CN114902358A - 谐波降低用电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种谐波降低用电抗器，具体地，涉及如下的谐波降低用电抗器，即，提供一种即使在有限的空间内密集卷绕线圈的情况下也能隔开线圈的一端和另一端的骨架结构，从而在适当尺寸下也能确保较高的L值和电阻值以满足欧洲D类(Class D)标准。

Description

谐波降低用电抗器

技术领域

本发明涉及一种谐波降低用电抗器，具体地，涉及如下的谐波降低用电抗器，即，随着为了降低谐波而在卷绕有线圈的骨架形成支撑槽和凸台，线圈的一端与另一端将隔开，从而不会发生短路。

背景技术

交流电压、交流电流为正弦波，但整流装置、逆变器等的输入电流无法成为正弦波，而是成为波形失真的失真波。这种失真波是由于在50Hz或60Hz等基频的正弦波上叠加了其整数倍的频率分量而导致波形失真，将这种叠加在基频波形上的高频分量称为谐波(Harmonic)。将基频的3倍的谐波分量称为3次谐波，将5倍的谐波分量称为5次谐波，谐波引起的失真因电力系统的负载和设备的非线性特性而发生，且发生在利用电力半导体器件的开关操作的大部分电力电子设备。

谐波引起的失真会导致电力损耗及质量下降，所损耗的电力不仅会导致装备及导体的发热增加、电机及设备故障等运行故障，而且还会导致变压器及配电问题，各国为了实现发电设施的有效运行而对谐波进行了监管。尤其，在欧洲，根据IEC/EN 61000-3-2：2014，从2017年7月起从A类(Class A)适用D类(Class D)，以更严格地监管谐波的发生。

为了减少谐波的发生而采用有源功率因数控制器(PFC，Power FactorController)方式来控制电流脉冲宽度，以使交流侧输入电流的波形接近正弦波，或者采用无源功率因数控制器方式，通过使用电抗器抑制充电电流的峰值，并增大导通角来降低谐波电流。

在采用无源电抗器方式降低谐波的情况下，除了电感L以外，串联电阻R值也需要达到一定水平才能延长充电区间并减少因衰减及谐振特性引起的谐波成分。但是，在为了增加L值而增加线圈的卷绕次数(匝(turn)数)的情况下，电抗器的电阻值也会随之上升，但由于电抗器尺寸的增加而发生功耗恶化的反作用，因此需要在适当的电抗器尺寸下确保较高的L值和电阻值。

另一方面，当为了在有限的尺寸内获得较高L值而卷绕线圈时，线圈会聚集在密集的空间内，电流无法按照设计长度流动，而是会发生短路，从而增加电路内的电流，且电线将会发热，从而增大火灾危险，基板电路器件也有可能因无法承受电流强度而被烧坏。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供一种谐波降低用电抗器，其提供一种即使在有限的空间内密集卷绕线圈的情况下也能隔开线圈的一端和另一端的骨架结构，从而在适当尺寸下也能确保较高的L值和电阻值以满足欧洲D类标准。

并且，本发明的目的在于，提供一种谐波降低用电抗器，其提供一种通过改进结合方式来使中心部隔开设计距离而形成气隙的芯结构，从而可确保目标L值和电阻值。

本发明要解决的问题不限于上述技术问题，本发明所属领域的普通技术人员可通过本发明的记载明确理解未提及的其他技术问题。

技术方案

为了解决上述问题并达到上述目的，本发明提供一种谐波降低用电抗器，其通过一种形成有用于支撑线圈的一端的支撑槽的骨架结构，使得电流按照卷绕形态在线圈流动，从而不发生短路，并确保目标L值和电阻值。

以下，将对本发明进行更详细的说明。

本发明提供一种谐波降低用电抗器，其包括：铁芯部，包括多个硅钢层叠而成的E型铁芯以及结合于上述E型铁芯的上侧的I型铁芯，上述E型铁芯与上述I型铁芯仅两端相结合，中心部隔开；以及骨架，在内周面形成有对应于上述中心部的收容孔，以便被压入到上述铁芯部的中心部，在外周面形成有用于卷绕线圈的绕组部以及用于在上述绕组部的上端及下端固定卷绕位置的边缘部，在上述骨架的边缘部，用于支撑所卷绕的上述线圈的一端的支撑槽形成至上述绕组部的外周面。

在本发明中，上述E型铁芯和上述I型铁芯的两端可通过结合槽和突出部的公母插入结合。

在本发明中，可在上述骨架，向形成有上述支撑槽的边缘部的外侧形成有凸台，被上述支撑槽支撑的上述线圈的一端能够以在上述绕组部的外周面通过上述支撑槽并卷绕上述凸台，从而放置于上述骨架的外周面。

在本发明中，在形成有上述支撑槽的边缘部的一表面可形成有对应于上述支撑槽的用于引导上述线圈的另一端的支撑位置的引导槽。

在本发明中，卷绕有上述线圈的绕组部可用绝缘纸缠绕，上述线圈的一端和另一端可以在上述绝缘纸的外侧与引线结线结合。

在本发明中，上述支撑槽可在上述边缘部的一表面对称形成，以分别支撑上述线圈的一端和另一端，在形成有上述支撑槽的边缘部的一表面可形成有电极引脚，以使从上述支撑槽引出的上述线圈的一端和另一端结线结合。

在本发明中，可在上述骨架，向形成有上述支撑槽的边缘部的外侧对称形成的凸台，被上述支撑槽支撑的上述线圈的一端和另一端可以分别在上述绕组部的外周面通过上述支撑槽并卷绕上述凸台，从而与上述电极引脚结线结合。

在本发明中，上述谐波降低用电抗器还可包括用于包围上述铁芯部和上述骨架的外部的盖部。

发明的效果

根据本发明的谐波降低用电抗器，在卷绕有线圈的骨架形成可支撑线圈的一端的支撑槽和凸台，从而可隔开线圈的一端与另一端，即使在有限的空间内密集卷绕线圈的情况下也不会存在因短路而引起火灾等危险。

并且，根据本发明的谐波降低用电抗器，可以将线圈系统地卷绕在形成有支撑槽和凸台的骨架，在密集地卷绕线圈的情况下也不会发生短路，从而可以在适当的尺寸下也能确保较高的L值和电阻值，且可以设计出满足欧洲D类标准的电抗器。

并且，根据本发明的谐波降低用电抗器，E型铁芯和I型铁芯可通过结合槽与突出部的公母插入而紧固，从而可以实现设计上所需的具有气隙的芯形态，且可提高产品的可靠性。

本发明的效果不限于以上所提及的效果，本发明所属领域的普通技术人员可以通过详细说明及所附发明要求保护范围的记载明确理解未提及的其他效果。

附图说明

图1为示出在本发明的谐波降低用电抗器中卷绕有线圈的骨架与铁芯部的结合的形态的主视图。

图2为用于说明在本发明的谐波降低用电抗器中铁芯部的结合关系的铁芯部的主视图。

图3为用于说明在本发明的谐波降低用电抗器中卷绕于骨架的线圈的形态的骨架的主视图及部分放大图。

图4为用于说明在本发明的谐波降低用电抗器中线圈与引线的结合关系的骨架的主视图(a)及剖面详图(b)。

图5为用于说明本发明的谐波降低用电抗器的另一实施例的骨架的立体图。

具体实施方式

本说明书中使用的术语选择了考虑到在本发明中的功能并当前广泛使用的通用术语，但这可能会因本发明所属领域的技术人员的意图或先例、新技术的出现等而改变。并且，在特定情况下，还存在申请人任意选用的术语，在此情况下，在对应的发明的说明部分中对其含义进行说明。因此，本发明中所使用的术语应基于该术语的含义及贯穿本发明的整体内容定义，而非基于简单的术语名称定义。

除非另有定义，否则包括技术或科学术语在内的在此使用的所有术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。常用的词典中定义的术语应解释为与具有与相关技术的上下文中的含义相同的含义，除非在本申请中明确定义，否则不能被解释为理想化或过于形式化的含义。

以下，将参照附图说明本发明的实施例。但是，所述的本发明的实施例可以变形为其他各种形式，本发明的范围不限于下述实施例。为了更清楚地说明，附图中所示的要素的形状及尺寸有可能会放大。并且，说明书全文中使用的“谐波降低用电抗器”可以简称为“电抗器”。

图1为示出在本发明的谐波降低用电抗器中卷绕有线圈C的骨架20与铁芯部10的结合的形态的主视图，图2为用于说明在本发明的谐波降低用电抗器中铁芯部10的结合关系的铁芯部10的主视图。图3为用于说明在本发明的谐波降低用电抗器中卷绕于骨架20的线圈C的形态的骨架20的主视图及部分放大图，图4为用于说明在本发明的谐波降低用电抗器中线圈C与引线40的结合关系的骨架20的主视图(a)及剖面详图(b)。

本发明涉及一种谐波降低用电抗器，其可满足欧洲对限制谐波发生的强化标准，如图2所示，包括铁芯部10和卷绕有线圈C的骨架20。

铁芯部10由作为硅钢的多个硅钢板层叠而成，并且如图1及图2所示，大致分为E型铁芯11和结合于E型铁芯11的上侧的I型铁芯12。E型铁芯11与I型铁芯12仅两端接触并结合，E型铁芯11的中心部与I型铁芯12隔开并形成气隙G。气隙G是影响L值的一个因素，若其间隔大，则L值变小，若其间隔小，则L值变大，因此为了确保目标L值，重要的是按照设计间隔形成气隙G。硅钢的层叠数、E型铁芯11和I型铁芯12的宽度、中心部隔开导致的气隙G的间隔等根据电抗器的容量计算L值和电阻值来确定。

另一方面，铁芯部10需要按照目标设计来层叠硅钢，且E型铁芯11和I型铁芯12应被制造成具有设计时的形态和宽度，不仅如此，如上所述，由于气隙G的间隔也会影响L值，因此需要以实现设计时的目标气隙G间隔的方式使E型铁芯11与I型铁芯结合。在本发明中，随着在E型铁芯11的两端和I型铁芯12的两端形成结合槽13与突出部14并通过公母插入使二者结合，可隔开E型铁芯11的中心部和I型铁芯12以按照所设计的间隔形成气隙G，可以轻松再现铁芯部10的结构以确保目标L值和电阻值，因此可提升产品的可靠性。如图2所示，公母插入的结合方式可以通过在E型铁芯11的两端形成结合槽13且在I型铁芯12的两端形成突出部14的方式来实现，相反地，也可以通过在E型铁芯11的两端形成突出部(未图示)且在I型铁芯12的两端形成结合槽(未图示)的方式来实现。

在用于卷绕线圈C的骨架20的内周面形成与E型铁芯11的中心部对应的收容孔21(参照图5)，以便被压入到铁芯部10的中心部。在此情况下，优选地，E型铁芯11的中心部与骨架20的收容孔21应紧贴形成，以防止因隔开而形成间隙，以便避免在之后驱动电抗器时发生噪音。

另一方面，骨架20的外周面由绕组部22及边缘部23组成。绕组部22是指在骨架20的外周面中卷绕线圈C的部分。边缘部23形成于绕组部22的上端及下端，比绕组部22更向两侧扩大，以便固定线圈C的卷绕位置。边缘部23的宽幅或宽度应对应E型铁芯11的中心部与两端之间的间隔紧贴形成来防止间隙的发生，从而避免在之后驱动时发生噪音，且不会因振动而导致产品不良。

而且，如图3的放大图A所示，在骨架20的边缘部23，向骨架20的内侧方向可形成用于支撑所卷绕的线圈的一端C1的支撑槽23a。随着通过支撑槽23a将线圈的一端C1提前引出到边缘部23的外侧，可以使线圈的一端C1与线圈的另一端C2及之后卷绕的线圈C的下端(放大图A的a-a'区域)隔开，从而可以将线圈C系统地、密集地卷绕而不发生短路。

进而，如图3的放大图B所示，在形成有支撑槽23a的边缘部23还可向外侧形成有凸台23b，通过支撑槽23a引出的线圈的一端C1可以在绕组部22的外周面通过支撑槽23a并卷绕凸台23b，从而放置于骨架20的外周面。由此，线圈的一端C1不仅可以与线圈的另一端C2及下端(放大图A的a-a'区域)隔开，还可以为了之后的布线而将线圈的一端C1放置于骨架20的外周面，从而，随着卷绕凸台23b来放置，可以稳定地与线圈C的下端隔开。相反地，当在没有凸台23b的情况下直接放置于骨架20的外周面时，即使线圈的一端C1与线圈C的下端隔开，也不能稳定地保持其间隔，可能在制造或操作过程中发生不良或短路。另一方面，凸台23b形成于支撑槽23a的侧面，以可紧凑且稳定地固定线圈的一端C1，在凸台23b的支撑槽23a的相反侧可形成固定槽23c，以便在骨架20的外周面固定线圈的一端C1的放置位置，固定槽23c的厚度应比支撑槽23a的厚度薄，从而可以考虑所卷绕的线圈C的厚度。即，固定槽23c比支撑槽23a的厚度薄的程度可以与所卷绕的线圈C的厚度相同。

而且，如图3的放大图C所示，在形成有支撑槽23a的边缘部23的一表面可形成有对应于支撑槽23a且用于引导线圈的另一端C2的支撑位置的引导槽23d，由此，可以将线圈的另一端C2放置于骨架20的外周面，以便与线圈的一端C1隔开，从而防止发生短路及不良。引导槽23d可以为了之后的布线而在形成有支撑槽23a的边缘部23的同一表面形成，但优选地，应尽可能地与支撑槽23a隔开，以避免线圈的一端C1与线圈的另一端C2接触。

另一方面，如图4所示，线圈的一端C1和另一端C2可以与引线40连接以便于布线。在此情况下，卷绕有线圈C的绕组部22用绝缘纸30缠绕，如图4的(a)部分所示，线圈的一端C1和另一端C2可在绝缘纸30的外侧与引线40结线结合，在此情况下，通常可通过焊接结合，也可以通过锡焊等结合。在此情况下，如图4的(b)部分所示，引线40可被投入到双重绝缘纸30之间来彻底防止与线圈C发生短路，虽未图示，但可以在卷绕线圈C及连接引线40后用绝缘胶带缠绕以稳定保持其结构。

另一方面，本发明的谐波降低用电抗器可以通过引线40的方式和引脚方式连接到基板，此部分将在另一实施例中参照图5进行说明。图5为用于说明本发明的谐波降低用电抗器的另一实施例的骨架20的立体图。

在本发明另一实施例中，支撑槽23a对称形成于边缘部23的一表面，以分别支撑线圈的一端C1和另一端C2，在形成有支撑槽23a的边缘部23的一表面形成有电极引脚40'，以卷绕并焊接从支撑槽23a引出的线圈的一端C1和另一端C2。在此情况下，可以通过引脚方式直接连接到基板，从而可以更直接地在基板内设置电抗器。

进而，在另一实施例中，可以向形成有支撑槽23a的边缘部23的外侧对称形成有凸台23b，被支撑槽23a支撑的线圈的一端C1和另一端C2可以分别在绕组部22的外周面通过支撑槽23a并卷绕凸台23b，从而卷绕并焊接在电极引脚40'。在还形成有凸台23b的情况下，如上所述，线圈的一端C1与另一端C2可以与线圈C的下端错开卷绕以可以稳定地隔开线圈C的下端，从而不会发生短路或产品不良等情况。

另一方面，对本发明所属领域的普通技术人员来说，在上述本发明一实施例中所说明的内容中除布线部分以外，可以在不矛盾的前提下适用于本发明的另一实施例是显而易见的。

而且，本发明一实施例或另一实施例还可包括盖部(未图示)。

本发明的谐波降低用电抗器还可包括用于包围铁芯部10和骨架20的外部的盖部(未图示)，以保护铁芯部10和卷绕有线圈C的骨架20。而且，虽未图示，但还可以追加插入固定带以将电抗器固定到基板，也可以追加本说明书中未记载的各种结构。

通过以上说明，本发明所属技术领域的普通技术人员可以理解，在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下，可以将本发明实施成其他具体形态。与此相关地，以上所述的实施例在所有方面都应被理解为例示性说明本发明，而非限定本发明。

附图标记的说明

10：铁芯部

11：E型铁芯

12：I型铁芯

13：结合槽

14：突出部

20：骨架

21：收容孔

22：绕组部

23：边缘部

23a：支撑槽

23b：凸台

23c：固定槽

23d：引导槽

30：绝缘纸

40：引线

40'：电极引脚

50：盖部

C：线圈

C1：线圈的一端

C2：线圈的另一端

G：气隙

Claims (8)

1.一种谐波降低用电抗器，其特征在于，

包括：

铁芯部，包括多个硅钢层叠而成的E型铁芯以及结合于上述E型铁芯的上侧的I型铁芯，上述E型铁芯与上述I型铁芯仅两端相结合，中心部隔开；以及

骨架，在内周面形成有对应于上述中心部的收容孔，以便被压入到上述铁芯部的中心部，在外周面形成有用于卷绕线圈的绕组部以及用于在上述绕组部的上端及下端固定卷绕位置的边缘部，

在上述骨架的边缘部，用于支撑所卷绕的上述线圈的一端的支撑槽形成至上述绕组部的外周面。

2.根据权利要求1所述的谐波降低用电抗器，其特征在于，上述E型铁芯和上述I型铁芯的两端通过结合槽和突出部的公母插入结合。

3.根据权利要求1所述的谐波降低用电抗器，其特征在于，

在上述骨架，向形成有上述支撑槽的边缘部的外侧形成有凸台，

被上述支撑槽支撑的上述线圈的一端在上述绕组部的外周面通过上述支撑槽并卷绕上述凸台，从而放置于上述骨架的外周面。

4.根据权利要求1所述的谐波降低用电抗器，其特征在于，在形成有上述支撑槽的边缘部的一表面形成有对应于上述支撑槽的用于引导上述线圈的另一端的支撑位置的引导槽。

5.根据权利要求1所述的谐波降低用电抗器，其特征在于，

卷绕有上述线圈的绕组部用绝缘纸缠绕，

上述线圈的一端和另一端在上述绝缘纸的外侧与引线结线结合。

6.根据权利要求1所述的谐波降低用电抗器，其特征在于，

上述支撑槽在上述边缘部的一表面对称形成，以分别支撑上述线圈的一端和另一端，

在形成有上述支撑槽的边缘部的一表面形成有电极引脚，以使从上述支撑槽引出的上述线圈的一端和另一端结线结合。

7.根据权利要求6所述的谐波降低用电抗器，其特征在于，

在上述骨架，向形成有上述支撑槽的边缘部的外侧对称形成有凸台，

被上述支撑槽支撑的上述线圈的上述绕组部的外周面通过上述支撑槽并卷绕上述凸台，从而与上述电极引脚结线结合。

8.根据权利要求1所述的谐波降低用电抗器，其特征在于，还包括用于包围上述铁芯部和上述骨架的外部的盖部。

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