ES2992161T3 - Bobina electromagnética con permeabilidad al refrigerante - Google Patents

Abstract

Una bobina electromagnética (60) con permeabilidad al refrigerante enrollada utilizando un alambre aislado (11) comprende una pluralidad de capas dispuestas radialmente (29) y una pluralidad de vueltas dispuestas axialmente (19) del alambre aislado (11) por capa (29), en donde el alambre aislado (11) tiene una pluralidad de secciones (12, 13) a lo largo de su longitud con diferentes secciones transversales para cualquier par de dos secciones adyacentes (12 a 13) que colectivamente forman canales de refrigerante axiales y radiales (110, 115) a medida que el alambre (11) se enrolla alrededor de un núcleo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Bobina electromagnética con permeabilidad al refrigerante

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a una bobina electromagnética con permeabilidad al refrigerante.

ESTADO DE LA TÉCNICA / ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las bobinas electromagnéticas son un componente básico de una amplia gama de tecnologías de módem. Las bobinas electromagnéticas de alta potencia, en particular, se utilizan mucho en los campos de la medicina, la física de partículas, la micromanipulación y muchos otros. Tales bobinas comprenden bobinados electromagnéticos que a menudo se enfrían activamente con un fluido para permitir que el bobinado soporte una alta densidad de corriente sin sobrecalentarse.

Existen varias estrategias para que esta refrigeración sea lo más eficaz posible. En términos generales, es ventajoso aumentar la velocidad de flujo del refrigerante y el área del alambre en contacto con el refrigerante, mientras que al mismo tiempo se maximiza la proximidad del alambre y el refrigerante, es decir, cualquier calor conducido al refrigerante debería tener que atravesar una distancia lo más corta posible a través del alambre. Por supuesto, también es preferible utilizar alambres y técnicas de bobinado estándar si es posible.

En la literatura se han propuesto varios diseños y configuraciones para bobinados electromagnéticos, de los cuales se describen aquí los más relevantes.

El documento US 2.710.947 describe una bobina enrollada con dos tiras de material simultáneamente -siendo la primera un conductor no aislado, y la segunda un aislante corrugado- de tal forma que la tira aislante corrugada forma canales de refrigeración axiales en la estructura de la bobina.

El documento EP 2.330.603 describe una bobina de transformador bobinada con dos tiras conductoras, al menos una de las cuales está corrugada para formar canales refrigerantes que se extienden axialmente.

El documento US 8.284.006 describe una bobina de transformador refrigerada por aire que tiene elementos espaciadores entre las capas de bobinado que forman pasajes axiales para que fluya el aire.

Se conocen muchos enfoques diferentes para crear canales de refrigeración incrustando diferentes elementos espaciadores dentro del bobinado. Un ejemplo es el documento US 7.023.312, en el que se describen conductos termoplásticos espaciados entre las capas de bobinado conductor.

El documento US 3.579.162 describe una bobina de transformador que tiene conductos de refrigeración axiales alrededor de los cuales se enrollan los alambre de la bobina.

El documento US 2.632.041 describe un transformador que tiene secciones de bobinado separadas por elementos espaciadores axiales, formando así canales de refrigeración radiales.

El documento US 3.056.071 describe una bobina electromagnética formada por un alambre con ranuras poco profundas que forman canales de refrigeración axiales.

El documento DE 889649 C divulga una bobina electromagnética según el permeable de la reivindicación 1.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Las bobinas electromagnéticas descritas en la técnica anterior requieren geometrías de alambre y/o técnicas de bobinado complejas.

A la luz de la técnica previa antes mencionada y las limitaciones de esta, es inter alia un objeto de esta invención proporcionar una bobina cuya permeabilidad del refrigerante emerge intrínsecamente.

Una bobina electromagnética con permeabilidad al refrigerante según la invención se enrolla utilizando alambre aislado, que comprende una pluralidad de capas dispuestas radialmente y una pluralidad de vueltas dispuestas axialmente del alambre aislado por capa, en el que el alambre aislado tiene una pluralidad de secciones a lo largo de su longitud con secciones transversales diferentes para cualquier par de dos secciones adyacentes de tal manera que los espacios vacíos formados por las secciones transversales axial y radialmente adyacentes del alambre aislado colectivamente de canales de refrigerante.

Una bobina según la invención comprende una bobina cuya permeabilidad al refrigerante surge intrínsecamente como resultado de la forma variable de la sección transversal del alambre. La diferencia de la sección transversal de la sección adyacente puede comprender una variación de altura o una variación de anchura o una variación de ambas dimensiones. Tal realización según la invención se caracteriza por canales de refrigeración axiales y radiales combinados que proporcionan un bobinado de bobina con permeabilidad de refrigerante en las direcciones axial y radial.

Se trata de una bobina permeable al refrigerante que puede formarse a partir de alambres aislados estándar, fácilmente disponibles, utilizando técnicas comunes de bobinado.

Una bobina puede bobinarse a partir de un alambre cuya sección transversal y/o área varían periódicamente a lo largo de su longitud. Este alambre puede formarse trefilando un alambre aislado estándar con sección transversal uniforme a través de una herramienta de formación, que comprime periódicamente secciones del alambre a lo largo de su altura, anchura o ambas. Como el alambre se enrolla en varias filas sobre varias capas, las distintas secciones transversales forman canales de refrigerante en dirección axial y radial. La forma y la periodicidad de las secciones transversales pueden optimizarse para diversos fines. Por ejemplo, si fuera ventajoso para la mayoría del líquido refrigerante fluir en la dirección radial, los parámetros transversales del alambre se podrían ajustar para formar principalmente canales radiales del líquido refrigerante, y viceversa.

La bobina según las invenciones da lugar a una gran área de transferencia de calor con refrigerante distribuido por todo el volumen de bobinado. No requiere elementos espaciadores separados, lo que simplifica el proceso de bobinado y permite la máxima densidad de empaquetamiento (volumen de cobre / volumen total) para lograr la máxima generación de campo magnético por potencia de entrada dada. La optimización está relacionada tanto con la propia bobina como con el método de bobinado. El hecho de que no requiera espaciadores y pueda bobinarse utilizando prácticas estándar está relacionado con el método, pero la realización de una densidad de empaquetamiento óptima es una propiedad de la propia configuración de bobinado, independientemente de cómo se consiga realmente.

La bobina comprende preferentemente una carcasa con al menos una entrada y al menos una salida, conectadas a huecos en dirección axial y/o radial de la bobina que crean canales para un fluido refrigerante, en los que la(s) entrada(s) y la(s) salida(s) están adaptadas para ser conectadas a un circuito refrigerante para bombear un fluido refrigerante a través de los canales de la bobina para enfriar la bobina.

La(s) entrada(s) y la(s) salida(s) pueden disponerse en dirección longitudinal en lados opuestos de la carcasa de la bobina, por ejemplo, en la misma dirección radial desde el núcleo de la bobina, en la que el refrigerante se desplaza a través del bobinado en dirección axial aplicando un gradiente de presión axial y los canales de refrigeración radiales se utilizan para distribuir el flujo uniformemente sobre la sección transversal de flujo radial.

La(s) entrada(s) y la(s) salida(s) también se pueden proporcionar a diferentes distancias radiales del núcleo de la bobina, entonces el refrigerante se mueve a través del bobinado en dirección radial (hacia dentro o hacia fuera) aplicando un gradiente de presión radial y los canales de refrigeración axial se utilizan para distribuir el flujo uniformemente sobre la sección transversal de flujo axial.

Según otra realización, se define de antemano una relación entre los parámetros del alambre y la bobina resultante que garantice que los canales seguirán alineados entre sí a lo largo de múltiples capas, con el fin de realizar una configuración ideal de los canales. Una de estas relaciones comprende, en su forma más simple, establecer L = 2*pi*t, donde L es la longitud del patrón periódico, y t es el grosor (altura) máximo del alambre, siendo pi el número de Ludolph. Al mismo tiempo, la circunferencia del núcleo en el que se enrolla el alambre se elige para que sea un múltiplo de la longitud L, de modo que se alineen las secciones deformadas y no deformadas entre bobinados de la misma capa. En otras palabras, L es un divisor del valor de la circunferencia del núcleo sobre el que se enrolla el alambre. Esta alineación se sigue consiguiendo esencialmente para un número elevado de capas que aumenta el diámetro de las capas de alambre bobinado.

Los canales refrigerantes pueden estar formados por canales refrigerantes radiales entre capas sucesivas de alambres, canales refrigerantes axiales entre vueltas adyacentes de alambres y canales refrigerantes transversales entre dos vueltas adyacentes y entre dos capas sucesivas.

La sección transversal del alambre puede cambiar entre secciones circulares no deformadas y dos secciones deformadas diferentes, es decir, secciones ovaladas o elípticas con la dirección del eje más largo en orientación de capa o de giro.

El alambre utilizando una herramienta de formación de alambre que consiste en dos realización de dos ruedas que tienen superficies perfiladas correspondientes al espesor del alambre deseado.

Este método permite enrollar una bobina a partir de un único hilo continuo aislado de forma tradicional, pero sin necesidad de utilizar elementos espaciadores adicionales. El proceso de deformación de un alambre aislado ordinario tiene lugar al mismo tiempo que el bobinado, prensando y deformando el alambre justo antes de bobinarlo.

Según una realización, los parámetros del alambre tomados del grupo que incluye el grosor, la periodicidad de la deformación, la longitud de la sección deformada, la anchura de la sección deformada y el diámetro interior del bobinado se eligen al azar. Esto permite crear canales de refrigerante que se forman estocásticamente. Aunque los canales resultantes seguirán siendo muy eficaces, probablemente no serán óptimos.

Según otra realización, se define de antemano una relación entre los parámetros del alambre y la bobina resultante que garantice que los canales seguirán alineados entre sí a lo largo de múltiples capas, con el fin de realizar una configuración ideal de los canales. Una de estas relaciones comprende, en su forma más simple, establecer L = 2*pi*t, donde L es la longitud del patrón periódico, y t es el grosor (altura) máximo del alambre, siendo pi el número de Ludolph. Al mismo tiempo, la circunferencia del núcleo en el que se enrolla el alambre se elige para que sea un múltiplo de la longitud L, de modo que se alineen las secciones deformadas y no deformadas entre bobinados de la misma capa. En otras palabras, L es un divisor del valor de la circunferencia del núcleo sobre el que se enrolla el alambre. Esta alineación se sigue consiguiendo esencialmente para un número elevado de capas que aumenta el diámetro de las capas de alambre bobinado.

Los canales refrigerantes pueden estar formados por canales refrigerantes radiales entre capas sucesivas de alambres, canales refrigerantes axiales entre vueltas adyacentes de alambres y canales refrigerantes transversales entre dos vueltas adyacentes y entre dos capas sucesivas.

La sección transversal del alambre puede cambiar entre secciones circulares no deformadas y dos secciones deformadas diferentes, es decir, secciones ovaladas o elípticas con la dirección del eje más largo en orientación de capa o de giro.

Un bobinado de bobina electromagnética según la invención tiene canales refrigerantes radiales y axiales intrínsecamente emergentes. La bobina se enrolla a partir de un alambre con una forma de sección transversal variable, dicho alambre consiste en alternar secciones deformadas y no deformadas que forman colectivamente canales de refrigerante axiales y radiales a medida que el alambre se enrolla alrededor de un núcleo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las realizaciones preferidas de la invención se describen a continuación con referencia a los dibujos, que tienen por objeto ilustrar las presentes realizaciones preferidas de la invención y no limitar las mismas. En los dibujos, La figura 1a es una vista superior de una porción de una primera realización del alambre, en la que se representa la alternancia de porciones deformadas y no deformadas del alambre,

La figura 1b es una vista lateral del alambre según la figura 1a,

La figura 1c es una vista en perspectiva del alambre según la figura 1a,

La figura 2a es una vista superior de una porción de una segunda realización del alambre, en la que se representa la alternancia de secciones deformadas y no deformadas del alambre,

La figura 2b es una vista lateral del alambre según la figura 2a,

La figura 2c es una vista en perspectiva del alambre según la figura 2a,

La figura 3 es una vista lateral de una porción de una capa del alambre de la figura 1 envuelta alrededor de un núcleo cilíndrico,

La figura 4 es una vista superior de una porción de cuatro bobinados adyacentes de una capa de una bobina formada a partir del alambre representado en la figura 1, en la que los parámetros del alambre se eligen de forma que las secciones deformadas de los bobinados adyacentes estén alineadas,

La figura 5 es una vista en perspectiva de los cuatro bobinados alineados de la figura 4.

La figura 6 es una vista en perspectiva de porciones de cuatro bobinados adyacentes de una capa de una bobina formada a partir del alambre representado en la figura 1, en la que las secciones deformadas adyacentes no están alineadas,

La figura 7a es una vista superior de una porción 4x4 de una bobina con cuatro bobinados adyacentes en cuatro capas formada a partir del alambre representado en la figura 1 en la que la alineación de los canales de refrigerante no está controlada,

La figura 7b es una vista en sección transversal de la porción 4x4 de la figura 7A que muestra que se permite que los canales se formen estocásticamente,

La figura 8 es una vista en perspectiva de una porción 4x4 de una bobina formada a partir del alambre representado en la figura 1 en la que los bobinados adyacentes están alineados, formando canales de refrigerante bien definidos en las direcciones axial y radial,

La figura 9 es una vista esquemática en sección transversal de una primera realización de una bobina electromagnética que tiene un bobinado permeable en el que el flujo de refrigerante es principalmente axial,

La figura 10 es una vista esquemática en sección transversal de otra realización de una bobina electromagnética que tiene un bobinado permeable en el que el flujo de refrigerante es principalmente radial,

La figura 11 es una vista esquemática en perspectiva de las partes de un aparato de formación de alambre,

La figura 12 es una vista lateral esquemática de las ruedas formadoras del aparato de la figura 11 con un alambre,

La figura 13 es una vista ampliada esquemática de la figura 12;

La figura 14 es una vista en perspectiva de una porción de una tercera realización del alambre, en la que se representa la alternancia de porciones deformadas y no deformadas del alambre; la figura 15 es una vista en sección transversal de una porción de 5x12 de una bobina con cinco bobinados adyacentes en nueve capas formadas a partir del alambre representado en la figura 14, en la que la alineación de los canales de refrigerante sólo se controla sobre las diferentes capas; y

La figura 16 es una vista en perspectiva de una porción 3x5 de una bobina formada a partir del alambre representado en la figura 14 en la que los bobinados adyacentes están alineados, formando canales de refrigerante axiales bien definidos y canales de refrigerante transversales.

DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES PREFERIDAS

Las figuras 1a, 1b y 1c muestran una primera realización 10 de un alambre 11 con sección transversal variable en una vista superior, una vista lateral y una vista en perspectiva, respectivamente. De hecho, muestra una porción delimitada del alambre, representando la alternancia de secciones deformadas y no deformadas del alambre.

La figura 1 muestra al mismo tiempo el resultado de una realización de un método según la invención. El alambre 11 es inicialmente un alambre aislado disponible en el mercado. Al principio, la sección transversal del alambre es uniforme en toda su longitud. La sección transversal del alambre y su aislamiento, vistos como una entidad, puede ser cuadrada, como se muestra con el alambre 11 en la figura 1a. La sección transversal también puede ser redondeada y, en particular, circular. A medida que el alambre 11 se enrolla en el núcleo del imán formando una bobina, se hace pasar a través de una herramienta de conformado 300 como se muestra en la figura 11, deformando periódicamente secciones del alambre 11 de tal manera que las áreas 12 intactas que tienen la sección transversal original (por ejemplo, cuadrada o circular o una sección transversal mínimamente deformada) se alternan con áreas deformadas 13 que tienen una nueva sección transversal. La herramienta de conformado 300 se describirá más adelante en relación con las figura 12 y 13 que muestran una realización de cómo crear un alambre deformado 311.

El cable inicial 310 puede ser rectangular u oblongo/elíptico, especialmente puede ser un alambre inicial que esté aislado. La sección transversal de la sección deformada 13 de la figura 13, así como la de la figura 1, es más plana y ancha que la sección original 12. Entre las secciones 12 y 13 están presentes rebordes superiores deformados 101 y rebordes laterales 102, que comprenden principalmente superficies inclinadas entre las correspondientes superficies adyacentes. Los rebordes adyacentes 101 y 102 tienen inclinaciones orientadas opuestas. En el caso de un alambre redondeado 11 (no representado en los dibujos), los rebordes son curvas tridimensionales más complejas.

Por supuesto, es posible partir de un alambre 11 de sección rectangular y deformarlo hasta convertirlo en un alambre esencialmente cuadrado. El proceso de deformación no tiene por objeto dañar el aislamiento. Es posible que la mayor parte de la deformación se ejerza dentro del revestimiento aislante.

Las figuras 2A, 2b y 2c muestran una segunda realización 20 de un alambre con sección transversal variable en una vista superior, una vista lateral y una vista en perspectiva, respectivamente. El alambre 21 es un alambre aislado disponible en el mercado. Al principio, la sección transversal del hilo 21 es uniforme en toda su longitud. A medida que el alambre 21 se enrolla en el núcleo del imán, se deforma periódicamente de manera que las zonas intactas 22 que tienen sustancialmente la sección transversal original se alternan con zonas deformadas 23 que tienen una nueva sección transversal. La sección transversal de la sección deformada 23 es a la vez más plana y más estrecha que la sección original 22, es decir, está comprimida en un área de sección transversal más pequeña. En otras palabras, la herramienta utilizada para deformar el alambre 21 deforma el alambre 21 tanto a lo largo como a lo ancho.

Entre las secciones 22 y 23 están presentes rebordes superiores deformados 201 y rebordes laterales 202, que comprenden principalmente superficies inclinadas entre las correspondientes superficies adyacentes. Los rebordes adyacentes 201 y 202 tienen una inclinación dirigida en la misma dirección, es decir, reduciendo el área de la sección transversal de una sección 22 a una sección 23 y aumentando el área de la sección transversal de la sección 23 a la sección 22.

La figura 3 es una vista lateral de una parte de una capa de una realización de alambre 10 en la que el alambre 11 se envuelve alrededor de un núcleo magnético cilíndrico 15. Es evidente que se formarán canales axiales 16 entre el alambre 11 y la superficie 15 del núcleo, así como entre las capas de bobinado posteriores (no mostradas en la figura 3). También se formarán canales similares, si una realización según la figura 3 está provista del alambre 20 de la figura 2.

La figura 4 es una vista superior de una porción de cuatro bobinados adyacentes o vueltas 19 de una capa 29 de una bobina formada a partir del alambre 11 de la realización de alambre 10 representada en la figura 1, en la que los parámetros del alambre en conexión con el núcleo (no mostrado) se eligen de tal manera que las secciones deformadas 13 en bobinados adyacentes están alineadas. Por supuesto, las secciones no deformadas 12 también se alinean. Las secciones deformadas 13 están alineadas entre sí, formando canales radiales de refrigerante 110 claramente definidos, mientras que las superficies laterales de las secciones adyacentes no deformadas 12 se tocan entre sí en las superficies de contacto 111.

Cuando se dispone una segunda capa de bobinados (aquí cuatro vueltas 19) sobre la primera capa 29 mostrada en la figura 4, entonces se construyen otras superficies de contacto 111 en las superficies superiores de las secciones no deformadas 12, si la alineación se elige de modo que la sección deformada 13 de la capa posterior se posicione con su porción más larga de la sección transversal como superficie inferior sobre dicha superficie superior.

La figura 5 es una vista en perspectiva de los cuatro bobinados alineados 19 de una sola capa 29 de la figura 4, en la que son visibles tanto los canales refrigerantes axiales 115 como los canales refrigerantes radiales 110.

La figura 6 es una vista en perspectiva de porciones de cuatro bobinados adyacentes 19 de una capa 29 de una bobina formada a partir del alambre representado en la figura 1, en la que las secciones deformadas adyacentes 13 no están alineadas. En este caso, por supuesto, las secciones no deformadas 12 no están tan bien alineadas en las capas adyacentes. Aun así, está claro que surgirán canales de refrigerante tanto axiales 115 como radiales 110.

La figura 7a es una vista superior de una porción 4x4 de una bobina con cuatro bobinados adyacentes 19 en cuatro capas 29 formada a partir de la realización de alambre 10 representada en la figura 1 en la que la alineación de los canales de refrigerante 110 y 115 no está controlada y la figura 7b es una vista en sección transversal de la porción 4x4 de la figura 7a que muestra que se permite que los canales 110 y 115 se formen estocásticamente, ya que la alineación de las secciones deformadas 13 del alambre 11 es totalmente aleatoria. La matriz 4x4 se elige para ilustrar los canales de refrigeración emergentes 110 y 115. En una aplicación típica, tanto el número real de bobinados por capa como el número real de capas puede ser muchas veces mayor, por ejemplo, especialmente entre 10 y 100 capas 29 con entre 10 y 500 bobinados o vueltas 19. El uso de una matriz 4 por 4 de bobinados y capas se ha elegido para ilustrar los principios de aplicación, podría entenderse que muestra un detalle de una bobina mayor.

La figura 8 es una vista en perspectiva de una porción 4x4 de una bobina formada a partir de la realización de alambre 10 representada en la figura 1, en la que cuatro bobinados adyacentes 19 están alineados, formando canales refrigerantes bien definidos en las direcciones axial y radial. La alineación dentro de la matriz de alambres de bobinados adyacentes se controla de forma que las secciones deformadas 13 se alineen a lo largo de las capas de bobinado 29. Los canales en las direcciones radial y axial están claramente marcados con los números de referencia 110 y 115, respectivamente. Las superficies sombreadas representan la superficie deformada de la dimensión más pequeña.

La figura 9 es una vista esquemática en sección transversal de una primera realización de una bobina electromagnética 70 que tiene un bobinado permeable 72 en el que el flujo de refrigerante es principalmente axial, como se representa a través de las flechas con los números de referencia 211. La primera realización de imán 70 tiene un bobinado permeable 72 enrollado alrededor de un núcleo de imán 71. El bobinado 72 se muestra como llenando el espacio entre el núcleo 71, las tapas de los extremos 75, 76 así como el tubo exterior 77; pero por supuesto, el bobinado 72 se construye a partir de una pluralidad de bobinados de alambre en una pluralidad de capas de alambre como se muestra en la figura 8 con los alambres 10 o 20 de las figura 1 o 2 o realizaciones similares.

Las tapas de los extremos 75 y 76 forman el soporte estructural del bobinado, y junto con el tubo exterior 77 forman un volumen sellado alrededor del bobinado 72. El refrigerante se bombea como se representa en el flujo de entrada 200 a través de la(s) entrada(s) 73 en la tapa 75 y hacia fuera a través de la(s) salida(s) 74 en la tapa 76 como flujo de salida 212. A medida que el refrigerante entra en el bobinado, se dispersa radialmente y fluye axialmente como flujo axial 211 hacia la salida 74. Son posibles variaciones del diseño tales como que la entrada 73 y la salida 74 estén en el mismo lado del imán 71 segmentando el volumen de alambre para formar una trayectoria de flujo en forma de U que regrese al lado de entrada o incrustando canales de flujo para conducir el refrigerante de vuelta al lado de entrada en la tapa de extremo 75 ya sea a través del núcleo 71 o alrededor del bobinado.

La figura 10 es una vista esquemática en sección transversal de otra realización de una bobina electromagnética 80 que tiene un bobinado permeable en el que el flujo de refrigerante 213 es principalmente radial. La segunda realización de imán 80 comprende un bobinado permeable 82 enrollado alrededor de un núcleo de imán 81. Las tapas de extremo 85 y 86, junto con el tubo exterior 87, forman un volumen sellado alrededor del bobinado 82. El bobinado 82 mostrado como superficie plana entre los elementos 81, 85, 86 y 87 es como en la figura 9 construido a partir de una pluralidad de bobinados de alambre en una pluralidad de capas. El refrigerante se bombea a través de la(s) entrada(s) 83 y a través de los canales de refrigeración radiales 88' del núcleo 81. A medida que el refrigerante sale del núcleo 81 y entra en el bobinado 82, se dispersa axialmente y fluye radialmente hacia la(s) ranura(s) 89 que están cortadas en el tubo exterior 87 y que conducen en un flujo axial redirigido de refrigerante 214 hacia la(s) salida(s) 84 en la tapa del extremo 86.

La figura 11 es una vista esquemática en perspectiva de las partes de un aparato formador de alambre, la figura 12 es una vista esquemática lateral de las ruedas formadoras305 y 306 del aparato de la figura 11 con un alambre, y la figura 13 es una vista esquemática ampliada de la figura 12. En una realización, la herramienta de bobinado 300 como se muestra en la vista esquemática en perspectiva de las partes principales en la figura 13 comprende un conjunto de dos ruedas de formación 305 y 306 que tienen un patrón de crestas 308 en su superficie exterior. El alambre inicial preferentemente aislado 310 puede ser arrastrado a través de las ruedas formadoras 305 y 306 pasivamente o las ruedas pueden ser accionadas activamente por medio de un árbol de accionamiento 301. A medida que el alambre 310 pasa a través de las ruedas formadoras 305 y 306, su sección transversal es deformada periódicamente por las crestas 308 de las ruedas 305 y 306. Un mecanismo de sincronización presentado aquí como dos engranajes 304 asegura que las ruedas 305 y 306 giren juntas y no se desincronicen. Uno de los engranajes 304 está montado en el árbol de accionamiento 301, mientras que el segundo de los engranajes 304 está montado en un eje superior 302. Las ruedas formadoras 305 y 306 están montadas en paralelo sobre estos ejes 301 y 302, respectivamente.

La figura 14 es una vista en perspectiva de una porción de una tercera realización del alambre 140, en la que se representa la alternancia de porciones deformadas y no deformadas del alambre 140. El alambre 140 tiene una forma circular redonda en las porciones de alambre 120 no deformadas. Las porciones de alambre deformadas 130 están delimitadas en el dibujo de la figura 14 por una línea que indica un rebaje gradualmente redondeado sin borde. La figura 15 es una vista en sección transversal de una porción 5x12 de una bobina con cinco bobinados adyacentes o vueltas 19 en doce capas 29 formadas a partir del alambre 140 representado en la figura 14 en la que la alineación de los canales refrigerantes 110 y 116 sólo se controla sobre las diferentes capas. Los números de referencia 140 en la figura 15 indican hacia tres alambres diferentes 140; un alambre 140 con una sección transversal circular redonda (indicada con una cruz) y dos alambres ovales o elípticos 140 que tienen el diámetro más grande en dos direcciones una perpendicular a la otra. La flecha 19 indica los giros adyacentes, aquí cinco giros 19. Hay doce capas 29. En la realización de la figura 15 cada capa subsiguiente está directamente en contacto con la capa más interna, de modo que no hay canales axiales de refrigerante 115. Sin embargo, hay una pluralidad de canales radiales de refrigerante 110. En vista de que los alambres redondos 140 cambian su sección transversal de circular a elíptica u ovalada en las dos direcciones perpendiculares, aparecen canales de refrigerante de sección transversal 116 en la intersección de dos vueltas adyacentes 19 de los alambres 140 de dos capas adyacentes 29. El número de vueltas adyacentes 19 puede elegirse en todas las realizaciones entre varias y 10 o más. El número de capas adyacentes 29 puede elegirse en todas las realizaciones entre varias y 10 o 100 o más, creando matrices de, por ejemplo, 10 veces 100 alambres 140 (o alambres 10 o alambres 20).

Finalmente, la figura 16 es una vista en perspectiva de una porción 3x5 de una bobina formada a partir del alambre 140 representado en la figura 14 en la que los bobinados adyacentes están alineados, formando canales refrigerantes axiales 115 y canales refrigerantes transversales 116 bien definidos. En otras palabras, aquí, los bobinados adyacentes de los alambres 140 en las vueltas 19 se tocan entre sí, pero entre las diferentes capas aparecen canales axiales de refrigerante 115. En cualquier caso, a la vista de los alambres redondos 140 hay canales de refrigerante de sección transversal 116 en las intersecciones.

- LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA

10 alambre (primera realización)

11 alambre

12 secciones de alambre sin deformar

13 secciones de alambre deformadas

15 núcleo

16 canal axial

19 vuelta

20 alambre (segunda realización)

21 alambre

22 secciones de alambre sin deformar

23 secciones de alambre deformadas

29 capa

30 primera realización de bobinado

40 segunda realización de bobinado

50 tercera realización de bobinado

60 cuarta realización de bobinado

70 primera realización del imán

71 núcleo magnético

72 bobinado permeable

73 entrada de refrigerante

74 salida de refrigerante

75 primera tapa de extremo

76 segunda tapa de extremo

77 tubo exterior

80 segunda realización del imán

81 núcleo magnético

82 bobinado permeable

83 entrada de refrigerante

84 salida de refrigerante

85 primera tapa de extremo

86 segunda tapa de extremo

87 tubo exterior

88 canal de refrigeración del núcleo axial

88' canal de refrigeración del núcleo radial

89 canal de refrigerante ranurado

101 reborde superior/inferior deformado

102 reborde lateral deformado

110 canal refrigerante radial

111 superficie de contacto

115 canal refrigerante axial

116 canal refrigerante sección transversal

120 secciones de alambre sin deformar

130 secciones de alambre deformadas

131 depresión

140 alambre (tercera realización)

200 flujo de entrada

201 hombro superior/inferior deformado

202 reborde lateral deformado

211 flujo de refrigerante axial

212 flujo de salida

213 flujo de refrigerante radial

214 flujo de refrigerante axial

300 aparato de conformado

301 eje accionado

302 segundo eje

304 engranajes motrices

305 rueda formadora inferior

306 rueda formadora superior

308 patrón de cresta

310 alambre sin formar

311 alambre conformado

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una bobina electromagnética (60, 70, 80) con permeabilidad al refrigerante bobinada con alambre aislado (11,21), que comprende una pluralidad de capas (29) dispuestas radialmente y una pluralidad de vueltas (19) del alambre aislado (11, 21) dispuestas axialmente por capa (29), caracterizada porque el alambre aislado (11, 21) tiene una pluralidad de secciones (12, 13; 22, 23) a lo largo de su longitud con secciones transversales diferentes para cualquier par de dos secciones adyacentes (12 a 13; 22 a 23) de tal manera que los espacios vacíos formados por las secciones transversales axial y radialmente adyacentes del alambre aislado forman colectivamente canales de refrigerante (110, 115, 116).

2. La bobina según la reivindicación 1, en la que la diferencia de la sección transversal comprende una variación de altura o una variación de anchura o una variación de ambas dimensiones.

3. La bobina según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, de modo que la bobina comprende una carcasa (75, 76, 77; 85, 86, 87) con al menos una entrada (73; 83) y al menos una salida (74; 84), conectados a huecos (88, 89) en dirección axial (211) y/o radial (213) de la bobina creando canales (110, 115) para un fluido refrigerante, en los que las entradas) (73; 83) y salidas) (74; 84) están adaptadas para ser conectadas a un circuito de refrigerante para bombear un fluido refrigerante a través de los canales de la bobina para enfriar la bobina.

4. La bobina según la reivindicación 3, en la que el refrigerante se mueve a través del bobinado en dirección axial aplicando un gradiente de presión axial entre las entradas) (73; 83) y las salidas) (74; 84), opcionalmente con una bomba de fluido, y los canales de refrigeración radiales (110) se utilizan para distribuir el flujo uniformemente sobre la sección transversal de flujo radial.

5. La bobina según la reivindicación 3, en la que el refrigerante se mueve a través del bobinado en dirección radial (hacia dentro o hacia fuera) aplicando un gradiente de presión radial entre la(s) entrada(s) (73; 83) y las salidas) (74; 84), opcionalmente con una bomba de fluido, y los canales de refrigeración axial (115) se utilizan para distribuir el flujo uniformemente sobre la sección transversal de flujo axial.

6. La bobina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la deformación local del alambre de las secciones adyacentes (12 a 13; 22 a 23) no está coordinada con la posición tangencial en la bobina y los huecos en dirección axial y radial se crean estocásticamente.

7. La bobina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la deformación local del alambre de las secciones adyacentes (12 a 13; 22 a 23) está coordinada con la posición tangencial en la bobina y se crean canales de refrigeración en dirección axial y/o radial de forma coordinada.

8. La bobina según la reivindicación 7, donde 1 = 2*pi*t, donde 1 es la longitud del patrón periódico, y t es el grosor máximo del alambre (11, 21), siendo pi el número de Ludolph, donde l es un divisor de la circunferencia del núcleo (15) sobre el que se enrolla el alambre (11, 21), de modo que las secciones deformadas y no deformadas entre bobinados de la misma capa se alinean.

9. La bobina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que los canales de refrigerante son del grupo que comprende canales de refrigerante radiales (110) entre capas subsiguientes (29) de alambres, canales de refrigerante axiales (115) entre vueltas adyacentes (19) de alambres, y canales de refrigerante transversales (116) entre dos vueltas adyacentes (19) y entre dos capas subsiguientes (29).

10. La bobina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la sección transversal del alambre (140) cambia entre secciones circulares no deformadas (120) y secciones ovales o elípticas (130) con la dirección del eje más largo en dirección de capa o de giro.