CN108809065A - 换流器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种换流器(I)，带有用于连接到电池(HV)的正极处的第一汇流条(3)，用于连接到电池(HV)的负极处7的第二汇流条(4)和用于降低共模干扰和差模干扰的过滤元件(7)，该过滤元件包括包围第一汇流条(3)和第二汇流条(4)的由铁磁材料制成的环形磁心(14)。为了降低差模干扰，根据本发明建议，在由环形磁心(14)包围的且在第一汇流条(3)和第二汇流条(4)之间形成的空腔(Z)中设置有由另外的铁磁材料制成的磁心(16)。

Description

换流器
技术领域
本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分的换流器(Inverter)。
背景技术
这样的换流器是普遍已知的。
在包围换流器的壳体中容纳有第一和第二汇流条。第一汇流条与设置在壳体外侧处的以用于与电池的正极连接的第一端口以及中间回路电容的输入端口连接。第二汇流条与设置在壳体外侧处的以用于与电池的负极连接的第二端口以及中间回路电容的另外的端口连接。中间回路电容给后置连接的换流器供给电流。
在换流器运行时产生高频的共模干扰以及差模干扰。共模干扰可尤其通过包围第一和第二汇流条的由铁磁材料制成的环形磁心降低。为了降低差模干扰通常需要另外的过滤器组件。现有的用于降低共模干扰和差模干扰的技术价格较高。除此之外，还存在对于带有改进的电磁相容性(EMV)的换流器的需求。
发明内容
本发明的目的在于，克服根据现有技术的缺点，给出一种尽可能简单且制造成本适宜地的换流器。本发明的另一目的为改进换流器的电磁相容性。
该目的通过专利权利要求1的特征解决。本发明的适宜的设计方案从从属的专利权利要求的特征中得出。
按照本发明建议，在由环形磁心包围、且在第一汇流条和第二汇流条之间形成的空腔中设置有由另外的铁磁材料制成的磁心。因此以简单且成本适宜的方式实现降低在汇流条上的共模干扰和差模干扰。
在本发明的意义中术语“换流器”通常理解为这样的装置，即利用该装置可将直流转换为交流和/或将交流转换为直流。
术语“汇流条”通常理解为电导体。电导体优选地具有矩形的横截面。此外也可设想其它的横截面形状，例如圆形、椭圆形、正方形等。
“铁磁材料”在本发明的意义中通常可理解为这样的材料，即对于该材料而言元磁铁可稳定排列。根据普遍的定义，在本发明的意义中亚铁磁材料也属于术语“铁磁材料”。
根据本发明建议，在环形磁心之内设置由另外的铁磁材料制成的磁心，形成抵抗差模干扰的可调整的电感。因此可在环形磁心的为了过滤共模干扰而存在的结构空间之内有效地过滤差模干扰。根据本发明建议的过滤器尤其紧凑。
有利地，在所述磁心和所述环形磁心的分别相对而置的内侧之间设置有预设的第一间距。通过该第一间距可调整通过磁心形成的电感。第一间距可为0.5至4.0mm，优选地1.0至3.0mm。
适宜地，在所述磁心和分别相邻的汇流条之间设置有第二间距。第二间距如此选择，即，使得安全且可靠地避免在汇流条之间的电流流动。
汇流条可具有彼此相对的凹槽，该凹槽分段地包围磁心。这样的凹槽可在汇流条的俯视图中具有矩形的轮廓。
通过设置所建议的凹槽，可实现特别紧凑的结构形式。
根据另一有利的设计方案，所述铁磁材料和/或所述另外的铁磁材料具有第一相对导磁率μr1，μr1>103。磁心有利地借助于保持装置保持在所述环形磁心中，其中所述保持装置由具有第二相对导磁率μr2的材料形成，μr2<10。保持装置可尤其地由塑料、灌注材料或类似者制造。
有利地，环形磁心使用由纳米晶体铁磁材料制成的环带磁心。与常见的亚铁材料相比，这样的材料因具有尤其大的相对导磁率、近似两倍大的饱和通量密度(典型地，>1特斯拉)和在大的频率范围中的更好的效果而出众。铁磁材料或另外的铁磁材料可尤其地为亚铁磁材料。
环形磁心可具有椭圆形的或基本上矩形的穿过面。穿过面尤其地与穿引的汇流条的横截面相匹配，以用于实现尤其紧凑的结构形式。
附图说明
下面参照附图进一步解释本发明的实施例。其中：
图1显示了用于换流器的示意性的切换示例；
图2显示了穿过环形磁心扼流器的第一截面图；
图3显示了根据在图2中的截面线A-A'的截面图。
具体实施方式
在图1中利用参考标号HV标记了电池且利用参考标号M标记了三相电流马达。在电池HV和三相电流马达M之间连接有总地利用参考标号I标记的换流器。换流器I包括在电池HV之后连接的过滤级1以及在该过滤级1之后连接的换流器2，该换流器的输出端与三相电流马达M连接。
过滤级1在当前实施例中实施为多级的。
过滤级1也可只包括一个级。
第一汇流条利用参考标号3标记并且第二汇流条利用参考标号4标记。过滤级1的每个级可包括连接到第一汇流条3和第二汇流条4之间的X电容5以及分别从第一汇流条3和第二汇流条4朝向壳体电势连接的Y电容6。
总地利用参考标号7标记用于降低共模干扰和差模干扰的过滤元件。过滤元件7包括包围第一汇流条3和第二汇流条4的环形磁心扼流器8以及通过磁心(在此未显示)形成的差模扼流器9。
第一汇流条3和第二汇流条4在输出侧与中间回路电容10连接。利用参考标号11标记在中间回路电容10之后连接的半桥，该半桥11分别包括两个功率晶体管12。代替功率晶体管12中的每个也可设置为由多个并联连接的功率晶体管形成的功率晶体管组。控制器13利用脉宽调制信号来控制半桥11，使得在相u，v和w中产生三相电流以用于运行三相电流马达M。
由于在半桥11运行时的高频切换过程，在第一汇流条3和第二汇流条4上形成共模干扰和差模干扰。根据本发明，尤其过滤元件7设置成用于降低这样的干扰，该过滤元件在图2和3进一步描述。
在图2和3中利用参考标号14标记由铁磁材料制造的环形磁心。环形磁心可尤其地为由纳米晶体铁磁材料制成的环带磁心。尤其地对于环带磁心而言，由于为了制造所必要的卷绕技术，不可无问题地实现穿过环带磁心的穿过面15的任意几何形状。也就是说，对于环带磁心而言，穿过面15通常具有圆形的、椭圆形的或近似矩形的形状。
利用参考标号16标记由另外的铁磁材料制造的磁心，该磁心形成在空腔Z中，该空腔位于第一汇流条3、第二汇流条4以及环形磁心14的相对而置的内侧之间。
磁心16与环形磁心14的内侧相对具有第一间距A1。利用参考标号A2标记在磁心16和汇流条3,4之间形成的第二间距。
所建议的过滤元件7的功能如下：
磁心16与环形磁心14一起形成可调整的降低差模干扰的电感。磁心16为由差模干扰造成的通量线F提供磁路径，并且因此使得产生差模电感成为可能。通过第一间距A1可调整差模电感的大小。
由于磁心16的尺寸和利用磁心产生的电感，示例性地给出下者：
B=(L *i)/Abzw或A=(L *i)/B
其中
B 为感应通量密度，
L为差模电感，
i 为通过汇流条的电流以及
A为磁心16的横截面积。
假设L=2×100nH并且i=200A，对于面积A=1cm2得出B=0.4特斯拉。
为了实现尤其紧凑的设计，第一汇流条3和第二汇流条4可分别具有凹槽17。凹槽17可在俯视图中例如设计为矩形(参见图3)。
参考标号列表
1 过滤级
2 逆变器
3 第一汇流条
4 第二汇流条
5 X电容
6 Y电容
7 过滤元件
8 环形磁心扼流器
9 差模扼流器
10 中间回路电容
11 半桥
12 功率晶体管
13 控制器
14环形磁心
15 穿过面
16 磁心
17 凹槽
A1 第一间距
A2 第二间距
F 通量线
HV 电池
I 换流器
M 三相电流电动机
u,v,w 相
Z 空腔

Claims (10)

1.一种换流器(I)，带有用于连接到电池(HV)的正极处的第一汇流条(3)、用于连接到所述电池(HV)的负极处的第二汇流条(4)和用于降低共模干扰和差模干扰的过滤器(7)，该过滤器（7）包括包围所述第一汇流条(3)和所述第二汇流条(4)的由铁磁材料制成的环形磁心(14)，其特征在于，在由所述环形磁心(14)包围的且在两个汇流条(3,4)之间形成的空腔(Z)中，设置有由另外的铁磁材料制成的磁心(16)。
2.根据权利要求1所述的换流器(I)，所述磁心(16)和所述环形磁心(14)的相对而置的内侧之间设置有预设的第一间距(A1)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的换流器(I)，其中与所述磁心（16）相邻的第一汇流条和第二汇流条（3,4）和磁心之间均设置有预设的第二间距（A2）。
4.根据前述权利要求中任一项所述的换流器(I)，其中所述第一汇流条（3）和第二汇流条（4）具有朝向彼此的凹槽(17)，该凹槽（17）分段地包围所述磁心(16)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的换流器(I)，其中所述铁磁材料和/或所述另外的铁磁材料具有第一相对导磁率μr1，其中μr1>103 。
6.根据前述权利要求中任一项所述的换流器(I)，其中所述磁心(16)借助于保持装置保持在所述环形磁心(14)中，其中所述保持装置由具有第二相对导磁率μr2的材料形成，其中μr2<10。
7.根据前述权利要求中任一项所述的换流器(I)，其中所述保持装置由塑料形成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的换流器(I)，其中所述环形磁心(14)是由纳米晶体铁磁材料制成的磁心。
9.根据前述权利要求中任一项所述的换流器(I)，其中所述铁磁材料和/或所述另外的铁磁材料是亚铁磁材料。
10.根据前述权利要求中任一项所述的换流器(I)，其中所述环形磁心(14)具有圆形的、椭圆形的或矩形的穿过面(15)。
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