三相扼流圈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三相扼流圈(10)的磁芯(20)，所述磁芯具有第一、第二和第三磁性支柱(1，2，3)以容納第一、第二或第三電相的第一、第二或第三電繞組(L1，L2，L3)，其中第一、第二和第三磁性支柱(1，2，3)星形地或三角形地設(shè)置。
【專利說明】
三相扼流圈

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三相扼流圈以及一種用于這種扼流圈的磁芯。

【背景技術(shù)】
[0002]電子意義的扼流圈是普遍已知的。所述扼流圈根據(jù)應(yīng)用具有濾波作用。尤其在逆變器的輸出端處，所述扼流圈用于:脈寬調(diào)制的電流在其饋送到供電網(wǎng)之前盡可能正弦形地伸展。相應(yīng)地，在此，相應(yīng)的扼流圈設(shè)置在逆變器和供電網(wǎng)之間，應(yīng)當(dāng)饋送到所述供電網(wǎng)中。
[0003]在三相系統(tǒng)的情況下，對于每相而言需要扼流圈。通常，將三相系統(tǒng)的這種扼流圈組合成三相扼流圈。對此，設(shè)有由堆疊的板組合的磁芯，所述磁芯例如具有數(shù)字顯示器的8的外觀。因此，存在彼此磁性連接的三個支柱，所述支柱分別容納一個相的繞組。從繞組的電流在所述繞組的磁性支柱中得出的磁場部分地分別延伸穿過其余兩個繞組的其余兩個磁性支柱。以所述類型和方法，全部三個繞組進(jìn)而全部三個相的磁場疊加。
[0004]所述例如八字形的磁芯具有極其高的導(dǎo)磁率，使得扼流圈的電特性基本上通過繞組來確定。
[0005]這種磁芯通過堆疊沖壓板能夠相對簡單地制造。然而，不利的是，這種三相扼流圈不完全對稱，因?yàn)閮蓚€線圈設(shè)置在各一個外部的磁性支柱上，相反地，線圈中的一個設(shè)置在這兩個外部的支柱之間的磁性支柱上。由此，繞組的磁場、即尤其在兩個外部的繞組一方和居中地位于其之間設(shè)置的繞組另一方之間的磁場能夠不同。能夠出現(xiàn)可能的雜散場并且對于中間的繞組有效的磁阻能夠略小于分別對于兩個外部的繞組有效的磁阻。
[0006]此外，這種三相扼流圈以三相系統(tǒng)為前提，其中電流的總和為零。換而言之，這種三相扼流圈以不應(yīng)用或不需要中心線的系統(tǒng)為前提或者用在這種系統(tǒng)中。
[0007]從US 6，452，819中已知一種具有帶有四個支柱的輸出扼流圈的逆變器，其中四個支柱傳遞出自不對稱的諧波中的不對稱的磁通量。然而，三個第一支柱之內(nèi)的不對稱的問題不能由此解決。
[0008]德國專利商標(biāo)局在優(yōu)先權(quán)申請中檢索到下述現(xiàn)有技術(shù):DE 10 2008 031 296 Al、DE 10 74 146A.DE 750 987A、DE 412 872A、US 2 359 173A、DE 20 2010 008 961UUUS 2617 090A、US 4 099 066A、US I 157 730A 和 EP 0 602 926A1。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明基于下述目的:解決上述問題中的至少一個。特別地，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)的三相扼流圈，所述三相扼流圈也能夠考慮三相系統(tǒng)的不對稱的份額。至少應(yīng)當(dāng)發(fā)現(xiàn)一種替選的解決方案。
[0010]因此，根據(jù)本發(fā)明，提出根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相扼流圈的磁芯。這種磁芯具有第一、第二和第三磁性支柱以容納第一、第二或第三電相的第一、第二或第三電繞組，其中第一、第二和第三磁性支柱星形地或三角形地設(shè)置。
[0011]因此，存在三個尤其相同的磁性支柱，所述磁性支柱關(guān)于共同的中點(diǎn)星形地設(shè)置。特別地，這三個支柱彼此平行地并且平行于共同的縱向方向或縱軸線定向并且分別具有連接支柱，所述連接支柱在共同的中點(diǎn)處匯聚。因此，所述連接支柱關(guān)于所述中點(diǎn)星形地設(shè)置。所述連接支柱在此在俯視圖中、即在沿著縱軸線的視界中大致設(shè)置成Y形。優(yōu)選地，這三個連接支柱在俯視圖中相互間成相同的角度、即相互間分別成120°。但是，原則上也能夠設(shè)有不用的角度。相應(yīng)地，三個磁性支柱、即也能夠稱作為主支柱的第一、第二和第三磁性支柱也圍繞共同的中點(diǎn)均勻分布，即關(guān)于所述中點(diǎn)相互間分別以120°錯開。
[0012]關(guān)于所述中點(diǎn)，三個主支柱星形地設(shè)置。如果將這三個主支柱直接通過三條假設(shè)線連接，那么形成三角形并且就此三個主支柱三角形地設(shè)置。即三個主支柱不以相互間成直線的方式設(shè)置。優(yōu)選地，三個主支柱設(shè)置成，使得其形成假設(shè)的等邊三角形的角點(diǎn)。
[0013]通過所述星形的或三角形的布置，能夠?qū)崿F(xiàn)三個主支柱彼此之間的類型和大小相同的磁性連接。三個主支柱都不占據(jù)特殊位置，如這在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的中間支柱中是這種情況。所提出的構(gòu)造現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)在磁方面對稱的扼流圈設(shè)計(jì)方案。
[0014]優(yōu)選地，設(shè)有第四磁性支柱，并且第一、第二和第三支柱關(guān)于所述第四磁性支柱星形地設(shè)置。第四磁性支柱能夠準(zhǔn)備用于容納第四繞組。第四磁性支柱優(yōu)選比第一、第二和第三支柱更小地構(gòu)成、即比主支柱更小地構(gòu)成。第四支柱能夠引導(dǎo)磁場，所述磁場能夠由于三相系統(tǒng)的不對稱性出現(xiàn)。尤其不對稱的諧波屬于此。相應(yīng)地，與三相系統(tǒng)的電流的基本相的頻率相比，在第四支柱中能夠期望高頻率的交變磁場。
[0015]因此尤其能夠提出，第四支柱構(gòu)成為鐵氧體芯或鐵氧體棒。這種鐵氧體棒尤其適合于引導(dǎo)高頻交變磁場。為了導(dǎo)出或繼續(xù)處理這種不對稱的分量，能夠在第四支柱上設(shè)有繞組。
[0016]優(yōu)選地，第一、第二和第三支柱和可能的第四支柱彼此平行地設(shè)置。這些支柱能夠在兩側(cè)上分別經(jīng)由三個大致Y形彼此連接的連接支柱連接成三相扼流圈的磁芯。只要存在，第四支柱在此設(shè)為中心支柱并且磁性地形成中點(diǎn)，而且在機(jī)械方面設(shè)為用于穩(wěn)定地連接這兩個Y形的連接支柱組。
[0017]有益的是，第一、第二和第三支柱相互間以相同的第一間距設(shè)置和/或相對于第四支柱以相同的第二間距設(shè)置，以便由此在機(jī)械和磁性方面形成對稱性。
[0018]因此，優(yōu)選地，第一、第二和第三支柱分別經(jīng)由至少一個磁性的連接支柱、尤其分別經(jīng)由兩個磁性的連接支柱與第四磁性支柱連接。優(yōu)選地，三個主支柱和第四支柱彼此平行地伸展并且連接支柱相對于其橫向地、尤其與其成直角地伸展。
[0019]此外，根據(jù)一個實(shí)施方式提出:第一、第二和第三支柱磁性地彼此并聯(lián)。優(yōu)選地，它們也與第四支柱并聯(lián)。在理想情況下，三個主支柱的三個磁場在第四支柱中由于所述并聯(lián)而疊加成零?；蛘咴诘谒闹е性谶@種疊加的情況下僅得到下述不對稱份額，所述不對稱份額在第四支柱的可能的第四繞組中也能夠作為相應(yīng)的電流證實(shí)并且能夠經(jīng)由與零線的相應(yīng)的互連或者以其他方式導(dǎo)出或者插入。
[0020]根據(jù)一個設(shè)計(jì)方案提出:第一和第二支柱形成第一磁路的一部分，第二和第三支柱形成第二磁路的一部分，并且第三和第一支柱形成第三磁路的一部分。在這三個磁路中的每個磁路中，能夠相應(yīng)地引導(dǎo)具有平均路徑長度的磁場，其中第一、第二和第三磁路具有相同的長度，尤其具有分別引導(dǎo)的磁場的相同的平均路徑長度。此外或替選地，所述磁路具有相同的磁阻，尤其對此不設(shè)有氣隙。
[0021]每個所述磁路的相同的磁阻尤其通過下述方式得出:這三個磁路在應(yīng)用相同材料的情況下全部具有相同的機(jī)械構(gòu)造。相應(yīng)地，由于具有相同材料的這種相同構(gòu)造也能夠證實(shí)下述特征:磁路具有相同的磁阻。
[0022]此外，根據(jù)本發(fā)明，提出一種三相扼流圈，所述三相扼流圈設(shè)有根據(jù)上述實(shí)施方式中的至少一個實(shí)施方式所述的三相扼流圈的磁芯。因此，這種三相扼流圈具有第一、第二和第三磁性支柱，其承載第一、第二或第三電相的第一、第二或第三繞組。因此，這種三相扼流圈能夠?qū)崿F(xiàn)通過所基于的磁芯實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)和選擇。
[0023]優(yōu)選地，第四磁性支柱承載第四繞組并且第四磁性支柱準(zhǔn)備用于引導(dǎo)三相系統(tǒng)的非對稱的磁分量。此外或替選地，第四繞組準(zhǔn)備用于引導(dǎo)三相系統(tǒng)的非對稱的電分量。特別地，所提出的解決方案實(shí)現(xiàn)對稱的三相扼流圈，其中在第四支柱中出現(xiàn)的和/或在第四繞組中出現(xiàn)的可能的不對稱分量不取決于三相扼流圈的可能的不對稱性，而是反映三相系統(tǒng)的實(shí)際的不對稱性。
[0024]尤其能夠在變頻器的輸出端處使用這種三相扼流圈。尤其當(dāng)借助這種三相扼流圈饋入到三相供電系統(tǒng)中時應(yīng)如此。根據(jù)功能，通過這種逆變器、尤其通過在那里應(yīng)用的IGBT出現(xiàn)不對稱的負(fù)載，三相扼流圈結(jié)合所提出的第四支柱能夠考慮到所述不對稱的負(fù)載。尤其在與逆變器或換流器互連時，也能夠應(yīng)用這種三相扼流圈，所述逆變器或換流器產(chǎn)生零位電流，即在零線中的、即在除了三相導(dǎo)體之外的導(dǎo)體中的電流。
[0025]在這種應(yīng)用中，通過控制變頻器的閥、即半導(dǎo)體開關(guān)、例如IGBT最終在相應(yīng)互連的三相扼流圈的第四支柱或者第四支柱的繞組中產(chǎn)生小的零位電流。至今為止，三相扼流圈本身也對不對稱分量負(fù)有責(zé)任。因此，對稱的尤其如所提出的星形的三相扼流圈引起:僅出現(xiàn)下述不對稱電流，所述不對稱電流實(shí)際上也通過逆變器、尤其通過控制閥或半導(dǎo)體開關(guān)產(chǎn)生。整體上，不對稱性、即不對稱分量變小，并且相應(yīng)地，半導(dǎo)體開關(guān)、即IGBT的負(fù)載變得均勻進(jìn)而變小。
[0026]避免在迄今的扼流圈的各個相上的非優(yōu)化的、至少不均勻的電感分布。
[0027]除了 IGBT的可實(shí)現(xiàn)的均勻的負(fù)載之外，也能夠?qū)崿F(xiàn):增大繞組的銅的冷卻表面。特別地，在主支柱均勻分布的情況下對繞組的冷卻也是均勻的。在根據(jù)三個支柱串聯(lián)設(shè)置的現(xiàn)有技術(shù)的扼流圈中，在中間支柱進(jìn)而在中間支柱的繞組中能夠得到較差的冷卻能力。
[0028]優(yōu)選地，扼流圈的支柱分別以120°機(jī)械地錯開。磁間距在支柱之間、即在主支柱之間優(yōu)選是相同的。第四支柱能夠由鐵氧體棒或鐵氧體芯構(gòu)成，以便在那里考慮到具有小幅值的高頻交變通量。
[0029]所示出的實(shí)施方式中的至少一個實(shí)施方式因此實(shí)現(xiàn)對稱性、相同的電感值和由于更大的自由銅表面產(chǎn)生的更好的空氣冷卻。
[0030]能夠避免不同的氣隙在已知的扼流圈中的應(yīng)用，以便由此實(shí)現(xiàn)各個磁路的至少磁阻的均勻化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031 ] 下面，根據(jù)實(shí)施例參考所附的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。
[0032]圖1示出三相扼流圈的立體原理圖。
[0033]圖2作為原理圖示出三相扼流圈的俯視圖。
[0034]圖3示意地示出具有示出的繞組的三相扼流圈的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面，相同的附圖標(biāo)記能夠表示類似的、但是可能不相同的元件，以便更好地說明所存在的關(guān)聯(lián)關(guān)系。尤其地，圖1和2是原理略圖，因此，所述原理略圖可能能夠在具體數(shù)值、例如具體尺寸的細(xì)節(jié)方面偏離所基于的主題進(jìn)而也能夠彼此偏離，而這對于所描述的主題沒有意義。
[0036]圖1示出具有磁芯20的三相扼流圈10。磁芯20具有第一磁性支柱1、第二磁性支柱2和第三磁性支柱3，這些磁性支柱也能夠稱作為主支柱1、2和3。此外，磁芯20具有第四磁性支柱4。
[0037]三個主支柱1、2和3分別經(jīng)由上部的連接支柱6和下部的連接支柱8與第四支柱4連接。因此，三個主支柱1、2和3中的每個主支柱與兩個其余的主支柱2、3或3、I或1、2中的每個支柱經(jīng)由兩個上部的連接支柱6和兩個下部的連接支柱8連接。在任何情況下，在對稱的機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用相同材料的情況下，三個主支柱1、2和3彼此間的連接和主支柱1、2和3與第四支柱4的連接是相同的。圖1的全部支柱，即三個主支柱1、2和3、第四支柱和兩個連接支柱6和8僅示意地作為線示出。實(shí)際上，三個主支柱1、2和3同樣厚并且連接支柱6和8就其本身也是同樣厚的。第四支柱4在任何情況下比主支柱1、2和3明顯更薄。
[0038]此外，第一、第二和第三支柱承載第一、第二或第三繞組U、L2或L3，這些繞組也能夠稱作為主繞組，并且第四支柱承載第四繞組l4。主繞組U、L2、L3的尺寸設(shè)計(jì)成相同大的，并且第四繞組L4的尺寸能夠設(shè)計(jì)成與三個主繞組1^上2、1^相比明顯更小。特別地，第四繞組L4在線圈的數(shù)量方面和/或在每個線圈的傳導(dǎo)橫截面方面明顯更小地構(gòu)成。
[0039]優(yōu)選地，三個主繞組L1、L2、L3分別連接在三相系統(tǒng)的一個相上。第四繞組L4能夠連接在零線上。三個上部的連接支柱6分別以相互間成120°的角度的方式設(shè)置。這同樣適用于三個下部的支柱8。同時，三個上部的連接支柱6的和三個下部的連接支柱8的長度是同樣長的，并且三個主支柱1、2和3相應(yīng)地彼此對稱地并且在此尤其圍繞第四支柱4星形地設(shè)置。
[0040]圖2不意地不出圖1的二相扼流圈10的俯視圖。在此，也變得尤其清楚的是，二個上部的連接支柱6以相互間成相同角度、即相互間成120°的方式設(shè)置。相應(yīng)地，得到三個主繞組U、L2、L3相互間的對稱布置。在此，三個主繞組U、L2, L3機(jī)械地圍繞第四繞組L4均勻地設(shè)置。圖2尤其說明三個主支柱1、2和3的布置的星形形狀，所述主支柱在此僅作為相關(guān)的上部的連接支柱6上的點(diǎn)示出。
[0041]圖3示出三相扼流圈310、尤其是磁芯320的一個可能的具體設(shè)計(jì)方案的立體圖。磁芯320具有第一、第二和第三磁性支柱301、302和303。這三個主支柱301、302和303中的每個主支柱都具有繞組U、L2和L3，然而所述繞組僅一定程度示意地示出，以便說明所需要的繞組空間或者總的來說說明所述繞組U、L2和L3所需要的空間需求。相應(yīng)地可見:每個繞組LpL2和L3具有大量且相同的空間以用于放射熱量。為此，尤其在繞組L1上可見大的放射面31，所述放射面以相同的大小和類型也存在于兩個繞組L2和L3中，但是在圖3中幾乎不可見從而未設(shè)有附圖標(biāo)記。
[0042]此外，存在第四支柱304。第四磁性支柱304與連接中間件46連接。主支柱301、302和303分別借助上部的連接支柱306與中間的連接中間件46連接進(jìn)而與第四支柱304連接。在扼流圈310的下側(cè)上也得到相應(yīng)的構(gòu)造，但是這在圖3中僅極其含糊地可見。扼流圈10、尤其是各個支柱301-304由此被組合，并且通過應(yīng)用不同長度的堆疊的板也使相應(yīng)的磁路閉合。通過板的相互搭疊，形成相應(yīng)耐久的連接并且由此能夠使期望的磁路閉合。
[0043]因此，提出對稱的三相扼流圈10或310，所述三相扼流圈具有帶有關(guān)于三相系統(tǒng)的對稱布置進(jìn)而對稱特性的緊湊的結(jié)構(gòu)。在機(jī)械的進(jìn)而熱學(xué)重要的構(gòu)造方面，也相同地考慮這種三相系統(tǒng)的每個相。因此，可能的不對稱的份額不通過所述三相扼流圈10或310產(chǎn)生，但是能夠在第四磁性支柱4或304中考慮并且必要時能夠?qū)С鲋亮憔€。
【權(quán)利要求】
1.一種三相扼流圈(10)的磁芯(20)，所述磁芯具有: -磁性的第一、第二和第三支柱(1，2，3)以用于容納第一、第二或第三電相的第一、第二或第三電繞組(L1, L2, L3),其中磁性的所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)星形地或三角形地設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁芯(20)，其特征在于，設(shè)有磁性的第四支柱(4)尤其以用于容納第四繞組(L4),并且所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)關(guān)于磁性的所述第四支柱(4)星形地設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三支柱(1，2,3)和可能的所述第四支柱(4)彼此平行地設(shè)置和/或第四支柱(4)或所述第四支柱(4)構(gòu)成為鐵氧體芯或鐵氧體棒。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)相互間以相同的第一間距設(shè)置和/或相對于所述第四支柱(4)以相同的第二間距設(shè)置。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)分別經(jīng)由至少一個磁性的連接支柱出，8)、尤其分別經(jīng)由兩個磁性的連接支柱(6,8)與磁性的所述第四支柱⑷連接。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)磁性地彼此并聯(lián)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的磁芯(20)，其特征在于， -所述第一和第二支柱(I，2)形成第一磁路的一部分， -所述第二和第三支柱(2，3)形成第二磁路的一部分， -所述第三和第一支柱(3，I)形成第三磁路的一部分， -所述第一、第二和第三磁路具有相同的長度，尤其是分別要引導(dǎo)的磁場的相同的平均路徑長度和/或 -具有相同的磁阻。
8.—種三相扼流圈(10)，所述三相扼流圈具有根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三磁性支柱(1，2，3)承載第一、第二或或第三電相的第一、第二或第三電繞組(L1, L2, L3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三相扼流圈(10)，其特征在于，磁性的第四支柱(4)或磁性的所述第四支柱承載第四繞組(L4)并且磁性的所述第四支柱(4)準(zhǔn)備用于引導(dǎo)三相系統(tǒng)的不對稱的磁性分量和/或所述第四繞組(L4)準(zhǔn)備用于引導(dǎo)三相系統(tǒng)的不對稱的電分量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的三相扼流圈(10)，其特征在于， -所述扼流圈連接在逆變器的輸出端上，并且 -所述第四繞組連接在零線上。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的三相扼流圈(10)，其特征在于，所述第四支柱構(gòu)成為鐵氧體棒。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任一項(xiàng)所述的三相扼流圈(10)，其特征在于，磁性的所述第四支柱與主支柱相比更短地構(gòu)成。
13.一種適合于將電流饋送到供電網(wǎng)中的裝置，所述裝置包括: -逆變器，和 -設(shè)置在所述逆變器和所述供電網(wǎng)之間的三相扼流圈，其中 -所述三相扼流圈(10)根據(jù)權(quán)利要求7至11中的任一項(xiàng)構(gòu)成，并且磁性的所述第四支柱(4)和所述第四繞組(L4)準(zhǔn)備用于引導(dǎo)三相系統(tǒng)的不對稱的電分量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第四繞組連接在零線上。
【文檔編號】H01F3/10GK104285263SQ201380024218
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月7日
【發(fā)明者】沃伊切赫·京格爾 申請人:烏本產(chǎn)權(quán)有限公司