der Wicklungseinheiten, beispielsweise der Wicklungseinheiten 1oa und 1ob, und somit die Anzahl der vertikalen Kühlmittelkanäle erhöht wird. Eine Steigerung der Anzahl der vertikalen Kühlmittelkanäle bringt so eine bessere Wirkung, jedoch werden der Durchmesser der Wicklungseinheit 1o und somit die Größe der gesamten Wicklungsanordnung in unerwünschter Weise vergrößert.

Zur Verbesserung des Wicklungsaufbaus von Fig. 2 hat man den in Fig. 3 gezeigten vorgeschlagen. Bei diesem Wicklungsaufbau ist jede der Wicklungseinheiten 1o in eine vorher festgelegte Anzahl von Wicklungsuntereinheiten, bei dem gezeigten Aufbau in zwei Wicklungsuntereinheiten 1oc und Iod, unterteilt, wodurch zusätzliche vertikale Kanäle 38 in einem Zick-zackförmigen Muster in Axialrichtung gebildet werden. Bei dieser Anordnung der Kühlmittelkanäle wird der Kühlmittelstrom durch die zick-zack-förmigen vertikalen Kanäle 38 durch die breitere Wicklungsuntereinheit 1oc gestört und in die Horizontalkanalabschnitte 18c und 18d abgelenkt. Wenn der Mengenstrom des Kühlmittels insgesamt niedrig ist, wie dies bei einer Transformatorwicklung mit natürlicher Zirkulation der Fall ist, ist der Mengenstrom in dem zick-z^k-förmigen vertikalen Kanal 38 so niedrig, wie der Mengenstrom in den Horizontalkanälen 18, was zu einem stark reduzierten Mengenstrom in dem Horizontalkanalabschnitt führt, der unter den WicklungsUntereinheiten Iod Heat , cü-^e eine kleinere Breite haben. Demzufolge kommt der Kühlmittelstrom in dem Horizontalkanalabschnitt 18d, der der unter der engen Spuleneinheit Iod liegt, zur Ruhe oder wird sehr langsam, wodurch die Temperatur an einem Mittelabschnitt der unterteilten Wicklungsuntereinheit Iod lokal ansteigt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, müssen die Kühlmittelkanäle und somit auch der Wicklungsaufbau selbst sehr groß sein.

Der in Fig. 4 gezeigte Wicklungsaufbau unterliegt einer Zwangskühlung. Die einzelnen Wicklungseinheiten 1o sind in eine

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Vielzahl von Wicklungsabschnitten gruppiert, von denen jeder eine vorgegebene Anzahl von Wicklungseinheiten 1o sowie Leitplatten oder Deflektoren zum Steuern des Kühlmittelstroms für jeden Wicklungsabschnitt aufweist. Der Aufbau von Fig. 4 wird bei einer Induktionsvorrichtung mit verstärkter Kühlung verwendet. Die Kühlung der Wicklungsanordnung erfolgt dadurch, daß der Kühlmittelstrom von dem inneren vertikalen Kühlmittelkanal 2o zu dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 und dann zurück zu diesem in einem zick-zack- oder meanderförmigen Muster geführt wird, in einem Wicklungsabschnitt wird eine vorgegebene Anzahl von Wicklungseinheiten 1o, bei dem gezeigten Beispiel fünf Wicklungseinheiten, gruppiert, wobei die Leit- oder Ablenkplatten 32 und 36 so angeordnet sind, daß sie abwechselnd Einlaß- und Auslaßöffnungen 28 und 3o an dem inneren und an dem äußeren vertikalen Kühlkanal 2o bzw. 22 für jeden Wicklungsabschnitt bilden, so daß der Kühlmittelstrom durch die horizontalen Kühlmittelkanäle 18 von einem der vertikalen Strömungskanäle 2o und 22 zum anderen in einem Wicklungsabschnitt und umgekehrt in dem darauffolgenden Abschnitt usw. geführt wird.

Diese Art der Kühlung der Wicklungsanordnung ist sicherlich eine Verbesserung gegenüber der Anordnung von Fig. 1. Es bleibt jedoch noch das Problem zu lösen, daß in jedem der Wicklungsabschnitte, die zwischen den Leit- und Deflektorplatten 32 und 34 angeordnet sind, die unteren Wicklungseinheiten 1o, die sich in der Nähe der Einlaßöffnung des Kühlmittelstroms befinden, verglichen mit der oberen Wicklungseinheit 1o, die sich in der Nähe der Auslaßöffnung des Kühlmittelstroms befindet, nicht ausreichend gekühlt werden. Insbesondere unterscheiden sich die Kühlmittelmengenströme in den horizontalen Kühlmittelkanälen 18, die bei den Kühlmitteleinheiten 1o gebildet werden, welche zwischen den Deflektorplatten 32 und 34 angeordnet sind, voneinander. Demzufolge ist die Kühlmittelmengenstromverteilung in einem einzigen Wicklungsabschnitt nicht gleichförmig, wie dies durch

die gestrichelten Linien von Fig. 4 dargestellt ist. Die Kühlmittels trommenge im oberen Teil des Wicklungsabschnittes ist beträchtlich größer als im unteren Teil. Aus diesen Gründen kann eine gleichförmige Kühlwirkung und eine gleichförmige Temperatur der einzelnen Wicklungseinheiten 1o der Wicklungsanordnung auch dann nicht erreicht werden, wenn das Kühlmittel zick-zack-förmig oder meanderförmig aufgrund der Deflektorplatten 32 und 34 strömt. Dies hat zur Folge, daß die Gefahr eines anomalen Temperaturanstiegs besteht, der lokal in den gruppierten Windungsabschnitten auftreten kann, wodurch das verwendete Isoliermaterial beschädigt und gegebenenfalls die Lebensdauer der Wicklungsanordnung verkürzt werden kann.

Als weitere Versuche zur Erzielung eines gleichförmigen Kühlmittelstroms durch die Wicklungsanordnung kann die Anzahl der Leit- oder Deflektorplatten 32 und 34 zur Erzeugung der Zickzack-Strömung erhöht werden, und/oder es können Strömungssteuer ungse Immente verwendet werden, die eine ähnliche Funktion wie die Deflektorplatten haben. Diese Versuche führen jedoch zu sehr komplizierten Anordnungen der Kühlkanäle. Außerdem erhält man einen sehr starken Fluiddruckverlust. Zudem ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Bestimmung der Beziehungen zwischen der Scheibenwicklungsanordnung und einer anderen Wicklung, beispielweise einer zylindrischen Wicklung, die angrenzend daran angeordnet ist.

Der in Fig. 5 gezeigte Wicklungsaufbau ist gegenüber der Wicklungsanordnung von Fig. 4 dadurch verbessert, daß die Strömungsdeflektor- oder Leitplatten 32 und 34 im Aufbau von Fig. 4 weggelassen sind und statt dessen der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der einzelnen Wickiungseinheiten 1o abwechselnd erhöht und verringert sind, wodurch abwechselnd eine Steigerung und eine Reduzierung der Querschnittsfläche der inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanäle 2o und 22 in einein Zick-zack-Muster in Axialrichtung gesehen erreicht wird. Das heißt mit anderen Worten, daß die inneren Enden und die

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äußeren Enden der Wicklungseinheiten abwechselnd in den inneren und äußeren vertikalen Kanal 2o bzw. 22 vorstehen, während der übrige Aufbau im wesentlichen der Wicklungsanordnung von Fig. 1 entspricht. Bei dieser Anordnung der Kühlini ttelkanäle von Fig. 5 wird der Kühlmittelstrom durch die Verengung zwischen den inneren Enden der Wicklungseinheiten 1o, die in den inneren vertikalen Kanal 2o vorstehen, und der Innenwand des inneren Zylinders 14 sowie zwischen den äußeren Enden der Wicklungseinheiten 1o, die in den äußeren vertikalen Kanal 22 vorstehen, und der Innenwand des äußeren Zylinders 16 gebildet werden, gedrosselt, was zur Folge hat, daß in den Bereichen unter den vorstehenden Endabschnitten der Wicklungseinheiten ein hoher Fluiddruck herrscht, während in dem Bereich über den vorstehenden Endabschnitten der Wicklungseinheiten ein niedriger Fluiddruck herrscht, weil der Querschnitt der vertikalen Kanäle an den Bereichen, die über den vorstehenden Endabschnitten der Wicklungseinheiten liegen, vergrößert ist. Somit wird zwischen den Auslaßöffnungen und den Einlaßöffnungen der einzelnen horizontalen Kanäle 18 eine Druckdifferenz geschaffen. Unter dem Einfluß dieser Druckdifferenz und infolge einer zusätzlichen Zugwirkung aufgrund der Viskosität des Kühlmittels wird ein Kühlmittelstrom in den horizontalen Kanälen 18 induziert, wie er durch die Pfeile angezeigt ist.

Der beschriebene Wicklungsaufbau hat jedoch den Nachteil, daß im Falle eines Kurzschlusses der Wicklungsanordnung das elektrische Feld auf die vorstehenden Enden der Wicklungseinheiten konzentriert wird. Dadurch besteht die Gefahr, daß der Wicklungsaufbau zerstört wird, da die Enden der Wicklungseinheiten 1o abwechselnd vorstehen und bei jeder Wicklungsunterteilung versetzt sind. Wenn die mechanische Festigkeit gegen eine derartige Zerstörung gesteigert werden soll, muß das Volumen oder die Masse der Wicklungsanordnung notv/endigerv/'eise gesteigert werden. Eine verbesserte Kühlvirkung kann durch Steigerung der Projektion und des Versetzens der Wicklungseinheiten erreicht werden. Dann werden jedoch die

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Strömungsquerschnittsflächen der inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanäle 2o und 22 an den Verengungen sehr klein, wodurch der Kühlmittelstrom in Strömungsrichtung an jeder der Wicklungseinheiten gewendet wird, was einen erhöhten Strömungswiderstand und Druckverlust ergibt. Wenn somit die Kühlwirkung der Wicklungsanordnung durch Steigerung des Mengenstroms des Kühlmittels in den Horizontalkanälen 18 erhöht werden soll und gleichzeitig der Strömungswiderstand oder der Druckverlust auf einem vernünftigen Maß gehalten werden soll, wird der Wicklungsaufbau sehr platzraubend, so daß die Schaffung eines sehr kleinen Aufbaus von geringem Gewicht sowie eines Aufbaus mit großer Kapazität nicht möglich ist.

Es wurde deshalb der in Fig. 6 gezeigte Wicklungsaufbau geschaffen, bei dem gegenüber dem von Fig. 5, bei welchem die Endabschnitte der einzelnen Wicklungseinheiten 1o abwechselnd radial bei jeder Lage der Wicklungseinheiten vorstehen, die Wicklungseinheiten 1o alternativ mit äußeren und inneren Ringstromsteuerelementen 39 gleichförmiger Stärke oder gleichförmiger Vorsprungstiefe in Radialrichtung der Wicklung versehen sind, wodurch die Strömungsabschnitte der vertikalen inneren und äußeren Strömungskanäle 2o und 22 abwechselnd für jede Lage der Wicklungseinheiten 1o vergrößert und verkleinert werden. Bei einer derartigen Anordnung der Kühlmittelkanäle kann ein Kühlmittelstrom in den horizontalen Kühlkanälen 18 aus den gleichen Gründen induziert werden, wie sie anhand von Fig. 5 beschrieben sind. Die Strömungssteuerelemente 39 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Material. Bekanntlich wird ein Körper, der in den Strom eines Kühlmittels vorsteht, weitaus besser gekühlt, als ein nicht vorstehender Körper. Ein elektrisch isolierendes Material hat eine sehr niedrige thermische Leitfähigkeit, verglichen mit den Wick-" lungsleitern 12. Dementsprechend wird im Falle des Wicklungsaufbaus von Fig. 6 die zugehörige sehr hohe Kühlwirkung an den vorspringenden Strömungssteuerelementen 39 durch die geringe thermische Leitfähigkeit der Strömungssteuerelernente 39

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aufgehoben, wodurch die gesamte Kühlwirkung der Wicklungseinheiten 1o verschlechtert wird.

Um die Kühlwirkung zu erhöhen, kann das Steuerelement 39 hinsichtlich seiner radialen Stärke vergrößert werden, um die Versetzung zwischen den seitlichen Enden der Wicklungseinheiten zu steigern. Eine vergrößerte Dicke des Strömungssteuerelementes 39 führt jedoch zu einem entsprechend verringerten Strömungsquerschnitt im inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 2o bzw. 22, so daß sich die Strömung bei jeder der Wicklungseinheiten 1o dreht, was zu einem hohen Strömungswiderstand und einem Druckverlust führt.

Wenn die radiale Stärke des StrömungsSteuerelementes 39 verringert wird, können der Mengenstrom und somit der Kühleffekt etwas verbessert werden. Dies führt jedoch zu einer Stagnierung der Strömung oder zu einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit in den horizontalen Kühlmittelkanälen.

Man sieht, daß bei den Versuchen, den Kühlmittelmengenstrom in den horizontalen Kanälen zu steigern und dabei gleichzeitig den Strömungsverlust auf ein akzeptables Minimum herabzudrücken, Schwierigkeiten hinsichtlich einer Wicklungsanordnung geringer Größe und von geringem Gewicht sowie mit einer großen Kapazität bzw. mit einem großen Leistungsvermögen auftreten.

Erfindungsgemäß sollen nun diese Nachteile der bekannten und vorgeschlagenen Wicklungsaufbauten, wie sie im vorstehenden genannt sind_, vermieden werden.

Die in Fig. 7 gezeigte erfindungsgemäße Äusführungsform wird bei einem Transformator verwendet„ äer ein typisches Beispiel für eine induktionsvorriehtung mit unbeweglichen Teilen ist» Die Wicklungsanordnung für den Transformator hat ©inen inneren Zylinder 14 «ad ©inen äußeren Sylinder 1βο tischen dea

Zylindern ist eine Vielzahl von ringscheibenförmigen Wicklungseinheiten 1o, von denen jede von gewickelten Leitern 12 gebildet wird, im wesentlichen vertikal fluchtend in Axialrichtung angeordnet.

Zwischen benachbarten Wicklungseinheiten 1o werden jeweils horizontale Kühlmittelkanäle 18 gebildet, die voneinander in Axial- oder Vertikalrichtung mittels horizontaler Distanzstücke 4o im Abstand angeordnet sind. Zwischen den inneren Enden der Wicklungseinheiten und dem inneren Zylinder 16 wird unter Einsatz einer Vielzahl hochstehender vertikaler Distanzstücke 42, die längs des Innenumfangs der Wicklung angeordnet sind, ein innerer vertikaler Kühlmittelkanal 2o gebildet. In gleicher Weise wird zwischen den äußeren Enden der Wicklungseinheiten 1o und dem äußeren Zylinder 16 durch eine Vielzahl von vertikalen oder säulenförmig vorgesehenen Abstandsstücken 42, die längs des Außenumfangs der Wicklung angeordnet sind, ein äußerer Kühlmittelkanal 22 gebildet. Leitplatten (32 und in Fig., 2) , wie sie bei den bekannten Wicklungsaufbauten verwendet werden, um Kühlsegmente oder -zonen für mehrere Kühleinheiten zu bilden, damit das Kühlmittel in einem zick-zackförmigen Muster strömt, sind nicht vorhanden. Statt dessen sind Strömungssteuerelemente 44 nur im äußeren vertikalen Kanal 22 für jede zweite Wicklungseinheit oder jeweils für zwei axiale Lagen der Wicklungseinheiten 1o vorgesehen, die den äußeren Enden der zugeordneten Wicklungseinheiten im wesentlichen gegenüberliegen, wodurch die Krümmungsbreite des einzelnen äußeren vertikalen Kühlmit elkanals 22 in Umfangsrichtung abwechselnd für jede axiale Lage der Wicklungseinheiten 1o erhöht und verringert wird. Das heißt mit anderen Worten, daß die Querschnittsfläche der äußeren vertikalen Kühlmittelkanäle 22 in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung, d. h. in der Radialrichtung, aufeinanderfolgend und abwechselnd für jede axiale Lage der Wicklungseinheiten 1o vergrößert und verkleinert wird.

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Es wurde angenommen, daß jeder innere und äußere vertikale Kanal ein einzelner, ein zusammenhängendes Stück bildender Kanal und im wesentlichen von zylindrischer Gestalt ist. In Wirklichkeit sind der innere und äußere vertikale Kanal jedoch in eine Vielzahl innerer vertikaler Kanalsegmente 2oa und äußerer vertikaler Kanalsegmente 22a mittels der hochstehenden vertikalen Distanzstücke 42 unterteilt. Bei dem Wicklungsaufbau von Fig. 7 ist deshalb die Umfangsbreite der einzelnen vertikalen Kanalsegmente 22a so verengt, daß die Querschnittsfläche der vertikalen Kanalsegmente in Radialrichtung abwechselnd für die Wicklungseinheiten 1o mit der gezeigten axialen Teilung in Axialrichtung gesteigert und verringert wird.

Das Strömungssteuerelement 44 kann also aus einem elektrischen Isolationsmaterial hergestellt sein, beispielsweise aus Hartpappe oder dergleiche. Es wird durch den Eingriff an geeigneten Bauelementen des Wicklungsaufbaus getragen, beispielsweise an den horizontalen und/oder vertikalen Distanzelementen 4o, 42. Es kann auch mittels eines Bindemittels haftend befestigt werden.

Obwohl die StrömungsSteuerelemente 44 im Falle des Wicklungsaufbaus von Fig. 7 nur in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 angeordnet sind, können sie auch nur im inneren vertikalen Kühlmittelkanal 2o oder sowohl im inneren als auch im äußeren vertikalen Kanal 2o bzw. 22 angeordnet sein.

Wenn die StrömungsSteuerelemente wenigstens in einem der Kühlmittelkanäle, nämlich in dem inneren oder äußeren vertikalen Kühlmittelkanal, beispielsweise dem äußeren Kanal 22 gemäß . Fig. 7, für alle anderen Wicklungseinheiten 1o gegenüber den äußeren Enden der zugeordneten Wicklungseinheiten 1o angeordnet sind, um dadurch abwechselnd die ümfangsbreite des äußeren vertikalen Kanals 22 für jede der Wicklungseinheiten zu vergrößern oder zu verkürzen, wird ein Kühlmittelstrom in dem

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Wicklungsaufbau erreicht, wie er durch die Pfeile in Fig. 7 und 8 dargestellt ist, wobei Fig. 8 den in der Ebene OAAO von Fig. 7 liegenden Vertikalschnitt zeigt.

Im folgenden werden im einzelnen die Kühlmittelströme in dem Wicklungsaufbau der Figuren 7 und 8 beschrieben. Wenn das Kühlmedium oder das Kühlmittel in dem äußeren vertikalen Kanal 22 nach oben strömt, wie dies durch die Pfeile angezeigt ist, wird unter den Strömungssteuerelementen 44 infolge der Verengung oder der horizontalen Querschnittsfläche des äußeren vertikalen Kühlmittelkanals 22, wie sie durch die Strömungssteuerelemente 44 hervorgerufen wird, ein hoher Fluiddruck erzeugt, wodurch das Kühlmittel dazu gebracht wird, durch die horizontalen Kühlraittelkanäle 18 unter dem hohen Fluiddruck nach innen gerichtet, wie es durch die Pfeile angezeigt ist, zu strömen. Da die Geschwindigkeit oder der Mengenstrom des Kühlmittels, der durch den Abschnitt des vertikalen Kanals 22 hindurchgegangen ist, welcher durch das Strömungssteuerelement 44 verengt ist, erhöht ist, ist der Fluiddruck im Bereich über dem Strömungssteuerelement niedrig. Dies hat zur Folge, daß ein Kühlmittelstrom in Auswärtsrichtung in dem horizontalen Kanal 18 induziert wird, der über der Wicklungseinheit liegt, deren Strömungssteuerelement 44 unter der Saugwirkung steht. Diese Kühlmittelströme, die in den horizontalen Kanälen 18 nach innen und nach außen induziert v/erden, strömen, nachdem sie die zugeordneten Wicklungseinheiten 18 gekühlt haben, in dem inneren und äußeren vertikalen Kanal den Hauptkühlmittelströmen zugemischt weiter, wodurch die Wärme verteilt wird. Dieser Kühlzyklus wird wiederholt.

Auf diese Weise wird die Vielzahl der Wicklungseinheiten 1o, die zwischen dem inneren Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 16 angeordnet sind, wirksam und gleichförmig von den Kühlmittelströmen im inneren und äußeren vertikalen Kanal 2o bzw. 22 sowie durch die horizontalen Kühlmittelströme gekühlt, die von den Strömungssteuerelementen 44 erzeugt werden. Dadurch,

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daß die Richtung des Kühlmittelstroms in dem horizontalen Kanal 18, der über einer gegebenen Wicklungseinheit liegt, zu der Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem horizontalen Kanal unter der vorgegebenen Wicklungseinheit entgegengesetzt ist, kann eine gleichförmige Kühlung der Wicklungseinheit 1o erreicht werden.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, die sich von der Anordnung der Figuren 7 und 8 dadurch unterscheidet, daß die Strömungssteuerelemente 44 sowohl im inneren vertikalen Kanal 2o als auch im äußeren vertikalen Kanal 22 im wesentlichen den Enden jeder anderen der Wicklungseinheiten 1o in einem bezüglich des inneren und äußeren vertikalen Kanals 2o bzw. 22 zick-zack-förmig oder versetzten Muster gegenüberliegend angeordnet sind, wodurch abwechselnd die äußere und innere ümfangsbreite der vertikalen Kanäle 2o und 22 bei jeder Wicklungseinheit 1o erhöht und verringert wird» Wenn das Strömungssteuerelement 44 in dem inneren vertikalen Kühlmittelkanal dem inneren Ende einer bestimmten Wicklungseinheit 1o im wesentlichen gegenüberliegend vorgesehen ist, sind zwei Wicklungseinheiten 1o, die über bzw. unter der bestimmten Wicklungseinheit 1o vorgesehen sind, wobei die jeweiligen horizontalen Strömungskanäle 18 dazwischenliegen, mit den äußeren Strömungssteuerelementen 44 versehen, die in dem äußeren vertikalen Strömungskanal 22 im wesentlichen den anderen Enden der beiden Wicklungseinheiten 1o gegenüberliegend positioniert sind. Eine derartige abwechselnde Reihenfolge der Strömungssteuerelemente 44 wiederholt sich bei allen Wicklungseinheiten 1o. Mit der Anordnung der Strömungskanäle von Fig. 9 können der Kühlmittelstrom und somit die Kühlwirkung gegenüber dem Aufbau von Fig. 7 und 8 weiter verbessert werden.

Mit dem in Fig. 9 gezeigten Wicklungsaufbau wurden im Vergleich zu bekannten Wicklungsaufbauten Versuche ausgeführt, wobei die Strömungsablenkplatten gemäß Fig„ 4 verwendet wurden und die Wicklungseinheiten bei dem Aufbau abwechselnd in

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entgegengesetzten radialen Richtungen um eine Teilung bzw. um einen Abstand der Wicklungseinheiten abweichen, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Ergebnisse der Versuche sind in dem Diagramm von Fig. 1o logarithmisch aufgetragen. Man sieht die Verlustkennlinie, d. h. die Beziehung zwischen dem Mengenstrom Q des Kühlmittels und dem Druckverlust Ap für die vorstehend genannten drei Wicklungsaufbauten. Die bei der Versuchsmessung benutzte Wicklung hat neun Wicklungseinheiten, von denen jede eine radiale Breite von 1oo mm, eine axiale Höhe oder Stärke von 15 mm, eine Höhe des horizontalen Kühlmittelkanals, d. h. des Abstandes zwischen benachbarten Wicklungseinheiten, von 1o mm und einen Abstand zwischen dem inneren und äußeren Zylinder von 13o mm hat. Bei dem in Fig. gezeigten Wicklungsaufbau beträgt die radiale Breite eines jeden der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente 2oa, 22a 15 mm. Die jeweiligen Umfangslängen der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente, nämlich der Umfangsabstand zwischen gegenüberliegeneen Oberflächen von zv/ei benachbarten vertikalen Distanzstücken, die jedes Kanalsegment begrenzen, beträgt 9o mm bzw. 11o mm. Die Strömungssteuerelemente 44 stehen in Umfangsrichtung sowohl in die inneren als auch in die äußeren vertikalen Kanalsegmente um 13,5 mm bzw. 16,5 mm von den gegenüberliegenden Oberflächen der beiden benachbarten vertikalen Abstandsstücke der entsprechenden Segmente vor, so daß die jeweilige Umfangslänge periodisch auf 63 mm bzw. 77 mm reduziert wird.

Bei dem bekannten Aufbau von Fig. 4 haben die radiale Breite und die Umfangsbreite sowohl des inneren als auch des äußeren vertikalen Kanals die gleichen Abmessungen wie bei dem Wicklungsaufbau von Fig. 9. Die Leitplatten sind zwischen allen neun Wicklungseinheiten angeordnet.

Bei dem bekannten Wicklungsaufbau von Fig. 5 weichen die Wicklungseinheiten voneinander abwechselnd um 5 mm in Radialrichtung ab bzw. sind um 5 mm in Radialrichtung versetzt,

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während die radiale Breite der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente, welche die gleiche Umfangsbreite wie bei Fig. haben, von 17,5 mm auf 12,5 mm für jede Wicklungseinheit geändert ist.

In Fig. 1o stellen die Kurven A und B die Kennlinien der bekannten Wicklungsaufbauten von Fig. 4 bzw. 5 dar, während die Kurve C die Kennlinie des Wicklungsaufbaus von Fig. 9 zeigt, bei dem die Strömungssteuerelemente 44 in den inneren und äußeren vertikalen Kühlkanal um 13,5 mm bzw. 16,5 mm für jede der gegenüberliegenden Flächen der vertikalen Distanzstücke sowohl der inneren als auch der äußeren vertikalen Kanalsegmente vorstehen.

Im Falle des erfindungsgemäßen Aufbaus sind der Druckverlust und die Geschwindigkeit auf etwa ein Fünftel der Werte des bekannten Aufbaus von Fig. 4 und auf etwa die Hälfte der Werte des Wicklungsaufbaus von Fig. 5 reduziert. Wenn ein und dieselbe Druckdifferenz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Kühlmittelstroms aufrechterhalten wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Wicklungsaufbaus gemäß Fig. 9 etwa 3,5-mal so groß wie die das Aufbaus von Fig. 4 und etwa 1,7-mal so hoch wie die des Aufbaus von Fig. 5.

Fig. 11 bis 14 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der die Strömungssteuerelemente 44 in dem inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 2o bzw. 22 den horizontalen Distanzstücken 4o gegenüberliegend angeordnet sind, und zwar in einer abwechselnden Folge für jede v/eitere Wicklungseinheit 1o, wobei die Abstützung durch den geometrischen Eingriff mit den horizontalen oder vertikalen Distanzstücken 4o, 42 oder alternativ durch Festlegen bzw. Ankleben daran gewährleistet ist. Der verbleibende Aufbau entspricht dem von Fig. 7. Fig. 11 zeigt in einer Teilstirnansicht den Wicklungsaufbau. Fig. 12 zeigt einen Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 11, der den geometrischen Eingriff der Strömungssteuer-

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elemente 44 und der horizontalen und vertikalen Distanzstücke 4o und 42 erkennen läßt. Fig. 13 zeigt in einer ähnlichen Schnittansicht wie Fig. 12 Strömungssteuerelemente, die jeweils einstückig mit den horizontalen Distanzstücken ausgebildet und mit 46 bezeichnet sind. Fig. 14 zeigt einen Querschnitt längs der Linie C-C von Fig. 11.

Bei den in den Figuren 11 bis 14 gezeigten Wicklungsaufbauten erfolgt der Kühlmittelstrom von unten nach oben. Wenn das Kühlmittel durch den Kanalbereich hindurchgeht, der durch das Strömungssteuerelement 44 verengt oder eingeschränkt ist, nimmt die Geschwindigkeit des Kühlmittelstroms zu, wobei der Fluiddruck in dem Verengungsbereich niedrig wird. Als Folge davon strömt das Kühlmittel in dem horizontalen Kanal 18, der in dem verengten Bereich mündet, in die Richtung zu dem Bereich, der unter der Saugwirkung steht, was durch die Pfeile angedeutet ist. Wenn das Kühlmittel in den breiteren vertikalen Kanalbereich strömt, nachdem es durch den verengten Bereich hindurchgegangen ist, wird die Geschwindigkeit des Kühlmittelstroms verringert, wodurch der Fluiddruck in dem breiteren Bereich ansteigt. Somit wird in dem horizontalen Kanal 18, der in den breiteren Bereich des vertikalen Strömungskanals mündet, unter dem Rückdruck ein Kühlnittolstrom in der Richtung induziert, die zu der des breiteren Kanalbereichs entgegengesetzt ist. Die Kühlmittelströme in den horizontalen Kanälen 18, die in entgegengesetzten Richtungen strömen, werden, nachdem sie die zugeordneten Wicklungseinheiten 1o gekühlt haben, einem Hauptstrom in dem inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 2o, 22 zugesetzt, so daß die Wärme darin verteilt wird. Dieser Kühlzyklus wiederholt sich wie bei dem Aufbau von Fig. 9.

Bei den vorstehend beschriebenen Wicklungsaufbauten ist der Abstand bzw. die Teilung der Strömungssteuerelemente in Axialrichtung zweimal so groß wie der vertikale Abstand bzw. die vertikale Teilung P der Wicklungseinheiten 1o (also von

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Wicklungsunterkante bis Wicklungsunterkante), d. h. 2 P. Die vertikale Teilung der Strömungssteuerelemente kann jedoch auch andere Werte haben. Im Falle der Modifizierung von Fig. 15 beträgt die vertikale Teilung der Strömungssteuerelemente 44 beispielsweise 3 P, bei dem Aufbau von Fig. 16 4P, wobei im wesentlichen die gleiche Wirkung eintritt.

Fig. 17 und 18 zeigen weitere Wicklungsaufbauten gemäß der Erfindung, die sich von denen der Figuren 7 bis 16 im wesentlichen dadurch unterscheiden, daß die Strömungssteuerelemente 44 weder in Eingriff noch in Kontakt mit den vertikalen Distanzstücken 42 und den horizontalen Distanzstücken 4o stehen, sondern an einem Zwischenabschnitt zwischen benachbarten hochstehenden vertikalen Distanzstücken 42 angeordnet sind. Die Strömungssteuerelemente sind in der Mitte des Abschnittes eines jeden vertikalen Kühlmittelkanalsegmentes 22a positioniert, das den äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 bildet. Fig. zeigt einen Vertikalschnitt in der Ebene ODDO von Fig. 17. Ausgenommen den Unterschied hinsichtlich der örtlichen Anbringung der Strömungssteuerelemente, entspricht der übrige Aufbau dem von Fig. 7. Somit ist eine weitere Erläuterung nicht erforderlich. Die Positionen der Strömungssteuerelemente 44 in den benachbarten vertikalen Kanalsegmenten ist vorzugsweise in der Horizontalrichtung versetzt. In den einzelnen äußeren vertikalen Kanalsegmenten 22a sind die Strömungssteuerelemente 44 in dem Mittelabschnitt einer jeden zweiten Wicklungseinheit 1o oder mit einer Teilung angeordnet, die zweimal so groß ist wie die letztere, wobei die Anordnung im wesentlichen den äußeren Enden der zugeordneten Wicklungseinheiten 1o gegenüberliegend erfolgt, um die Strömungsquerschnittsfläche der einzelnen äußeren vertikalen Kanalsegmente 22a für jede vertikale Teilung der Wicklungseinheiten 1o zu ändern.

Das Strömungssteuerelement 44 kann aus einem elektrischen Isolationsmaterial hergestellt werden, beispielsweise aus Hartpappe. Die Befestigung der StrömungsSteuerelemente 44

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an der Wicklungseinheit 1o kann dadurch ausgeführt werden, daß die Strömungssteuerelemente 44 zuerst an ein Band 48 aus einem elektrischen Isolationsmaterial, beispielsweise aus Hartpappe, geklebt werden, wobei das Band eine Breite hat, die der vertikalen Strake der Strömungssteuerelemente entspricht. Anschließend wird das Band 48 um die Wicklungseinheit 1o herum befestigt.

Im Falle des in den Figuren 17 und 18 gezeigten Aufbaus sind die StrömungsSteuerelemente 44 nur in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 angeordnet. Sie können jedoch auch nur im inneren vertikalen Kühlmittelkanal 2o oder alternativ sowohl im inneren als auch im äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 2o bzw. 22 angeordnet werden.

Bei dem in den Figuren 17 und 18 gezeigten Aufbau sind die Strömungssteuerelemente 44 in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 bei jeder zweiten Wicklungseinheit 1o im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet, um den Strömungsquerschnitt der äußeren vertikalen Kanalsegmente 22a bei einer vertikalen Teilung zu verringern, die so groß ist, wie die der Wicklungseinheiten. Es werden Kühlmittelströme induziert, wie sie durch die Pfeile 17 und 18 veranschaulicht sind, wodurch man im wesentlichen die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform der Figuren 7 und 8 erhält.

Bei der in Fig. 19 gezeigten Modifizierung des Wicklungsaufbaus von Fig. 17 und 18 soll die Kühlwirkung weiter gesteigert werden. Für diesen Zweck sind die Strömungssteuerelemente 44 sowohl im inneren als auch im äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 2o bzw. 22 in abwechselnd versetzten vertikalen Positionen in abwechselnden Wicklungseinheiten 1o im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet. Dadurch werden die Strömungsquerschnitte der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente 2oa und 2ob für jede Wicklungseinheit 1o abwechselnd reduziert. Wenn ein bestimmtes Strömungssteuerelement 44 im wesentlichen

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dem inneren Ende einer bestimmten Wicklungseinheit 1o gegenüberliegend in einem bestimmten inneren vertikalen Kühlmittelkanalsegment 2oa angeordnet ist_f sind die Strömungssteuerelemente 44 der Wicklungseinheiten 1o, die angrenzend an die bestimmte Wicklungseinheit 1o angeordnet sind, in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanalsegment 22a, wobei die zugehörigen horizontalen Kanäle 18 dazwischenliegen, an Stellen angeordnet, die im wesentlichen dem äußeren Ende der jeweiligen Wicklungseinheiten 1o gegenüberliegen. Diese abwechselnde Anordnung der Strömungssteuerelemente wiederholt sich. Aufgrund dieses Aufbaus, bei dem die Strömungsquerschnitte der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente 2oa und 22a abwechselnd für jede der Wicklungseinheiten 1o verringert werden, kann das Kühlmittel unter günstigeren Bedingungen in dem oberen und unteren horizontalen Kanälen 18 der einzelnen Wicklungseinheiten 1o strömen. Dies führt zu einer Kühlwirkung, die verglichen mit der des Aufbaus der Figuren 17 und 18 erheblich verbessert ist. Die in Fig. 19 gezeigte Ausführungsform entspricht dem Wicklungsaufbau von Fig. 9.

Mit dem Wicklungsaufbau von Fig. 19 werden Versuche im Vergleich mit den bekannten Aufbauten der Figuren 4 und 5 durchgeführt, wobei die gleichen Abmessungen wie bei dem Versuch mit dem Wicklungsaufbau von Fig. 9 verwendet werden. Die erhaltenen Ergebnisse hinsichtlich der Kennlinienbeziehung zwischen Mengenstrom Q und dem Fluiddruckverlust bei P entsprechen im wesentlichen denen von Fig. 1o.

Bei den Wicklungsaufbauten von Fig. 17 bis 19 wird die Teilung der Strömungssteuerelemente 44 in Vertikalrichtung so gewählt, daß sie zweimal so groß wie die vertikale Teilung P der Wicklungseinheiten 1o ist, d. h. 2 P. Es ist jedoch auch möglich, andere Teilungswerte zu verwenden. So beträgt beispielsweise bei dem Aufbau von Fig. 2o die vertikale Teilung der Strömungssteuerelemente 44 3 P, während die Teilung von 4 P beim Wicklungsaufbau von Fig. 21 im wesentlichen die gleiche Wirkung hat.

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Obwohl nur eine vertikale Anordnung der Strömungssteuerelemente 44 jeweils für die inneren und die äußeren vertikalen Strömungssegmente 2oa und 22a vorgesehen sind, ist es möglich, zwei oder mehr vertikale Reihen von Strömungssteuerelementen 44 für jedes der Kanalsegmente 2oa und 22a vorzusehen, wie dies in Fig. 22 gezeigt ist, soweit der Fluiddruckverlust innerhalb einer akzeptablen Grenze gehalten werden kann.

Wie in Fig. 23 gezeigt ist, ist es auch möglich, ein Strömungssteuerelement 44 für jede der Wicklungseinheiten 1o vorzusehen, wobei die Umfangsbreite der StrömungsSteuerelemente in einer vertikalen Reihe abwechselnd verschieden ist. Es gibt also längere Elemente 44^ und kürzere Elemente 44₂, wobei die Elemente horizontal bezüglich derjenigen der angrenzenden vertikalen Kanalsegmente versetzt sind.

Im Falle der Wicklungsaufbauten von Fig. 17 bis 23 sind die horizontalen Positionen der Strömungssteuerelemente 44 in der vertikalen Reihe bezüglich derer in den angrenzenden vertikalen Kanalsegmenten 2oa und 22a versetzt. Es ist jedoch auch möglich, die Strömungssteuerelemente 44 auf den gleichen Wicklungseinheiten in benachbarten vertikalen Kanalsegmenten 2oa und 22a vorzusehen, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist. Nicht nur hinsichtlich eines jeden vertikalen Kühlmittelkanalsegmentes 2oa und 22a , sondern auch hinsichtlich eines jeden inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanals folgt die Anordnung der StrömungsSteuerelemente 44 von Fig. 24 den erfindungsgemäßen Anforderungen, daß der Strömungsquerschnitt des vertikalen Kühlmittelkanals für jeden Abstand nP abnimmt, wobei η eine ganze Zahl ist, die nicht kleiner als 2 ist, und P die axiale Teilung bzw. der axiale Abstand der Wicklungseinheiten bzw. Spuleneinheiten darstellt, die die Wiclung bzw. Windung bilden.

Obwohl die Strömungssteuerelernente in dem Wicklungsaufbau von Fig. 17 bis 24 zueinander in axialer oder vertikaler Richtung

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ausgerichtet sind, ist es auch möglich, die StrömungsSteuerelemente 44 in davon abweichenden Positionen in der horizontalen oder Umfangsrichtung anzuordnen.

Im Falle der Wicklungsaufbauten der Figuren 17 bis 24 wird davon ausgegangen, daß jedes der Strömungssteuerelemente 44 einen im wesentlichen konstanten Querschnitt in Axial- oder Vertikalrichtung, also gesehen in einer Ebene senkrecht zur Achse der Wicklung, hat. Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 25 eine Ausführungsform, bei welcher die Querschnittsfläche der Strömungssteuerelemente 44 in einer Ebene senkrecht zur Achse der Wicklung in Strömungsrichtung des Kühlmittels abnimmt. Das heißt, daß das Strömungssteuerelement 44 von Fig. 25 einen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt, gesehen in einer Ebene parallel zur Ümfangsrichtung der Wicklung, hat. Wenn das Strömungssteuerelement 44₃ mit einer solchen Querschnittsform in einer ähnlichen Anordnung wie in Fig. 17 vorgesehen wird, möchte das durch den vertikalen Kühlinittelkanal strömende Kühlmittel in die zur Achse der Wicklung schräg verlaufenden Richtungen längs der entsprechend geneigten Seitenflächen der Strömungssteuerelemente 44., fließen. Wenn somit das Kühlmittel an einem bestimmten Strömungssteuerelement 44-beispielsweise in dem äußeren vertikalen Kanal 22 vorbeigeströmt ist, trifft es auf die breite Bodenfläche des darauffolgenden Strömungssteuerelementes, das auf der stromab gelegenen Seite des vorhergehenden angeordnet ist. Dies hat zur Folge, daß zur Ablenkung des Kühlmittelstroms in den Horizontalkanal 18 ein stärkerer Rückdruck bzw. Staudruck erzeugt wird.

Zum Anbringen der Strömungssteuerelemente 44 in den in Fig. 17 bis 25 gezeigten Wicklungsaufbauten werden die Strömungssteuerelemente 44, von denen jedes eine radiale Stärke hat, die im wesentlichen gleich der radialen Breite der vertikalen Kühlmittelkanäle 2o und 22 ist, zunächst auf ein Band 48 geklebt, das eine Breite hat, die im wesentlichen gleich der axialen Stärke oder Höhe der Wicklungsein-

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heit 1o ist, wobei eine Umfangsteilung gleich mP vorliegt. Dabei ist m eine ganze Zahl, die nicht kleiner als 1 ist, während P_y die Umfangsteilung der vertikalen Kühlmittelkanalsegmente darstellt, wie dies in Fig. 26 gezeigt ist. Danach wird das Band 48 um wenigstens eine Fläche, zu denen die innere und äußere Umfangsflache der Wicklungseinheit 1o gehören, herum befestigt, so daß das Strömungssteuerelement 44 in dem Mittelabschnitt der inneren oder äußeren vertikalen Kühlmittelkanalsegmente 2oa oder 22a mit einer axialen Teilung IP positioniert werden kann, wobei 1 eine ganze Zahl ist, die nicht kleiner als 1 ist. Dabei stellt P die axiale Teilung der Wicklungseinheiten dar.

Das Strömungssteuerelement 44 und das Band 48 können aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt werden, beispielsweise aus Hartpappe. Die Breite des Bandes 48 sollte die Stärke der Wicklungseinheit 1o nicht überschreiten, wobei die Stärke des Bandes 48 vorzugsweise dünner ausgeführt ist, soweit die Festigkeit erreicht werden kann, die es ermöglicht, das Band um die Wicklungseinheit 1o herum festzulegen. Die radiale Stärke des Strömungssteuerelementes 44 soll etwa kleiner sein als die radiale Breite der vertikalen Kühlmittelkanäle oder dieser Breite im wesentlichen gleich sein. Die Höhe oder Länge des Strömungssteuerelementes 44 in der axialen oder vertikalen Richtung kann kleiner sein als die Breite des Haltebandes 48.

Bei dem in Fig. 17 und 18 gezeigten wicklungsaufbau sind die Strömungssteuerelemente 44 an dem Band 48 in zwei Umfangsteilungen des äußeren vertikalen Kanalsegmentes angebracht, während bei dem Wicklungsaufbau von Fig. 24 die Strömungssteuerelemente 44 an dem Band 48 in einer Umfangsteilung des äußeren vertikalen Kanalsegmentes angebracht sind. Bei dem Aufbau von Fig. 22 ist ein Paar von StrömungsSteuerelementen 44, die in der gleichen vertikalen oder axialen Stellung in dem vertikalen Kanalsegment angeordnet sind, an

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dem Band 48 an zwei Umfangsteilungen des vertikalen Kanalsegmentes angebracht.

Das Befestigungsband 48 mit den StrömungsSteuerelementen 44.. und 44₂ unterschiedlicher Breiten in Umfangsrichtung, wie es in Fig. 27 gezeigt ist, wird bei dem Wicklungsaufbau von Fig. 23 benutzt, während das Band 48, an dem die trapezförmigen Strömungssteuerelemente 44^ gemäß Fig. 28 befestigt sind, bei dem Wicklungsaufbau von Fig. 25 verwendet wird.

Die in den Figuren 29 und 3o gezeigten Ausführungsformen unterscheiden sich von dem Wicklungsaufbau von Fig. 7 dadurch, daß Strömungssteuerungsplatten 5o vorgesehen sind. Fig. 3o zeigt einen Vertikalschnitt in der Ebene OEEO von Fig. 29.

Die Strömungssteuerplatten 5o sind in dem inneren vertikalen Kühlmittelkanal 2o für jedes andere horizontale Distanzstück 4o angeordnet, d. h. bei zwei Teilungen der horizontalen Distanzstücke 4o, gesehen in Horizontalrichtung. Die Platten 5o sind im wesentlichen den zugeordneten horizontalen Distanzstücken gegenüberliegend angeordnet, wodurch die ümfangsbreite des inneren vertikalen Kühlmittelkanals 2o bei zwei Teilungen der horizontalen Distanzstücke in der axialen Richtung der Wicklung reduziert wird. Die Strömungssteuerplatte 5o ist dünner als das horizontale Distanzstück 4o und so angeordnet, daß die Oberseite der Platte 5o zur Oberseite des horizontalen Distanzstücks 4o im Falle des Wicklungsaufbaus für einen Transformator gemäß Fig. 29 bündig ist.

Die Strömungssteuerplatte 5o kann aus einem elektrischen Isoliermaterial hergestellt sein, beispielsweise aus Hartpappe. Sie kann an den gegenüberliegenden Endabschnitt des zugehörigen horizontalen Distanzstückes 4o befestigt werden. Der in den Figuren 29 und 3o gezeigte Wicklungsaufbau entspricht dem der Figuren 7 und 8. Er hat im wesentlichen denselben Kühleffekt wie der Aufbau der zuletzt genannten Figuren.

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Fig. 31 zeigt eine Modifizierung des Wicklungsaufbau von Fig. 29 und 3o, der so gebaut ist, daß der Kühleffekt weiter verbessert wird. Zu diesem Zweck werden die Steuerplatten 5o sowohl im inneren als auch im äußeren vertikalen Strömungskanal 2o bzw. 22 so angeordnet, daß sie abwechselnd in diesen Kanälen in der vertikalen oder axialen Richtung für jedes weitere horizontale Distanzstück 4o in axialer Richtung positioniert werden, wodurch die Umfangsbreite des inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanals 2o bzw. 22 mit einer axialen Teilung der horizontalen Distanzstücke von 1 reduziert wird. Wenn ein bestimmtes horizontales Distanzstück zusammen mit den Strömungssteuerplatten 5o in dem inneren vertikalen Kühlmittelkanal 2o angeordnet wird, werden die horizontalen Distanzstücke, die angrenzend an das bestimmte horizontale Distanzstück bei dazwischenliegender Wicklungseinheit mit de jeweiligen Strömungssteuerplatten 5o versehen, die jedoch in dem äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 22 angeordnet sind. Eine derartige abwechselnde Gruppierung der Strömungssteuerplatte 5o wiederholt sich. Bei der Anordnung der Strömungssteuerplatten für die wechselnde Abnahme der Umfangsbreite des inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanals 2o bzw. 22 für jedes der horizontalen Distanzstücke sind die Bedingungen für die Kühlmittelströme über und unter den einzelnen Wicklungseinheiten 1o gegenüber denen der Wicklungsaufbauten von Fig. 29 und 3o verbessert, so daß man eine stärkere Kühlwirkung an den Wicklungseinheiten 1o erreicht.

Der Wicklungsaufbau von Fig. 31 entspricht dem von Fig. 9.

Mit dem Wicklungsaufbau von Fig. 29 werden Strömungsversuche ausgeführt und mit den Ergebnissen der Aufbauten von Fig. 4. und 5 verglichen, um die Kennlinienbeziehung zwischen dem Mengenstrom Q des Kühlmittels und dem Strömungsdruckverlust P zu bestimmen. Man erhält im wesentlichen die gleichen Ergebnisse, wie sie in Fig. 1o dargestellt sind. Die Abmessungen der bekannten Aufbauten von Fig. 4 und 5 sind die gleichen wie

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bei dem Versuch mit dem Wicklungsaufbau von Fig. 9, während im Falle des Wicklungsaufbaus von Fig. 29 und 3o Strömungssteuerplatten im inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal angeordnet sind, die die gleiche radiale Breite und Umfangsbreite wie die Elemente bei den Versuchen mit Fig. 9 auf v/eisen. Die Stärke der Strömungssteuerplatten beträgt 1,6 mm. Die Umfangsbreite wird so gewählt, daß die jeweilige Umfangsbreite eines jeden der inneren und äußeren Kanalsegmente periodisch um 27 mm bzw. 33 mm verengt wird. Die Strömungssteuerplatten 5o stehen in Umfangsrichtung in jedes innere Kanalsegment um 13,5 mm und in jedes äußere Kanalsegment um 18,5 mm von jeder der gegenüberliegenden Flächen zweier benachbarter vertikaler Distanzstücke in jedes der inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmente vor. Die Strömungssteuerplatten 5o sind in einer versetzten Beziehung in Vertikalrichtung in Beziehung zu jeweils zwei radial angrenzenden inneren und äußeren vertikalen Kanalsegmenten angeordnet, die einander in der Wicklungsanordnung gegenüberliegen. Der Wicklungsaufbau der Ausführungsform der Figuren 29 und hat die gleichen Abmessungen wie der der Figuren 4 und 5.

Obwohl die Teilung der Strömungssteuerplatten in Axialrichtung des Wicklungsaufbaus gemäß Fig. 29, 3ο und 31 zweimal so groß wie die axiale Teilung der horizontalen Distanzstücke und somit wie die axiale Teilung P der Wickeleinheiten 1o ist, ist es auch möglich, die axiale Teilung der Strömungssteuerplatten zu 3 P, wie dies bei dem Aufbau von Fig. 32 der Fall ist, oder zu 4 P, wie dies beim Wicklungsaufbau von Fig. 33 der Fall ist, oder auch in Form anderer Werte innerhalb eines vernünftigen Bereiches zu wählen, wobei im wesentlichen der gleiche Kühleffekt erreicht wird.

Fig. 34 und 35 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen der Strömungssteuerplatte 5o für erfindungsgemäße Wiclungsaufbauten. Fig. 34 zeigt eine Strömungssteuerplatte 5O₁, die einstückig mti dem horizontalen Distanzstück 4O₁ in einem

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übereinanderliegenden Aufbau ausgebildet ist. Die Platte hat eine Breite, die dem Abstand zwischen den benachbarten Wicklungseinheiten 1o insgesamt entspricht. Im Falle der Strömungssteuerplatte 5c>2 von Fig. 35, die ebenfalls einstückig mit dem horizontalen Distanzstück 4ο., ausgebildet ist, ist ein vorstehender Randabschnitt 5o längs des Umfangs der Wicklungseinheit Io in der zum Kühlmittelstrom entgegengesetzten Richtung umgebogen. Mit einer solchen Strömungssteuerplatte 5o_ wird der Kontakt mit dem inneren Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 16 verbessert, wodurch eine relativ große Toleranz für die radiale Länge der Strömungssteuerplatte 5o_ bei der Herstellung möglich ist. Da die radiale Länge der Strömungssteuerplatte 5o₂ größer als die Breite des inneren oder äußeren vertikalen Kühlmittelkanals ist, kann die Strömungssteuerplatte 5o₂ nicht einfach durch den Kühlmittelstrom aufgrund der erhöhten mechanischen Festigkeit der gebogenen Platte 5o_? abgebogen werden.

Die Strömungssteuerelemente sowie die Strömungssteuerplatten, wie sie vorstehend beschrieben wurden, müssen nicht notwendigerweise über der ganzen Länge der vertikalen Kühlmittelkanäle der Wicklungsaufbauten für die feststehende Induktionsvorrichtung angeordnet werden. Beispielsweise können Strömungssteuereinrichtungen am stromauf gelegenen Seitenabschnitt, dem Bodenabschnitt in den Zeichnungen, des vertikalen Kühlini ttelkanals weggelassen werden, wo ein relativ besserer Kühlungseffekt erreicht wird, so daß diese Einrichtungen nur an den stromab liegenden seitlichen Abschnitten, in der Zeichnung an den oberen Abschnitten, vorgesehen zu werden brauchen, wo ein Temperaturanstieg wahrscheinlich auftritt.

Flg. 36 bis 39 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wicklungsaufbaus. Fig. 36 zeigt den Aufbau perspektivisch in einer Teilansicht, Fig. 37 in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung, Fig. 38 als Schnitt längs der Linie F-F von Fig. 37 und Fig. 39 als Schnitt längs der

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Linie G-G von Fig. 38, wobei der Kühlmittelströmungsverlauf dargestellt ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Wicklungseinheit 1o in zwei Untereinheiten 1oa und 1ob unterteilt, von denen jede aus gewickeltem Leiterdraht 12 besteht. Die Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob sind von den inneren und äußeren Isolationszylindern 14 und 16 über die inneren und äußeren vertikalen Distanzstücke 42 umschlossen und in einer fluchtenden Ausrichtung in der vertikalen oder axialen Richtung in einem übereinanderliegenden Aufbau angeordnet, wobei die Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob im Abstand von den vertikal angrenzenden Untereinheiten mittels horizontaler Distanzstücke angeordnet sind, wodurch horizontale Kühlmittelkanäle 18a bzw. 18b gebildet v/erden.

Die Strömungssteuerelemente 54 und 56, die verschiedene Umfangslängen haben und auch als Zwischendistanzstücke dienen, sind in einem mittleren vertikalen Kühlmittelkanal 52 angeordnet, der durch die Unterteilung der Wicklungseinheiten 1o in Untereinheiten 1oa und 1ob gebildet wird und sich fortlaufend durch den Mittelabschnitt aller Wicklungseinheiten erstreckt. Die Strömungssteuerelemente 54 und 56 sind abwechselnd in Axialrichtung mit einer Teilung angeordnet, die gleich der der Wicklungseinheiten 1o ist, so daß die Umfangsbreite oder die Krümmungslänge der vertikalen dazwischenliegenden Kühlmittelkanäle 52 für jede der Wicklungseinheiten 1o abwechselnd zunimmt und abnimmt. Die vertikalen Kühlmittelzwischenkanäle 52 sind in eine Vielzahl von Kanalsegmente 52a mittels der Strömungssteuerelemente 54 und 56 und der horizontalen Distanzstücke 4o unterteilt. Die StromungsSteuerelemente 54 mit größerer Länge stehen in das Kanalsegment 52a von den Seiten her, gesehen in Umfangsrichtung des vertikalen Zwischenkanals 52, bei jeder zweiten Wicklungseinheit 1o vor, wodurch die Umfangsbreite, d. h. die Krümmungslänge, des einzelnen Kanalsegmentes 52a erhöht wird. Wenn die Strömungs-

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steuerelmente 54a, die eine größere Umfangslänge oder Krümmungslänge haben, um die Umfangslänge oder Krümmungslänge des Kanalsegmentes 52a (Fig. 36) zu erhöhen, sandwichartig zwischen bestimmten Wicklungsunterexnhexten 1oa und 1ob angeordnet sind, sind die Strömungssteuerelernente 56, von denen jedes eine kürzere Umfangslänge hat, zwischen den Wicklungsunterexnhexten 1oa und 1ob angeordnet, die dazwischen über und unter den festgelegten Wicklungsuntereinheiten angeordnet sind. Über dem kürzeren Element 56 ist ein weiteres größeres Element 54b in der gleichen Weise wie das längere Element 54a angeordnet. Eine solche abwechselnde Anordnung der Strömungssteuerelemente 54 und 56 wiederholt sich in Axial- oder Vertikalrichtung (wie in Fig. 38). Dies hat zur Folge, daß jedes der vertikalen Zwischenkanalsegmente 52a Seiten hat, von denen jede mit abwechselnd konkaven Abschnitten versehen ist oder Abschnitte mit erhöhter Umfangslänge aufweist und zwar für jede weitere Wicklungseinheit 1o in Axial- oder Vertikalrichtung.

Die Strömungssteuerelemente 54 und 56 können aus einem elektrischen Isolationsmaterial hergestellt werden, beispielsweise aus Hartpappe. Sie können an horizontalen Distanzstücken 4o oder an der Wicklungseinheit über ein geometrisches Angreifen oder haftendes Befestigen angebracht v/erden. Alternativ können die Strömungssteuerelernente 54 und 56 als einstückiges Distanzband 58 gemäß Fig. 4o ausgebildet werden und um die Wicklungsuntereinheit 1oa oder 1ob herum angebracht werden.

Bei der Anordnung der vorstehend beschriebenen Kühlkanäle ist das fluide Kühlmittel in den konkaven Abschnitten, die an den Seiten eines jeden vertikalen Kühlmittelzwischenkanalsegmentes 52a gebildet werden, einer Schlepp- bzw. Widerstandskraft durch die Viskosität des Kühlmittels ausgesetzt, das nach oben durch das Kanalsegment 52a strömt.

Der Aufwärtsstrom des Kühlmittels wird durch die unteren Flächen der Strömungssteuerelemente 54 behindert, die eine

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größere Krümmungslänge haben, wodurch ein höherer Fluiddruck erzeugt wird. Dadurch werden die Kühlmittelströme von den Kanalzwischensegmenten 52a zu den inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanälen 2o und 22 in den horizontalen Kühlmittelkanälen 18a und 18b induziert. In dem Bereich über der Oberseite des längeren Strömungssteuerelmentes 54 wird in folge des abrupt vergrößerten Strömungsquerschnittes ein niedriger Fluiddruck erzeugt. Dies hat zur Folge, daß horizontale Kühlmittelströme in Richtung von den inneren und äußeeren vertikalen Kühlmittelkanälen 2o und 22 zu dem vertikalen Zwischenkanal 52 in den horizontalen Kühlmittelkanälen 18a und 18b induziert werden, die über den oberen Seiten der längeren Strömungssteuerelemente 54 gebildet sind. Infolge derartiger Bereiche mit hohem und niedrigen Druck in Kombination mit der Widerstandskraft, die durch das nach oben durch den vertikalen Zwischenkanal 52 strömende Kühlmittel ausgeübt wird, werden Kühlmittelströme in wechselnden entgegengesetzten Richtungen in den vertikal übereinanderliegenden horizontalen Kanälen 18a und 18b induziert, die zwischen den vertikal angrenzenden Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob ausgebildet sind, wie dies durch die Pfeile in Fig. 39 veranschaulicht ist. Die induzierten horizontalen Ströme werden, nachdem sie die zugeordneten Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob gekühlt haben, mit den vertikalen Kühlmittelhauptströmen in den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 2ο und 22 sowie in dem vertikalen Zwischenkanal 52 vermischt, um die Wärme darin zu verteilen. Der Kühlzyklus wird wiederholt. Somit werden die Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob gleichförmig gekühlt.

Fig. 41 , 42 und -.43 zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wicklungsaufbaus.

Bei dem in den Figuren 41 bis 43 gezeigten Wicklungsaufbau werden keine gesonderten Strömungssteuerelemente verwendet. Statt dessen werden die horizontalen Distanzstücke, welche die horizontalen Kühlmittelkanäle 18a und 18b zwischen den

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vertikal angrenzenden Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob bilden, für sich selbst zur Strömungssteuerung verwendet. Zu diesem Zweck sind die Distanzstücke 6o, die eine große Breite haben, und die horizontalen Distanzstücke 62 mit einer geringen Breite abwechselnd mit einer Teilung angeordnet, die der der Wicklungseinheiten 1o entspricht, wodurch die Umfangsbreite oder gekrümmte Länge eines jeden der vertikalen Zwischenkanalsegmente 52a, die sich durch alle Wicklungseinheiten 1o erstrecken, für jede weitere Wicklungseinheit erhöht wird. Die Breite der horizontalen Distanzstücke kann über der gesamten Länge vergrößert werden oder alternativ teilweise an dem Abschnitt gesteigert werden, der das vertikale Zwischenkanalsegment 52a bildet (Fig. 41). Alternativ können auch getrennte Elemente aus Isolationsmaterial an den horizontalen Distanzstücken an den Abschnitten angebracht werden, welche die vertikalen Zwischenkanalsegmente 52a bilden.

Bei diesem Aufbau wird die Geschwindigkeit des Kühlmittelstroms in den Bereichen des vertikalen Zwischenkanalsegmentes 52a, an denen die Umfangsbreite oder die Krümmungslänge durch das horizontale Distanzstück 6o mit großer Breite verringert ist, gesteigert, wodurch der Fluiddruck in diesen Bereichen relativ zu dem Druck in den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 2o und 22 verringert wird. Dadurch werden Kühlmittelströme in der Richtung von den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 2o und 22 zu dem vertikalen Zwischenkanal 52 in den zugeordneten horizontalen Kühlmittelkanälen 18a und 18b unter der durch die Pfeile gezeigten Saugw rkung induziert. Die Geschwindigkeit des KühlmitteIstroms wird beim Durchgang durch diese Bereiche verringert, wobei die Umfangsbreite des vertikalen Zwischenkanalsegmentes 52a erhöht wird. Dies hat zur Folge, daß der Druck in den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 2o und 22 höher wird. Unter diesen Bedingungen werden Kühlmittelströme in der Richtung von dem vertikalen Zwischenkanal 52 zu den inneren und äußeren

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vertikalen Kanälen 2o und 22 in den horizontalen Kühlmittelkanälen 18a und 18b induziert, die in diese Bereiche münden. Die horizontalen Kühlmittelströme werden, nachdem die die zugeordneten Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob gekühlt haben, mit den Kühlmittelhauptströmen im inneren und äußeren vertikalen Kanal 2o und 22 sowie in dem vertikalen Zwischenkanal 52 vermischt, um die Wärme darin zu verteilen. Der Kühlzyklus wiederholt sich.

Der in den Figuren 44 und 45 gezeigte Wicklungsaufbau gemäß der Erfindung ist dem Wicklungsaufbau von Fig. 36 insgesamt ähnlich und unterscheidet sich davon nur hinsichtlich der Anordnung der Strömungssteuerelemente. Bei dem Wicklungsaufbau von Fig. 36 sind die Strömungssteuerelemente 54 und 56 zwischen benachbarten horizontalen Distanzstücken 4o angeordnet, d. h. seitlich von dem vertikalen Zwischenkanalsegment 52a. Im Gegensatz dazu ist das Strömungssteuerelement bei dieser Ausführungsform an einem im wesentlichen mittleren Umfangsabschnitt zwischen in Umfangsrichtung angrenzenden horizontalen Distanzstücken 4o angeordnet.

Das heißt, daß der vertikale Kühlmittelzwischenkanal nicht in Segmente unterteilt ist, da jeder Raum zwischen zwei axial benachbarten horizontalen Distanzstücken 4o nicht durch das Element 64 blockiert ist. Es ist jedoch möglich, sich einen solchen kleinen Bereich 52b zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten vertikal ausgerichteten Gruppierungen horizontaler Distanzstücke 4o zu denken. Dieser Bereich 52b unterscheidet sich von dem vertikalen Kühlmittelkanalsegment 52a der vorausgehenden Ausführungsformen dadurch, daß eine Verbindung mit den in Umfangsrichtung angrenzenden Bereichen " 52b über die Räume zwischen vertikal benachbarten horizontalen Distanzstücken besteht.

Die Strömungssteuerelemente 64 sind im Mittelabschnitt des vertikalen Zwischenkanalbereiches 52b für jede weitere

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Wicklungseinheit 1o angeordnet, d. h. mit einer Teilung, die zweimal so groß ist wie die Teilung P der Wicklungseinheiten Io in einer vertikalen oder axialen Ausrichtung. Eine solche Gruppierung dieser Strömungssteuerelernente 64, die in einer axialen Ausrichtung angeordnet sind, wirkt so, daß die Umfangslänge des vertikalen Zwischenkanalbereichs 52b bei einer Steigung, die der der Wicklungseinheiten 1o entspricht, verändert wird. Die Strömungssteuerelemente 64 in einem vorgegebenen vertikalen Kanalzwischenbereich 52b sind vorzugsweise bezüglich der horizontalen Positionen der Strömungssteuerelemente 64 in den Kanalbereichen 52b versetzt, die in Umfangsrichtung angrenzend an den vorgegebenen Kanalbereich 52b angeordnet sind. Das heißt mit anderen Worten, daß die Wicklungseinheit, die mit dem Strömungssteuerelement 64 in einem gegebenen vertikalen Zwischenkanalbereich versehen ist, kein Strömungssteuerelement in den Kanalbereichen 52b aufweist, die in Umfangsrichtung angrenzend an den vorgegebenen Kanalbereich 52b angeordnet sind.

Das Strömungssteuerelement 64 kann aus einem elektrischen Isolationsmaterial hergestellt sein, beispielsweise aus Hartpappe, und kann der zugeordneten Wicklungseinheit durch geometrischen Eingriff oder haftendes Befestigen festgelegt sein. Alternativ können die Strömungssteuerelemente einstückig mit dem Distanzstückband ausgebildet und um die Wicklungsuntereinheit 1oa oder 1ob herum angeordnet sein.

Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird das Kühlmittelfluid in den Räumen, die zwischen den StrömungsSteuerelementen 64 in dem vertikalen Zwischenkanalbereich 52b gebildet sind, einer Widerstandskraft infolge der Viskosität des Kühlmediums unterworfen, das in dem Kanalbereich 52b nach oben strömt.' In dem Abschnitt unter der Unterseite des Strömungssteuerelementes 64 wird ein hoher Druck infolge der Stagnierung des Kühlmittels in diesem Abschnitt erzeugt, wodurch horizontale Kühlmittelströme in der Richtung von dem vertikalen Zwischenkanal 52

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zum inneren und/oder äußeren vertikalen Kühlmittelkanal 2o, 22 in den horizontalen Kanälen 18a und 18b induziert werden, die in diesen Hochdruckabschnitten münden. Der Fluiddruck wird in dem Abschnitt über der Oberseite des Strömungssteuerelementes 64 wegen des abrupt erhöhten Strömungsquerschnitts verringert. Somit werden die Kühlmittelströme in der Richtung von den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 2o und 22 zu dem vertikalen Zwischenkanalbereich 52b in den horizontalen Kanälen induziert, die in diesen Abschnitt münden. Somit erhält man Kühlmittelströme in abwechselnd entgegengesetzten Richtungen in vertikal benachbarten horizontalen Kanälen 18a und 18b, die zwischen den Wicklungsunterexnheiten 1oa bzw. 1ob gebildet sind, was auch durch die Pfeile veranschaulicht ist. Die induzierten horizontalen Kühlmittelströme werden, nachdem sie die zugeordneten Wicklungauntereinheiten 1oa und 1ob gekühlt haben, mit den Kühlmittelhauptströmen in den inneren und äußeren vertikalen Kanälen 2o und 22 sowie in dem vertikalen Zwischenkanal vermischt, um die Wärme zu verteilen. Der Kühlzyklus wiederholt sich für das gleichförmige Abkühlen der Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob.

Obwohl die Teilung der StrömungsSteuerelemente 64 in der axialen oder der vertikalen Richtung einen Wert hat, der zweimal so groß ist wie die axiale Teilung P der Wicklunseinheiten 1o, d. h. gleich 2 P bei dem vorstehend beschriebenen Wicklungsaufbau ist, kann die Teilung der Strömungssteuer elemente 64 auch zu 3 P wie im Falle des Wicklungsaufbaus gemäß Fig. 46 oder zu 4 P wie im Falle des Wicklungsaufbaus von Fig. 47 oder als anderer Wert innerhalb eines vernünftigen Bereiches gewählt werden.

Bei dem in Fig. 48 gezeigten Wicklungsaufbau sind Strömungssteuerelemente 66 und 68 verschiedener Umfangsbreiten oder Krümmungslängen, die auch als Überspannungsdistanzstücke zur Bildung der vertikalen Zwischenkanalbereiche 52b zwischen den unterteilten Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob dienen, abwechselnd für jede Wicklungseinhait 1o vorgesehen. Wenn

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das Strömungssteuerelement 66 großer Breite sandwichartig zwischen vorgegebenen Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob in dem Kanalzwischenbereich 52b angeordnet ist, sitzt das Strömungssteuerelement 68 kleiner Breite sandwichartig zwischen der Wicklungsuntereinheit 1oa und 1ob, die unmittelbar über und unter den vorgegebenen Untereinheiten in einer vertikalen Ausrichtung zueinander in dem gleichen Kanalbereich 52b angeordnet sind. Diese alternierende Gruppierung der Strömungssteuerelemente 66 und 68 mit großer und kleiner Breite wiederholt sich.

Der vorstehend anhand von Fig. 48 beschriebene Wicklungsaufbau hat im wesentlichen die gleiche Kühlwirkung für die Kühluntereinheiten wie der Wicklungsaufbau der Figuren 44 und Wegen der gleichen Funktion der StrömungsSteuerelemente als Überspannungsdistanzstücke zum Befestigen der Wicklungsuntereinheiten 1oa und 1ob kann die mechanische Festigkeit des gesamten Wicklungsaufbaus verbessert werden.

Fig. 49 zeigt einen weiteren Wicklungsaufbau gemäß der Erfindung, wobei Strömungssteuerelemente verwendet werden, deren Querschnittsfläche in der Ebene senkrecht zur Axialrichtung der Wicklung fortschreitend in Strömungsrichtung des Kühlmittels abnimmt. Das Strömungssteuerelement 7o hat einen dreiecksförmigen oder trapezförmigen Querschnitt in einer Ebene parallel zum Umfang der Wicklung. Wenn die Strömungssteuerelemente 7o in einer ähnlichen Gruppierung wie in Fig. 44 angeordnet werden, möchte das durch den vertikalen Zwischenkanalbereich 52b strömende Kühlmittel in den Richtungen strömen, die relativ zu der Achse der Wicklung längs der entsprechend geneigten Seitenflächen des Elementes 7o geneigt sind. Somit trifft der Kühlmittelstrom, wenn er das bestimmte Strömungssteuerelement 7o passiert hat, auf die Bodenfläche des darauffolgenden Strömungssteuerelementes auf, das auf der stromab gelegenen Seite angeordnet ist. Ein solches Strömen wird aufeinanderfolgend wiederholt, wodurch

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in den horizontalen Kühlmittelkanälen 18a und 18b horizontale Kühlmittelströme erzeugt werden können, die kräftiger sind als die in dem Aufbau von Fig. 44 induzierten.

Fig. 5o zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung, bei der zwei vertikale Gruppierungen von Strömungssteuerelementen 72 in dem einzigen vertikalen Zwischenkanalbereich 52b vorgesehen sind. Es können mehr als zwei vertikale Gruppierungen der Strömungssteuerelemente 72 in dem einzigen vertikalen Zwischenkanalsegment angeordnet werden, insofern der Fluiddruckverlust unter einer akzeptablen Grenze gehalten werden kann.

Obwohl die Anbringpositionen der Strömungssteuerelemente fluchtend zur Axialrichtung der Wicklung in den vorstehend beschriebenen Wicklungsaufbauten ausgerichtet sind, können diese Positionen der Strömungssteuerelemente voneinander in Umfangsrichtung bei jeder Wicklungseinheit abweichen. Die Anordnung der StrömungsSteuerelemente in fluchtender Ausrichtung zur Axialrichtung der Wicklung wird jedoch bevorzugt, v/eil dabei sehr starke Kühlmittelströme in den horizontalen Kanälen induziert werden können.

Die StrömungsSteuerelemente zur periodischen Verringerung der Strömungsquerschnittsfläche des vertikalen Kühlmittelzwischenkanals müssen nicht notwendigerweise über der ganzen Länge des Kanals angeordnet sein. Beispielsweise können sie nur an der stromab liegenden Seite, am oberen Abschnitt in den Zeichnungen, der vertikalen Kühlmittelzwischenkanäle angeordnet werden, wo wahrscheinlich ein Temperaturanstieg eintritt.

Zur Anbringung der Strömungssteuerelernente im Falle des Aufbaus von Fig. 44 werden die StrömungsSteuerelemente 64 mit einer radialen Stärke, die im wesentlichen gleich der radialen Breite des vertikalen Zwischenkanals ist, zuerst an einem Halteband 74 mit einer Breite befestigt, die im wesentlichen

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gleich der axialen Stärke oder Höhe der Wicklungseinheit 1o ist, wobei der Abstand zwischen benachbarten Strömungssteuerelementen 64 so gewählt wird, daß er zwei Teilungen der vertikalen Zwischenkanalsegmente 52a in Umfangsrichtung entspricht. Danach wird das Halteband 74 um jede der Wicklungsuntereinheiten 1oa oder 1ob herum angebracht, indem es zusammen mit den Leiterdrähten an einer solchen Stelle so gewickelt wird, daß das Strömungssteuerelement 64 in dem vertikalen Zwischenkanalbereich 52b für jede weitere Wicklungseinheit erscheint, d. h. mit einer axialen Teilung, die zweimal so groß ist wie die der Wicklungseinheiten.

Fig. 52 zeigt die Anbringung der Strömungssteuerelemente 66 und 68 verschiedener Umfangslängen an dem Halteband 74. Der Wicklungsaufbau in Fig. 48 kann durch Verwendung des Bandes gemäß Fig. 52 fertiggestellt werden, wobei das Band um die Wicklungsuntereinheit 1oa oder 1ob an einer derartigen Stelle herum festgelegt wird, daß die StrömungsSteuerelemente 66 und 68 mit verschiedenen Abmessungen abwechselnd für jede Wicklungseinheit in dem vertikalen Zwischenkanalbereich 52b erscheinen.

Im vorstehenden wird die Erfindung anhand einer zylindrischen Wicklungsanordnung und anhand von zylindrischen inneren und äußeren Isolationen beschrieben. Erfindungsgemäß können der innere und äußere Isolator aus einer durchgehenden Wand bestehen, die sich in Axialrichtung eines Behälters erstreckt und einen geeigneten Querschnitt hat, beispielsweise den Querschnitt eines Rechtecks, Quadrates, Dreiecks usw.. Die Wicklungsanordnung braucht ebenfalls nicht immer zylindrisch zu sein, sondern kann irgendeine geeignete Querschnittsform wie die inneren und äußeren Isolatoren aufweisen, wobei diese Form dem Zweck der Vorrichtung, für den die Wicklungsanordnung benutzt wird, angepaßt ist.

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Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE

   SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FlMCK

   MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O 7 R 1 ^ Q 1

   POSTADRESSE: POSTFACH 95 OI 6O, D-8000 MÖNCHEN 95

   DA~ 1 4 261 KARL LUDWIG SCHIFF

   DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

   DIPL. ING. PETER STREHL

   DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF

   DIPL. ING. DIETER EBBINGHAUS

   DR. ING. DIETER FINCK

   TELEFON (OS9) 48 2O54

   TELEX 5-23 565 AURO D

   TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

   HITACHI LTD. 23, März 1978

   Tokyo , Japan

   Feststehende elektrische Induktionsvorrichtuncr

   Patentansprüche

   .) Feststehende elektrische Induktionsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einer in vertikaler Richtung verlaufenden Achse, durch ein Paar von inneren und äußeren, kontinuierlich fortlaufenden Isolationswänden, die in dem Behälter so angeordnet sind, daß sie gemeinsam die vertikale Achse umschließen und dadurch einen vorgegebenen Raum dazwischen begrenzen, durch eine Viicklungsanordnung, die in dem Raum so angeordnet ist, daß ein innerer vertikaler Kühlmittelkanal zwischen der Wicklungsanordnung und der inneren fortlaufenden Isolationswand sowie ein äußerer vertikaler Kühlmittelkanal zwischen der Wicklungsanordnung und der äußeren fortlaufenden Isolationswand gebildet wird, wobei die Wicklungsanordnung aus einer Vielzahl von Wicklungseinheiten zusammengesetzt ist, die in vertikaler Richtung aufelnandergesetzt sind, eine Trennung in

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   vorgegebenen Abständen zur Bildung einer Vielzahl von horizontalen Kühlmittelkanälen zwischen vertikal benachbarten Wicklungseinheiten vorgesehen ist und die inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanäle miteinander über die horizontalen Kühlmittelkanäle in Verbindung stehen, und durch eine Vielzahl von Strömungssteuerelementen (44, 5o, 54, 56, 64, 66, 63, 7o, 72), die getrennt voneinander in wenigstens einem der Kanäle, bestehend aus dem inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal, so angeordnet sind, daß eine horizontale Querschnittsfläche des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals in Umfangsrichtung mit einer Teilung von nP längs der Vertikalrichtung verringert wird, wobei η eine ganze Zahl ist, die nicht kleiner als 2 ist, während P eine Teilung der Wicklungseinheiten längs der Vertikalrichtung darstellt, und jedes der Kühlmittelsteuerelemente eine Breite in Radialrichtung senkrecht zur vertikalen Achse hat, die so gewählt wird, daß sie im wesentlichen gleich einer Breite in der Radialrichtung des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Höhe in der Vertikalrichtung hat, die so gewählt wird, daß sie im wesentlichen gleich einer Höhe in Vertikalrichtung einer jeden der Wicklungseinheiten ist, und daß die StrömungsSteuerelemente für das Kühlmittel an den Seitenflächenabschnitten der ausgewählten Wicklungseinheiten in vorgegebenen Positionen in dem ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanal angeordnet sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Höhe in der Vertikalrichtung hat, die so gewählt wird, daß sie im wesentlichen gleich einer Höhe in der Vertikalrichtung eines jeden der horizontalen

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   ORIGINAL INSPECTED

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   Kühlmittelkanäle ist und daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel in dem ausgewählten vertikalen Kühlmittalkanal an vorgegebenen Abschnitten horizontal ausgewählten horizontalen Kühlmittelkanälen gegenüberliegend angeordnet sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel an ausgewählten vertikal verlaufenden Distanzelementen, die in inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanälen, um deren Ausbildung zu gewährleisten, angeordnet sind, und horizontal verlaufenden Distanzelementen gehalten sind, die in den horizontalen Kühlmittel kanälen, um ihre Ausbildung zu gewährleisten, angeordnet sind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel in einer Vielzahl von Gruppierungen angeordnet sind, die sich jeweils in Vertikalrichtung erstrecken.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel so angeordnet sind, daß sie in Umfangsrichtung schrittweise längs der Vertikalrichtung von jeder Linie aus einer Vielzahl von vertikalen Linien in den ausgewähltsn vertikalen Kühlmittelkanal abweichen.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für dai3 Kühlmittel in mehreren Paaren von vertikalen Gruppierungen so angeordnet sind, daß die Gruüpierungen in i-sdem der Vielzahl von Paaren einander in der Wicklungsanordnung gegenüberliegen und daß die Strömungssteuerelemente f-ir das Kühlmittel in den Gruppierungen in jedem Paar bezüglich der vertikalen Richtuna versetzt sind.

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   Feststehende elektrische Induktionsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einer sich in Vertikalrichtung erstreckenden Achse, durch ein Paar von inneren und äußeren fortlaufenden Isolierwänden, die in dem Behälter so angeordnet sind, daß sie gemeinsam die genannte vertikale Achse umschließen, wodurch ein vorgegebener Raum dazwischen gebildet wird, durch eine Wicklungsanordnung, die in dem Raum so angeordnet ist, daß ein innerer vertikaler Kühlmittelkanal zwischen der Wicklungsanordnung und der inneren fortlaufenden Isolierwand über eine erste Vielzahl von vertikal verlaufenden Abstandselementen und ein äußerer vertikaler Kühlmittelkanal zwischen der Wicklungsanordnung und der äußeren fortlaufenden Isolierwand durch eine zweite Vielzahl von vertikal verlaufenden Distanzelementen gebildet wird, wobei die Wicklungsanordnung aus einer Vielzahl von Wicklungseinheiten zusammengesetzt ist, die übereinander in Vertikalrichtung gestapelt sich, die Trennung in vorgegebenen Intervallen erfolgt, so daß horizontale Kühlmittelkanäle zwischen vertikal benachbarten Wicklungseinheiten gebildet werden, die inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanäle miteinander über die horizontalen Kühlmittelkanäle in Verbindung stehen, die inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanäle in eine Vielzahl von Segmente durch die ersten bzw. zweiten Distanzelemente unterteilt sind, und jedes der Segmente des inneren vertikalen Kühlmittelkanals hauptsächlich mit einem entsprechenden Segment des äußeren vertikalen Kühlmittelkanals in Verbindung steht, der im wesentlichen über der Wicklungsanordnung und über Abschnitte der Vielzahl von horizontalen Kühlmittelkanälen gegenüberliegt, und durch eine Vielzahl von Strömungssteuereleir.enten für das Kühlmittel, die getrennt voneinander in wenigstens einem der Kanäle, bestehend aus dem inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanal, so anaeordnet sind, daß eine horizontale Querschnittsfläche eines jeden der Segmente des ausgewählten vertikalen Kühlmittal-

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   kanals periodisch mit einer Teilung von nP längs der Vertikalrichtung verkleinert wird, wobei η eine ganze Zahl ist, die nicht kleiner als 2 ist, und P eine Teilung der Wicklungseinheiten längs der Vertikalrichtung darstellt, und jedes der Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Breite in einer Radialrichtung senkrecht zur vertikalen Achse hat, die so gewählt wird, daß sie im wesentlichen gleich der Breite in der Radialrichtung des gewählten vertikalen Kühlmittelkanals ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Höhe in Vertikalrichtung hat, die so gewählt wird, daß sie im wesentlichen gleich einer Höhe in der Vertikalrichtung einer jeden der Wicklungseinheiten ist, und daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel auf den Seitenflächenabschnitten der ausgewählten Wicklungseinheiten an vorgegebenen Positionen in den jeweiligen Segmenten des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals angeordnet sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Höhe in Vertikalrichtung, dia so gewählt ist, daß sie im wesentlichen gleich einer Höhe in der Vertikalrichtung eines jeden horizontalen Kühlmittelkanals ist und daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel in vorgegebenen Abschnitten in den jeweiligen Segmenten des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals den ausgewählten horizontalen Kühlmittelkanälen horizontal gegenüberliegend angeordnet sind.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine horizontale Ouerschnittsflache eines jeden Strömungssteuerelementes für das Kühlmittel längs der Vertikalrichtung konstant ist.

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   12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine horizontale Querschnittsfläche eines jeden Stromungssteuerelementes für das Kühlmittel längs einer Richtung von einem oberen Strom zu einem unteren Strom eine Kühlmittelströmung in dem ausgewählten vertikalen Kanal abnimmt.

   13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Stärke in Vertikalrichtung hat, die so ausgewählt ist, daß sie beträchtlich kleiner als eine Höhe in Vertikalrichtung eines jeden der horizontalen Kühlmittelkanäle ist.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel, die in dem ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanal angeordnet sind, einen freien Endabschnitt hat, der in eine Richtung entgegengesetzt zum Kühlmittelstrom in dem ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanal um eine vorgegebene radiale Länge längs einer ümfangsrichtung des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals abgebogen ist.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß die StrcmungsSteuerelemente für das Kühlmittel an einer Vielzahl von Bändern vorgesehen sind, von denen jedes eine vorgegebene Breite hat, wobei die Bänder so angeordnet sind, daß sia die ausgewählten inneren und äußeren Seitenflächen der Windungseinheiten umgeben.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 1 ο, dadurch gekennzeichnet , daß die Strcmungsstsuerelemente für das Kühlmittel ein Stück mit ausgewählten horizontal verlaufenden Distanzstücken bildend

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   vorgesehen sind, die in den horizontalen Kühlmittelkanälen angeordnet sind und die horizontalen Kühlmittelkanäle aufrechterhalten.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel in wenigstens einer Gruppierung angeordnet sind, die sich in Vertikalrichtung in jedem Segment des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals erstreckt.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel so angeordnet sind, daß sie in Umfangsrichtung schrittweise längs der Vertikalrichtung von einer Vertikallinie in jedem Segment des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals abweichen bzw. vorstehen.

   19. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel so angeordnet sind, daß sie bezüglich der ver-■tikalrichtung in jeweils zwei benachbarten Segmenten des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals versetzt sind.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel so angeordnet sind, daß sie in Unifangsrichtung fluchtend zueinander in jeweils zwei benachbarten Segmenten des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals ausgerichtet sind.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelementa des Kühlmittels von Distanzelementen ausgewählt und von ersten und zweiten vertikalen Distanzelementen und einer Vielzahl von horizontalen Distanzelementen getragen werden, die in den horizontalen Kühlmittelkanälen angeordnet sind und ihr Vorhandensein gewährleisten.

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   22. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine erste Vielzahl von StrömungsSteuerelementen für das Kühlmittel und eine zweite Vielzahl von Strömungssteuerelementen für das Kühlmittel aufweisen, wobei jedes der ersten Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Umfangslänge hat, die größer ist als die eines jeden der zweiten Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel, und die ersten und zweiten Ström -ngssteuerelemente für das Kühlmittel abwechselnd in Umfangsrichtung in dem ausgewählten.vertikalen Kühlmittelkanal und abwechselnd in Vertikalrichtung in jedem Segment des ausgewählten vertikalen Kühlmittelkanals angeordnet sind.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel in einer versetzten Beziehuna bezüglich der Vertikalrichtung bei jedem Paar von inneren und äußeren vertikalen Kühlmittelkanalsegmenten im wesentlichen einander über die Wicklungsanordnung gegenüberliegend angeordnet sind.

   24. Vorrichtung nach Anspruch 22,. dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel so angeordnet sind, daß sie entsprechend horizontal zueinander in jedem Paar von inneren und äußeren vertikalen Kühlmittalkanalsegmenten im wesentlichen einander über der iacklungsanordnung gegenüberliegend fluchtend ausgerichtet sind.

   25. Feststehende elektrische Induktionsvorrichtunq, ·τ ü kennzeichnet durch einen Eehälter mit einer sich in Vertikalrichtung erstreckenden Achse, durch ein Paar von inneren und äußeren fortlaufenden Isolier-vändcn, die in dem Behälter so angeordnet sind, daß sie -jeir.einsan

   flQ9839/1tUft

   die vertikale Achse umschließen und zwischen sich einen vorgegebenen Raum festlegen, durch eine Wicklungsanordnung, die in dem Raum so angeordnet ist, daß ein innerer vertikaler Kühlmittelkanal zwischen der Wicklungsanordnung und der inneren fortlaufenden Isolationswand sowie ein äußerer vertikaler Kühlmittelkanal zwischen der Wicklungsanordnung und der äußeren fortlaufenden Isolierwand gebildet wird, wobei die Wicklungsanordnung aus einer Vielzahl von Wicklungseinheiten zusammengesetzt ist, die aufeinander in Vertikalrichtung gestapelt sind und in vorgegebenen Abständen getrennt sind, so daß horizontale Kühlmittelkanäle zwischen vertikal benachbarten Wicklungseinheiten gebildet werden, jede der Wicklungseinheiten in wenigstens zwei Wicklungsuntereinheiten, nämlich eine innere und eine äußere, unterteilt ist, die Wicklungsuntereinheiten konzentrisch zueinander in einer gemeinsamen horizontalen Ebene verteilt sind, wodurch ein vertikaler Kühlmittelzwischenkanal zwischen den vertikal gestapelten inneren Wicklungsuntereinheiten und den vertikal gestapelten äußeren Wicklungsuntereinheiten gebildet wird, die inneren, äußeren und dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanäle miteinander über den horizontalen Kühlmittelkanal in Verbindung stehen, der dazwischenliegende vertikale Kühlmittelkanal insgesamt in eine Vielzahl von Bereichen durch eine Vielzahl von vertikalen Gruppierungen von horizontalen Distanzelementen unterteilt wird, die sich radial in den horizontalen Kühlmittelkanälen erstrecken und ihr Vorhandensein gewährleisten, und durch eine Vielzahl von Strömungssteuerungseleraenten für das Kühlmittel, die getrennt voneinander in dem dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanal so anaeordnet sind, daß eine horizontale Querschnittsflache eines jeden der Bereiche des dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanals periodisch mit einer Teilung von nP in Vertikalrichtung zuninrrt, wobei

   ß « © Θ 'S Q / 1 Π Λ

   η eine ganze Zahl ist, die nicht kleiner als 2 ist, und P die Teilung der Wicklungseinheiten in Vertikalrichtung darstellt und jedes der Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Breite in Radialrichtung hat, die so gewählt wird, daß sie im wesentlichen gleich einer Breite in Radialrichtung des dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanals ist.

   26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Strömungssteuerelement für das Kühlmittel eine Höhe in Vertikalrichtung hat, die so gewählt ist, daß sie im wesentlichen gleich einer Höhe in Vertikalrichtung einer jeden der Wicklungseinheiten ist, und daß die Strömungssteuerelemente an Seitenflächenabschnitten ausgewählter Wicklungseinheiten an vorgegebenen Abschnitten in den jeweiligen Bereichen des dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanals angeordnet sind.

   27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Höhe in Vertikalrichtung hat, die so gewählt wird, daß sie im wesentlichen gleich einer Höhe in Vertikalrichtung eines jeden der horizontalen Kühlmittelkanäle ist, und daß die Strcmungssteuerelemente für das Kühlmittel an vorgegebenen Abschnitten in den jeweiligen Bereichen des dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanals ausgewählten Kanälen der horizontalen Kühlmittelkanäle horizontal gegenüberliegend angeordnet sind.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine horizontale Ouerschnittsfläche eines jeden StrönungsSteuerelementes für das Kühlmittel länas der Vertikalrichtum konstant ist.

   29. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß eine horizontale Querschnittsfläche eines jeden der Strönungssteuerungselemente für das Kühlmittel in der Richtung von einem oberen Strom zu einem unteren Strom der Kühlmittelströmung in dem dazwischenliegenden vertikalen Kanal abnimmt.

   30. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel in wenigstens einer Gruppierung angeordnet sind, die sich in Vertikalrichtung in jeden Bereich des dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanals erstreckt.

   31. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die StrömungsSteuerelemente für das Kühlmittel so angeordnet sind, daß sie in ümfangsrichtung stufenförmig längs der vertikalen Richtung von einer vertikalen Linie in jedem Bereich des dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanals abweichen.

   32. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungs steuere leraente für das Kühlmittel so angeordnet sind, daß sie bezüglich der Vertikalrichtung bei jeweils zwei benachbarten Bereichen des dazwischenliegenden vertikalen Kühimittelkanals versetzt sind.

   33. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelementa für das Kühlmittel so angeordnet sind, daß sie in Umfangsrichtung fluchtend ausgerichtet miteinander bei jeweils zwei benachbarten Bereichen des vertikalen F.ühlruittelkanals korresoondieren.

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   34. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die StrömungsSteuerelemente für das Kühlmittel an ausgewählten horizontalen Distanzelementen vorgesehen sind.

   35. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die StrömungsSteuerelemente für das Kühlmittel an einer Vielzahl von Bändern vorgesehen sind, von denen jedes eine vorgegebene Breite hat, wobei die Bänder so angeordnet sind, daß sie ausgewählte innere Seitenflächen der äußeren Wicklungsuntereinheiten und der äußeren Seitenflächen der inneren Wicklungsuntereinheiten umgeben.

   36. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die StrömungsSteuerelemente für das Kühlmittel eine erste Vielzahl von StrömungsSteuerelementen für das Kühlmittel und eine zweite Vielzahl von Strömungssteuerelementen für das Kühlmittel aufweisen, wobei jedes der ersten Strömungssteuerelemente für das Kühlmittel eine Umfangslänge hat, die größer ist als die eines jeden der zweiten StrömungsSteuerelemente für das Kühlmittel und die ersten und zweiten StrömungsSteuerelemente für das Kühlmittel alternierend in Vertikalrichtung in jedem Bereich des dazwischenliegenden vertikalen Kühlmittelkanals angeordnet sind.

   37. Vorrichtung nach Anspruch 1, 8 oder 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuerelemente quer über einen ausgewählten Bereich der gesamten axialen Länge des vertikalen Kühlmittelkanals angeordnet sind, in dem die Strömung vorgesehen ist.