Abstandhalter für Wicklungen

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

In zahlreichen elektrischen Bauteilen werden Wicklungen zur Realisierung von elektromagnetischen Bauteilen verwendet. Durch den ohmschen Widerstand der Wicklungen entsteht Wärme, die insbesondere bei Hochleistungsbauteilen gezielt abgeführt werden muss. Daher wird zwischen Wicklungen eines Wicklungsblocks ein Raum eingeführt, durch den Kühlluft oder Kühlöl fließen kann, um die in der Wicklung entstehende Wärme einer Wärmesenke durchzuführen.

Die Erfindung betrifft einen Abstandhalter, mit dem ein solcher Raum ausgebildet werden kann und ist insbesondere für Transformatorenwicklungen geeignet.

Stand der Technik

Es sind Hochleistungstransformatoren bekannt, die im Wesentlichen aus einem magnetischen Kern und drei Wicklungsblöcken bestehen, wobei jeder Block einer Phase eines Drehstromsystems zugeordnet ist und der Kern die Wicklungsblöcke magnetisch verbindet. Jeder Wicklungsblock dieses Transformators umfasst eine Oberspannungswicklung und eine Unterspannungswicklung, die zylindrisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind. In dem zylindrischen Raum zwischen der Oberspannungswicklung und der Unterspannungswicklung sind axial entlang der gesamten Wicklung verlaufenden Leisten vorgesehen, die eine Länge aufweisen, die der Gesamthöhe des Wicklungsblocks entspricht.

Die dadurch erreichte Kühlungswirkung ist jedoch besonders bei hoher Abwärme und b,ohen Außentemperaturen nicht zufrieden stellend. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kühlstruktur vorzusehen.

Abriss der Erfindung

Erfindungsgemäß werden in einem für Wicklungen vorgesehenen Abstandhalter, der zum räumlichen Trennen und Stabilisieren von Wicklungsteilen verwendet wird, Stützelemente angeordnet, die in Längsrichtung der Wicklung mehrfach unterteilt sind. Dadurch wird zwischen den zwei Oberflächen des Abstandhalters, die als äußere Stützfläche dienen, ein durchgängiges Volumen begrenzt, durch das ein Kühlfluid, beispielsweise Luft oder öl, fließen kann. Die Kühlungsströmung kann so nicht nur senkrecht zur Längsachse der Wicklung fließen, sondern kann auch in einer Richtung fließen, die quer zur Längsachse verläuft, und eine Richtungskomponente entlang der Umlaufrichtung der Wicklung enthält.

Ferner kann so gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich der Stützelemente Material gespart werden, ohne die Stabilität zu verringern. Dadurch wird gleichzeitig eine Gewichtsverringerung erreicht. Zudem können die Stützelemente frei angeordnet werden, so dass die Stützwirkung gleichmäßiger um den Umfang verteilt wird und somit die Stützelemente effektiver verwendet werden.

Erfindungsgemäß wird der Abstandshalter aus zwei Platten gebildet, wobei jede der Platten eine der ersten und zweiten Oberfläche ausbildet, die zur Stützung der Wicklungen verwendet werden. Obwohl sich der erfindungsgemäße Abstandhalter auch für andere Wicklungsstrukturen eignet, wird im Folgenden vor allem auf Wicklungen Bezug genommen, die die Form einer Säule haben und als Zylinder beziehungsweise Hohlzy- linder ausgebildet sind. Der Zylinder kann hierbei ein Kreiszylinder sein oder einen anderen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen elliptischen, rechteckigen oder im Wesentlichen quadratischen Querschnitt. In Kombination mit einer solchen Wicklungsstruktur verläuft der Abstandhalter beziehungsweise die erste und zweite Oberfläche, die als äußere Stützfläche dient, im Allgemeinen in Umlaufrichtung der Wicklung bezie-

hungsweise eines lokalen Abschnitts mit einem bestimmten Abstand zur Längsachse Ver wicklung.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Abstandshalter aus einem Zylinder, der als Zylinder vorher hergestellt ist, und einer Platte gebildet sein, wobei der Zylinder innen oder außen vorgesehen ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Abstandhalter eine erste Schicht und eine zweite Schicht, die jeweils eine der ersten und zweiten Oberflächen bilden, die zur Stützung der Wicklungen vorgesehen sind, wobei die Schichten eine starre zylindrische Form aufweisen, die der Außenfläche eines inneren Wicklungsabschnitts beziehungsweise der Innenfläche eines äußeren Wicklungsabschnittes im Wesentlichen entsprechen.

Bei der Herstellung eines elektrischen Bauteils mit einer Wicklung, die einen erfindungsgemäßen Abstandhalter aufweist, wird so, beginnend in der Mitte der Wicklung, die Wicklung durch Aufwickeln eines Leiters gebildet. Wird dann ein bestimmter Radialabstand erreicht, kann der erfindungsgemäße starre Abstandhalter eingefügt werden, der sich so an einen inneren Wicklungsabschnitt anschließt. Daraufhin wird die Wicklung an der zweiten Oberfläche des Abstandhalters, das heißt der Außenfläche des Abstandhalters, mit dem äußeren Wicklungsabschnitt beziehungsweise einer weiteren Wicklung des selben Wicklungsblocks der Wicklung fortgeführt, die sich somit direkt an die Außenfläche, das heißt an die zweite Oberfläche des Abstandhalters, anfügt. Durch die starre Form des Abstandhalters wird eine hohe Festigkeit erreicht, jedoch zu Lasten einer geringeren Flexibilität hinsichtlich der Anordnung im Wicklungsblock, die sich durch die vorgegebene Geometrie der inneren und äußeren Wicklungsabschnitte ergibt. Durch die starre Form der ersten und zweiten Schicht sind jedoch weniger Stützelemente erforderlich, um die gleiche Stützwirkung zu erhalten.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine der jeweils ersten und zweiten Oberfläche durch jeweils eine der ersten und zweiten Schichten gebildet, wobei die Schichten biegbare Platten umfassen. Die Platten sind vorzugsweise in der späteren Umlaufrichtung der Wicklungsabschnitte biegsam, um den Oberflächen der Wicklungen

zu entsprechen. Werden beispielsweise kreiszylindrische innere und äußere Wick- k-ingsabschnitte verwendet, zwischen denen der erfindungsgemäße Abstandhalter einzubringen ist, so genügt eine Biegsamkeit der Platten in radialer Richtung mit einem Krümmungsradius, der der Krümmung der Außenfläche des inneren Wicklungsabschnitts entspricht. Dies kann erreicht werden, indem biegsame Materialien verwendet werden.

Alternativ oder in Kombination hierzu können flexible beziehungsweise biegsame Abschnitte, beispielsweise Scharnierstücke, zwischen Abschnitten mit höherer Festigkeit verwendet werden, so dass der Abstandhalter in der Wicklung einen polygonalen Querschnitt aufweist. In einer Ausführungsform, in der biegbare Platten oder Schichten verwendet werden, kann der Abstandhalter in einer ebenen Fläche oder gemäß seinem maximalen Krümmungsradius aufgewickelt hergestellt werden. Bei derartigen Abstandhaltern kann die erste Oberfläche beziehungsweise die zweite Oberfläche zur Stützung des inneren Wicklungsabschnitts oder zur Stützung des äußeren Wicklungsabschnitts vorgesehen werden, wobei sich diese Zuordnung erst bei dem Einfügen des Abstandhalters in die Wicklung ergibt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden unter Verwendung von biegbaren Platten die erste und die zweite Oberfläche ausgebildet, die jeweils zwei Außenkanten aufweisen. Diese Außenkanten verlaufen nach Fertigstellung der Leiterwicklung umfänglich und können einen obere und untere Kante ausbilden. Erfindungsgemäß sind die Stützelemente hierbei in einer Richtung von einer unteren Kante zu einer oberen Kante verteilt und von dem Volumen unterbrochen, das von den Platten eingeschlossen wird. In einer Ausführungsform liegt eine Außenkante der ersten beziehungsweise der zweiten Oberfläche in einer Kopffläche der Wicklung, wenn sie in die Wicklung eingebracht wurde und die zweite liegt in der Bodenfläche der Wicklung, wobei sich die Platten durchgängig von der einen Außenkante zu der anderen erstrecken.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Abstandhalter eine Breite auf, die durch den Abstand zweier Außenkanten der gleichen Oberfläche gebildet wird, die nur einem Teil der Höhe der Leiterwicklung entspricht. Ist der Abstandhalter als starres Rohr ausgebildet, so sind beispielsweise mehrere übereinander geschichtete axial aneinander

stoßende Röhren notwendig, deren Gesamthöhe der Höhe, das heißt der Längsaus- (Jehnung der Leiterwicklung entspricht. In gleicher weise kann bei der Ausführung des Abstandhalters in zumindest abschnittsweise biegbaren Platten der Abstandhalter eine Breite aufweisen, die nur einem Teil der Gesamthöhe der Wicklung entspricht. Beispielsweise hat der Abstandhalter die Form eines Bands, das so biegsam ist, dass es aufgewickelt werden kann. In diesem Fall wird der Abstandhalter beim Wickeln in die Wicklung eingebracht, indem dieser wie ein Leiterband oder Leiter spiralförmig auf die Wicklung aufgewickelt wird. Bei einer solchen spiralförmigen Anordnung des Abstandhalters stößt eine Windung des Abstandhalters direkt oder mit geringem Abstand an die darauf folgende Windung des Abstandhalters an.

In einer weiteren Ausführungsform bilden biegsame Schichten die erste und zweite O- berfläche des Abstandhalters, wobei die Höhe der Wicklung einem ganzzahligen Vielfachen der Breite der Schichten entspricht. Vorzugsweise werden mehrere zylindrisch angeordnete Doppelschichtbänder verwendet, die aufeinandergestapelt sind und derart aneinandergereiht sind, dass sie in ihrer Summe der Längsabmessung der Wicklung entsprechen. Die einzelnen Abstandhalterelemente bilden dann eine Reihe flexibler, aneinanderstoßender Teilzylinder, deren Außenkanten senkrecht zur Längsachse der Wicklung verlaufen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste und zweite Oberfläche jeweils durchgängig ausgebildet. Alternativ können die erste und zweite Oberfläche aus mehreren Abschnitten bestehen, die umfänglich und/oder entlang der Längsachse der Wicklungen aneinanderstoßen.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Stützelemente zwischen den Oberflächen in umfänglicher Richtung und entlang der Längsachse der Wicklung zwischen der ersten und zweiten Oberfläche gleichmäßig verteilt, so dass ein beliebiges Stützelement mit dem gleichen Abstand zu allen zu diesem benachbarten Stützelementen angeordnet ist.

Das Stützelement wird mittels Kraftschluss, Formschluss und/oder Stoffschluss direkt mit den Elementen, beispielsweise starren Rohren oder biegsamen Platten beziehungsweise starre oder flexible Schichten verbunden, die die erste beziehungsweise

zweite Oberfläche ausbilden. Beispiele für mögliche Verbindungsarten sind Keil-, KJemm- oder Schraubverbindungen. Weitere Beispiele sind Schnappverbindungen, Nieten, Verstiften beziehungsweise Löten, Schweißen, Kleben oder Vulkanisieren. Insbesondere bei der Verwendung von Keil-, Schraub-, Niet- oder Lötverbindungen ist darauf zu achten, dass die erste Oberfläche elektrisch von der zweiten Oberfläche isoliert ist. Vorzugsweise werden ausschließlich elektrisch isolierende Materialien verwendet. Bei der Verwendung von Metallelementen ist darauf zu achten, dass diese nicht radial durchgängig sind und dass Mindestabstände in radialer Richtung vorgesehen werden, die Durchschläge vermeiden.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich jedes Stützelement an dem Ort, an dem es mit der ersten beziehungsweise zweite Oberfläche verbunden ist, senkrecht zu der ersten beziehungsweise zweiten Oberfläche an diesem Ort.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden Stützelemente mit der gleichen Länge, Querschnittsform und/oder gleichen Querschnittsflächen verwendet. Falls die erste O- berfläche eine andere Krümmungsform aufweist als die zweite Oberfläche, wenn der Abstandhalter in der Wicklung vorgesehen ist, können auch verschiedene Längen zum Darstellen der Krümmung beziehungsweise des Krümmungsunterschiedes verwendet werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die erste Oberfläche an eine Innenwicklung angrenzt, deren Form quadratische Komponenten hat, beispielsweise bei dünnen Wicklungen um einen rechteckigen Kern, und wenn die äußere Wicklung, die an die zweite Oberfläche angrenzt, eine kreisförmige Form aufweisen soll.

Die Stützelemente können einen elliptischen, kreisförmigen, rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Auf diese Weise können diese unter Verwendung eines langen Stabs hergestellt werden, der an gleichmäßig beabstandeten Stellen getrennt beziehungsweise unterbrochen wird, beispielsweise durch Schneien. Die Querschnittsform des langen Stabs entspricht dann dem Querschnitt des Stützelements.

Vorzugsweise wird der Abstandhalter mittels zweier Platten oder koaxialer Rohre hergestellt, zwischen denen die Stützelemente vorgesehen sind. Die zur Stützung verwendete erste und zweite Oberfläche wird dann durch die Außenfläche der Rohre bezie-

hungsweise Platten gebildet, die von den Stützelementen wegweist, welche zwischen d _^ en Rohren beziehungsweise Platten befestigt sind. Die Innenflächen der Rohre beziehungsweise Platten, welche zu den Stützelementen hingewandt sind, definieren zusammen mit der Umlauffläche der Stützelemente das Volumen, welches erfindungsgemäß durchgängig ist und ungehinderte Fluidströmungen in Richtungen erlaubt, die zu den Außenkanten der Platten geneigt sind.

Vorzugsweise wird zur Herstellung des Abstandhalters, insbesondere der Stützelemente und/oder der Schichten, das heißt Rohre beziehungsweise Platten ein isolierender Werkstoff verwendet, beispielsweise Kunststoff, Keramik, kunstharzgetränktes Fasergewebe, Pertinax oder eine Kombination und/oder Materialmischung hiervon. Vorzugsweise weist das Material der Stützelemente und/oder der Schichten, die die erste oder zweite Oberfläche bilden, eine Elastizität auf, die eine geeignete Kraft auf die Wicklungsabschnitte ausübt, wenn der Abstandhalter in der Wicklung eingesetzt ist. Beispielsweise können die Stützelemente aus Kunststoff, kunstharzgetränktem Glasfasergewebe oder Kautschuk zumindest abschnittsweise hergestellt sein, so dass jedes E- lement zumindest einen Abschnitt umfasst, der eine Federwirkung aufweist. Ferner können die flexiblen Schichten aus einer isolierenden Matte ausgebildet sein, beispielsweise aus einer Kunststoffmatte.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein elektrisches Bauteil vorgesehen, das zwei Wicklungsabschnitte umfasst, die körperlich durch einen erfindungsgemäßen Abstandhalter getrennt sind. Dadurch kann die zwischen den Wicklungsabschnitten entstehende Wärme verbessert abgeführt werden, insbesondere durch Konvektionsströmungen, die geneigt zur Längsachse der Wicklungsabschnitte verlaufen.

Das elektrische Bauteil kann beispielsweise ein elektrischer Transformator sein, der eine Leistung von 100 kVA bis 100000 kVA, 200 kVA bis 50000 kVA oder 250 kVA bis 4000 kVA aufweist und aus drei Wicklungsblöcken gebildet ist, die jeweils einer Phase eines Drehstromsystems zugeordnet sind. Jeder dieser drei Wicklungsblöcke umfasst einen inneren Wicklungsabschnitt, der der Unterspannungsseite zugeordnet ist, und einen äußeren Wicklungsabschnitt, der der Oberspannungsseite zugeordnet ist. Die Unterspannungsseite ist für eine Betriebsspannung von 230 V, 380 V oder 1 kV vorge-

sehen, während die Oberspannungsseite für Spannungen von mindestens 1 kV, beispielsweise mindestens 10 kV oder mindestens 2OkV vorgesehen ist. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, dass die Betriebsspannung der Unterspannungsseite größer als 1 kV und die der Oberspannungsseite kleiner als 1 kV ist.

Der erfindungsgemäße Abstandhalter ist koaxial zu der Längsachse jedes Wicklungsblocks vorgesehen und zwischen dem inneren Wicklungsabschnitt und dem äußeren Wicklungsabschnitt vollumfänglich angeordnet. Der Abstandhalter dient zum Einen de Stabilität des Wicklungsblocks und der mechanischen Verbindung zwischen der Oberspannungsseite und der Unterspannungsseite. Zum Anderen bildet der Abstandhalter ein Volumen aus, durch das Kühlfluid strömen kann, um die in der Oberspannungsseite und Unterspannungsseite entstehende Wärme abführen zu können. Aus diesem Grund wird vorzugsweise zum Ausbilden der ersten und zweiten Oberfläche ein Material verwendet, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.

In dem Zwischenraum, den der Abstandhalter ausbildet, können Temperatursensoren und/oder Sensoren zur Messung des elektrischen oder magnetischen Feldes vorgesehen und befestigt sein. Zudem können Leiter durch die erste und/oder zweite Oberfläche hindurch treten, um ein Kontaktieren oder Anzapfen der Wicklungsabschnitte zu ermöglichen. Diese Durchkontaktierungen werden vorzugsweise mit einem kleinen Querschnitt, beispielsweise kleiner als 5 cm ² oder kleiner als 1 cm ² , vorgesehen der die erste beziehungsweise zweite Oberfläche nicht wesentlich unterbricht und so die mechanische Stabilität an der Kontaktstelle nicht wesentlich beeinträchtigt.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Abstandhalter zwischen der Innenseite des Wicklungsblocks und dem Kern vorgesehen, der von dem Wicklungsblock umgeben ist.

Vorzugsweise sind die zur Darstellung des Abstandhalters verwendeten Materialien zumindest teilweise selbstlöschend und setzen bei Brand keine Gase frei.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Kurzbeschreibung der Figuren

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung, vorteilhafte Weiterbildungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Abstandhalter in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine Abschnitt eines biegsamen Abstandhalters,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Abstandhalter in einer

Ebene senkrecht zur Längsachse des Abstand halters und

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine biegsamen Abstandhalter in einer Ebene senkrecht zur ersten beziehungsweise zweiten Oberfläche.

Beschreibung der Figuren

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Abstandhalter in perspektivischer Ansicht. Der Abstandhalter umfasst eine erste Oberfläche (10) und eine zweite Oberfläche (20). Der Abstandhalter weist eine kreiszylindrische Form auf, so dass die erste Oberfläche (10) die Innenfläche bildet, welche zur Stützung eines inneren Wicklungsabschnittes (nicht dargestellt) dient, wohingegen die zweite Oberfläche (20) des Abstand halters zur Stützung eines äußeren Wicklungsabschnitts vorgesehen ist.

Die erste Oberfläche weist eine obere Außenkante (12a) und eine untere Außenkante (12b) auf. In gleicher Weise weist die zweite Oberfläche (20) eine obere Außenkante (22a) und eine untere Außenkante (22b) auf. Die Außenkanten sind kreisförmig in sich geschlossen und parallel zueinander. Zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche ist ein Volumen (30) vorgesehen, das für durchgängige Kühlfluidströmungen vorgesehen ist. Zur Abstützung der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche dienen

Stützelemente (40a-g), die als einzelne, sich radial erstreckende Elemente ausgebildet $jnd. Dadurch bilden die Stützelemente zwischen einer oberen Außenkante (12a), (22a) und einer unteren Außenkante (12b), (22b) keine durchgehende Fläche sondern werden mehrfach von dem Volumen (30) unterbrochen. Auf Grund dessen sind Konvekti- onsströmungen entlang des Umfangs des Abstandhalters möglich.

In der Fig. 1 sind lediglich die erste und zweite Oberfläche dargestellt, nicht jedoch der Körper, der diese Oberflächen ausbildet. Die dünnen Linien stellen Konturen dar. Vorzugsweise werden zwei Schichten verwendet, die zylindrisch und koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die in radialer Richtung außen liegende Oberfläche der äußeren Schicht die zweite Oberfläche bildet und die radial innen liegende Oberfläche der inneren Schicht die erste Oberfläche bildet. Die radial nach außen weisende Fläche der inneren Schicht und die radial nach innen weisende Oberfläche der äußeren Schicht bilden Begrenzungsebenen des zwischen den Schichten liegenden Volumens. Gleichzeitig werden die zu dem inneren Volumen angrenzenden Oberflächen der Schichten zur unmittelbaren Befestigung der Stützelemente verwendet, so dass jeweils eine der beiden Kopfflächen eines zylindrischen Stützelements direkt an die zum Volumen angrenzenden Oberflächen der Schichten anstößt und mit dieser befestigt ist. Die unmittelbare Befestigung kann alternativ eine Befestigung mittels federnder, isolierender und/oder starrer Elemente sein.

Die Schichten können entweder starre Rohre oder biegsame Platten sein, wobei die Fig. 1 den bereits gekrümmten Zustand des Abstand halters darstellt, der im Falle von flexiblen beziehungsweise biegsamen Schichten sich eben erstrecken kann oder zur Lagerung spiralförmig aufgewickelt sein kann, bevor dieser in die Leiterwicklung eingebracht wird.

Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines biegsamen beziehungsweise flexiblen Abstandhalters aus biegsamen Platten. Der Abstandhalter in der Fig. 2 erstreckt sich entlang einer Ebene und kann so einfach hergestellt werden, wobei die Schichten, welche die erste beziehungsweise zweite Oberfläche bilden, zum Einbringen des Abstandhalters in eine Leiterwicklung beziehungsweise zwischen zwei

Wicklungsabschnitte gebogen werden müssen, beispielsweise durch Aufwickeln auf den bestehenden Wicklungsabschnitt.

Wie in Fig. 1 sind auch in Fig. 2 nur die erste und die zweite Oberfläche dargestellt, die durch jeweilige erste und zweite Schichten gebildet werden, welche wiederum nicht dargestellt sind. Vielmehr sind nur einige der Konturen oder Schichten dargestellt. Die erste und zweite Oberfläche sind beispielsweise die Innenfläche von biegsamen Schichten, die zu den dazwischen liegenden Stützelementen angrenzen.

Der Abstandhalter von Fig. 2 erstreckt sich bandförmig und weist zwei obere Außenkanten (112a), (122a) sowie zwei untere Außenkanten (112b), (122b) auf. Diese Außenkanten begrenzen die erste und zweite Oberfläche, welche wiederum das dazwischen liegende Volumen (130) begrenzen, vorzugsweise in radialer Richtung. Die Stützelemente (140a-e), welche die erste Oberfläche von der zweiten trennen, sind Zylinder, deren Längsachse senkrecht zu der ersten und zweiten Oberfläche in einer Richtung R verläuft. Jedes Stützelement ist von dem benachbarten Stützelement in einer Richtung beabstandet, die eine Komponente parallel zum Verlauf der Außenkanten aufweist. Mit anderen Worten erstreckt sich das Volumen (130) um jedes Stützelement herum, so dass eine durch das Volumen (130) führende Fluidströmung S in jede Richtung führen kann. Die Fluidströmungen verlaufen im Wesentlichen parallel zur ersten und zweiten Oberfläche.

Der in Fig. 2 als Band dargestellte Abstandhalter ist in die Richtung senkrecht zu den Außenkanten, das heißt in radialer Richtung und senkrecht zu der ersten und zweiten Oberfläche biegsam, und kann so als in sich geschlossener Körper ausgebildet werden, wobei ein Ende des Bands an das andere Ende des Bands angrenzt.

Auf diese Weise lässt sich aus dem in Fig. 2 dargestellten Band der zylindrische Abstandhalter ausformen.

In der Fig. 3 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Abstand halters dargestellt, der entlang einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Abstandhalters verläuft. Der in Fig. 3 dargestellte Abstandhalter ist zylindrisch und weist eine erste Schicht (114) und

eine zweite Schicht (224) auf. Die Schichten bilden koaxiale Zylinder, wobei die erste S.chicht (214) einen inneren Zylinder und die zweite Schicht (224) einen äußeren Zylinder bildet. Die nach innen weisende Oberfläche der ersten Schicht (214) bildet die erste Oberfläche zum Stützen eines inneren Wicklungsabschnitts (nicht dargestellt) und die radial nach außen weisende Fläche der Schicht (224) bildet die zweite Oberfläche zur Stützung eines äußeren Wicklungsabschnitts (nicht dargestellt).

Die Außenfläche der ersten Schicht (214), die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, bildet zusammen mit der Innenfläche der zweiten Schicht (224), welche der zweiten Oberfläche (220) gegenüberliegt, das Volumen (230) aus, das von den zwei Schichten eingeschlossen wird. In diesem Volumen sind Stützelemente (240) angebracht, die die innere Schicht (214) gegenüber der äußeren Schicht (224) stützen und ferner Konvekti- onsströmungen durch das Volumen in einer beliebigen Umlaufrichtung ermöglichen. Dadurch kann Wärme, die durch die erste Schicht (210) aus dem Innenraum (270) des Abstandhalters in das Volumen (230) tritt, abgeführt werden. In gleicher weise kann Wärme, die aus dem Außenraum (280), beispielsweise aus einer umgebenden Wicklung in das Volumen (230) tritt, abgeführt werden.

Der Abstandhalter von Fig. 3 kann durch entlang einer Ebene verlaufende Schichten (214, 224) ausgebildet werden, die daraufhin in Kreisform gebogen werden. Die jeweiligen Enden der Schichten (224, 214) stoßen an eine Kontaktstelle (216, 226) und werden an dieser Stelle vorzugsweise miteinander verbunden. Die Verbindung kann einen Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss umfassen, insbesondere Schrauben, Klemmen, Nieten, Verstiften, Löten, Schweißen, Kleben oder Verbinden mittels einer Schnappverbindung.

Die Stützelemente (240) sind vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang verteilt beziehungsweise sind gleichmäßig in einer zu den Außenkanten parallelen Richtung zueinander beabstandet.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Schichten (214, 224) ohne Kontaktstelle bereits einteilig ausgebildet, beispielsweise mittels eines nahtlosen Rohrbildungsverfahrens. In einer weiteren Ausführung sind die Schichten in einer Richtung senkrecht zur

ersten beziehungsweise zweiten Oberfläche flexibel oder zumindest abschnittsweise flexibel, um eine in sich geschlossene Krümmung ausführen zu können. Gemäß einer weiteren Ausführung sind die Schichten nur in eine Radialrichtung flexibel, das heißt zur Mittelachse hin und können nicht nach außen gebogen werden.

Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Abstandhalter, der aus biegsamen Schichten ausgebildet ist. Der in Fig. 4 dargestellte Abstandhalter verläuft entlang einer Ebene und wird vor oder während des Einfügens in einer Leiterwicklung gebogen.

Der Abstandhalter umfasst eine erste Oberfläche (310) und eine zweite Oberfläche (320). Zwischen den Schichten (314, 324) sind Stützelemente mit gleichem Abstand zueinander angeordnet, die den gleichen Querschnitt und die gleiche Länge aufweisen. Die Stützelemente sind mit der ersten Schicht (314) und der zweiten Schicht (324) fest verbunden und stellen so den konstanten Abstand zwischen der ersten Oberfläche (310) und der zweiten Oberfläche (320) beziehungsweise zwischen der ersten und zweiten Schicht (314, 324) sicher. Vorzugsweise sind die Stützelemente auf die Schichten aufgeklebt. Zwischen den Stützelementen und der ersten und zweiten Schicht (314, 324) wird ein Volumen (330) definiert, durch das zu Kühlungszwecken eine Fluidströ- mung geleitet werden kann. Die erste und zweite Oberfläche (310, 320) sind zum Abstützen einer inneren Wicklung beziehungsweise einer äußeren Wicklung vorgesehen.

Um diesen Stützeffekt zu erreichen, wird zunächst eine innere Wicklung beziehungsweise ei innerer Wicklungsabschnitt um einen Kern oder eine Halterung gewickelt. Daraufhin wird beispielsweise der in Fig. 4 dargestellte Abstandhalter um den inneren Wicklungsabschnitt gewickelt, so dass dieser die innere Wicklung genau einmal umläuft. Wird der Abstandhalter derart um eine innere Wicklung geschlagen, die beispielsweise eine zylindrische oder kreiszylindrische Form aufweist, so sind die Stirnflächen (318a, 328a) der Schichten (314, 324) nahe den gegenüberliegenden Stirnflächen (318b, 328b) der Schichten angeordnet oder stoßen zumindest teilweise direkt aneinander. Beispielsweise kann an einem der Stirnenden eine Lasche vorgesehen werden, die entlang einer Oberfläche der Schichten (314, 324) verläuft, und die sich mit einem Teil der Schichten an dem entgegengesetzten Ende zumindest teilweise überlappt,

wenn der Abstandhalter um den inneren Wicklungsabschnitt herum gebogen ist. Diese Loschen können zur Befestigung verwendet werden. Zudem können weitere Befestigungselemente an den Stirnenden (318, 328) oder an einem oder zwei Enden einer der Schichten oder beider Schichten angebracht sein, um den Abstandhalter, der einen inneren Wicklungsabschnitt umgreift, zu befestigen.

Vorzugsweise sind die Befestigungselemente vorgesehen, den Abstandhalter mit einer gewissen Zugspannung zu beaufschlagen, beispielsweise durch Federwirkung von Befestigungselementen oder der Schicht, umso eine Reibkraft zwischen der ersten oder zweite Oberfläche und der jeweiligen Wicklungsabschnitte zu erreichen. In einer Ausführung wird berücksichtigt, dass die zweite Oberfläche durch den Abstand zwischen der zweiten und der ersten Oberfläche einen größeren Umfang aufweist, wenn der Abstandhalter um eine innere Wicklung gewickelt ist. Ferner können die Schichten (314, 324) verschiedene Längen aufweisen, so dass die Oberfläche (310) eine Länge hat, die im Wesentlichen dem Umfang der inneren Wicklung entspricht oder geringfügig kleiner als der Umfang der inneren Wicklung ist, und die zweite Oberfläche (320) eine Länge aufweist, die der Länge der äußeren Wicklung entspricht.

Der in Fig. 4 dargestellte Abstandhalter umfasst zwei flexible Schichten (314, 324) und hat einen Abschnitt (350), der eine geringere Flexibilität als ein weiterer Abschnitt (360) aufweist. In dem Abschnitt (360) sind weniger oder keine Stützelemente vorgesehen, so dass lediglich die Flexibilität der Schichten (314, 324) für die Biegsamkeit des Abstandhalters eine Rolle spielt. Hingegen im Abschnitt (350) weist de Abstandhalter nur eine geringe, eine kleinere oder keine Flexibilität auf, wobei in diesem Abschnitt einige Stützelemente vorgesehen sind. Da die Gesamtflexibilität in dem Abschnitt (350) auch durch die Stützelemente bestimmt wird, die auf Grund ihrer Dicke eine deutlich höhere Stabilität beziehungsweise Federwirkung aufweisen, ist die Biegsamkeit des Abschnittes (250) geringer als die Biegsamkeit im Abschnitt (360). Wird der Abstandhalter um eine zylindrische Innenwicklung gelegt, so weist der Abschnitt (350) einen größeren Krümmungsradius als der Abschnitt (360) auf, wodurch sich ein polygonähnlicher, jedoch im Wesentlichen runder Verlauf des Abstandhalters ergibt.

In dem Volumen (330) kann ein Freiraum vorgesehen sein, wobei jedoch auch abschnittsweise oder vollständig Gewebe und/oder Strömungsführungselemente einge-

bracht sein können, die eine Fluidströmung ermöglichen und zumindest abschnittsweise fphren.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die erste Oberfläche an jeder Stelle den gleichen Abstand zu der zweiten Oberfläche auf. In einer weiteren Ausführung variiert der Abstand, ist jedoch an jeder Stelle größer als ein Minimalabstand und/oder kleiner als ein Maximalabstand. Durch die periodische Anordnung der Stützelemente entlang des Umfangs können sich periodische Schwankungen des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche ergeben. Ferner können die Stützelemente auch entlang der Längsachse des Abstandhalters, das heißt in einer Richtung senkrecht zu dem Verlauf der Außenkanten beziehungsweise in axialer Richtung periodisch verteilt sein.

Der Abstandhalter kann in der Form eines Kühlkanalzylinders ausgebildet sein, wobei die Kühlkanäle durch das Volumen zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche ausgebildet werden oder in diesem vorgesehen sind. Die Außenkante der ersten Oberfläche können zueinander parallel sein, wobei auch die Außenkanten de zweiten Oberfläche vorzugsweise parallel zueinander sind. Die zwei Außenkanten der ersten Oberfläche weisen vorzugsweise den gleichen radialen Abstand zu einer Längsachse des Abstandhalters auf und sind zueinander in axialer Richtung versetzt. In gleicher weise sind die zwei Außenkanten der zweiten Oberfläche zueinander in axialer Richtung versetzt und mit dem glichen Radius zur Längsachse des Abstandshalters beziehungsweise der Leiterwicklung angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verläuft eine Außenkante der ersten Oberfläche, beispielsweise die obere, in der axialen Höhe wie eine Außenkante der zweite Oberfläche, wobei die Austritte der zweiten Oberfläche einen größeren radialen Abstand zu der Längsachse des Abstandhalters aufweisen als die gegenüberliegende Außenkante der ersten Oberfläche. Die Außenkanten bilden vorzugsweise eine größtenteils oder vollständig geschlossene Kurve, beispielsweise eine Kreiskurve, eine Ellipse oder eine andere geometrische Form mit mindestens einer Symmetrieachse.

Die zweite Oberfläche kann an eine umlaufen Isolationsschicht angrenzen, die ein Aufbiegen des Abstandhalters durch die Federkraft von flexiblen Schichten, die die erste und zweite Oberfläche des Abstandhalters bilden, verhindert. Alternativ kann auch eine

umlaufende Isolationsschicht in Kombination mit anderen Befestigungselementen verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Abstandhalter zwei halbzylindrische gleich große Teile, die sich zu einem zylindrischen Rohr ergänzen, wenn sie zusammengefügt sind. Jeder Teil überstreicht vorzugsweise einen halben Umfang des Abstandhalters. Die Teile können aus starren oder nur in geringem Maße flexiblen Schichten ausgebildet sein, deren radiale Federwirkung zur Befestigung an einem inneren Wicklungsabschnitt dient, indem die Teile um die innere Wicklung mit radialer Klemmkraft geklemmt werden können. Alternativ oder in Kombination hierzu können Befestigungselemente verwendet werden, die die beiden Teile miteinander mechanisch verbinden, beispielsweise die oben aufgeführten Elemente zur Befestigung flexibler Schichten.

Die Stützelemente können als Vollzylinder oder als Hohlzylinder mit einer Wandstärke ausgebildet sein, die der Verteilung der Stützelemente auf der ersten beziehungsweise zweiten Oberfläche angepasst ist und die erforderliche Stabilität bietet.

Bezugszeichenliste

10, 210, 310 erste Oberfläche

20, 220, 320 zweite Oberfläche

12, 22, 112, 122 Aussenkante

214, 224, 314,324 erste, zweite Schicht

216, 226 Kontaktstelle

30, 130, 230, 330 Volumen

40, 140, 240 Stützelement

270 Innenraum

280 Außenraum

318, 328 Stirnfläche

R Verlaufsrichtung der Stützelemente

S Richtung der Fluidströmung