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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dreiphasen-Drossel und betrifft insbesondere eine Dreiphasen-Drossel mit einer Isolationsstruktur.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Drosseln werden verwendet, um Oberschwingungsstrom, der in Wechselrichtern usw. auftritt, zu verringern, Eingangsleistungsfaktoren zu verbessern und um Einschaltstrom in die Wechselrichter zu verringern. Drosseln umfassen einen Eisenkern, der aus einem magnetischen Material hergestellt ist, und eine Spule, die um den Eisenkern herum gebildet ist.
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Zwischen dem Eisenkern und der Spule muss Isolation sichergestellt werden. Als ein Beispiel ist (zum Beispiel aus der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2012-142350) eine Drossel bekannt, die Isolierpapier zwischen einem Eisenkern und einer Spule aufweist. In der Drossel gemäß dem Stand der Technik ist ein Eisenkern, der mit dem Isolierpapier bedeckt ist, in einen Hohlraum der Spule eingesetzt. Ferner muss in einer Dreiphasen- Drossel, da die Spulen nebeneinander angeordnet sind, die Isolation auch zwischen den einzelnen Spulen sichergestellt werden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Drosseln im Stand der Technik erfordern indes einen Prozess zum Sicherstellen von Isolation zwischen der Spule und dem Eisenkern und einen Prozess zum Sicherstellen von Isolation zwischen den einzelnen Spulen.
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Eine Dreiphasen- Drossel gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung umfasst eine Spule, die einen Wicklungsabschnitt aufweist; einen Eisenkern, der teilweise innerhalb des Wicklungsabschnitts angeordnet ist; und einen Abdeckungsabschnitt, der die Spule enthält und eine Öffnung aufweist.
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Figurenliste
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Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich. In den begleitenden Zeichnungen:
- ist 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teils einer Dreiphasen-Drossel gemäß einer ersten Ausführungsform;
- ist 2 ist eine perspektivische Ansicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der ersten Ausführungsform;
- ist 3 eine perspektivische Ansicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der ersten Ausführungsform;
- ist 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Dreiphasen-Drossel gemäß einem Beispiel für eine Abwandlung der ersten Ausführungsform;
- ist 5 eine Draufsicht einer Dreiphasen-Drossel gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- ist 6 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform;
- ist 7 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform;
- ist 8A eine Draufsicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform;
- ist 8B eine Querschnittsansicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform;
- ist 9 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Dreiphasen-Drossel gemäß einer vierten Ausführungsform; und
- ist 10 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teils einer Dreiphasen-Drossel gemäß einer fünften Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine Dreiphasen-Wechselstrom-Drossel gemäß der vorliegenden Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist indes nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst die in den Ansprüchen beschriebene Erfindung und Äquivalente hierzu.
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1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teils einer Dreiphasen-Drossel gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der ersten Ausführungsform. Eine Dreiphasen-Drossel 101 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst Spulen 1, Eisenkerne 2, und Abdeckungsabschnitte 3. 1 veranschaulicht nur eine Drossel, die die Dreiphasen-Drossel bildet, aber die Dreiphasen-Drossel umfasst drei Drosseln.
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Die Spule 1 umfasst einen Wicklungsabschnitt 11, in dem ein Leiter spiralförmig gewickelt ist. Als der Leiter kann ein Rechteckdraht, ein Runddraht usw., der aus einem leitfähigen Material hergestellt ist, das Kupfer, Aluminium, Magnesium usw. enthält, verwendet werden. Enden des Wicklungsabschnitts 11 sind mit einer externen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Eingangsanschluss 12 und einem Ausgangsanschluss 13, verbunden. Ein ungefähr rechteckiger Raum ist innerhalb des Wicklungsabschnitts 11 gebildet.
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Ein Teil des Eisenkerns 2 ist innerhalb des Wicklungsabschnitts 11 der Spule 1 angeordnet.
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Der Abdeckungsabschnitt 3 enthält die Spule 1 und weist eine Öffnung 31 auf. Der Abdeckungsabschnitt 3 kann ein Isolierelement 32 aufweisen. Das Isolierelement 32 ist zwischen einer inneren Umfangsfläche des Wicklungsabschnitts 11 und dem Eisenkern 2 angeordnet und ist in den Abdeckungsabschnitt 3 integriert. Der Abdeckungsabschnitt 3 kann aus einem Blatt aus einem Isoliermaterial gebildet sein.
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1 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Eisenkern 2, der Abdeckungsabschnitt 3 und die Spule 1 getrennt sind. 2 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Eisenkern 2 durch die Öffnung 31 des Abdeckungsabschnitts 3 in den Wicklungsabschnitt 11 der Spule 1 eingesetzt ist.
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3 ist eine perspektivische Ansicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der ersten Ausführungsform. Wie in 3 gezeigt, ist der Abdeckungsabschnitt 3 vorzugsweise derart gebogen, dass er die Spule 1 in dem Zustand des Einpassens der Öffnung 31 des Abdeckungsabschnitts 3 auf dem Raum, der innerhalb des Wicklungsabschnitts 11 der Spule 1 gebildet ist, umschließt. In 3 sind der Eisenkern 2 und das Isolationselement 32 weggelassen.
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Dreiphasen-Drossel gemäß einem Beispiel für eine Abwandlung der ersten Ausführungsform. Wie in 4 gezeigt, kann ein Abdeckungsabschnitt 30 aus einem taschenförmigen Isolationsmaterial gebildet sein. Der taschenförmige Abdeckungsabschnitt 30 ist mit einer oberen Öffnung 310 für das Einsetzen einer Spule 1 darin versehen. Der taschenförmige Abdeckungsabschnitt 30 umfasst ferner eine Öffnung zum Einsetzen eines Eisenkerns 2 in einen Wicklungsabschnitt 11 der Spule 1, obgleich die Öffnung in 4 weggelassen wurde.
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Wie vorhergehend beschrieben, umfasst die Dreiphasen-Drossel gemäß der ersten Ausführungsform den Abdeckungsabschnitt, der die Spule umfasst, und weist die Öffnung auf. Da die gesamte Spule mit dem Isolationsmaterial bedeckt ist, ist es möglich, die Isolation zwischen den einzelnen Spulen und zwischen der Spule und dem Eisenkern sicherzustellen.
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Es wird eine Dreiphasen-Drossel gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. 5 ist eine Draufsicht der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform. Der Unterschied zwischen einer Dreiphasen-Drossel 102 gemäß der zweiten Ausführungsform und der Dreiphasen-Drossel 101 gemäß der ersten Ausführungsform ist, dass die Dreiphasen-Drossel 102 einen äußeren Umfangseisenkern und mindestens drei Kernspulen umfasst, die eine Innenfläche des äußeren Umfangseisenkerns berühren, damit verbunden sind oder magnetisch damit verbunden sind. Jede der Kernspulen besteht aus einem Eisenkern und einer Spule, die um den Eisenkern gewickelt ist. Die andere Struktur der Dreiphasen-Drossel 102 gemäß der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie diejenige der Dreiphasen-Drossel 101 gemäß der ersten Ausführungsform und somit wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
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6 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform. 7 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform.
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5 zeigt ein Beispiel einer zusammengebauten Dreiphasen-Drossel, in der drei Paare von Spulen 1 und Eisenkernen 2 in Positionen angeordnet sind, die um 120° gedreht sind. Die drei Spulen 1 entsprechen der R-Phasen-, S-Phasen-, und T-Phasenspule.
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Die Eisenkerne 2 bilden die Eisenkerneinheit als Ganzes, sind aber durch drei Trennflächen (21, 22 und 23) getrennt. Da das Anbringen der Spule 1 und des Abdeckungsabschnitts 3 an dem Eisenkern 2 für den getrennten Eisenkern 2 durchgeführt wird, wird der getrennte Eisenkern 2 in der Folge beschrieben.
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Wie in 5 und 6 gezeigt, wird ein Teil des Eisenkerns 2, der innerhalb des Wicklungsabschnitts 11 angeordnet ist, als ein innerer Umfangseisenkern 2a bezeichnet. Der Teil des Eisenkerns 2, der in einem Außenumfang der Dreiphasen-Drossel angeordnet ist, wird hingegen als ein äußerer Umfangseisenkern 2b bezeichnet. Der Eisenkern 2 kann aus einer Laminierung von Elektrostahlblechen hergestellt werden. Alternativ kann der Eisenkern 2 aus einem Presspulvermaterial hergestellt werden.
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Der Abdeckungsabschnitt 3 enthält die Spule 1 und weist eine Öffnung 31 zum Anordnen eines Teils des Eisenkerns 2 innerhalb eines Wicklungsabschnitts 11 auf. Wie in 6 gezeigt, weist der Abdeckungsabschnitt 3 vorzugsweise die Form eines Kastens auf, der eine offene Oberseite aufweist. Ferner kann, wie in 7 gezeigt, der Abdeckungsabschnitt 3 aus einem Deckel 3a und einem Abdeckungsabschnitt-Hauptkörper 3b bestehen. Das Teilen des Abdeckungsabschnitts 3 in die zwei Bauelemente erleichtert das Anbringen der Spule 1 an dem Abdeckungsabschnitt 3. Zum Beispiel kann, wie in 7 gezeigt, die Spule 1 an dem Abdeckungsabschnitt-Hauptkörper 3b angebracht sein und daher kann der Deckel 3a durch Bonden, Crimpen usw. in den Abdeckungsabschnitt-Hauptkörper 3b integriert werden. Der Abdeckungsabschnitt 3 kann aus einem Harzmaterial bestehen. Als das Harzmaterial kann ein Thermoplast, ein durch Wärme härtbares Harz usw. verwendet werden.
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In dem Abdeckungsabschnitt 3 ist die Öffnung 31 gebildet, um den inneren Umfangseisenkern 2a in einem Innenumfang der Spule 1 anzuordnen. Durch Einsetzen des inneren Umfangseisenkerns 2a, d. h. eines Teils des Eisenkerns 2, in die Öffnung 31 kann der innere Umfangseisenkern 2a innerhalb des Wicklungsabschnitts 11 angeordnet werden. Die Öffnung 31 weist vorzugsweise eine Form entlang der Querschnittsform des inneren Umfangseisenkerns 2a auf.
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Ein Isolierelement 32 ist zwischen einer inneren Umfangsfläche des Wicklungsabschnitts 11 und dem inneren Umfangseisenkern 2a, d. h. einem Teil des Eisenkerns 2, angeordnet und ist in den Abdeckungsabschnitt-Hauptkörper 3b, d. h. einen Teil des Abdeckungsabschnitts 3 integriert. Wie in 7 gezeigt, besteht das Isolierelement 32 vorzugsweise aus vier Elementen (32a, 32b, 32c und 32d), die gemäß den vier inneren Umfangsflächen der Spule 1 in eine Einheit integriert sind. Die vier Elemente (32a, 32b, 32c und 32d), die das Isolierelement 32 bilden, entsprechen den Seiten der rechteckigen Öffnung 31, die in dem Deckel 3a des Abdeckungsabschnitts 3 gebildet sind. Das Isolierelement kann aus einem hoch isolierenden Harzmaterial hergestellt sein. Als das Harzmaterial kann ein Thermoplast, ein durch Wärme härtbares Harz usw. verwendet werden.
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8A ist eine Draufsicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform. 8B ist eine Querschnittsansicht des Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform entlang der Linie A-A von 8A. Das Isolierelement 32, das zwischen der inneren Umfangsfläche des Wicklungsabschnitts 11 und dem inneren Umfangseisenkern 2a, d. h. einem Teil des Eisenkerns 2, angeordnet ist, stellt die Isolation zwischen der Spule 1 und dem Eisenkern 2 sicher.
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Ferner kann das Isolierelement 32 in den Deckel 3a integriert sein, der Teil des Abdeckungsabschnitts 3 ist. Alternativ kann, wie in 7 gezeigt, das Isolierelement 32 einteilig mit dem Abdeckungsabschnitt-Hauptkörper 3b geformt sein. Als ein Verfahren zum einteiligen Formen des Isolierelements 32 mit dem Abdeckungsabschnitt-Hauptkörper 3b kann Spritzgießen in Betracht gezogen werden. Alternativ können, nachdem das Isolierelement 32 und der Abdeckungsabschnitt-Hauptkörper 3b getrennt gebildet wurden, das Isolierelement 32 und der Abdeckungsabschnitt-Hauptkörper 3b durch Bonden, Crimpen usw. integriert werden. Diese Struktur ermöglicht die Bildung des Isolierelements 32 und des Abdeckungsabschnitts 3 aus unterschiedlichen Materialien.
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In der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform kann der Abdeckungsabschnitt, der das Isolierelement aufweist, einfach durch Integrieren des Isolierelements und des Abdeckungsabschnitts hergestellt werden und der Zusammenbauprozess wird dadurch im Vergleich zu dem Fall der Verwendung von Isolierpapier zum Sicherstellen der Isolation vereinfacht. Folglich ist es möglich, die Notwendigkeit des Bereitstellens eines Bauelements zum Sichern des Isolierpapiers zu beseitigen, wodurch eine Verringerung bei der Anzahl der Bauelemente ermöglicht wird.
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Wie in 8B gezeigt, wird vorzugsweise ein Luftspalt mit einem vorbestimmten Abstand d zwischen einem äußeren Umfang der Spule 1 und einer Innenwand des Abdeckungsabschnitts 3 gebildet. Durch Blasen von Außenluft in den gebildeten Luftspalt strömt die Luft innerhalb des Eisenkerns in der axialen Richtung (Längsrichtung), derart, dass Wärme, die durch die Spule 1 erzeugt wird, nach außen freigegeben wird. Diese Struktur weist den Effekt auf, dass die Wärmeerzeugung sogar dann verringert wird, wenn die Spule 1 mit dem Abdeckungsabschnitt 3 abgedeckt ist.
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Wie in 8B gezeigt, ist die Spule 1 vorzugsweise derart angeordnet, dass sie eine untere Fläche des Abdeckungsabschnitts 3 berührt. Dies stabilisiert das Positionsverhältnis zwischen der Spule und dem Isolierelement, wodurch eine Verschlechterung des Zustands des Isolierelements verhindert wird.
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Es wird eine Dreiphasen-Drossel gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Der Unterschied zwischen der Dreiphasen- Drossel gemäß der dritten Ausführungsform und der Dreiphasen- Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform ist, dass ein Abdeckungsabschnitt 3 mit einem Imprägniermittel oder einem Harz gefüllt ist. Die andere Struktur der Dreiphasen-Drossel gemäß der dritten Ausführungsform ist die gleiche wie diejenige der zweiten Ausführungsform und somit wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
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Das Imprägniermittel oder das Harz kann enthalten sein, um den gesamten Wicklungsabschnitt 11 der Spule 1 in dem Imprägniermittel oder dem Harz zu versenken, oder nur einen Teil des Wicklungsabschnitts 11 in dem Imprägniermittel oder dem Harz zu versenken. Wenn der Wicklungsabschnitt 11 der Spule 1 erheblich vibriert, ist das Imprägniermittel oder das Harz vorzugsweise enthalten, um den gesamten Wicklungsabschnitt 11 darin zu versenken. Wenn hingegen die Vibration des Wicklungsabschnitts 11 der Spule 1 relativ gering ist, ist es vielversprechend, zum Verhindern der Vibration das Imprägniermittel oder das Harz zu enthalten, um lediglich einen Teil des Wicklungsabschnitts 11 darin zu versenken, und vielversprechend, den Effekt der Wärmeableitung von einem Teil des Wicklungsabschnitts 11 aufzuweisen, der nicht in dem Imprägniermittel oder dem Harz versenkt ist.
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Das Füllen des Abdeckungsabschnitts 3 mit dem Imprägniermittel oder dem Harz kann die Spule sichern und Vibrationen (magnetisches Rauschen) verhindern. Als das Imprägniermittel kann zum Beispiel ein Epoxidimprägniermittel verwendet werden.
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Es wird eine Dreiphasen-Drossel gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Der Unterschied zwischen der Dreiphasen-Drossel gemäß der vierten Ausführungsform und der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform ist, dass Schlitze 23 in mindestens einem Teil eines Abdeckungsabschnitts vorgesehen sind. Die andere Struktur der Dreiphasen-Drossel gemäß der vierten Ausführungsform ist die gleiche wie diejenige der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform und somit wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
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9 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Dreiphasen- Drossel gemäß der vierten Ausführungsform. Wie in 9 gezeigt, sind die Schlitze 33 vorzugsweise in einer unteren Fläche eines Abdeckungsabschnitts 3 vorgesehen, der aus einem Deckel 3a und einem Abdeckungsabschnitt besteht, der den Hauptkörper 3b abdeckt. Diese Struktur ermöglicht es, Außenluft durch die Schlitze 33 aufzunehmen und von der geöffneten Oberseite des Abdeckungsabschnitts 3 auszustoßen. Folglich kann die Wärmeerzeugung von der Spule 1 verhindert werden.
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In dem Beispiel von 9 sind die Schlitze 33 lediglich in der unteren Fläche des Abdeckungsabschnitt-Hauptkörpers 3b des Abdeckungsabschnitts 3 vorgesehen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel können Schlitze in den Seitenflächen des Abdeckungsabschnitts 3 oder dem Deckel 3a des Abdeckungsabschnitts 3 vorgesehen werden. Ferner können Schlitze in der Fläche des Abdeckungsabschnitt-Hauptkörpers 3b dem Deckel 3a gegenüberliegend vorgesehen werden.
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Es wird eine Dreiphasen-Drossel gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 10 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teils der Dreiphasen-Drossel gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Unterschied zwischen der Dreiphasen-Drossel gemäß der fünften Ausführungsform und der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform ist, dass der Abdeckungsabschnitt 300 einen Abdeckungsabschnitt-Hauptkörper 301 und einen Deckel 302 aufweist und mindestens ein Teil von Außenumfängen des Abdeckungsabschnitt-Hauptkörpers 301 und des Deckels 302 Formen entlang eines Außenumfangs einer Spule aufweisen. Die andere Struktur der Dreiphasen-Drossel gemäß der fünften Ausführungsform ist die gleiche wie diejenige der Dreiphasen-Drossel gemäß der zweiten Ausführungsform und somit wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
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Wie in 10 gezeigt, weist der Abdeckungsabschnitt, der die Dreiphasen-Drossel gemäß der fünften Ausführungsform bildet, die gleiche Struktur wie ein Spulenkörper auf und weist insbesondere die gleiche Struktur wie ein Spulenkörper auf, der eine Öffnung 31 darin aufweist. Daher gewährleistet ein Isolierelement 32, das in dem Deckel 302 des Abdeckungsabschnitts 300 vorgesehen ist, Isolation zwischen der inneren Umfangsfläche der Spule und dem Umfangseisenkern 2a.
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Gemäß der Dreiphasen-Drossel der fünften Ausführungsform kann, da der Spulenkörper eine Baugruppe aus zwei passenden Teilen ist, die mit einem Teil des Abdeckungsabschnitts 300 gemeinsam verwendet werden, der hoch isolierende Abdeckungskörper einfach hergestellt werden.
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Die Dreiphasen-Drosseln gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen einfach Isolation zwischen der Spule und dem Eisenkern und zwischen den einzelnen Spulen bereit.
