电抗器装置及使用其的电变换器

申请号 CN201180070897.X 申请日 2011-05-16 公开(公告)号 CN103534769A 公开(公告)日 2014-01-22
申请人 株式会社日立制作所; 发明人 栗田直幸; 井出一正; 加藤修治;
摘要 本 发明 提供一种电抗器装置及使用其的电 力 变换器。作为电抗器装置(10),具备:两个相对置的轭 铁 芯(11a、11b);卷绕线圈(21)并设置有间隔调整单元(5a、5b)的多个磁脚铁芯(31);以及未卷绕线圈的1根以上的零相用磁脚铁芯(41),由上述多个磁脚铁芯(31)和上述1根以上零相用磁脚铁芯(41)来连接上述两个相对置的轭铁芯(11a、11b)彼此。此外,将上述电抗器装置用于电力变换器。
权利要求

1.一种电抗器装置,其特征在于,具备:
两个相对置的轭芯;
多个磁脚铁芯,卷绕线圈并设置有间隔调整单元;以及
未卷绕线圈的1根以上的零相用磁脚铁芯,
由上述多个磁脚铁芯和上述1根以上的零相用磁脚铁芯来连接上述两个相对置的轭铁芯彼此。
2.根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯为3根。
3.根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯以上述轭铁芯的同心轴为基准,按照具有规定的度的方式配置在圆周上。
4.根据权利要求3所述的电抗器装置,其特征在于,
上述规定的角度大致为120度。
5.根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述轭铁芯将薄带状磁性材料卷绕为环形状而构成。
6.根据权利要求3所述的电抗器装置,其特征在于,
上述轭铁芯将薄带状磁性材料卷绕为环形状而构成。
7.根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为圆柱状而形成,在该圆柱状的形状的长边方向上设置至少1个部位的缝隙。
8.根据权利要求3所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为圆柱状而形成,在该圆柱状的形状的长边方向上设置至少1个部位的缝隙。
9.根据权利要求5所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为圆柱状而形成,在该圆柱状的形状的长边方向上设置至少1个部位的缝隙。
10.根据权利要求6所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为圆柱状而形成,在该圆柱状的形状的长边方向上设置至少1个部位的缝隙。
11.根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯是层叠多片薄带状磁性材料而成的长方体状。
12.根据权利要求3所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯是层叠多片薄带状磁性材料而成的长方体状。
13.根据权利要求5所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯是层叠多片薄带状磁性材料而成的长方体状。
14.根据权利要求6所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯是层叠多片薄带状磁性材料而成的长方体状。
15.根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为环形状而形成,并且是具有在矢径方向上对该形成的形状进行切断而得到的规定的顶角的扇形状。
16.根据权利要求3所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为环形状而形成,并且是具有在矢径方向上对该形成的形状进行切断而得到的规定的顶角的扇形状。
17.根据权利要求5所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为环形状而形成,并且是具有在矢径方向上对该形成的形状进行切断而得到的规定的顶角的扇形状。
18.根据权利要求6所述的电抗器装置,其特征在于,
上述多个磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为环形状而形成,并且是具有在矢径方向上对该形成的形状进行切断而得到的规定的顶角的扇形状。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的电抗器装置,其特征在于,
构成上述多个磁脚铁芯的薄带状磁性材料的层叠方向与构成上述轭铁芯的薄带状磁性材料的层叠方向大致相同。
20.根据权利要求1~18中任一项所述的电抗器装置,其特征在于,
上述电抗器装置通过固定夹具从上下方向上压接固定上述轭铁芯,并且在该轭铁芯的同心轴上设置冷却单元。
21.根据权利要求1~18中任一项所述的电抗器装置,其特征在于,
上述线圈由具备绝缘构件的线状导体或板状导体构成。
22.根据权利要求1~4中任一项所述的电抗器装置,其特征在于,
上述轭铁芯和上述磁脚铁芯通过铁体、压粉导体等具有软磁性特性的各向同性材料形成。
23.一种电变换器,其特征在于,
使用权利要求1~18中任一项所述的上述电抗器装置。
24.根据权利要求23所述的电力变换器,其特征在于,
上述电力变换器具备:
桥式电路,由半导体元件构成;以及
滤波器电路,具有上述电抗器装置和电容器,
上述滤波器电路具有去除从上述桥式电路中产生的高次谐波电流分量的功能。
1.(补正后)一种电抗器装置,其特征在于,具备:
两个相对置的轭铁芯;
3根磁脚铁芯,卷绕线圈并设置有间隔调整单元;以及
未卷绕线圈的3根零相用磁脚铁芯,
由上述3根磁脚铁芯和上述3根零相用磁脚铁芯来连接上述两个相对置的轭铁芯彼此,上述3根磁脚铁芯以上述轭铁芯的同心轴为基准,按照具有规定的角度的方式配置在圆周上,上述3根零相用磁脚铁芯以上述轭铁芯的同心轴为基准,在上述3根磁脚铁芯之间配置在圆周上
2.(删除)
3.(删除)
4.(补正后)根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述规定的角度为大致120度。
5.根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述轭铁芯将薄带状磁性材料卷绕为环形状而构成。
6.(删除)
7.(补正后)根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述3根磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为圆柱状而形成,在该圆柱状的形状的长边方向上设置至少1个部位的缝隙。
8.(删除)
9.(删除)
10.(删除)
11.(补正后)根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述3根磁脚铁芯是层叠多片薄带状磁性材料而成的长方体状。
12.(删除)
13.(删除)
14.(删除)
15.(补正后)根据权利要求1所述的电抗器装置,其特征在于,
上述3根磁脚铁芯将薄带状磁性材料卷绕为环形状而形成,并且是具有在矢径方向上对该形成的形状进行切断而得到的规定的顶角的扇形状。
16.(删除)
17.(删除)
18.(删除)
19.(补正后)根据权利要求1、4、5、7、11、15中任一项所述的电抗器装置,其特征在于,构成上述3根磁脚铁芯的薄带状磁性材料的层叠方向与构成上述轭铁芯的薄带状磁性材料的层叠方向大致相同。
20.(补正后)根据权利要求1、4、5、7、11、15中任一项所述的电抗器装置,其特征在于,上述电抗器装置通过固定夹具从上下方向上压接固定上述轭铁芯,并且在该轭铁芯的同心轴上设置冷却单元。
21.(补正后)根据权利要求1、4、5、7、11、15中任一项所述的电抗器装置,其特征在于,

说明书全文

电抗器装置及使用其的电变换器

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统中具备的电抗器装置以及使用其的电力变换器。

背景技术

[0002] 电力系统中具备的大容量的三相的电抗器装置以及变压器芯一般为了减少动作时的损耗(铁损)而使用重叠多片薄的板和无定形等的磁性材料所构成的层叠铁芯。并且,在由层叠铁芯构成且形成于平面上的3根磁脚上卷绕3组线圈(coil)。
[0003] 此外,在三相交流电源中的各相的电压值和相互的相位差从理想状态超出时产生零相阻抗,由于流通伴随该零相阻抗的磁通量,所以经常使用在上述3根磁脚的外侧,进一步追加了2根没有卷绕线圈的零相用的磁脚的三相五脚型铁芯。
[0004] 作为这样的三相五脚型变压器的构成,例如有专利文献1。在该专利文献1中,公开了以下技术:对于由累积重叠多片薄的钢板而形成的层叠铁芯构成的二脚铁芯,将该二脚铁芯作为单位而并列设置4个,构成三相五脚铁芯,在作为这些主脚的3根磁脚上卷装各相线圈。
[0005] 在先技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:JP特开平5-234783号公报
[0008] 发明概要
[0009] 发明要解决的课题
[0010] 在图11中示出专利文献1所示的基于三相五脚型铁芯的三相变压器的构造的概要。在该图中,使4个层叠薄的磁性材料而构成的环状的二脚铁芯331邻接,在相邻而形成的3个部位的磁脚部331a、331b、331c上分别卷绕线圈330a、330b、330c,从而构成三相线圈。此外,使两端的二脚铁芯的没有卷绕线圈的磁脚部331d、331e作为零相阻抗用的磁脚来发挥作用。另外,专利文献1中公开了本构成作为变压器,但是在各线圈仅由一次绕组构成,不存在二次绕组的情况下,在全部相同的铁芯形状中作为电抗器装置发挥作用。
[0011] 但是,上述现有构成的三相五脚型铁芯在平面上并列三相的线圈而构成,变压器或者电抗器装置的横宽变大,存在容纳性的问题。此外,由于3个线圈间的相互的距离不同,所以各相的电气特性的对称性易于偏离,存在难以得到动作的稳定性和低损耗特性的问题。

发明内容

[0012] 因此,本发明是解决这样的问题点而形成的,其目的在于提供一种在容纳性和电气特性方面优异的电抗器装置和使用其的电力变换器。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 为了解决上述课题,本发明的电抗器装置按照以下构成。即,特征在于,具备:2个相对置的轭铁芯;卷绕线圈并设置有间隔调整单元的多个磁脚铁芯;以及未卷绕线圈的1根以上的零相用磁脚铁芯;由上述多个磁脚铁芯和上述1根以上的零相用磁脚铁芯来连接上述两个相对置的轭铁芯彼此。
[0015] 此外,本发明的电力变换器的特征在于,使用上述电抗器装置。
[0016] 发明效果
[0017] 根据本发明,能够提供一种在容纳性和电气特性方面优异的电抗器装置和使用其的电力变换器。附图说明
[0018] 图1是表示本发明的第一实施方式的电抗器装置的构造的立体图。
[0019] 图2是表示本发明的第一实施方式的电抗器装置的构造的上面透视图。
[0020] 图3是表示本发明的第一实施方式的电抗器装置的构造的纵剖面图。
[0021] 图4是表示本发明的第二实施方式的电抗器装置的构造的上面透视图。
[0022] 图5是表示本发明的第三实施方式的电抗器装置的构造的上面透视图。
[0023] 图6是表示本发明的第四实施方式的电抗器装置的构造的上面透视图。
[0024] 图7是表示本发明的第五实施方式的电抗器装置的构造的上面透视图。
[0025] 图8是表示本发明的轭铁芯的形状的例子的图,(a)是表示第六实施方式的电抗器装置的轭铁芯的形状的图,(b)是表示第七实施方式的电抗器装置的轭铁芯的形状的图。
[0026] 图9是表示本发明的第八实施方式的电抗器装置的固定方法的纵剖面图。
[0027] 图10是表示本发明的第九实施方式的电力变换器的构成,并将电抗器装置应用于电力变换器的电路图。
[0028] 图11是表示使用现有的电抗器装置的三相五脚型变压器的一例的构造的概要的图。

具体实施方式

[0029] 以下,参照附图说明用于实施本发明的方式。
[0030] (第一实施方式)
[0031] 参照图1~图3说明本发明的第一实施方式。
[0032] 图1是表示第一实施方式的电抗器装置10的构造的立体图。另外,左右分别标示取出磁脚铁芯31和零相用磁脚铁芯41后示出的图。
[0033] 图2是从上面来观察第一实施方式的电抗器装置10的图。其中,是透过位于上面的轭铁芯11a而观察的上面透视图,并且根据标记上的方便,用虚线表示线圈21的圆形的最外壳
[0034] 图3是表示第一实施方式的电抗器装置10在图2中所示的点划线201的剖面的构造的纵剖面图。另外,左边标示取出磁脚铁芯31后示出的图。
[0035] 如图1所示,一面对薄带状磁性材料实施绝缘一面卷绕成环形状(圆环状)而形成的轭铁芯11a以及11b是具有中空的圆形的有厚度的形状。此外,将轭铁芯11a在图1中标记为多个同心圆是表示卷绕成环形状而形成。
[0036] 磁脚铁芯31设为实施绝缘并卷绕薄带状磁性材料而构成的圆柱状的形式。在图1、图3中,将磁脚铁芯31标记为多个同心圆是表示卷绕为圆柱状而形成。
[0037] 此外,在磁脚铁芯31的长边方向上在至少1个部位设置缝隙(间隙)3a(图1、图3)。
[0038] 此外,构成多个磁脚铁芯31的薄带状磁性材料的层叠方向与构成轭铁芯11a、11b的薄带状磁性材料的层叠方向大致相同使电抗器装置10的电气特性良好,从这个观点来看优选。
[0039] 此外,轭铁芯11a、11b和磁脚铁芯31由铁体、压粉导体等具有软磁性特性的各向同性材料形成。
[0040] 轭铁芯11a以及11b与电抗器装置10的上下端相对置地配置(图1、图3)。
[0041] 磁脚铁芯31在与轭铁芯11a以及11b之间具备3根,将2个轭铁芯11a和11b磁性连接。其中,如后述,在将轭铁芯11a、11b和磁脚铁芯31连接的部位,有时也存在由于间隔调整单元5a(图3)而造成的间隔(间隙、空隙)。
[0042] 如图2所示,3根磁脚铁芯31以具有中空的圆形的形状的轭铁芯11a、11b的同心轴为基准,按照相互大约120度的度的位置关系,配置在轭铁芯11a、11b的圆周上。
[0043] 另外,将3根磁脚铁芯31配置为上述位置关系是为了本实施方式的电抗器装置10作为3相交流用的电抗器发挥作用,并确保此时的电气对称性。
[0044] 此外,为了防止铁芯的磁性饱和所造成的电抗器装置10的电感值的变化和损耗的增加,如图3所示,在磁脚铁芯31中设置至少1个部位以上的间隔调整单元(5a、5b)。这些间隔调整单元可以如间隔调整单元5a这样设置在与轭铁芯11a、11b的连接部,也可以如间隔调整单元5b这样设置在磁脚铁芯31的中途。
[0045] 如图1~图3所示,线圈21卷绕在3根磁脚铁芯31的每一个上。通过该构成,在电气方面,使在导磁率较高的铁芯的周围卷绕了线圈的电抗器的基本构造具体化。
[0046] 另外,线圈21由具备绝缘构件的线状导体、或板状导体构成。
[0047] 此外,如果在线圈21中流过电流,则在磁脚铁芯31的长边方向上产生磁通,但是为了防止由于该磁通而在磁脚铁芯31的圆周方向上流过涡电流从而电抗器装置10的损耗增加,如前所述,在磁脚铁芯31的长边方向上,在至少1个部位设置缝隙3a,防止涡电流的产生。
[0048] 零相用磁脚铁芯41对多片薄带状磁性材料实施绝缘,设为层叠的长方体状的形状。在图1中,将零相用磁脚铁芯41标记为多个长方体的集合是表示层叠形成。
[0049] 如图2所示,零相用磁脚铁芯41以具有中空的圆形的形状的轭铁芯11a、11b的同心轴为基准,从磁脚铁芯31的位置开始,配置在分别旋转大致60度的角度的圆周上(3根零相用磁脚铁芯41的相互之间为大致120度),与磁脚铁芯31同样地,将轭铁芯11a和11b连接起来。
[0050] 零相用磁脚铁芯41作为在卷绕在3根磁脚铁芯31上的线圈21中流过的三相交流电流的相位从理想状态偏离时产生的零相阻抗所产生的磁通所流过的路径。
[0051] 通过以上构造,构成使用层叠多片薄带状磁性材料而成的部件来形成铁芯的各部分的三相的电抗器装置10。
[0052] 如图2所示,第一实施方式的电抗器装置10具备以下而构成:3根磁脚铁芯31、卷绕磁脚铁芯31的3个线圈21、3个零相用磁脚铁芯41。并且,这些磁脚铁芯31、线圈21、零相用磁脚铁芯41按照分别具有120度的角度的方式而配置在轭铁芯11a、11b的圆周上,所以电抗器装置10作为3相交流的对称性良好,在电气特性方面优异。
[0053] (第二实施方式)
[0054] 接着,说明本发明的第二实施方式。
[0055] 图4是表示第二实施方式的电抗器装置的构造的上面透视图。另外,右边标记取出磁脚铁芯31后所示的图。
[0056] 在图4中,卷绕了线圈22的3根磁脚铁芯32、以及3根零相用磁脚铁芯42全部设为对多片薄带状磁性材料实施绝缘并层叠而成的长方体的形状。
[0057] 此外,虽然未图示,但是在3根磁脚铁芯32中设置至少1个部位以上的间隔调整单元(相当于图3中的5a、5b),与3根零相用磁脚铁芯42一起,将2个轭铁芯11a和11b连接起来。
[0058] 另外,可以将磁脚铁芯32以及零相用磁脚铁芯42的薄带带状磁性材料的层叠方向设为与轭铁芯11a、11b的层叠方向相同,并设为矢径方向。
[0059] 以上图4所示的构成,磁脚铁芯32和线圈22为长方体的形状是与表示第一实施方式的图2不同的点。通过将磁脚铁芯32和线圈22设为长方体的形状,有时会在作为电抗器装置的小型化和制造工序中的工序数的减轻方面带来效果。
[0060] 此外,第二实施方式中的除了磁脚铁芯32和线圈22的形状以外与表示第一实施方式的图2大致相同,所以省略重复的说明。
[0061] (第三实施方式)
[0062] 接着,叙述本发明的第三实施方式。
[0063] 图5是表示第三实施方式的电抗器装置的构造的上面透视图。另外,右边标记取出磁脚铁芯33后所示的图。
[0064] 在图5中,卷绕了线圈23的3根磁脚铁芯33、以及3根零相用磁脚铁芯43全部设为对多片薄带状磁性材料实施绝缘并层叠而成的大致扇形的形状。
[0065] 这些大致扇形的形状的磁脚铁芯33以及3根零相用磁脚铁芯43,例如对于对薄带状磁性材料实施绝缘并将其卷绕成环形状而形成的铁芯按照具有适当的角度的方式在其矢径方向上进行切断,这样来形成。
[0066] 此外,虽然未图示,但是在3根磁脚铁芯33中设置至少1个部位以上的间隔调整单元(相当于图3中的5a、5b),与3根零相用磁脚铁芯43一起,将2个轭铁芯11a和11b连接起来。另外,可以将磁脚铁芯33以及零相用磁脚铁芯43的薄带带状磁性材料的层叠方向设为与轭铁芯11a、11b的层叠方向相同,并设为矢径方向。
[0067] 此外,如前所述,线圈23在大致扇形状的磁脚铁芯33的周围卷绕,所以成为反映了上述磁脚铁芯33的形状(大致扇形)的形状。
[0068] 以上图5所示的构成,磁脚铁芯33、线圈23和零相用磁脚铁芯43为大致扇形的形状是与表示第一实施方式的图2不同的点。通过将磁脚铁芯33、线圈23和零相用磁脚铁芯43设为大致扇形的形状,有时会在作为电抗器装置的小型化方面带来效果。
[0069] 此外,第三实施方式中的除了磁脚铁芯33、线圈23和零相用磁脚铁芯43的形状以外与表示第一实施方式的图2大致相同,所以省略重复的说明。
[0070] (第四实施方式)
[0071] 接着,叙述本发明的第四实施方式。
[0072] 图6是表示第四实施方式的电抗器装置的构造的上面透视图。
[0073] 在图6中,卷绕了线圈24的3根磁脚铁芯34、以及3根零相用磁脚铁芯44全部设为对多片薄带状磁性材料实施绝缘并卷绕层叠而成的构成的圆柱状。
[0074] 与第一实施方式所示的磁脚铁芯31相同地,可以在各磁脚铁芯34中在其长边方向上设置缝隙(相当于3a,图1)。此外,虽然未图示,但是在3根磁脚铁芯34中设置至少1个部位以上的间隔调整单元(相当于图3中的5a、5b),与3根零相用磁脚铁芯44一起,将2个轭铁芯11a和11b连接起来。
[0075] 以上图6所示的构成,零相用磁脚铁芯44为圆柱状的形状是与表示第一实施方式的图2不同的点。通过将零相用磁脚铁芯44设为圆柱状的形状,提高零相用磁脚铁芯44的对称性,有时会在作为电抗器装置的电气特性的改善方面带来效果。
[0076] 此外,第四实施方式中的除了零相用磁脚铁芯44的形状以外与表示第一实施方式的图2大致相同,所以省略重复的说明。
[0077] (第五实施方式)
[0078] 接着,叙述本发明的第五实施方式。
[0079] 图7是表示第五实施方式的电抗器装置的构造的上面透视图。
[0080] 在图7中,卷绕了线圈25的3根磁脚铁芯35、以及1根零相用磁脚铁芯45全部设为对薄带状磁性材料实施绝缘并卷绕而构成的圆柱状。
[0081] 与第一实施方式所示的磁脚铁芯31相同地,可以在各磁脚铁芯35中在其长边方向上设置缝隙(相当于3a,图1)。此外,虽然未图示,但是在3根磁脚铁芯35中设置至少1个部位以上的间隔调整单元(相当于图3中的5a、5b),与1根零相用磁脚铁芯45一起,将2个轭铁芯11a和11b连接起来。
[0082] 以上图7所示的构成,零相用磁脚铁芯45为1根是与表示第一实施方式的图2不同的点。通过将零相用磁脚铁芯45设为1根,零相用磁脚铁芯45的占有区域减小,所以有时会在作为电抗器装置的小型化方面带来效果。
[0083] 此外,第五实施方式中的除了零相用磁脚铁芯45的根数的变更以外与表示第一实施方式的图2大致相同,所以省略重复的说明。
[0084] (第六实施方式)
[0085] 接着,叙述本发明的第六实施方式。
[0086] 另外,图8是表示本发明的轭铁芯的形状的例子的图,(a)是表示第六实施方式的电抗器装置的轭铁芯的形状的图,(b)是表示第七实施方式的电抗器装置的轭铁芯的形状的图。
[0087] 图8(a)是表示第六实施方式的电抗器装置的轭铁芯12a、12b的形状的图。
[0088] 在图8(a)中,从上面观察轭铁芯12a、12b,设为中空的四边形的形状。在第一实施方式~第五实施方式中,示出轭铁芯11a、11b(图1、图2、图4~图7)使用了中空的环形状的例子,但是也可以设为图8(a)所示的中空的四边形的形状。
[0089] 根据以上的图8(a)所示的轭铁芯12a、12b的中空的四边形的形状,作为电抗器装置的形状的自由度增加,根据作为电抗器装置的小型化和设置场所,有时在设置面积的减小方面带来效果。
[0090] (第七实施方式)
[0091] 接着,叙述本发明的第七实施方式。
[0092] 图8(b)是表示第七实施方式的电抗器装置的轭铁芯13a、13b的形状的图。
[0093] 在图8(b)中,从上面观察轭铁芯13a、13b,设为中空的三角形(正三角形)的形状。
[0094] 在第一实施方式~第五实施方式中,示出轭铁芯11a、11b(图1、图2、图4~图7)使用了中空的环形状的例子,在第六实施方式中,示出轭铁芯12a、12b(图8(a))使用了中空的四边形的形状的例子,但是也可以设为图8(b)所示的中空的三角形的形状。
[0095] 根据以上的图8(b)所示的轭铁芯13a、13b的中空的三角形的形状,作为电抗器装置的形状的自由度增加,根据作为电抗器装置的小型化和设置场所,有时在设置面积的减小方面带来效果。
[0096] (第八实施方式)
[0097] 接着,叙述本发明的第八实施方式。
[0098] 图9是表示作为第八实施方式的电抗器装置的固定方法的纵剖面图。
[0099] 电抗器装置(11a、11b、21、31)搭载于底座7上,从上部盖上固定夹具6,通过固定单元8a、8b来进行压接固定。
[0100] 底座7、固定夹具6可以由完全覆盖电抗器装置的板状构件构成,或者也可以由没有完全覆盖电抗器装置的框架状构件构成。
[0101] 此外,根据需要,也可以在轭铁芯11a、11b的同心轴上设置冷却单元9。
[0102] 通过以上的固定方法和冷却单元9的设置,形成实用的方式。
[0103] 另外,在图9中,电抗器装置(11a、11b、21、31)例示了图3的第一实施方式的电抗器装置,但是对于第二实施方式~第五实施方式(图4~图7)的电抗器装置,也能够应用相同的固定方法和冷却单元9(图9)的设置。
[0104] (第九实施方式)
[0105] 接着,作为本发明的第九实施方式,叙述使用了电抗器装置的电力变换器。
[0106] 图10表示本发明的第九实施方式的电力变换器210的构成,是将第一实施方式~第八实施方式所示的电抗器装置应用于电力变换器210的电路图。图10所示的电路图表示作为始终逆变器供电方式的三相无停电电源装置的电力变换器的电路构成。
[0107] 在图10中,电力变换器210设置在交流电源213和负载214之间。
[0108] 电力变换器210具备:将交流电源213的交流电力变换为直流电力的整流电路211;和将直流电力变换为任意的电压和任意的频率的交流电力的逆变器电路212。此外,在整流电路211的输出端子和逆变器电路212的输入端子之间连接平滑用的电容器218和断路器电路215。
[0109] 整流电路211具备以下而构成:具有三相用的电抗器220和三相用的电容器221的滤波器电路223;将作为半导体元件的多个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的开关元件217进行桥式连接的桥式电路(AC/DC变换器)222。
[0110] 逆变器电路212具备以下而构成:将多个IGBT的开关元件217进行桥式连接的DC/AC变换电路224;和具有三相用的电抗器220和三相用的电容器221的滤波器电路223。
[0111] 另外,对由桥式电路222和DC/AC变换电路224中的多个IGBT构成的开关元件217分别从栅极端子统一进行PWM(Pulse Width Modulation)控制,分别达到上述所希望的功能。
[0112] 此外,IGBT的开关元件217分别附加或寄生保护过电压的二极管,并进行逆并联连接。
[0113] 此外,对于整流电路211和逆变器电路212中所具备的滤波器电路223具有的三相用电抗器220,使用第一实施方式至第八实施方式的任一种电抗器装置。
[0114] 此外,断路器电路215将由2个IGBT构成的开关元件217串联连接,并连接在电容器218的两端子间。在2个开关元件217的连接点上连接线圈或电抗器219的一端,在电抗器219的另一端和1个开关元件217的发射极之间连接电池216。
[0115] 在以上的电力变换器210中,在通常动作中,通过整流电路211将来自交流电源213的交流电力变换为直流电力,并通过逆变器电路212再次将直流变换为适于负载214的任意的电压和任意的频率的交流,并发送至负载214。
[0116] 此外,作为不是通常动作时的动作(通常时以外的动作1),在遮断来自交流电源213的供电时,通过断路器电路215的动作将电池216和逆变器电路212连接起来,向负载
214连续提供通过逆变器电路212而变换为交流电力的、来自电池216的电力。
[0117] 此外,作为维护时等的动作(通常时以外的动作2),连接旁路电路225,不经由整流电路211和逆变器电路212,而经由旁路电路225从交流电源213向负载214提供交流电力。另外,在旁路电路225中具有什么程度的功能基于电力变换器210的规格。
[0118] 如前所述,整流电路211是将三相交流电力变换为直流电力的AC/DC变换电路,逆变器电路212是将直流电力变换为任意的电压和任意的频率的三相交流电力的DC/AC变换电路。
[0119] 在这些变换中,整流电路211和逆变器电路212共同使进行PWM控制的多个开关元件进行动作。在这些开关动作的过程中,产生高次谐波分量(波纹分量)。
[0120] 在这些产生的高次谐波分量的去除、和交流电源213和桥式电路222间、以及负载214和桥式电路222间的阻抗匹配中使用滤波器电路223。
[0121] 滤波器电路223使用三相用的电抗器220和三相用的电容器221来构成。
[0122] 对于该三相用的电抗器220使用上述本发明的第一实施方式~第八实施方式中任一种电抗器装置。
[0123] 通过使用本实施方式的三相用的电抗器装置,具有三相的对称性优异的电气特性和较高的变换效率,此外,能够具体化并提供体积的小型化和轻量化的电力变换器。
[0124] (其他实施方式)
[0125] 本发明不限定为上述实施方式。以下列举例子。
[0126] 以上由第一至第五实施方式所示的磁脚铁芯31~35是层叠了薄带状磁性材料而构成的圆柱状、长方体状、扇形状的例子,但是也可以按照这些形状的磁脚铁芯的任意组合来构成电抗器装置。
[0127] 此外,作为铁芯的材料,可以使用铁氧体、压粉材料等各向同性磁性材料,也可以将使用了这些材料的铁芯和使用了薄带状磁性材料的铁芯组合起来。
[0128] 此外,轭铁芯11a~13a、11b~13b虽然示出了中空的环形状或图8这样的四边形、三角形的例子,但是不限于这些形状,可以是任意的中空多棱柱形状。此外,也可以是不是中空的任意的大致板状。
[0129] 此外,在第一至第五实施方式中,磁脚铁芯31~35例如如图1、图2所示这样为3根,但是也可以是3的倍数等的根数。或者如果不限定为三相,则可以是任意的根数。
[0130] 此外,在第一至第四实施方式中,3根磁脚铁芯31~34以具有中空的圆形的形状的轭铁芯11a、11b的同心轴为基准,按照相互大致120度的角度的位置关系,配置在轭铁芯11a、11b的圆周上,但是不必限定为大致120度。如表示第五实施方式的图7这样,也有时与大致120度不同。进一步地,如果不限定为三相,则存在适于此时的相数的多个磁脚铁心的相互间的角度。
[0131] 此外,在表示第三实施方式的图5中,作为大致扇形的形状的磁脚铁芯33以及3根零相用磁脚铁芯43的形成方法,虽然设为“对于对薄带状磁性材料实施绝缘并将其卷绕成环形状而形成的铁芯按照具有适当的角度的方式在其矢径方向上进行切断”,但是只要得到图5所示的大致扇形的形状,其他方法也可以。
[0132] 图10所示的电力变换器210中的桥式电路222对半导体元件的开关元件217即IGBT进行桥式连接,通过对IGBT进行PWM控制,与电容器218和滤波器电路223一起发挥作用,构成将三相交流电力变换为直流电力的整流电路或AC/DC变换器的功能,但是作为将三相交流电力变换为直流电力的整流电路的一部分的桥式电路222的构成不仅仅限定为IGBT。
[0133] 可以由作为半导体元件的开关元件的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、双 极 晶 体 管(Bipolar junction transistor)、和BiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor)构成。此外,可以将作为半导体元件的二极管进行桥式连接而构成。
[0134] 作为本发明的实施方式的电抗器装置的应用,在图10中示出无停电电源装置的例子,但是不限定于此。在使用桥式电路的其他的用途的电力变换器的滤波器电路中,使用本发明的电抗器装置,能够提供小型且高效率的电力变换器。
[0135] (本发明、本实施方式的补充)
[0136] 以上,根据本发明、本实施方式,与使用现有的三相五脚型铁芯的电抗器装置相比,能够提供容纳性优异,多相线圈间的对称性得到提高,动作的稳定性、低损耗特性优异的电抗器装置和使用其的电力变换器。
[0137] 符号说明:
[0138] 3a 缝隙
[0139] 5a、5b 间隔调整单元
[0140] 6 固定夹具
[0141] 7 底座
[0142] 8a、8b 固定单元
[0143] 9 冷却单元
[0144] 10 电抗器装置
[0145] 11a、11b、12a、12b、13a、13b 轭铁芯
[0146] 21、22、23、24 线圈
[0147] 31、32、33、34、35 磁脚铁芯
[0148] 41、42、43、44、45 零相用磁脚铁芯
[0149] 211 整流电路
[0150] 212 逆变器电路
[0151] 213 交流电源
[0152] 214 负载
[0153] 215 断路器电路
[0154] 216 电池
[0155] 217 开关元件、IGBT
[0156] 218、221 电容器
[0157] 219、220 电抗器
[0158] 222 桥式电路、AC/DC变换器
[0159] 223 滤波器电路
[0160] 224 DC/AC变换电路
[0161] 225 旁路电路
[0162] 330a、330b、330c 线圈
[0163] 331 二脚铁芯
[0164] 331a、331b、331c 磁脚部
[0165] 331d、331e 零相用的磁脚部
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