专利名称：用于变频器的扼流装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于变频器的扼流装置。
背景技术：
变频器例如是用于对电动机或者其他负载进行控制的设备。举例 来说，例如可借助于变频器可靠地实现对电动机进行控制，从而电动机可准 确地执行关于期望速度或扭矩的指令。—个或多个扼流装置典型地与变频器相关。在变频器中可能使用 的或者与此相关的这种扼流装置的例子包括输入扼流圏和输出扼流圈。变频器的输入扼流圈是连接在馈送网络和变频器的整流器(例如 交流电桥)之间的过滤设备，该过滤设备用于降低从该网络取得的电流的失 真、并且保护变频器的交流电桥的分量不受到干扰以及使之免于受到来自馈 源网络方向的电压峰值的影响。此外，输入扼流圈可用于使变频器的电磁辐 射减弱。在多个二极管桥的情况下，每一个二极管桥典型地具有其自己的输 入扼流圈。变频器中可能的输出扼流圈依次连接在变频器的反相器与其馈送 的装置(负载)之间。变频器的输出扼流圈更好地限制了变频器的输出电压 的衍生，因此保护变频器所馈送的装置。当所馈送的装置是电动机时，输出 扼流圏保护电动机的绕组不受到部分放电，并且限制了由于变频器的脉冲形 式的三相输出电压所生成的共模电压在电动机中所引起的承载电流。根据反 相器的结构，用作其输出扼流圈的扼流装置在每个阶段包括一个或多个单独 的扼流线圈。例如在大电流反相器组件中，为大家熟知的是将多个开关元件 并联以实现所需的载流容量，由此反相器在每个阶段包括多个输出分路，每 一个输出分路配备有输出扼流圈。在现有技术的用于变频器的扼流装置的解决方案中，以类似于平 面的方式平行放置扼流装置的绕组。该现有技术解决方案的问题在于通过扼
5流装置诸如空气这样的冷却剂的流动是不受控制的；在^Mv而遭遇到的电阻最 小的情况下冷却剂流动更快。虽然如此，但是例如对包括三个并联绕组的扼 流装置的一个或多个绕组的冷却仍然不足，或者至少需要冷却剂不均衡地高 流动性。此外，不同绕组所受到的热应力是不均匀分布的。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种装置以便可解决上述问题或者至少 緩减该问题。本发明的目的是由用于变频器的扼流装置实现的，其特征在于 独立权利要求1中所述的。在从属权利要求中对本发明的优选实施例进行了 描述。
即，采用这样一种用于变频器的扼流装置，包括三个绕组(ll， 12, 13),所述三个绕组(11， 12， 13)分别由缠绕在三个大体平行的轴(A， B, C)上的导线组成，所述绕组彼此构成三角形放置，从而当从所述绕组 的轴的纵向上来观察所述扼流装置时，所述绕组的轴位于所述三角形的顶 点，其特征在于所述扼流装置还包括环绕着所述绕组的外壳(1)，用 于将冷却剂收纳至所述外壳内部的至少一个开口 (20， 21， 22， 23, 24， 25， 26)的第一端部(3A)，和用于将冷却剂从所述外壳排出的至少一个开口 的第二端部(3B),以及所述外壳包括中间部分(2)，该中间部分与所述 三角形排列的所述绕组(11、 12、 13)的面向外的绕组表面相适应，从而在 所述外壳的所述中间部分与所述绕组的面向外的表面之间留有空隙，所述空 隙可使所述冷却剂通过所述绕组在所述外壳的中间部分与所述绕组之间流 动，并且所述第一端部与第二端部之间的所述外壳的轴(D)大体上与所述 绕组的轴相平行。
所述三角形大体上是等边三角形、等腰三角形、或者不规则的三角形， 所述绕组的轴(A， B, C)位于在所述三角形的顶点上。
所述外壳(1)包括第一端部(3A)，所述第一端部具有用于通过所 述绕组导引所述冷却剂被收纳进所述外壳的多个开口 (21, 22， 23, 24， 25, 26);和第二端部(3B)，所述第二端部具有用于导引流经所述绕组的所 述冷却剂多个开口 。
所述外壳(1)还包括中部(4),所述中部与所述三角形排列的所述绕组(ll、 12、 13)的面向内的绕组表面相适应，/人而在所述外壳的所述中部 和所述绕组的面向内的表面之间留有空隙，所述空隙使所述冷却剂在所述外 壳的中部与所述绕组之间流动。
所述外壳(1)包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括第一端部 (3A)和中间部分的部分(2A)，以及所述第二部分包括第二端部(3B) 和中间部分2的部分(2B),所述第一部分与第二部分互连。
每一个绕组包括具有至少一个极(31, 32， 33)的芯，所述绕组的导线 (11， 12， 13)围绕所述至少一个极(31, 32， 33)缠绕。
所述第一端部和第二端部(3A， 3B)包括用于收纳所述极(31， 32, 33)的端部并且用于使其紧固的开口 (24, 25， 26)。
所述极(31, 32， 33)是磁性材料制成。
所述绕组的所述极(31， 32, 33 )的端部在所述扼流装置的每一个端部 (3A, 3B)与磁性材料的磁轭互连。
所述外壳(1)至少部分是非金属材料或者轻金属材料。所述冷却剂是 空气。
所述扼流装置包括将所述扼流装置放置于变频器的气流通道中或者将 所述扼流装置连接至变频器的气流通道的装置，从而通过用于收纳所述冷却 剂的所述一个或多个开口 (20， 21， 22， 23， 24, 25， 26)，所述气流通道 中流动的所述空气至少部分地被传导至内部。
所述扼流装置包括用于通过收纳冷却剂的所述一个或多个开口 ( 20, 21 ， 22, 23， 24， 25， 26 )将空气吹入至所述^t厄流装置的内部的一个或多个风扇 (10)。
所述扼流装置包括三相扼流圏。或者所述扼流装置包括三个单相的扼流 圈。所述扼流装置是变频器的输入扼流圈。或者所述扼流装置是变频器的输 出4厄流圈。本发明的基本思想是该扼流装置的绕组相对于彼此是三角形方式 的，即偏离平面，从而当以绕组轴的纵向上观察"fe流装置时，绕组轴构成了 该三角形的顶点，并且在该^阮流装置上包括环绕该绕组的外壳，在端部之间 的外壳的轴大体上与绕组轴相平行。本发明用于变频器的扼流装置的优点在于，就;波此而言纵向的绕
7组轴的位置偏离平面，以及围绕绕组的外壳可对穿过该绕组的诸如空气这样
的冷却剂的循环进行控制。本发明易于以简单结构实现对扼流装置的绕组进 -f亍均匀冷却。
在下文中，参考附图，结合优选实施例对本发明进行更详细地描 述，在附图中
图1示出了本发明用于变频器的扼流装置的实施例的透视图； 图2示出了本发明用于变频器的扼流装置的实施例的端部； 图3示出了本发明用于变频器的扼流装置的实施例从其端部3A顺着轴 A、 B、 C和D方向来观察；以及
图4示出了本发明用于变频器的扼流装置实施例的横截面。
具体实施例方式图1示出了本发明变频器的扼流装置实施例的透视图。应当注意 的是，本发明的实施并不局限于任何给定类型的变频器。变频器的馈送，或 者可控制的负载类型，或者诸如电压电平或者相数这样的之间的接线，对于 本发明的基本思想不会有任何影响。这就是为何在下文中没有更详细地描述 变频器的结构。另外，例如该扼流装置包括三相扼流圈或者三个单相扼流圈。 此外，该扼流装置可以是变频器的输入扼流圈或者变频器的输出扼流圈。但 是，本发明并不局限于这些例子，而是还可应用其他类型的变频器扼流圈。图1所示的变频器的扼流装置包括三个绕组，这些绕组是由缠绕 在各自对应的三个基本平行的轴A、 B、和C上的导线所构成的。图1中未 示出该绕组。该扼流装置还包括围绕着绕组的外壳1、该外壳1具有第一端 部3A和第二端部3B,该第一端部3A配备有用于将冷却剂收纳至外壳1内 部的开口 、以及该第二端部3B配备有用于将冷却剂A/v外壳1排出的开口 。 第一端部与第二端部之间的外壳的轴D基本上与绕组的轴A、 B和C平4亍。图3示出了从其端部3A顺着轴A、 B、 C和D方向来观察的图1 所示的实施例的变频器的扼流装置。绕组ll、 12、 13三者之间形成三角形 放置，从而当以图3所示的方式从绕组的轴A、 B和C的纵向上来看扼流装置时，绕组的轴A、 B和C位于三角形的顶点上，即换句话说，如图3中的 虚线所示，在轴A、 B和C的投影点之间的划线构成了三角形。在图3所示 的实施例中，三角形基本上是等边三角形，但是绕组ll、 12和13的轴A、 B和C位于其顶点的三角形还可以是等腰三角形或者不规则的三角形。本发明实施例变频器的扼流装置的外壳1包括中间部分2，该中 间部分2与三角形排列的绕组11、 12和13的面向外的绕组表面相适应，于 是在外壳的中间部分与绕组的外周形成的表面之间留有空隙，该空隙可使冷 却剂在外壳的中间部分与绕组的外表面之间流动。图4示出了图1的扼流装 置的中间部分2的横截面。该图示出了在外壳1的中间部分2的内表面与绕 组ll、 12和13的表面之间如何留有空隙，该表面是沿着三角形排列的外周 形成的，即在基本上为四边形的绕组的情况下，该表面是每一个绕组的三侧 的表面，这三个侧表面是沿着三角形排列組成的绕组面向外，外壳的中间部 分2与绕组11、 12和13的4黄截面的星形外部4仑廓相适应。应该注意的是， 虽然在图4的例子中，绕组ll、 12、 13与外壳的中间部分2的内表面不接 触，但是例如还可能的是绕组面向外的侧面之间的角可与中间部分2的内表 面相接触，用以支撑该结构。还可能的是在绕组ll、 12和13与外壳的中间 部分2之间使用某种类型的支撑块，从而冷却剂可充分循环。保持在外壳l 的中间部分2的内表面与三角形排列的绕组11、 12、 13的面向外的表面之 间的空隙的大小是依具体情况而定，并且受到本发明所应用的系统的影响， 但是一般地说，该空隙最好是尽可能的窄，以便使冷却剂的流动尽可能靠近 要冷却的绕组。另一方面，太窄的空隙会引起对冷却剂循环的过高阻力，从 而例如在空隙的尺寸中必须考虑可用冷却剂循环的效果。优选地是，整个空 隙的尺寸尽可能地相等，以对绕组进行均匀冷却。此外，本发明实施例变频器的扼流装置的外壳1包括第一端部3A 和第二端部3B，第一端部3A具有多个开口 21、 22、 23、 24、 25以及26, 这些开口21、 22、 23、 24、 25以及26用于将穿过绕组11 、 12和13待收纳 的冷却剂导引至外壳l内；该第二端部3B也具有用于对流过绕組的冷却剂 进行导引的多个开口。图2示出了端部3A以及其中的开口 21、 22、 23、 24、 25和26。根据绕组的结构，开口21、 22和23将冷却剂导引至绕组11、 12 和13的面向内的侧面之间，导引进围绕着绕组的开口 24、 25和26,和/或者导引进绕组内部。应当注意的是，在不偏离本发明的基本思想的情况下，
开口的形状、数目、以及大小可与图中所示有显著差异。端部3B优选地包 括与该图中所示的端部3A中的那些开口相对应的开口。图l和2的实施例 所示的端部3A和3B还包括部分圆柱形环(collar),该扼流装置通过该圆 筒形环，例如可更容易地与冷却剂流动通道等等此类相连。在这种情况下， 冷却剂通过端部3A的环中的开口 20而收纳至^^流装置中，并且还通过开 口 21至26将其分配给绕组。类似地，从绕组排出的冷却剂穿过端部3B的 环部分。还可行的是，端部3A和3B根本不包括这种环部分；用来替代的 是，冷却剂直接通过端部3A的开口 21至26而收纳在扼流装置中，并且通 过端部3B中的相应开口从中排出。端部3A和3B的至少一个边优选地是平 坦的形状，由此比较容易将扼流装置紧固至平坦的表面上。用作支撑脚的支 撑部分31还与端部3A和3B相连。此外，该扼流装置还可包括便于紧固的 其它支撑和紧固件。其它支撑和紧固件可包括使螺钉或者夹钳紧固的紧固突 缘(图中未示出)。在图4所示的实施例中，外壳1优选地包括中部4，该中部与三 角形排列的绕组ll、 12和13面向内的绕组表面相适应，即在四边形绕组的 情况下，基本上与面向外壳的中间轴D的每个绕组的侧表面相适应，从而 在外壳的中部4与面向内的绕组表面之间留有空隙，该空隙可使冷却剂在外 壳的中部与绕组之间流动。该中部4用于以可控的方式控制冷却剂的流动更 加靠近需冷却的绕组ll、 12和13的面向内的表面。该中部4可以是封闭结 构或者中空结构，正如图中示出了其中之一的空心结构，该空心结构的中部 可通过端部3A与3B的开口 21、 22和23之间的中心部件，在该中部的端 部封闭。根据本发明实施例，外壳1可由两个互连的部件组成，其中一个 包括第一端部3A和中间部分2的部分2A，另一个包4舌第二端部3B和中间 部分2的部分2B。这两部分与图2中所示的相类似，或者可以是相同的， 这样可使该部件的生产可获得利润。还可行的是， 一个部分包括比另一部分 更大部分的中间部分2或者包括整个中间部分2。如图3所示，根据本发明实施例，每个绕组包括芯，该芯包括至 少一个才及31、 32和33，绕组的导线ll、 12和/或13围绕该至少一个4及31、
1032和33缠绕。才及31、 32、 33优选地是石兹性材料。此外，该绕组的极的端 部在该扼流装置的两端部3A和3B与磁性材料的磁轭(yoke )(图中未示 出)互连，而三个绕组具有相同的芯结构。还可行的是，根据该扼流装置所 需的电特性，绕组ll、 12和13配备有空气芯。如果绕组ll、 12和13配备 有空气芯，则在绕组内部可使用由非磁性材料制成的合适的支撑结构。此外，如图2所示，本发明实施例的变频器的扼流装置的第一和 第二端部3A和3B包括开口 (slot) 24、 25和26，该开口24、 25、 26用于 收纳极31、 32和33的端部并且将它们彼此紧固。由于开口24、 25和26略 大于极31、 32和33的端部，因此在极的外表面与开口的内表面之间留有间 隙，冷却剂通过该间隙可流入到绕组11、 12和13的周围环境中。在该图所 示的实施例中，开口 24、 25和26的内表面包括支撑结(nodule) 27,该支 撑结27与极31、 32和33的端部相接触，但是不阻碍冷却剂流过开口 24、 25、 26。对该支撑结27的厚度的调节，还可调节在极的外表面与开口的内 表面之间留有的间隙的大小，并且由此控制流经该扼流装置的绕组的冷却 剂。为此，虽然在图中示出了支撑结27具有相同的厚度，但是开口24、 25 和26不同表面上的支撑结27可具有不同厚度。这种结构可用于实现对冷却 剂循环的控制和具有稳定的结构。可替换地，极31、 32和33可绕着开口 24、 25和26而不是支撑结以45度角顺着旋转。开口的内表面可具有凹槽， 极的端部的拐角滑动进该凹槽中并紧固到其中。此外，例如极31、 32和33 可以是圆的，在这种情况下开口24、 25和26例如是三角形的，由此不需支 撑结或者凹槽。很明显的是，在这一点上可以使用许多其它替换结构，但是 不脱离本发明的基本思想。在变频器的:fe流装置上述的实施例中，所^使用的外壳l可以全部 或至少部分由诸如塑料这样的非金属材料，或者诸如铝这样的轻金属材料制 成。例如，非金属与轻金属材料的混合也是可行的。优选地，根据该扼流装 置的应用所需的要求来选择要使用的材料。在该实施例中所描述的用于冷却扼流装置以及穿过绕组被输送的 冷却剂例如可以是空气或另一气态物质。此外，冷却剂可以是诸如水这样的 液体物质。如果空气用来对扼流装置所应用的变频器进行冷却，并且如果变 频器包括冷却空气通过其进行输送的特定气流通道，则优选地，将该扼流装
ii置放置到该气流通道中，或者否则将该扼流装置连接至这种气流通道。为此， 该扼流装置优选地包括将该扼流装置放置到变频器的气流通道中或者将扼 流装置连接至变频器的气流通道的装置，从而在气流通道中流动的空气从扼 流装置的用于收纳冷却剂的一个或多个开口，至少部分地传导至内部。此外 可行的是，该扼流装置包括一个或多个风扇，该风扇用于从收纳冷却剂的所 述一个或多个开口 ，将空气或者其他冷却剂吹入到^fe流装置内部。上述实施例的扼流装置的外壳结构还可通过适当排列的通孔(图 中未示出)来支撑来自于绕组11、 12和13的导线并使其与外壳1分离。此 外，所描述的这种类型的外壳结构可使绕组的保护级别更高，并且更容易运 送和携带扼流装置，这是因为外壳保护绕组不受到例如提升扼流装置时所引 起的应力的影响。对于本领域技术人员而言显而易见的是，随着技术的提高，可以 多种方式实现本发明构思。因此，本发明及其实施例并不局限于上面描述的 例子，而是在权利要求的范围内可作变化。
权利要求
1、一种用于变频器的扼流装置，包括三个绕组(11，12，13)，所述三个绕组(11，12，13)分别由缠绕在三个大体平行的轴(A，B，C)上的导线组成，所述绕组彼此构成三角形放置，从而当从所述绕组的轴的纵向上来观察所述扼流装置时，所述绕组的轴位于所述三角形的顶点，其特征在于所述扼流装置还包括环绕着所述绕组的外壳(1)，用于将冷却剂收纳至所述外壳内部的至少一个开口(20，21，22，23，24，25，26)的第一端部(3A)，和用于将冷却剂从所述外壳排出的至少一个开口的第二端部(3B)，以及所述外壳包括中间部分(2)，该中间部分与所述三角形排列的所述绕组(11、12、13)的面向外的绕组表面相适应，从而在所述外壳的所述中间部分与所述绕组的面向外的表面之间留有空隙，所述空隙可使所述冷却剂通过所述绕组在所述外壳的中间部分与所述绕组之间流动，并且所述第一端部与第二端部之间的所述外壳的轴(D)大体上与所述绕组的轴相平行。
2、 如权利要求1所述的用于变频器的扼流装置，其特征在于所述三角 形大体上是等边三角形、或者等腰三角形、或者不规则的三角形，所述绕组 的轴(A， B， C)位于在所述三角形的顶点上。
3、 如权利要求1或2所述的用于变频器的扼流圏设备，其特征在于所 述外壳(1 )包括第一端部(3A),所述第一端部具有用于通过所述绕组导引所述冷却 剂被收纳进所述外壳的多个开口 (21， 22， 23， 24， 25, 26);和第二端部(3B),所述第二端部具有用于导引流经所述绕组的所述冷却 剂多个开口。
4、 如权利要求3所述的用于变频器的扼流装置，其特征在于所述外壳 (1)还包括中部(4)，所述中部与所述三角形排列的所述绕组(11、 12、13)的面向内的绕组表面相适应，/人而在所述外壳的所述中部和所述绕组的 面向内的表面之间留有空隙，所述空隙使所述冷却剂在所述外壳的中部与所 述绕组之间流动。
5、 如权利要求3或4所述的用于变频器的扼流装置，其特征在于所述 外壳(1)包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括第一端部(3A)和中间部分的部分(2A),以及所述第二部分包括第二端部(3B)和中间部 分2的部分(2B),所述第一部分与第二部分互连。
6、 如权利要求1至5任意一项所述的用于变频器的扼流装置，其特征 在于每一个绕组包括具有至少一个极(31, 32, 33 )的芯，所述绕组的导线(11， 12， 13)围绕所述至少一个极(31， 32, 33 )缠绕。
7、 如权利要求3至6任意一项所述的用于变频器的扼流装置，其特征 在于所述第一端部和第二端部(3A, 3B)包括用于收纳所述极(31, 32, 33)的端部并且用于^f吏其紧固的开口 (24， 25, 26)。
8、 如权利要求6或7所述的用于变频器的扼流装置，其特征在于所述 极(31, 32， 33)是》兹性材料制成。
9、 如权利要求8所述的用于变频器的扼流装置，其特征在于所述绕组 的所述极(31， 32， 33)的端部在所述扼流装置的每一个端部(3A， 3B) 与磁性材料的磁辄互连。
10、 如权利要求1至9任意一项所述的用于变频器的扼流装置，其特征 在于所述外壳(1)至少部分是非金属材料或者轻金属材料。
11、 如权利要求1至IO任意一项所述的用于变频器的扼流装置，其特 征在于所述冷却剂是空气。
12、 如权利要求11所述的用于变频器的扼流装置，其特征在于所述扼 流装置包括将所述扼流装置放置于变频器的气流通道中或者将所述扼流装 置连接至变频器的气流通道的装置，从而通过用于收纳所述冷却剂的所述一 个或多个开口 (20， 21， 22, 23， 24， 25, 26)，所述气流通道中流动的所 述空气至少部分地被传导至内部。
13、 如权利要求11所述的用于变频器的扼流装置，其特征在于所述扼 流装置包括用于通过收纳冷却剂的所述一个或多个开口 (20, 21， 22， 23， 24, 25， 26)将空气吹入至所述^l厄流装置的内部的一个或多个风扇(10)。
14、 如权利要求1至13任意一项所述的用于变频器的扼流装置，其特 征在于所述扼流装置包括三相扼流圈。
15、 如权利要求1至13任意一项所述的用于变频器的扼流装置，其特 征在于所述扼流装置包括三个单相的扼流圈。
16、 如权利要求1至15任意一项所述的用于变频器的扼流装置，其特征在于所述扼流装置是变频器的输入扼流圈
17、如权利要求1至15任意一项所述的用于变频器的扼流装置，其特 征在于所述扼流装置是变频器的输出扼流圏。
全文摘要
本发明涉及一种用于变频器的扼流装置，该扼流装置包括三个绕组(11，12，13)，所述三个绕组(11，12，13)分别由缠绕在三个大体平行的轴(A，B，C)上的导线组成，所述绕组彼此构成三角形放置，从而当从所述绕组的轴(A，B，C)的纵向上来观察所述扼流装置时，所述绕组的轴位于所述三角形的顶点，所述扼流装置还包括环绕着所述绕组的外壳(1)，用于将冷却剂收纳到所述外壳内部的至少一个开口(20)的第一端部(3A)，以及用于将冷却剂从所述外壳排出的至少一个开口的第二端部(3B)，所述第一端部与第二端部之间的外壳的轴(D)大体上与所述绕组的轴(A、B、C)平行。
文档编号H01F30/06GK101651032SQ20091016564
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月12日 优先权日2008年8月13日
发明者汉里·米凯勒·基努宁, 马丁·斯玛兰 申请人:Abb公司