线圈装置及包括其的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种特别用于在牵引应用中使用用于提供感应性的线圈装置(1)，其包括：用于提供感应性的线圈(2)；特别由软磁材料制成用以围绕线圈(2)引导磁场的磁壳(3)；以及磁壳(3)内的内部容积(5)，其填充有绝缘液体，以使线圈(2)至少部分地浸入在绝缘液体中。
【专利说明】
线圈装置及包括其的系统
技术领域
[0001]本发明涉及电气装置，具体涉及用于此类电气装置的壳体。
【背景技术】
[0002]在许多电技术和电力电子装置应用中，转换器用于将来自电源如电气功率网的AC或DC电功率转换成AC或DC电压和/或电流，其对于待操作的负载或装置而言为所需的。
[0003]常规地，具有磁耦合的初级线圈和次级线圈的大型变压器单元施加在电网与负载之间，以提供AC/AC电力变换。在此类应用中，感应类型的扼流圈通常施加在负载与变压器的次级侧之间，并且可用作马达转换器中的LC滤波器的一部分。
[0004]最近，尤其是对于火车等中的牵引应用，与整流器组合的电网侧上的庞大的线路频率变压器单元由电力电子牵引变压器(PETT)替换，该电力电子牵引转换器单元以极大减小的重量和尺寸提供转换能力。此类AC牵引应用中的电力电子牵引变压器包括具有连接于电网的至少一个多层转换器的电力电子电路，并且使用中频变压器(MFT)来用于绝缘目的。因此，PETT也称为电力电子牵引转换器单元。电力电子牵引变压器的使用需要使用用于限制短路电流的电网侧上的输入扼流圈，以控制功率流并且使AC输入电流平滑。重要焦点在于输入扼流圈的重量和尺寸，它们可显著影响系统的总体重量和尺寸。
[0005]在牵引应用中，庞大的常规变压器收纳在填充有油的油容器中，以提供电绝缘和远离变压器的绕组的一致的热耗散。客户需要的潜在的辅助(多个)扼流圈的冷却可通过将(多个)扼流圈与变压器一起置于油容器中来容易地管理，而不需要显著地增大油容器的尺寸。
[0006]常规输入扼流圈具有带一定数量的绕组和空气芯的线圈。由于空气芯，感应性可保持不被其传送的电流影响，因此有效地限制了短路电流(如果需要)。线圈由磁壳包绕来围绕绕组引导由线圈产生的磁通量，从而防止傅科电流感生到油容器的壁中，并且实现了符合EMC规则。
[0007]和电力电子牵引变压器的使用一道的关于重量和尺寸的益处与另外需要其芯浸入在油中用于冷却和绝缘目的的庞大输入扼流圈矛盾。具体而言，以电力电子牵引变压器替换庞大的常规变压器将仍需要油容器容纳输入扼流圈。
[0008]因此，本发明的目的在于提供一种具有显著减小的重量和尺寸的油浸线圈装置，如，输入扼流圈。此外，本发明的目的在于避免对用于容纳线圈装置的完整油容器的需要。
【发明内容】
[0009]以上目的由根据权利要求1的用于与应用一起使用的电气线圈装置和根据权利要求12的系统实现。
[0010]本发明的优选实施例在从属子权利要求中指示。
[0011]根据第一方面，提供了一种用于与高压/大功率应用一起使用用于提供感应性的线圈装置，其包括:
[0012]用于提供感应性的线圈；
[0013]用以围绕线圈引导磁场的软磁磁壳；以及
[0014]磁壳内的内部容积，其填充有绝缘液体，，特别是油。
[0015]具体而言，线圈可浸入在绝缘液体油中。
[0016]线圈装置的一个构想在于将至少部分地包绕线圈用于在线圈的轴向端之间操作时引导由油产生的磁场的磁壳用作常规壳型线圈装置的油容器的壁或壳体。以该方式，线圈装置具有设在磁壳内的带一定数量的绕组的线圈。磁壳将线圈的一端与其相对端磁耦合。磁壳大致包围线圈，并且可为柱形形状，以使磁壳可形成用于保持油的容器，或者油容器可由磁壳包封。
[0017]作为第一效果，可实现的是线圈保持在油容积中而不需要包括磁壳的线圈装置浸入在其中的附加油容器。由此，显著的重量减轻首先通过省略附加油容器并且其次通过减少油量来实现，因为置入磁壳内部/由磁壳内部构成的用以保持油的外壳的容积远小于包绕电气线圈装置的磁壳的油容器的容积。
[0018]此外，内部容积可由磁壳形成。
[0019]可提供，磁壳具有端面，该端面覆盖有端盖以紧密地包封内部容积。因此，线圈装置的开口轴向端大致覆盖有磁壳的部分，其中磁壳的轴向端紧密地闭合，以使磁壳的内部容积可保持容纳在其中的油。
[0020]根据实施例，用于电连接线圈的端子可穿过端盖中的至少一个。
[0021]此外，端盖可由金属、绝缘材料或涂覆有绝缘材料的金属制成。
[0022]根据又一个实施例，内部容积可由被磁壳完全包封且容纳线圈的封壳形成，其中封壳由非磁性材料制成。
[0023]封壳还可由侧壁和覆盖线圈的端面的磁壳的部分形成。
[0024]此外，磁壳可由覆盖线圈的端面的第一部分和在线圈的至少一侧上连接第一部分的至少一个第二部分形成。
[0025]可提供，磁壳具有柱形本体，其具有垂直于线圈轴线的轴线。
[0026]根据又一个方面，提供了一种系统，其包括:
[0027]高压/大功率装置，特别是牵引变压器，以及
[0028]电连接于高压/大功率装置的以上线圈装置。
【附图说明】
[0029]本发明的优选实施例在以下描述中连同附图更详细描述，在该附图中:
[0030]图1a示出了具有开口面侧的线圈装置的透视图；
[0031]图1b示出了沿线A-A横跨线圈的轴向方向的截面视图；
[0032]图2示出了根据另一个实施例的线圈装置的透视图；以及
[0033]图3示出了线圈装置的透视图，其中磁壳的开口端以金属盖闭合。
[0034]部件列表
[0035]I线圈装置
[0036]2 线圈
[0037]3 磁壳
[0038]31磁壳的第一部分
[0039]32磁壳的第二部分
[0040]4 端盖[0041 ]5内部容积
[0042]6 封壳
[0043]7 端子。
【具体实施方式】
[0044]图1a和Ib分别示出了不具有端盖的线圈装置I的透视图和线圈装置I的截面视图。线圈装置I制造用于提供恒定的感应性，并且可用作例如用于高压/大功率应用的输入扼流圈，如与电力电子牵引变压器、常规变压器或任何其它电力电气布置组合。其它应用可将线圈装置I用作限流电抗器、平滑电抗器、谐波滤波器电抗器、阻尼电抗器、电力流动控制电抗器等。此外，线圈装置I可为独立装置，或者可为常规变压器布置或任何其它电气装置的功能部分，包括一个或更多个线圈2。
[0045]线圈装置I包括具有单层绕组的线圈2，例如，形成具有环形截面的柱形本体。在其它实施例中，线圈2可具有多层绕组，并且可为具有不同形状截面的柱形，如，正方形或矩形截面。
[0046]线圈2收纳和安装在磁壳3中，磁壳3具有软磁性质并且构造成在平行于线圈2的柱形本体的轴线的平面中包围线圈2。因此，磁壳3提供覆盖线圈2的柱形本体的端面的第一部分31，以及在至少两个侧表面上平行于线圈2的轴线延伸的第二部分32。作为优选，磁壳3形成具有其第一部分31和第二部分32并且具有两个开口端面的矩形盒。在其它实施例中，磁壳3可形成为具有非矩形截面或圆形截面的柱体。基本上，柱形磁壳3的轴线垂直于线圈2的柱形本体的轴线。
[0047]端面之间的磁壳3的长度大致可大于沿相同方向收纳在其中的线圈2的直径或大小，以使线圈2完全包封在磁壳3中。
[0048]磁壳3的开口端面以端盖4闭合，以便将油紧密地保持在由磁壳3和端盖4形成的内部容积5内。内部容积5填充有油。
[0049]线圈2安装在磁壳3内，使得绕组的外表面与磁壳3的壁的内表面间隔开，由此提供电绝缘。此外，线圈2填充有油以减小绝缘距离并且冷却绕组。当不存在穿过线圈的轴线的磁性材料时，感应性保持不被其传送的电流影响。
[0050]线圈2具有穿过端盖4中的一个的电端子7。
[0051]图2示出了包绕线圈2的柱形本体的紧密封壳6，其中油仅保持在紧密封壳6的容积内，以使磁壳3不与油接触。紧密封壳6使用线圈2的端面处的磁壳3的第一部分31的内壁来以其侧表面包围线圈2的柱形本体，以提供紧密填充油的容积，或者其可提供完全收纳容纳在磁壳3内的线圈2的闭合容器。封壳6的材料优选为非磁性材料，并且由绝缘材料制成或者相对于线圈2的绕组绝缘，如，通过涂层。
[0052]图3示出了闭合线圈装置I的透视图，其中磁壳3的端面以金属盖闭合，如，由铝制成的板，其可利用其它适合的附接手段软钎焊或附接到磁壳3的端面上。例如，另一种附接手段是在提供垫圈的情况下铆接。
[0053]此外，端盖4还可完全由绝缘材料制成，或者金属盖的表面可涂覆有绝缘材料，例如，环氧树脂。
[0054]磁壳3的紧密性可通过各种过程实现。例如，具有其闭合端面的磁壳3可浸到液体涂层中，如，环氧树脂或聚酯，这有助于加强壳的紧密性，或者液体涂层可倾倒到之前在磁壳3的面中的各个上产生的小厚度中空部中，随后固化涂层。
【主权项】
1.用于在牵引应用中使用用于提供感应性的线圈装置(I)，其包括: 用于提供感应性的线圈(2); 由软磁材料制成用以围绕所述线圈(2)引导磁场的磁壳(3);以及 所述磁壳(3)内的内部容积(5)，其填充有绝缘液体，以使所述线圈(2)至少部分地浸入在所述绝缘液体中。2.根据权利要求1所述的线圈装置(I)，其特征在于，所述线圈(2)至少部分地浸入在所述绝缘液体中。3.根据权利要求1或权利要求2所述的线圈装置(I)，其特征在于，所述内部容积(5)由所述磁壳(3)形成。4.根据权利要求3所述的线圈装置(I)，其特征在于，所述磁壳(3)具有端面，其覆盖有端盖(4)以将绝缘液体流体紧密地保持在所述内部容积(5)内。5.根据权利要求4所述的线圈装置(I)，其特征在于，用于电连接所述线圈(2)的端子(7)穿过所述端盖(4)中的至少一个。6.根据权利要求5所述的线圈装置(I)，其特征在于，所述端盖(4)由金属、非磁性材料、绝缘材料或涂覆有绝缘材料的金属制成。7.根据权利要求1或权利要求2所述的线圈装置，其特征在于，所述内部容积(5)由被所述磁壳(3)完全或部分地包围且容纳所述线圈(2)的封壳(6)形成。8.根据权利要求7所述的线圈装置(I)，其特征在于，所述封壳(6)包括非磁性和非导电的材料。9.根据权利要求7所述的线圈装置(I)，其特征在于，所述封壳(6)由覆盖所述线圈(2)的端面的所述磁壳(3)的侧壁部分形成。10.根据权利要求8中任一项所述的线圈装置(I)，其特征在于，所述磁壳(3)由覆盖所述线圈(2)的端面的第一部分(31)和在所述线圈(2)的至少一侧上连接所述第一部分(31)的至少一个第二部分(32)形成。11.根据权利要求9所述的线圈装置(I)，其特征在于，所述磁壳(3)具有柱形本体，其具有垂直于所述线圈轴线的轴线。12.系统，其包括: 牵引变压器，以及 特别用于在牵引应用中使用用于提供感应性的线圈装置(I)，所述线圈装置(I)包括: 用于提供感应性的线圈(2); 特别由软磁材料制成用以围绕所述线圈(2)引导磁场的磁壳(3);以及 所述磁壳(3)内的内部容积(5)，其填充有绝缘液体，以使所述线圈(2)至少部分地浸入在所述绝缘液体中，并且其中 所述线圈装置(I)电连接于所述牵引变压器。13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，提供了根据权利要求2至权利要求11中任一项所述的线圈装置(I)。14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述牵引变压器为电力电子牵引变压器，其具有带连接于电网的至少一个多层转换器的电力电子电路。
【文档编号】H01F27/02GK205487614SQ201521081957
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年12月23日
【发明人】L.格罗斯琼, S.古伯蒂, S.伊斯勒, T.朝德胡里
【申请人】Abb 技术有限公司