專利名稱：冷卻的多相扼流圈組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷卻的多相扼流圈組件。
背景技術(shù)：
已知的是使用與逆變器例如變頻器的逆變器連接的“輸出扼流圈”。
變頻器的輸出扼流圈限制該變頻器的輸出電壓的導(dǎo)數(shù)du/dt并且由此保護了由變頻器供電的裝置。如果由變頻器供電的裝置是電機，則輸出扼流圈保護可保護電機的繞組局部放電并且限制電機中的軸承雜散電流，該電流是由變頻器的脈沖形的三相輸出電壓形成的共模電壓而產(chǎn)生的。
在高電流的變頻器組件中，已知的是將開關(guān)并聯(lián)連接以便獲得所需的電流強度。因此，變頻器的連接包括每一相的多個輸出支路。
公開的專利申請WO 2004/019475 A1“Output choke arrangementfor inverter，and method in conjunction therewith”披露了一種逆變器的輸出扼流圈組件，其中對于逆變器輸出的一個相的每一支路設(shè)置有扼流線圈。該專利披露了一種組件，其中每一相包括三個以三角形對稱布置的扼流線圈，在這種情況下，每一相的并聯(lián)支路之間的磁耦合較小并且是對稱的。在對于輸出的每一相的支路設(shè)置有扼流線圈的結(jié)構(gòu)中使得不同輸出支路的開關(guān)部件的電流均衡并且有助于該部件的擊穿控制。
輸出扼流圈組件可被冷卻以便排散由其中的損耗所產(chǎn)生的熱量。已知的是，以這樣一種方式將冷卻元件定位在扼流線圈的側(cè)，即，以便將冷卻劑流從其第一軸向端引導(dǎo)到扼流線圈中且從其另一軸向端流出扼流線圈。冷卻劑由此沿軸向流經(jīng)扼流線圈。扼流線圈的軸向指的是大致平行在使用過程中在扼流圈內(nèi)形成的磁通量的方向。
冷卻的輸出扼流圈組件的問題在于復(fù)雜性。對于每一扼流線圈而言，必須使得冷卻元件設(shè)置有用于冷卻劑的入口連接件和出口連接件。因此，在三相逆變器組件中，對于每一相設(shè)置有三個輸出支路并且對于每一支路設(shè)置有一個扼流線圈，這樣一共具有18個冷卻連接件。這樣的組件需要大量的空間，并且在制造上較復(fù)雜且昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種扼流圈組件，以便克服以上的問題。借助本發(fā)明的獨立權(quán)利要求所述的扼流圈組件，實現(xiàn)了本發(fā)明的以上目的。本發(fā)明的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中限定。
本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思，相同的冷卻元件穿過扼流圈組件的每一相的第一線圈。本發(fā)明的扼流圈組件的優(yōu)點在于其簡化。另外，所制造成的本發(fā)明的扼流圈組件的外尺寸小于相應(yīng)的已知的扼流圈組件的外尺寸。


參照對優(yōu)選實施例的下列描述并結(jié)合附圖，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的實施例的扼流圈組件以及與其連接的逆變器的開關(guān)組件；圖2示出了與圖1所示的扼流圈組件的相連接的開關(guān)組件的連接示意圖；圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的扼流圈組件以及與其連接的逆變器的開關(guān)組件；和圖4示出了從軸向側(cè)觀察的在變頻器的主體中的圖3所示的扼流圈組件。
具體實施例方式
圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的實施例的冷卻的扼流圈組件以及與其連接的三相逆變器。該逆變器的每一相包括帶有三個輸出支路的開關(guān)組件。扼流圈組件的每一相包括三個扼流線圈，即該扼流圈組件一共包括9個分開的扼流線圈。每一相的扼流線圈以三角形對稱地布置，以便扼流線圈的中心線平行定向并且位于與等邊三角形的頂點處。
扼流圈組件還包括第一冷卻元件11、第二冷卻元件12、和第三冷卻元件13。每一冷卻元件線性延伸，并且它們彼此平行地延伸。在每一冷卻元件的周圍有三個扼流線圈。設(shè)置在某一冷卻元件周圍的扼流線圈彼此間隔開預(yù)定的軸向間距。在每一線圈內(nèi)，繞組的繞圈限定出相應(yīng)的冷卻元件延伸的管狀通道。
在第一冷卻元件11周圍具有第一相U的第一線圈L1、第二相V的第一線圈L2、第三相W的第一線圈L3。在第二冷卻元件12周圍具有第一相U的第二線圈L4、第二相V的第二線圈L5、第三相W的第二線圈L6。在第三冷卻元件11周圍具有第一相U的第三線圈L7、第二相V的第三線圈L8、第三相W的第三線圈L9。
定位在某一冷卻元件周圍的扼流線圈的中心線位于同一直線上。例如，扼流線圈L1、L2、L3的中心線位于同一直線上。
在圖1中，扼流線圈的截面是圓形的，并且因此扼流線圈的中心線也是它們的對稱軸?；谝陨系南薅?，每一扼流線圈的中心線平行于線圈的軸向。
每一冷卻元件11、12、13包括冷卻劑通道，當扼流線圈在使用中時冷卻劑在其中流動。冷卻劑可以是液態(tài)或氣態(tài)的。
當扼流線圈在使用中時，第一冷卻劑流f1在第一冷卻元件11內(nèi)流動，第二冷卻劑流f2在第二冷卻元件12內(nèi)流動，第三冷卻劑流f3在第三冷卻元件13內(nèi)流動。對應(yīng)于某一冷卻元件的冷卻劑流從該冷卻元件的第一軸向端被引導(dǎo)到該冷卻元件中并且從其另一軸向端流出冷卻元件。
第一冷卻元件的第一冷卻劑流f1流經(jīng)扼流線圈L1、L2、L3。相應(yīng)地，第二冷卻劑流f2流經(jīng)扼流線圈L4、L5、L6，第三冷卻劑流f3流經(jīng)扼流線圈L7、L8、L9。
冷卻元件11、12、13是扼流圈組件的冷卻系統(tǒng)的一部分。每一冷卻元件布置成借助設(shè)置在冷卻元件的第一軸向端處的第一冷卻劑連接件和設(shè)置在冷卻元件的第二軸向端處的第二冷卻劑連接件從而與冷卻系統(tǒng)的其它部分連接。
圖1所示的冷卻的扼流圈組件布置成借助6個冷卻劑連接件與冷卻系統(tǒng)的其它部分連接。在相應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)的扼流圈組件中，每一扼流線圈需要兩個冷卻劑連接件，即一共需要18個。
該扼流圈組件的冷卻系統(tǒng)包括用于提供冷卻劑流的泵。
在每一扼流線圈內(nèi)具有相應(yīng)的鐵芯元件15。每一鐵芯元件15設(shè)置在相應(yīng)的冷卻元件周圍。不同扼流線圈的鐵芯元件15彼此由空氣間隙16分隔開，由此使得鐵芯元件15之間的磁阻較高。
每一扼流線圈的第一端與逆變器的相應(yīng)開關(guān)組件的相應(yīng)輸出支路連接。因此，第一相U的第一扼流線圈L1的第一端與逆變器的第一開關(guān)組件S1的第一輸出支路U1連接，扼流線圈L4的第一端與第一開關(guān)組件S1的第二輸出支路U2連接，扼流線圈L7的第一端與第一開關(guān)組件S1的第三輸出支路U3連接。第二相V的扼流線圈L2、L5、L8相似地在其第一端處與逆變器的第二開關(guān)組件S2的第一輸出支路V1、第二輸出支路V2、第三輸出支路V3連接，并且第三相W的扼流線圈L3、L6、L9相似地在其第一端處與逆變器的第三開關(guān)組件S3的第一輸出支路W1、第二輸出支路W2、第三輸出支路W3連接。
每一相的扼流線圈的第二端彼此連接，因此扼流圈組件對于每一相僅包括一個輸出。因此，第一相U的扼流線圈L1、L4、L7的第二端連接成便于形成對于第一相U的輸出，第二相V的扼流線圈L2、L5、L8的第二端連接成便于形成對于第二相V的輸出，第三相W的扼流線圈L3、L6、L9的第二端連接成便于形成對于第三相W的輸出。
圖2示出了與圖1所示的扼流圈組件的第一相U連接的開關(guān)組件S1的連接示意圖。開關(guān)組件S1包括三個并聯(lián)開關(guān)對，同時地控制該開關(guān)對，以便提供所需的輸出電流。第一開關(guān)對包括開關(guān)T1和T2，第二開關(guān)對包括開關(guān)T3和T4，第三開關(guān)對包括開關(guān)T5和T6。
每一開關(guān)與相應(yīng)的零位二極管(zero diode)并聯(lián)。零位二極管D1對應(yīng)于開關(guān)T1，零位二極管D2對應(yīng)于開關(guān)T2，等等。每一開關(guān)對在該開關(guān)對的開關(guān)之間的位置處的輸出連接到開關(guān)組件的相應(yīng)輸出支路上。例如，在開關(guān)T1和T2之間的位置點與輸出支路U1連接。
直流電壓Udc供應(yīng)給開關(guān)組件S1的輸入端，并且該電壓由開關(guān)部件T1-T6通過本領(lǐng)域技術(shù)人員完全已知的方式來逆變。開關(guān)部件T1-T6可以是例如IGBT三極管。開關(guān)組件S2、S3具有與開關(guān)組件S1相似的結(jié)構(gòu)。
圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的另一實施例的扼流圈組件，該組件是圖1所示的扼流圈組件的變型。圖4示出了從軸向側(cè)觀察的在變頻器的主體中的圖3所示的扼流圈組件。在圖3和4中相同的附圖標記表示相同或相應(yīng)的部件，但是圖3和4中的附圖標記具有符號“撇號”。結(jié)合圖3和4，僅描述與圖1和2所示的實施例不同的部件以及在圖1和2所示的實施例中沒有描述的部件。
圖3所示的扼流圈組件與圖1所示的扼流圈組件的不同在于扼流線圈的定位。此外，圖3所示的扼流圈組件包括分隔壁20’。對于其它部件而言，圖3所示的扼流圈組件的結(jié)構(gòu)與圖1所示的扼流圈組件的結(jié)構(gòu)大致相應(yīng)。
圖4示出了從軸向側(cè)觀察的在變頻器的主體30’內(nèi)第一開關(guān)組件S1’的輸出支路U1’、U2’、U3’的扼流線圈L1’、L4’、L7’的位置。為了簡明，變頻器的主體30’由具有長方形的線來表示。
扼流線圈L1’、L4’、L7’的中點由附圖標記P1’、P4’、P7’來表示。每一扼流線圈的中心線穿過其中點。扼流線圈L1’、L4’、L7’布置成大致為L形，以便其中點P1’、P4’、P7’位于頂角為100度的等腰三角形的頂點處。在對應(yīng)于該等腰三角形的頂角的頂點處，設(shè)置有扼流線圈L4’的中點P4’，并且由此在本文中該扼流線圈L4’被稱為中點扼流線圈。
中點扼流線圈L4’在主體30’的拐角部處，并且外側(cè)的扼流線圈L1’和L7’以這樣的方式與其鄰接，即，中點P1’、P4’之間的距離與中點P7’、P4’之間的距離一樣大。扼流線圈L1’、L4’、L7’的截面大致是橢圓形，以便每一橢圓形的半軸在相應(yīng)的扼流線圈的中點處開始。
每一外側(cè)的扼流線圈如此定位，即，使得相應(yīng)橢圓的長軸平行于靠近該扼流線圈的主體30’的壁。中點扼流線圈L4’如此定位，即，使得相應(yīng)橢圓的長軸與對應(yīng)于扼流線圈L1’的橢圓的長軸以及對應(yīng)于扼流線圈L7’的橢圓的長軸成相同的角度。
對于空間利用而言，其中的每一開關(guān)組件S1’-S3’的輸出支路的扼流線圈布置成L形的扼流圈組件比其中的扼流線圈布置成等邊三角形的扼流圈組件的效率更高。等邊三角形的形狀在其周圍形成不明確的浪費空間，浪費空間難以被利用，然而，L形的布置使得浪費空間明顯減小。因此，其中布置有L形的扼流線圈的變頻器的外尺寸比其中布置有等邊三角形的扼流線圈的變頻器的外尺寸更小。
其中的每一開關(guān)組件的輸出支路的扼流線圈布置成L形的扼流圈組件不是完全對稱的，即，磁效應(yīng)不能彼此完全地補償。在許多情況下，由L形布置實現(xiàn)的空間優(yōu)點明顯比由L形布置導(dǎo)致的較小的磁性不對稱更有價值。
如果需要，可通過使得每一支路的扼流圈分隔開來減小L形布置的扼流圈組件的干涉。在圖3和圖4中，每一支路的扼流圈彼此由分隔壁元件20’分開。分隔壁元件20’布置成便于使定位在每一冷卻元件周圍的扼流線圈與定位在另一冷卻元件周圍的扼流線圈在磁性上分隔開。分隔壁元件20’由此在例如扼流線圈L1’與L4’以及扼流線圈L4’、L7’之間延伸。由于分隔壁元件20’，在每一相的平行支路之間的磁耦合非常小。
分隔壁元件20’布置成便于切斷在其不同側(cè)上的扼流線圈之間的磁通量，即減小扼流線圈的互感。分隔壁元件20’可以由例如鋼制成。
扼流線圈還可布置成形式不同于圖3和4所示的L形。例如，扼流線圈的中點位于頂角為80-105度的等腰三角形的頂點處。對應(yīng)于中點扼流線圈的橢圓的長軸于對應(yīng)于第一外側(cè)扼流線圈的橢圓的長軸之間的角度與對應(yīng)于中點扼流線圈的橢圓的長軸于對應(yīng)于第二外側(cè)扼流線圈的橢圓的長軸之間的角度不同，因此例如對應(yīng)于中點扼流線圈的橢圓的長軸于與對應(yīng)于任一個外側(cè)扼流線圈的橢圓的長軸位于同一直線上。扼流線圈的中點位于其頂點上的三角形不必是等腰三角形。布置成L形的扼流線圈的截面不必是橢圓形，而且可以是圓形，這與圖1所示的實施例相似。
本發(fā)明是參照每一相包括三個扼流線圈的三相扼流圈組件來描述的。然而，明顯的是本發(fā)明還可應(yīng)用于除了三相之外的多相的扼流圈組件或每一相具有多個扼流線圈的情況。
應(yīng)當明白的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不超出本發(fā)明的范圍內(nèi)在實施例中進行各種修改。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)限制為其中所述的具體準確細節(jié)和結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種冷卻的多相扼流圈組件，其包括對于每一相(U、V、W)的第一線圈(L1、L2、L3)以及第一冷卻元件(11)，每一第一線圈(L1、L2、L3)以這樣的方式包括多繞圈的繞組，即，繞組的繞圈在每一線圈(L1、L2、L3)內(nèi)限定出大致管狀的通道，其特征在于，該第一冷卻元件(11)在每一第一線圈(L1、L2、L3)的管狀通道內(nèi)延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的扼流圈組件，其特征在于，第一冷卻元件(11)包括布置成便于接收流動冷卻劑的冷卻劑通道。
3.如權(quán)利要求2所述的扼流圈組件，其特征在于，第一冷卻元件(11)以這樣的方式布置，即，使得當該組件在使用中時，同一冷卻劑流(f1)在每一第一線圈(L1、L2、L3)中流動。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的扼流圈組件，其特征在于，第一冷卻元件(11)布置成僅包括兩個冷卻劑連接件。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的扼流圈組件，其特征在于，第一冷卻元件(11)大致線性地延伸，由此使得第一線圈(L1、L2、L3)的中心線大致位于同一直線上。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的扼流圈組件，其特征在于，該扼流圈組件還包括對于每一相(U、V、W)的第二線圈(L4、L5、L6)和第三線圈(L7、L8、L9)以及第二冷卻元件(12)和第三冷卻元件(13)，由此使得第二冷卻元件(12)在第二線圈(L4、L5、L6)內(nèi)延伸，第三冷卻元件(13)在第三線圈(L7、L8、L9)內(nèi)延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的扼流圈組件，其特征在于，每一相(U)的第一線圈(L1)、第二線圈(L4)、第三線圈(L7)對稱地布置，以便其中心線是平行的并且位于等邊三角形的頂點處。
8.如權(quán)利要求6所述的扼流圈組件，其特征在于，每一相(U’)的第一線圈(L1’)、第二線圈(L4’)、第三線圈(L7’)以這樣的方式布置，即，其中心線是平行的并且大致呈L形。
9.如權(quán)利要求8所述的扼流圈組件，其特征在于，每一相(U’)的第一線圈(L1’)、第二線圈(L4’)、第三線圈(L7’)以這樣的方式布置，即，其中點(P1’、P4’、P7’)位于等腰三角形的頂點處。
10.如權(quán)利要求9所述的扼流圈組件，其特征在于，該等腰三角形的頂角為80-105度。
11.如上述權(quán)利要求8-10中任一項所述的扼流圈組件，其特征在于，每一扼流線圈(L1’、L4’、L7’)的截面是大致橢圓形的。
12.如上述權(quán)利要求8-11中任一項所述的扼流圈組件，其特征在于，該扼流圈組件還包括分隔裝置(20’)，其以這樣的方式布置成便于使得每一相(U’)的平行支路(U1’、U2’、U3’)的扼流線圈(L1’、L4’、L7’)分隔開，以便使得每一相的平行支路之間的磁耦合保持較小。
13.如上述權(quán)利要求6-12中任一項所述的扼流圈組件，其特征在于，每一相(U)的線圈(L1、L4、L7)的第二端彼此，由此使得該扼流圈組件對于每一相僅包括一個輸出。
14.如上述權(quán)利要求中任一項所述的扼流圈組件，其特征在于，該扼流圈組件是三相扼流圈組件。
全文摘要
一種冷卻的多相扼流圈組件，其包括對于每一相(U、V、W)的第一線圈(L1、L2、L3)以及第一冷卻元件(11)，每一第一線圈(L1、L2、L3)包括多繞圈的繞組，繞組的繞圈在每一線圈(L1、L2、L3)內(nèi)限定出大致管狀的通道。該第一冷卻元件(11)在每一第一線圈(L1、L2、L3)的管狀通道內(nèi)延伸。
文檔編號H01F37/00GK1707707SQ20051007813
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者M·塔爾亞, S·佩伊赫寧, S·瓦蒂埃寧 申請人:Abb有限公司