DE102016010901A1

DE102016010901A1 - Dreiphasen-Reaktor mit Eisenkerneinheiten und Spulen

Info

Publication number: DE102016010901A1
Application number: DE102016010901.7A
Authority: DE
Inventors: Takuya Maeda; Masatomo SHIROUZU
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2036-09-10
Also published as: DE102016010901B4; US20170084377A1; US11270831B2; US20200294703A1; US10734153B2

Abstract

Ein Dreiphasen-Reaktor enthält: einen zentralen Eisenkern; einen äußeren umfänglichen Eisenkern, der den zentralen Eisenkern umgibt; und mindestens drei Verbindungseinheiten, die den zentralen Eisenkern und den äußeren umfänglichen Eisenkern magnetisch miteinander verbinden, wobei jede der Verbindungseinheiten mindestens einen verbindenden Eisenkern, mindestens eine um den verbindenden Eisenkern gewickelte Spule und mindestens einen Spalt enthält.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dreiphasen-Reaktor, der Eisenkerneinheiten und Spulen enthält.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Dreiphasen-Reaktoren enthalten üblicherweise drei Eisenkerne und drei Spulen, die um die Eisenkerne herum gewickelt sind. Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2-203507 offenbart einen Dreiphasen-Reaktor, der drei nebeneinander angeordnete Spulen enthält. Die internationale Veröffentlichung Nr. WO 2014/033830 offenbart, dass die entsprechenden Mittelachsen mehrerer Spulen um die Mittelachse eines Dreiphasen-Reaktors herum angeordnet sind. Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2008-177500 offenbart einen Dreiphasen-Reaktor, der mehrere radial angeordnete gerade Magnetkerne enthält, die Magnetkerne verbinden, die die geraden Magnetkerne verbinden, und Spulen, die um die geraden Magnetkerne und die verbindenden Magnetkerne herum gewickelt sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Dreiphasen-Wechselstrom fließt in jeder Phase eines Dreiphasen-Reaktors durch eine Spule. Bei herkömmlichen Dreiphasen-Reaktoren kann die Länge eines Magnetpfades, durch den Magnetismus fließt, der bei der Durchleitung von Strom durch Spulen in zwei optionalen Phasen erzeugt wird, von der Kombination der Phasen abhängen. Entsprechend bestand das Problem, dass, auch wenn Dreiphasen-Wechselströme im Gleichgewicht durch die entsprechenden Phasen eines Dreiphasen-Reaktors geleitet werden, die Dichten von Magnetflüssen, die durch Eisenkerne fließen, sich in den entsprechenden Phasen unterscheiden und Induktivitäten ebenfalls unausgeglichen sind.
Bei den herkömmlichen Dreiphasen-Reaktoren kann es unmöglich sein, Eisenkernspulen in entsprechenden Phasen symmetrisch anzuordnen. Daher verursachen Magnetflüsse, die aus den Eisenkernspulen erzeugt werden, unausgeglichene Induktivitäten. Sind Induktivitäten in einem Dreiphasen-Reaktor, wie oben beschrieben, unausgeglichen, ist es unmöglich einen Dreiphasen-Wechselstrom optimal auszugeben, auch wenn der Dreiphasen-Wechselstrom optimal eingegeben ist.
Bei den herkömmlichen Dreiphasen-Reaktoren hängen die Spaltengrößen (Spaltendicken) von den Größen von im Handel erhältlichem Spaltmaterial ab. Daher können die Windungszahl und die Querschnittsfläche einer Spule durch die Größe eines Spaltmaterials begrenzt sein, wenn die Struktur eines Dreiphasen-Reaktors ermittelt wird. Die Genauigkeit einer Induktivität in einem Dreiphasen-Reaktor hängt von der Genauigkeit der Dicke eines Spaltmaterials ab. Da die Genauigkeit der Dicke eines Spaltmaterials allgemein etwa ±10% beträgt, ist die Genauigkeit einer Induktivität in einem Dreiphasen-Reaktor ebenfalls davon abhängig. Es ist ebenso möglich, ein Spaltmaterial mit einer gewünschten Größe herzustellen, wobei die Kosten des Spaltmaterials sich erhöhen.
Um einen Dreiphasen-Reaktor zusammenzubauen, werden ein Schritt des Zusammenbaus der Kernelemente des Dreiphasen-Reaktors auf einer Eins-zu-Eins-Grundlage und ein Schritt der Verbindung einiger Kernelemente miteinander vorzugsweise mehrmals ausgeführt. Daher ist es schwierig, die Größe eines Spalts zu überprüfen. Außerdem erhöhen sich die Herstellungskosten durch die Verbesserung der Genauigkeit der Dicke eines Spaltmaterials.
Ein Kernelement wird üblicherweise durch die Schichtung mehrerer Stahlplatten zur Schichtung gebildet. Ein Dreiphasen-Reaktor weist vorzugsweise einen Abschnitt auf, in dem Kernelemente miteinander in Kontakt gelangen. Außerdem ist es zweckmäßig, die Stahlplatten zur Schichtung abwechselnd aufeinander zu schichten, um die Genauigkeit des Kontaktbereichs zu vergrößern. Derartige Vorgänge waren bisher sehr kompliziert.
Außerdem weisen die herkömmlichen Dreiphasen-Reaktoren das Problem auf, dass ein Magnetfeld in einem derartigen Dreiphasen-Reaktor in einen Luftbereich um eine Spule herum austritt, weil die Spule nach außen freiliegt. Das Magnetfeld, das herausgetreten ist, kann die Funktion eines Herzschrittmachers beeinflussen und kann einen Einfluss aufweisen, wie zum Beispiel das Erwärmen einer magnetischen Substanz um einen derartigen Dreiphasen-Reaktor herum. In früheren Jahren wurden Verstärker, Motoren und dergleichen tendenziell durch höhere Schaltfrequenzen angetrieben. Daher bestand die Tendenz der Frequenz zu höherem Hochfrequenzrauschen. Somit kann der Einfluss des Magnetfeldes, das außen ausgetreten ist, größer sein.
Das Problem der unausgeglichenen Induktivität lässt sich durch das alleinige Vergrößern des Spalts einer zentralen Phase lösen. Ein Magnetfeld kann jedoch durch das Vergrößern des Spalts weiterhin austreten.
Die vorliegende Erfindung wurde unter derartigen Umständen mit dem Ziel bewirkt, einen Dreiphasen-Reaktor bereitzustellen, der verhindert, dass eine Induktivität unausgeglichen ist und dass ein Magnetfeld nach außen austritt.
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Dreiphasen-Reaktor bereitgestellt, der Folgendes enthält: einen zentralen Eisenkern; einen äußeren umfänglichen Eisenkern, der den zentralen Eisenkern umgibt; und mindestens drei Verbindungseinheiten, die den zentralen Eisenkern und den äußeren umfänglichen Eisenkern magnetisch miteinander verbinden, wobei jede der Verbindungseinheiten mindestens einen verbindenden Eisenkern, mindestens eine um den verbindenden Eisenkern gewickelte Spule und mindestens einen Spalt enthält.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt die Anzahl der Verbindungseinheiten im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Mehrfaches von 3.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Verbindungseinheiten entweder im ersten oder im zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sowohl von dem zentralen Eisenkern als auch von dem äußeren umfänglichen Eisenkern beanstandet.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelangen die Verbindungseinheiten entweder im ersten oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sowohl mit dem zentralen Eisenkern als auch mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern in Kontakt, oder die Verbindungseinheiten werden sowohl mit dem zentralen Eisenkern als auch mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern integriert.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung gelangen die Verbindungseinheiten entweder im ersten oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung entweder mit dem zentralen Eisenkern oder mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern in Kontakt, oder die Verbindungseinheiten werden entweder mit dem zentralen Eisenkern oder mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern integriert.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Spule in einem der ersten bis fünften Aspekte der vorliegenden Erfindung durch konzentrierte Wicklung gewickelt.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Spule in einem der ersten bis fünften Aspekte der vorliegenden Erfindung durch verteilte Wicklung gewickelt.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in einem der ersten bis siebten Aspekte der vorliegenden Erfindung die mehreren Spulen vorhanden und entweder in Reihe oder parallel geschaltet.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Erstreckungseinheit, die sich umfänglich erstreckt, in einem der ersten bis achten Aspekte der vorliegenden Erfindung auf mindestens einem Ende jeder der Verbindungseinheiten angeordnet.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der Dreiphasen-Reaktor: eine erste Gruppe, die mindestens drei Verbindungseinheiten enthält; und eine zweite Gruppe, die in einem des ersten bis neunten Aspekte der vorliegenden Erfindung mindestens drei weitere Verbindungseinheiten enthält. Die Anzahl der Gruppen kann zwei oder mehr betragen.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Verbindungseinheiten des Dreiphasen-Kreislaufreaktors in einem der ersten bis zehnten Aspekte der vorliegenden Erfindung rotationssymmetrisch in Bezug auf den zentralen Eisenkern angeordnet.
Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der äußere umfängliche Eisenkern in einem der ersten bis elften Aspekte der vorliegenden Erfindung mehrere äußere umfängliche Eisenkern-Einheiten.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein äußerer Umfangsspalt zwischen nebeneinanderliegenden, äußeren umfänglichen Eisenkern-Einheiten der mehreren äußeren umfänglichen Eisenkern-Einheiten in dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgebildet.
Die Ziele, Merkmale und Vorteile sowie andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus detaillierten Beschreibungen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1B ist eine perspektivische Ansicht, bei der Spulen aus dem in 1A veranschaulichten Dreiphasen-Reaktor ausgeschlossen sind;
2A ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2B ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Dreiphasen-Reaktors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3A ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3B ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Dreiphasen-Reaktors gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5A ist eine erste Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5B ist eine zweite Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5C ist eine dritte Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6A ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6B ist eine weitere Querschnittsansicht eines weiteren Dreiphasen-Reaktors gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7A ist ein Schaltbild des Dreiphasen-Reaktors gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7B ist ein weiteres Schaltbild des Dreiphasen-Reaktors gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11A ist eine Ansicht zur Veranschaulichung des Magnetfelds des in 3B veranschaulichten Dreiphasen-Reaktors;
11B ist eine Ansicht zur Veranschaulichung des Magnetfelds eines herkömmlichen Dreiphasen-Reaktors;
12A ist eine erste Ansicht zur Veranschaulichung von Magnetflussrichtungen in einem Dreiphasen-Reaktor;
12B ist eine zweite Ansicht zur Veranschaulichung von Magnetflussrichtungen in dem Dreiphasen-Reaktor;
13 ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
14 ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden weiter unten mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Bei den folgenden Zeichnungen werden ähnliche Elemente durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet. Die Verkleinerungsmaßstäbe der Zeichnungen variieren gegebenenfalls, um das Verständnis zu erleichtern.
1A ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine perspektivische Ansicht des in 1A veranschaulichten Dreiphasen-Reaktors. Wie in 1A und 1B veranschaulicht, enthält der Dreiphasen-Reaktor 5 einen zentralen Eisenkern 10, einen äußeren umfänglichen Eisenkern 20, der den zentralen Eisenkern 10 umgibt, und mindestens drei Verbindungseinheiten 31 bis 33, die den zentralen Eisenkern 10 und den äußeren umfänglichen Eisenkern 20 magnetisch miteinander verbinden. In 1A ist der zentrale Eisenkern 10 in der Mitte des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20, der eine Ringform aufweist, angeordnet. Wie oben beschrieben, unterscheiden sich die Formen des zentralen Eisenkerns 10 und des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 in der vorliegenden Erfindung stark voneinander.
Der zentrale Eisenkern 10, der äußere umfängliche Eisenkern 20 und die Verbindungseinheiten 31 bis 33 werden durch Schichtung mehrerer Eisenplatten, Kohlenstoffstahlplatten und elektromagnetischer Stahlplatten hergestellt oder sie werden aus einem magnetischen Material, wie zum Beispiel Ferrit oder einem gepressten Pulverkern, hergestellt. Der äußere umfängliche Eisenkern 20 kann integral ausgebildet sein oder der äußere umfängliche Eisenkern 20 kann in mehrere kleine Abschnitte unterteilt werden. Außerdem kann die Anzahl der Verbindungseinheiten 31 bis 33 ein Mehrfaches von 3 betragen. Die Anzahl der Verbindungseinheiten kann beispielsweise sechs betragen, wie weiter unten beschrieben wird.
Wie in 1 veranschaulicht, enthalten die Verbindungseinheiten 31 bis 33 jeweils verbindende Eisenkerne 11 bis 13, die mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen. Die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13 sind voneinander umfänglich in gleichmäßigen Abständen beanstandet. Außerdem enthalten die Verbindungseinheiten 31 bis 33 jeweils verbindende Eisenkerne 21 bis 23, die mit der inneren Umfangsfläche des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 in Kontakt gelangen. Die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 sind ebenfalls voneinander umfänglich in gleichmäßigen Abständen beanstandet. Entsprechend sind die Verbindungseinheiten 31 bis 33 voneinander umfänglich in gleichmäßigen Abständen beanstandet. Die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 und die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13 sind jeweils einander gegenüber angeordnet. Die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13 können Elemente sein, die sich von dem zentralen Eisenkern 10 unterscheiden oder die mit dem zentralen Eisenkern 10 integriert sind. Ebenso können die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 Elemente sein, die sich von dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 unterscheiden oder die mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 integriert sind. Das gleiche gilt für die anderen, weiter unten beschriebenen Ausführungsformen.
Die oben beschriebene Verbindungseinheit 31 enthält den verbindenden Eisenkern 11, der mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangt, den verbindenden Eisenkern 21, der mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangt, und einen Spalt 101, der ausgebildet ist, um eine magnetische Verbindung zwischen dem verbindenden Eisenkern 11 und dem verbindenden Eisenkern 21 zu ermöglichen.
Ebenso enthält die Verbindungseinheit 32 den verbindenden Eisenkern 12, der mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangt, den verbindenden Eisenkern 22, der mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangt, und einen Spalt 102, der ausgebildet ist, um eine magnetische Verbindung zwischen dem verbindenden Eisenkern 12 und dem verbindenden Eisenkern 22 zu ermöglichen. Außerdem enthält die Verbindungseinheit 33 ebenso den verbindenden Eisenkern 13, der mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangt, den verbindenden Eisenkern 23, der mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangt, und einen Spalt 103, der ausgebildet ist, um eine magnetische Verbindung zwischen dem verbindenden Eisenkern 13 und dem verbindenden Eisenkern 23 zu ermöglichen. Wie in 1A in der ersten Ausführungsform veranschaulicht, sind sowohl eine Endfläche des verbindenden Eisenkerns 11 und eine Endfläche des verbindenden Eisenkerns 12 flach. Demzufolge ist der Spalt 101 geradlinig oder rechteckig. Die anderen Spalten 102 und 103 weisen ähnliche Konfigurationen auf. Ein Spaltmaterial, das einen Isolator enthält, kann in die Spalten 101 bis 103 des Dreiphasen-Reaktors 5 in der vorliegenden Erfindung eingefügt werden.
Wie ferner in 1A veranschaulicht, sind die Spulen 51, 41 um die jeweiligen verbindenden Eisenkerne 11, 21 der Verbindungseinheit 31 herum gewickelt. Ebenso sind die Spulen 52, 42 ebenfalls um die jeweiligen verbindenden Eisenkerne 12, 22 der Verbindungseinheit 32 herum gewickelt. Ebenso sind die Spulen 53, 43 ebenfalls um die verbindenden Eisenkerne 13, 23 der Verbindungseinheit 33 herum gewickelt. In 18 ist auf Veranschaulichungen der Spulen zum Zwecke einer kurzen und präzisen Darstellung der Zeichnung verzichtet worden.
Der zentrale Eisenkern 10 und der äußere umfängliche Eisenkern 20 sind an beiden Endflächen des Dreiphasen-Reaktors 5 miteinander gekoppelt. In einem derartigen Fall sind die Endflächen des Dreiphasen-Reaktors 5, je nach Zweck, magnetisch abgeschirmt. Sind die Endflächen magnetisch abgeschirmt, sind die Spulen von den Endflächen des Dreiphasen-Reaktors 5 aus unsichtbar. Sind hingegen die Endflächen nicht magnetisch abgeschirmt, sind die Spulen von den Endflächen des Dreiphasen-Reaktors 5 aus sichtbar.
In der vorliegenden Erfindung ist der zentrale Eisenkern 10 in der Mitte des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 angeordnet und die Verbindungseinheiten 31 bis 33 sind umfänglich in gleichmäßigen Abständen voneinander beanstandet. Entsprechend sind die Spulen 41 bis 53 und die Spalten 101 bis 103 in den Verbindungseinheiten 31 bis 33 in der vorliegenden Erfindung umfänglich in gleichmäßigen Abständen voneinander beanstandet, und der Dreiphasen-Reaktor 5 als solcher weist eine rotationssymmetrische Struktur auf.
Daher sich Magnetflüsse üblicherweise in der Mitte des Dreiphasen-Reaktors 5 konzentriert, und die Gesamtheit der Magnetflüsse in der Mitte des Dreiphasen-Reaktors 5 beträgt 0 in einem Dreiphasen-Wechselstrom. Entsprechend werden in der vorliegenden Erfindung Unterschiede bei den Längen des magnetischen Pfades zwischen Phasen ausgeglichen und ein Induktivitätsungleichgewicht, das durch die Unterschiede bei den Längen des magnetischen Pfades verursacht wird, kann beseitigt werden. Außerdem kann auch ein Ungleichgewicht bei den von den Spulen erzeugten Magnetflüssen beseitigt werden und somit kann ein Induktivitätsungleichgewicht, das durch das Ungleichgewicht in den Magnetflüssen verursacht wird, beseitigt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung werden Stahlplatten hoher Präzision ausgestanzt und werden mit hoher Präzision durch Tiefziehen oder dergleichen geschichtet, wodurch der zentrale Eisenkern 10, der äußere umfängliche Eisenkern 20 und die Verbindungseinheiten 31 bis 33 mit hoher Präzision hergestellt werden können. Demzufolge können der zentrale Eisenkern 10, der äußere umfängliche Eisenkern 20 und die Verbindungseinheiten 31 bis 33 mit hoher Präzision zusammengebaut werden und die Größen der Spalten können mit höherer Präzision gesteuert werden.
Anders gesagt können bei der vorliegenden Erfindung die Spalten, die optionale Größen aufweisen, kostengünstig mit hoher Präzision in den Verbindungseinheiten 31 bis 33 zwischen dem zentralen Eisenkern 10 und dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 ausgebildet werden. Entsprechend kann bei der vorliegenden Erfindung die Gestaltungsfreiheit des Dreiphasen-Reaktors 5 verbessert werden. Demzufolge wird ebenfalls die Induktivitätspräzision verbessert.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Verbindungseinheiten 31 bis 33, einschließlich der Spulen 41 bis 53 und der Spalten 101 bis 103, von dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 umgeben. Somit treten bei der vorliegenden Erfindung ein Magnetfeld und ein Magnetfluss nicht nach außerhalb des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 aus und Hochfrequenzrauschen kann stark reduziert werden.
2A ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 2A sind verbindende Eisenkerne 11 bis 13, die in den Verbindungseinheiten 31 bis 33 enthalten sind, länger als die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13, die in den in 1 veranschaulichten Verbindungseinheiten 31 bis 33 enthalten sind. Verbindende Eisenkerne 21 bis 23, die in Verbindungseinheiten 31 bis 33 enthalten sind, sind kürzer als die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23, die in den in 1 veranschaulichten Verbindungseinheiten 31 bis 33 enthalten sind. Spulen 51 bis 53 sind um die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13 herum gewickelt, während um die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 keine Spulen herum gewickelt sind.
2B ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Dreiphasen-Reaktors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 2B sind verbindende Eisenkerne 11 bis 13 in den Verbindungseinheiten 31 bis 33 kürzer als die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13 in den in 1 veranschaulichten Verbindungseinheiten 31 bis 33. Verbindende Eisenkerne 21 bis 23 in den Verbindungseinheiten 31 bis 33 sind länger als die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 in den in 1 veranschaulichten Verbindungseinheiten 31 bis 33. In 2B sind keine Spulen um die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13 herum gewickelt, während um die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 herum Spulen gewickelt sind.
Bei der in jeder der 2A und 2B veranschaulichten Konfiguration ist die Anzahl der Spulen gering und dadurch wird die Struktur des Dreiphasen-Reaktors 5 vereinfacht, um die Herstellung des Dreiphasen-Reaktors 5 zu erleichtern. Es ist offensichtlich, dass ähnliche Wirkungen wie die oben beschriebenen Wirkungen erreicht werden können.
3A ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden. Erfindung. Die Verbindungseinheiten 31 bis 33 in 3A enthalten nur verbindende Eisenkerne 11 bis 13, aber sie enthalten keine verbindenden Eisenkerne 21 bis 23. Die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13 erstrecken sich bis in die Nähe der inneren Umfangsfläche eines äußeren umfänglichen Eisenkerns 20, während sie mit einem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen. Die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13 gelangen nicht mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt. Entsprechend weist der äußere umfängliche Eisenkern 20 in 3A eine zylindrische Form auf. Die Endflächen der verbindenden Eisenkerne 11 bis 13 in 3A krümmen sich ferner konvex entlang der inneren Umfangsfläche des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20. Die Spulen 51 bis 53 sind ferner um die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13, die in den Verbindungseinheiten 31 bis 33 enthalten sind, herum gewickelt.
3B ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Dreiphasen-Reaktors gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Verbindungseinheiten 31 bis 33 in 3B enthalten nur verbindende Eisenkerne 21 bis 23, aber sie enthalten keine verbindenden Eisenkerne 11 bis 13. Die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 erstrecken sich bis in die Nähe der äußeren Umfangsfläche eines zentralen Eisenkerns 10, während sie mit einem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen. Die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 gelangen nicht mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt. Entsprechend weist der zentrale Eisenkern 10 in 3B eine zylindrische Form auf. Die Endflächen der verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 in 3B krümmen sich ferner konkav entlang der äußeren Umfangsfläche des zentralen Eisenkerns 10. Die Spulen 41 bis 43 sind ferner um die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23, die mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangt, herum gewickelt.
Wie in 3A und 3B veranschaulicht, kann die Verbindungseinheit 31 entweder den verbindenden Eisenkern 11, der mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangt, oder den verbindenden Eisenkern 21, der mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangt, enthalten. Das gleiche gilt für die anderen Verbindungseinheiten 32 und 33. Die Größen der Spalten 101 bis 103 variieren jedoch selbst in einem derartigen Fall nicht.
Der äußere umfängliche Eisenkern 20, der eine zylindrische Form aufweist, kann in 3A übernommen werden, während der zentrale Eisenkern 10, der eine zylindrische Form aufweist, in 3B übernommen werden kann. Anders gesagt können der zentrale Eisenkern 10 oder der äußere umfängliche Eisenkern 20 in der dritten Ausführungsform eine zylindrische Form aufweisen. Folglich kann der Dreiphasen-Reaktor 5 eine einfache Konfiguration aufweisen und die Herstellungskosten können ebenfalls gesenkt werden. Es ist offensichtlich, dass ähnliche Wirkungen wie die oben beschriebenen Wirkungen erreicht werden können.
4 ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 4 veranschaulichte Dreiphasen-Reaktor 5 enthält sechs Verbindungseinheiten 31 bis 36. Die Verbindungseinheiten bis 31 bis 36 enthalten: sechs verbindende Eisenkerne 11 bis 16, die mit einem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen; und sechs verbindende Eisenkerne 21 bis 26, die den zentralen Eisenkern 10 umgeben und mit einem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen. Entsprechend sind die verbindenden Eisenkerne 11 bis 16 und die verbindenden Eisenkerne 21 bis 26 umfänglich in gleichmäßigen Abständen voneinander beanstandet, wie oben beschrieben. Ferner sind Spalten 101 bis 106, die eine magnetische Verbindung ermöglichen, zwischen den verbindenden Eisenkernen 11 bis 16 und den verbindenden Eisenkernen 21 bis 26 ausgebildet.
Der Dreiphasen-Reaktor kann, wie später beschrieben, durch entsprechende Verbindungsspulen ausgebildet sein, wie in 4 veranschaulicht. Eine Endfläche des verbindenden Eisenkerns 11, der in der in 4 veranschaulichten Verbindungseinheit 31 enthalten ist, krümmt sich konvex entlang einer Umfangsrichtung, während einer Endfläche des verbindenden Eisenkerns 21 sich konkav entlang der Umfangsrichtung krümmt. Das Gleiche gilt für die anderen Verbindungseinheiten 32 bis 36. Es ist offensichtlich, dass ähnliche Wirkungen wie die oben beschriebenen Wirkungen in einem derartigen Fall ebenfalls erreicht werden können.
5A ist eine erste Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 5A veranschaulichte Dreiphasen-Reaktor 5 enthält drei Verbindungseinheiten 31 bis 33. In 5A enthalten die Verbindungseinheiten 31 bis 33: verbindende Eisenkerne 11 bis 13, die mit einem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen; verbindende Eisenkerne 21 bis 23, die mit einem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen; und verbindende Eisenkerne 61 bis 63, die zwischen den verbindenden Eisenkernen 11 bis 13 und den verbindenden Eisenkernen 21 bis 23 angeordnet sind. Wie in der Zeichnung veranschaulicht, sind die verbindenden Eisenkerne 61 bis 63 sowohl von den verbindenden Eisenkernen 11 bis 13 als auch von den verbindenden Eisenkernen 21 bis 23 beabstandet. Spalten, die eine magnetische Verbindung ermöglichen, sind zwischen den verbindenden Eisenkernen 11 bis 13 und den verbindenden Eisenkernen 61 bis 63 sowie zwischen den verbindenden Eisenkernen 61 bis 63 und den verbindenden Eisenkernen 21 bis 23 ausgebildet.
Ferner sind Spulen 51 bis 53 um die verbindenden Eisenkerne 11 bis 13, die mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen, herum gewickelt, während um die verbindenden Eisenkerne 21 bis 23, die mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen, keine Spulen gewickelt sind. Stattdessen sind Spulen 71 bis 73 um die verbindenden Eisenkerne 61 bis 63 herum gewickelt. Es stellt sich heraus, dass die Induktivität des Reaktors 5 durch den Austausch der verbindenden Eisenkerne 61 bis 63, einschließlich der Spulen 71 bis 73, die unterschiedliche Windungszahlen und Querschnittsflächen aufweisen, durch bestehende verbindende Eisenkerne 61 bis 63 in einer derartigen Konfiguration leicht verändert werden kann. Es ist offensichtlich, dass ähnliche Wirkungen wie die oben beschriebenen Wirkungen erreicht werden können.
5B ist eine zweite Querschnittsansicht des Dreiphasen-Reaktors gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 4 veranschaulichte Reaktor 5 enthält sechs Verbindungseinheiten 31 bis 36. Wie aus 5B ersichtlich, enthalten die Verbindungseinheiten 31 bis 36 verbindende Eisenkerne 61 bis 66, die in der Nähe eines zentralen Eisenkerns 10 angeordnet sind, sowie verbindende Eisenkerne 81 bis 86, die in der Nähe eines äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 angeordnet sind. Ferner sind Spulen 71 bis 76 um die verbindenden Eisenkerne 61 bis 66 herum gewickelt, während Spulen 91 bis 96 um die verbindenden Eisenkerne 81 bis 86 herum gewickelt sind.
Sowohl die verbindenden Eisenkerne 61 bis 66 und die verbindenden Eisenkerne 81 bis 86 sind zwischen dem zentralen Eisenkern 10 und dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 angeordnet. Keiner der verbindenden Eisenkerne 61 bis 66 und der verbindenden Eisenkerne 81 bis 86 gelangt mit dem zentralen Eisenkern 10 oder dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt. Spalten, die eine magnetische Verbindung ermöglichen, sind zwischen dem zentralen Eisenkern 10 und den verbindenden Eisenkernen 61 bis 66, zwischen den verbindenden Eisenkernen 61 bis 66 und den verbindenden Eisenkernen 81 bis 86 sowie zwischen den verbindenden Eisenkernen 81 bis 86 und dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 ausgebildet. Entsprechend weist jeder des in 5B veranschaulichten zentralen Eisenkerns 10 und des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 eine zylindrische Form auf. Wie aus 5B ersichtlich, sind die verbindenden Eisenkerne 61 bis 66 und die verbindenden Eisenkerne 81 bis 86 umfänglich in gleichmäßigen Abständen voneinander beanstandet. Eine größere Anzahl von verbindenden Eisenkernen kann ebenfalls enthalten sein.
5C ist eine dritte Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5C ist die Gleiche wie 5B, abgesehen davon, dass gemeinsame Spulen 71 bis 76 um die verbindenden Eisenkerne 61 bis 66 und die verbindenden Eisenkerne 81 bis 86 herum gewickelt sind.
In der in 5B und 5C veranschaulichten Ausführungsform können der zentrale Eisenkern 10 und der äußere umfängliche Eisenkern 20 zylindrisch sein, um eine Vereinfachung der Konfigurationen des zentralen Eisenkerns 10 und des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 zu ermöglichen. Die Induktivität des Reaktors 5 kann durch den Austausch der verbindenden Eisenkerne 61 bis 66 und der verbindenden Eisenkerne 81 bis 86, einschließlich der Spulen, die unterschiedliche Windungszahlen und Querschnittsflächen aufweisen, durch bestehende verbindende Eisenkerne leicht verändert werden kann. Es ist offensichtlich, dass ähnliche Wirkungen wie die oben beschriebenen Wirkungen erreicht werden können.
6A ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 6B ist eine weitere Querschnittsansicht eines weiteren Dreiphasen-Reaktors gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen enthält der der Dreiphasen-Reaktor 5 sechs Verbindungseinheiten. Die Verbindungseinheiten enthalten sechs verbindende Eisenkerne 21 bis 26, die mit einem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen. Spulen 41 bis 46 sind jeweils um die verbindenden Eisenkerne 21 bis 26 herum gewickelt. Endflächen der verbindenden Eisenkerne 21 bis 26 sind konkav gekrümmt.
In 6A ist jede Spule durch konzentrierte Wicklung gewickelt. Entsprechend sind die in 6A veranschaulichten Spulen 41 und 44 R-Phasen-Spulen R1 und R2, die Spulen 42 und 45 sind T-Phasen-Spulen T1 und T2 und die Spulen 43 und 46 sind S-Phasen-Spulen S1 und S2.
Im Gegensatz dazu ist in 6B jede Spule durch verteilte Wicklung gewickelt. Entsprechend ist eine erste R-Phasen-Spule zwischen den verbindenden Eisenkernen 21 und 26 gewickelt und eine zweite R-Phasen-Spule ist zwischen den verbindenden Eisenkernen 23 und 24 gewickelt, wie in 6B veranschaulicht. Ebenso ist eine erste T-Phasen-Spule zwischen den verbindenden Eisenkernen 24 und 25 gewickelt und eine zweite T-Phasen-Spule ist zwischen den verbindenden Eisenkernen 21 und 22 gewickelt. Ebenso ist eine erste S-Phasen-Spule zwischen den verbindenden Eisenkernen 25 und 26 gewickelt und eine zweite S-Phasen-Spule ist zwischen den verbindenden Eisenkernen 22 und 23 gewickelt.
7A und 7B sind Schaltbilder des Dreiphasen-Reaktors gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 7A sind die oben beschriebenen R-Phasen-Spule R1 und R-Phasen-Spule R2 in Reihe geschaltet. Die beiden T-Phasen-Spulen T1 und T2 und die beiden S-Phasen-Spulen S1 und S2 sind ebenso in Reihe geschaltet. In 7B sind die oben beschriebenen R-Phasen-Spule R1 und R-Phasen-Spule R2 parallelgeschaltet. Die beiden T-Phasen-Spulen T1 und T2 und die beiden S-Phasen-Spulen S1 und S2 sind ebenso parallel geschaltet.
Der Induktivitätswert des Dreiphasen-Reaktors 5 lässt sich auf diese Weise durch Umschaltung eines Verfahrens zum Verbinden von Spulen zwischen Serienschaltung und Parallelschaltung einstellen. Wenn der Dreiphasen-Reaktor 5 beispielsweise sechs Verbindungseinheiten 31 bis 36 enthält, können die Spulen in den Verbindungseinheiten 31, 33 und 35 in Reihe geschaltet werden, während die Spulen in den Verbindungseinheiten 32, 34 und 36 parallel geschaltet werden können. Es ist offensichtlich, dass der Induktivitätswert in einem derartigen Fall auf ähnliche Weise eingestellt werden kann.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ansicht ähnelt fast 3B. In 8 sind jeweils sich umfänglich erstreckende Ausdehnungseinheiten 21a bis 23a in den vorderen Enden der verbindenden Eisenkerne 21 bis 23, die mit einem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 Kontakt gelangen, ausgebildet. Die Größen der Spalten zwischen den Ausdehnungseinheiten 21a bis 23a und einem zentralen Eisenkern 10 entsprechen einander. In der achten Ausführungsform sind die Spalten 101 bis 103 umfänglich gekrümmt, wie in der Zeichnung veranschaulicht.
Sind die Ausdehnungseinheiten 21a bis 23a, wie oben beschrieben, angeordnet, können die Bereiche der Spalten 101 bis 103 auf den Verbindungseinheiten 31 bis 23 leicht vergrößert werden. Eine Konfiguration, bei der Ausdehnungseinheiten ähnlich der oben beschriebenen in den vorderen Enden der verbindenden Eisenkerne 11 bis 13, die mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen, enthalten sind, ist akzeptabel. Alternativ können Ausdehnungseinheiten sowohl in den verbindenden Eisenkernen 11 bis 13, die mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen, als auch in den verbindenden Eisenkernen 21 bis 23, die mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen, angeordnet werden. Es ist offensichtlich, dass ähnliche Wirkungen wie die oben beschriebenen Wirkungen erreicht werden können.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Dreiphasen-Reaktors gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 9 veranschaulichte Dreiphasen-Reaktor 5 enthält sechs Verbindungseinheiten 31 bis 36. Die Verbindungseinheiten bis 31 bis 36 enthalten: drei verbindende Eisenkerne 11, 13 und 15, die mit einem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen; und sechs verbindende Eisenkerne 21 bis 26, die mit einem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen. Die drei verbindenden Eisenkerne 11, 13 und 15 und die sechs verbindenden Eisenkerne 21 bis 26 sind umfänglich in gleichmäßigen Abständen voneinander beanstandet. Wie aus 9 ersichtlich, sind die drei verbindenden Eisenkerne 21, 23 und 25, die mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen, jeweils gegenüber den drei verbindenden Eisenkernen 11, 13 und 15, die mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen, angeordnet.
In der in 9 veranschaulichten Ausführungsform sind die Verbindungseinheiten 31, 33 und 35 und die Verbindungseinheiten 32, 34 und 36 abwechselnd angeordnet. Die Verbindungseinheiten bis 31, 33 und 35 enthalten: die verbindenden Eisenkerne 11, 13 und 15, die mit einem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen; und die verbindenden Eisenkerne 21, 23 und 25, die mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen. Die Verbindungseinheiten 32, 34 und 36 hingegen enthalten nur die verbindenden Eisenkerne 22, 24 und 26, die mit einem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 in Kontakt gelangen.
Da nur die verbindenden Eisenkerne 11, 13 und 15 mit dem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen, sind die Größen der Spalten 101, 103 und 105 der Verbindungseinheiten 31, 33 und 35 kleiner als die Größen der Spalten 102, 104 und 106 der Verbindungseinheiten 32, 34 und 36. Wie aus 9 ersichtlich, sind die Querschnittsflächen der Spulen 41, 43 und 45, die um die verbindenden Eisenkerne 21, 23 und 25 herum gewickelt sind, kleiner als die Querschnittsflächen der Spulen 42, 44 und 46, die um die verbindenden Eisenkerne 22, 24 und 26 herum gewickelt sind. Ferner sollen die Wicklungszahlen der Spulen 41, 43 und 45 sich von den Wicklungszahlen der Spulen 42, 44 und 46 unterscheiden.
Wie aus 9 ersichtlich, sind die Größen der entsprechenden Spalten 101, 103 und 105 der Verbindungseinheiten 31, 33 und 35 einander gleich und die Größen der entsprechenden Spalten 102, 104 und 106 der Verbindungseinheiten 32, 34 und 36 sind einander gleich. Ebenso sind die Windungszahlen und Querschnittsflächen der Spulen 41, 43 und 45 der Verbindungseinheiten 31, 33 und 35 einander gleich und die Windungszahlen und Querschnittsflächen der Spulen 42, 44 und 46 der Verbindungseinheiten 32, 34 und 36 sind einander gleich.
In einem derartigen Fall werden beispielsweise die durch gestrichelte Linien dargestellten Verbindungseinheiten 33 und 35 als eine erste Gruppe definiert, und die mit abwechselnd langen und kurzen Strichen dargestellten Verbindungseinheiten 32, 34 und 36 werden als eine zweite Gruppe definiert. Anders gesagt enthält der in 9 veranschaulichte Dreiphasen-Reaktor 5 die beiden Gruppen der Verbindungseinheiten. Es ist besser, R-Phasen-, T-Phasen- und S-Phasen-Spulen jeder der ersten und zweiten Gruppe zuzuordnen.
10 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Dreiphasen-Reaktors gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 10 veranschaulichte Dreiphasen-Reaktor 5 enthält sechs Verbindungseinheiten 31 bis 36. Die Verbindungseinheiten 31–36 sind in gleichmäßigen Abständen umfänglich voneinander beanstandet und enthalten nur sechs verbindende Eisenkerne 11 bis 16, die mit einem zentralen Eisenkern 10 in Kontakt gelangen.
In der in 10 veranschaulichten Ausführungsform sind die Verbindungseinheiten 31, 33 und 35 und die Verbindungseinheiten 34 und 36 abwechselnd angeordnet. Die verbindenden Eisenkerne 11, 13 und 15 in den Verbindungseinheiten 31, 33 und 35 sind länger als die verbindenden Eisenkerne 12, 14 und 16 in den Verbindungseinheiten 32, 34 und 36.
Entsprechend sind die Größen der Spalten 101, 103 und 105 der Verbindungseinheiten 31, 33 und 35 kleiner als die Größen der Spalten 102, 104 und 106 der Verbindungseinheiten 32, 34 und 36. Wie aus 10 ersichtlich, sind die Querschnittsflächen der Spulen 51, 53 und 55, die um die verbindenden Eisenkerne 11, 13 und 15 herum gewickelt sind, kleiner als die Querschnittsflächen der Spulen 52, 54 und 56, die um die verbindenden Eisenkerne 12, 14 und 16 herum gewickelt sind. Ferner sollen die Wicklungszahlen der Spulen 51, 53 und 55 sich von den Wicklungszahlen der Spulen 52, 54 und 56 unterscheiden.
In einem derartigen Fall werden beispielsweise die durch gestrichelte Linien dargestellten Verbindungseinheiten 31, 33 und 35 ebenfalls als eine erste Gruppe definiert, und die mit abwechselnd langen und kurzen Strichen dargestellten Verbindungseinheiten 32, 34 und 36 werden ebenfalls als eine zweite Gruppe definiert. Es ist besser, R-Phasen-, T-Phasen- und S-Phasen-Spulen jeder der ersten und zweiten Gruppe zuzuordnen, wie oben beschrieben. Bei den in 9 und 10 veranschaulichten Konfigurationen ist es außerdem offensichtlich, dass Wirkungen, die den oben beschriebenen Wirkungen ähneln, erzielt werden können.
13 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Dreiphasen-Reaktors gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Konfiguration des in 13 veranschaulichten Dreiphasen-Reaktors 5 ist der in 3B veranschaulichten Konfiguration sehr ähnlich. Jedoch wird ein äußerer umfänglicher Eisenkern 20 in mehrere äußere umfängliche Eisenkerneinheiten 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h und 20i unterteilt, die miteinander verbunden sind. Der äußere umfängliche Eisenkern ist an optionalen Stellen in die mehreren Einheiten unterteilt und stellt dadurch die Wirkung bereit, dass während der Herstellung weniger Abfallstücke entstehen, um Materialkosten zu senken. Die mehreren äußeren umfänglichen Eisenkerneinheiten 20a bis 20i werden verwendet und dadurch wird die Wirkung einer einfacheren Zusammensetzung des großen äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 bereitgestellt, auch wenn der hergestellte äußere umfängliche Eisenkern 20 groß ist.
14 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Dreiphasen-Reaktors gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ansicht ähnelt 13. In 14 wird ein äußerer umfänglicher Eisenkern 20 in mehrere äußere umfängliche Eisenkerneinheiten 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h und 20i unterteilt. Äußere umfängliche Spalten 111, 112 und 113, die eine magnetische Verbindung ermöglichen, sind jeweils zwischen den äußeren umfänglichen Eisenkerneinheiten 20b und 20c, zwischen den äußeren umfänglichen Eisenkerneinheiten 20e und 20f und zwischen den äußeren umfänglichen Eisenkerneinheiten 20h und 20i ausgebildet. Die Wirkung einer einfacheren Einstellung eines Induktivitätsungleichgewichts wird durch die Anordnung der äußeren umfänglichen Spalten 111, 112 und 113 in dem äußeren umfänglichen Eisenkern 20 bereitgestellt.
11A ist eine Ansicht zur Veranschaulichung des Magnetfelds des in 3B veranschaulichten Dreiphasen-Reaktors und 11B ist eine Ansicht zur Veranschaulichung des Magnetfelds eines herkömmlichen Dreiphasen-Reaktors. In 11A treten Magnetfelder in der Nähe des hinteren Endes jeder der verbindenden Eisenkerne 21 bis 23 und zwischen dem zentralen Eisenkern 10 und dem vorderen Ende des verbindenden Eisenkerns 23 aus. Jedoch treten alle derartigen Magnetfelder im Innern des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 aus und die Magnetfelder treten nicht nach außerhalb des äußeren umfänglichen Eisenkerns 20 aus.
Ein in 11B veranschaulichter Dreiphasen-Reaktor 90 enthält zwei Eisenkerneinheiten 98 und 99, die konkave Einheiten enthalten. Wie in 11B veranschaulicht, treten Magnetfelder nicht nur im Innern der konkaven Einheiten der Eisenkerneinheiten 98 und 99 aus, sondern auch nach außerhalb der Eisenkerneinheiten 98 und 99. Anders gesagt treten bei der herkömmlichen Technologie Magnetfelder von dem Dreiphasen-Reaktor 90 nach außen aus. Folglich wird festgestellt, dass der Dreiphasen-Reaktor 5 in der vorliegenden Erfindung die herausragende Wirkung aufweist, dass das Austreten eines Magnetfeldes vermieden werden kann.
12A und 12B sind Ansichten zur Veranschaulichung von Magnetflussrichtungen in einem weiteren Dreiphasen-Reaktor. Der in den Ansichten veranschaulichte Dreiphasen-Reaktor 5 enthält: einen zentralen Eisenkern 10, der eine im Allgemeinen zylindrische Form aufweist; und einen äußeren umfänglichen Eisenkern 20, mit dem sechs verbindende Eisenkerneinheiten, die in gleichmäßigen Abständen umfänglich voneinander beanstandet sind, in Kontakt gelangen. Spulen 41 bis 46 sind um die sechs verbindenden Eisenkerneinheiten herum gewickelt.
In 12A sind die Spulen 41 und 44 T-Phasen-Spulen, die Spulen 42 und 45 sind R-Phasen-Spulen und die Spulen 43 und 46 sind S-Phasen-Spulen. Bei einem Dreiphasen-Wechselstrom fließt der größte Strom durch die S-Phasen-Spulen 43 und 46, während ein Strom, der –1/2mal der größte Strom ist, durch die T-Phasen-Spulen 41 und 44 und die R-Phasen-Spulen 42 und 45 fließt. In 12A sind die Magnetflüsse der beiden S-Phasen-Spulen 43 und 46 zur Mitte des Dreiphasen-Reaktors 5 hin gerichtet. Anders gesagt sind bei dem Dreiphasen-Reaktor 5 der vorliegenden Erfindung Magnetflüsse üblicherweise auf die Mitte des Dreiphasen-Reaktors 5 konzentriert. Die Gesamtheit der Magnetflüsse in der Mitte des Dreiphasen-Reaktors 5 beträgt bei einem Dreiphasen-Wechselstrom null.
In 12B Ist die Spule 41 eine T-Phasen-Spule, die Spule 42 eine R-Phasen-Spule, die Spule 43 eine S-Phasen-Spule, die Spule 44 eine T-Phasen-Spule, die Spule 45 eine R-Phasen-Spule und die Spule 46 eine S-Phasen-Spule. Bei einem Dreiphasen-Wechselstrom fließt der größte Strom durch die S-Phasen-Spule 46, während ein Strom, der –1/2mal der größte Strom ist, durch die T-Phasen-Spule 41 und die R-Phasen-Spule 45 fließt. Ein Strom, dessen Betrag der gleiche ist wie der in der Gegenrichtung, soll durch eine Spule mit dem Zeichen ”–” fließen.
Wie in 12A veranschaulicht, wird der Magnetfluss der Spule 43, die eine „S-Phasen-Spule” ist, zur Mitte des Dreiphasen-Reaktors 5 hin gerichtet. Der Magnetfluss der Spule 46, die eine „S-Phasen-Spule” ist, wird in radialer Richtung nach außerhalb des Dreiphasen-Reaktors 5 hin gerichtet.
Da der Dreiphasen-Reaktor 5 ein stationäres Gerät ist, kann die Reihenfolge der Spulen verändert werden, wie in 12A und 12B veranschaulicht. Anders gesagt kann die Reihenfolge der Spulen entsprechend der für den Dreiphasen-Reaktors 5 erforderlichen Merkmale ausgewählt werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
In dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung konzentriert sich der Magnetfluss der Spule, da die Verbindungseinheiten um den zentralen Eisenkern herum angeordnet sind, von jeder Verbindungseinheit zu dem zentralen Eisenkern hin und ist in dem zentralen Eisenkern angenähert Null, und Hochfrequenzrauschen kann ebenfalls stark reduziert werden. Unterschiede bei den Längen zwischen Phasen können geringer sein als bei herkömmlichen Strukturen, und ein Induktivitätsungleichgewicht, das durch die unterschiedlichen Längen des magnetischen Pfades verursacht wird, kann reduziert werden. Da die Verbindungseinheiten um den zentralen Eisenkern herum angeordnet sind, besteht ferner ein geringeres Ungleichgewicht bei den Magnetflüssen, das von den Spulen der Verbindungseinheiten erzeugt wird, als bei herkömmlichen Strukturen, und ein durch das Ungleichgewicht bei den Magnetflüssen verursachtes Induktivitätsungleichgewicht kann reduziert werden. Da ferner der zentrale Eisenkern von dem äußeren umfänglichen Eisenkern umgeben ist, wird verhindert, dass ein Magnetfeld nach außerhalb des äußeren umfänglichen Eisenkerns austritt.
Im dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung können der zentrale Eisenkern und der äußere umfängliche Eisenkern mit zylindrischer Form, die leicht hergestellt werden können, übernommen werden.
Im vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung können Komponenten reduziert werden, indem Teile der Verbindungseinheiten mit dem zentralen Eisenkern oder dem äußeren umfänglichen Eisenkern integriert werden.
Im fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine einfache Konfiguration erfolgen, da entweder der zentrale Eisenkern oder der äußere umfängliche Eisenkern, der nicht mit den Verbindungseinheiten integriert ist, oder beide eine zylindrische Form aufweisen können.
Im sechsten oder siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Dreiphasen-Reaktor, der eine einfache Konfiguration aufweist, hergestellt werden.
Im achten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Induktivitätswerte des Dreiphasen-Reaktors durch die Kombination von Reihen- und/oder Parallelschaltungen eingestellt werden.
Im neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Bereich eines Spalts leicht vergrößert werden.
Im zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung können mehrere Reaktoren in einem engeren Installationsraum in einem Reaktor angeordnet werden, indem die mehreren Reaktoren in der Struktur des einen Reaktors konfiguriert werden, oder ein Induktivitätswert kann durch Reihen- oder Parallelschaltung der mehreren Reaktoren eingestellt werden.
Im elften Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Wirkung der Reduzierung des Induktivitätsungleichgewichts, das durch die Längen des Magnetpfades im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verursacht wird, und die Wirkung der Reduzierung des Induktivitätsungleichgewichts, das durch die Anordnung der Spulen verursacht wird, durch die rotationssymmetrische Anordnung der Verbindungseinheiten mit Bezug auf den zentralen Eisenkern maximiert.
Im zwölften Aspekt der Erfindung werden die Produktivitäts- und Anordnungseigenschaften durch die Unterteilung des äußeren umfänglichen Eisenkerns in die mehreren äußeren umfänglichen Eisenkerneinheiten verbessert.
Im dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Einstellung einer Induktivität durch die Anordnung des äußeren umfänglichen Spalts vereinfacht.
Auch wenn die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass die oben beschriebenen Änderungen sowie verschiedene andere Änderungen, Auslassungen und Hinzufügungen erfolgen können, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die beschriebene Rotationssymmetrie bezieht sich auf eine symmetrische Form oder Anordnung, durch die die Aufgaben gelöst werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2-203507 [0002]
WO 2014/033830 [0002]
JP 2008-177500 [0002]

Claims

Dreiphasen-Reaktor, umfassend: einen zentralen Eisenkern (10); einen äußeren umfänglichen Eisenkern, der den zentralen Eisenkern umgibt; und mindestens drei Verbindungseinheiten (31 bis 33), die den zentralen Eisenkern und den äußeren umfänglichen Eisenkern magnetisch miteinander verbinden, wobei jede der Verbindungseinheiten (31 bis 33) mindestens einen verbindenden Eisenkern (11 bis 13, 21 bis 23), mindestens eine um den verbindenden Eisenkern gewickelte Spule (41 bis 43, 51 bis 53) und mindestens einen Spalt (101 bis 103) umfasst.
Dreiphasen-Reaktor nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Verbindungseinheiten ein Mehrfaches von 3 beträgt.
Dreiphasen-Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungseinheiten sowohl von dem zentralen Eisenkern als auch von dem äußeren umfänglichen Eisenkern beanstandet sind.
Dreiphasen-Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungseinheiten sowohl mit dem zentralen Eisenkern als auch mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern in Kontakt gelangen oder die Verbindungseinheiten sowohl mit dem zentralen Eisenkern als auch mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern integriert sind.
Dreiphasen-Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungseinheiten nur entweder mit dem zentralen Eisenkern oder mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern in Kontakt gelangen oder die Verbindungseinheiten entweder mit dem zentralen Eisenkern oder mit dem äußeren umfänglichen Eisenkern integriert sind.
Dreiphasen-Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Spule durch konzentrierte Wicklung gewickelt ist.
Dreiphasen-Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Spule durch verteilte Wicklung gewickelt ist.
Dreiphasen-Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vielzahl der Spulen vorhanden ist und mindestens entweder in Reihe oder parallel geschaltet ist.
Dreiphasen-Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Ausdehnungseinheit (21a bis 23a), die sich umfänglich erstreckt, an mindestens einem Ende von jeder der Verbindungseinheiten angeordnet ist.
Dreiphasen-Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Dreiphasen-Reaktor Folgendes umfasst: eine erste Gruppe (31, 33, 35), die mindestens drei Verbindungseinheiten umfasst; und eine zweite Gruppe (32, 34, 36), die mindestens drei weitere Verbindungseinheiten umfasst.
Dreiphasen-Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, Wobei die Verbindungseinheiten des Dreiphasen-Kreislaufreaktors mit Bezug auf den zentralen Eisenkern rotationssymmetrisch angeordnet sind.
Dreiphasen-Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der äußere umfängliche Eisenkern eine Vielzahl von äußeren umfänglichen Eisenkerneinheiten umfasst.
Dreiphasen-Reaktor nach Anspruch 12, wobei ein äußerer umfänglicher Spalt zwischen den nebeneinanderliegenden äußeren umfänglichen Eisenkerneinheiten aus der Vielzahl der äußeren umfänglichen Eisenkerneinheiten ausgebildet ist.