CN1333414C - 电感器装置和其电感器构架 - Google Patents

Abstract

用于频率转换器或相应电气设备的一种电感器装置，上述电感器装置包含耦合到电气设备输入侧的输入电感器和耦合到设备输出侧的输出电感器(2)，上述输入电感器包括具有轭部(7，8)和柱的芯元件(1)。通过将上述电气设备输出侧每相的导线(4)的一个预定的长度靠近输入电感器的芯元件(1)设置，输出电感器(2)被置于电感器装置内。

Description

电感器装置和其电感器构架

技术领域

本发明涉及电感器装置，包含一个耦合到电器设备输入侧的输入电感器和一个耦合到电气设备输出侧的输出电感器。

背景技术

输入和输出电感器用来减少电器设备引起的对电网输入和输出侧的干扰。输入和输出电感器被用于例如频率转换器构造中。

在频率转换器中，整流典型地通过一个六脉冲二极管桥完成，已知六脉冲二极管桥只在一序列电压峰值周围处使用线电流，这样导致大量的使电网紧张的电流脉冲。为了减小这些电流脉冲的幅值，在此领域技术中已知采用串联电感器，例如，输入电感器，上述电感器设置在馈电相上。

用来控制基波输出电压水平的电能反向和脉宽调制对输出电压产生极快速的上升和下降沿，它们是一种冲击波。这些冲击波对待被馈电的电机会产生两种类型的问题：包含有放电危险的绕组的高匝电压和承载电流。为了减弱上述谈及的每个现象，本领域已知采用特定相串联电感器，例如，输出电感器，设置在频率转换器输出侧的电机电缆始端，以便在电机末端可观测到平滑的电压边缘。

一种输入电感器通常是由柱和轭部装配成三柱式和两窗三相的电感器，上述轭部由电枢板和铜或铝绕组组成。磁路具有一个或多个的气隙，上述气隙防止磁芯饱和。打算用于电网频率的元件典型地是整个转换器最大和最重的部分。

当它只影响频率元件这样一种幅值以使只有冲击电压的的边缘被光滑时，用于使在电机末端可观测的冲击波光滑的输出电感器电气上是最优的。

根据现有技术的输出电感器的结构类似于输入电感器。然而，这样的输出电感器也减弱基频分量，因而电机的末端电压降低。这种电感器也很大以致它不能作为可选的元件设置在特定的频率转换器中，而是被分开安装。

输出电感器的结构也已知只在高频率元件中有效。使用的是例如具有极高特定渗透性由一种材料制成的围绕输出母线设置的环，上述环减弱电压暂态。这些元件的缺点在于它们很昂贵。结果它们一般被用作一种‘普通方式’电感器，上述电感器对所有相都是普通的，因而效果仅限于防止承载电流。这样的环另外的问题是尺寸相对较大。

只在高频元件有效使用的另外一种结构包括设置有安置在每个输出相上的开放磁路的电感器条，这样的电感器条结构像围绕一堆电枢板的绕组。和这种结构相关的问题包括高成本和需要很大的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种包含输入和输出电感器的电感器装置用于频率转换器或者相应的电气装置，以便解决上述提出的问题。本发明的目标通过一种电感器装置实现，即该电感器装置包含：适于与电气设备输入侧耦合的输入电感器及适于与电气设备输出侧耦合的输出电感器，上述输入电感器包含一个具有轭部及柱的芯元件，及围绕芯元件形成用于各相的多个绕组匝，其特征在于输出电感器包括用于各相的导线，导线适于与电气设备的输出侧耦合并且具有一预定长度靠近输入电感器芯元件设置，从而在使用中由电气设备的输出电流感应产生一个围绕导线的磁通，以这样方式传入所述输入电感器的芯元件的一部分，以致磁通的传输路径为相对于在芯元件的该部分中由所述电气设备的输入电流感应产生的一个磁通的主传播方向大体上垂直。

此外，所述输入电感器的芯元件包括至少两个轭部和至少两个柱，从而输入电感器的绕组匝围绕一个所述柱形成，并且由所述电气设备的输入电流所感应产生的磁通传入的所述芯元件的该部分为一个所述轭部。

包含至少一个附加轭部，以这样方式靠近输入电感器芯元件的一个所述轭部设置，从而靠近芯元件设置的预定长度的导线是在附加轭部和所述轭部之间。

附加轭部设置有用于各导线的槽，以接纳所述导线。

芯元件和附加轭部由电枢板制成，并且芯元件和附加轭部的电枢板彼此平行设置。

在输入电感器的芯元件的附加轭部与轭部之间提供有气隙。

输入电感器芯元件的轭部靠近芯元件设置有用于各导线的槽，以接纳上述导线。

本发明的又一个目标是提供一种电感器构架，上述构架允许完成本发明电感器装置。本发明的这个目标通过一种电感器构架实现，即电感器构架包括具有轭部和柱的芯元件，和至少其中一个柱设置成被多个载有电流的绕组匝所围绕，其特征在于其电感器构架还包括至少一个附加轭部，以这样方式靠近芯元件的一个所述轭部设置，以致电感器构架被设置成接纳在附加轭部和一个所述轭部之间的至少一条载有电流的导线的预定长度，其中将载有电流的导线设置在附加轭部与轭部之间感应产生一个磁通的位置，从而所述磁通传入轭部中并且在轭部中的传播方向为相对于在轭部中由围绕所述至少一个柱设置的多个载有电流的绕组匝感应产生的一个磁通的主传播方向大体上垂直。

本发明基于这个想法：输入电感器的芯元件也在输出电感器的结构中使用。根据本发明的电感器装置，将输出部分的每一相的某一部分放到靠近输出电感器芯元件的输出部分以便在输出电感器周围产生的磁通至少一部分可以到穿入到芯元件，输出电感器由此设置。根据本发明的电感器装置，输入和输出电感器在某个意义上是组合式的。

根据本发明的电感器设备和现有技术的解决方法相比优点在于不需要很大的空间和重量和更有利的制造成本。

附图说明

下面将参考附图通过优选实施例更加详细的介绍本发明。

图1示出从顶部斜看现有技术的输入电感器的侧视图。

图2示出从电感器结构端部看的根据本发明的电感器设备。

具体实施方式

图1示出了频率转换器的典型三相输入电感器，其中表明了沿着磁通5传播及终止的路线。芯元件1这样由薄电枢板组成以便围绕频率转换器输入电流的绕组匝3形成的磁通5沿着除了气隙6以外的整个电枢板传播，其中气隙6是有意产生的。磁通5在窗的拐角最密和在轭部7和8的外部拐角及后部最稀疏。

图2示出了从电感器结构的端部看的根据本发明实施例的电感器装置。通过将频率转换器输出部分的绝缘电流导线4的一段预定长度放到靠近输入电感器的芯元件1和通过将由电枢板制造的附加轭部9加到靠近上轭部7以便每根导线4保持在上轭部7和附加轭部9之间，图2中的电感器装置由此由图1中输入电感器组成。

在图2所示的结构中，附加轭部9象芯元件1由类似的电枢板制成，并且附加轭部9的电枢板平行于芯元件1的电枢板设置。

在图2所示的装置中，频率转换器的输出部分的电感器4沿着上轭部7设置，以便电感器4基本上平行于磁通传播的主方向穿过靠近电感器的上轭部7，其中上述磁通由频率转换器的输入电流产生。然后，由频率转换器的输出电流冲击围绕每条导线产生的磁通这样传入上轭部7以致其传输路径大体上相对于磁通的主传播方向垂直，上述主传播方向的磁通由频率转换器的输入电流产生，在这种情况下输出电感器2的磁通对输入电感器的磁通影响几乎不存在。

在图2所示的电感器装置中，附加轭部9具有槽11用于导线4。在图2的装置中，槽11几乎和导线一样深，以便附加轭部9和上轭部7的距离等于气隙6的尺寸。这样每条导线4的磁通5通过轭部7、附加轭部9和两个气隙6所包围。

按照本发明的优选实施例的电感器装置，附加轭部9的槽11被构成和导线4的直径一样深，因而在导线4中移动由电流形成的磁通不穿过单个实际的气隙6，但是穿过由电枢板中表面绝缘体构成的几个小气隙。考虑到芯元件1和附加轭部9的饱和及损耗，将气隙分成几个沿着磁通路径的部分是优选的。构成电枢板的表面绝缘的多个小气隙不为磁路提供足够大的气隙，则一个‘实际’气隙6可以根据图2在附加轭部9和上轭部7之间形成。

按照本发明的电感器装置也可以不用设置在靠近芯元件1的附加轭部9完成，因而每根导线4的磁通主要通过空气闭合。因此输出电感器2的电感基本上小于图2中所示出的所用结构的电感。

因此附加轭部9被用做增加输出电感器2的电感。合适地成形附加轭部9可以按照希望的那样定输出电感器的尺寸。在磁路上的电枢板越多，电感就越大。

在图2示出的解决方法中，附加轭部9具有3个槽11，换句话说，每相有一个槽11。每个槽11都和附加轭部9一样长。每个槽11设置有频率转换器输出部分的一条导线4。这样每条导线4沿着芯元件1并排前进一段大致和上轭部7相等的距离。

频率转换器输出部分的每条导线4沿着芯元件1并排移动的距离可以比图2示出的解决方法短或长。靠近芯元件1设置更长的一段导线4可以增加输出电感器2的电感，反之亦然。

同样的槽11可以设置有同样导线4的多个部分。附加轭部9对每相也可以包含多个槽11，在这种情况下每个槽11具有同样导线4的一个或多个部分。

按照本发明的电感器装置可以包含多个附加轭部。除了附加轭部9靠近上轭部7设置外，可以提供另一个附加轭部靠近下轭部8设置。靠近下轭部8设置的附加轭部可以和靠近上轭部7设置的附加轭部9相类似。显而易见的是所有的附加轭部靠近频率转换器输出部分的导线4设置。如果附加轭部被这样地靠近下轭部8设置，则导线4的一部分被置于下轭部8和附加轭部之间。

输出侧的电感器4设置于其内的槽11可以形成在按照本发明的电感器装置的附加轭部内或者输入电感器芯元件1的轭部内。也可能提供一种电感器装置，其中附加轭部和输入电感器的轭部都包含用于接纳导线4的槽11。

导线4的槽置于输入电感器轭部内的电感器装置可以没有附加轭部9或者具有附加轭部9实现。

按照本发明的电感器装置可以和这样的电气设备一起使用，上述电气设备可为频率转换器提供上述典型类型的干扰到那里的输出和输入电感器。按照本发明的电感器装置可作为单相或多相电感器装置实现。

已经提及到在上述的说明书中电枢板可用来制造芯元件1和附加轭部9。这里，电枢板指的是具有绝缘表面的薄钢板。电枢板用在磁路中以减小涡流损耗。特别地，当变压器涉及同样的具有绝缘表面的薄板时，薄板指的是变压器片。

对于此领域的技术人员来说是显而易见的：本发明的基本思想可以用多种途径实现。因此本发明和这里的实施例并不限于上述例子，可以在权利要求的范围内变化。

Claims (9)

1.一种电感器装置，包含：适于与电气设备输入侧耦合的输入电感器及适于与电气设备输出侧耦合的输出电感器(2)，上述输入电感器包含一个具有轭部(7，8)及柱的芯元件(1)，及围绕芯元件(1)形成用于各相的多个绕组匝(3)，其特征在于输出电感器(2)包括用于各相的导线(4)，导线适于与电气设备的输出侧耦合并且具有一预定长度靠近输入电感器芯元件(1)设置，从而在使用中由电气设备的输出电流感应产生一个围绕导线(4)的磁通，以这样方式传入所述输入电感器的芯元件(1)的一部分，以致磁通的传输路径相对于在芯元件(1)的该部分中由所述电气设备的输入电流感应产生的一个磁通的主传播方向大体上垂直。

2.如权利要求1中所述的电感器装置，其特征在于，所述输入电感器的芯元件(1)包括至少两个轭部(7，8)和至少两个柱，从而输入电感器的绕组匝(3)围绕一个所述柱形成，并且由所述电气设备的输入电流所感应产生的磁通传入的所述芯元件(1)的该部分为一个所述轭部(7)。

3.如权利要求1或2中所述的电感器装置，其特征在于，包含至少一个附加轭部(9)，以这样方式靠近输入电感器芯元件(1)的一个所述轭部(7)设置，从而靠近芯元件设置的预定长度的导线(4)是在附加轭部(9)和所述轭部(7)之间。

4.如权利要求3中所述的电感器装置，其特征在于，附加轭部(9)设置有用于各导线(4)的槽(11)，以接纳所述导线。

5.如权利要求3中所述的电感器装置，其特征在于，芯元件(1)和附加轭部(9)由电枢板制成，并且芯元件(1)和附加轭部(9)的电枢板彼此平行设置。

6.如权利要求2-4任一个中所述的电感器装置，其特征在于，在输入电感器的芯元件(1)的附加轭部(9)与轭部(7)之间提供有气隙(6)。

7.如权利要求1中所述的电感器装置，其特征在于，输入电感器芯元件(1)的轭部(7)靠近芯元件设置有用于各导线(4)的槽(11)，以接纳上述导线。

8.电感器构架，包括具有轭部(7，8)和柱的芯元件(1)，和至少其中一个柱设置成被多个载有电流的绕组匝(3)所围绕，其特征在于电感器构架还包括至少一个附加轭部(9)，以这样方式靠近芯元件(1)的一个所述轭部(7，8)设置，以致电感器构架被设置成接纳在附加轭部(9)和一个所述轭部(7)之间的至少一条载有电流的导线(4)的预定长度，其中将载有电流的导线(4)设置在附加轭部(9)与轭部(7)之间感应产生一个磁通的位置，从而所述磁通传入轭部(7)中并且在轭部(7)中的传播方向为相对于在轭部(7)中由围绕所述至少一个柱设置的多个载有电流的绕组匝(3)感应产生的一个磁通的主传播方向大体上垂直。

9.一种频率转换器，包括如权利要求1-7的电感器装置。

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