三相扼流圈的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种三相扼流圈(10)的磁芯(20)，所述磁芯具有第一、第二和第三磁性支柱(1，2，3)以容纳第一、第二或第三电相的第一、第二或第三电绕组(L1，L2，L3)，其中第一、第二和第三磁性支柱(1，2，3)星形地或三角形地设置。
【专利说明】
三相扼流圈
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三相扼流圈以及一种用于这种扼流圈的磁芯。
【背景技术】
[0002]电子意义的扼流圈是普遍已知的。所述扼流圈根据应用具有滤波作用。尤其在逆变器的输出端处，所述扼流圈用于:脉宽调制的电流在其馈送到供电网之前尽可能正弦形地伸展。相应地，在此，相应的扼流圈设置在逆变器和供电网之间，应当馈送到所述供电网中。
[0003]在三相系统的情况下，对于每相而言需要扼流圈。通常，将三相系统的这种扼流圈组合成三相扼流圈。对此，设有由堆叠的板组合的磁芯，所述磁芯例如具有数字显示器的8的外观。因此，存在彼此磁性连接的三个支柱，所述支柱分别容纳一个相的绕组。从绕组的电流在所述绕组的磁性支柱中得出的磁场部分地分别延伸穿过其余两个绕组的其余两个磁性支柱。以所述类型和方法，全部三个绕组进而全部三个相的磁场叠加。
[0004]所述例如八字形的磁芯具有极其高的导磁率，使得扼流圈的电特性基本上通过绕组来确定。
[0005]这种磁芯通过堆叠冲压板能够相对简单地制造。然而，不利的是，这种三相扼流圈不完全对称，因为两个线圈设置在各一个外部的磁性支柱上，相反地，线圈中的一个设置在这两个外部的支柱之间的磁性支柱上。由此，绕组的磁场、即尤其在两个外部的绕组一方和居中地位于其之间设置的绕组另一方之间的磁场能够不同。能够出现可能的杂散场并且对于中间的绕组有效的磁阻能够略小于分别对于两个外部的绕组有效的磁阻。
[0006]此外，这种三相扼流圈以三相系统为前提，其中电流的总和为零。换而言之，这种三相扼流圈以不应用或不需要中心线的系统为前提或者用在这种系统中。
[0007]从US 6，452，819中已知一种具有带有四个支柱的输出扼流圈的逆变器，其中四个支柱传递出自不对称的谐波中的不对称的磁通量。然而，三个第一支柱之内的不对称的问题不能由此解决。
[0008]德国专利商标局在优先权申请中检索到下述现有技术:DE 10 2008 031 296 Al、DE 10 74 146A.DE 750 987A、DE 412 872A、US 2 359 173A、DE 20 2010 008 961UUUS 2617 090A、US 4 099 066A、US I 157 730A 和 EP 0 602 926A1。
【发明内容】
[0009]因此，本发明基于下述目的:解决上述问题中的至少一个。特别地，应当实现一种改进的三相扼流圈，所述三相扼流圈也能够考虑三相系统的不对称的份额。至少应当发现一种替选的解决方案。
[0010]因此，根据本发明，提出根据权利要求1所述的用于三相扼流圈的磁芯。这种磁芯具有第一、第二和第三磁性支柱以容纳第一、第二或第三电相的第一、第二或第三电绕组，其中第一、第二和第三磁性支柱星形地或三角形地设置。
[0011]因此，存在三个尤其相同的磁性支柱，所述磁性支柱关于共同的中点星形地设置。特别地，这三个支柱彼此平行地并且平行于共同的纵向方向或纵轴线定向并且分别具有连接支柱，所述连接支柱在共同的中点处汇聚。因此，所述连接支柱关于所述中点星形地设置。所述连接支柱在此在俯视图中、即在沿着纵轴线的视界中大致设置成Y形。优选地，这三个连接支柱在俯视图中相互间成相同的角度、即相互间分别成120°。但是，原则上也能够设有不用的角度。相应地，三个磁性支柱、即也能够称作为主支柱的第一、第二和第三磁性支柱也围绕共同的中点均匀分布，即关于所述中点相互间分别以120°错开。
[0012]关于所述中点，三个主支柱星形地设置。如果将这三个主支柱直接通过三条假设线连接，那么形成三角形并且就此三个主支柱三角形地设置。即三个主支柱不以相互间成直线的方式设置。优选地，三个主支柱设置成，使得其形成假设的等边三角形的角点。
[0013]通过所述星形的或三角形的布置，能够实现三个主支柱彼此之间的类型和大小相同的磁性连接。三个主支柱都不占据特殊位置，如这在根据现有技术的中间支柱中是这种情况。所提出的构造现在能够实现在磁方面对称的扼流圈设计方案。
[0014]优选地，设有第四磁性支柱，并且第一、第二和第三支柱关于所述第四磁性支柱星形地设置。第四磁性支柱能够准备用于容纳第四绕组。第四磁性支柱优选比第一、第二和第三支柱更小地构成、即比主支柱更小地构成。第四支柱能够引导磁场，所述磁场能够由于三相系统的不对称性出现。尤其不对称的谐波属于此。相应地，与三相系统的电流的基本相的频率相比，在第四支柱中能够期望高频率的交变磁场。
[0015]因此尤其能够提出，第四支柱构成为铁氧体芯或铁氧体棒。这种铁氧体棒尤其适合于引导高频交变磁场。为了导出或继续处理这种不对称的分量，能够在第四支柱上设有绕组。
[0016]优选地，第一、第二和第三支柱和可能的第四支柱彼此平行地设置。这些支柱能够在两侧上分别经由三个大致Y形彼此连接的连接支柱连接成三相扼流圈的磁芯。只要存在，第四支柱在此设为中心支柱并且磁性地形成中点，而且在机械方面设为用于稳定地连接这两个Y形的连接支柱组。
[0017]有益的是，第一、第二和第三支柱相互间以相同的第一间距设置和/或相对于第四支柱以相同的第二间距设置，以便由此在机械和磁性方面形成对称性。
[0018]因此，优选地，第一、第二和第三支柱分别经由至少一个磁性的连接支柱、尤其分别经由两个磁性的连接支柱与第四磁性支柱连接。优选地，三个主支柱和第四支柱彼此平行地伸展并且连接支柱相对于其横向地、尤其与其成直角地伸展。
[0019]此外，根据一个实施方式提出:第一、第二和第三支柱磁性地彼此并联。优选地，它们也与第四支柱并联。在理想情况下，三个主支柱的三个磁场在第四支柱中由于所述并联而叠加成零。或者在第四支柱中在这种叠加的情况下仅得到下述不对称份额，所述不对称份额在第四支柱的可能的第四绕组中也能够作为相应的电流证实并且能够经由与零线的相应的互连或者以其他方式导出或者插入。
[0020]根据一个设计方案提出:第一和第二支柱形成第一磁路的一部分，第二和第三支柱形成第二磁路的一部分，并且第三和第一支柱形成第三磁路的一部分。在这三个磁路中的每个磁路中，能够相应地引导具有平均路径长度的磁场，其中第一、第二和第三磁路具有相同的长度，尤其具有分别引导的磁场的相同的平均路径长度。此外或替选地，所述磁路具有相同的磁阻，尤其对此不设有气隙。
[0021]每个所述磁路的相同的磁阻尤其通过下述方式得出:这三个磁路在应用相同材料的情况下全部具有相同的机械构造。相应地，由于具有相同材料的这种相同构造也能够证实下述特征:磁路具有相同的磁阻。
[0022]此外，根据本发明，提出一种三相扼流圈，所述三相扼流圈设有根据上述实施方式中的至少一个实施方式所述的三相扼流圈的磁芯。因此，这种三相扼流圈具有第一、第二和第三磁性支柱，其承载第一、第二或第三电相的第一、第二或第三绕组。因此，这种三相扼流圈能够实现通过所基于的磁芯实现的优点和选择。
[0023]优选地，第四磁性支柱承载第四绕组并且第四磁性支柱准备用于引导三相系统的非对称的磁分量。此外或替选地，第四绕组准备用于引导三相系统的非对称的电分量。特别地，所提出的解决方案实现对称的三相扼流圈，其中在第四支柱中出现的和/或在第四绕组中出现的可能的不对称分量不取决于三相扼流圈的可能的不对称性，而是反映三相系统的实际的不对称性。
[0024]尤其能够在变频器的输出端处使用这种三相扼流圈。尤其当借助这种三相扼流圈馈入到三相供电系统中时应如此。根据功能，通过这种逆变器、尤其通过在那里应用的IGBT出现不对称的负载，三相扼流圈结合所提出的第四支柱能够考虑到所述不对称的负载。尤其在与逆变器或换流器互连时，也能够应用这种三相扼流圈，所述逆变器或换流器产生零位电流，即在零线中的、即在除了三相导体之外的导体中的电流。
[0025]在这种应用中，通过控制变频器的阀、即半导体开关、例如IGBT最终在相应互连的三相扼流圈的第四支柱或者第四支柱的绕组中产生小的零位电流。至今为止，三相扼流圈本身也对不对称分量负有责任。因此，对称的尤其如所提出的星形的三相扼流圈引起:仅出现下述不对称电流，所述不对称电流实际上也通过逆变器、尤其通过控制阀或半导体开关产生。整体上，不对称性、即不对称分量变小，并且相应地，半导体开关、即IGBT的负载变得均匀进而变小。
[0026]避免在迄今的扼流圈的各个相上的非优化的、至少不均匀的电感分布。
[0027]除了 IGBT的可实现的均匀的负载之外，也能够实现:增大绕组的铜的冷却表面。特别地，在主支柱均匀分布的情况下对绕组的冷却也是均匀的。在根据三个支柱串联设置的现有技术的扼流圈中，在中间支柱进而在中间支柱的绕组中能够得到较差的冷却能力。
[0028]优选地，扼流圈的支柱分别以120°机械地错开。磁间距在支柱之间、即在主支柱之间优选是相同的。第四支柱能够由铁氧体棒或铁氧体芯构成，以便在那里考虑到具有小幅值的高频交变通量。
[0029]所示出的实施方式中的至少一个实施方式因此实现对称性、相同的电感值和由于更大的自由铜表面产生的更好的空气冷却。
[0030]能够避免不同的气隙在已知的扼流圈中的应用，以便由此实现各个磁路的至少磁阻的均匀化。
【专利附图】
【附图说明】
[0031 ] 下面，根据实施例参考所附的附图详细阐述本发明。
[0032]图1示出三相扼流圈的立体原理图。
[0033]图2作为原理图示出三相扼流圈的俯视图。
[0034]图3示意地示出具有示出的绕组的三相扼流圈的立体图。
【具体实施方式】
[0035]下面，相同的附图标记能够表示类似的、但是可能不相同的元件，以便更好地说明所存在的关联关系。尤其地，图1和2是原理略图，因此，所述原理略图可能能够在具体数值、例如具体尺寸的细节方面偏离所基于的主题进而也能够彼此偏离，而这对于所描述的主题没有意义。
[0036]图1示出具有磁芯20的三相扼流圈10。磁芯20具有第一磁性支柱1、第二磁性支柱2和第三磁性支柱3，这些磁性支柱也能够称作为主支柱1、2和3。此外，磁芯20具有第四磁性支柱4。
[0037]三个主支柱1、2和3分别经由上部的连接支柱6和下部的连接支柱8与第四支柱4连接。因此，三个主支柱1、2和3中的每个主支柱与两个其余的主支柱2、3或3、I或1、2中的每个支柱经由两个上部的连接支柱6和两个下部的连接支柱8连接。在任何情况下，在对称的机械设计和应用相同材料的情况下，三个主支柱1、2和3彼此间的连接和主支柱1、2和3与第四支柱4的连接是相同的。图1的全部支柱，即三个主支柱1、2和3、第四支柱和两个连接支柱6和8仅示意地作为线示出。实际上，三个主支柱1、2和3同样厚并且连接支柱6和8就其本身也是同样厚的。第四支柱4在任何情况下比主支柱1、2和3明显更薄。
[0038]此外，第一、第二和第三支柱承载第一、第二或第三绕组U、L2或L3，这些绕组也能够称作为主绕组，并且第四支柱承载第四绕组l4。主绕组U、L2、L3的尺寸设计成相同大的，并且第四绕组L4的尺寸能够设计成与三个主绕组1^上2、1^相比明显更小。特别地，第四绕组L4在线圈的数量方面和/或在每个线圈的传导横截面方面明显更小地构成。
[0039]优选地，三个主绕组L1、L2、L3分别连接在三相系统的一个相上。第四绕组L4能够连接在零线上。三个上部的连接支柱6分别以相互间成120°的角度的方式设置。这同样适用于三个下部的支柱8。同时，三个上部的连接支柱6的和三个下部的连接支柱8的长度是同样长的，并且三个主支柱1、2和3相应地彼此对称地并且在此尤其围绕第四支柱4星形地设置。
[0040]图2不意地不出图1的二相扼流圈10的俯视图。在此，也变得尤其清楚的是，二个上部的连接支柱6以相互间成相同角度、即相互间成120°的方式设置。相应地，得到三个主绕组U、L2、L3相互间的对称布置。在此，三个主绕组U、L2, L3机械地围绕第四绕组L4均匀地设置。图2尤其说明三个主支柱1、2和3的布置的星形形状，所述主支柱在此仅作为相关的上部的连接支柱6上的点示出。
[0041]图3示出三相扼流圈310、尤其是磁芯320的一个可能的具体设计方案的立体图。磁芯320具有第一、第二和第三磁性支柱301、302和303。这三个主支柱301、302和303中的每个主支柱都具有绕组U、L2和L3，然而所述绕组仅一定程度示意地示出，以便说明所需要的绕组空间或者总的来说说明所述绕组U、L2和L3所需要的空间需求。相应地可见:每个绕组LpL2和L3具有大量且相同的空间以用于放射热量。为此，尤其在绕组L1上可见大的放射面31，所述放射面以相同的大小和类型也存在于两个绕组L2和L3中，但是在图3中几乎不可见从而未设有附图标记。
[0042]此外，存在第四支柱304。第四磁性支柱304与连接中间件46连接。主支柱301、302和303分别借助上部的连接支柱306与中间的连接中间件46连接进而与第四支柱304连接。在扼流圈310的下侧上也得到相应的构造，但是这在图3中仅极其含糊地可见。扼流圈10、尤其是各个支柱301-304由此被组合，并且通过应用不同长度的堆叠的板也使相应的磁路闭合。通过板的相互搭叠，形成相应耐久的连接并且由此能够使期望的磁路闭合。
[0043]因此，提出对称的三相扼流圈10或310，所述三相扼流圈具有带有关于三相系统的对称布置进而对称特性的紧凑的结构。在机械的进而热学重要的构造方面，也相同地考虑这种三相系统的每个相。因此，可能的不对称的份额不通过所述三相扼流圈10或310产生，但是能够在第四磁性支柱4或304中考虑并且必要时能够导出至零线。
【权利要求】
1.一种三相扼流圈(10)的磁芯(20)，所述磁芯具有: -磁性的第一、第二和第三支柱(1，2，3)以用于容纳第一、第二或第三电相的第一、第二或第三电绕组(L1, L2, L3),其中磁性的所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)星形地或三角形地设置。
2.根据权利要求1所述的磁芯(20)，其特征在于，设有磁性的第四支柱(4)尤其以用于容纳第四绕组(L4),并且所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)关于磁性的所述第四支柱(4)星形地设置。
3.根据权利要求1或2所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三支柱(1，2,3)和可能的所述第四支柱(4)彼此平行地设置和/或第四支柱(4)或所述第四支柱(4)构成为铁氧体芯或铁氧体棒。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)相互间以相同的第一间距设置和/或相对于所述第四支柱(4)以相同的第二间距设置。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)分别经由至少一个磁性的连接支柱出，8)、尤其分别经由两个磁性的连接支柱(6,8)与磁性的所述第四支柱⑷连接。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三支柱(1，2，3)磁性地彼此并联。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的磁芯(20)，其特征在于， -所述第一和第二支柱(I，2)形成第一磁路的一部分， -所述第二和第三支柱(2，3)形成第二磁路的一部分， -所述第三和第一支柱(3，I)形成第三磁路的一部分， -所述第一、第二和第三磁路具有相同的长度，尤其是分别要引导的磁场的相同的平均路径长度和/或 -具有相同的磁阻。
8.—种三相扼流圈(10)，所述三相扼流圈具有根据上述权利要求中的任一项所述的磁芯(20)，其特征在于，所述第一、第二和第三磁性支柱(1，2，3)承载第一、第二或或第三电相的第一、第二或第三电绕组(L1, L2, L3)。
9.根据权利要求8所述的三相扼流圈(10)，其特征在于，磁性的第四支柱(4)或磁性的所述第四支柱承载第四绕组(L4)并且磁性的所述第四支柱(4)准备用于引导三相系统的不对称的磁性分量和/或所述第四绕组(L4)准备用于引导三相系统的不对称的电分量。
10.根据权利要求7或8所述的三相扼流圈(10)，其特征在于， -所述扼流圈连接在逆变器的输出端上，并且 -所述第四绕组连接在零线上。
11.根据权利要求7至9中的任一项所述的三相扼流圈(10)，其特征在于，所述第四支柱构成为铁氧体棒。
12.根据权利要求7至10中的任一项所述的三相扼流圈(10)，其特征在于，磁性的所述第四支柱与主支柱相比更短地构成。
13.一种适合于将电流馈送到供电网中的装置，所述装置包括: -逆变器，和 -设置在所述逆变器和所述供电网之间的三相扼流圈，其中 -所述三相扼流圈(10)根据权利要求7至11中的任一项构成，并且磁性的所述第四支柱(4)和所述第四绕组(L4)准备用于引导三相系统的不对称的电分量。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第四绕组连接在零线上。
【文档编号】H01F3/10GK104285263SQ201380024218
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2012年5月7日
【发明者】沃伊切赫·京格尔 申请人:乌本产权有限公司