JP2023509804A - 電源をインダクタに接続するためのデバイス - Google Patents

Abstract

電源（９）をインダクタ（１０）に接続するためのデバイス（３０）であって、導電性材料で作られ、任意の数のコンデンサ（７）が電気的に接続された少なくとも３つの接続プレート（１１～１４、２０）を備え、接続プレートが、並列、直列、または直並列構成で電源とインダクタとの間の電気的接続を可能にし、少なくとも２つの接続プレートが実質的に９０°曲がり、それぞれが、互いに実質的に垂直である２つのハーフプレート（３１～３８）を形成し、各ハーフプレートが異なる接続プレート（１１～１４、２０）に電気的に接続されていることを特徴とする、デバイス（３０）。

Description

本発明は、誘導加熱装置の発振回路に使用されるコンデンサを設置するためのデバイスに関する。

（本発明によって対処される技術的課題）
発振回路にコンデンサを設置するためのデバイスは、コンデンサが設置される、導電性材料、典型的には銅で作られた接続プレートを備える。複数のコンデンサが通常、プレート上に設置され、その数は、その単位キャパシタンス、求められる総キャパシタンス、および発振回路の電気的特性（電圧、電流、および周波数）に関連付けられている。

電流コンデンサ設置デバイスは、典型的には、直並列構成のために図１に概略的に示されるように、接続プレートを並列（インライン構成）に提供する。この図、並びに図３、図７、図９、及び図１１に基づく設置原理の理解を助けるために、寸法は比例しておらず、プレート間の間隔が大きく強調されている。この図では、４つの接続プレート１、２、３、４が平行に配置されており、２つの外側プレートと、同じ平面上に配置されている２つの中央プレートとを含む。したがって、デバイスは、２つの絶縁プレートを含む。この例、及びこの断面図では、２つのコンデンサ７が、第１の外側プレート１上に固定され、もう一つが、第２の外側プレート４上に固定されている。２つの中央接続プレート２、３は、２つの外側プレート１、４の間に配置されている。絶縁プレート５、６は、例えば、テフロン（登録商標）で作られ、外側接続プレートと中央接続プレートとの間に配置されている。デバイスの長手方向図（図示せず）では、複数のコンデンサが接続プレート１および４の高さにわたって接続され、コンデンサの数は設置の特性に関連付けられている。コンデンサは、接続プレート上に固定されるための手段、例えば、ネジで取り付けるためのネジ穴、および例えばネジ式の電気的接続ロッド８を備える。接続プレートは、上記電気的接続ロッドが通過することを可能にするために、コンデンサの電気的接続ロッドに沿った穴を備える。接続プレートの穴の直径は、コンデンサのロッドとそれが固定されているプレートとの間を電流が通過するのを防ぐのに十分な大きさとなるように、電気的接続ロッドの直径に応じて選択され、したがって、電気的絶縁距離を保証する。コンデンサの電気的接続ロッドの長さは、それが別の接続プレートへの接続を可能にするようなものである。この例では、外側プレート１、４のコンデンサは、ナットによって中央プレート２、３に電気的に接続される。外側プレートは、上記ナットとナットを固定するためのキーとが通過できるようにするために、コンデンサの電気的接続ロッドに沿った穴を備える。電源９は、プレート１及び２に電気的に接続され、インダクタ１０は、プレート３及び４に電気的に接続される。図２は、図１からの直並列構成のこの例に対応する電気回路図を示す。

このタイプのインライン構成では、２つの外側プレート１、４は、中央プレート２、３および電気絶縁プレート５、６の存在によって分離される。

このタイプの構成の欠点は、次のとおりである。

２つの外部接続プレート間の広い間隔に起因する大きな自己インダクタンスの発生（プレート間の間隔が大きくなると、この自己インダクタンスは増加する）。

この自己インダクタンスは電気的損失を生じさせ、したがって効率を低下させるとともに、接続部に流れる電流により磁場が生じ、接続プレートを加熱するため、より大きな冷却を必要とする（電気的損失のイメージ）。

オペレータが設置およびメンテナンスのためのさまざまなコンポーネントにアクセスできるようにすることは、しばしば複雑である。

本発明の第１の態様によれば、電源をインダクタに接続するためのデバイスが提案され、導電性材料で作られ、任意の数のコンデンサが電気的に接続される少なくとも３つの接続プレートを備え、接続プレートは、並列、直列、または直並列構成で電源とインダクタとの間の電気的接続を可能にし、少なくとも２つの接続プレートが実質的に９０°曲がり、それぞれが、互いに実質的に垂直である２つのハーフプレートを形成し、各ハーフプレートが異なる接続プレートに電気的に接続されることを特徴とする。

１つの可能性によれば、３つの接続プレートのうちの１つは、実質的に真っすぐであってよく、２つの異なる接続プレートに電気的に接続されてよい。

別の可能性によれば、デバイスは、実質的に９０°曲がった４つの接続プレートを備えてよく、それぞれが、互いに実質的に垂直な２つのハーフプレートを形成し、各ハーフプレートは、異なる接続プレートに電気的に接続され、アセンブリは、断面図において実質的に十字形状を有する。

同じ接続プレートの２つの接続ハーフプレートは、絶縁材料で作られ、実質的に９０°曲がった少なくとも１つのプレートによって、別の接続プレートの２つの他の接続ハーフプレートから分離され得る。

有利には、接続プレートは、冷却液が循環する冷却チャネルを備え得る。

本発明の第２の態様によれば、誘導加熱装置が提案され、電源およびインダクタを備え、電源とインダクタとの間の電気的接続が、本発明の第１の態様による少なくとも１つのデバイス、またはその改善のうちの１つ以上によって生成されることを特徴とする。

本発明は、接続部内のインダクタンスを無視できるレベルに低減し、その結果、接続部内を循環する電流によって生じる磁場を低減することを可能にする。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろうが、その理解のために添付図面を参照されたい。
コンデンサの直並列構成のための、従来技術による接続プレートのインライン構成の概略断面図である。 図１の直並列構成に対応する電気ブロック図の概略図である。 コンデンサの直並列構成のための、本発明の実施形態による接続プレートの十字形構成の概略断面図である。 図３の直並列構成に対応する電気ブロック図の概略図である。 コンデンサの直並列構成のための、本発明の実施形態による接続プレートの十字形構成の第１の視点からの概略３次元図である。 第２の視点からの図４からの十字形構成の概略３次元図である。 コンデンサの並列構成のための、本発明の実施形態による接続プレートの十字形構成の概略断面図である。 図７の並列構成に対応する電気ブロック図の概略図である。 コンデンサの直列構成のための、本発明の実施形態による接続プレートの十字形構成の概略断面図である。 図９の並列構成に対応する電気ブロック図の概略図である。 コンデンサの直並列構成のための、本発明の実施形態による接続プレートのＴ字形構成の概略断面図である。 図１１の構成に対応する電気ブロック図の概略図である。 ここに直並列構成で示される、図１１からの接続プレートのＴ字形構成の代替実施形態の概略断面図である。 ここに並列構成で示される、図１３による接続プレートのＴ字形構成の代替実施形態の概略断面図である。 本発明の例示的な用途の縦断的概略図である。

以下に説明される実施形態は本質的に限定されないため、説明される特徴の選択のみを含む本発明の変形例を特に考慮することが可能であるが、この特徴の選択は、技術的利点を付与する、または従来技術から本発明を区別するのに十分である。この選択は、構造の詳細を含まない、あるいはこの部分だけで技術的利点を付与するのに十分であるか、または従来技術から本発明を区別するのに十分である場合、構造の詳細の一部のみを含む、少なくとも１つの好ましい機能的特徴を含む。

残りの説明では、同一の構造または類似の機能を有する要素を同一の参照によって指定する。

図３は、断面において、本発明の一実施形態による直並列構成のための接続プレートの構成を概略的に示す。したがって、図４に示されるこのための基本的な電気回路図は、図２に示されるものと同様である。この図からわかるように、４つの接続プレート１１、１２、１３、１４は直角に曲がっており、アセンブリは断面図において実質的に十字を形成する。したがって、接続プレートは、絶縁プレート１５、１６の厚さだけ離間されており、外側プレートの間には接続プレートが配置されていない。したがって、２つの接続プレート間の距離は、プレート間に電気的絶縁を提供するために必要な絶縁プレートの厚さに関連付けられた厳密な最小値に減少される。ここでも、デバイスの長手方向図（図示せず）では、複数のコンデンサが接続プレート１１および１２の高さにわたって接続され、コンデンサの数は設置の特性に関連付けられている。

このタイプの構成の利点は、次のとおりである。

接続プレート間の距離の減少による最適な電気的補償による無視できる自己インダクタンス、
これは非常に少ない電気的損失を生み出し、非常に良い効率をもたらす。

接続部に流れる電流によって生じる弱い磁場は、接続プレートにほとんど加熱をもたらさないため、冷却をほとんど必要としない。

設置とメンテナンスのためにオペレータは様々なコンポーネントに簡単にアクセスできる。

最適な電気的バランス。

有利には、絶縁プレート１５、１６はまた、直角に曲がり、したがって、真っすぐなプレートの使用から生じるであろう十字の中心における電気アークのリスクを防止する。実際、図３に示されるように、曲がった絶縁プレートは、十字の中心における絶縁材料の完全な連続性を保証するが、真っすぐなプレートは、十字の中心の交差における絶縁材料の不連続性をもたらし、したがって、絶縁材料が不十分であり得る点、すなわち２つのプレートの接合部における漏れ経路のリスクを生じさせる。絶縁プレートの９０°の曲げを容易にするために、曲げがより困難になる単一プレートの代わりに半分の厚さの２つのプレートを使用することが有利であり得る。したがって、例えば、２ｍｍの厚さのプレートの代わりに、１ｍｍの厚さを有する２つのテフロン（登録商標）プレートを使用することが可能である。

図５および６は、長手方向図において、２つの異なる視野角から、本発明による十字形および直並列構成の形状の接続プレートを有するコンデンサ設置デバイスの別の例を示す。これらの図の三次元図面では、構成要素の寸法比率は、図１及び３よりも現実に近い。アセンブリは、８つのコンデンサのセットを含む。これらは冷却水の流れによって冷却される。この目的のために、各コンデンサは、冷却水供給のための第１の接続部１７と、水出口のための第２の接続部１８とを備える。コンデンサはすべて、同じ冷却水回路に直列に接続することができ、あるいは個別に、またはコンデンサのグループで接続することができ、各グループは、冷却回路に並列に接続される。コンデンサは、導電性材料、例えば、銅で作られたベースを含み、それによって、４本のネジ１９によって接続プレートに固定される。これにより、接続プレートとコンデンサとの間に電気的な連続性が生じる。コンデンサは、上記コンデンサが締め付けられたナット２１によって別の接続プレートと電気的に接続するためのネジ式ロッド８を備える。接続プレートは、冷却水が循環する冷却チャネル２２を備える。接続プレートの加熱が限られているため、冷却チャネルは、図５および６からわかるように、プレートの表面の一部、すなわち電流が最も強い部分を覆うのみである。コンデンサはまた、その水冷ベースにより、接続プレートの冷却に寄与する。このチャネル２２は、冷却水供給のための第１の接続部２３と、水出口のための第２の接続部２４とを備える。接続プレートの冷却チャネル２２はすべて、同じ冷却水回路に直列に接続されてもよく、またはそれらは並列に接続されてもよい。接続プレートの冷却チャネル２２は、コンデンサと同じ冷却水回路上に直列に接続されてもよく、または別個の回路上に接続されてもよい。接続プレート１１および１２は、２つのコンペンセータ７を介して、および図６に見えるシャントリング２５を介して電気的に接続される。この冷却されたリングは、コンデンサのように４つのネジによってプレート１１上に固定され、それはまた、それが締め付けられたナット２７によってプレート１２と電気的に接続するためのネジ式ロッド２６を備える。コンデンサ７またはリング２５を介した接続プレート間の電気的接続により、直並列タイプの構成から直列構成または並列構成への移行が容易に可能となる。

図７は、平行構成を有する十字の形状で設置された４つの接続プレートを含む本発明の別の実施形態を示す。この断面図では、この例は、コンデンサ７および２つのシャントリング２５を含む。ここでも、長手方向に配置されたコンデンサ及びリングの総数は、所望の特性に依存する。等価電気回路図を図８に示す。

図９は、直列構成を有する十字の形状で設置された４つの接続プレートを含む本発明の別の例示的な実施形態を示す。この断面図では、この例は、２つのコンデンサ７を含む。ここでも、長手方向に配置されたコンデンサ及びリングの総数は、所望の特性に依存する。等価電気回路図を図１０に示す。

図１１は、３つの接続プレートを含む「Ｔ」の形状の本発明の別の例示的な実施形態を示す。この設定では、接続プレート１１、１２のうちの２つは９０°曲がり、３番目２０は真っすぐである。直並列での等価電気回路図を図１２に示す。特に、可能な限り最小限に減少した各対の接続プレート間の距離に起因して、本発明のすべての利点を保持する。

図１３に示される代替実施形態では、曲がったプレート１１、１２は、２つの部分、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂで形成される。それらは、ネジとナットによって互いに固定されている。この設定により、直列のコンデンサを簡単に取り外すことができるため、並列構成のみに移行することができる。これは、使用中に柔軟性が必要な用途（電源－インダクタ－部品の適合の変更）を対象としており、非常に多様な部品が加熱されている場合に必要となる場合がある。直並列構成から並列構成への移行のために、部品１１ａ、１２ａを取り外す。それらは、図１４に示すように、ネジ及びボルトによって固定された接続ピース２８に交換される。

本発明は特に、以下の条件に適用される。

周波数：中周波数（１５ｋＨｚ～２ＭＨｚ）
入力電圧：通常１ｋＶ未満
出力電圧：最大８ｋＶ（電圧上昇）
出力電流：最大５０ｋＡ
設置デバイス用電力：＞１００ｋＷ

図１５は、正面図において、連続アニーリングライン内の移動する金属ストリップを加熱することを意図するインダクタに電源を接続するための本発明の例示的な適用を概略的に示す。必要な電力を装置に伝達するために、電源９とインダクタ１０との間の接続は、本発明による十字形構成の４つのデバイス３０によって生成され、その特徴は以下の通りである。

直並列構成
コンデンサ数：７２（１８個のコンデンサのうち４個のモジュール）
供給電圧：５００Ｖ
出力電圧：２５００－３０００Ｖ
出力電流：４０ｋＡ
無効電力：４ＭＷ

図１５からわかるように、本発明の実装は、加熱装置のコンパクトな設置を可能にし、真っすぐな接続プレートの排除によるコンデンサ設置デバイスのコンパクトさのおかげで、電源とインダクタとの間の距離が制限される。

容易に理解されるように、本発明は、説明されたばかりの例に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく、これらの例に多数の修正をなし得る。加えて、本発明の様々な特徴、形態、変形、及び実施形態は、それらが互換性がない、または互いに排他的でない限り、様々な組み合わせで一緒にグループ化され得る。

Claims (6)

1. 電源（９）をインダクタ（１０）に接続するためのデバイス（３０）であって、導電性材料で作られ、任意の数のコンデンサ（７）が電気的に接続された少なくとも３つの接続プレート（１１～１４、２０）を備え、前記接続プレートが、並列、直列、または直並列構成で前記電源と前記インダクタとの間の電気的接続を可能にし、少なくとも２つの接続プレートが実質的に９０°曲がり、それぞれが、互いに実質的に垂直である２つのハーフプレート（３１～３８）を形成し、各ハーフプレートが異なる接続プレート（１１～１４、２０）に電気的に接続されていることを特徴とする、デバイス（３０）。
2. 前記３つの接続プレート（１１～１４、２０）のうちの１つ（２０）が、実質的に真っすぐであり、それが２つの異なる接続プレート（１１～１４）に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス（３０）。
3. 実質的に９０°曲がった４つの接続プレート（１１～１４）を備え、それぞれが、互いに実質的に垂直である２つのハーフプレート（３１～３８）を形成し、各ハーフプレートが異なる接続プレート（１１～１４、２０）に電気的に接続され、断面図において実質的に十字形状を有する、請求項１に記載のデバイス（３０）。
4. 同じ接続プレート（１１～１４）の２つの接続ハーフプレート（３１～３８）が、絶縁材料で作られ、実質的に９０°曲がった少なくとも１つのプレートによって、別の接続プレート（１１～１４）の２つの他の接続ハーフプレート（３１～３８）から分離されていることを特徴とする、請求項３に記載のデバイス（３０）。
5. 前記接続プレート（１１～１４）が、冷却液が循環する冷却チャネル（２２）を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のデバイス（３０）。
6. 電源（９）およびインダクタ（１０）を備える誘導加熱装置であって、前記電源と前記インダクタとの間の前記電気的接続が、請求項１から５のいずれか１項に記載の少なくとも１つのデバイス（３０）によって生成されることを特徴とする、誘導加熱装置。

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