【発明の詳細な説明】
制御可能なインダクタ
発明の分野および従来技術
本発明は、少なくとも一つの管状コアと、該コアの周囲に巻かれた主コイルと
、上記コアを貫通してほぼ軸方向に、しかして上記コアと上記主コイルとの間で
コアの外側を復路方向にほぼ軸方向に延びてコアに巻かれた制御コイルを含む制
御可能なインダクタに関する。上記制御コイルは、複数の個々の制御コイル部分
に分割される。
このような制御可能なインダクタは、例えば、本出願人のＷＯ９４／１１８９
１によりすでに周知である。「制御可能な」という用語の定義は非常に広い意味
に使用され、時間に対して一定の電流が経過制御コイルを通って流れる場合も含
まれる。
コンデンサに直列に接続している、このタイプの制御可能なインダクタは、直
流を交流に変換したり、またその逆の変換を行うための高圧変電所の、いわゆる
、高調波フィルタとして機能する。その主コイルは、通常は、交流電圧側のコン
デンサを通して高圧ネットに接続している。このような制御可能なインダクタの
場合、そのコアの透磁率およびそれによるインダクタンスは、上記制御コイル内
に直流を流すことによりコアの内部に発生する交差磁化により調整される。この
場合、インダクタのインダクタンスは、インダクタ内で僅かなエネルギー損失を
起こすが、その有効な打ち消しを行う高圧ネット内に発生する高調波である周波
数に正確に調整することができる。
上記制御可能なインダクタの異なる制御コイル部分は、主コイルにより発生し
、コアに対してほぼ縦方向に延びる磁束が、上記制御コイル・ワイヤを通るため
に生じる、その内部に発生する渦電流損により部分的に加熱され、また部分的に
はインダクタのインダクタンスを制御するためにワイヤ内を流れる直流により加
熱される。渦電流損を少なくするために、各制御コイル部分は、多数の細いワイ
ヤで形成される。何故なら、単位体積当りの電力損は、ある磁束密度による金属
に
対する磁束の方向に垂直な、金属の太さの平方に比例するからである。経済的な
見地からいって、インダクタの受ける重量を軽くし、それによりコストを下げる
ため、管状コアに高い磁気エネルギー密度を発生するように、インダクタおよび
制御コイルの大きさを決めることは重要なことである。そのため、コアに蓄積で
きるエネルギー密度は、特定の磁束密度の透磁率に反比例するので、特定のコイ
ル・スペースのところのコアを通過する制御コイルのアンペア回数の数を可能最
大限にすることが重要である。もちろん、このことは、高熱が発生することを意
味し、制御コイルをうまく冷却することができるかどうかが、達成可能なアンペ
ア回数の数に対して決定的な要因になることを意味する。それ故、コアをできる
だけ小形にすること、すなわち、内部のスペースをできるだけ小さくすることが
望ましいし、この内部スペースを上記制御コイル部分でできるだけ隙間なく満た
し、それにより、制御コイル部分の温度、または隣接コンポーネントの温度を、
損傷を起こす恐れのある温度に上昇させないで、アンペア回数の巻数をできるだ
け多くすることが望ましい。
このタイプの周知のインダクタの場合には、制御コイル部分は、通常、その断
面が円形になるように製造される。できれば、コアの内部スペースの充填の度合
を適当なものにするために、制御コイル部分を円周方向に突き合わせて接続する
ことが好ましい。このようにすると、異なる制御コイル部分の間に空気チャネル
が形成され、それにより制御コイル部分の表面と熱交換を行うために、そこを通
して冷却用の空気を吹き込んだり、吸引したりすることができる。この形態の制
御コイル部分の場合には、制御コイル部分は上記のように形成され、制御コイル
部分の間に、上記のように形成された空気チャネルは、ある場所で断面が大きく
なりすぎるので、空気チャネルが完全になくなってしまい、制御コイル部分が、
ほぼ軸方向に延びるラインに沿って、相互に突合状態で接続しているので、制御
コイル部分のある表面は全然冷却されない。これら制御コイル部分を相互に分離
するように、ある種のタイプのスペーサを配置することができるが、この方法だ
と、ある場所で空気チャネルの断面がさらに大きくなり、冷却用空気を冷却する
表面の、より近いところを強制的に通過させた場合、すなわち、空気チャネルが
もっと狭い場合、伝熱数が増大することが分かっている。非常に多数の比較的細
い制御コイルを使用する代わりに、これら制御コイルを相互に少し離して配置す
ると、製造コストが非常に高くなり、コアの内部スペース内の充填の度合がさら
に低下する。
発明の概要
本発明の目的は、コアのスペースの充填の度合を高め、同時に有効な冷却を可
能にすることにより、上記コアの特定のコイル用のスペースで、周知の制御可能
なインダクタと比較すると、アンペア回数の巻数をかなり多くすることができる
制御可能なインダクタを供給することにより、上記問題を解決することである。
この目的は、本発明を使用して、コアの内部を延びる、少なくともいくつかの
隣接する制御コイル部分が、これら制御コイル部分のほぼ平行な表面により、少
なくとも部分的に形成されるスペースにより分離されている上記断面を持つ、冒
頭のところで定義したインダクタの制御コイル部分を供給することにより達成す
ることができる。
ほぼ平行な表面により形成された、上記スペースを設けて、制御コイル部分の
断面を上記のように設計することにより、コアの内部スペースを非常に高い密度
で充填することができる。何故なら、これらのほぼ平行な表面は、相互に比較的
接近した状態で延びることができるからである。一方、冷却用空気は、スペース
を形成している表面上に分配され、スペースが狭いので冷却が非常に効果的に行
われ、それにより、制御コイル部分において、単位体積当り非常に大量の熱を放
出することができる。それ故、制御コイルの単位体積当り、冷却用に広い表面積
を使用することができる。
本発明の好適な実施形態の場合には、上記コアの隣接する制御コイル部分の主
な部分は、スペースにより分離されているが、このスペースの少なくとも一部は
、上記制御コイル部分のほぼ平行な表面により形成される。このようにして、前
の節で述べた上記利点は、本発明の他の好適な実施形態により、最大限度まで強
化される。この場合、コアのすべての制御コイル部分は、これら制御コイル部分
の、少なくともほぼ平行な面により、形成されるスペースにより分離される。
本発明の他の実施形態の場合には、制御コイル部分はある横断面形状を有する
ようにされ、これにより上記コアの外側のいくつかの隣接する制御コイル部分が
、
上記制御コイル部分のほぼ平行な表面により、少なくとも部分的に画成されるス
ペースにより分離されるようにする。コアの外側を延びる制御コイル部分の一部
をこのように設計することにより、インダクタおよびコアの外側をもっと小形に
することができ、さらに、アンペア回数の最大巻数を多くすることができ、十分
な冷却を行うことができる。
本発明の他の実施形態の場合には、上記コアの外側および／または内側の最も
近くを延びる各制御コイル部分は、その間にスペースを形成するために、上記コ
アの包囲体の表面に対してほぼ平行に延びる表面を持つ。このようにして、制御
コイル部分に必要な冷却を行うために、それぞれ、制御コイル部分とコアとの間
に必要な間隔を設置することができる。しかし、上記のほぼ平行な表面および冷
却についてのそれに関連する利点により、このスペースを、コアの内側および外
側でスペースを非常に密に充填できるように、非常に「狭く」することができる
。
本発明の他の実施形態の場合には、上記スペースは、隣接する制御コイル部分
のほぼ平行な表面によりほぼ完全に形成され、それにより、制御コイルの全容積
上に冷却用空気を非常に均一に分配することができ、コアの内部スペースを高い
密度で充填することと相まって、単位体積当りの熱放出を大きくすることができ
る。
本発明の他の非常に好適な実施形態の場合には、上記制御コイル部分の少なく
ともいくつかは、上記コアの内部を延びる上記コイルの一部の半径方向の断面図
に示すように、上記コアの中心に向かって延びるテーパ状のほぼくさびの形をし
た部分を持つ。各制御コイル部分が上記断面を持って配置されているので、コア
の内部スペースを非常に密に充填することができ、一方、隣接する制御コイル部
分の間のほぼ平行な表面により形成される円形セグメントの形態のスペースを形
成することができ、またコアの内部スペースを高い密度で充填することと相まっ
て、制御コイルの単位体積当り、冷却用に非常に広い表面積を使用することがで
きる。
本発明の他の実施形態の場合には、インダクタは、その一部が半径方向の断面
図に示すように、上記コアに対して半径方向に狭くて、かなり細長い形をしてい
る上記コアの内部を延びる制御コイル部分を含む。このようにして、冷却のため
にアクセスすることができる表面と、制御コイルの容積との間に非常に有利な関
係が得られる。この実施形態は、制御コイル部分がテーパ状のくさびの形の部材
を持つ上記実施形態と組合せで、特定のコイル・スペースのところに最大のアン
ペア回数を巻くのに特に適している。
本発明の他の実施形態の場合には、インダクタは、内部に相互に位置し、上記
コアに対して半径方向に延びるいくつかの制御コイル部分を含み、これらの制御
コイル部分は、その表面をほぼ接線方向および軸方向に向けることにより相互の
間にスペースを形成する。この実施形態は、このようにして、制御コイル部分を
より小形に形成し、一方、本発明のすべての上記の非常に優れた利点を維持しな
がら、制御コイル部分が多数の部分に分割される大形のインダクタに特に適して
いる。
最後の実施形態をさらに発展させることにより、上記コア内部の制御コイル部
分の数が、コアの中心から半径方向に、またコアの中心に中心を持ついくつかの
円に沿って外側に向かって増大する。上記中心は、上記コアの内部スペースを充
填するための中心である。このようにして、コアの内部スペースの充填密度を非
常に高くすることができ、一方、このようにして、コアの内部スペースの円形セ
クターを十分に充填し、同時に一つの制御コイル部分の間に上記スペースを形成
しながら、確実に十分な冷却を行うことができる。
本発明は、また少なくとも一つの管状コアと、上記コアの周囲に巻かれた主コ
イルと、上記コアを貫通してほぼ軸方向に延び、上記コアと上記主コイルとの間
で、コアの外側を復路でほぼ軸方向に延びるようにしてコアに巻かれた制御コイ
ルを含む、制御可能なインダクタ用の制御コイル部分の製造方法に関する。上記
制御コイルは、複数の制御コイル部分に分割される。上記方法は、熱可塑性接着
層を含むマントルを持つ、細長い電気的導体を型の周囲に巻きコイルとし、その
後で、制御コイル部分に上記導体を一緒に一体に接着させるために、上記コイル
の加熱することを特徴としている。
このようにして、簡単な手段により、上に定義した制御コイル部分を効率的に
形成することができる。
本発明の他の利点の有利な特徴は、以下の説明および他の添付の請求の範囲を
読めば理解することができるだろう。
図面の簡単な説明
添付の図面を参照しながら、例示としての本発明の好適な実施形態について以
下に説明する。
図１は、本発明のタイプのインダクタの適用分野の非常に簡単なブロック図で
ある。
図２は、本発明の好適な実施形態により形成された制御可能なインダクタの一
般的な構造を示す簡単な部分断面図である。
図３は、図２のインダクタの制御コイルの、図２類似の図面である。
図４は、図２のインダクタの好適な実施形態の制御コイルの設計の簡単な半径
方向の断面図、すなわち、通常、上から見た断面図である。
図５は、図４の制御コイル部分を製造するための型の略図である。
本発明の好適な実施形態の詳細な説明
図１は、高電圧の直流（ＨＶＤＣ）を交流に変換し、逆に交流を直流に変換す
るための、変電所３の交流電圧側２への、コンデンサＣを通しての、本発明の制
御可能なインダクタ１の接続方法を示す。上記変電所に接続すると、異なる高調
波が発生するが、これら高調波は、上記変電所からの交流に重畳し、上記高調波
はネットに接続している他の装置に悪影響を与える恐れがある。制御可能なイン
ダクタは、高調波フィルタとしてのコンデンサと一緒に動作し、上記高調波を低
減させる。フィルタは、低減したい高調波が持つ正確な周波数のところでインピ
ーダンスを最小にするためのものである。しかし、一日のうちの異なる時間のネ
ット４上の異なる負荷は、交流の周波数を幾分変化させることがあり、このよう
な周波数の変化が起こる場合があるので、インダクタのインダクタンスを問題の
高調波のところで、インピーダンスが最も低くなるように何時でも制御できるこ
とが重要になってくる。そのため、インダクタは、インダクタの制御電流を自動
的に調整するために、制御システムに接続し、それにより、問題の周波数におけ
るフィルタのインピーダンスを最も低くするためにそのインダクタンスを調整す
る。
図２を参照しながら、本発明の好適な実施形態の制御可能なインダクタの一般
的な構造について説明する。上記インダクタは、コンデンサを通して高圧に接続
している主コイル５を持ち、主コイルは、絶縁材のシリンダ６の外側である間隔
を置いて、複数の層状に巻かれている。主コイル５の一方の端部７は高電位であ
るが、その電圧は、図２の対向する下端部８の方向に向かって下降し、上記下端
部の電位はアース電位である。絶縁材のシリンダ９は、シリンダ６の内部に配置
され、このシリンダに対して軸方向に延びる。磁気材料のコア１０は、上記シリ
ンダに対して軸方向に延びるシリンダ９により形成されるスペース内に配置され
る。このコアは、その端部のところで一部分円錐形になっているが、このような
形状になっているのは、主コイル５の交流高調波電流により起こる縦方向の交流
磁束による渦電流損を少なくするためである。本出願人のＷＯ９４／１１８９１
がこの現象を開示している。いくつかの個々の制御コイル部分により形成される
制御可能なコイル１１は、閉ループで、コアを貫通してほぼ軸方向に延び、閉ル
ープのコアと絶縁シリンダとの間のスペースをコアの軸に平行に戻る。制御可能
なコイル１１は、直流源に接続でき、これにより直流がコイルを流れる。上記直
流は、磁束を横切って延びるコアに接線方向に磁束を発生させ、それにより、主
コイルからの縦方向の長手方向の磁束の透磁率を小さくする。この直流を増大す
ることにより、コアの透磁率を小さくし、それによりインダクタのインダクタン
スが小さくなる。コアの透磁率が低くなると、単位体積当りのその内部に蓄積で
きるエネルギーの量が大きくなる。その結果、インダクタをもっと小形にするこ
とができる。金属対象物の表面を横切る磁束による単位体積当りの電力損は、磁
束の方向に垂直に測定した対象物の厚さの平方に比例する。このことは、コア１
０に非常に薄いシートを数回巻いて製造するべきことを意味し、一方、制御コイ
ルを、多数の細いワイヤで形成すべきことを意味する。それにより、制御コイル
の熱の放散は渦電流損により減少する。しかし、熱は、また制御コイルを流れる
直流によっても放散され、この熱の放散は、通常、上記渦電流損と比較するとか
なり大きい。インダクタをできるだけ小形にし、それによりコスト・パフォーマ
ンスをできるだけよくするために、制御コイルの特定のスペースに対するアンペ
ア回数の数をできるだけ多くすることが望ましい。制御コイルの大きさは、使用
できるスペースの高い充填密度によって変化し、優れた冷却特性との組合せによ
り決まる。
これが、まさに本発明が達成しようとしている目的であり、図３−図５を参照
しながら、上記目的を達成するための、制御コイルの好適な実施形態について説
明する。各制御コイル部分１２は、コア１０の内部スペース３８をほぼ軸方向に
延び、外側の部分１４をほぼ軸方向に延び、復路としてコアの外側を戻る内側の
部分１３を持つ。上記内部は、閉じたコイルを形成し、直流は、コア内に接線方
向に延びる磁束を発生するために、図示していない手段により、コイルを通って
流れることができる。上記磁束は主磁束を横切って伸びるが、この磁束は矢印１
５で示す。
制御コイル部分は、二つの隣接する制御コイル部分が、相互にほぼ平行な表面
１６、１７、１８、１９により相互の間のコアの内側および外側にスペース２０
、２１を形成するような断面を持つ。上記表面１６、１７、１８、１９は、ほぼ
半径方向および軸方向に延びる。そうするために、半径方向で見られるように、
上記内部および外部はほぼくさび形の一つの断面を持ち、コアの方向に内側に向
かう外部のところで、緩やかにテーパ状になっている部分も、ほぼくさび形の断
面を持つ。このようにして、異なる制御コイル部分の間に比較的狭い間隔を設け
ることができ、コイル空間は高い密度で充填される。同時に、冷却用空気を、強
制的に、上記スペースを通してほぼ軸方向に、また上記ほぼ平行な面を通して、
局部的な過熱を避けながら、全制御コイル空間内に非常に均等に分配するのは非
常に有利である。このようにして形成した、隣接する制御コイル部分の間の「狭
い」スペースは、制御コイル部分から冷却用空気への熱伝導を改善するのに貢献
する。何故なら、問題の表面により近いところを通る冷却用空気の伝熱定数は、
もっと離れたところを通る冷却用空気の伝熱定数より高いからである。
上記利点は、コアの外側に延びる部分１４により得られることができ、各制御
コイル部分の内部１３は、その間にそれぞれ、スペース２４、２５を形成するた
めに、コアの包囲体の面にほぼ平行に延びる面２２、２３を持つ。
図４は、内側で相互に半径方向を向いているコアに対する複数の制御コイル部
分の配置方法を示す。相互間のこれら制御コイル部分は、ほぼ平行な面を通る隣
接する制御コイル部分の一部２７、２８が、相互間にスペースを形成する他に、
それ自身のほぼ接線方向および軸方向を向いている面を通るスペース２６を形成
する。コアの外側に延びる制御コイル部の一部についても同じことがいえる。し
かし、この場合、制御コイル部分の数は外側に向かって減少し、一方、コア内部
の制御コイル部分の数は、コアの中心から半径方向に向かって増大する。この他
の実施形態は、恐らく、異なる制御コイル部分が上記のごとく分割されている理
由で、これら制御コイルのそれぞれを取り扱うことが易しい大形のインダクタに
特に適している。
制御コイル部分は正しい位置を維持し、適当なスペーサにより、相互間にまた
コア間に上記スペースを形成する。何故なら、船の舵輪に似た形のゴムの部材が
、コアの中心２９のところに配置されているからである。このゴムの部材は、各
制御コイルの間に突出している先端部を持つ。図５は、完全なインダクタを結合
するために配置されている支持部材３０も示す。
本発明の異なる制御コイル部分の実施形態を使用すれば、コイル・スペースを
高い密度で充填することができ、制御コイルが非常に高い表面／体積の関係を持
ち、また狭いスペース内に冷却用空気を均等に分配できるので、これら表面と冷
却用空気との間の優れた伝熱特性により、特定のコイル・スペースのところの、
アンペア回数の数を非常に大きくすることができる。この方法により、単位体積
当り非常に高い熱放散を行うことができる。上記の特性により、インダクタをも
っと小形にすることができ、そのため製造コストを下げることができる。
図５は、本発明の制御コイル部分を製造するための型３１を示す。この型３１
は、相互間にスペースを形成している二つの素子３４、３５を持ち、相互の方向
に収束する面３２、３３を形成する内部面、および上記スペースを分割し、相互
に上記素子を接続し、これらの素子の周囲に巻かれた細長い導体を収容するよう
に配置されたスペーサ３６を備える。また、ほぼくさび形の断面を持つ二つの部
分１３、１４を含む制御コイル部分を形成するために、その側面上のスペースが
充填される。本発明の制御コイル部分は、下記の方法により、この型３１の助け
を借りて形成される。好適には、多数の平行なワイヤを含む上記コイルを巻いて
、コイルの巻数を最小限度に少なくし、コイルを流れる制御電流を発生しようと
する装置に適応することができることが好ましい。好適には、いわゆる焼成可能
な
ワイヤと呼ばれる、外側に接着剤の熱可塑性の層を持つワイヤを巻いてコイルを
形成することが好ましい。コイルを設置した場合、その間のスペースを完全に満
たすために、型のもっと狭い端部３７のところで適当な工具を使用して、素子３
４および３５の間のスペース内にワイヤを強制的に押し込む必要がある。その後
で、コイル全体を接着剤の層の融点より高い温度に加熱することにより、上記内
面が固定される。その結果、冷却後、コイルは安定した機械的ユニットを形成す
る。上記加熱は、コイルを通して直流を流して、コイルを抵抗損により加熱する
か、またはオーブン内でコイルを加熱するかして行われる。上記設計のコイル用
の型を使用する代わりに、長方形の断面を持つ型の周囲にコイルを巻き、その後
で、焼成したコイルを以降のプレス加工でくさび形に形成することもできる。
もちろん、本発明は、決して上記の好適な実施形態に限定されるものではなく
、当業者なら、本発明の範囲から逸脱することなしに、本発明を種々に修正する
ことができるだろう。
例えば、図面に示すものと比較すると、完全に異なる数の制御コイル部分を使
用することができるし、それが非常に有利で好適なものであっても、いくつかの
スペースを、ほぼ平行していない面により形成することもできる。
さらに、内部制御コイル部分は、例えば、隣接する制御コイル部分の一部に対
して配置された上記スペースを持つこともできるし、および／またはほぼくさび
形の断面を持つこともできる。一方、コアの外側の冷却が重要でない場合には、
外側の部分はこのような特徴を持たなくてもよい。
請求の範囲内の「ほぼ平行な面」という定義は、少なくとも、上記面の間の２
０度以下のすべての角度を含む。これらの面は、一つの面内を延びる必要はなく
、ある程度円弧状であってもよい。
請求の範囲内の「接線方向に」という用語は、上記説明から明らかなように、
コアに対して接線に平行なすべての方向を含む。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Controllable inductor
Field of the Invention and Prior Art
The present invention provides at least one tubular core and a main coil wound around the core.
Substantially axially through the core, and between the core and the main coil.
A control coil including a control coil wound around the core so as to extend substantially axially outside the core in the backward direction.
It relates to a controllable inductor. The control coil comprises a plurality of individual control coil portions.
Is divided into
Such controllable inductors are described, for example, in WO94 / 1189 of the applicant.
1 is already well known. The definition of the term "controllable" has a very broad meaning
Used when a constant current flows through the control coil over time.
I will.
This type of controllable inductor, connected in series with a capacitor,
So-called high-voltage substations for converting current to alternating current and vice versa
, Function as a harmonic filter. The main coil is usually connected to the AC voltage side
It is connected to a high voltage net through a densa. Of such a controllable inductor
In this case, the permeability of the core and the resulting inductance are
Is adjusted by the cross magnetization generated inside the core by passing a direct current through the core. this
The inductance of the inductor will cause a slight energy loss in the inductor
Frequency, which is a harmonic that occurs in the high-voltage net
Can be adjusted exactly to the number.
The different control coil parts of the controllable inductor are generated by the main coil.
, Because the magnetic flux extending almost vertically to the core passes through the control coil wire
Is partially heated by the eddy current loss generated therein, and partially
Is applied by the direct current flowing through the wire to control the inductance of the inductor.
Get heated. In order to reduce eddy current losses, each control coil section has a number of narrow wires.
It is formed with This is because the power loss per unit volume is
To
This is because it is proportional to the square of the metal thickness perpendicular to the direction of the magnetic flux. economical
From the point of view, reduce the weight received by the inductor, thereby reducing cost
In order to generate high magnetic energy density in the tubular core,
It is important to determine the size of the control coil. Therefore, accumulation in the core
Energy density is inversely proportional to the permeability of a particular magnetic flux density,
The number of ampere turns of the control coil passing through the core at
It is important to limit it. Of course, this means that high heat is generated.
The ability to cool the control coil properly
A means that it is a decisive factor for the number of times. Hence the core can
To make it as small as possible, that is, to make the internal space as small as possible.
It is desirable, and this internal space is filled with the control coil
The temperature of the control coil section, or the temperature of adjacent components,
Enables amperage turns without raising the temperature to the point where damage could occur
It is desirable to increase the number.
For known inductors of this type, the control coil section is usually
Manufactured to have a circular surface. If possible, the degree of filling of the inner space of the core
Connect the control coil parts in the circumferential direction in order to make
Is preferred. In this way, the air channel between the different control coil parts
Through which heat exchange occurs with the surface of the control coil section.
Then, air for cooling can be blown or sucked. This form of control
In the case of the control coil part, the control coil part is formed as described above,
Between the parts, the air channel formed as described above has a large cross-section in some places
So that the air channel is completely gone and the control coil
They are connected in an abutting state along a line that extends almost in the axial direction,
Certain surfaces of the coil section are not cooled at all. These control coil parts are separated from each other
You can place certain types of spacers like this
In some places, the cross section of the air channel becomes even larger and cools the cooling air
When forced closer to the surface, i.e. the air channel
It has been found that, if narrower, the heat transfer number increases. Very large number of relatively fine
Instead of using new control coils, place these control coils slightly apart from each other.
This increases the cost of manufacture and increases the degree of filling in the internal space of the core.
To decline.
Summary of the Invention
The purpose of the present invention is to increase the degree of filling of the core space, while at the same time allowing effective cooling.
Enables well-known control in the space for specific coils of the above cores
Compared to a simple inductor, the number of turns in amperage can be considerably increased
The problem is solved by providing a controllable inductor.
The purpose is to use the invention to extend at least some of the interior of the core.
Adjacent control coil sections are reduced by the substantially parallel surfaces of these control coil sections.
Having a cross section separated by a space formed at least partially,
This is achieved by providing the control coil part of the inductor defined at the beginning.
Can be
By providing the above space formed by substantially parallel surfaces,
By designing the cross section as above, the internal space of the core can be very dense
Can be filled. Because these nearly parallel surfaces are relatively
This is because they can be extended in a close state. On the other hand, cooling air
Is distributed over the surface forming the
As a result, a very large amount of heat is released per unit volume in the control coil section.
Can be issued. Therefore, a large surface area for cooling per unit volume of the control coil
Can be used.
In a preferred embodiment of the present invention, the main control coil portion adjacent to the core is
Are separated by spaces, but at least a portion of this space
, Formed by substantially parallel surfaces of the control coil portion. In this way, before
The above-mentioned advantages described in the subsections above are maximized by other preferred embodiments of the present invention.
Be transformed into In this case, all control coil parts of the core
Separated by at least substantially parallel planes.
In another embodiment of the invention, the control coil part has a certain cross-sectional shape
So that several adjacent control coil sections outside the core are
,
A switch at least partially defined by the generally parallel surfaces of the control coil portion.
Be separated by pace. Part of the control coil section that extends outside the core
This design allows the outside of the inductor and core to be smaller.
Can further increase the maximum number of turns of amperage, enough
Cooling can be performed.
In another embodiment of the invention, the outermost and / or innermost
Each control coil section that extends nearby has the above-mentioned coil to form a space therebetween.
A surface extending substantially parallel to the surface of the enclosure. In this way, control
In order to provide the necessary cooling for the coil sections, the
Required intervals can be installed. However, the above-mentioned almost parallel surface and cold
Due to the associated advantages of cooling, this space can be kept inside and outside the core.
Can be very "narrow" so that the space can be very tightly packed on the side
.
In another embodiment of the present invention, the space is formed by the adjacent control coil portion.
Formed almost completely by the substantially parallel surfaces of the
The cooling air can be distributed very evenly on the top and the internal space of the core is high
Combined with filling at a density, it can increase the heat release per unit volume
You.
In another very preferred embodiment of the invention, the control coil part is reduced in number.
Some are also radial cross-sectional views of a portion of the coil extending inside the core
As shown in the figure, it has a generally wedge-shaped tapered shape extending toward the center of the core.
With a part. Since each control coil part is arranged with the above cross section, the core
Can be very tightly filled in the internal space, while the adjacent control coil section
Forms a space in the form of a circular segment formed by nearly parallel surfaces between minutes
And at the same time filling the interior space of the core with high density
Therefore, a very large surface area can be used for cooling per unit volume of the control coil.
Wear.
In another embodiment of the present invention, the inductor is partially radial in cross section.
As shown in the figure, the core is radially narrow and has a substantially elongated shape.
A control coil portion extending inside the core. In this way, for cooling
A very advantageous relationship between the surface accessible to the
Engagement is obtained. This embodiment uses a wedge-shaped member in which the control coil portion is tapered.
In combination with the above embodiment having a maximum coil space at a specific coil space
Particularly suitable for winding pairs.
In another embodiment of the invention, the inductors are mutually located inside,
It includes several control coil sections that extend radially with respect to the core,
The coil sections are mutually oriented by orienting their surfaces approximately tangentially and axially.
Form a space between them. This embodiment thus provides a control coil portion
Formed more compactly, while maintaining all of the above very good advantages of the present invention.
However, it is particularly suitable for large inductors where the control coil section is divided into multiple sections.
I have.
By further developing the last embodiment, the control coil section inside the core
A few fractions are centered radially from the center of the core and some
Increase outwards along the circle. The center fills the internal space of the core
It is the center for filling. In this way, the filling density of the inner space of the core can be reduced.
It can always be high, while in this way the circular section of the internal space of the core
The space between the two control coil sections at the same time
Meanwhile, sufficient cooling can be reliably performed.
The present invention also provides at least one tubular core and a main core wound around the core.
And the coil extends substantially axially through the core, and extends between the core and the main coil.
The control coil is wound around the core so that it extends in the
A method of manufacturing a control coil portion for a controllable inductor, including a controllable inductor. the above
The control coil is divided into a plurality of control coil portions. The above method uses thermoplastic bonding
An elongated electrical conductor with a mantle containing layers is wound around a mold to form a coil.
Later, in order to glue the conductor together to the control coil part,
It is characterized by heating.
In this way, the control coil part as defined above can be efficiently used by simple means.
Can be formed.
Advantageous features of other advantages of the invention will be described hereinafter and in the appended claims.
If you read it, you can understand.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Preferred embodiments of the present invention, by way of example, will now be described with reference to the accompanying drawings.
This is described below.
FIG. 1 is a very simple block diagram of the application of an inductor of the type according to the invention.
is there.
FIG. 2 illustrates one of the controllable inductors formed according to the preferred embodiment of the present invention.
It is a simple partial sectional view showing a general structure.
FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 of the control coil of the inductor of FIG.
FIG. 4 shows a simple radius of the control coil design of the preferred embodiment of the inductor of FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view in the direction of FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram of a mold for manufacturing the control coil portion of FIG.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
FIG. 1 converts high-voltage direct current (HVDC) to alternating current and conversely converts alternating current to direct current.
Of the present invention through the capacitor C to the AC voltage side 2 of the substation 3
The control method of the controllable inductor 1 is shown. When connected to the above substation, different harmonics
However, these harmonics are superimposed on the alternating current from the substation, and
May adversely affect other devices connected to the net. Controllable Inn
The ductor works with a capacitor as a harmonic filter to reduce these harmonics.
Reduce. The filter should be at the exact frequency of the harmonic that you want to reduce.
To minimize dance. But at different times of the day,
Different loads on unit 4 may change the frequency of the AC somewhat,
Frequency changes may occur, so the inductance of the inductor
Control at any time to minimize impedance at harmonics.
Becomes important. Therefore, the inductor automatically controls the control current of the inductor.
Connected to the control system to adjust the frequency of the
Adjust the inductance of the filter to minimize impedance
You.
Referring to FIG. 2, a general description of a controllable inductor of a preferred embodiment of the present invention
A typical structure will be described. The above inductor is connected to high voltage through a capacitor
The main coil 5 has a spacing that is outside the insulating cylinder 6
Is placed in multiple layers. One end 7 of the main coil 5 is at a high potential.
However, the voltage drops toward the opposite lower end 8 in FIG.
The potential of the unit is the ground potential. Insulating cylinder 9 is located inside cylinder 6
And extend axially with respect to the cylinder. The core 10 of the magnetic material is
Placed in a space formed by a cylinder 9 extending axially with respect to the
You. The core is partially conical at its end,
The shape is the vertical AC generated by the AC harmonic current of the main coil 5.
This is to reduce eddy current loss due to magnetic flux. Applicant's WO 94/11891
Discloses this phenomenon. Formed by several individual control coil parts
The controllable coil 11 extends substantially axially through the core in a closed loop,
Return the space between the core of the loop and the insulating cylinder parallel to the axis of the core. Controllable
The simple coil 11 can be connected to a DC source, whereby DC flows through the coil. Directly above
The flow generates a magnetic flux tangentially to the core extending across the magnetic flux, thereby
Reduce the permeability of the longitudinal magnetic flux from the coil in the longitudinal direction. Increase this direct current
This reduces the permeability of the core, thereby reducing the inductance of the inductor.
Smaller. As the magnetic permeability of the core decreases, it can accumulate inside it per unit volume.
The amount of energy that can be cut increases. As a result, the inductor can be made smaller.
Can be. The power loss per unit volume due to magnetic flux across the surface of a metal object is
It is proportional to the square of the thickness of the object measured perpendicular to the direction of the bundle. This is core 1
0 means that a very thin sheet should be produced by winding it several times, while the control coil
That the wire should be formed of a large number of fine wires. Thereby, the control coil
Dissipation of heat is reduced by eddy current losses. But heat also flows through the control coil
It is also dissipated by direct current, and this heat dissipation is usually compared with the eddy current loss described above.
It is big. Inductors should be as small as possible, thereby reducing cost
In order to obtain the best possible impedance, the amp
It is desirable to increase the number of times as many as possible. Control coil size is used
It depends on the high packing density of the available space and in combination with the excellent cooling properties.
Is determined.
This is exactly the object that the present invention is trying to achieve, see FIGS.
Meanwhile, a preferred embodiment of the control coil for achieving the above object will be described.
I will tell. Each control coil section 12 extends the inner space 38 of the core 10 approximately in the axial direction.
Extending the outer portion 14 substantially axially and returning the outside of the core as a return path.
It has a part 13. The inside forms a closed coil and direct current is tangent to the core.
Through a coil to generate a magnetic flux extending in the direction
Can flow. The magnetic flux extends across the main magnetic flux.
Indicated by 5.
The control coil part consists of two adjacent control coil parts whose surfaces are almost parallel to each other.
16, 17, 18, 19, a space 20 inside and outside the core between each other
, 21. The surfaces 16, 17, 18, 19 are substantially
Extends radially and axially. To do so, as seen in the radial direction,
The interior and exterior have one generally wedge-shaped cross-section, facing inward in the direction of the core.
In the outer part of the cavity, the part that is gradually tapered is also almost wedge-shaped.
Have a face. In this way, a relatively narrow spacing between the different control coil sections is provided.
And the coil space is filled with high density. At the same time,
Effectively, substantially axially through the space and through the substantially parallel surface,
It is not possible to distribute very evenly throughout the entire control coil space while avoiding local overheating.
Always advantageous. The “narrowness” between the adjacent control coil portions formed in this manner
Space contributes to improving heat transfer from the control coil to the cooling air
I do. Because the heat transfer constant of the cooling air passing closer to the surface in question is
This is because it is higher than the heat transfer constant of the cooling air passing farther away.
The above advantages can be obtained by the part 14 extending outside the core,
The interior 13 of the coil section defines spaces 24, 25 therebetween, respectively.
For this purpose, it has surfaces 22, 23 extending substantially parallel to the plane of the core enclosure.
FIG. 4 shows a plurality of control coil sections for cores which are radially facing each other on the inside.
Shows how to place minutes. These control coil sections between each other are adjacent through substantially parallel planes.
The part 27, 28 of the contacting control coil part forms a space between each other,
Forming a space 26 through its own substantially tangential and axially facing surface
I do. The same can be said for a part of the control coil portion extending outside the core. I
However, in this case, the number of control coil sections decreases outward, while
The number of control coil sections increases radially from the center of the core. Other
The embodiment of the present invention probably has the reason that the different control coil portions are split as described above.
This makes it easy to handle each of these control coils in a large inductor.
Particularly suitable.
The control coil sections are maintained in the correct position and, with appropriate spacers,
The above space is formed between the cores. Because a rubber member shaped like a ship's helm
Because it is located at the center 29 of the core. This rubber member
It has a tip that protrudes between the control coils. Figure 5 Combines a complete inductor
Also shown is a support member 30 that is arranged to perform the following.
Using different control coil section embodiments of the present invention saves coil space.
High density packing allows control coils to have very high surface / volume relationships
Also, the cooling air can be evenly distributed in a narrow space,
Due to the excellent heat transfer characteristics between the cooling air and the
The number of amps can be very large. By this method, the unit volume
Very high heat dissipation can be achieved. Due to the above characteristics, inductor
It can be made much smaller, so that manufacturing costs can be reduced.
FIG. 5 shows a mold 31 for manufacturing the control coil part of the present invention. This mold 31
Has two elements 34, 35 forming a space between each other,
Inner surfaces forming surfaces 32 and 33 converging on
To accommodate the elongated conductor wound around these elements.
Is provided. Also, two parts with a substantially wedge-shaped cross section
In order to form a control coil part including the parts 13 and 14, the space on the side thereof is
Will be filled. The control coil part of the present invention assists this mold 31 in the following manner.
Borrowed and formed. Preferably, winding said coil comprising a number of parallel wires
Try to minimize the number of turns in the coil and generate a control current through the coil
Preferably, it can be adapted to the equipment to be used. Preferably so-called sinterable
What
Wrap a wire, called a wire, with a thermoplastic layer of adhesive on the outside to form a coil
Preferably, it is formed. When installing coils, completely fill the space between them.
To add, use a suitable tool at the narrower end 37 of the mold to
It is necessary to force the wire into the space between 4 and 35. afterwards
By heating the entire coil to a temperature higher than the melting point of the adhesive layer,
The surface is fixed. As a result, after cooling, the coil forms a stable mechanical unit
You. In the heating, a direct current is passed through the coil to heat the coil by resistance loss.
Or by heating the coil in an oven. For coil of the above design
Instead of using a mold, wrap the coil around a mold with a rectangular cross section and then
Thus, the fired coil can be formed in a wedge shape by the subsequent press working.
Of course, the invention is in no way limited to the preferred embodiment described above.
Various modifications to the present invention can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
I can do it.
For example, a completely different number of control coil sections are used when compared to those shown in the drawings.
Can be used and even if it is very advantageous and suitable
The space may be formed by substantially non-parallel surfaces.
Further, the internal control coil portion may, for example, correspond to a portion of an adjacent control coil portion.
And / or substantially wedges arranged above
It can also have a shaped cross section. On the other hand, if cooling outside the core is not important,
The outer part may not have such features.
The definition of "substantially parallel planes" in the claims means at least two planes between said planes.
Includes all angles less than or equal to 0 degrees. These planes need not extend in one plane
However, the shape may be somewhat circular.
The term "tangentially" in the claims, as apparent from the above description,
Includes all directions parallel to the tangent to the core.
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フロントページの続き
(72)発明者 サンデイン，ブヨルン
スウェーデン国，ルドビカ，バステルバッ
クスベーゲン 13
(72)発明者 エロフソン，ダン
スウェーデン国，ルドビカ，エルベーゲン
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Continuation of front page
(72) Inventor Sandane, Bayorn
Bastelbach, Ludovica, Sweden
Kusbergen 13
(72) Inventor Elofson, Dan
Sweden, Ludobica, Elbergen
5