JP2018528401A - 磁気コアを監視するための装置、および監視対象の磁気コアの飽和挙動を検出するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、概して、磁気コアを監視するための装置、および監視対象の磁気コアの飽和挙動を検出するための方法に関する。本開示は、特に、監視対象の磁気コアの上記飽和挙動を監視することに関する。
誘導部品、たとえばチョークまたはトランスにおいて、磁気コアが一般に提供されている。磁気コアは、空心コイル(すなわち、コアのないコイル)における他の方法では巻き数を比較的多くすることによってしか達成できず、その結果非常に高いオーミック抵抗をもたらすであろうインダクタンス値を達成することができる。比較的少ない巻き数の磁気コアによって達成可能な大きなインダクタンスは、好適なコア材料を選択することによってさらに高めることができる。ここでは、インダクタンス増加の要因である透磁率は、対象の好適な材料によって調節される。磁気コアを有する誘導部品の適用は、たとえば、燃料電池および太陽光発電システムのための電源およびコンバータに及ぶ。
上述の問題は、磁気コアを監視するための装置、および監視対象の磁気コアの飽和挙動を検出する方法によって解決される。これにより、それほど厳密ではない飽和電流限界を設定することが可能である。特に、監視対象の磁気コアの飽和挙動の監視および/または判定によって最適な制御が可能である、「インテリジェント部品」が提供される。
本開示のさまざまな記述的な実施形態では、磁気コアの飽和挙動は、監視対象の磁気コアに結合された測定巻線と、測定巻線に直列に接続された比較インダクタンスとによって監視される。監視対象の磁気コアが飽和になったことは、測定巻線から得られる少なくとも1つの測定信号によって判定することができる。非限定的な単なる一例では、比は、比較インダクタンスの両端の電圧降下と、測定巻線の両端の電圧降下とによって形成され得る。監視対象の磁気コアがそれほど飽和しないうちは、比は一定である。磁気コアの飽和が増進すると、一定値からの比の偏差が増加する。偏差が特定の程度を超えることにより、監視対象の磁気コアが飽和したことが示される。
図1aは、監視対象の磁気コア12と、磁気コア上に配置された巻線14とを含む誘導部品10を概略的に示す。誘導部品10は、たとえば燃料電池または太陽光発電の用途で、電源用に、またはトランスとして、提供され得る。
Claims (15)
- 磁気コア(12;112;212)を監視するための装置(10;110;210)であって、
監視対象の前記磁気コア(12;112;212)に結合された測定巻線(22;122;222)と、
前記測定巻線(22;122;222)に直列に電気的に接続された比較インダクタンス(24;124;224)と、
監視対象の前記磁気コア(12;112;212)の飽和挙動を判定するように構成されている電子処理ユニット(30;130)とを備え、
前記電子処理ユニット(30;130)は、前記測定巻線(12;112;212)および前記比較インダクタンス(24;124;224)に印加された電気測定信号に応答して、前記測定巻線(12;112,212)で発生する第1の電気信号(U2;U4)と、前記比較インダクタンス(24;124;224)で発生する第2の電気信号(U1;U3)とを検出し、前記第1および第2の信号(U1,U2;U3,U4)に基づいて監視対象の前記磁気コア(12;112;212)の飽和挙動を判定するように構成されている、装置(10;110;210)。 - 前記電子処理ユニット(30;130)は、前記第1の電気信号(U2;U4)および前記第2の電気信号(U1;U3)から得られる比を判定するように構成されている、請求項1に記載の装置(10;110;210)。
- 前記電子処理ユニット(30;130)は、前記比が、前記比の一定値(Q0)の10%を上回る分、好ましくは5%または1%を上回る分だけ変化すると、監視対象の前記磁気コア(12;112;212)が飽和したと認定するように構成されている、請求項2に記載の装置(10;110;210)。
- 前記第1の電気信号(U2;U4)は、前記測定巻線(22;122;222)の両端の電圧降下であり、および/または、前記第2の信号(U1;U3)は、前記比較インダクタンス(24;124;224)の両端の電圧降下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の装置(10;110;210)。
- 前記比較インダクタンス(24;124;224)は、監視対象の前記磁気コア(12;112;212)とは異なる追加の磁気コア(26;126;226)を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の装置(10;110;210)。
- 前記追加の磁気コア(26;126;226)は、監視対象の前記磁気コア(12;112;212)の飽和電流よりも大きい飽和電流を有する、請求項5に記載の装置(10;110;210)。
- 前記比較インダクタンス(24;124;224)は、電流トランスとして構成されている、請求項5または6に記載の装置(10;110;210)。
- 前記追加の磁気コア(26;126;226)は、監視対象の前記磁気コア(12;112;212)に接続されており、前記比較インダクタンス(24;124;224)によって監視対象の前記磁気コア(12;112;212)に誘起される磁束密度は、前記測定巻線(22;122;222)によって監視対象の前記磁気コア(12;112;212)に誘起される磁束密度に垂直に方向付けられている、請求項5から7のいずれか1項に記載の装置(10;110;210)。
- 測定巻線(22;122;222)を用いて監視対象の磁気コア(12;112;212)の飽和挙動を検出する方法であって、
電気測定信号を前記測定巻線(22;122;222)に印加するステップと、
前記電気測定信号に応答して、前記測定巻線(22;122;222)における第1の電気信号(U2;U4)を検出するステップと、
前記電気測定信号に応答して、前記測定巻線(22;122;222)に直列に電気的に接続された比較インダクタンス(24;124;224)における第2の電気信号(U1;U3)を検出するステップと、
前記第1および第2の電気信号(U1,U2;U3,U4)に基づいて、監視対象の前記磁気コア(12;112;212)の飽和挙動を判定するステップとを含む、方法。 - 前記第1の電気信号(U2;U4)は、前記測定巻線(22;122;222)の両端の電圧降下として検出され、および/または、前記第2の電気信号(U1;U3)は、前記比較インダクタンス(24;124;224)の両端の電圧降下として検出される、請求項9に記載の方法。
- 前記飽和挙動は、前記第1の電気信号(U2;U4)および前記第2の電気信号(U1;U3)から得られる比に基づいて判定される、請求項9または10に記載の方法。
- 前記比が、前記比の一定値(Q0)の10%を上回る分、好ましくは5%または1%を上回る分だけ変化すると、監視対象の前記磁気コア(12;112;212)が飽和したと認定される、請求項11に記載の方法。
- 前記電気測定信号は電流信号であり、
前記比は前記電流信号の関数として検出され、
前記方法はさらに、
前記電流信号および前記比から積を形成するステップと、
前記積と前記電流信号との相互関係における極大から飽和挙動を判定するステップとを含む、請求項11または12に記載の方法。 - 前記電気測定信号は電流信号であり、
前記比は前記電流信号の関数として検出され、
前記方法はさらに、
前記電流信号の平方および前記比から積を形成するステップと、
前記積と前記電流信号との相互関係における極大から飽和電流を判定するステップとを含む、請求項11または12に記載の方法。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の装置(10;210)の、電源用またはトランス用の使用であって、
巻線(14;214)が形成された監視対象の前記磁気コアは、前記電源または前記トランスにおけるインダクタンスを形成する、使用。
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