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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrphaseninduktor der imstande ist, eine konstante Induktanz für jede Phase zu erhalten.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Ein Dreiphaseninduktor wird zum Beispiel für gewöhnlich in einem Industrieroboter, einer Werkzeugmaschine und dergleichen verwendet, um einen Fehler eines Wechselrichters zu reduzieren und einen Leistungsfaktor dadurch zu verbessern, dass er zwischen einer Leistungsversorgungsseite (Primärseite) und dem Wechselrichter oder zwischen einer Ladungsseite, wie etwa einem Motor, (Sekundärseite) und dem Wechselrichter angeordnet ist.
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Genauer ist ein Dreiphaseninduktor an einer Primärseite eines Wechselrichters angeordnet, um einen Leistungsfaktor (für Oberwellengegenmaßnahmen) zu verbessern und eine Überspannung von einer Leistungsversorgung zu reduzieren. Alternativ ist ein Dreiphaseninduktor an einer Sekundärseite eines Wechselrichters angeordnet, um ein Geräusch eines Motors während eines Betriebs eines Wechselrichters zu reduzieren und eine Gegenmaßnahme gegen eine Überspannung zu ergreifen. Hier ist eine Beschreibung vorwiegend eines Mehrphaseninduktors als ein Beispiel enthalten. Jedoch sind Anwendungen der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Dreiphaseninduktor begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann ein anderer Mehrphaseninduktor als ein Dreiphaseninduktor sein.
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Im Übrigen wurden verschiedene Mehrphaseninduktoren herkömmlich vorgeschlagen. Zum Beispiel enthält ein Dreiphaseninduktor im Allgemeinen drei Kerne (Eisenkerne) und drei Wickelungen (Spulen), die um die Kerne gewunden sind. Zum Beispiel offenbart die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. H023(1990)-203507 (Patentliteratur 1) einen Dreiphaseninduktor, der drei parallel angeordnete Wicklungen enthält.
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Des Weiteren offenbart die Internationale Offenlegungsschrift Nr.
WO 2014/033830 (Patentliteratur 2) eine Anordnung von Mittelachsen von mehreren jeweiligen Wicklungen um eine Mittelachse eines Dreiphaseninduktors. Diese Anordnung wird so angesehen, dass sie durch Anordnen der drei Wicklungsabschnitte in Patentliteratur 1 an Scheitelpunkten eines gleichseitigen Dreiecks anstatt Anordnen der drei Wickelungsabschnitte in einer Reihe erhalten wird.
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Des Weiteren offenbart die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2008-177500 (Patentliteratur 3) einen variablen Induktor, der imstande ist, einen Induktor zu variieren, der sechs lineare magnetische Kerne enthält, die in einer radialen Richtung angeordnet sind, magnetische Kerne, die die linearen magnetischen Kerne koppeln, und Wicklungen, die um die linearen magnetischen Kerne gewunden sind, und die koppelnden magnetischen Kerne zu koppeln. Zusätzlich ist kein Spaltabschnitt bereitgestellt, um eine Reaktanz variabel zu machen.
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Zum Beispiel enthält ein gewöhnlicher Dreiphaseninduktor im Allgemeinen drei Kerne (Wickelkerne), um die jeweils Wicklungen gewunden sind und die in einer Reihe zwischen einem oberen Kern und einem unteren Kern angeordnet sind, mit vorbestimmten Spalten, die in Bezug auf den unteren Kern bereitgestellt sind. Solch ein Dreiphaseninduktor ist in Bezug auf eine Mittellinie von zum Beispiel einem Mittelwickelkern liniensymmetrisch.
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Jedoch unterliegt ein liniensymmetrischer Dreiphaseninduktor, der aus drei Wickelkernen gebildet ist, der Unausgewogenheit zwischen einem Mittelwickelkern (Wicklung) und Wickelkernen an entgegengesetzten Enden. Dies ist somit ein Problem, da es schwer ist, einen konstanten Induktanzwert für drei Phasen einzustellen, nämlich R-Phase, S-Phase und T-Phase.
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Im Lichte des oben beschriebenen Problems nach dem Stand der Technik zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, einen Mehrphaseninduktor bereitzustellen, der imstande ist, einen konstanten Induktanzwert für jede Phase einzustellen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Mehrphaseninduktor bereitgestellt, der einen ersten Kern, der an einer Mitte des Induktors angeordnet ist; mehrere zweite Kerne, die außerhalb des ersten Kerns bereitgestellt sind und so angeordnet sind, dass jeder von magnetischen Pfaden in Bezug auf den ersten Kern in einer Schleifenform ist; und eine oder mehrere Wicklung(en), die um jeden der zweiten Kerne gewunden sind, enthält.
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Die zweiten Kerne können eine identische Form haben. Man beachte, dass die zweiten Kerne um den ersten Kern in Drehsymmetrie in Bezug auf eine Mitte des ersten Kerns angeordnet sein können. Des Weiteren können vorbestimmte Spalte zwischen außerhalb des ersten Kerns und den zweiten Kernen bereitgestellt sein. Der Mehrphaseninduktor kann des Weiteren ein Spaltbauteil enthalten, das zwischen außerhalb des ersten Kerns und den zweiten Kernen bereitgestellt ist und eine vorbestimmte Dicke hat.
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Jeder der zweiten Kerne kann einstückig gebildet sein, mit zwei radialen Schenkeln, wobei jeder ein Ende, das aus dem ersten Kern zeigt und sich radial erstreckt, und einen peripheren Abschnitt, der andere Enden der zwei radialen Schenkeln verbindet, aufweist, und jede der Wicklungen kann um einen entsprechenden der radialen Schenkel gewunden sein. Die Außenseite des ersten Kerns kann eine Kreisform oder eine mehreckige Form entsprechend einer Form an dem einen Ende jedes der radialen Schenkel der mehreren zweiten Kerne haben.
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Der Mehrphaseninduktor kann des Weiteren Kernfixierungsbauteile enthalten, die jeweils zwischen den peripheren Abschnitten von angrenzenden zwei der zweiten Kerne bereitgestellt sind. Die Kernfixierungsbauteile können aus einem Material bestehen, das sich von jenem der mehreren zweiten Kerne unterscheidet. Die Kernfixierungsbauteile können einstückig mit den mehreren zweiten Kernen aus einem identischen Material gebildet sein. Die Kernfixierungsbauteile und die peripheren Abschnitte der zweiten Kerne können als eine Kreisform gebildet sein.
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Die Kernfixierungsbauteile können zum Zusammenbauen oder Fixieren des Mehrphaseninduktors verwendet sein. Jedes der Kernfixierungsbauteile kann ein vorbestimmtes Loch enthalten. Der Mehrphaseninduktor kann ein Dreiphaseninduktor sein, an den ein Dreiphasenwechselstrom angelegt ist. Die mehreren zweiten Kerne eines ganzzahligen Vielfachen von drei können bereitgestellt sein und die Wicklungen, die um die zweiten Kerne des ganzzahligen Vielfachen von drei gewunden sind, können in drei sortiert sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird durch Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, in denen:
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1 eine Ansicht zum Darstellen eines ersten Beispiels eines Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine perspektivische Ansicht ist, die den Mehrphaseninduktor des ersten Beispiels, das in 1 dargestellt ist, schematisch darstellt;
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3 eine Ansicht zum Darstellen eines zweiten Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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4 eine Ansicht zum Darstellen eines dritten Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine Ansicht zum Darstellen eines vierten Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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6 eine Ansicht zum Darstellen eines fünften Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine Ansicht zum Darstellen eines sechsten Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine Wellenformgrafik ist, die ein Beispiel eines Dreiphasenwechselstroms darstellt, der an den Mehrphaseninduktor angelegt ist, der in 7 dargestellt ist;
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9A und 9B Diagramme (Nr. 1) zum Darstellen des Betriebs des Mehrphaseninduktors sind, der in 7 dargestellt ist;
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10A und 10B Diagramme (Nr. 2) zum Darstellen des Betriebs des Mehrphaseninduktors sind, der in 7 dargestellt ist;
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11A und 11B Diagramme (Nr. 3) zum Darstellen des Betriebs des Mehrphaseninduktors sind, der in 7 dargestellt ist; und
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12 eine Ansicht zum Darstellen eines Beispiels eines gewöhnlichen Mehrphaseninduktors ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Vor der Beschreibung der Einzelheiten von Beispielen eines Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Beispiel eines herkömmlichen Mehrphaseninduktors und dessen Problem in Bezug auf 12 beschrieben. 12 ist eine Ansicht zum Darstellen eines Beispiels eines herkömmlichen Mehrphaseninduktors und stellt ein Beispiel eines Dreiphaseninduktors dar.
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Wie in 12 dargestellt, enthält der Dreiphaseninduktor einen oberen Kern 104, einen unteren Kern 105 und drei Wickelkerne 101 bis 103, um die Wicklungen 110 bis 130 für R-Phase, S-Phase bzw. T-Phase gewunden sind.
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Die Wickelkerne 101 bis 103 sind zwischen dem oberen Kern 104 und dem unteren Kern 105 jeweils mit Spalten d10 bereitgestellt. Zum Beispiel ist die Wicklung 110 um den Wickelkern 101 für R-Phase gewunden, die Wicklung 120 ist um den Wickelkern 102 für S-Phase gewunden und die Wicklung 130 ist um den Wickelkern 103 für T-Phase gewunden.
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Um eine Induktanz für jede der R-Phase, S-Phase und T-Phase konstant zu machen, haben zum Beispiel die Wickelkerne 101 bis 103 ein identisches Material, eine identische Form und eine identische Breite und die Wickelkerne 101 bis 103 sind bei einem gleichen Intervall angeordnet. Des Weiteren haben die Wicklungen 110 bis 130 eine identische Zahl von Windungen, eine identische Qualität eines Walzdrahts, eine identische Breite und dergleichen.
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Mit anderen Worten, in einer Seitenansicht, wie in 12 dargestellt, sind die Wickelkerne 101 bis 103, um die die Wicklungen 110 bis 130 gewunden sind, in Bezug auf eine Linie L1-L1, die vertikal durch eine Mitte des Mittelwickelkerns 102 verbunden ist, liniensymmetrisch.
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Jedoch unterliegt der Dreiphaseninduktor, der in Bezug auf die Linie L1-L1 liniensymmetrisch ist, wie in 12 dargestellt, unumgänglich der Unausgewogenheit zwischen dem Mittelwickelkern 102 (Wicklung 120) und den Wickelkernen 101 und 103 (Wicklungen 110 und 130) an entgegengesetzten Enden. Daher ist dies ein Problem, da es schwer ist, einen konstanten Induktanzwert für R-Phase, S-Phase und T-Phase einzustellen.
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Nachfolgend sind Beispiele eines Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Im Folgenden ist ein Dreiphaseninduktor als ein Beispiel beschrieben. Jedoch sind Anwendungen der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Dreiphaseninduktor begrenzt. Die vorliegende Erfindung ist weitgehend auf einen Mehrphaseninduktor anwendbar, der eine konstante Induktanz für jede Phase benötigt. Zusätzlich ist der Mehrphaseninduktor gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Vielzahl von Geräten anwendbar, ohne Begrenzung auf Geräte, die an einer Primärseite und einer Sekundärseite eines Wechselrichters in einem Industrieroboter und einer Werkzeugmaschine bereitgestellt ist.
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1 ist eine Ansicht zum Darstellen eines ersten Beispiels eines Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung und stellt ein Beispiel eines Dreiphaseninduktors schematisch dar, an den ein Dreiphasenwechselstrom angelegt ist. In 1 zeigt Bezugsnummer 1 einen Kern (Wickelkern: zweiter Kern) für die R-Phase in einem Dreiphasenwechselstrom (R-Phase, S-Phase und T-Phase) an, Bezugsnummer 2 zeigt einen Wickelkern (zweiter Kern) für die S-Phase an, Bezugsnummer 3 zeigt einen Wickelkern (zweiter Kern) für die T-Phase an und Bezugsnummer 4 zeigt einen Mittelkern (erster Kern) an.
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Zusätzlich zeigt Referenznummer 10 eine Wicklung an, die um den Kern 1 für die R-Phase gewunden ist, Bezugsnummer 20 zeigt eine Wicklung an, die um den Kern 2 für die S-Phase gewunden ist, und Bezugsnummer 30 zeigt eine Wicklung an, die um den Kern 3 für die T-Phase gewunden ist. Mit anderen Worten, der Dreiphasen(Mehrphasen-)Induktor des ersten Beispiels enthält einen Mittelkern 4, drei Wickelkerne 1, 2 und 3, die außerhalb des Mittelkerns 4 bereitgestellt sind, und drei Wicklungen 10, 20 und 30, die jeweils um die drei Wickelkerne 1, 2 und 3 gewunden sind.
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Die drei Wickelkerne 1, 2 und 3 sind so angeordnet, dass jeder von magnetischen Pfaden MP1, MP2 und MP3 der Wickelkerne eine Schleifenform in Bezug auf den Mittelkern 4 aufweist. Zusätzlich sind Spalte d zwischen außerhalb des Mittelkerns 4 und entgegengesetzten Enden jedes der Wickelkerne 1, 2 und 3 bereitgestellt. Wenn ein Induktor als ein magnetischer Schaltkreis betrachtet wird, bewirkt die Bereitstellung der Spalte d normalerweise, dass der magnetische Widerstand der Spalte d ein dominantes Element für eine Induktanz eines Induktors ist, und daher wird ein Induktanzwert gemäß der Spalte d ermittelt. Im Allgemeinen wird der Induktanzwert sogar bei einer großen Stromstärke konstant. Währenddessen, wenn die Spalte d klein oder nicht vorhanden sind, wird der magnetische Widerstand eines Eisens oder eines elektromagnetischen Stahlblechs, das einen Eisenkern darstellt, ein dominantes Element für eine Induktanz und daher ist solch ein Induktor im Allgemeinen vorrangig für eine Schwachstromzeit. Zusätzlich hat solch ein Rektor auch eine deutlich andere Abmessung.
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Zusätzlich haben die Wickelkerne 1, 2 und 3 eine identische Form. Zusätzlich ist ein Abstand zwischen angrenzenden zwei der Wickelkerne (1 und 2, 2 und 3 und 3 und 1) gleich jenem zwischen anderen angrenzenden zwei der Wickelkerne. Mit anderen Worten, die drei Wickelkerne 1, 2 und 3 sind um den Mittelkern 4 in Drehsymmetrie in Bezug auf eine Mitte des Mittelkerns 4 angeordnet. In Ansicht der Bereitstellung einer Induktanz als Induktor, müssen die Wickelkerne 1, 2 und 3 keine identische Form haben und es gibt kein physisches Problem, selbst wenn die Wickelkerne 1, 2 und 3 nicht in Drehsymmetrie angeordnet sind. Des Weiteren ist es selbstverständlich, dass es kein physisches Problem gibt, selbst wenn die Wickelkerne 1, 2 und 3 keine identische Größe der Spalte d haben.
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Des Weiteren können die drei Wickelkerne 1, 2 und 3 unter Verwendung eines identischen Materials gebildet werden (z. B. können durch Laminieren elektromagnetischer Stahlbleche, wie etwa Siliziumstahlbleche, gebildet werden). Zusätzlich haben die drei Wicklungen 10, 20 und 30 eine identische Qualität eines Walzdrahts und eine identische Breite, wie auch eine identische Zahl von Windungen, ein identisches Wicklungsintervall und dergleichen. Die Wickelkerne 1, 2 und 3 und der Mittelkern 4 können durch Anwenden verschiedener bekannter Kernmaterialien und Kernformen gebildet werden. Dies führt zu drei Wickelkernen 1, 2 und 3 (drei Wicklungen 10, 20 und 30), die als Äquivalente zueinander gebildet sind, mit einem identischen Induktanzwert. Zusätzlich führt ebenso die Bereitstellung von Spalten in den drei Wickelkernen 1, 2 und 3 zu einem identischen Induktanzwert der drei Wickelkerne 1, 2 und 3. Spalte sind innerhalb eines magnetischen Pfads des Mittelkerns 4 bereitgestellt und zusätzlich sind keine Spalte in manchen Fällen bereitgestellt, wie oben beschrieben wurde: Es gibt kein physisches Problem, selbst wenn die drei Wicklungen 10, 20 und 30 keine identische Zahl von Windungen und dergleichen haben, ähnlich den Wickelkernen 1, 2 und 3.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Mehrphaseninduktor des ersten Beispiels, das in 1 dargestellt ist, darstellt und den Dreiphaseninduktor, der in 1 dargestellt ist, schematisch darstellt. Wie in 2 dargestellt, ist der Dreiphaseninduktor, der den Mittelkern 3 und die drei Wicklungen 10, 20 und 30 (drei Wickelkerne 1, 2 und 3) enthält, zum Beispiel durch eine obere Platte 51, eine untere Platte 52 und ein Gehäuse 53 gehalten. Es ist natürlich so, dass zum Beispiel die obere Platte 51, die untere Platte 52 und das Gehäuse 53 mit einem Bauteil (nicht dargestellt) zum Halten und Fixieren des Positionsverhältnisses zwischen dem Mittelkern 4 und den drei Wickelkernen 1, 2 und 3 bereitgestellt sein können, während die Spalte d beibehalten werden. Alternativ ist es selbstverständlich, dass die obere Platte 51, die untere Platte 52 und das Gehäuse 53 mit einem Wärmeableitungsschlitz (nicht dargestellt) und dergleichen zum Ableiten von Wärme vom Dreiphaseninduktor in Verwendung gebildet sein können.
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3 ist eine Ansicht zum Darstellen eines zweiten Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung und Darstellen eines Beispiels eines Dreiphaseninduktors, der aus sechs Wickelkernen 1a, 2a, 3a, 1b, 2b und 3b (sechs Wicklungen 10a, 20a, 30a, 10b, 20b und 30b) gebildet ist, die um einen Mittelkern 4 in Drehsymmetrie angeordnet sind.
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Mit anderen Worten, wie in 3 dargestellt, der Mehrphaseninduktor des zweiten Beispiels ist zum Beispiel ein Dreiphaseninduktor, der aus drei Sätzen der Wicklungen 10a und 10b, 20a und 20b und 30a und 30b gebildet ist, die um die zwei Wickelkerne 1a und 1b, 2a und 2b und 3a und 3b gewunden sind, die an entgegengesetzten Seiten des Mittelkerns 4 positioniert sind, in Verknüpfung mit R-Phase, S-Phase bzw. T-Phase. Es ist überflüssig zu sagen, dass die Richtung von Windungen, die Verbindung und dergleichen jeder der Wicklungen in jedem Satz der zwei Wicklungen 10a und 10b, 20a und 20b und 30a und 30b alle dieselbe sind.
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Auf diese Weise wird zum Beispiel ein Dreiphaseninduktor mit Wickelkernen eines ganzzahligen Vielfachen von drei (in 3, das Doppelte von drei) bereitgestellt und die Wicklungen 10a, 20a und 30a und 10b, 20b und 30b, die um die Wickelkerne 1a, 2a und 3a und 1b, 2b und 3b des ganzzahligen Vielfachen von drei gewunden sind, sind in drei, R-Phase, S-Phase und T-Phase, sortiert. Der Mehrphaseninduktor, der in 3 dargestellt ist, kann auch als ein Sechsphaseninduktor mit den sechs Wicklungen 10a, 20a, 30a, 10b, 20b und 30b verwendet werden, die als solch unabhängig voneinander sind, anstatt Sätze von zwei Wicklungen zu bilden.
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4 ist eine Ansicht zum Darstellen eine Ansicht zum Darstellen eines dritten Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung und stellt ein Beispiel eines Dreiphaseninduktors schematisch dar. Wie es aus einem Vergleich zwischen 4 und 1, wie oben schrieben, ersichtlich ist, enthält im Dreiphaseninduktor des dritten Beispiels jeder der Wickelkerne (zweiten Kernen) 1, 2 und 3 zwei radiale Schenkel 11 und 13, 21 und 23 und 31 und 33, die jeder ein Ende haben, das aus einem kreisförmigen Mittelkern (erster Kern) 41 zeigt und sich radial erstreckt und einen peripheren Abschnitt 12, 22 und 32, der andere Enden der zwei radialen Schenkel verbindet.
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Eine Endfläche an dem einen Ende jedes der radialen Schenkel 11 und 13, 21 und 23 und 31 und 33 hat eine Kreisbogenform entsprechend dem Umfang des kreisförmigen Mittelkerns 42. Zusätzlich sind gewisse Spalte d zwischen den einen Enden der jeweiligen radialen Schenkel und dem Umfang des Mittelkerns 41 bereitgestellt.
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Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 sind jeweils zwischen den peripheren Abschnitten 12, 22 und 32 von angrenzenden zwei der Wickelkerne 1, 2 und 3 bereitgestellt. Mit anderen Worten, das Kernfixierungsbauteil 61 ist zwischen dem peripheren Abschnitt 12 des Wickelkern 1 und dem peripheren Abschnitt 22 des Wickelkern 2 bereitgestellt; das Kernfixierungsbauteil 62 ist zwischen dem peripheren Abschnitt 22 des Wickelkerns 2 und dem peripheren Abschnitt 32 des Wickelkern 3 bereitgestellt; und das Kernfixierungsbauteil 63 ist zwischen dem peripheren Abschnitt 32 des Wickelkerns 3 und dem peripheren Abschnitt 12 des Wickelkerns 1 bereitgestellt.
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Wicklungen 11c und 13c (21c und 23c und 31c und 33c) sind um die zwei radialen Schenkel 11 und 13 (21 und 23 und 31 und 33) des Wickelkerns 1 (2 und 3) gewunden. Die Richtung von Windungen, die Verbindung und dergleichen der Wicklungen 11c und 13c, 21c und 23c und 31c und 33c sind in jedem der Wickelkerne 1, 2 und 3 alle dieselben.
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Die Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 sind im Wesentlichen von magnetischen Flüssen der Wickelkerne 1, 2 und 3 zu trennen, um die die Wicklungen gewunden sind, wie später im Detail in Bezug auf 8 bis 11B beschrieben wird. Dadurch müssen die Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 nicht aus einer identischen Qualität eines Materials bestehen, wie das der Wickelkerne (z. B. ein elektromagnetisches Stahlblech), und können aus einem Material wie Kunststoff bestehen. Des Weiteren können die Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 zum Beispiel vorbestimmte Löcher (610, 620 und 630) darauf bilden und die Löcher können zum Fixieren des Dreiphaseninduktors verwendet werden. Zusätzlich können die Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 auch verwendet werden, um den Dreiphaseninduktor zusammenzubauen.
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5 ist eine Ansicht zum Darstellen eines vierten Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung, in dem sich eine Form eines Mittelkerns von der im oben beschrieben dritten Beispiel unterscheidet. Mit anderen Worten, wie in 5 dargestellt, in einem Dreiphaseninduktor des vierten Beispiels ist eine Außenform eines Mittelkerns 42 ein regelmäßiges Sechseck (Hexagon) entsprechend einer Form an einem Ende jedes der radialen Schenkel 11 und 13, 21 und 23 und 31 und 33 der drei Wickelkerne 1, 2 und 3. Eine Endfläche an dem einen Ende jedes der radialen Schenkel hat eine lineare Form entsprechend jeder von Seiten des regelmäßigen sechseckigen Mittelkerns 42. Zusätzlich sind gewisse Spalte d zwischen den einen Enden der jeweiligen radialen Schenkel und den entsprechenden Seiten des Mittelkerns 42 bereitgestellt.
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Auf diese Weise kann ein Mittelkern in verschiedene Formen gebracht werden, wie etwa eine Kreisform und eine mehreckige Form, basierend auf der Zahl von Wickelkernen, der Form der Wickelkerne und dergleichen. Wenn ein Mittelkern aus einem elektromagnetischen Stahlblech besteht, wie etwa einem Siliziumstahlblech, kann der Mittelkern zum Beispiel durch Laminieren elektromagnetischer Stahlbleche mit einer identischen Form in einer Dickenrichtung (z. B. in einer Höhenrichtung in 2) gebildet sein. Jedoch kann ein Mittelkern unter Verwendung eines Schneidekerns und dergleichen gebildet sein, solange jeweiligen Wickelkernen dieselbe Bedingung (dass die Symmetrie nicht verloren geht) geboten wird.
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6 ist eine Ansicht zum Darstellen eines fünften Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung, in dem ein Spaltbauteil 7 mit einer Dicke von d dem dritten Beispiel bereitgestellt ist, das in Bezug auf 4b beschrieben ist. Mit anderen Worten, das Spaltbauteil 7 kann zum Beispiel eine zylindrische Form mit einer Dicke von d auf solche Weise haben, dass es die Außenseite des zylinderförmigen Mittelkerns 41 einschließt. Ein Ende jedes der radialen Schenkel 11 und 13, 21 und 23 und 31 und 33 der Wickelkerne 1, 2 und 3 kann eng an der Außenseite des Spaltbauteils 7 befestigt sein.
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Wenn zum Beispiel der Mittelkern 41 durch Laminieren kreisförmiger elektromagnetischer Stahlbleche gebildet wird, sind mehrere laminierte kreisförmige elektromagnetische Stahlbleche durch das Spaltbauteil 7 zu halten. Zusätzlich kann ein Spalt d zwischen dem Mittelkern 41 und jedem der Wickelkerne 1, 2 und 3 durch eine Dicke des Spaltbauteils 7 definiert werden. Dadurch können die Belastung einer Zusammenbauarbeit eines Induktors verringert und stabile Induktoreigenschaften erhalten werden. Zusätzlich sind verschiedene Materialien, wie Kunststoff, als das Spaltbauteil 7 anwendbar.
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In den dritten bis fünften Beispielen, die in 4 bis 6 dargestellt sind, können, wenn die Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 aus einem Material wie Kunststoff bestehen, das sich von jenem der Wickelkerne 1, 2 und 3 unterscheidet, Löcher auf der' Kernfixierungsbauteilen 61, 62 und 63 gebildet werden und die Löcher können zum Zusammenbauen oder Fixieren des Dreiphaseninduktors verwendet werden.
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7 ist eine Ansicht zum Darstellen eines sechsten Beispiels des Mehrphaseninduktors gemäß der vorliegenden Erfindung, in dem die Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 und die Wickelkerne 1, 2 und 3 des dritten Beispiels, beschrieben in Bezug auf 4, einstückig gebildet sind. 8 ist eine Wellenformgrafik, die ein Beispiel eines Dreiphasenwechselstroms darstellt, der an den Mehrphaseninduktor, in 7 dargestellt, anzulegen ist. Im Mehrphaseninduktor, dargestellt in 7, sind der periphere Abschnitt 12, 22 und 32 und die Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 in einer identischen zylindrischen Form.
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Wie in Bezug auf 4 beschrieben, sind die Wicklungen 11c und 13c (21c und 23c und 31c und 33c) jeweils um die zwei radialen Schenkel 11 und 13 (21 und 23 und 31 und 33) jedes der Wickelkerne 1 (2 und 3) gewunden. Die Richtung von Windungen, die Verbindung und dergleichen der Wicklungen 11c und 13c, 21c und 23c und 31c und 33c sind alle dieselbe.
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Ein Dreiphasenwechselstrom für R-Phase, S-Phase und T-Phase mit einem Phasen-(elektrischer Winkel)Unterschied von 120°, wie in 8 dargestellt, fließt durch die Wicklungen 11c und 13c, 21c und 23c und 31c und 33c jedes der Wickelkerne 1, 2 und 3. Dies erzeugt ein Magnetfeld, wie in Bezug auf 9A bis 11B beschrieben werden wird. 9A bis 11B sind Diagramme zum Darstellen des Betriebs des Mehrphaseninduktors, der in 7 dargestellt ist, und zum Darstellen des Dreiphaseninduktors des sechsten Beispiels, das in 7 dargestellt ist, wenn an diesen der Dreiphasenwechselstrom angelegt ist, der in 8 dargestellt ist.
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9A und 9B stellen dar, wann ein elektrischer Winkel eines Dreiphasenwechselstroms (Spannung, Strom) in der Wellenformgrafik, dargestellt in 8, 0° ist. 10A und 10B stellen dar, wann ein elektrischer Winkel 250° ist. Zusätzlich stellen 9A, 10A und 11A magnetische Flussdiagramme für die jeweiligen elektrischen Winkel dar. 9B, 10B und 11B stellen magnetische Flussdichtendiagramme für die jeweiligen elektrischen Winkel dar. Ein magnetisches Flussdiagramm stellt Ströme von magnetischen Flüssen dar und Linienintervalle im magnetischen Flussdiagramm zeigen eine Intensität eines magnetischen Flusses. Zusätzlich entspricht in 9A, 9B bis 11A und 11B jeder der Dreiphaseninduktoren dem Dreiphaseninduktor, der in 7 dargestellt ist, um 30° im Uhrzeigersinn gedreht.
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Zuerst sind bei einem Dreiphasenwechselstrom, dargestellt in 8, wenn ein elektrischer Winkel 0° ist, ein magnetisches Flussdiagramm und ein magnetisches Flussdichtendiagramm wie in 9A und 9B dargestellt. Mit anderen Worten, es zeigt sich, dass die Wicklungen 11c und 13c des Wickelkerns 1 erhöhte magnetische Flussdichten der radialen Schenkeln 11 und 13 haben und ein großer magnetischer Fluss durch den Wickelkern 1 fließt. Zusätzlich zeigt sich, dass vorbestimmte magnetische Flüsse auch durch die jeweiligen Wickelkerne 2 und 3 fließen, ungeachtet dessen, dass sie kleiner als der magnetische Fluss sind, der durch den Wickelkern 1 fließt.
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Im Gegensatz dazu wird festgestellt, dass kein magnetischer Fluss durch einen Abschnitt zwischen den peripheren Abschnitten 12 und 22, 22 und 32 und 32 und 12 von angrenzenden zwei der Wickelkerne fließt, d. h., einem Abschnitt entsprechend jedem der Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63, die jeweils zwischen angrenzenden zwei der Wickelkerne 1, 2 und 3 positioniert sind.
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Als nächstes sind bei einem Dreiphasenwechselstrom, dargestellt in 8, wenn ein elektrischer Winkel 60° ist, ein magnetisches Flussdiagramm und ein magnetisches Flussdichtendiagramm wie in 10A und 10B dargestellt. Mit anderen Worten, es zeigt sich, dass die Wicklungen 31c und 33c des Wickelkerns 3 erhöhte magnetische Flussdichten der radialen Schenkel 31 und 33 haben und ein großer magnetischer Fluss durch den Wickelkern 3 fließt. Zusätzlich zeigt sich, dass vorbestimmte magnetische Flüsse auch durch die jeweiligen Wickelkerne 1 und 2 fließen, ungeachtet dessen, dass sie kleiner als der magnetische Fluss sind, der durch den Wickelkern 3 fließt.
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Im Gegensatz dazu zeigt sich, dass kein magnetischer Fluss durch einen Abschnitt zwischen den peripheren Abschnitten 12 und 22, 22 und 32 und 32 und 12 von angrenzenden zwei der Wickelkerne fließt, d. h., einen Abschnitt entsprechend jedem der Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63, die jeweils zwischen angrenzenden zwei der Wickelkerne 1, 2 und 3 positioniert sind.
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Zusätzlich sind bei einem Dreiphasenwechselstrom, dargestellt in 8, wenn ein elektrischer Winkel 250° ist, ein magnetisches Flussdiagramm und ein magnetisches Flussdichtendiagramm wie in 11A und 11B dargestellt. Mit anderen Worten zeigt sich, dass die Wicklungen 31c und 33c des Wickelkerns 2 erhöhte magnetische Flussdichten der radialen Schenkel 31 und 33 haben und ein großer magnetischer Fluss durch den Wickelkern 3 fließt. Zusätzlich zeigt sich, dass ein vorbestimmter magnetischer Fluss auch durch den Wickelkern 2 fließt, ungeachtet dessen, dass er kleiner ist als der magnetische Fluss, der durch den Wickelkern 3 fließt. Des Weiteren zeigt sich, dass ein gewisser magnetischer Fluss auch durch den Wickelkern 1 fließt, ungeachtet dessen, dass er kleiner ist als die magnetischen Flüsse, die durch die Wickelkerne 2 und 3 fließen.
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Im Gegensatz dazu zeigt sich, dass kein magnetischer Fluss durch einen Abschnitt zwischen den peripheren Abschnitten 12 und 22, 22 und 32 und 32 und 12 von angrenzenden zwei der Wickelkerne fließt, d. h., einen Abschnitt entsprechend jedem der Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63, die jeweils zwischen angrenzenden zwei der Wickelkerne 1, 2 und 3 positioniert sind.
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9A bis 11B stellen dar, wann ein elektrischer Winkel 0°, 60° und 250° ist. Dasselbe gilt jedoch, wenn ein elektrischer Winkel anders als der obengenannte ist. Es fließt nie ein magnetischer Fluss durch einen Abschnitt entsprechend jedem der Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63, die jeweils zwischen angrenzenden zwei der Wickelkerne 1, 2 und 3 positioniert sind. In 9A, 10 und 11A enthält ein Abschnitt entsprechend jedem der Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 eine einzige magnetische Flusslinie. Jedoch ist die Tatsache, dass kein magnetischer Fluss fließt, ungeachtet der Einbindung der einzelnen Linie, auch aus 9B, 10B und 11B ersichtlich.
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Der erste Grund basiert auf dem physikalischen Gesetz, dass ein magnetischer Fluss durch einen Weg geht (z. B. Wickelkerne 1, 2 und 3), der die magnetische Energie minimiert, die durch den magnetischen Fluss als ein gesamter Induktor gebildet ist, d. h., ein magnetischer Fluss durch einen Weg geht, der der kürzestes auf einem identischen Kern ist. Zusätzlich basiert der zweite Grund auf der Nutzung der physikalischen Eigenschaften zum Beispiel eines Dreiphasenwechselstroms, dass, wie bei Betrachtung des Mittelkerns 4 zu verstehen ist, die Summe von magnetischen Flüssen, die ein Gesamtbetrag von den Wickelkernen 1, 2 und 3 ist, immer null wird.
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Auf diese Weise fließt im sechsten Beispiel, dargestellt in 7, zu jeder Zeit kein magnetischer Fluss durch die Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63, selbst wenn zum Beispiel die Kernfixierungsbauteile 61, 62 und 63 einstückig mit den Wickelkernen 1, 2 und 3 gebildet sind (aus einem identischen Material). Deshalb ist es zum Beispiel auch möglich, die Löcher 610, 620 und 630 auf den Kernfixierungsbauteilen 61, 62 und 63 zu bilden und die Löcher zum Zusammenbauen oder Fixieren des Dreiphaseninduktors zu verwenden.
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Des Weiteren können die oben beschriebenen Beispiele angemessen kombiniert werden. Zum Beispiel ist es überflüssig zu sagen, dass das fünfte Beispiel, dargestellt in 6, bei dem sechsten Beispiel, dargestellt in 7, angewendet werden kann, um das Spaltbauteil 7 mit einer Dicke von d an der Außenseite des zylinderförmigen Mittelkerns 41 bereitzustellen. Alternativ ist es überflüssig zu sagen, dass das fünfte Beispiel, dargestellt in 6, bei dem vierten Beispiel, dargestellt in 5, angewendet werden kann, um das Spaltbauteil 7 mit einer Dicke von d an der Außenseite des sechseckigen Mittelkerns 42 bereitzustellen. Wie oben im Detail beschrieben wurde, ermöglicht der Mehrphaseninduktor von jedem der Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung, eine konstante Induktanz für jede Phase zu erhalten.
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Der Mehrphaseninduktor gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Wirkung, eine Einstellung eines konstanten Induktanzwerts für jede Phase zu ermöglichen.
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Alle Beispiele und Formulierungen, die hierin bereitgestellt sind, dienen dem pädagogischen Zweck, dem Leser zu helfen, die Erfindung und die Konzepte, die vom Erfinder eingebracht sind, um die Technik voranzutreiben, zu verstehen und sind nicht als Begrenzungen auf solche spezifisch genannten Beispiele und Bedingungen auszulegen, noch bezieht sich die Organisation solcher Beispiele in der Beschreibung auf ein Aufzeigen der Überlegenheit und Unterlegenheit der Erfindung. Obwohl eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen hiervon gemacht werden könnten, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 02-203507 [0004]
- WO 2014/033830 [0005]
- JP 2008-177500 [0006]
