DE19714977A1

DE19714977A1 - Vorrichtung mit Wechselrichter

Info

Publication number: DE19714977A1
Application number: DE19714977A
Authority: DE
Inventors: Shin Nakajima
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Hitachi Ferrite Electronics Ltd
Current assignee: Hitachi Ferrite Electronics Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2017-04-11
Also published as: JP2922844B2; JPH09283350A; DE19714977B4; US5850336A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit Wechselrichter, wie z. B. für Werkzeugmaschinen, Aufzüge, Klimaanlagen, Pum peneinheiten, Druckpressen, nicht unterbrechbare Spannungs versorgungen verwendet, die einem EMV(elektromagnetische Verträglichkeit)-Standard genügt.

Mit zunehmender Verbreitung von Halbleiter-Schaltelementen wurden Wechselrichter schnell und in weitem Umfang als Dreh zahlregler für Elektromotoren, nicht unterbrechbare Span nungsversorgungen und Gleichspannungsversorgungen verwendet. Mit der Entwicklung von Halbleiter-Schaltelementen hoher Leistung für höhere Frequenzen, wie durch IGBTs (bipolare Sperrschichttransistoren) repräsentiert, besteht zunehmende Tendenz zu Wechselrichtern hoher Leistung für höhere Fre quenzen, einschließlich Wechselrichtereinheiten mit wenig Störsignalen im Audiobereich, deren Schaltfrequenz auf ein Niveau über der Obergrenze des hörbaren Frequenzbands einge stellt ist.

In der Weise, wie derartige Hochfrequenzwechselrichter üb lich wurden, haben jedoch hochfrequente Störsignale, wie sie durch den Schaltvorgang der Halbleiterelemente in diesen Vorrichtungen erzeugt werden, häufig zu einer Anzahl von Problemen geführt, wie Wechselwirkung über Spannungsversor gungsleitungen mit anderen, mit derselben Spannungsversor gungsleitung verbundenen elektronischen Ausrüstungen, oder Wechselwirkung mit benachbaren elektronischen Ausrüstungen infolge von über den Raum abgestrahlten Störsignalen.

Als Maßnahme zum Unterdrücken derartiger hochfrequenter Lei tungsstörsignale, wie sie über eine Spannungsversorgungslei tung übertragen werden, oder von Strahlungsstörsignalen, wie sie durch Schaltausrüstungen in den Raum übertragen werden, die einen Schaltvorgang ausführen, ist ein Leitungsstörsi gnal-Filter 2 zwischen eine Spannungsversorgung 1 und einen Wechselrichter 3 geschaltet, oder eine Gleichtaktdrossel, die allgemein als Nullphasenfolge-Drosselwiderstand 4 be zeichnet wird, wird zwischen den Wechselrichter 3 und eine Last 5 geschaltet, wie es im Blockdiagramm von Fig. 1 darge stellt ist.

Außerdem wird auch häufig zum Leitungsstörsignal-Filter 2 und zum Nullphasenfolge-Drosselwiderstand 4 eine Funktion zum Verhindern einer Fehlfunktion des Wechselrichters 3 auf grund hochfrequenter Störsignale, die von der Spannungsver sorgung 1 oder der Last 5 in den Wechselrichter 3 eintreten, hinzugefügt.

Bisher wurde für Nullphasenfolge-Drosselwiderstände ein Kern aus Mn-Zn- oder Ni-Zn-Ferrit verwendet.

Alle Versuche, verschiedenen Störungsstandards, wie dem Teil 15 von U.S. FCC (Federal Communications Commission), VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker) 0871 von FTZ (Fernmel detechnisches Zentralamt), VCCI (Voluntary Control for Interference by Information Technology Equipment), CISPR (Comit´ International Special des Perturbations Radioelec triques) und anderen Störungsstandards unter Verwendung eines herkömmlichen Nullphasenfolge-Drosselwiderstands in einer Ausrüstung zu genügen, die hohe Pegel hochfrequenter Störsignale erzeugt, wie bei einem Hochfrequenz-Wechselrich ter vom Typ mit wenig Störsignalen im Audiobereich unter Verwendung von IGBTs, führt unvermeidlich zu einer Zunahme der Größe der Nullphasenfolge-Drosselwiderstände oder der Systeme selbst, die einen Wechselrichter verwenden.

D.h., daß Nullphasenfolge-Drosselwiderstände bisher größer gemacht werden mußten, da die relative Wechselspannungs- Anfangspermeabilität µri (10 kHz) eines Kerns aus Mn-Zn- Ferrit bei 10 kHz nur in der Größenordnung von 7000 oder we niger liegt, wobei die entsprechende Zahl für 100 kHz in der Größenordnung von 5000 oder weniger liegt. Außerdem kann von einem Kern aus Mn-Zn-Ferrit, dessen Permeabilität um 1 MHz herum stark abfällt, nur wenig Störsignalunterdrückung in Frequenzbändern über 1 MHz erwartet werden. Aus diesem Grund müssen immer dann, wenn Störsignale in Frequenzbändern über 1 MHz zu einem Problem werden, Nullphasenfolge-Drosselwider stände unter Verwendung von Kernen aus Ni-Zn hinzugefügt werden. Dies führt wiederum zu einer weiteren Zunahme der Größe der Nullphasenfolge-Drosselwiderstände oder der Vor richtung mit Wechselrichter.

Ferner liegt, da die Curietemperatur eines Kerns aus Mn-Zn- Ferrit nur in der Größenordnung von 160°C, ihre effektive Sättigungsmagnetflußdichte bei 85°C, wobei es sich um die allgemein anerkannte Obergrenze der Betriebstemperatur han delt, den niedrigen Wert von ungefähr 0,3 T, was ungefähr 70% der Sättigungsmagnetflußdichte bei 20°C ist, während die Restmagnetflußdichten bei 20°C und 85°C auf ungefähr 0,1 T praktisch unverändert bleiben. Im Ergebnis wird die maximale Magnetflußdichte ΔBm im Betrieb, wenn bei 85°C Er regung durch eine unipolare Rechteckwelle erfolgt, ungefähr 0,2 T, was ungefähr 60% der entsprechenden Zahl bei 20°C ausmacht. Dies bewirkt auch, daß die Impulsdämpfungscharak teristik, ein Maß für das Funktionsvermögen, impulsförmige Störsignale zu unterdrücken, die von der Last in die Vor richtung eintreten, bei 85°C auf ungefähr 60% des Werts bei 20°C abnimmt. Dies kann häufig zu einer Fehlfunktion einer Vorrichtung mit Wechselrichter führen, wenn impulsförmige Störsignale von der Last her eintreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit Wechselrichter zu schaffen, die den EMV-Standards unter Verwendung eines kleinen Nullphasenfolge-Drosselwiderstands mit hohen Störsignal-Dämpfungsraten genügen kann, wie dies bisher schwierig über einen großen Frequenzbereich in einem großen Bereich von Betriebstemperaturen zu erzielen war.

Diese Aufgabe ist durch die Vorrichtung gemäß dem beigefüg ten Anspruch 1 gelöst.

Die Verwendung eines Nullphasenfolge-Drosselwiderstands mit einem Band-bewickelten Kern unter Verwendung eines Bands aus einer nanokristallinen, weichmagnetischen Legierung ermög licht es nicht nur, Leitungsstörsignale im Bereich von 0,5 MHz bis einigen zehn MHz, sondern auch Strahlungsstörsig nale im Bereich von einigen zehn MHz bis 100 MHz im wesent lichen zu unterdrücken. Dies führt selbst zu einer Verringe rung der Größe nicht nur eines Nullphasenfolge-Drosselwider stands, sondern auch einer Vorrichtung mit Wechselrichter.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Wechselrichter kann die Wirkung des Unterdrückens von Leitungsstörsignalen im Bereich von 0,5 MHz bis zu einigen zehn MHz und von Strahlungsstörsignalen im Bereich von einigen zehn MHz bis 100 MHz verbessert werden, und die Impulsdämpfungscharakte ristik als Maß für das Funktionsvermögen zum Unterdrücken des Eindringens impulsförmiger Störsignale von der Last in die Vorrichtung ist ebenfalls merklich verbesserbar, wenn der Band-bewickelte Kern unter Verwendung eines Bands aus einer nanokristallinen, weichmagnetischen Legierung keinen größeren Wert als 0,3 für das Hystereseseitenverhältnis Brms/Bms, d. h. das Verhältnis aus der Restmagnetflußdichte Brms zur Sättigungsmagnetflußdichte Bms in der Gleichspan nungs-B-H-Hysterese am Magnetisierungsfeldstärke-Spitzenwert von 800 A/m, aufweist. Dies verhindert auch, daß eine Vor richtung mit Wechselrichter deswegen fehlerhaft arbeitet, weil impulsförmige Störsignale von der Last her eindringen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Wechselrichter ist es bevorzugter, daß der Band-bewickelte Kern einen Wert des Hysterese-Seitenverhältnisses Brms/Bms von nicht mehr als 0,3 und eine relative Wechselspannungs-Anfangspermeabilität µri (10 kHz) beim Magnetisierungsfeldstärke-Spitzenwert von 0,05 A/m und einer Frequenz von 10 kHz von 50.000 bis 150.000 sowie eine relative Wechselspannungs-Anfangspermea bilität µri (100 kHz) beim Magnetisierungsfeldstärke-Spit zenwert von 0,05 A/m und einer Frequenz von 100 kHz von nicht weniger als 15.000 aufweist. Der Unterdrückungseffekt hinsichtlich Leitungsstörsignalen im Bereich von 0,5 MHz bis zu einigen zehn MHz sowie von Strahlungsstörsignalen im Be reich von einigen zehn Mhz bis zu einigen 100 MHz kann wei ter verbessert werden, und die Impulsdämpfungscharakteristik ist ebenfalls ausgeprägter verbessert. Dies führt dazu, daß verhindert ist, daß eine Vorrichtung mit Wechselrichter deswegen fehlerhaft arbeitet, weil impulsförmige Störsignale von der Last her eindringen.

Eine Vorrichtung mit Wechselrichter, deren Last ein Elektro motor ist, erfordert häufig eine Verlegung von einigen Me tern bis einigen zehn Metern von Ausgangskabeln aus dem Wechselrichter, um diesen mit dem Motor zu verbinden. Dies kann Leitungsstörsignale und Strahlungsstörsignale aufgrund der Wirkung der Ausgangskabel erhöhen. Wenn die Erfindung bei derartigen Vorrichtungen verwendet wird, können die EMV- Standards leicht erfüllt werden, was bisher schwierig war.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben, die je doch für die Erfindung nicht beschränkend sind.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung mit Wechselrichter veranschaulicht.

Fig. 2 ist ein Schaltbild, das den Aufbau eines in einer er findungsgemäßen Vorrichtung mit Wechselrichter verwendeten Leitungsstörsignal-Filters veranschaulicht.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse zu Störsi gnal-Anschlußspannungen für eine erfindungsgemäße Vorrich tung für eine als Bezug dienende Vorrichtung zeigt.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das Messergebnisse zu Strahlungs störsignalen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.

Fig. 5 ist ein Diagramm, das Messergebnisse zur Leitungs-An schlußspannung bei der als Bezug verwendeten Vorrichtung zeigt.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das Messergebnisse zu Strahlungs störsignalen für die als Bezug dienende Vorrichtung zeigt.

Die Störsignal-Anschlußspannung und Strahlungsstörsignale wurden dadurch gemessen, daß ein Leitungsstörsignal-Filter 2 zwischen eine Spannungsversorgung 1 und einen Wechselrich ter 3 mit einem Ausgangssignal einer dreiphasigen Wechsel spannung von 200 V und einer Nennausgangsleistung von 6,6 kVa geschaltet wurde, zum Betreiben eines dreiphasigen Induktionsmotors mit einem dreiphasigen Wechselspannungs- Eingangssignal von 200 V und einer Ausgangsleistung von 3,7 kW, der als Last 5 dient, mit einem Nullphasenfolge Drosselwiderstand 4 zwischen dem Wechselrichter 3 und dem als Last 5 wirkenden Motor.

Der Wechselrichter 3 führte mittels eines IPM (intelligent power modul = intelligentes Spannungsmodul) unter Verwendung eines IBGT Schaltfunktionen bei einer Grundfrequenz von 15 kHz aus.

Das verwendete Leitungsstörsignal-Filter 2 ist von einem Typ mit einem Schaltungsaufbau, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 2 bezeichnen die Bezugszahlen 11, 12 und 13 Eingangsanschlüsse; 21, 22, 23, 24, 25 und 26 bezeichnen Kondensatoren mit metallisiertem Polyesterfilm mit einer Ka pazität von 0,22 µF, die zwischen die Spannungsleitungen ge schaltet sind; 30 bezeichnet eine Gleichtaktdrosselspule; 41, 42 und 43 bezeichnen Keramikkondensatoren mit einer Ka pazität von 4700 pF, die zwischen die Spannungsleitung und Masse geschaltet sind; und 51, 52 und 53 bezeichnen Aus gangsanschlüsse.

Die Gleichtaktdrosselspule 30 von Fig. 2 wurde unter Verwen dung eines Band-bewickelten, ringförmigen Kerns mit einem Außendurchmesser von 64 mm und einem Innendurchmesser von 42 mm aus einem Band aus einer amorphen, weichmagnetischen Legierung mit einer Breite von 15 mm und einer Dicke von un gefähr 20 µm, das durch einen Einzelwälzprozeß hergestellt wurde und die chemische Zusammensetzung Fe_73,5Cu₁Nb₃Si_13,5B₉ aufwies, hergestellt. Dann wurde der Band-bewickelte Kern in Stickstoffatmosphäre bei 550°C, einer Temperatur über der Kristallisationstemperatur der amorphen, weichmagnetischen Legierung, wärmebehandelt, woraufhin er langsam abkühlen konnte. Auf den sich ergebenden Kern wurden 16 Wicklungen aufgewickelt, mit den magnetischen Eigenschaften, wie sie in der Tabelle 1 angegeben sind.

Tabelle 1

Für den Nullphasenfolge-Drosselwiderstand 4 wurden 15 Typen magnetischer Kerne, nämlich Kerne 1 bis 12 und Kerne a bis c in der folgenden Tabelle 2 verwendet. Die in der Tabelle 2 angegebenen Kerne hatten alle Ringform mit einem Außendurch messer von 65 mm, einem Innendurchmesser von 45 mm und einer Höhe von 20 mm, und sie waren in einem Gehäuse aus Polyethy lenterephthalat untergebracht. Bis zu fünf Wicklungen eines Kabels, das den Wechselrichter 3 mit dem als Last 5 wirken den Elektromotor verband, wurden darauf aufgewickelt, um Gleichtaktdrosselspulen herzustellen.

Es wird darauf hingewiesen, daß es aufgrund Beschränkungen hinsichtlich des Innendurchmessers des Kerns bei diesem Aus führungsbeispiel schwierig wäre, mehr als sechs Windungen auf den Nullphasenfolge-Drosselwiderstand 4 zu wickeln. Selbstverständlich können mehr als sechs Windungen aufgewi ckelt werden, wenn der Innendurchmesser des Kerns geändert wird.

In der Tabelle 2 sind die Kerne 1 bis 12 Magnetkerne aus einer nanokristallinen, weichmagnetischen Legierung. D.h., daß die Kerne 1 bis 12 ringförmige, Band-bewickelte Kerne waren, die unter Verwendung eines 20 mm breiten, ungefähr 20 µm dicken Bands aus einer amorphen, weichmagnetischen Le gierung, das durch einen Einmalwalzprozeß hergestellt wurde und die chemische Zusammensetzung Fe_73,5Cu₁Nb₃Si_13,5B₉ auf wies, hergestellt wurden. Dann wurde der Kern bei 550°C, einer Temperatur über der Kristallisationstemperatur der amorphen, weichmagnetischen Legierung, wärmebehandelt, und dann konnte er langsam abkühlen.

Die Kerne 1 bis 4 sowie der Kern 12 wurden ohne Magnetfeld wärmebehandelt, während die Zeit der Wärmebehandlung bei 550°C und die Abkühlrate, mit der sie langsam von 550°C auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, geändert wurden, um ihre ma gnetischen Eigenschaften zu ändern. Ferner wurden die Kerne 5 bis 11 in einem Gleichmagnetfeld rechtwinklig zum Magnet pfad des Kerns wärmebehandelt, während die Wärmebehandlungs zeit geändert wurde, um ihre magnetischen Eigenschaften zu ändern. Die Kerne 1 bis 12 wurden auf solche Weise herge stellt, daß ihr Packungsfaktor K 0,8 wurde.

Tabelle 2

Der Kern a ist ein Kern aus Mn-Zn-Ferrit. Die Kerne b und c sind Kerne, die unter Verwendung eines 20 mm breiten, unge fähr 20 µm dicken Bands aus einer amorphen, weichmagneti schen Legierung, die hauptsächlich aus Co mit Zusätzen an Fe, Mo, Si und B bestand, bzw. einem 20 mm breiten, ungefähr 20 µm dicken Band aus einer amorphen, weichmagnetischen Le gierung, die hauptsächlich aus Fe mit Zusätzen an Si und B bestand, hergestellt; beide wurden zu einem ringförmigen Kern geformt, der in Stickstoffatmosphäre bei einer Tempera tur unter der Kristallisierungstemperatur der amorphen, weichmagnetischen Legierung wärmebehandelt wurde und der langsam abkühlen konnte. Die Kerne b und c wurden auf solche Weise hergestellt, daß ihre Abmessungen dieselben wie die der Kerne 1 bis 12 waren und ihr Packungsfaktor K 0,8 be trug.

Es wurde die Störsignal-Anschlußspannung einer Vorrichtung mit dem Wechselrichter 3 gemäß der Erfindung mit dem Null phasenfolge-Drosselwiderstand 4 gemessen, wie er durch drei Wicklungen auf den in der obigen Tabelle 2 angegebenen Kern 6 hergestellt wurde und wie er zwischen den Wechselrichter 3 und den als Last 5 wirkenden Elektromotor geschaltet wurde. Die Messergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 kennzeichnet A die Messergebnisse ohne den Leitungsstörsi gnal-Filter 2 und dem Nullphasenfolge-Drosselwiderstand 4, B kennzeichnet die Messergebnisse mit dem Leitungsstörsignal- Filter 2 und dem Nullphasenfolge-Drosselwiderstand 4, und C kennzeichnet Standardwerte gemäß CISPR Pub. 11 Class A. Wie es aus Fig. 3 erkennbar ist, genügt die Störsignal-An schlußspannung der die Erfindung verkörpernden Vorrichtung mit dem Wechselrichter 3 und dem Magnetkern 6 den Standard werten gemäß CISPR Pub. 11 Class A mit einer Toleranz von 3 dBµV oder mehr.

Die Messergebnisse zu Strahlungsstörsignalen, wie durch ein System unter Verwendung des die Erfindung realisierenden Kerns 6 erzeugt, sind in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4 kenn zeichnet D Messergebnisse, während E Standardwerte gemäß CISPR Pub. 22 Class A kennzeichnet. Wie es aus Fig. 4 er sichtlich ist, genügen die von der die Erfindung verkörpern den Vorrichtung mit dem Wechselrichter 3 und dem Kern 6 er zeugten Strahlungsstörsignale den Standardwerten gemäß CISPR Pub. 22 Class A mit einer Toleranz von 3 dBµV/m oder mehr.

Zum Vergleich sind in Fig. 5 Messergebnisse zur Störsignal- Anschlußspannung eines Vergleichsbeispiels 4 dargestellt, das den Nullphasenfolge-Drosselwiderstand 4 mit fünf Wick lungen auf dem Kern a von Tabelle 2 enthält, der zwischen den Wechselrichter 3 und den als Last 5 wirkenden Elektromo tor geschaltet ist, wie in Fig. 1 dargestellt.

In Fig. 5 kennzeichnet A die Messergebnisse ohne das Lei tungsstörsignal-Filter 2 und den Nullphasenfolge-Drosselwi derstand 4; F kennzeichnet die Messergebnisse mit dem Lei tungsstörsignal-Filter 2 und dem Nullphasenfolge-Drosselwi derstand 4 mit dem Kern a, und C kennzeichnet Standardwerte gemäß CISPR Pub. 11 Class A. Wie es aus Fig. 5 ersichtlich ist, erfüllt die Störsignal-Anschlußspannung der Vorrich tung mit dem Wechselrichter 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel 4 kaum die Standardwerte gemäß CISPR Pub. 11 Class A.

Die Messergebnisse zu den Strahlungsstörsignalen bei der Vorrichtung- mit dem Wechselrichter 3 des Vergleichsbeispiels 4 sind in Fig. 6 dargestellt. In Fig. 6 kennzeichnet G die Messergebnisse, während E Standardwerte gemäß CISPR Pub. 22 Class A kennzeichnet. Fig. 6 zeigt, daß die Strahlungsstör signale der Vorrichtung mit dem Wechselrichter 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel 4 den Standardwerten gemäß CISPR Pub. 22 Class A nicht genügen.

Wenn die Vorrichtung mit dem Kern 6 gemäß der Erfindung mit der Vorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel 4 verglichen wird, ist der Unterschied im Störsignal-Unterdrückungseffekt hinsichtlich der Störsignal-Anschlußspannung im Frequenzbe reich von ungefähr 1 MHz oder mehr ausgeprägt, während die entsprechende Differenz hinsichtlich der Strahlungsstörsi gnale ebenfalls im Frequenzbereich von 200 MHz oder weniger beachtlich ist. Dies zeigt an, daß die Vorrichtung mit dem Kern 6 gemäß der Erfindung hinsichtlich des Störsignalunter drückungseffekts der Vorrichtung gemäß dem Vergleichsbei spiel 4 überlegen ist.

Tabelle 3 zeigt Messergebnisse zur Störsignal-Anschlußspan nung und zu Strahlungsstörsignalen in der Vorrichtung mit dem Wechselrichter 3 und dem als Last 5 wirkenden Elektromo tor, wobei Nullphasenfolge-Drosselwiderstände 4, die unter Verwendung der in der Tabelle 2 angegebenen Magnetkerne her gestellt waren, mit der in Fig. 1 dargestellten Konfigura tion angeschlossen waren.

In der Tabelle sind Fälle, in denen die Störsignal-An schlußspannung dem Erfordernis gemäß CISPR Pub. 11 Class A mit einer Toleranz von 3 dBµV oder mehr genügt, als Hervor ragend gekennzeichnet, Fälle, in denen die Werte dem Erfor dernis gemäß CISPR Pub. 11 Class A mit einer Toleranz von weniger 3 dBµV genügen, sind mit Gut bewertet, und Fälle, in denen der Wert nicht den genannten Erfordernissen genügt, sind als Nicht Gut bewertet.

Auch sind Fälle, in denen die Strahlungsstörsignale dem Er fordernis gemäß CISPR Pub. 22 Class A mit einer Toleranz von 3 dBµV/m genügen, als Hervorragend bewertet, Fälle, in denen der Wert dem genannten Erfordernis mit einer Toleranz von weniger als 3 dBµV/m genügt, sind als Gut bewertet, und Fäl le, in denen die Werte der genannten Forderung nicht genü gen, sind als Nicht Gut bewertet.

Tabelle 3 zeigt, daß nur die Vorrichtung mit dem Nullpha senfolge-Drosselwiderstand 4 mit dem Kern, der dadurch her gestellt wurde, daß das erfindungsgemäße Band aus der nano kristallinen, weichmagnetischen Legierung aufgewickelt wurde und die Vorrichtung unter Verwendung des Nullphasenfolge Drosselwiderstands 4 mit dem Kern, der dadurch hergestellt wurde, daß das Band aus der amorphen, weichmagnetischen Le gierung auf Co-Basis, wie es im Vergleichsbeispiel 5 angege ben ist, aufgewickelt wurde, den Erfordernissen von sowohl CISPR Pub. 11 Class A als auch CISPR Pub. 22 Class A genügt.

Jedoch zeigen die Messergebnisse zur Störsignal-Anschluß spannung bei den Vorrichtungen mit dem Nullphasenfolge-Dros selwiderstand 4 unter Verwendung der obengenannten Kernty pen, wie zwischen den Wechselrichter 3 und den als Last 5 wirkenden Elektromotor geschaltet, wie in Fig. 1 darge stellt, wenn kontinuierlicher Betrieb für 1000 Stunden bei einer Umgebungstemperatur von 40°C erfolgte, daß die Vor richtung des Nullphasenfolge-Wechselwiderstands 4, der durch Aufwickeln des Bands aus der amorphen, weichmagnetischen Le gierung auf Co-Basis hergestellt wurde, d. h. der Kern b, das Problem einer Alterung zeigte, wodurch er nicht dem Er fordernis gemäß CISPR Pub. 22 Class A genügen konnte.

Bei den Beispielen 1 bis 9 und bei den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 und 6, mit Ausnahme des Vergleichsbeispiels 5, ergab sich keine Beeinträchtigung der Eigenschaften durch Alte rung.

Tabelle 3

Eine Untersuchung der Gründe zeigt, daß die Beeinträchti gung der Eigenschaften dadurch verursacht wurde, daß die relative Wechselspannungs-Anfangspermeabilität aufgrund in duzierter magnetischer Anisotropie abnahm, wie dies bei Ker nen hoher Permeabilität unvermeidlich ist, die dadurch her gestellt werden, daß ein Band aus einer weichmagnetischen Legierung auf Co-Basis aufgewickelt wird.

Daher zeigte es sich, daß dann, wenn die zeitliche Stabili tät berücksichtigt wird, nur die erfindungsgemäße Vorrich tung den Erfordernissen gemäß CISPR Pub. 22 genügen kann, die unter Verwendung eines Nullphasenfolge-Drosselwider stands 4 mit einem Kern hergestellt wurde, der durch Aufwi ckeln eines Bands aus einer nanokristallinen, weichmagneti schen Legierung gefertigt wurde.

Es zeigte sich auch, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Wechselrichter 3 mit dem Nullphasenfolge-Drosselwi derstand 4, der durch Aufwickeln des Bands aus einer nano kristallinen, weichmagnetischen Legierung hergestellt wurde, derartig hervorragende Eigenschaften zeigt, daß sowohl die Erfordernisse gemäß CISPR Pub. 11 Class A als auch gemäß CISPR Pub. 22 Class A mit einer Toleranz von 3 dBµV oder mehr bzw. 3 dBµV/m oder mehr erfüllt sein können, wenn die relative Wechselspannungs-Anfangspermeabilität µri (10 kHz) beim Magentfeldstärke-Spitzenwert von 0,05 A/m und einer Frequenz von 10 kHz 50.000 bis 150.000 beträgt, die relative Wechselspannungs-Anfangspermeabilität µri (10 kHz) beim Ma gnetfeldstärke-Spitzenwert von 0,05 A/m und einer Frequenz von 800 kHz nicht unter 15.000 beträgt und das Hysteresesei tenverhältnis Brms/Bms, d. h. das Verhältnis aus der magne tischen Restflußdichte Brms zur magnetischen Sättigungs flußdichte Bms, in einer Gleichspannungs-B-H-Hysteresekurve bei der maximalen Magnetisierungsfeldstärke von 800 A/m nicht mehr als 0,3 beträgt.

Es zeigte sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Wechselrichter 3 mit dem Nullphasenfolge-Drosselwider stand 4, der durch Aufwickeln des Bands aus der nanokristal linen, weichmagnetischen Legierung hergestellt wurde, dahin gehend hervorragend ist, daß er eine Fehlfunktion des Wech selrichters 3 aufgrund impulsförmiger Störsignale vom als Last 5 wirkenden Elektromotor verhindert, da die Beispiele 5 bis 9 mit Kernen aus einem Nullphasenfolge-Drosselwiderstand 4 mit dem genannten Wert Brms/Bms von nicht mehr als 0,3 eine ungefähr doppelt so starke Impulsdämpfungscharakteris tik wie die Vorrichtung mit dem Nullphasenfolge-Drosselwi derstand 4 gemäß den Beispielen 1 bis 4 aufweisen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgte eine Beschreibung, gemäß der als Last am Wechselrichter 3 speziell ein Elektro motor verwendet ist, jedoch besteht keine Beschränkung auf einen Elektromotor als Last 5.

Wie oben beschrieben, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Wechselrichter 3, bei der ein Leitungsstörsignal-Filter 2 zwischen die Spannungsversorgung 1 und einen Wechselrich ter 3 geschaltet ist, und ein Nullphasenfolge-Drosselwider stand 4 zwischen den Wechselrichter 3 und die Last 5 ge schaltet ist, eine kleine, störsignalarme, extrem zuverläs sige Vorrichtung mit guter zeitlicher Stabilität, und zwar weil der Nullphasenfolge-Drosselwiderstand 4 hervorragende Dämpfungseigenschaften hinsichtlich sowohl der Störsignal- Anschlußspannung als auch der Strahlungsstörsignale über einen weiten Frequenzbereich aufweist.

Claims

1. Vorrichtung mit Wechselrichter, gekennzeichnet durch:

- ein Leitungsstörsignal-Filter (2) zwischen einer Span nungsquelle (1) und einem Wechselrichter (3); und
- einen Nullphasenfolge-Drosselwiderstand (4) zwischen dem Wechselrichter und einer Last, der einen Band-bewickelten Kern unter Verwendung eines Bands aus einer nanokristalli nen, weichmagnetischen Legierung aufweist, bei der zumindest 50% des gesamten Volumens aus nanokristallinen Körnern mit einer Korngröße nicht über 50 nm bestehen, wobei dieser Band-bewickelte Kern eine realtive Wechselspannungs-Anfangs permeabilität µri (10 kHz) bei einem Magnetfeldstärke-Spit zenwert von 0,05 A/m und einer Frequenz von 10 kHz von 320.000 bis 200.000 sowie eine relative Wechselspannungs-An fangspermeabilität µri (100 kHz) beim Magnetfeldstärke-Spit zenwert von 0,05 A/m und einer Frequenz von 100 kHz von nicht unter 10.000 aufweist.

2. Vorrichtung mit Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Verwendung des Bands aus einer nanokristallinen, weichmagnetischen Legierung bewi ckelte Kern ein Hystereseseitenverhältnis Brms/Bms, d. h. ein Verhältnis der Restmagnetflußdichte Brms zur Sätti gungsmagnetflußdichte Bms in der Gleichspannungs-B-H-Hyste resekurve, von nicht mehr als 0,3 aufweist, wenn der Magnet feldstärke-Spitzenwert 800 A/m beträgt.

3. Vorrichtung mit Wechselrichter nach einem der vorste henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Band aus einer nanokristallinen, weichmagnetischen Legierung bewickelte Kern eine relative Wechselspannungs-Anfangsper meabilität µri (10 kHz) von 50.000 bis 150.000, eine relati ve Wechselspannungs-Anfangspermeabilität µri (100 kHz) nicht unter 15.000 und ein Hystereseseitenverhältnis Brms/Bms von nicht mehr als 0,3 bei einem Magnetfeldstärke-Spitzenwert von 800 A/m aufweist.

4. Vorrichtung mit Wechselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (5) ein Elek tromotor ist.