逆變器裝置、變壓器及變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及逆變器裝置、變壓器及變壓器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在搭載逆變器裝置的電車(chē)中，乘客有時(shí)會(huì)因逆變器裝置所具備的變壓器發(fā)出的噪 音而感到不快。為了降低變壓器的噪音，提出了對(duì)因鐵芯的磁致伸縮運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn) 行抑制的技術(shù)（例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0003] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本專(zhuān)利特開(kāi)平5-175053號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004] 由于鐵芯的振動(dòng)引起的噪音主要為低頻，因此即使利用專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)抑 制鐵芯的振動(dòng)，也幾乎無(wú)法降低高頻噪音。由于通常會(huì)使人感到刺耳的是1kHz~10kHz程 度的高頻噪音，因此降低高頻噪音尤為重要。
[0005] 本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供一種能降低高頻噪音的逆變器裝 置、變壓器及變壓器的制造方法。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)手段
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所涉及的逆變器裝置包括： 逆變器電路，該逆變器電路將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并輸出該交流電；以及 變壓器，該變壓器對(duì)從逆變器電路輸出的交流電的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將該轉(zhuǎn)換后的電 壓的交流電輸出， 變壓器包括： 多個(gè)核部，該多個(gè)核部分別為具有第一方向的軸的柱狀，且在與第一方向垂直的第二 方向上排列設(shè)置； 多個(gè)線圈部，該多個(gè)線圈部分別包括卷繞在各核部周?chē)膬?nèi)側(cè)線圈以及卷繞在該內(nèi)側(cè) 線圈周?chē)耐鈧?cè)線圈，對(duì)從逆變器電路輸出的交流電的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對(duì)該轉(zhuǎn)換后的電 壓的交流電進(jìn)行輸出；以及 非磁性體的按壓構(gòu)件，該按壓構(gòu)件設(shè)置在相鄰的線圈部之間，對(duì)相鄰的線圈部進(jìn)行按 壓。 發(fā)明效果
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，由按壓構(gòu)件對(duì)相鄰的線圈部進(jìn)行按壓。由此，能抑制因流過(guò)該線圈部 的高次諧波電流引起的高頻振動(dòng)。因此能降低高頻噪音。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的逆變器裝置的電路結(jié)構(gòu)的圖。 圖2A是表示從逆變器電路輸出的交流電的電壓波形的一個(gè)示例的圖。 圖2B是表示從逆變器電路輸出的交流電的電流波形的一個(gè)示例的圖。 圖3是一個(gè)實(shí)施方式的變壓器的外觀立體圖。 圖4是一個(gè)實(shí)施方式的變壓器的XY平面的剖視圖。 圖5是一個(gè)實(shí)施方式的鐵芯的外觀立體圖。 圖6是將第一線圈部放大表示的立體圖。 圖7是用于說(shuō)明在第一線圈部的外側(cè)產(chǎn)生的力的圖。 圖8是用于說(shuō)明在第一線圈部的內(nèi)側(cè)線圈和外側(cè)線圈上分別產(chǎn)生的力的圖。 圖9是表示將第一~第三線圈部設(shè)置于鐵芯的狀態(tài)的立體圖。 圖10是表示設(shè)置了第一及第二按壓構(gòu)件的狀態(tài)的立體圖。 圖11是表示在鐵芯上設(shè)置了安裝構(gòu)件的狀態(tài)的立體圖。 圖12是一個(gè)變形例的第一按壓構(gòu)件的XY平面的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。所有附圖中相同要素標(biāo)有相同標(biāo) 號(hào)。
[0010] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的逆變器100是將輸入的直流電轉(zhuǎn)換為所期望電壓的三 相交流電來(lái)輸出的裝置。逆變器裝置100例如是搭載在電車(chē)中的輔助電源裝置（static Inverter:靜態(tài)逆變器），將集電器102從架空線101獲取到的例如1500V的直流電作為輸 入，并將該直流電轉(zhuǎn)換為所期望電壓的三相交流電，并輸出到作為負(fù)載的三相交流電動(dòng)機(jī)。 逆變器裝置100的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括逆變器電路103、變壓器104、以及交流濾波器 105〇
[0011] 逆變器電路103是將所輸入的直流電轉(zhuǎn)換為交流電來(lái)輸出的電路，具有六組開(kāi)關(guān) 元件106及二極管元件107、以及與它們并聯(lián)連接的濾波電容器108。成組的開(kāi)關(guān)元件106 與二極管元件107并聯(lián)連接。串聯(lián)連接兩組開(kāi)關(guān)元件106及二極管元件107。該串聯(lián)連接 的每?jī)山M開(kāi)關(guān)元件106及二極管元件107并聯(lián)連接成三列。串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件106與二 極管元件107的組之間連接有向變壓器104輸出的布線。開(kāi)關(guān)元件106及二極管元件107 例如由硅形成。
[0012] 例如由導(dǎo)電弓等構(gòu)成的集電器102從架空線101獲取到的直流電經(jīng)由直流濾波電 抗器109輸入到逆變器電路103。由于經(jīng)過(guò)直流濾波電抗器109,因此能抑制從架空線101 獲取到的直流電所包含的高次諧波電流流入逆變器電路103。
[0013] 輸入到逆變器電路103的直流電的高頻分量被濾波電容器108降低，然后流入到 開(kāi)關(guān)元件106及二極管元件107的各組。另外，開(kāi)關(guān)元件106及二極管元件107的各組在 未圖示的控制部的控制下進(jìn)行導(dǎo)通/截止動(dòng)作。通過(guò)該動(dòng)作，從并聯(lián)連接了三列的開(kāi)關(guān)元 件106及二極管元件107的各列經(jīng)由向變壓器104輸出的布線輸出與三相交流的各相相對(duì) 應(yīng)的交流電。
[0014] 這里，圖2A及圖2B示出從逆變器電路103輸出的交流電中的一個(gè)電壓波形及電 流波形各自的一個(gè)示例。
[0015] 從逆變器電路103輸出的交流電流I(t)如式（1)所示，是在作為基波的正弦波分 量If(t)上疊加了高次諧波分量Ih(t)后得到的波形。由于開(kāi)關(guān)元件106的導(dǎo)通/截止動(dòng) 作，從逆變器電流103輸出的交流電流I(t)如圖2B所示那樣含有高次諧波電流。
[0016]I(T) =If(t)+Ih⑴? ??式（1)
[0017] 變壓器104將從逆變器電路103輸出的交流電轉(zhuǎn)換為規(guī)定電壓的交流電并輸出。 本實(shí)施方式的變壓器104是對(duì)從逆變器電路103輸出的三相交流的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出規(guī) 定電壓的三相交流的三相變壓器。
[0018] 交流濾波器105由與對(duì)經(jīng)變壓器104轉(zhuǎn)換后的電壓的交流電的各相進(jìn)行輸出的三 個(gè)布線分別相連的三個(gè)電容器構(gòu)成。交流濾波器105對(duì)從變壓器104輸出的高次諧波電流 進(jìn)行旁路，輸出平滑的交流電流，并對(duì)輸出的交流電壓進(jìn)行整形，使其變?yōu)槠交恼也ā?br>[0019] 參照【附圖說(shuō)明】本實(shí)施方式的變壓器104的物理結(jié)構(gòu)。
[0020] 圖3示出變壓器104的外觀立體圖，圖4示出從Z正方向（上方）觀察XY面的截 面得到的圖。如該圖所示，變壓器104包括鐵芯110、第一線圈部111、第二線圈部112、第三 線圈部113、第一按壓構(gòu)件114、第二按壓構(gòu)件115、以及夾持部116。
[0021] 鐵芯110是設(shè)置有第一~第三線圈部111~113的鐵制構(gòu)件，如圖5的立體圖所 示，通過(guò)將設(shè)置有兩個(gè)矩形孔的矩形薄平板層疊而形成，包括第一核部117、第二核部118、 第三核部119、上連結(jié)部120、以及下連結(jié)部121。
[0022] 第一~第三核部117~119分別呈在Z方向上具有相同長(zhǎng)度的棱柱狀，且以相同 間隔排列設(shè)置在X方向上。
[0023] 上連結(jié)部120及下連結(jié)部121分別是將第一~第三核構(gòu)件117~119的上端和下 端連結(jié)的部分。
[0024] 第一線圈部111卷繞在第一核部117上，對(duì)從逆變器電路103輸出的三相交流的 其中一相的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對(duì)轉(zhuǎn)換后的電壓的交流電進(jìn)行輸出。第一線圈部111如圖7的 放大立體圖所示，包括內(nèi)側(cè)線圈122、外側(cè)線圈123、內(nèi)側(cè)間隔物124、以及外側(cè)間隔物125。
[0025] 內(nèi)側(cè)線圈122由卷繞在第一核部117周?chē)睦@組形成，是輸出例如轉(zhuǎn)換后電壓的 交流電的次級(jí)線圈。外側(cè)線圈123由卷繞在內(nèi)側(cè)線圈周?chē)睦@組形成，例如輸入從逆變器 電路103輸出的三相交流的其中一相的交流電。形成內(nèi)側(cè)線圈122及外側(cè)線圈123的繞組 的材料例如是銅。
[0026] 內(nèi)側(cè)間隔物124是棱柱狀的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，比內(nèi)側(cè)線圈122的Z方向的長(zhǎng)度要長(zhǎng)。內(nèi) 側(cè)間隔物124的長(zhǎng)度方向朝向Z方向，并且在第一核部117與內(nèi)側(cè)線圈122之間隔開(kāi)間隔 設(shè)置有多個(gè)。由此，形成了在Z方向上貫通第一核部117與內(nèi)側(cè)線圈122之間的間隙。由 于變壓器104工作過(guò)程中，空氣在間隙中流通，因此能將內(nèi)側(cè)線圈122所產(chǎn)生的熱量釋放。
[0027] 外側(cè)間隔物125是棱柱狀的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，比外側(cè)線圈123的Z方向的長(zhǎng)度要長(zhǎng)。外 側(cè)間隔物125的長(zhǎng)邊方向朝向Z方向，并且在內(nèi)側(cè)線圈122與外側(cè)線圈123之間隔開(kāi)規(guī)定 間隔設(shè)置有多個(gè)。由此，形成了在Z方向上貫通內(nèi)側(cè)線圈122與外側(cè)線圈123之間的間隙。 由于變壓器104工作過(guò)程中，空氣在間隙中流通，因此能將內(nèi)側(cè)線圈122和外側(cè)線圈123所 產(chǎn)生的熱量釋放。
[0028] 第二線圈部112與第三線圈部113分別與第一線圈部111同樣，包