CN105321656A - 电抗器和使用它的电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够使各相的电感均等的电抗器和使用它的电力转换装置。电抗器(100)包括磁性体铁芯部(6)和卷绕于磁性体铁芯部的导线(14、15、16)，磁性体铁芯部(6)包括各自在中央部具有窗部(7、8、9)的、构成闭合磁路的交流三相的三个环状部，三相的三个环状部以通过结合部分而一体化且各自相对于结合部分在不同的方向上延伸的方式配置，在各环状部上穿过窗部来卷绕导线。此外，通过在对三相交流电动机(5)供给三相交流电力的逆变器装置(1)的三相交流输出与三相交流电动机(5)的三相交流端子之间连接电抗器(100)来减少电力转换装置产生的噪声。

Description

电抗器和使用它的电力转换装置

技术领域

本发明涉及为了降低噪声等而在电力线中***的电抗器和使用它的电力转换装置。

背景技术

用逆变器装置等电力转换装置驱动交流电动机的情况下，因电力转换装置对交流电动机输出的脉冲电压而产生噪声。为了降低噪声，在对交流电动机供给电力转换装置的输出电力的电力线中，***了电抗器。

作为与这样的电抗器相关的技术，已知专利文献1和专利文献2中记载的技术。在该技术的电感器的磁性体铁芯中，使在中央部具有窗口的环状部平面地配置三相。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-135271号公报

专利文献2：日本特开2011-119477号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述现有技术的电抗器中，因为使在中央部具有窗口的环状部平面地配置三相，所以在各相的环状部分别形成用于防止磁饱和的磁隙的情况下，在位于磁性体铁芯的中间部的环状部形成的磁路受到在位于其两侧的环状部中分别形成的磁隙的影响。因此，各相的电感产生不均。

于是，本发明提供一种能够使各相的电感均等的电抗器和使用它的电力转换装置。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的电抗器包括磁性体铁芯部和卷绕于磁性体铁芯部的导线，磁性体铁芯部包括各自在中央部具有窗部的、构成闭合磁路的交流三相的三个环状部，三相的三个环状部以通过结合部分而一体化且各自相对于结合部分在不同的方向上延伸的方式配置，在各环状部上穿过窗部来卷绕导线。

此外，本发明的电力转换装置包括对三相交流电动机供给三相交流电力的逆变器装置和连接在逆变器装置的三相交流输出与三相交流电动机的三相交流端子之间的电抗器，电抗器使用上述本发明的电抗器。

发明效果

根据本发明，通过在一体化的磁性体铁芯中按交流的每一相设置成为磁路的环状部，能够容易地使电抗器中的各相的电感变得均等。此外，通过使用本发明的电抗器，能够有效地降低电力转换装置产生的噪声。

上述以外的课题、结构和效果，通过以下实施方式的说明而明了。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的电梯用电力转换装置的电路图。

图2是表示本实施例的电抗器的铁芯的正面图。

图3是表示本实施例的电抗器的铁芯的平面图。

图4是本实施例的电抗器的平面图。

图5是本实施例的电抗器的立体图。

图6表示在铁芯上设置了磁隙的情况下的磁路。

图7表示一个变形例的电抗器的铁芯。

图8表示其他变形例的电抗器的铁芯。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施例。

【实施例1】

图1是表示包括本发明的一个实施例的电抗器的电梯用电力转换装置的主要部分的电路图。

在该图中，逆变器装置1通过使IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)等半导体功率开关元件开关而将对商用三相交流电压进行整流和平滑得到的直流电压转换为交流电压，从三相交流输出端子U、V、W输出该交流电压。逆变器装置1输出的交流电压通过未图示的电力线对三相交流电动机5施加。

在三相的电力线和接地线中***电抗器100。即，逆变器装置1输出的交流电压经由电抗器100对三相交流电动机5施加。电抗器100具备U相用端子U1和U2、V相用端子V1和V2、W相用端子W1和W2、接地线用端子E1和E2。端子U1、V1、W1分别与逆变器装置1的输出端子U、V、W电连接。此外，端子U2、V2、W2分别与三相交流电动机5的U相端子、V相端子、W相端子电连接。进而，端子E1、E2分别与逆变器装置1的接地电位部E、三相交流电动机5的接地电位部电连接。

在电抗器100中，如后所述，用一体的磁性体铁芯(以下仅记为“铁芯”)构成三相的电抗器，但在图1中，为了方便，按功能记作不同的电路要素。常模电抗器功能2是常模噪声降低功能，是U相导线14、V相导线15、W相导线16实现的功能。共模电抗器功能3是共模噪声降低功能，是U相导线14、V相导线15、W相导线和三相的铁芯6实现的功能。此外，接地线用电抗器的功能4是降低接地线中产生的噪声的功能，是接地用导线17、三相的铁芯6的结合部分13实现的功能。该结合部分13是各相的铁芯部的共有部分。由此，构成三相的电抗器中使用的一体的铁芯6。

三相交流电动机5通过从具备逆变器装置1和电抗器100的电力转换装置供给来的交流电力而旋转驱动。三相交流电动机5的旋转力被传递至电梯用曳引机的绳轮50，使绳轮50旋转。在绳轮50和转向滑轮51上卷绕有主吊索52。电梯轿厢53和对重54在未图示的升降通路内被主吊索52悬吊。因绳轮50旋转，主吊索52被驱动时，在未图示的升降通路中电梯轿厢53升降。其中，关于三相交流电动机5，例如应用永磁体同步电动机。

以下说明电抗器的结构。

图2和图3分别是表示本实施例的电抗器的铁芯的正面图和平面图。

如图2所示，铁芯6包括在中央部分别具备窗部7、8、9而形成闭合磁路的三相的三个环状部10、11、12。各环状部10、11、12如图3所示，从铁芯6的上面(下面)看大致T字状地排列。即，环状部10、12沿着图3中的假想直线AA’配置，环状部11沿着通过环状部10、12的正中间部且与假想直线AA’正交的假想直线BB’配置。即，在假想直线AA’上的纵方向截面即第一假想平面上配置两个环状部10、12，在是假想直线BB’上的纵方向截面且与第一假想平面正交的第二假想平面上配置另一个环状部11。环状部10、11、12的彼此靠近的一侧通过结合部分13一体地结合，从而构成三相的电抗器中使用的一体的铁芯6。

其中，环状部10、11、12和结合部分由硅钢板、非晶磁性薄带的叠层体、整体(bulk)磁性材料构成。

三相的三个环状部10、11、12为大致相同的形状和大致相同的尺寸，环状部10、12使其宽度w₁₀、w₁₂的方向一致地配置，环状部11使其厚度t₁₁的方向与环状部10、12的宽度w₁₀、w₁₂的方向一致地配置。

铁芯6具有宽度(w₁₀、w₁₁、w₁₂)方向从结合部分13分别向不同的方向延伸地配置的环状部10、11、12，因此各窗部7、8、9在各环状部10、11、12的结合部分13的附近邻接。即，构成各环状部10、11、12的3个矩形框体部的各一边通过结合部分13结合。

图4和图5分别是本实施例的电抗器的平面图和立体图。电抗器100用图2、3所示的铁芯6构成。从而，图4中示出的铁芯6相当于图3中示出的铁芯6。

电抗器100具有铁芯6，在铁芯6的环状部上卷绕的三相的导线即U相导线14、V相导线15、W相导线16，和在铁芯6的结合部分卷绕的接地用的导线即接地线17。

如图4、5所示，U相导线14在环状部10穿过窗部7而卷绕。U相导线14的端子U1、U2分别与逆变器装置1的U相输出端子、三相交流电动机5的绕组的U相端子连接(参考图1)。V相导线15在环状部11穿过窗部8而卷绕。V相导线15的端子V1、V2分别与逆变器装置1的V相输出端子、三相交流电动机5的绕组的V相端子连接(参考图1)。W相导线16在环状部11穿过窗部9而卷绕。W相导线16的端子W1、W2分别与逆变器装置1的W相输出端子、三相交流电动机5的绕组的W相端子连接(参考图1)。

在本实施例中，各导线14、15、16在各环状部10、11、12中卷绕在与结合部分13相对的部分。其中，各导线14、15、16的匝数与要求的电抗器的性能相应地适当设定。

如图5所示，接地线17在各环状部10、11、12的结合部分13，穿过所有邻接的各窗部7、8、9而卷绕。接地线17的端子E1、E2分别与逆变器装置1的接地电位部、三相交流电动机5的接地电位部连接(参考图1)。

电抗器100通过上述U相导线14的绕组、V相导线15的绕组、W相导线16的绕组，具有图1所示的常模电抗器功能2。此外，电抗器100通过这些绕组和通过结合部分13磁耦合的环状部10、11、12，具有图1所示的共模电抗器功能3。进而，电抗器100通过接地线17的绕组和结合部分13，具有图1所示的接地线用电抗器的功能4。

如上所述，在本实施例的电抗器100中，通过在一体化的铁芯中按交流的每一相设置成为磁路的环状部，能够容易地使各相的电感变得均等。

图6表示在上述实施例的铁芯的环状部设置了磁隙的情况下的各相的磁路。其中，图6中，为了易于对各磁路进行比较，使各环状部的正面图横向排列表示，并且导线仅画出了一圈。其中，对导线附注的“×”和“·”表示电流的方向。此外，虚线表示磁路，对虚线附注的箭头表示磁通的方向。

在图6所示的铁芯6的环状部10、11、12，为了防止铁芯的磁饱和，分别设置有磁隙长度大致相等的磁隙g1、g2、g3。在环状部10，在除去与结合部分13邻接的部分之外的部分、图6中在与结合部分13相对的部分设置磁隙g1，如图中虚线所示地形成磁路18。在环状部11，在除去与结合部分13邻接的部分之外的部分、图6中在与结合部分13相对的部分设置磁隙g2，如图中虚线所示地形成磁路19。在环状部12，在除去与结合部分13邻接的部分之外的部分、图6中在与结合部分13相对的部分设置磁隙g3，如图中虚线所示地形成磁路20。

这样，在各磁路18、19、20中设置的磁隙分别为一个，不存在在邻接的相共用的磁隙。此外，磁隙g1、g2、g3的磁隙长度相等。由此，各相的电感不会产生不均而变得均等。

进而，通过将图2～6中所示的实施例的电抗器用于电力转换装置，能够有效地降低电力转换装置以及由电力转换装置和三相交流电动机构成的电动机驱动***产生的噪声。此外，因为能够减少屏蔽设备，所以能够使电力转换装置和电动机驱动***小型化。由此，在图1所示的电梯用的电力转换装置和电动机驱动***中，能够减少其设置空间，因此能够使电梯节省空间。

图7表示上述实施例的变形例的电抗器的铁芯。该变形例的铁芯6与图3所示的实施例同样包括在中央部分别具备窗部7、8、9而形成闭合磁路的三相的三个环状部10、11、12。此外，该变形例的铁芯6与图3所示的实施例不同，各环状部10、11、12如图7所示，从铁芯6的上面(下面)看大致Y字状地排列。即，环状部10、11、12在从铁芯6的上面(下面)看时，从结合部分13放射状地延伸。相邻的环路延伸的方向相互成大致120度的角度，三相的三个环状部10、11、12旋转对称地配置。此外，虽然省略图示，但导线及其绕组等其他结构与图3的实施例相同。

图8表示上述实施例的其他变形例的电抗器的铁芯。该变形例的铁芯6与图3所示的实施例同样包括在中央部分别具备窗部7、8、9而形成闭合磁路的三相的三个环状部10、11、12。此外，该变形例的铁芯6与图3所示的实施例不同，还包括在中央部具备窗部21而形成闭合磁路的接地线用的环状部22。在该环状部22，接地线用的导线穿过窗部21而卷绕。而且，各环状部10、11、12、22如图8所示，从铁芯6的上面(下面)看大致十字状地配置。此外，虽然省略图示，但三相的导线及其绕组等其他结构与图3的实施例相同。

根据这些变形例，同样能够使各相的电感容易地变得均等。进而，通过将这些变形例的电抗器用于电力转换装置，能够有效地降低电力转换装置和电动机驱动***产生的噪声，并且能够使电力转换装置和电动机驱动***小型化。进而，在电梯用的电力转换装置和电动机驱动***中，能够减少其设置空间，因此能够使电梯节省空间。

此外，本发明不限定于上述实施例和变形例，包括其他的各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的所有结构。此外，对于实施例和变形例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。

例如，在铁芯的环状部，卷绕导线的位置和设置磁隙的位置也可以适当变更。

附图标记说明

1…逆变器装置

5…三相交流电动机

6…铁芯

7、8、9…窗部

10、11、12…环状部

13…结合部分

14…U相导体

15…V相导体

16…W相导体

18、19、20…磁路

21…窗部

22…环状部

50…绳轮

51…转向滑轮

52…主吊索

53…电梯轿厢

54…对重

100…电抗器。

Claims (10)

1.一种包括磁性体铁芯部和卷绕于所述铁芯部的导线的电抗器，其特征在于：

所述磁性体铁芯部包括各自在中央部具有窗部的、构成闭合磁路的交流三相的三个环状部，

所述三相的三个环状部以通过结合部分而一体化且各自相对于所述结合部分在不同的方向上延伸的方式配置，

在所述各环状部上穿过所述窗部来卷绕所述导线。

2.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于：

在所述结合部分上，穿过所述三相的三个环状部各自的所述窗部来卷绕接地线用的导线。

3.如权利要求1或2所述的电抗器，其特征在于：

所述闭合磁路内具有磁隙。

4.如权利要求3所述的电抗器，其特征在于：

所述磁隙部设置在所述三相的三个环状部中的与所述结合部分相对的位置。

5.如权利要求1～4中任一项所述的电抗器，其特征在于：

从所述磁性体铁芯部的上面看，所述三相的三个环状部大致T字状地配置。

6.如权利要求1～4中任一项所述的电抗器，其特征在于：

从所述磁性体铁芯部的上面看，所述三相的三个环状部大致Y字状地配置。

7.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于：

所述磁性体铁芯部还包括用于卷绕接地用的导线的接地线用环状部。

8.如权利要求7所述的电抗器，其特征在于：

从所述磁性体铁芯部的上面看，所述三相的三个环状部和所述接地线用环状部大致十字状地配置。

9.一种电力转换装置，其包括对三相交流电动机供给三相交流电力的逆变器装置和连接在所述逆变器装置的三相交流输出与所述三相交流电动机的三相交流端子之间的电抗器，所述电力转换装置的特征在于：

所述电抗器是权利要求1～8中任一项所述的电抗器。

10.如权利要求9所述的电力转换装置，其特征在于：

所述三相交流电动机驱动电梯用曳引机。